出了国，手机怎样借用当地网络？
出国后，手机可以借用与家乡运营商有合作关系的当地网络。当地网络先找到你原来的运营商，请它帮助确认身份。
确认身份像回答一道每次不同的题。手机里的安全芯片和家乡网络各自用保存的秘密计算；当地网络核对应答，不需要拿走那份长期秘密。
通过检查后，网络记下你在哪里服务，让来电能找到你。上网的数据可能绕回家乡，也可能从当地出去。本片采用一套以 4G 为主的简化流程。
跟住同一串号码，一次只改一个条件
- 选择没有合作关系的网络：信号强，是否就能注册？
- 让身份核对失败，观察上网流程会在哪里停下。
- 比较“绕回家”和“当地出口”，跟住同一份请求走过的路线。
再往里看一层
进一步操作与数值核对
- 选网：切到“手动 C”。C 的信号最强，但它和你家没有漫游协议，注册被拒，手机只剩紧急呼叫。再把“套餐未开通国际漫游”打开：这次当地网络愿意，却是你家拒绝了。
- 认证：选“K 错一位”，拖动要翻转的那一位。SIM 用错的 K 检查 AUTN 时就发现对不上；即使硬算出应答，64 位里也大约一半不同。换成“途中改 RAND”，结果一样；选“重放旧向量”，AUTN 本身是真的，但序号已经用过，SIM 拒绝回答，改发同步令牌 AUTS。
- 上网：保持同一个请求，比较“绕回家”和“当地出口”的往返时间与网站看到的地址。换成“家乡网站”，两种路径的差别几乎消失。拖动两国距离，看哪一段随距离增长。
- 来电：从“家乡的家人”切到“身边的当地朋友”。朋友明明就在旁边，电话却要先回家再回来。
这些编号是示例：001-01 是 3GPP 测试网络使用的代码，002 与三家当地运营商是虚构的。
想核对技术细节？
出国后，手机先借用当地网络，再请家乡运营商帮助确认身份。你可以把它理解成“在外地服务点核对原来的会员身份”，但真正的核对依靠密码计算。下面用一套以 4G 注册为主的教学流程，分开看选网、验身份、上网和来电。落地后为你服务的，完全是当地运营商的基站和核心网；而它自己并不知道你的密钥。它能做的，是读出你是哪家运营商的用户，然后去问你家。
线索写在 SIM 卡里的 IMSI 上。按照 ITU-T E.212，它最多 15 位：前三位是国家码 MCC，接着两到三位是运营商码 MNC，其余是你在这家运营商里的编号。当地网络从 MCC 和 MNC 拼出你家核心网的地址（3GPP TS 23.003 规定了这种域名格式），经由运营商之间专用的漫游互联网络 IPX（GSMA IR.34）把请求送到你的归属网络。只有和你家签了漫游协议的伙伴，请求才会被转发。手机选网时也先看 SIM 卡里的伙伴名单，而不是只挑信号最强的那家（TS 23.122）。
真正的认证是一次挑战与应答。SIM 卡和归属网络共享一把 128 位的密钥 K，它从不在空中传送，当地网络也拿不到。归属网络先挑一个随机数 RAND，用 K 算出期望应答 XRES 和一个网络校验码 AUTN，把这组“认证向量”交给当地网络。当地网络只把 RAND 和 AUTN 发给手机。SIM 用 K 先检查 AUTN——确认请求真的来自你家，而且不是旧消息重放——再算出应答 RES。RES 等于 XRES，当地网络就放行（TS 33.102、TS 33.401）。注意这是双方共享同一把对称密钥的做法，和公钥密码不同：没有公开的钥匙，也没有签名。
认证之后，当地网络发一次位置更新，归属网络在你的用户记录里写下“这个用户现在由哪张网络服务”，并把你的签约数据发过去（TS 29.272）。从此，打给你的电话会先到家，由家里查这条记录，再转到你所在的网络；你上网的数据，要么通过隧道绕回家乡网关再出去，要么从当地网关直接出去（TS 23.401、GSMA IR.88）。
SIM 卡里究竟算了什么？
本篇运行的是 3GPP 的示例算法集 MILENAGE（TS 35.206），它以 AES-128 为核心，用 K、运营商常数 OPc、RAND、序号 SQN 和管理字段 AMF 算出五个函数：
另有 f3、f4 生成加密与完整性密钥 CK、IK。归属网络发出的校验码为 AUTN = (SQN ⊕ AK) ‖ AMF ‖ MAC：序号用 AK 遮住，免得旁人借序号追踪你。SIM 先用 f5 解出 SQN，再重算 MAC；只有持有同一把 K 的一方才能造出正确的 MAC，所以这一步证明了网络是真的。然后检查 SQN 是否比自己记下的更新，防止旧消息重放。
画面中的 K、OP、RAND、SQN 与 AMF 取自官方一致性测试集 1（TS 35.208）；本站的实现在单元测试中逐项复现了测试集 1、2 的全部输出。运营商也可以使用其他算法（例如 TUAK），真实用户的 K 永远不会公开。
4G 还会把 CK、IK 与当地网络的编号一起送进 HMAC-SHA-256，得到 K_ASME（TS 33.401 附录 A）。这把后续密钥因此和当地网络绑定：换一家运营商，得到的就是另一把。
5G 有什么不同？
5G 可以用归属网络的公钥保护永久身份 SUPI（常见形式是 IMSI），生成 SUCI，同时保留联系归属网络所需的路由信息。是否隐藏身份取决于启用的方案；标准也允许不提供隐藏保护的 null scheme，不能把“使用 5G”直接等同于“身份一定加密”（TS 33.501）。认证方式 5G AKA 的核心仍是同一套挑战与应答，但最终的比对由归属网络的 AUSF 再确认一次，家里对“你是不是真的在场”有更直接的把握。归属侧的用户数据由 UDM 负责，对应 4G 的 HSS。
往返时间是怎么估算的？
模型只计入传播：光在光纤中约每毫秒走 204 km（折射率约 1.47），线路按两地直线距离的 1.4 倍计；无线接入与当地核心网取 25 ms 往返，每经过一个网关或交换点加 2 ms。两国相距 8000 km 时，“绕回家”访问当地网站要跨海两次，往返约 250 ms；“当地出口”约 30 ms。这些都是模型估算，不含拥塞、排队和服务器处理，也不代表任何真实运营商的线路。
实际部署里，4G 数据漫游长期以绕回家为主，因为家乡运营商便于计费、执行套餐规则，某些只对家乡地址开放的服务也能继续使用。当地出口需要双方额外约定。
电话为什么要绕回家？
你的号码属于家乡的号码段，所以任何人拨它，交换网络都会先把呼叫交给你家的关口交换机。家里查位置记录，得知你在哪张网络，就向那边要一个临时漫游号码 MSRN，再按这个号码把呼叫接过去；当地网络随后寻呼你的手机（TS 23.018）。所以身边的当地朋友打给你，呼叫也会先出国再回来，除非双方网络支持优化路由。画面演示的是传统电路交换来电，它要求手机驻留在 2G/3G，或者在 4G 上做了电路域与分组域的联合附着（CSFB，来电时回落到 2G/3G）。VoLTE 用 IMS 处理呼叫，细节不同，但同样先经过归属网络。之后当地运营商会把你用掉的服务记成话单交给家乡运营商结算，你只和家乡运营商打交道。