У каждого из нас в телефоне есть сим-карта.

Давайте разбираться: а как она работает?
Вообще сим-карта представляет собой разновидность смарт-карты и мало чем отличается от других карт, оснащенных чипами вроде банковских. Первые «симки» и вовсе были один в один как кредитки; современные же просто избавились от лишнего пластика, несильно поменявшись в плане внутреннего устройства.
Чип каждой сим-карты оснащен процессором (он работает на частоте 10 МГц), основной и оперативной памятью.
При производстве в память карты записываются Международный идентификатор мобильного абонента и Индивидуальный ключ аутентификации. Если упростить, это что-то вроде логина и пароля, по которым сотовые вышки и операторы определяют, кто совершает звонок, и дают доступ к связи.
Когда ваш телефон оказывается в сети, на сим-карту приходит случайное число, с которым процессор «симки» производит некоторые операции, алгоритм которых задан в Индивидуальном ключе аутентификации. Результат отправляется обратно оператору, и, если он совпадает с ожидаемым, вы можете пользоваться услугами связи. Только оператор знает, какое число должно прийти в ответ.
Также сим-карта участвует в процессе шифрования данных, которые передаются в эфир, — именно она генерирует временный ключ, не зная которого в ваш разговор не смогут включиться посторонние или злоумышленники.