特許 7380530 車両通信システム、通信方法及び通信プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-07

(45)【発行日】2023-11-15

(54)【発明の名称】車両通信システム、通信方法及び通信プログラム

(51)【国際特許分類】

   H04L 9/32 20060101AFI20231108BHJP

   B60R 16/023 20060101ALI20231108BHJP

【ＦＩ】

H04L9/32 200A

B60R16/023 J

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020189829

(22)【出願日】2020-11-13

(65)【公開番号】P2022078868

(43)【公開日】2022-05-25

【審査請求日】2022-10-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂野 将秀

【審査官】中里 裕正

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１３７００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０４８３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６８９０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ ９／３２

Ｂ６０Ｒ １６／０２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の制御装置が相互に通信を行う車両通信システムであって、
送信側の前記制御装置である送信装置及び受信側の前記制御装置である受信装置は、暗号鍵及び所定の認証情報を記憶したメモリと、前記メモリに接続されたプロセッサ、とをそれぞれ含み、
前記送信装置の前記プロセッサは、
前記送信装置の前記メモリに記憶されている暗号鍵とメッセージとに基づいて第一の認証情報を生成し、
前記送信装置の前記メモリに記憶されている暗号鍵に異常がない場合、生成された前記第一の認証情報及び前記メッセージを前記受信装置に送信し、
前記送信装置の前記メモリに記憶されている暗号鍵に異常がある場合、前記送信装置の前記メモリに記憶されている前記所定の認証情報及び前記メッセージを前記受信装置に送信し、
前記受信装置の前記プロセッサは、
前記受信装置の前記メモリに記憶されている暗号鍵と前記送信装置から受信した前記メッセージとに基づいて第二の認証情報を生成し、
前記送信装置から受信した前記第一の認証情報と生成された前記第二の認証情報とを照合して前記メッセージを認証し、
前記受信装置の起動後、前記認証に一度も成功していない場合で、かつ前記送信装置から受信した認証情報が前記受信装置の前記メモリに記憶されている前記所定の認証情報と一致している場合に、前記認証の結果に関わらず受信している前記メッセージを受け付ける
車両通信システム。

【請求項2】

前記受信装置の前記プロセッサは、
今回の受信における前記認証に失敗し、かつ前記受信装置の起動後、前記認証に一度でも成功している場合、受信した前記メッセージを破棄する
請求項１に記載の車両通信システム。

【請求項3】

前記受信装置の前記プロセッサは、
前記認証に失敗し、かつ前記送信装置から受信した前記第一の認証情報と前記所定の認証情報とが不一致の場合、受信した前記メッセージを破棄する
請求項１又は２に記載の車両通信システム。

【請求項4】

前記送信装置の前記プロセッサは、
前記送信装置の起動から所定期間において、前記送信装置の前記メモリに記憶されている暗号鍵に異常がある場合、生成された前記第一の認証情報を前記送信装置の前記メモリに記憶されている前記所定の認証情報に書き換える
請求項１～３の何れか１項に記載の車両通信システム。

【請求項5】

暗号鍵及び所定の認証情報を記憶した複数の制御装置が相互に通信を行う車両通信システムにおける通信方法であって、
送信側の前記制御装置である送信装置は、
前記送信装置に記憶されている暗号鍵とメッセージとに基づいて第一の認証情報を生成し、
前記送信装置に記憶されている暗号鍵に異常がない場合、生成された前記第一の認証情報及び前記メッセージを受信側の前記制御装置である受信装置に送信し、
前記送信装置に記憶されている暗号鍵に異常がある場合、前記送信装置に記憶されている前記所定の認証情報及び前記メッセージを前記受信装置に送信し、
前記受信装置は、
前記受信装置に記憶されている暗号鍵と前記送信装置から受信した前記メッセージとに基づいて第二の認証情報を生成し、
前記送信装置から受信した前記第一の認証情報と生成された前記第二の認証情報とを照合して前記メッセージを認証し、
前記受信装置の起動後、前記認証に一度も成功していない場合で、かつ前記送信装置から受信した認証情報が前記受信装置に記憶されている前記所定の認証情報と一致している場合に、前記認証の結果に関わらず受信している前記メッセージを受け付ける
処理を各前記制御装置のコンピュータが実行する通信方法。

【請求項6】

暗号鍵及び所定の認証情報を記憶した複数の制御装置が相互に通信を行う車両通信システムにおいて、各前記制御装置の各々のコンピュータに実行させる通信プログラムであって、
送信側の前記制御装置である送信装置では、
前記送信装置に記憶されている暗号鍵とメッセージとに基づいて第一の認証情報を生成し、
前記送信装置に記憶されている暗号鍵に異常がない場合、生成された前記第一の認証情報及び前記メッセージを受信側の前記制御装置である受信装置に送信し、
前記送信装置に記憶されている暗号鍵に異常がある場合、前記送信装置に記憶されている前記所定の認証情報及び前記メッセージを前記受信装置に送信する処理を実行させ、
前記受信装置では、
前記受信装置に記憶されている暗号鍵と前記送信装置から受信した前記メッセージとに基づいて第二の認証情報を生成し、
前記送信装置から受信した前記第一の認証情報と生成された前記第二の認証情報とを照合して前記メッセージを認証し、
前記受信装置の起動後、前記認証に一度も成功していない場合で、かつ前記送信装置から受信した認証情報が前記受信装置に記憶されている前記所定の認証情報と一致している場合に、前記認証の結果に関わらず受信している前記メッセージを受け付ける処理を実行させる
処理を各コンピュータに実行させる通信プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両通信システム、通信方法及び通信プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、複数のＥＣＵが通信を行う通信システムが開示されている。当該通信システムでは、送信側のＥＣＵにおいて、所持する暗号鍵に基づいてメッセージからＭＡＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）を生成し、メッセージと生成されたＭＡＣとが送信される。一方、メッセージ及びＭＡＣを受信した受信側のＥＣＵでは、受信したメッセージと所持する暗号鍵に基づいて検証用ＭＡＣを生成し、受信したＭＡＣと生成された検証用ＭＡＣとを照合してメッセージの認証を行う。

【0003】

また非特許文献１には、複数のＥＣＵが通信を行う場合の安全性に係る仕様が規定されている。当該仕様では、異なる暗号鍵が使用される場合など送信側のＥＣＵにおいて暗号鍵に異常が生じている場合に、予め記憶されている所定の値をＭＡＣに使用することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－０７４４３５号公報

【非特許文献】

【0005】

【文献】Specification of Secure Onboard Communication、AUTOSAR、Release R19-11

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の通信システムにおいて、送信側のＥＣＵを交換して暗号鍵が更新されておらず、マスタＥＣＵとは異なる場合、送信側のＥＣＵによりメッセージを暗号化して送信しても、受信側のＥＣＵではメッセージを復号できない。このような場合、特許文献１の通信システムに非特許文献１の技術を適用して、一時的な代替措置として、送信側のＥＣＵは所定の値をＭＡＣに適用してメッセージと共に送信することが考えられる。受信側のＥＣＵでは、受信したＭＡＣと所定のＭＡＣが一致した場合、暗号鍵の更新を要する鍵異常であると検出して、一時的にメッセージを受け付けられる。しかし、暗号鍵が更新された後でも、所定のＭＡＣによりメッセージが受け付けられた場合、暗号鍵の更新を要する鍵異常が生じていると誤検出して、破棄すべきメッセージを受け付けてしまう虞がある。

【0007】

本発明は、暗号鍵の更新が行われたにもかかわらず、暗号鍵の更新を要する鍵異常が生じていると誤検出して、破棄すべきメッセージを受け付けることを抑制する車両通信システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１に記載の車両通信システムは、複数の制御装置が相互に通信を行う車両通信システムであって、送信側の前記制御装置である送信装置及び受信側の前記制御装置である受信装置は、暗号鍵及び所定の認証情報を記憶したメモリと、前記メモリに接続されたプロセッサ、とをそれぞれ含み、前記送信装置の前記プロセッサは、前記送信装置の前記メモリに記憶されている暗号鍵とメッセージとに基づいて第一の認証情報を生成し、前記送信装置の前記メモリに記憶されている暗号鍵に異常がない場合、生成された前記第一の認証情報及び前記メッセージを前記受信装置に送信し、前記送信装置の前記メモリに記憶されている暗号鍵に異常がある場合、前記送信装置の前記メモリに記憶されている前記所定の認証情報及び前記メッセージを前記受信装置に送信し、前記受信装置の前記プロセッサは、前記受信装置の前記メモリに記憶されている暗号鍵と前記送信装置から受信した前記メッセージとに基づいて第二の認証情報を生成し、前記送信装置から受信した前記第一の認証情報と生成された前記第二の認証情報とを照合して前記メッセージを認証し、前記受信装置の起動後、前記認証に一度も成功していない場合で、かつ前記送信装置から受信した認証情報が前記受信装置の前記メモリに記憶されている前記所定の認証情報と一致している場合に、前記認証の結果に関わらず受信している前記メッセージを受け付ける。

【0009】

請求項１に記載の車両通信システムは、相互に通信を行う複数の制御装置を含んで構成されている。送信側の制御装置である送信装置及び受信側の制御装置である受信装置は、それぞれ、メモリに暗号鍵及び所定の認証情報が記憶されている。送信装置のプロセッサは、暗号鍵とメッセージとに基づいて第一の認証情報を生成し、送信装置のメモリに記憶されている暗号鍵に異常がない場合、生成された第一の認証情報及びメッセージを受信装置に送信する。また、送信装置のプロセッサは、送信装置のメモリに記憶されている暗号鍵に異常がある場合、送信装置のメモリに記憶されている所定の認証情報及びメッセージを受信装置に送信する。ここで、「暗号鍵に異常がある場合」とは、記憶されている暗号鍵が本来第一の認証情報を生成するために使用する暗号鍵とは異なる場合であって、例えば、鍵値が異なる場合をいう。

【0010】

一方、受信装置のプロセッサは、受信装置のメモリに記憶されている暗号鍵と送信装置から受信したメッセージとに基づいて第二の認証情報を生成し、送信装置から受信した第一の認証情報と生成された第二の認証情報とを照合してメッセージを認証する。そして、受信装置のプロセッサは、受信装置の起動後、認証に一度も成功していない場合で、かつ受信した第一の認証情報と所定の認証情報とが一致している場合に、認証の結果に関わらず受信しているメッセージを受け付ける。

【0011】

当該車両通信システムでは、送信側の制御装置を交換した際に暗号鍵の更新が行われなかった場合、受信装置は認証には失敗する。ただし、暗号鍵の更新が行われて認証に成功するまでは、受信した認証情報が受信装置のメモリに記憶されている所定の認証情報と一致している限り、認証の結果に関わらず受信しているメッセージを受け付ける。他方、一旦、暗号鍵が更新されて認証に成功した場合は、その後、受信した認証情報が受信装置のメモリに記憶されている所定の認証情報と一致したとしても、受信しているメッセージを受け付けない。そのため、当該車両通信システムによれば、暗号鍵の更新が行われたにもかかわらず、暗号鍵の更新を要する鍵異常が生じていると誤検出して、破棄すべきメッセージを受け付けることが抑制される。

【0012】

請求項２に記載の車両通信システムは、請求項１に記載の車両通信システムにおいて、前記受信装置の前記プロセッサは、今回の受信における前記認証に失敗し、かつ前記受信装置の起動後、前記認証に一度でも成功している場合、受信した前記メッセージを破棄する。

【0013】

請求項２に記載の車両通信システムによれば、暗号鍵の更新が行われた後のセキュリティを確保することができる。

【0014】

請求項３に記載の車両通信システムは、請求項１又は２に記載の車両通信システムにおいて、前記受信装置の前記プロセッサは、前記認証に失敗し、かつ前記送信装置から受信した前記第一の認証情報と前記所定の認証情報とが不一致の場合、受信した前記メッセージを破棄する。

【0015】

請求項３に記載の車両通信システムによれば、暗号鍵の更新を要する鍵異常が生じていない場合にメッセージを破棄することで、セキュリティを確保することができる。

【0016】

請求項４に記載の車両通信システムは、請求項１～３の何れか１項に記載の車両通信システムにおいて、前記送信装置の前記プロセッサは、前記送信装置の起動から所定期間において、前記送信装置の前記メモリに記憶されている暗号鍵に異常がある場合、生成された前記第一の認証情報を前記送信装置の前記メモリに記憶されている前記所定の認証情報に書き換える。

【0017】

請求項４に記載の車両通信システムによれば、送信装置において暗号鍵に異常がある場合に、送信装置に暗号鍵の異常を示唆することができる。

【0018】

請求項５に記載の通信方法は、暗号鍵及び所定の認証情報を記憶した複数の制御装置が相互に通信を行う車両通信システムにおける通信方法であって、送信側の前記制御装置である送信装置は、前記送信装置に記憶されている暗号鍵とメッセージとに基づいて第一の認証情報を生成し、前記送信装置に記憶されている暗号鍵に異常がない場合、生成された前記第一の認証情報及び前記メッセージを受信側の前記制御装置である受信装置に送信し、前記送信装置に記憶されている暗号鍵に異常がある場合、前記送信装置に記憶されている前記所定の認証情報及び前記メッセージを前記受信装置に送信し、前記受信装置は、前記受信装置に記憶されている暗号鍵と前記送信装置から受信した前記メッセージとに基づいて第二の認証情報を生成し、前記送信装置から受信した前記第一の認証情報と生成された前記第二の認証情報とを照合して前記メッセージを認証し、前記受信装置の起動後、前記認証に一度も成功していない場合で、かつ前記送信装置から受信した認証情報が前記受信装置に記憶されている前記所定の認証情報と一致している場合に、前記認証の結果に関わらず受信している前記メッセージを受け付ける処理を各前記制御装置のコンピュータが実行する。

【0019】

請求項５に記載の通信方法は、相互に通信を行う複数の制御装置を含んで構成された車両通信システムにおいてコンピュータにより実行される。送信側の制御装置である送信装置及び受信側の制御装置である受信装置は、それぞれ、暗号鍵及び所定の認証情報が記憶されている。送信装置のコンピュータは、暗号鍵とメッセージとに基づいて第一の認証情報を生成し、送信装置に記憶されている暗号鍵に異常がない場合、生成された第一の認証情報及びメッセージを受信装置に送信する。また、送信装置のコンピュータは、送信装置に記憶されている暗号鍵に異常がある場合、送信装置に記憶されている所定の認証情報及びメッセージを受信装置に送信する。ここで、「暗号鍵に異常がある場合」とは、上述のとおりである。

【0020】

一方、受信装置のコンピュータは、受信装置に記憶されている暗号鍵と送信装置から受信したメッセージとに基づいて第二の認証情報を生成し、送信装置から受信した第一の認証情報と生成された第二の認証情報とを照合してメッセージを認証する。そして、受信装置のコンピュータは、受信装置の起動後、認証に一度も成功していない場合で、かつ受信した第一の認証情報と所定の認証情報とが一致している場合に、認証の結果に関わらず受信しているメッセージを受け付ける。

【0021】

当該通信方法では、送信側の制御装置を交換した際に暗号鍵の更新が行われなかった場合、受信装置は認証には失敗する。ただし、暗号鍵の更新が行われて認証に成功するまでは、受信した認証情報が受信装置に記憶されている所定の認証情報と一致している限り、認証の結果に関わらず受信しているメッセージを受け付ける。他方、一旦、暗号鍵が更新されて認証に成功した場合は、その後、受信した認証情報が受信装置に記憶されている所定の認証情報と一致したとしても、受信しているメッセージを受け付けない。そのため、当該通信方法によれば、暗号鍵の更新が行われたにもかかわらず、暗号鍵の更新を要する鍵異常が生じていると誤検出して、破棄すべきメッセージを受け付けることが抑制される。

【0022】

請求項６に記載の通信プログラムは、暗号鍵及び所定の認証情報を記憶した複数の制御装置が相互に通信を行う車両通信システムにおいて、各前記制御装置の各々のコンピュータに実行させる通信プログラムであって、送信側の前記制御装置である送信装置では、前記送信装置に記憶されている暗号鍵とメッセージとに基づいて第一の認証情報を生成し、前記送信装置に記憶されている暗号鍵に異常がない場合、生成された前記第一の認証情報及び前記メッセージを受信側の前記制御装置である受信装置に送信し、前記送信装置に記憶されている暗号鍵に異常がある場合、前記送信装置に記憶されている前記所定の認証情報及び前記メッセージを前記受信装置に送信する処理を実行させ、前記受信装置では、前記受信装置に記憶されている暗号鍵と前記送信装置から受信した前記メッセージとに基づいて第二の認証情報を生成し、前記送信装置から受信した前記第一の認証情報と生成された前記第二の認証情報とを照合して前記メッセージを認証し、前記受信装置の起動後、前記認証に一度も成功していない場合で、かつ前記送信装置から受信した認証情報が前記受信装置に記憶されている前記所定の認証情報と一致している場合に、前記認証の結果に関わらず受信している前記メッセージを受け付ける処理を実行させる処理を各コンピュータに実行させる。

【0023】

請求項６に記載の通信プログラムは、相互に通信を行う複数の制御装置を含んで構成された車両通信システムにおいてコンピュータに次の処理を実行させる。送信側の制御装置である送信装置及び受信側の制御装置である受信装置は、それぞれ、暗号鍵及び所定の認証情報が記憶されている。当該プログラムが実行される送信装置のコンピュータは、暗号鍵とメッセージとに基づいて第一の認証情報を生成し、送信装置に記憶されている暗号鍵に異常がない場合、生成された第一の認証情報及びメッセージを受信装置に送信する。また、送信装置のコンピュータは、送信装置に記憶されている暗号鍵に異常がある場合、送信装置に記憶されている所定の認証情報及びメッセージを受信装置に送信する。ここで、「暗号鍵に異常がある場合」とは、上述のとおりである。

【0024】

一方、当該プログラムが実行される受信装置のコンピュータは、受信装置に記憶されている暗号鍵と送信装置から受信したメッセージとに基づいて第二の認証情報を生成し、送信装置から受信した第一の認証情報と生成された第二の認証情報とを照合してメッセージを認証する。そして、受信装置のコンピュータは、受信装置の起動後、認証に一度も成功していない場合で、かつ受信した第一の認証情報と所定の認証情報とが一致している場合に、認証の結果に関わらず受信しているメッセージを受け付ける。

【0025】

当該通信プログラムでは、送信側の制御装置を交換した際に暗号鍵の更新が行われなかった場合、受信装置は認証には失敗する。ただし、暗号鍵の更新が行われて認証に成功するまでは、受信した認証情報が受信装置に記憶されている所定の認証情報と一致している限り、認証の結果に関わらず受信しているメッセージを受け付ける。他方、一旦、暗号鍵が更新されて認証に成功した場合は、その後、受信した認証情報が受信装置に記憶されている所定の認証情報と一致したとしても、受信しているメッセージを受け付けない。そのため、当該通信プログラムによれば、暗号鍵の更新が行われたにもかかわらず、暗号鍵の更新を要する鍵異常が生じていると誤検出して、破棄すべきメッセージを受け付けることが抑制される。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、暗号鍵の更新が行われたにもかかわらず、暗号鍵の更新を要する鍵異常が生じていると誤検出して、破棄すべきメッセージを受け付けることを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】実施形態に係る車両通信システムの概略構成を示す図である。

【図2】実施形態のＥＣＵのハードウェア構成を示すブロック図である。

【図3】実施形態のＲＯＭの構成の例を示すブロック図である。

【図4】実施形態のＣＰＵの機能構成の例を示すブロック図である。

【図5】送信側及び受信側のＥＣＵにおける通常時のデータの流れを説明する図である。

【図6】送信側及び受信側のＥＣＵにおける鍵異常時のデータの流れを説明する図である。

【図7】送信側のＥＣＵにおける送信処理の流れを示すフローチャートである。

【図8】受信側のＥＣＵにおける受信処理の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

（車両通信システム）
図１は、実施形態に係る車両通信システム１２の概略構成を示すブロック図である。図１に示されるように、本実施形態に係る車両通信システム１２は、制御装置である複数のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０と、複数のＥＣＵ１０同士を接続する通信路であるバス１４と、を含んで構成されている。本実施形態の車両通信システム１２は、例えば、車両１１に設けられた各ＥＣＵ１０を接続するネットワークとして形成されている。

【0029】

図１には、ＥＣＵ１０Ａ、ＥＣＵ１０Ｂ及びＥＣＵ１０Ｃの３つのＥＣＵ１０が図示されている。ＥＣＵ１０Ａは、マスタＥＣＵに相当する。また、ＥＣＵ１０Ｂ、１０Ｃは、スレーブＥＣＵに相当する。以下の説明において、ＥＣＵ１０Ｂは通信フレームを送信する送信側のＥＣＵ１０とし、ＥＣＵ１０Ｃは通信フレームを受信する受信側のＥＣＵ１０として説明する。ＥＣＵ１０Ｂは送信装置の一例であり、ＥＣＵ１０Ｃは受信装置の一例である。

【0030】

なお、バス１４には、ＥＣＵ１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃに限らず、さらに多くのＥＣＵ１０が接続されていてもよい。また、本実施形態の車両通信システム１２は、バス型のバス構造を採用しているが、これに限らず、スター型、リング型、ライン型（ディジーチェーン接続）のバス構造を採用してもよい。

【0031】

本実施形態の車両通信システム１２では、ＥＣＵ１０同士の通信を行うための通信方式にＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコル、又はＣＡＮプロトコルよりも通信速度が高速であるＣＡＮ－ＦＤ（ＣＡＮ Ｗｉｔｈ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ）プロトコルを採用している。なお、通信方式はこれに限らず、イーサネット（登録商標）等のＬＡＮ規格を採用してもよい。

【0032】

（ＥＣＵ）
図２に示されるように、本実施形態のＥＣＵ１０は、マイクロコントローラ２０と、ＣＡＮトランシーバ３０と、を含んで構成されている。マイクロコントローラ２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２４、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２６、及びＣＡＮコントローラ２８を含んで構成されている。

【0033】

ＣＰＵ２２は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ２２は、ＲＯＭ２４からプログラムを読み出し、ＲＡＭ２６を作業領域としてプログラムを実行する。本実施形態では、ＲＯＭ２４に実行プログラム１００が記憶されている（図３参照）。ＣＰＵ２２はプロセッサの一例であり、ＲＯＭ２４はメモリの一例である。また、実行プログラム１００は通信プログラムの一例である。

【0034】

ＲＯＭ２４は、各種プログラム及び各種データを記憶している。図３に示されるように、ＲＯＭ２４は、実行プログラム１００と、鍵データ１１０と、代替ＭＡＣデータ１１５、メッセージデータ１２０と、コードデータ１３０が記憶されている。鍵データ１１０には、ＭＡＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ：メッセージ認証コード）を生成するための暗号鍵５２（図５及び図６参照）のデータが記憶されている。また、代替ＭＡＣデータ１１５には、後述する鍵異常状態において使用する代替ＭＡＣ６７が記憶されている（図６参照）。代替ＭＡＣ６７は所定の認証情報の一例である。

【0035】

メッセージデータ１２０には、ＥＣＵ１０が送信する又は受信したメッセージ６２（図５及び図６参照）が記憶されている。コードデータ１３０には、装置の故障を示すＤＴＣ（Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔｒｏｕｂｌｅ Ｃｏｄｅ）、及び通信の異常を示すＲｏｂ（Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ Ｂｅｈａｖｉｏｒ）コードが記憶されている。また、ＥＣＵ１０がスレーブＥＣＵである場合、メッセージデータ１２０は、自装置又は通信データ６０を送信した他のスレーブＥＣＵの暗号鍵５２に異常があることを検出した場合に、異常を示す情報を記憶することができる。

【0036】

ＲＡＭ２６は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。

【0037】

ＣＡＮコントローラ２８は、ＣＡＮプロトコル及びＣＡＮ－ＦＤプロトコルに係る機能、例えば、通信調停やエラーチェック等の機能を実現する。

【0038】

ＣＡＮトランシーバ３０は、マイクロコントローラ２０、及びバス１４と接続され、マイクロコントローラ２０から入力される通信フレームをバス１４に送信し、バス１４によって転送される通信フレームをマイクロコントローラ２０に入力する機能を有している。

【0039】

図４は、ＣＰＵ２２の機能構成の例を示すブロック図である。図４に示されるように、ＣＰＵ２２は、送信部２００、受信部２１０、生成部２２０、認証部２３０、鍵監視部２４０、受付処理部２５０、タイマ２６０を有している。各機能構成は、ＣＰＵ２２がＲＯＭ２４に記憶された実行プログラムを１００読み出し、これを実行することによって実現される。

【0040】

送信部２００は、他のＥＣＵ１０に向けて通信フレームを送信する機能を有している。

【0041】

受信部２１０は、他のＥＣＵ１０から通信フレームを受信する機能を有している。本実施形態の送信部２００及び受信部２１０は、ＣＡＮプロトコル又はＣＡＮ－ＦＤプロトコルの通信方式に基づいて通信が制御される。そのため、通信フレームはＣＡＮＩＤ及び通信データ６０を含んでいる。図５及び図６に示されるように、通信データ６０はメッセージ６２と、当該メッセージ６２から生成されたＭＡＣ６４と、を含んでいる。なお、通信データ６０は、再送攻撃を防ぐためのメッセージカウンタであるフレッシュネスバリュー（Ｆｒｅｓｈｎｅｓｓ Ｖａｌｕｅ）をメッセージ６２の下位ビットに含めてもよい。ＭＡＣ６４は第一の認証情報の一例である。

【0042】

生成部２２０は、暗号鍵５２を使用して所定のデータからＭＡＣ６４を生成する機能を有している。図５に示されるように、送信側のＥＣＵ１０における生成部２２０は、車両１１に搭載されたセンサや通信装置から入力されたメッセージ６２と暗号鍵５２とに基づいて演算処理を実行してＭＡＣ６４を生成する。また、受信側のＥＣＵ１０における生成部２２０は、送信側のＥＣＵ１０から受信したメッセージ６２と暗号鍵５２とに基づいて演算処理を実行して検証用ＭＡＣ６６を生成する。本実施形態の暗号鍵５２は、送信側と受信側とで共通とされる共通鍵が使用される。検証用ＭＡＣ６６は、第二の認証情報の一例である。

【0043】

認証部２３０は、メッセージ６２を認証する機能を有している。認証部２３０は、受信した通信データ６０に含まれるＭＡＣ６４と、受信したメッセージ６２から生成された検証用ＭＡＣ６６とを比較して一致した場合にメッセージ６２を認証する。認証部２３０は、ＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６とが一致した場合は認証に成功したと判定し、ＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６とが不一致の場合は認証に失敗したと判定する。

【0044】

鍵監視部２４０は、スレーブＥＣＵであるＥＣＵ１０Ｂ、１０Ｃに記憶されている暗号鍵５２Ｂ、５２Ｃが、マスタＥＣＵであるＥＣＵ１０Ａにおける暗号鍵５２Ａと一致しているか否かを監視する機能を有している。具体的に、ＥＣＵ１０Ｂの鍵監視部２４０は、ＥＣＵ１０Ａから受信した暗号鍵５２Ａを用いて送信されたメッセージ５０により、鍵データ１１０に記憶されている暗号鍵５２Ｂの鍵値が暗号鍵５２Ａの鍵値と一致するか否かを判定する（図５参照）。また、ＥＣＵ１０Ｃの鍵監視部２４０も同様に、暗号鍵５２Ｂの鍵値が暗号鍵５２Ａの鍵値と一致するか否かを判定する。

【0045】

鍵監視部２４０は、自装置の暗号鍵５２がマスタＥＣＵであるＥＣＵ１０Ａの暗号鍵５２Ａと一致した場合、自装置の暗号鍵５２は正常であると判定し、暗号鍵５２Ａと一致しない場合、自装置の暗号鍵５２が異常であると判定する。

【0046】

受付処理部２５０は、他のＥＣＵ１０や各部のセンサから取得したメッセージ６２を受け付けて、対応するアプリケーションに提供する機能を有している。受付処理部２５０が受け付けたメッセージ６２をアプリケーションが取得することにより、車両１１は制御される。例えば、ＥＣＵ１０が車両１１の情報を表示させるメータＥＣＵである場合、受付処理部２５０が受け付けたメッセージ６２に基づいて、メータパネルに情報を表示させることができる。また、受付処理部２５０は、所定の条件時に受信処理において受信したメッセージ６２をＲＯＭ２４又はＲＡＭ２６から消去する機能を有している。

【0047】

タイマ２６０は、時間を計時する機能を有している。本実施形態のタイマ２６０は、ＥＣＵ１０が起動してからの所定期間をカウントする。

【0048】

（処理の流れ）
次に、本実施形態においてＥＣＵ１０ＢからＥＣＵ１０Ｃに向けて通信データ６０を送信する場合において、各ＥＣＵ１０で実行される処理の流れについて図７及び図８のフローチャート、並びに図６の例を用いて説明する。なお、ＥＣＵ１０ＢからＥＣＵ１０Ａに通信データ６０を送信する場合、ＥＣＵ１０ＡからＥＣＵ１０Ｂ及びＥＣＵ１０Ｃに通信データ６０を送信する場合、ＥＣＵ１０ＣからＥＣＵ１０Ａ及びＥＣＵ１０Ｂに通信データ６０を送信する場合においても同様の処理が実行可能である。

【0049】

送信側のＥＣＵ１０ＢではＣＰＵ２２により以下の送信処理が実行される。

【0050】

図７のステップＳ１００において、ＣＰＵ２２はメッセージ６２を取得する。取得されたメッセージ６２は、通信データ６０に付与される（図６参照）。

【0051】

ステップＳ１０１において、ＣＰＵ２２はＭＡＣ６４を生成すると共に、ＭＡＣ６４をメッセージ６２に付与する。すなわち、ＣＰＵ２２は、メッセージ６２及び暗号鍵５２に基づく演算処理を行ってＭＡＣ６４を生成し、生成したＭＡＣ６４をメッセージ６２の下位ビットに付与する（図６参照）。

【0052】

ステップＳ１０２において、ＣＰＵ２２は、ＥＣＵ１０Ｂが起動してから所定期間内であるか否かの判定を行う。ＣＰＵ２２は起動してから所定期間内であると判定した場合（ステップＳ１０２でＹｅｓの場合）、ステップＳ１０３に進む。一方、ＣＰＵ２２は起動してから所定期間内ではない、すなわち、所定期間を経過した場合（ステップＳ１０２でＮｏの場合）、ステップＳ１０５に進む。

【0053】

ステップＳ１０３において、ＣＰＵ２２は、ＥＣＵ１０Ｂの暗号鍵５２ＢがマスタＥＣＵであるＥＣＵ１０Ａの暗号鍵５２Ａと一致しているか否かの判定を行う。ＣＰＵ２２は暗号鍵５２Ｂが暗号鍵５２Ａと一致している、すなわち暗号鍵５２Ｂが正常であると判定した場合（ステップＳ１０３でＹｅｓの場合）、ステップＳ１０５に進む。一方、ＣＰＵ２２は暗号鍵５２Ｂが暗号鍵５２Ａと一致していない、すなわち暗号鍵５２Ｂが異常であると判定した場合（ステップＳ１０３でＮｏの場合）、ステップＳ１０４に進む。

【0054】

ステップＳ１０４において、ＣＰＵ２２は、ＭＡＣ６４を代替ＭＡＣ６７に書き換える。

【0055】

ステップＳ１０５において、ＣＰＵ２２は通信データ６０を受信側のＥＣＵ１０Ｃに送信する。ここで、ＥＣＵ１０Ｂが起動してから所定期間を経過した場合、暗号鍵５２Ｂが暗号鍵５２Ａと一致して正常である場合の通信データ６０は、メッセージ６２及びＭＡＣ６４を含む（図５参照）。一方、ＥＣＵ１０Ｂが起動してから所定期間内であって、暗号鍵５２Ｂが異常である場合の通信データ６０は、メッセージ６２及び代替ＭＡＣ６７を含む（図６参照）。

【0056】

続けて受信側のＥＣＵ１０ＣではＣＰＵ２２により、受信処理が実行される。

【0057】

図８のステップＳ２００において、ＣＰＵ２２は通信データ６０を送信側のＥＣＵ１０Ｂから受信する。

【0058】

ステップＳ２０１において、ＣＰＵ２２は認証処理を実行する。つまり、ＣＰＵ２２はメッセージ６２及び暗号鍵５２Ｃに基づく演算処理を行って検証用ＭＡＣ６６を生成し、当該検証用ＭＡＣ６６と通信データ６０に含まれるＭＡＣ６４とを比較する（図５及び図６参照）。

【0059】

ステップＳ２０２において、ＣＰＵ２２は認証に成功したか否かの判定を行う。すなわち、ＣＰＵ２２は認証に成功したと判定した場合（ステップＳ２０２でＹｅｓの場合）、ステップＳ２０３に進む。一方、ＣＰＵ２２は認証に成功していない、すなわち失敗したと判定した場合（ステップＳ２０２でＮｏの場合）、ステップＳ２０４に進む。

【0060】

ステップＳ２０３において、ＣＰＵ２２は通常受信処理を実行する。つまり、図５に示されるように、ＣＰＵ２２は受信したメッセージ６２を受け付ける。そして、受信処理は終了する。

【0061】

図８のステップＳ２０４において、ＣＰＵ２２はＥＣＵ１０Ｃが起動してから所定期間内であるか否かの判定を行う。ＣＰＵ２２は起動してから所定期間内であると判定した場合（ステップＳ２０４でＹｅｓの場合）、ステップＳ２０５に進む。一方、ＣＰＵ２２は起動してから所定期間内ではない、すなわち、所定期間を経過した場合（ステップＳ２０４でＮｏの場合）、ステップＳ２０７に進む。

【0062】

ステップＳ２０５において、ＣＰＵ２２はＥＣＵ１０Ｃが起動してから一度でも認証が成功した受信履歴があるか否かの判定を行う。換言すると、ＣＰＵ２２は起動後全ての受信において認証に失敗しているか否かを判定する。ＣＰＵ２２は起動してから一度でも認証が成功した受信履歴があると判定した場合（ステップＳ２０５でＹｅｓの場合）、ステップＳ２０７に進む。一方、ＣＰＵ２２は起動してから一度も認証が成功した受信がないと判定した場合（ステップＳ２０５でＮｏの場合）、ステップＳ２０６に進む。

【0063】

ステップＳ２０６において、受信したＭＡＣ６４が代替ＭＡＣ６７と一致したか否かの判定を行う。ＣＰＵ２２は受信したＭＡＣ６４が代替ＭＡＣ６７と一致したと判定した場合（ステップＳ２０６でＹｅｓの場合）、ステップＳ２０８に進む。一方、ＣＰＵ２２は受信したＭＡＣ６４が代替ＭＡＣ６７と一致していないと判定した場合（ステップＳ２０６でＮｏの場合）、ステップＳ２０７に進む。

【0064】

ステップＳ２０７において、ＣＰＵ２２はメッセージ６２を破棄する。つまり、ＣＰＵ２２は受信したメッセージ６２をＲＯＭ２４又はＲＡＭ２６から消去する。そして、受信処理は終了する。

【0065】

ステップＳ２０８において、ＣＰＵ２２は異常時受信処理を実行する。つまり、図６に示されるように、ＣＰＵ２２は、ＥＣＵ１０Ｂの鍵異常を検出すると共に、受信したメッセージ６２を受け付ける。そして、受信処理は終了する。

【0066】

（作用）
本実施形態の車両通信システム１２は、相互に通信を行う複数のＥＣＵ１０を含んで構成されている。送信側及び受信側のＥＣＵ１０には、それぞれ、ＲＯＭ２０Ｂに暗号鍵５２及び所定の認証情報である代替ＭＡＣ６７が記憶されている。

【0067】

本実施形態の車両通信システム１２では、暗号鍵５２Ｂに異常が無い通常時の場合、図５に示されるように、送信側のＥＣＵ２０Ｂと受信側のＥＣＵ１０Ｃとの通信において、次の処理が実行される。ＥＣＵ２０ＢのＣＰＵ２２は、暗号鍵５２Ｂとメッセージ６２とに基づいてＭＡＣ６４を生成し、生成されたＭＡＣ６４及びメッセージ６２を通信データ６０としてＥＣＵ１０Ｃに送信する。

【0068】

一方、ＥＣＵ１０ＣのＣＰＵ２２は、暗号鍵５２ＣとＥＣＵ１０Ｂから受信したメッセージ６２とに基づいて第二の認証情報である検証用ＭＡＣ６６を生成し、ＥＣＵ１０Ｂから受信したＭＡＣ６４と生成された検証用ＭＡＣ６６とを照合してメッセージ６２を認証する。この場合、ＥＣＵ１０Ｂにおける暗号鍵５２Ｂと、ＥＣＵ１０Ｃにおける暗号鍵５２Ｃとが対応関係にある場合、つまり共通鍵である場合は暗号鍵５２Ｂの鍵値と暗号鍵５２Ｃの暗号鍵とが一致する場合、認証に成功する。メッセージ６２の認証に成功することにより、メッセージ６２はアプリケーションで受け付けられ、ＥＣＵ１０Ｃではメッセージ６２に基づく制御が実行される。

【0069】

これに対して、本実施形態の車両通信システム１２では、暗号鍵５２Ｂに異常がある鍵異常時の場合、図６に示されるように、送信側のＥＣＵ２０Ｂと受信側のＥＣＵ１０Ｃとの通信において、次の処理が実行される。ここで、暗号鍵５２Ｂに異常がある場合とは、例えば、ＥＣＵ１０Ｂを交換した結果、鍵値がマスタＥＣＵであるＥＣＵ１０Ａの暗号鍵５２Ａの鍵値と異なる場合が挙げられる。まず、ＥＣＵ１０ＢのＣＰＵ２２は、暗号鍵５２Ｂに異常がある場合、ＭＡＣ６４を代替ＭＡＣ６７に書き換え、代替ＭＡＣ６７及びメッセージ６２をＥＣＵ１０Ｃに送信する。

【0070】

一方、ＥＣＵ１０ＣのＣＰＵ２２は、ＥＣＵ１０Ｃの起動後所定期間内に認証に一度も成功していない場合で、かつ受信したＭＡＣ６４と代替ＭＡＣ６７とが一致している場合に、ＥＣＵ１０Ｂの暗号鍵５２Ｂに異常があることを検出する。そして、鍵異常が検出された通知と共にメッセージ６２はアプリケーションで受け付けられ、ＥＣＵ１０Ｃではメッセージ６２に基づく制御が暫定的に実行される。

【0071】

（まとめ）
本実施形態の車両通信システム１２は、ＣＡＮプロトコル及びＣＡＮ－ＦＤプロトコルによる通信を行うが、一方向の通信であるため、受信側のＥＣＵ１０Ｃにおいて認証に失敗しても送信側のＥＣＵ１０Ｂが故障なのか暗号鍵５２Ｂが違うのかを知る由が無い。

【0072】

一方、ＭＡＣ６４付きの通信データ６０に加えて暗号鍵５２Ｂの状態を示す通信フレームを同時にＥＣＵ１０Ｃに送信することが考えられる。しかし、状態を示す通信フレームが攻撃されてしまうと、ＥＣＵ１０Ｃは、ＥＣＵ１０Ｂは単に鍵違いであるにもかかわらず故障を誤検出してしまう。また、メッセージ６２の通信フレームと、暗号鍵５２Ｂ用の通信フレームとで、通信が二重になることにより、バス１４の負荷が増加する。その結果、通信自体が成り立たなくなるリスクがある。

【0073】

これに対して、本実施形態によれば、一方向の通信であっても、通信フレーム数を増やすことなく、送信側のＥＣＵ１０Ｂにおける暗号鍵５２Ｂの状態を把握することができる。具体的に、本実施形態では、送信側のＥＣＵ１０Ｂを交換した際に暗号鍵５２Ｂの更新が行われなかった場合、ＥＣＵ１０Ｃでは認証に失敗する。ただし、暗号鍵５２Ｂの更新が行われて認証に成功するまでは、受信したＭＡＣ６４と代替ＭＡＣ６７とが一致している限り、暗号鍵５２Ｂの更新を要する鍵異常を検出する。

【0074】

他方、一旦、暗号鍵５２Ｂが更新されて認証に成功した場合は、その後、受信したＭＡＣ６４と代替ＭＡＣ６７とが一致したとしても、暗号鍵５２Ｂの更新を要する鍵異常は検出しない。そのため、本実施形態によれば、暗号鍵５２Ｂの更新が行われたにもかかわらず、その後、代替ＭＡＣ６７を受信した場合であっても暗号鍵５２Ｂの更新を要する鍵異常が生じていると誤検出することが抑制される。

【0075】

また、本実施形態では、暗号鍵５２Ｂの更新を要する鍵異常を検出している場合は、メッセージ６２を受け付けることを特徴としている。すなわち、ＥＣＵ１０Ｃの起動後所定期間内において、暗号鍵５２Ｂの更新が行われて認証に成功するまでは、受信したＭＡＣ６４と代替ＭＡＣ６７とが一致している限り、メッセージ６２を受け付ける。ここで、上記の「所定期間」とはＥＣＵ１０が起動してから認証に係る装置の準備が完了するまでに必要とする時間を想定している。本実施形態によれば、起動後所定期間内は、暗号鍵５２Ｂが正規のものと異なる場合であっても、暫定的な措置としてメッセージ６２を受け付ける。そのため、本実施形態によれば、暗号鍵５２Ｂの更新が行われるまでの車両１１の制御を担保することができる。

【0076】

また、一旦、暗号鍵５２Ｂが更新されて認証に成功した場合は、その後、受信したＭＡＣ６４と代替ＭＡＣ６７とが一致したとしても、暗号鍵５２Ｂの更新を要する鍵異常は検出されず、メッセージ６２は受け付けられない。そのため、本実施形態によれば、暗号鍵５２Ｂの更新が行われたにもかかわらず、暗号鍵５２Ｂの更新を要する鍵異常が生じていると誤検出して、破棄すべきメッセージ６２が受け付けられることが抑制される。

【0077】

なお、所定期間を経過した後において、認証に失敗した場合はメッセージ６２が破棄される。また、受信したＭＡＣ６４と代替ＭＡＣ６７とが一致しない場合、メッセージ６２が破棄される。これにより、暗号鍵５２Ｂの更新を要する鍵異常が生じていない場合にメッセージ６２を破棄することで、セキュリティを確保することができる。

【0078】

また、一旦、暗号鍵５２Ｂが更新されて認証に成功した場合は、所定期間内に受信したＭＡＣ６４と代替ＭＡＣ６７とが一致したとしても、メッセージ６２は破棄される。したがって、本実施形態によれば、暗号鍵５２Ｂの更新が行われた後のセキュリティを確保することができる。

【0079】

（備考）
なお、上記実施形態でＣＰＵ２２がソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した各種処理を、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、及びＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、上述した受付処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。

【0080】

また、上記実施形態において、プログラムはコンピュータが読み取り可能な非一時的記録媒体に予め記憶（インストール）されている態様で説明した。例えば、実行プログラム１００は、ＲＯＭ２４に予め記憶されている。しかしこれに限らず、実行プログラム１００は、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等の非一時的記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、実行プログラム１００は、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。

【0081】

上記実施形態で説明した処理の流れは、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

【符号の説明】

【0082】

１０ ＥＣＵ（制御装置）
１０Ｂ ＥＣＵ（送信装置）
１０Ｃ ＥＣＵ（受信装置）
１２ 車両通信システム
２２ ＣＰＵ（プロセッサ）
２４ ＲＯＭ（メモリ）
５２ 暗号鍵
６２ メッセージ
１００ 実行プログラム（通信プログラム）
６４ ＭＡＣ（第一の認証情報）
６６ 検証用ＭＡＣ（第二の認証情報）
６７ 代替ＭＡＣ（所定の認証情報）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】