CN112005508A - 信息处理装置、信息处理方法及信息处理程序 - Google Patents

信息处理装置、信息处理方法及信息处理程序 Download PDF

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Abstract

校验和协商部(10005)从多个多项式中选择在安全主装置(10)与安全从装置(20)之间的通信中使用的生成多项式的候选作为候选多项式。通信周期验证部(10008)判定使用候选多项式的计算在安全主装置(10)以及安全从装置(20)各自中是否在规定的期限以前完成。通信周期验证部(10008)在判定为使用候选多项式的计算在安全主装置(10)以及安全从装置(20)各自中在期限以前完成的情况下，将候选多项式指定为生成多项式。

Description

信息处理装置、信息处理方法及信息处理程序
技术领域
本发明涉及生成多项式的指定。
背景技术
在基于IEC(International Electrotechnical Commission，国际电工委员会)61784-3的安全通信中，需要使针对在传送通路中产生的比特错误等的安全PDU(ProtocolData Unit，协议数据单元)的完整性小于基于安全度水准(safety degree level)的要求值。作为用于确保完整性的代表性的安全对策，广泛利用CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)等校验和。
CRC计算一般而言处理量大，所以在一般的通信中通过硬件来执行，但在安全通信中通过软件来执行的情形较多。在通过硬件来执行CRC计算的情形中，需要基于IEC61508的硬件的诊断，所以处理负荷增大。为了避免该处理负荷的增大，在安全通信中往往利用软件执行CRC计算。
在CRC中，如CRC-16、CRC-32那样有次数不同的多种变化。一般而言，越是次数大的CRC多项式则错误的检测能力越高，能够达到低的残留错误率(residual error rate)，但另一方面计算量(时间或者空间)变大。
这样的计算量的问题在计算资源充裕的设备中不易成为问题，但在计算资源受限并且必须在规定时间内完成处理的嵌入式设备中成为问题。
在专利文献1的技术中，针对所提供的数据长以及数据类别，选择使未检测错误率成为最小那样的CRC生成多项式。
因此，在专利文献1的技术中存在：针对所有的符号长求出生成多项式的最大及最小汉明距离的步骤；以及根据发送接收的数据的数据长及数据类别来选择最小汉明距离成为最大的生成多项式的步骤。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2009-171539号公报
发明内容
在专利文献1的技术中，仅考虑未检测错误率的最小化。因此，在计算资源受限的条件下，存在在安全通信中要求的安全应答时间内无法完成所需的处理这样的课题。此外，安全应答时间例如是从发生通过安全传感器等进行的探测起至使控制对象的致动器(actuator)等转移到安全状态为止的时间。依据系统结构来决定安全应答时间的要求值。另外，作为安全应答时间的构成要素之一有安全通信周期。
一般而言，为了降低CRC多项式的未检测错误率，需要次数大的多项式。如果使用次数大的多项式，则在CRC计算中所需的计算量变大，难以满足安全通信周期的制约。因此，考虑将具有余量地设定得较小的安全通信周期在余量的范围内设定得大。但是，在该方法中，由于通信错误，安全PDU在规定时间内未被发送接收的概率增加。因此，产生如下问题：系统以超出必要的方式转移到安全状态，系统的可用性降低。
本发明鉴于这样的情形，其主要的目的在于得到一种能够指定即使在计算资源受限的条件下也能够在规定的期限以前完成计算的多项式的结构。
本发明所涉及的信息处理装置具有：
选择部，从多个多项式中选择在主装置与从装置之间的通信中使用的生成多项式的候选作为候选多项式；
判定部，判定使用所述候选多项式的计算在所述主装置及所述从装置各自中是否在规定的期限以前完成；以及
指定部，在由所述判定部判定为使用所述候选多项式的计算在所述主装置及所述从装置各自中在所述期限以前完成的情况下，将所述候选多项式指定为所述生成多项式。
根据本发明，能够指定即使在计算资源受限的条件下也能够在规定的期限以前完成计算的多项式。
附图说明
图1是示出实施方式1所涉及的安全通信系统的结构例的图。
图2是示出实施方式1所涉及的安全主装置(safety master device)的硬件结构例的图。
图3是示出实施方式1所涉及的安全从装置(safety slave device)的硬件结构例的图。
图4是示出实施方式1所涉及的安全主装置的功能结构例的图。
图5是示出实施方式1所涉及的安全从装置的功能结构例的图。
图6是示出实施方式1所涉及的建立安全连接的处理的流程图。
图7是示出实施方式1所涉及的建立安全连接的处理的流程图。
图8是示出实施方式1所涉及的建立安全连接的处理的流程图。
图9是示出实施方式1所涉及的CRC多项式表格的例子的图。
图10是示出实施方式2所涉及的建立安全连接的处理的流程图。
图11是示出实施方式2所涉及的计算能力信息的例子的图。
图12是示出实施方式3所涉及的CRC多项式表格的例子的图。
图13是示出实施方式4所涉及的信息处理装置的硬件结构例的图。
图14是示出实施方式4所涉及的信息处理装置的功能结构例的图。
图15是示出实施方式4所涉及的信息处理装置的动作例的流程图。
(符号说明)
10：安全主装置；20：安全从装置；30：网络；50：信息处理装置；101：处理器；102：存储器；104：场通信接口(field communication interface)；105：总线；201：处理器；202：存储器；203：输入输出接口；204：场通信接口；205：总线；501：处理器；502：存储器；503：通信接口；504：总线；1000：安全通信层；1001：场总线应用层；10001：安全应用接口部；10002：安全连接建立处理部；10003：安全PDU生成部；10004：安全PDU检查部；10005：校验和协商部；10007：安全参数管理部；10008：通信周期验证部；2000：安全通信层；2001：场总线应用层；20001：安全应用接口部；20002：安全连接建立处理部；20003：安全PDU生成部；20004：安全PDU检查部；20005：校验和协商部；20007：安全参数管理部；20008：通信周期验证部；5001：选择部；5002：判定部；5003：指定部。
具体实施方式
以下，使用附图来说明本发明的实施方式。在以下的实施方式的说明以及附图中，附加同一符号的部分表示同一部分或者相当的部分。
实施方式1.
***概要***
在本实施方式中，说明能够用廉价的嵌入式设备来实现安全通信所需的CRC计算的处理量的削减的结构。具体而言，在本实施方式中，说明能够用计算资源受限的微型计算机来实现可同时实现在标准中要求的残留错误率和在系统中要求的安全通信周期的最佳的CRC多项式的选择的结构。
关于在安全标准中要求的残留错误率，在作为国际标准的IEC61784-3中，要求根据下述来决定的残留错误率小于针对作为目标的每个安全度水准决定的要求值(在括弧内示出各值与残留错误率的关系)。
·安全PDU的尺寸n(尺寸n越小则残留错误率越低)
·安全PDU的每小时的发送速率v(发送速率v越小则残留错误率越低)
·在比特错误检测中使用的校验和生成用多项式的最小汉明距离hd(最小汉明距离hd越大则残留错误率越低)
·设想的传送通路的比特错误率Pe(比特错误率Pe越小则残留错误率越低)
安全通信周期根据容许的应答时间而被设定。根据在系统中要求的安全应答时间，决定容许的应答时间。并且，用户根据容许的应答时间来设定安全通信周期。在安全通信中，如果在规定的时间(以下称为tr)内未接收到无损的正常的安全PDU，则转移到使设备停止这样的安全状态。为了避免由于比特错误等而频繁地转移到安全状态，以在tr内接收多个安全PDU的方式使安全通信周期Tsafety具有余量，作为安全通信周期Tsafety，设定比tr小几倍的值的情形较多。
在本实施方式中，根据传送通路的性能，在不损失系统的可用性的范围中延长安全通信周期。以下，记载成为是否延长安全通信周期的基准的式子的例子。
以下的式子表示在规定的时间tr内发送1个以上的安全PDU(式1)以及由于安全PDU的异常引起的安全停止的发生比率不低于要求值(式2)。
在本实施方式中，在满足以下的2个式子双方的范围中缓和(延长)安全通信周期。
Tsafety＜tr…(式1)
Figure BDA0002724396620000051
·Tsafety：安全通信周期
·tr：正常的安全PDU的接收间隔的要求值
·Pfault：在安全PDU中发生的异常的发生概率
·ν：安全PDU发送速率
·Rfault:由于安全PDU的异常引起的安全停止发生比率的要求值
***结构的说明***
图1示出本实施方式所涉及的安全通信系统的结构例。
本实施方式所涉及的安全通信系统包括一个或者多个安全主装置10、一个或者多个安全从装置20以及将安全主装置10和安全从装置20进行连接的网络30。
安全主装置10和安全从装置20制作1对1的安全连接(在安全通信中使用的逻辑性的连接)，并进行安全通信。安全主装置10和安全从装置20分别是例如嵌入式设备。
安全主装置10管理安全从装置20。
安全从装置20例如与安全传感器连接。另外，安全从装置20例如控制致动器。
安全从装置20在安全通信中将安全传感器的传感器值通知给安全主装置10。另外，安全主装置10例如根据安全传感器的传感器值，在安全通信中将致动器的控制值通知给安全从装置20。然后，安全从装置20使用从安全主装置10通知的控制值，控制致动器。以上的处理过程需要在安全应答时间内完成。
在图1中示出1对的安全主装置10和安全从装置20，但如上所述，包含于安全通信系统的安全主装置10和安全从装置20的数量不限定于图1的例子。
安全主装置10相当于主装置。另外，与安全从装置20相当。
图2示出安全主装置10的硬件结构例。
安全主装置10具备处理器101、存储器102、场通信接口104以及连接它们的总线105。
安全主装置10是计算机。
处理器101通过执行在存储器102上展开的作为通信处理程序的安全通信层，经由总线105以及场通信接口104而与相对的安全从装置20进行安全通信。
图3示出安全从装置20的硬件结构例。
安全从装置20具备处理器201、存储器202、输入输出接口203、场通信接口204以及连接它们的总线205。
安全从装置20是计算机。
处理器201通过执行在存储器202上展开的作为通信处理程序的安全通信层，经由总线205以及场通信接口204而与相对的安全主装置10进行安全通信。
如图3所示，安全从装置20具备用于进行设备控制的输入输出接口203。例如，安全从装置20经由输入输出接口203来控制致动器。
图4示出安全主装置10的功能结构例。
安全主装置10包括安全通信层1000和场总线应用层1001。
安全通信层1000和场总线应用层1001通过程序来实现。
安全通信层1000经由场总线应用层1001而与相对的安全从装置20的后述的安全通信层2000进行通信。
在安全通信层1000中包括安全应用接口部10001、安全连接建立处理部10002、安全PDU生成部10003、安全PDU检查部10004、校验和协商部10005、安全参数管理部10007以及通信周期验证部10008。
校验和协商部10005、通信周期验证部10008以外的要素与在一般的安全通信中使用的要素相同。
更具体而言，安全PDU生成部10003根据来自安全应用接口部10001或者安全连接建立处理部10002的要求，生成安全PDU。
安全PDU检查部10004经由场总线应用层1001接收发往安全应用接口部10001或者安全连接建立处理部10002的安全PDU，检查接收到的安全PDU。
安全应用接口部10001将发送接收的安全PDU交接给用户应用。
安全连接建立处理部10002从安全连接被切断的状态，按照预先决定的通信序列，进行在与安全从装置20的后述的安全通信层2000之间建立安全连接的处理。
安全参数管理部10007保管安全主装置10以及安全从装置20的在安全通信中使用的安全参数。作为安全主装置10的安全参数，至少需要以下参数。
(1)作为系统的安全度水准的要求值
(2)每个安全从装置20的下述的值：
(A)安全通信周期(能够根据安全PDU发送速率反向计算)
(B)安全数据尺寸
(C)应使用的多项式的识别信息
(D)传送通路的比特错误率(特别是仅为有已证明的值的情况)
校验和协商部10005在建立安全连接的处理中，在与相对的安全从装置20的安全通信层2000之间调整并决定在安全通信中使用的CRC多项式、发送间隔以及安全PDU的构造等。
另外，校验和协商部10005从多个CRC多项式中，选择在安全主装置10与安全从装置20之间的通信中使用的生成多项式的候选。更具体而言，校验和协商部10005从多个CRC多项式中选择次数最大的CRC多项式。以下，将由校验和协商部10005选择的CRC多项式称为临时选择多项式。临时选择多项式相当于候选多项式。
另外，校验和协商部10005在判定为使用临时选择多项式的计算在安全主装置10以及安全从装置20各自中在安全通信周期内完成的情况下，将临时选择多项式指定为在安全主装置10和安全从装置20的通信中使用的生成多项式。
校验和协商部10005相当于选择部、判定部以及指定部。另外，由校验和协商部10005进行的处理相当于选择处理、判定处理以及指定处理。
校验和协商部10005的动作的详情后述。
通信周期验证部10008根据来自校验和协商部10005的指示，验证使用校验和协商部10005所选择的临时选择多项式进行的安全PDU的生成处理以及检查处理是否在由安全参数规定的安全通信周期内完成。即，通信周期验证部10008判定使用临时选择多项式的计算是否由安全主装置10在规定的期限(安全通信周期的期限届满)以前完成。此外，上述安全PDU的生成处理是指，包括CRC的生成在内的、生成发送给安全从装置20的安全PDU的处理。上述安全PDU的检查处理是指，针对从安全从装置20接收到的安全PDU利用CRC进行检查的处理。
通信周期验证部10008能够模拟实际的处理动作来测量处理时间，验证使用临时选择多项式进行的安全PDU的生成处理以及检查处理是否在安全通信周期内完成。另外，通信周期验证部10008能够使用事先定量化的计算式，验证使用临时选择多项式进行的安全PDU的生成处理以及检查处理是否在安全通信周期内完成。
作为验证的方法考虑各种方法，在本实施方式中，设为通信周期验证部10008应用现有技术来进行验证，不详细说明验证方法。
另外，通信周期验证部10008与校验和协商部10005以及后述的安全从装置20的通信周期验证部20008一起相当于判定部。另外，由通信周期验证部10008进行的处理与由校验和协商部10005进行的处理以及由后述的安全从装置20的通信周期验证部20008进行的处理一起相当于判定处理。
在图4中，示意性地示出处理器101执行用于实现安全通信层1000以及场总线应用层1001的功能的程序的状态。
另外，在本实施方式中，校验和协商部10005、通信周期验证部10008以及安全从装置20的通信周期验证部20008构成本申请的信息处理装置。
图5示出安全从装置20的功能结构例。
安全从装置20包括安全通信层2000和场总线应用层2001。
安全通信层2000和场总线应用层2001通过程序来实现。
安全通信层2000经由场总线应用层2001而与相对的安全主装置10的安全通信层1000进行通信。
在安全通信层2000中，包括安全应用接口部20001、安全连接建立处理部20002、安全PDU生成部20003、安全PDU检查部20004、校验和协商部20005、安全参数管理部20007以及通信周期验证部20008。
安全通信层2000的结构与安全通信层1000相同。
安全连接建立处理部20002以及校验和协商部20005面向安全主装置10进行通信，因此处理的流程与安全连接建立处理部10002以及校验和协商部10005不同。
以下，记载安全通信层2000和安全通信层1000中的这些以外的差异。
安全参数管理部20007保持安全从装置20所需的安全参数。
安全参数管理部20007保持的安全参数如以下那样。
(1)关于安全主装置10的下述的值：
(A)安全通信周期(能够根据安全PDU发送速率反向计算)
(B)安全数据尺寸
(C)应使用的多项式的识别信息
通信周期验证部20008根据来自校验和协商部20005的指示，验证使用校验和协商部10005选择的临时选择多项式进行的安全PDU的生成处理以及检查处理是否在由安全参数规定的安全通信周期内完成。即，通信周期验证部20008判定使用所选择的临时选择多项式的计算是否由安全从装置20在规定的期限(安全通信周期的期限届满)以前完成。此外，上述安全PDU的生成处理是指，包括CRC的生成在内的、生成发送给安全主装置10的安全PDU的处理。上述安全PDU的检查处理是指，针对从安全主装置10接收到的PDU利用CRC进行检查的处理。
安全从装置20一般而言由于制作的安全连接数少所以由安全通信引起的负荷小，但计算资源也受到限制，因此需要上述验证。
另外，还有可能在安全从装置20中不支持由校验和协商部10005选择的临时选择多项式。因此，通信周期验证部20008在进行有关安全通信周期的验证之前，验证在安全从装置20中是否支持临时选择多项式。
关于有关安全通信周期的验证的方法，与安全主装置10的通信周期验证部10008同样地应用现有方法，不详细说明。
如上所述，通信周期验证部20008与校验和协商部10005以及通信周期验证部10008一起相当于判定部。另外，由通信周期验证部20008进行的处理与由校验和协商部10005进行的处理以及由通信周期验证部10008进行的处理一起相当于判定处理。
***动作的说明***
图6、图7以及图8是示出本实施方式所涉及的建立安全连接的处理的流程图。
图6、图7以及图8所示的处理相当于本申请的信息处理方法以及信息处理程序的处理。
在步骤S001中，主导安全连接的建立的安全主装置10的校验和协商部10005根据安全参数，临时选择CRC多项式的候选。
在安全主装置10中，例如在图9所示的CRC多项式表格中管理多个CRC多项式。在图9的CRC多项式表格中，针对每个CRC多项式，示出次数、最小汉明距离以及分布系数。通过使用图9的CRC多项式表格，能够在特定的帧长以及比特错误率的条件下计算残留错误率。
校验和协商部10005在步骤S001中，例如使残留错误率具有余量，所以考虑选择最大的次数的CRC多项式。
在步骤S002中，通信周期验证部10008验证使用临时选择多项式的CRC计算在安全主装置10中是否在安全通信周期内完成。
此时，通信周期验证部10008考虑作为安全主装置10应执行的处理整体，验证包括校验和的生成在内的该安全连接的安全PDU的生成处理以及检查处理是否在所设定的安全通信周期内完成。
如上所述，通信周期验证部10008能够考虑安全主装置10的整体的处理，使用所生成的计算式来进行该验证。另外，通信周期验证部10008还能够进行仿真来进行该验证。而且，通信周期验证部10008还能够模拟实际的处理动作来测量处理时间而进行该验证。通信周期验证部10008能够使用现有的任意验证方法来进行该验证。
在使用临时选择多项式的CRC计算在安全通信周期内完成的情况下(在步骤S003中“是”)，处理转移到步骤S004。另一方面，在使用临时选择多项式的CRC计算在安全通信周期内未完成的情况下(在步骤S003中“否”)，处理转移到步骤S008。
在步骤S004中，校验和协商部10005与制作安全连接的相对的安全从装置20协商可否使用临时选择多项式。
具体而言，校验和协商部10005将包括临时选择多项式的识别信息的消息发送给安全从装置20。
针对与安全主装置10建立安全连接的所有安全从装置20进行步骤S004。
在安全从装置20中，校验和协商部20005接收消息。然后，校验和协商部20005对通信周期验证部20008指示临时选择多项式的验证。
通信周期验证部20008依照校验和协商部20005的指示，进行临时选择多项式的验证。具体而言，通信周期验证部20008验证安全从装置20是否支持使用临时选择多项式的CRC计算。
在安全从装置20支持使用临时选择多项式的CRC计算的情况下，通信周期验证部20008还考虑其它处理的影响来验证使用临时选择多项式进行的安全PDU的生成处理以及检查处理在安全从装置20中是否在安全通信周期内完成。
如果在上述2个验证的双方中没有问题，则校验和协商部20005向安全主装置10发送“同意”的意思的应答消息。另一方面，如果在上述2个验证中的至少某一方中有问题，则校验和协商部20005向安全主装置10发送“同意不成立”的意思的应答消息。
在步骤S005中，校验和协商部10005确认来自安全从装置20的应答消息，在关于所有安全连接接收到“同意”的意思的应答消息的情况下(在步骤S005中“是”)，处理转移到步骤S006。另一方面，在接收到“同意不成立”的意思的应答消息的情况下(在步骤S005中“否”)，处理转移到步骤S008。
在步骤S006中，校验和协商部10005对在安全主装置10与所有的安全从装置20的通信中使用的生成多项式，指定临时选择多项式。
然后，校验和协商部10005向所有的安全从装置20的校验和协商部20005，发送通知在安全通信中使用指定为生成多项式的临时选定多项式的消息。
在步骤S007中，安全主装置10的安全连接建立处理部1002以及安全从装置20的安全连接建立处理部2002建立安全连接，之后进行使用在步骤S006中指定的生成多项式的安全通信。
下述的步骤S008～S010是在判明为使用临时选择多项式的CRC计算在安全通信周期内无法完成的情况下研究临时选择多项式的变更的阶段。
在步骤S008中，校验和协商部10005计算次数比该临时选择多项式小的CRC多项式的应用时的、每个安全连接的残留错误率ΛSC(Pe)。校验和协商部10005使用在安全通信的国际标准中规定的计算方法来计算残留错误率ΛSC(Pe)。在本实施方式中，省略残留错误率ΛSC(Pe)的具体的计算方法的说明。校验和协商部10005在计算所需的安全通信周期、比特错误率等值中使用安全参数的值。
此外，在步骤S008以及之后的步骤中，新的临时选择多项式以及正式的生成多项式无需在所有的安全连接中相同。
在步骤S009中，校验和协商部10005判定在上述步骤S008中得到的残留错误率ΛSC(Pe)是否满足要求值。在本实施方式中，该要求值是在安全通信的国际标准中规定的要求值。因此，在本实施方式中并未提及要求值的具体的值。
在残留错误率ΛSC(Pe)满足要求值的情况(在步骤S009中“是”)、也就是说即使变更为次数小的CRC多项式也满足安全度水准的要求值的情况下，处理转移到步骤S010。另一方面，在残留错误率ΛSC(Pe)不满足要求值的情况下(在步骤S009中“否”)，处理转移到S011。
在步骤S010中，校验和协商部10005将次数比当前的临时选择多项式小并且残留错误率ΛSC(Pe)的值满足要求值的CRC多项式，选择为新的临时选择多项式。
之后，针对新的临时选择多项式进行步骤S002以后的处理。即，验证使用新的临时选择多项式的计算在安全主装置10以及安全从装置20各自中是否在安全通信周期内完成。
下述的步骤S011～S013是研究安全通信周期的延长的阶段。
具体而言，在使用临时选择多项式的计算在安全通信周期内未完成的情况(在步骤S003中“否”)或者从任意的安全从装置20接收到“同意不成立”这样的应答消息的情况(在步骤S005中“否”)、且不存在残留错误率ΛSC(Pe)满足要求值的次数小的CRC多项式的情况(在步骤S009中“否”)下，在步骤S011～S013中研究安全通信周期的延长。
在步骤S011中，校验和协商部10005针对每个安全连接，判定可否延长安全通信周期。即，校验和协商部1005判定若是延长安全连接的安全通信周期是否也能够维持所需的安全应答时间、可用性。
具体而言，校验和协商部10005应用上述(式1)以及(式2)，判定可否延长安全通信周期。
在有能够延长安全通信周期的安全连接的情况下(在步骤S011中“是”)，处理转移到S012。另一方面，在没有能够延长安全通信周期的安全连接的情况下(在步骤S011中“否”)，处理转移到S014。
在步骤S012中，校验和协商部10005选择安全通信周期的可延长的比值的余量最大的安全连接。
在步骤S013中，校验和协商部10005关于在步骤S012中选择的安全连接，实施安全通信周期的延长或者数据帧的分割。
校验和协商部10005能够在上述(式1)、(式2)的范围中延长安全通信周期。
校验和协商部10005将在步骤S012中选择的安全连接的当前的临时选择多项式，选择为新的临时选择多项式。然后，关于该新的临时选择多项式，使用延长后的安全通信周期进行步骤S002以后的处理。即，验证使用新的临时选择多项式的计算在安全主装置10以及安全从装置20各自中是否在延长后的安全通信周期内完成。
另外，通过分割数据帧，计算时间被缩短。即，校验和协商部10005通过数据帧的分割，使各个数据帧的帧长变短，使直至通过分割得到的所有分割数据帧到达通信目的地为止的实质的间隔变长。由此，能够使用次数小的CRC多项式，能够缩短计算时间。
校验和协商部10005将在步骤S012中选择的安全连接的当前的临时选择多项式，选择为新的临时选择多项式。然后，针对分割数据帧，使用该新的临时选择多项式进行步骤S002以后的处理。即，验证针对分割数据帧的使用新的临时选择多项式的计算在安全主装置10以及安全从装置20各自中是否在安全通信周期内完成。
在步骤S014中，判明进行了以安全主装置10或者安全从装置20的处理性能无法实现的安全通信设定。因此，校验和协商部10005判定为无法建立安全连接，并将其意思通知给安全主装置10的用户。
***实施方式的效果的说明***
以上，在本实施方式中，判定使用临时选择多项式的计算在安全主装置10以及安全从装置20各自中是否在安全通信周期内完成。然后，在使用临时选择多项式的计算在安全主装置10以及安全从装置20各自中在安全通信周期内完成的情况下，临时选择多项式被指定为生成多项式。因此，根据本实施方式，能够指定即使在计算资源受限的条件下也能够在安全通信周期内完成CRC计算的生成多项式。
实施方式2.
在实施方式1中，安全主装置10使安全从装置20判定使用临时选择多项式的计算是否在安全通信周期内完成，而指定生成多项式。
在本实施方式中，说明安全主装置10判定使用临时选择多项式的计算是否由安全从装置20在安全通信周期内完成的例子。更具体而言，在本实施方式中，安全主装置10从安全从装置20取得与安全从装置20的计算能力有关的信息(以下为计算能力信息)，根据安全从装置20的计算能力信息，判定在安全从装置20中使用临时选择多项式的计算是否在安全通信周期内完成。
***结构的说明***
本实施方式所涉及的安全通信系统的结构例如图1所示。
另外，本实施方式所涉及的安全主装置10的硬件结构例如图2所示。
另外，本实施方式所涉及的安全从装置20的硬件结构例如图3所示。
另外，本实施方式所涉及的安全主装置10的功能结构例如图4所示。
另外，本实施方式所涉及的安全从装置20的功能结构例如图5所示。
此外，在实施方式1中，校验和协商部10005、通信周期验证部10008以及通信周期验证部20008相当于判定部，但在本实施方式中，仅校验和协商部10005以及通信周期验证部10008相当于判定部。另外，在实施方式1中，设为校验和协商部10005、通信周期验证部10008以及通信周期验证部20008构成信息处理装置，但在本实施方式中，校验和协商部10005以及通信周期验证部10008构成信息处理装置。
***动作的说明***
本实施方式所涉及的建立安全连接的处理如图10所示。在图10中，与图6相同的符号的处理与图6所示的处理相同。以下，主要说明与实施方式1的差异。以下未说明的事项与实施方式1相同。
图10所示的处理与本申请的信息处理方法以及信息处理程序的处理相当。
在步骤S021中，安全主装置10的校验和协商部10005针对进行安全通信的所有的安全从装置20，要求发送每个CRC多项式的计算能力信息。
各安全从装置20的校验和协商部20005对通信周期验证部20008指示计算能力信息的生成。通信周期验证部20008生成计算能力信息，将生成的计算能力信息发送给安全主装置10。计算能力信息是表示在应用各CRC多项式的情况下安全从装置20可实现的通信周期的信息。图11示出计算能力信息的例子。计算能力根据安全从装置20在安全通信系统中应执行的处理而变动，所以图11所示的“可实现的通信周期”未必是固定值。
在步骤S022中，安全主装置10的校验和协商部1005从安全从装置20接收计算能力信息。
在步骤S001中，校验和协商部10005临时选择CRC多项式的候选。校验和协商部10005与实施方式1同样地，例如选择最大的次数的CRC多项式。
在步骤S002中，与实施方式1同样地，通信周期验证部10008验证使用临时选择多项式的CRC计算在安全主装置10中是否在安全通信周期内完成。
在使用临时选择多项式的CRC计算在安全通信周期内完成的情况下(在步骤S003中“是”)，处理转移到步骤S023。另一方面，在使用临时选择多项式的CRC计算在安全通信周期内未完成的情况下(在步骤S003中“否”)，处理转移到步骤S008。步骤S008以后的处理如在实施方式1中所说明那样，所以省略说明。
在步骤S023中，通信周期验证部10008根据在步骤S022中接收到的计算能力信息，验证使用临时选择多项式的CRC计算在安全从装置20中是否在安全通信周期内完成。
关于与安全主装置10建立安全连接的所有的安全从装置20，进行步骤S023。
在使用临时选择多项式的CRC计算在安全通信周期内完成的情况下(在步骤S0024中“是”)，处理转移到步骤S006。另一方面，在使用临时选择多项式的CRC计算在安全通信周期内未完成的情况下(在步骤S024中“否”)，处理转移到步骤S008。步骤S006以后的处理以及步骤S008以后的处理如在实施方式1中所说明那样，所以省略说明。
***实施方式的效果的说明***
在本实施方式中，安全主装置10验证安全从装置20中的CRC计算是否在安全通信周期内完成。即，不使用安全从装置20的计算资源，而验证安全从装置20中的CRC计算是否在安全通信周期内完成。因此，根据本实施方式，能够指定即使安全从装置20的计算资源受到限制也能够在安全通信周期内完成CRC计算的生成多项式。
实施方式3.
在实施方式1以及实施方式2中，在安全主装置10中如图9的CRC多项式表格所示，将单一的CRC多项式管理为临时选择多项式的选项。
在本实施方式中，如图12的CRC多项式表格所示，将多个CRC多项式的组合作为临时选择多项式的选项来管理。即，在本实施方式中，对1个安全PDU赋予不同的多个校验和。
在安全通信层1000动作的硬件以及安全通信层2000动作的硬件被复用的情况下，能够并行地计算校验和。因此，认为相比于对安全PDU赋予利用次数大的CRC多项式生成的1个校验和，优选为对安全PDU赋予利用次数小的CRC多项式生成的多个校验和。即，在对安全PDU赋予利用次数小的CRC多项式生成的多个校验和的情况下，能够确保与对安全PDU赋予利用次数大的CRC多项式生成的1个校验和的情况同等的残留错误率并且缩短计算时间。因此，考虑如图12所示扩展CRC多项式表格而增加临时选择多项式的选项。
实施方式4.
在实施方式1中，安全主装置10在建立安全连接时进行图6～图8所示的处理来指定生成多项式。
然而，关于图6～图8所示的处理的结果，如果在安全通信系统的结构、安全参数以及网络30的条件中没有变化，则每次都成为相同的结果。因此，如果针对安全通信系统的结构、安全参数以及网络30的条件进行图6～图8所示的处理，针对每个安全连接预先指定生成多项式，则无需每当建立安全连接时反复进行图6～图8所示的处理。
在本实施方式中，说明与安全主装置10不同的信息处理装置进行图6～图8所示的处理而预先指定生成多项式的例子。
并且，信息处理装置将指定的生成多项式通知给安全主装置10。安全主装置10将从信息处理装置通知的生成多项式应用于安全通信。
***结构的说明***
图13示出本实施方式所涉及的信息处理装置50的硬件结构例。
信息处理装置50具备处理器501、存储器502、通信接口503以及连接它们的总线504。
信息处理装置50是计算机。
处理器501执行在存储器102上展开的后述的选择部5001、判定部5002以及指定部50003。
选择部5001、判定部5002以及指定部50003例如通过程序来实现。
通信接口503将指定的生成多项式通知给安全主装置10。
图14示出信息处理装置50的功能结构例。
信息处理装置50包括选择部5001、判定部5002以及指定部5003。
在图14中，示意性地示出处理器501执行用于实现选择部5001、判定部5002以及指定部50003的功能的程序的状态。
选择部5001从多个CRC多项式中，选择在安全主装置10与安全从装置20之间的通信中使用的生成多项式的候选。在本实施方式中，也将由选择部5001选择的CRC多项式称为临时选择多项式。
由选择部5001进行的处理相当于选择处理。
判定部5002判定使用临时选择多项式的计算在安全主装置10以及安全从装置20各自中是否在安全通信周期内完成。
判定部5002例如关于安全主装置10以及各安全从装置20，保持图11所示的计算能力信息。然后，判定部5002使用计算能力信息，判定使用临时选择多项式的计算在安全主装置10以及安全从装置20各自中是否在安全通信周期内完成。
由判定部5002进行的处理相当于判定处理。
在由判定部5002判定为使用临时选择多项式的计算在安全主装置10以及安全从装置20各自中在安全通信周期以前完成的情况下，指定部5003将临时选择多项式指定为生成多项式。
另外，指定部5003经由通信接口503，将指定的生成多项式通知给安全主装置10。
由指定部5003进行的处理相当于指定处理。
***动作的说明***
图15示出本实施方式所涉及的信息处理装置500的动作例。
图15所示的处理相当于本申请的信息处理方法以及信息处理程序的处理。
在步骤S041中，选择部5001临时选择CRC多项式的候选。选择部5001与实施方式1的步骤S001同样地，例如选择最大的次数的CRC多项式。
在步骤S042中，判定部5002根据有关安全主装置10的计算能力信息，验证使用临时选择多项式的CRC计算在安全主装置10中是否在安全通信周期内完成。
在使用临时选择多项式的CRC计算在安全主装置10中在安全通信周期内完成的情况下(在步骤S043中“是”)，处理转移到步骤S044。另一方面，在使用临时选择多项式的CRC计算在安全通信周期内未完成的情况下(在步骤S043中“否”)，处理转移到图7的步骤S008。
在步骤S044中，判定部5002根据有关安全从装置20的计算能力信息，验证使用临时选择多项式的CRC计算在安全从装置20中是否在安全通信周期内完成。
关于与安全主装置10建立安全连接的所有的安全从装置20进行步骤S044。
在使用临时选择多项式的CRC计算在所有的安全从装置20中在安全通信周期内完成的情况下(在步骤S0045中“是”)，处理转移到步骤S046。另一方面，在任意的安全从装置20中使用临时选择多项式的CRC计算在安全通信周期内未完成的情况下(在步骤S045中“否”)，处理转移到图7的步骤S008。
在步骤S046中，指定部5003将临时选择多项式指定为在安全主装置10与所有的安全从装置20的通信中使用的生成多项式。
然后，在步骤S047中，指定部5003向安全主装置10发送通知指定的生成多项式的消息。
在本实施方式中，在图7的步骤S008中，判定部5002计算次数比该临时选择多项式小的CRC多项式的应用时的每个安全连接的残留错误率ΛSC(Pe)。指定部5003使用在安全通信的国际标准中规定的计算方法，计算残留错误率ΛSC(Pe)。在本实施方式中，省略残留错误率ΛSC(Pe)的具体的计算方法的说明。指定部5003在计算所需的安全通信周期、比特错误率等值中，使用安全参数的值。
此外，在步骤S008以及之后的步骤中，新的临时选择多项式以及正式的生成多项式无需在所有的安全连接中相同。
在步骤S009中，判定部5002判定在上述步骤S008中得到的残留错误率ΛSC(Pe)是否满足要求值。在本实施方式中，该要求值是在安全通信的国际标准中规定的要求值。因此，在本实施方式中，并未提及要求值的具体的值。
在残留错误率ΛSC(Pe)满足要求值的情况(在步骤S009中“是”)、也就是说即使变更为次数小的CRC多项式也满足安全度水准的要求值的情况下，处理转移到步骤S010。另一方面，在残留错误率ΛSC(Pe)不满足要求值的情况下(在步骤S009中“否”)，处理转移到S011。
在步骤S010中，判定部5002将次数比当前的临时选择多项式小并且残留错误率ΛSC(Pe)的值满足要求值的CRC多项式选择为新的临时选择多项式。
之后，针对新的临时选择多项式进行步骤S042以后的处理。即，验证使用新的临时选择多项式的计算在安全主装置10以及安全从装置20各自中是否在安全通信周期内完成。
在使用临时选择多项式的计算在安全通信周期内未完成的情况(在步骤S043中“否”)或者从任意的安全从装置20接收到“同意不成立”这样的应答消息的情况(在步骤S045中“否”)、且不存在残留错误率ΛSC(Pe)满足要求值的CRC多项式的情况(在步骤S009中“否”)下，在步骤S011～S013中研究安全通信周期的延长。
在步骤S011中，判定部5002针对每个安全连接，判定可否延长安全通信周期。即，判定部5002判定若是延长安全连接的安全通信周期是否也能够维持所需的安全应答时间、可用性。
具体而言，判定部5002应用上述(式1)以及(式2)，判定可否延长安全通信周期。
在有能够延长安全通信周期的安全连接的情况下(在步骤S011中“是”)，处理转移到S012。另一方面，在没有能够延长安全通信周期的安全连接的情况下(在步骤S011中“否”)，处理转移到S014。
在步骤S012中，判定部5002选择安全通信周期的可延长的比值的余量最大的安全连接。
在步骤S013中，判定部5002关于在步骤S012中选择的安全连接，实施安全通信周期的延长或者数据帧的分割。
判定部5002能够在上述(式1)、(式2)的范围中延长安全通信周期。
判定部5002将在步骤S012中选择的安全连接的当前的临时选择多项式选择为新的临时选择多项式。然后，关于该新的临时选择多项式，使用延长后的安全通信周期进行步骤S002以后的处理。即，验证使用新的临时选择多项式的计算在安全主装置10以及安全从装置20各自中是否在延长后的安全通信周期内完成。
另外，通过分割数据帧，计算时间被缩短。即，判定部5002通过数据帧的分割，使各个数据帧的帧长变短，使直至通过分割得到的所有分割数据帧到达通信目的地为止的实质的间隔变长。由此，能够使用次数小的CRC多项式，能够缩短计算时间。
判定部5002将在步骤S012中选择的安全连接的当前的临时选择多项式选择为新的临时选择多项式。然后，针对分割数据帧，使用该新的临时选择多项式进行步骤S002以后的处理。即，验证针对分割数据帧的使用新的临时选择多项式的计算在安全主装置10以及安全从装置20各自中是否在安全通信周期内完成。
在步骤S014中，判明进行了以安全主装置10或者安全从装置20的处理性能无法实现的安全通信设定。因此，判定部5002判定为无法建立安全连接，并将其意思通知给安全主装置10。
***实施方式的效果的说明***
在本实施方式中，信息处理装置50验证安全主装置10以及安全从装置20中的CRC计算是否在安全通信周期内完成。即，不使用安全主装置10以及安全从装置20的计算资源，而验证安全主装置10以及安全从装置20中的CRC计算是否在安全通信周期内完成。因此，根据本实施方式，能够指定即使安全主装置10以及安全从装置20的计算资源受到限制也能够在安全通信周期内完成CRC计算的生成多项式。
以上，说明了本发明的实施方式，但也可以组合这些实施方式中的2个以上来实施。
或者，也可以部分地实施这些实施方式中的1个实施方式。
或者，也可以部分地组合这些实施方式中的2个以上的实施方式来实施。
此外，本发明不限定于这些实施方式，能够根据需要进行各种变更。
***硬件结构的说明***
最后，进行安全主装置10、安全从装置20以及信息处理装置50的硬件结构的补充说明。
处理器101、处理器201以及处理器501是进行处理的IC(Integrated Circuit，集成电路)。
处理器101、处理器201以及处理器501是CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)等。
存储器102、存储器202以及存储器502是RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、闪存存储器、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)等。
场通信接口104、场通信接口204以及通信接口503是执行数据的通信处理的电子电路。
场通信接口104、场通信接口204以及通信接口503例如是通信芯片或者NIC(Network Interface Card，网络接口卡)。
另外，在存储器102中还存储有OS(Operating System，操作系统)。
并且，OS的至少一部分由处理器101执行。
处理器101一边执行OS的至少一部分，一边执行用于实现安全通信层1000以及场总线应用层1001的功能的程序。
通过处理器101执行OS，从而进行任务管理、存储器管理、文件管理、通信控制等。
另外，表示安全通信层1000以及场总线应用层1001的处理的结果的信息、数据、信号值以及变量值中的至少某一个被存储到存储器102、处理器101内的寄存器以及高速缓存存储器中的至少某一个。
另外，实现安全通信层1000以及场总线应用层1001的功能的程序也可以被储存到磁盘、软盘、光盘、高密度盘、蓝光(日本注册商标)盘、DVD等可移动记录介质。
另外，在存储器202中也存储有OS。
并且，OS的至少一部分由处理器201执行。
处理器201一边执行OS的至少一部分，一边执行用于实现安全通信层2000以及场总线应用层2001的功能的程序。
通过处理器201执行OS，从而进行任务管理、存储器管理、文件管理、通信控制等。
另外，表示安全通信层2000以及场总线应用层2001的处理的结果的信息、数据、信号值以及变量值中的至少某一个被存储到存储器202、处理器201内的寄存器以及高速缓存存储器中的至少某一个。
另外，实现安全通信层2000以及场总线应用层2001的功能的程序也可以被储存到磁盘、软盘、光盘、高密度盘、蓝光(日本注册商标)盘、DVD等可移动记录介质。
另外，在存储器502中也存储有OS。
并且，OS的至少一部分由处理器501执行。
处理器501一边执行OS的至少一部分，一边执行用于实现选择部5001、判定部5002以及指定部5003的功能的程序。
通过处理器501执行OS，从而进行任务管理、存储器管理、文件管理、通信控制等。
另外，表示选择部5001、判定部5002以及指定部5003的处理的结果的信息、数据、信号值以及变量值中的至少某一个被存储到存储器502、处理器501内的寄存器以及高速缓存存储器中的至少某一个。
另外，实现选择部5001、判定部5002以及指定部5003的功能的程序也可以被储存到磁盘、软盘、光盘、高密度盘、蓝光(日本注册商标)盘、DVD等可移动记录介质。
另外，安全主装置10、安全从装置20以及信息处理装置50也可以通过处理电路来实现。处理电路例如是逻辑IC(Integrated Circuit，集成电路)、GA(Gate Array，门阵列)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)。
此外，在本说明书中，将处理器、存储器、处理器和存储器的组合以及处理电路的上位概念称为“处理电路系统(processing circuitry)”。
即，处理器、存储器、处理器和存储器的组合以及处理电路分别是“处理电路系统”的具体例。

Claims (12)

1.一种信息处理装置，具有：
选择部，从多个多项式中选择在主装置与从装置之间的通信中使用的生成多项式的候选作为候选多项式；
判定部，判定使用所述候选多项式的计算在所述主装置及所述从装置各自中是否在规定的期限以前完成；以及
指定部，在由所述判定部判定为使用所述候选多项式的计算在所述主装置及所述从装置各自中在所述期限以前完成的情况下，将所述候选多项式指定为所述生成多项式。
2.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，
所述选择部从所述多个多项式中选择次数最大的多项式作为所述候选多项式，
在由所述判定部判定为使用所述候选多项式的计算在所述主装置及所述从装置中的任意装置中在所述期限以前未完成的情况下，所述选择部选择次数比所述候选多项式小的多项式作为新的候选多项式，
所述判定部判定使用所述新的候选多项式的计算在所述主装置及所述从装置各自中是否在所述期限以前完成。
3.根据权利要求2所述的信息处理装置，其中，
所述选择部选择次数比所述候选多项式小且残留错误率满足要求值的多项式作为所述新的候选多项式。
4.根据权利要求2所述的信息处理装置，其中，
在由所述判定部判定为使用任何多项式的计算在所述主装置及所述从装置中的任意装置中都在所述期限以前未完成的情况下，所述选择部在所述多个多项式之中选择能够使用作为比所述期限长的期限的延长期限的多项式作为新的候选多项式，
所述判定部判定使用所述新的候选多项式的计算在所述主装置及所述从装置各自中是否在所述延长期限以前完成。
5.根据权利要求2所述的信息处理装置，其中，
在由所述判定部判定为使用任何多项式的计算在所述主装置及所述从装置各自中都在所述期限以前未完成的情况下，所述选择部在所述多个多项式之中选择能够使用作为比所述期限长的期限的延长期限的多项式作为新的候选多项式，
所述判定部判定针对将规定的数据帧进行分割得到的分割数据帧的使用所述新的候选多项式的计算在所述主装置及所述从装置各自中是否在所述期限以前完成。
6.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，
所述判定部判定使用所述候选多项式的计算在所述主装置及所述从装置各自中是否在与所述主装置及所述从装置之间进行的安全通信的安全通信周期内完成，
在由所述判定部判定为使用所述候选多项式的计算在所述主装置及所述从装置各自中在所述安全通信周期内完成的情况下，所述指定部将所述候选多项式指定为所述生成多项式。
7.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，
在所述多个多项式中包括2个以上的多项式的组合。
8.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，
所述信息处理装置是所述主装置。
9.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，
所述信息处理装置是所述主装置及所述从装置。
10.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，
所述信息处理装置是与所述主装置及所述从装置不同的计算机。
11.一种信息处理方法，其中，
计算机从多个多项式中选择在主装置与从装置之间的通信中使用的生成多项式的候选作为候选多项式，
所述计算机判定使用所述候选多项式的计算在所述主装置及所述从装置各自中是否在规定的期限以前完成，
在判定为使用所述候选多项式的计算在所述主装置及所述从装置各自中在所述期限以前完成的情况下，所述计算机将所述候选多项式指定为所述生成多项式。
12.一种信息处理程序，使计算机执行：
选择处理，从多个多项式中选择在主装置与从装置之间的通信中使用的生成多项式的候选作为候选多项式；
判定处理，判定使用所述候选多项式的计算在所述主装置及所述从装置各自中是否在规定的期限以前完成；以及
指定处理，在通过所述判定处理判定为使用所述候选多项式的计算在所述主装置及所述从装置各自中在所述期限以前完成的情况下，将所述候选多项式指定为所述生成多项式。
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