JP2000048230A - 無線料金収受システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】有料道路の料金所において、無線通信により車
両の通行料金を算出する上で、通信中のデータを保護し
データの改ざんおよび悪用を防止する。 【解決手段】車両が走行した有料道路の通行料金を車両
に搭載された車載機器１との無線通信によって収受する
無線料金収受システムであって、有料道路の入口におい
て、当該入口を示す入口情報とこの入口情報を所定のパ
ラメータ（鍵）Ｋ１で暗号化して生成した認証子（ＭＡ
Ｃ）とを車載機器１へ送信する入口車線機器４０と、有
料道路の出口において、車載機器１から受信された認証
子（ＭＡＣ）について、その正当性を上記パラメータ
（鍵）Ｋ１に基づいて確認する出口車線機器５０とを具
備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば有料道路な
どに導入される無線料金収受システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、有料道路には無線通信を利用した
料金収受システムが導入されつつあるが、このシステム
では、料金収受のための重要な情報、例えば運転者個人
の識別データや課金データなどが無線通信で送受される
ことから、これらのデータの漏洩を防ぐことが重要であ
る。

【０００３】従来の対距離制の有料道路料金収受システ
ムは、有料道路の入口で磁気で入口情報を記録した通行
券を発行し、有料道路の出口で通行券の磁気情報を読み
取り、通行料金を算出して通行料金を決定するよう構成
されている。

【０００４】このように通行券を用いたシステムにおい
ては、磁気情報を記録または読み取るためには専用の磁
気カードリーダ／ライタまたはそれに準ずる機能を有し
た設備が必要となるため、通行券の改ざんなどの不正は
起こり難いシステムであった。 その反面、各入口およ
び出口において利用車両の運転者と収受員との間で通行
券や通行料金の受け渡しが必要となるため、車両として
は一旦停止が必須となり、料金所における渋滞を引き起
こすという問題があった。

【０００５】そこで、最近では、無線通信技術を利用し
て入口情報や通行料金の課金処理などを行うシステム
（以下無線料金収受システムと称す）が考案されてい
る。

【０００６】この無線料金収受システムの場合、有料道
路の入口あるいは出口に車両が接近すると、車両に搭載
された無線車載機とシステム側の路側機との間で無線通
信を行い、入口情報や運転者の識別情報、課金に関する
情報などをやり取りして料金収受の処理をほぼ自動的に
行うため、入口や出口において車両は停止することなく
通過でき、料金所付近における渋滞を緩和させることが
できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この無
線料金収受システムにも問題はある。すなわち、無線料
金収受システムは、従来のシステムにおける通行券のや
り取りとは異なり、電波を利用することから、無線通信
に関する知識が多少ある人であれば、自身の通信設備を
改造することにより無線通信中の情報を傍受して読み取
ることや本来の情報とは異なる情報を送信することもそ
れほど難しくはなく、通信情報の改ざんが行われる恐れ
がある。

【０００８】そこで、各通信相手の正当性を確認するた
め、この種のシステムには、道路側（事業者側）の無線
装置と車両側（ユーザ側）の無線装置に相互認証を行う
ための暗号化技術が導入されている。

【０００９】しかし、この技術だけでは、相互認証後に
やり取りされる通行料金算出の元となる情報を保護する
ことができないという問題点があった。

【００１０】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、無線通信でやり取りされる通行料金算
出の元となる情報を保護することのできる無線料金収受
システムを提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１記載の無線料金収受システムは、車両
が走行した有料道路の通行料金を、前記車両に搭載され
た無線車載機器との無線通信によって収受する無線料金
収受システムにおいて、前記有料道路の入口において、
当該入口を示す入口情報とこの入口情報を所定のパラメ
ータで暗号化して生成した暗号認証子とを前記無線車載
機器へ送信する入口処理手段と、前記有料道路の出口に
おいて、前記無線車載機器から前記入口情報および暗号
認証子を受信する受信手段と、前記無線車載機器から受
信した暗号認証子について、その正当性を前記パラメー
タに基づいて確認する確認手段とを有する出口処理手段
とを具備したことを特徴としている。

【００１２】請求項２記載の無線料金収受システムは、
請求項１記載の無線料金収受システムにおいて、前記パ
ラメータを日毎に更新する手段を具備したことを特徴と
している。

【００１３】請求項３記載の無線料金収受システムは、
車両が走行した有料道路の通行料金を、前記車両に搭載
された無線車載機器との無線通信によって収受する無線
料金収受システムにおいて、前記有料道路の入口におい
て、当該入口を示す入口情報とこの入口情報を所定のパ
ラメータで暗号化して生成した暗号認証子とを前記無線
車載機器へ送信する入口処理手段と、前記有料道路の途
中通過点において、前記無線車載機器から前記入口情報
および暗号認証子を受信する受信手段と、前記無線車載
機器から受信した暗号認証子について、その正当性を前
記パラメータに基づいて確認する確認手段とを有する通
行途中処理手段と、前記有料道路の出口において、前記
無線車載機器から前記入口情報および暗号認証子を受信
する受信手段と、前記無線車載機器から受信した暗号認
証子について、その正当性を前記パラメータに基づいて
確認する確認手段とを有する出口処理手段とを具備した
ことを特徴としている。

【００１４】請求項４記載の無線料金収受システムは、
請求項３記載の無線料金収受システムにおいて、前記通
行途中処理手段は、前記無線車載機器から受信した前記
入口情報に第２のパラメータで暗号化して第２の暗号認
証子を生成し、前記無線車載機器へ送信する手段を具備
したことを特徴としている。

【００１５】請求項５記載の無線料金収受システムは、
請求項４記載の無線料金収受システムにおいて、前記入
口処理手段、前記通行途中処理手段および前記出入口処
理手段は、前記パラメータを日毎に更新する手段を具備
したことを特徴としている。請求項６記載の無線料金収
受システムは、請求項３、４いずれか記載の無線料金収
受システムにおいて、前記出口処理手段および前記通行
途中処理手段は、前記無線車載機器から受信された入口
情報の通過日を基にパラメータを判断する判断手段と、
前記判断手段により判断されたパラメータを所定の復号
アルゴリズムに入力して前記入口情報に付加されている
暗号認証子を復号して、受信された情報の正当性を確認
する手段とを具備したことを特徴としている。

【００１６】請求項７記載の無線料金収受システムは、
請求項１乃至６いずれか一記載の無線料金収受システム
において、前記入口処理手段、前記出口処理手段および
前記通行途中処理手段に対して、暗号化認証子を生成お
よび復号するための任意のパラメータを配信する管理手
段を具備したことを特徴としている。

【００１７】請求項８記載の無線料金収受システムは、
車両が走行した有料道路の通行料金を、前記車両に搭載
された無線車載機器との無線通信によって収受する無線
料金収受システムにおいて、任意のパラメータを設定す
るパラメータ設定手段と、前記パラメータ設定手段によ
り設定されたパラメータを基に、送信データの正当性を
確認するための認証子を生成する認証子生成手段と、前
記通行料金を収受するための情報に、前記認証子生成手
段により生成された認証子を付加する手段と、前記無線
車載機器に対して前記認証子が付加された情報を送信す
る手段とを具備したことを特徴としている。

【００１８】本発明では、有料道路の入口において、あ
るパラメータを所定の暗号化アルゴリズムに入力して生
成した暗号認証子を入口情報に付加して無線車載機へ送
信する。また、有料道路の途中通過点（チェックバリ
ア）においても、同様に、あるパラメータを所定の暗号
化アルゴリズムに入力して生成した暗号認証子を途中確
認情報に付加して無線車載機へ送信して無線車載機器に
記憶させておく。

【００１９】そして、送信有料道路の出口において、無
線車載機器から受信された入口情報および途中確認情報
にそれぞれ付加されている暗号認証子の正当性を送信時
のパラメータに基づいて確認する。つまり、システム側
で設定したパラメータを基にデータを暗号化し、システ
ム側に戻されたとき同じパラメータで復号するので、例
えばデータを改ざんしようとするものは、通信中のデー
タを傍受したところでパラメータが分からないことには
データを解読できず、データを保護することができる。
無線車載機器に記録された状態のデータも同様である。

【００２０】この結果、無線通信でやり取りされる通行
料金算出の元となる情報を保護することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る一つの
実施の形態の無線料金収受システムの全体構成を示す図
である。この実施形態では無線通信を利用した対距離制
の有料道路における無線通信のシステムを説明する。

【００２２】同図に示すように、この無線料金収受シス
テムは、鍵管理センタ２８と、Ａ料金所のデータ処理装
置２９，チェックバリアのデータ処理装置３０およびＢ
料金所のデータ処理装置３１とを通信回線で接続する一
方、各料金所およびチェックバリアのデータ処理装置２
９、３０、３１をそれぞれの入口車線機器４０、出口車
線機器５０、チェックバリア機器６０および事務所機器
７０に接続し、相互にオンライン接続して構成されてい
る。データ処理装置２９，３１は入口車線の通行券自動
発行機５，出口車線の出口車線制御装置９および事務所
処理制御装置２５などとオンライン接続されている。

【００２３】鍵管理センタ２８を管理手段、入口車線機
器４０を入口処理手段、出口車線機器５０を出口処理手
段、チェックバリア機器６０を通行途中処理手段とい
う。

【００２４】図２は入口車線機器４０の構成を示したも
のである。入口車線機器４０は、図２に示すように、車
載機器１、入口第１アンテナ２、入口第２アンテナ３、
車種判別装置４、通行券自動発行機５、発進検知装置６
などから構成されている。

【００２５】有料道路を通行する車両としては予め無線
通信機能を備えた車載機器１（図５参照）が搭載された
車両や通常の通行券を受け取って走行する車両などが混
在するものとする。

【００２６】有料道路の入口車線に車両が進入すると、
入口車線に進入した車両を車種判別装置４が検知し、車
両の進入を通行券自動発行機５に伝達する。さらに、車
種判別装置４は進入した車両の車種を判定し、判定結果
を通行券自動発行機５に通知する。通行券自動発行機５
は入口第１アンテナ２に対して、進入した車両に搭載さ
れた車載機器１との通信開始を指示する。ここで、通信
が不可能であれば通常の通行券での処理となる。

【００２７】車載機器１が搭載された車両と通信が可能
であれば、通行券自動発行機５は、内蔵する時計装置
（図示せず）から現在年月日時分を読み出し、自身に予
め記憶されている入口料金所を示す番号と自身が設置さ
れている車線番号と共に入口固定情報として編集して送
信する。入口第１アンテナ２では、車載機器１と無線通
信を行い通信の結果を通行券自動発行機５に通知する。
通行券自動発行機５では通信の結果を基に、車載機器１
との通信が正常に行われなかった車両や車載機器１を搭
載していない車両に対して入口情報を記録した通行券を
発行する。なお、通信が正常に終了した車両（以下「Ｅ
ＴＣ車」という）に対しては車種判別装置４による判定
結果としてナンバプレー卜情報や車両の高さなどの形状
情報を入口可変情報として、入口第２アンテナ３に送信
する。その後、通行券自動発行機５では、車線内に進入
した車両の挙動を管理し、入口第１アンテナ２の処理結
果に基づき、通信が成功した車載機器１を搭載した車両
にのみ通信を行うように制御する機能を有している。

【００２８】したがって、発進検知装置６から車両の発
進を検知情報を受け取った際に、入口第２アンテナ３に
おいて正しく入口可変情報を車載機器１に送信すること
が可能となる。なお、前述した説明は現行の通行券を用
いたシステムと無線通信による新規システムを同一車線
で運用するケース（混在車線のケース）であるが、無線
通信車両専用の車線（ＥＴＣ車線）では、通行券自動発
行機の代わりに、車両の挙動を管理し、入口第１アンテ
ナ２および入口第２アンテナ３を通信開始指示および通
信内容を編集する機能や時刻情報の管理および入口番号
および車線番号を記憶する機能を備えた専用車線制御装
置が適用される。

【００２９】次に、図３、図４を用いて出口車線機器５
０について説明する。図３は出口車線機器５０の構成を
示す図、図４は出口ブース内機器７の構成を示す図であ
る。

【００３０】出口車線機器５０は、図３に示すように、
出口第１アンテナ７ａが接続された出口ブース内機器７
と車両検知装置８とから構成されている。

【００３１】図４に示すように、出口ブース内機器７は
出口車線制御装置９、ＩＣカード処理機１０、領収書発
行機１１、カード処理機１２、通行券確認機１３などか
ら構成されている。

【００３２】車両検知装置８は車両の進入を検知した結
果を出口ブース内の出口車線制御装置９に通知する。こ
の出口車線制御装置９では出口第１アンテナ７ａに対し
て通信開始の指示を行う。出口第１アンテナ７ａは出口
車線制御装置９からの指示によって車載機器１と通信し
て相互認証（車載機器１へ要求を発行すると共に要求に
対する応答を車載機器１から受信する）を行ない、その
後、具体的な通信内容のやり取りを行なう。通信内容と
しては課金先を示す情報と入口で記録された情報（以下
「入口情報」という）である。この通信結果を基に出口
車線制御装置９で課金先の正当性と入口情報に基づく通
行料金を算出し、出口第１アンテナ７ａに対して、通行
料金額や出口処理の時間や出口料金所番号および車線番
号を処理履歴情報として編集して送信する。出口第１ア
ンテナ７ａでは処理履歴情報として車載機器１に通信す
る。通信が失敗した車両や車載機器１の搭載されていな
い車両（非搭載車両）に対しては出口ブース内機器７を
利用して収受員による有人系で処理がなされる。通行券
を持参した車両に対しては通行券確認機１３により、通
行券情報に基づく通行料金を算出し、現金またはカード
処理機１２を利用したプリペイドカードによる通行料金
の支払処理を実行する。領収書発行機１１は出口車線制
御装置９の指示により、支払処理結果に基づき領収書を
発行するが、ＥＴＣ車であっても、ユーザからの申告に
より、処理履歴情報を利用証明書として発行する機能も
有している。

【００３３】ここで、図５を用いて車載機器１について
説明する。図５は車載機器１のブロック構成図である。
図５に示すように、車載機器１は無線通信機能や操作表
示部を備えたＯｎ Ｂｏａｒｄ Ｕｎｉｔ（以下「ＯＢ
Ｕ」という）１４と、利用者のＩＤ番号・口座番号（以
下「課金情報」という）を備えたＩＣカード１５とから
構成されている。ＯＢＵ１４は各車線に設置されたアン
テナと交信を行うアンテナ３３と、アンテナ制御を行う
無線制御部３４と、操作案内をする文字表示とＬＥＤラ
ンプを備えた表示部３５と複数の釦を備えた操作部３６
と、カードスロットに装着されたＩＣカードを読み取り
・書込可能なＩＣカード処理部３７と、これら各部を統
括して制御する制御部３８と、メモリ３９とから構成さ
れている。

【００３４】ＯＢＵ１４のメモリ３９には予め搭載する
車両の車種を決定する要因の長さ・軸数・重量・用途・
特長のデータ（以下「車両情報」という）が登録されて
いる。ＩＣカード１５には課金情報が記憶されている。
利用者は車両に車載機器１を搭載しＯＢＵ１４にＩＣカ
ード１５を装着した状態で車両を運転する。そしてこの
車両が有料道路の各料金所から入り有料道路を走行する
ことになる。

【００３５】次に、車載機器１におけるデータ処理方法
について説明する。車載機器１では入口車線で受信した
情報をＯＢＵ１４に記憶すると同時に、ＩＣカード１５
に対しても同じ情報を記録しておく。出口車線において
はＯＢＵ１４に記憶されている入口情報を出口第１アン
テナ７ａに送信することにより、処理を実行する。

【００３６】但し、アクシデントなどにより出口第１ア
ンテナ７ａでの無線通信が失敗した場合には、出口車線
のブースにおいて、その車両の車載機器１に装着されて
いるＩＣカード１５を運転者が抜き取りブース内の収受
員に手渡し、収受員がブース内に設置されているＩＣカ
ード処理機１０にＩＣカード１５を挿入することによ
り、ＩＣカード処理機１０がＩＣカード１５から入口情
報および課金情報を読み取り、料金収受処理後、処理履
歴情報を記録するといった代替機能で、出口処理を完了
させることができる。

【００３７】前述した内容は出口車線における磁気シス
テムと無線によるシステムとの同一車線における混在運
用を想定したシステムであるが、無線専用車線の機器構
成は図６の構成となる。

【００３８】無線専用車線機器は、図６に示すように、
基本的には混在車線のほぼ同様（部分構成）となるが、
この車線は無人運用となるため車両の発進を許可または
阻止するバーを有する発進制御装置１９と、車両の通過
を検知して発進制御装置１９のバーを閉じるための発進
検知装置２０とが追加となる。また有人車線で必要とな
るブース内機器が不要であり、出口専用車線制御装置１
８が設置される。なお無線通信における処理内容は有人
の混在車線の運用と同じである。

【００３９】次にチェックバリア車線機器６０について
説明する。高速道路のネットワーク化に伴い、ユーザは
出発地から目的地までの経路が複数選択できるようにな
った。そこで、全国で数ケ所の通行途中確認地点である
チェックバリアを設けて、通過情報（以下バリア情報と
称す）を記録することにより、入口から出口までの経路
選択が可能となる仕組みが考え出された。

【００４０】このチェックバリアに設置されるチェック
バリア車線機器６０の構成を図７に示す。

【００４１】図７に示すように、このチェックバリア車
線機器６０は、バリア第１アンテナ２１ａが接続された
チェックバリアブース内機器２１と車両検知装置２２と
から構成されている。

【００４２】図８に示すように、チェックバリアブース
内機器２１は通行券確認機２３およびチェックバリア車
線制御装置２４などからなる。チェックバリア車線制御
装置２４は事務所の事務所処理制御装置２５に接続され
ている。

【００４３】このチェックバリア車線では、車両検知装
置２２が車両進入を検知すると、それがチェックバリア
車線制御装置２４に通知される。チェックバリア車線制
御装置２４はバリア第１アンテナ２１ａに通信開始の指
示を出す。バリア第１アンテナ２１ａでは車載機器１と
の通信を開始し、車載機器１に登録されている入口情報
を読み取り、この読取結果をチェックバリア車線制御装
置２４に通知する。チェックバリア車線制御装置２４で
は、通知された入口情報の正当性をチェックする。

【００４４】具体的なチェック方法としては入口情報に
記録されている通過月日時分を基に通行時間を算出し、
予め設定されている正規の通行時間との比較を実施す
る。前回に別のチェックバリアを通過している場合はそ
のバリア通過情報の月日時分を基に比較する。入口料金
所番号は事前にチェックバリア車線制御装置２４に登録
されている料金所番号テーブルに存在することや正当な
番号（桁数が正しいなど）であることをチェックする。
正当な情報と認識された場合、チェックバリア通過情報
として現在月日時分とチェックバリア番号や車線番号を
編集して、通信用データとしてバリア第１アンテナ２１
ａに送る。バリア第１アンテナ２１ａでは車載機器１に
対してチェックバリア通過情報を無線で車載機器１へ送
信する。

【００４５】ここで車載機器１と正常な通信が行えなか
った場合は、通行券確認機２３にその旨を表示し、収受
員にその他の処理を実施する必要があることを通知す
る。また車載機器１を搭載していない車両の場合は入口
で受け取った通行券の提示を受け、通行券にチェックバ
リア情報を印字および磁気記録を実行する。

【００４６】図９は事務所機器７０の構成を示す図であ
る。同図に示すように、事務所機器７０は事務所処理制
御装置２５、事務所処理機２６、ＩＣカード処理機２７
などから構成されている。

【００４７】事務所機器７０は入口車線または出口車線
に何らかのトラブルが発生して、各車線での処理に時間
を要する場合に、渋滞を避けるために事務所の待機者
（係員）に処理を引き継ぐ運用を実現するために設置さ
れたものである。

【００４８】具体的なケースとしては予め定められてい
る通行時間を超過した場合に事情を聞くなどの処置が必
要となるため、事務所待機者に処理を引き継ぐことにな
る。事務所ではＥＴＣ車のＩＣカード１５をＩＣカード
処理機２７に挿入し、入口情報の内容を確認することに
より、運用上の判断を下すことになる。

【００４９】以上が本発明を実現するための前提となる
システムであるが、次に具体的な無線通信動作について
説明する。入口情報あるいはチェックバリア情報は通行
料金算出の基礎データとなるため、この情報を改ざんす
ることにより、通行料金が不正に安くされる恐れがあ
る。

【００５０】以下、この無線料金収受システムにおいて
通行料金算出の基礎データを保護する動作を具体的に説
明する。なお、ここでは説明を分かりやすくするために
有料道路の入口と出口に絞って動作を説明するが、チェ
ックバリア車線を通過する場合も、ほぼ同様の動作とな
る。

【００５１】この無線料金収受システムでは、車両が入
口料金所の入口車線に進入すると、車載機器１と入口車
線機器４０との間で無線通信が開始され、まず、互いの
間で相互認証動作が行われる。相互認証を行うためのパ
ラメータ（鍵）Ｋは車載機器製造段階で予め車載機器１
と鍵管理センタ２８とにそれぞれ登録され、利用の際
に、その中から選択されたものが鍵管理センタ２８から
車載機器１側に事前登録される。

【００５２】この場合、図１０に示すように、車載機器
１から認証要求としてチャレンジ１（以下ＣＨＡ１と称
す）が送信される。

【００５３】入口車線機器４０でＣＨＡ１を受信する
と、ＣＨＡ１の内容をパラメータ（鍵）Ｋで暗号化して
ＣＨＡ１に対する認証応答としてレスポンス１（以下Ｒ
ＥＳ１）と車載機器１に対する認証要求としてチャレン
ジ２（以下ＣＨＡ２と称す）とを連結させた信号を返信
する。

【００５４】車載機器１では、ＣＨＡ１を送信後、シス
テム側で設定されているパラメータ（鍵）Ｋで暗号化し
て入口車線機器４０から返信されるであろうＲＥＳ１を
生成する。

【００５５】そして車載機器１において入口車線機器４
０からのＲＥＳ１＋ＣＨＡ２の信号を受信すると、ＲＥ
Ｓ１＋ＣＨＡ２の信号をＲＥＳ１とＣＨＡ２とに分割
し、車載機器１は自身で生成したＲＥＳ１と入口車線機
器４０から受信されたＲＥＳ１とを比較して、互いが一
致した場合、車載機器１側からの認証をＯＫとする。

【００５６】また、車載機器１は同時に受信されたＣＨ
Ａ２の内容をパラメータ（鍵）Ｋで暗号化してＣＨＡ２
に対する認証応答としてレスポンス２（以下ＲＥＳ２）
を返信する。

【００５７】入口車線機器４０では、ＲＥＳ１＋ＣＨＡ
２を送信後、システム側で設定されているパラメータ
（鍵）Ｋで車載機器１から返信されるであろうＲＥＳ２
を生成する。

【００５８】そして入口車線機器４０において車載機器
１からのＣＨＡ２を受信すると、入口車線機器４０は自
身で生成したＲＥＳ２と車載機器１から受信されたＲＥ
Ｓ２とを比較して、互いが一致した場合、入口車線機器
４０側からの認証をＯＫとする。

【００５９】このようにそれぞれ装置からの要求と応答
の送受が正しく終了して初めて相互認証動作が終了す
る。

【００６０】この相互認証動作を終了すると、続いて、
車両に対して通行料金算出の元となる情報情報（入口情
報）を車載機器１と入口車線機器４０との間で送受する
ようになる。入口車線機器４０が車載機器１へ書き込む
入口情報としては入口料金所情報、入口通過の時刻情報
（月日時分など）、車線番号、処理一連番号などがあ
る。

【００６１】この場合、入口車線機器４０は、まず、鍵
管理センタ２８から配信されたパラメータＫ１を基に、
予め登録されている暗号化アルゴリズムにより入口情報
を暗号化して送信データの正当性を確認するための認証
子（ＭＡＣ）を生成する。

【００６２】そして、生成した認証子（ＭＡＣ）を入口
情報に付加して送信データを生成する。ここで生成され
た送信データを図１１に示す。

【００６３】このように生成された送信データは車載機
器１へ送信されて、ＯＢＵ１４のメモリとＩＣカード１
５にそれぞれ図１１のフォーマットのままで記録され
る。

【００６４】チェックバリア車線においては、入口車線
機器４０との場合と同様に車線機器１とチェックバリア
車線機器との間で相互認証動作が行われる。

【００６５】そして、相互認証動作を終了すると、チェ
ックバリア車線での通行情報確認処理が実行される。車
載機器１から図１１のフォーマットで示される入口情報
を受信すると、チェックバリア車線機器で鍵管理センタ
２８から配信されたパラメータＫ１を基に車載機器１か
ら受信した入口情報を予め登録されている暗号化アリゴ
リズムにより認証子（ＭＡＣ）を生成して、車載機器１
から受信した認証子（ＭＡＣ）と比較を行う。一致して
いれば、入口車線からチェックバリア車線の間では情報
の改ざんが行われなかったことが確認される。

【００６６】次に受信した入口情報の通過時刻から、チ
ェックバリアまでの通行時間を算出し、あらかじめ登録
されている適性通行時間とのチェックが行われる。次
に、入口情報の料金所番号を基にあらかじめ登録されて
いる料金所番号テーブルで適性なものであるかの判定が
行われる。

【００６７】全ての結果が正常と判定された場合、車載
機器１へ記録するチェックバリア情報としてチェックバ
リア料金所番号、チェックバリア通過時刻情報、車線番
号、処理一連番号を生成し、鍵管理センタから配信され
たパラメータＫ１を基に、チェックバリア情報をあらか
じめ登録されている暗号化アルゴリズムにより、暗号化
して送信データの正当性を確認するための認証子（ＭＡ
Ｃ）を生成する。すなわち、チェックバリア情報に認証
子（ＭＡＣ）を付加する形で車載機器１へチェックバリ
ア情報として送信する。

【００６８】そして、車両が有料道路を降りるときに、
出口料金所、例えばＢ料金所の出口車線に車両が進入す
ると、車載機器１と出口車線機器５０との間で無線通信
が開始される。

【００６９】この場合、上記入口車線機器４０との場合
と同様に車載機器１と出口車線機器５０との間で相互認
証動作が行われる。

【００７０】そして、相互認証動作を終了すると、続い
て、このＢ料金所での料金収受処理に移り、車両から料
金収受を行うために重要な情報（入口情報、あるいは車
両がチェックバリアを通過した場合は入口情報とバリア
情報）を車載機器１から呼び出すようになる。

【００７１】出口車線機器５０が車載機器１から受け取
る情報としては車載機器１側に記録されていたデータで
あり、出口車線機器５０がこのデータを受信すると、出
口車線機器５０は、まず、鍵管理センタ２８から配信さ
れたパラメータＫ１を基に、予め登録されている暗号化
アルゴリズムにより、車載機器１から受信した入口情報
を暗号化して、車載機器１から受信されるであろう認証
子（ＭＡＣ）を生成する。

【００７２】そして、生成した認証子（ＭＡＣ）と車載
機器１から受信されたデータに付加されている認証子
（ＭＡＣ）とを比較してデータの正当性を確認し、デー
タが正しければ、パラメータＫ１で受信データを復号す
る。

【００７３】ここで、上記認証子（ＭＡＣ）の生成およ
び確認の手順について２つの例を挙げて説明する。

【００７４】まず、図１２を参照して第１の例を説明す
る。この無線料金収受システムでは、例えばＤＥＳなど
に代表される秘密鍵（対称鍵）方式の暗号化アルゴリズ
ムを各車線の車線制御装置内に記憶させておき、鍵管理
センタ２８で予めパラメータＫ１を設定して、各料金所
およびチェックバリアの車線制御装置９，１８，２４，
２５などに配信しておく。

【００７５】図１２に示すように、入口車線機器４０で
は、保護の対象となるデータＤを、暗号化するデータサ
イズに分割し、分割した第１のデータＤ１をパラメータ
Ｋ１で暗号化し、この暗号化結果と第２のデータＤ２と
で排他的論理和をとり、その後、暗号化し、これを繰り
返し、分割した最後の一つ前のデータＤｎ−１と直前の
暗号化結果とで排他的論理和をとった後に、分割した最
後のデータＤｎを暗号化して最終的に各分割したデータ
サイズと同じサイズのデータ列の認証子（ＭＡＣ）を生
成する。なおＭＡＣとはMessage Authentication Code
の略号である。そして、データを車載機器１へ送信する
際にデータ本体に認証子（ＭＡＣ）を付加して送信す
る。

【００７６】一方、有料道路の出口料金所の出口車線機
器５０において、出口車線制御装置９が送信側と同じよ
うな復号処理を行うことにより、送信した認証子（ＭＡ
Ｃ）と同じ認証子（ＭＡＣ）を生成し、車載機器１から
送信されてきたデータに付加された認証子（ＭＡＣ）と
を比較し、互いの認証子（ＭＡＣ）が一致した場合、デ
ータの正当性を確認する、つまりデータが改ざんされて
いないと判断する。

【００７７】続いて、図１３を参照して第２の例を説明
する。この場合、図１３に示すように、保護対象となる
データＤを予め規定されているハッシュ関数により暗号
化可能なデータサイズに圧縮する。鍵管理センタ２８か
ら配信されたパラメータＫ１を所定の暗号化アルゴリズ
ムに入力して、圧縮されたデータを暗号化して認証子
（ＭＡＣ）を生成する。

【００７８】データの受信側では、データをハッシュ関
数で圧縮して、その情報を上記と同じ暗号化アルゴリズ
ムにより認証子（ＭＡＣ）を生成し、受信した認証子
（ＭＡＣ）と自身で生成した認証子（ＭＡＣ）との比較
を行い、互いの認証子（ＭＡＣ）が一致したことでデー
タの正当性を確認する。

【００７９】上記図１２の説明では、入口情報を秘匿せ
ずに認証子（ＭＡＣ）を付加する例について説明した
が、送信するデータそのものを暗号化するようにしても
良い。すなわち、図１４に示すように、送信しようとす
るデータＤを、送信データサイズの複数のデータＤ１，
Ｄ２〜Ｄｎに分割して、それぞれのデータＤ１，Ｄ２〜
ＤｎをパラメータＫ１で個々に暗号化し、暗号化データ
Ｄ１´，Ｄ２´〜Ｄｎ´を作り、これらの暗号化データ
Ｄ１´，Ｄ２´〜Ｄｎを結合してデータＤ´を作成する
ような方式に変更することにより、情報そのものを秘匿
することが可能となる。

【００８０】このように、有料道路の入口料金所におい
て入口情報に認証子（ＭＡＣ）を付加して車載機器１に
送り、車載機器１には暗号化されたままのデータ状態で
記録しておき、また車両がチェックバリアを通過する際
にバリア情報に認証子（ＭＡＣ）を付加して車載機器１
に送り、その情報も車載機器１には暗号化されたままの
データ状態で記録しておき、出口料金所において車載機
器１から受信された入口情報およびバリア情報にそれぞ
れ付加されている認証子（ＭＡＣ）を所定のパラメータ
（鍵）で復元して確認を行い、入口情報およびバリア情
報の正当性を確認するので、車載機器１は単にデータバ
ッファとして利用するだけであり、データバッファの中
のデータを呼び出せたとしても鍵が分からないことには
情報内容を確認することはできない。

【００８１】なお、出口車線またはチェックバリア車線
において、事務所待機者に処理が引き継がれた場合に対
応するために、事務所処理制御装置２５にも、暗号化ア
ルゴリズムの事前登録とパラメータの配信とが必要とな
る。

【００８２】但し、同一のパラメータを利用した場合、
いくつかの情報を収集することにより、規則性を見いだ
される恐れがある。従って、パラメータを定期的に交換
できる仕組みを提供することにより、セキュリティ強度
を高めることができる。

【００８３】ここではこの仕組みについて説明する。鍵
管理センタ２８でパラメータを変更してそのデータを各
車線まで配信し、そのデータを受信後、直ちにパラメー
タを変更してしまったのでは、既に古いパラメータで入
口情報などを生成した車両が高速道路内に残存している
車両の情報の正当性チェックができない恐れがある。ま
た受信した時間を基に新旧のパラメータを切り替えて利
用する方法も考えられるが、各車線毎に受信する時間が
異なる恐れもあるため、正確なチェックができない恐れ
がある。

【００８４】そこで、新しいパラメータを鍵管理センタ
２８から配信する際に改定日情報を付加し、入口車線機
器４０、出口車線機器５０、チェックバリア車線機器６
０に送信し、それぞれの機器に記憶させることにより上
記問題を解決できる。

【００８５】すなわち、改定日を鍵情報が全国の車線ま
で到達可能な予定日まで余裕を持った日に設定し、改定
日以降に生成する入口情報またはバリア情報には新パラ
メータを適用し、改定日以前は旧パラメータを適用する
ことを事前に規定しておくことにより、出口またはチェ
ックバリアで受信した入口情報またはバリア情報の通過
月日により、パラメータの適用を判断することが可能と
なる。

【００８６】この方法を実現するにあたり鍵管理センタ
２８からの指示によりパラメータの変更を行なう。

【００８７】この利点としては、道路事業者が管理すべ
き鍵情報であるパラメータや暗号化アルゴリズムは、ユ
ーザの手元に渡る車載機器１と分離して管理できるた
め、より安全性が高いと考えられる。つまり道路事業者
が管理する情報は道路事業者が管理する機器のみに登録
され、ユーザ側の機器である車載機器１やＩＣカード１
５からはこの情報を取得することはできない。

【００８８】このようにこの実施形態の無線料金収受シ
ステムによれば、無線通信にて有料道路の通行料金を算
出する上で、車両側の車載機器１とシステム側の各料金
所の入口車線機器４０およびチェックバリア車線機器６
０との相互認証後に、パラメータ（鍵）を設定して暗号
化アルゴリズムを用いて認証子（ＭＡＣ）を生成し、こ
の認証子（ＭＡＣ）を課金額を決定するポイントとなる
入口情報およびバリア情報に付加して車載機器１へ送信
して記憶しておき、車両が退出する料金所の出口車線機
器５０にて車載機器１から入口情報およびバリア情報を
取得し、それぞれに付加されている認証子（ＭＡＣ）を
上記パラメータにて復号することにより、パラメータや
暗号化アルゴリズムなどが分からない限り無線通信され
るデータの改ざんを防止でき、より安全なシステムを構
築することができる。

【００８９】つまり、このように入口情報およびバリア
情報を基に課金額を決定するシステムにおいては、シス
テム側であるパラメータを基に認証子（ＭＡＣ）を生成
しそれぞれの情報に認証子（ＭＡＣ）を付加したデータ
を車載機器１と通信することにより、通信中の情報や車
載機器１に書込んだ内容を保護でき、情報の改ざんおよ
び悪用などを防止することができる。

【００９０】さらに、鍵管理センタ２８におけるパラメ
ータ配信時に改定日付を付加して送信することにより、
認証子（ＭＡＣ）を生成するパラメータの更新を不具合
が生じることなくスムーズに実現することができる。

【００９１】以上は有料道路を例にした入口情報とチェ
ックバリア情報の保護方法であったが、本発明はこれ以
外にも適用可能である。

【００９２】応用例として駐車場のケースを説明する。
駐車している時間を基に駐車料金を算出する駐車場シス
テムにおいても、車両が入口ゲートや出口ゲートを通過
する。そして、入口ゲート入場時の時刻データが出口ゲ
ートでの課金の基礎情報となる。したがって、入口ゲー
トにおいて、時刻データのような入場情報に認証子（Ｍ
ＡＣ）を付加して車載機器に記憶させておき、車両が出
口ゲートから出場するときにこの認証子（ＭＡＣ）の正
当性をチェックすることにより、上記実施形態同様に、
より安全な駐車場システムを構築することできる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、有
料道路の入口、通行途中の確認地点において、あるパラ
メータを所定の暗号化アルゴリズムに入力して生成した
暗号認証子を、入口情報、途中確認情報に付加して無線
車載機へ送信し、送信有料道路の出口において、無線車
載機器から受信された入口情報あるいは途中確認情報に
付加されている暗号認証子の正当性を送信時のパラメー
タに基づいて確認するので、パラメータを知り得ない限
り、通信中のデータの内容は改ざんできず、データを保
護することができる。

【００９４】この結果、無線通信でやり取りされる料金
算出の元となる情報を保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの実施の形態である無線料金収受
システムの全体構成を示す図。

【図２】入口車線機器の構成を示すブロック図。

【図３】出口車線に関する機器構成を示すブロック図。

【図４】出口ブース内機器の構成を示す図。

【図５】車載機器の構成を示すブロック図。

【図６】無線専用車線の機器構成を示すブロック図。

【図７】チェックバリア車線機器の構成を示すブロック
図。

【図８】チェックバリアブース内機器の構成を示すブロ
ック図。

【図９】事務所機器の構成を示す図ブロック。

【図１０】無線料金収受システムにおいて通行料金算出
の基礎データを保護する動作を具体的に説明するための
通信シーケンス図。

【図１１】入口車線機器から車載機器へ送信されるデー
タを示す図。

【図１２】認証子（ＭＡＣ）による第１の確認手順を説
明するための図。

【図１３】認証子（ＭＡＣ）による第２の確認手順を説
明するための図。

【図１４】データを暗号化する場合の他の例を示す図。

【符号の説明】

１…車載機器、２…入口第１アンテナ、３…入口第２ア
ンテナ、４…車種判別装置、５…通行券自動発行機、６
…発進検知装置、７…出口車線ブース内機器、７ａ…出
口第１アンテナ、８…車両検知装置、９…出口車線制御
装置、１０…ＩＣカード処理機、１１…領収書発行機、
１２…カード処理機、１３…通行券確認機、１４…ＯＢ
Ｕ、１５…ＩＣカード、１６…車両検知装置、１７…出
口第１アンテナ、１８…出口専用車線制御装置、１９…
発進制御器、２０…発進検知装置、２１…チェックバリ
アブース内機器、２１ａ…バリア第１アンテナ、２２…
車両検知装置、２３…通行券確認機、２４…チェックバ
リア車線制御装置、２５…事務所処理制御装置、２６…
事務所処理機、２７…ＩＣカード処理機、２８…鍵管理
センタ、２９…Ａ料金所のデータ処理装置、３０…チェ
ックバリアのデータ処理装置、３１…Ｂ料金所のデータ
処理装置、３３…アンテナ、３４…無線制御部、３５…
表示部、３６…操作部、３７…ＩＣカード処理部、３８
…制御部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両が走行した有料道路の通行料金を、
   前記車両に搭載された無線車載機器との無線通信によっ
   て収受する無線料金収受システムにおいて、 前記有料道路の入口において、当該入口を示す入口情報
   とこの入口情報を所定のパラメータで暗号化して生成し
   た暗号認証子とを前記無線車載機器へ送信する入口処理
   手段と、 前記有料道路の出口において、前記無線車載機器から前
   記入口情報および暗号認証子を受信する受信手段と、前
   記無線車載機器から受信した暗号認証子について、その
   正当性を前記パラメータに基づいて確認する確認手段と
   を有する出口処理手段とを具備したことを特徴とする無
   線料金収受システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の無線料金収受システムに
   おいて、 前記パラメータを日毎に更新する手段を具備したことを
   特徴とする無線料金収受システム。
3. 【請求項３】 車両が走行した有料道路の通行料金を、
   前記車両に搭載された無線車載機器との無線通信によっ
   て収受する無線料金収受システムにおいて、 前記有料道路の入口において、当該入口を示す入口情報
   とこの入口情報を所定のパラメータで暗号化して生成し
   た暗号認証子とを前記無線車載機器へ送信する入口処理
   手段と、 前記有料道路の途中通過点において、前記無線車載機器
   から前記入口情報および暗号認証子を受信する受信手段
   と、前記無線車載機器から受信した暗号認証子につい
   て、その正当性を前記パラメータに基づいて確認する確
   認手段とを有する通行途中処理手段と、 前記有料道路の出口において、前記無線車載機器から前
   記入口情報および暗号認証子を受信する受信手段と、前
   記無線車載機器から受信した暗号認証子について、その
   正当性を前記パラメータに基づいて確認する確認手段と
   を有する出口処理手段とを具備したことを特徴とする無
   線料金収受システム。
4. 【請求項４】 請求項３記載の無線料金収受システムに
   おいて、 前記通行途中処理手段は、 前記無線車載機器から受信した前記入口情報に第２のパ
   ラメータで暗号化して第２の暗号認証子を生成し、前記
   無線車載機器へ送信する手段を具備したことを特徴とす
   る無線料金収受システム。
5. 【請求項５】 請求項４記載の無線料金収受システムに
   おいて、 前記入口処理手段、前記通行途中処理手段および前記出
   口処理手段は、 前記パラメータを日毎に更新する手段を具備したことを
   特徴とする無線料金収受システム。
6. 【請求項６】 請求項３、４いずれか記載の無線料金収
   受システムにおいて、 前記出口処理手段および前記通行途中処理手段は、 前記無線車載機器から受信された入口情報の通過日を基
   にパラメータを判断する判断手段と、 前記判断手段により判断されたパラメータを所定の復号
   アルゴリズムに入力して前記入口情報に付加されている
   暗号認証子を復号して、受信された情報の正当性を確認
   する手段とを具備したことを特徴とする無線料金収受シ
   ステム。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６いずれか一記載の無線料
   金収受システムにおいて、 前記入口処理手段、前記出口処理手段および前記通行途
   中処理手段に対して、 暗号化認証子を生成および復号するための任意のパラメ
   ータを配信する管理手段を具備したことを特徴とする無
   線料金収受システム。
8. 【請求項８】 車両が走行した有料道路の通行料金を、
   前記車両に搭載された無線車載機器との無線通信によっ
   て収受する無線料金収受システムにおいて、 任意のパラメータを設定するパラメータ設定手段と、 前記パラメータ設定手段により設定されたパラメータを
   基に、送信データの正当性を確認するための認証子を生
   成する認証子生成手段と、 前記通行料金を収受するための情報に、前記認証子生成
   手段により生成された認証子を付加する手段と、前記無
   線車載機器に対して前記認証子が付加された情報を送信
   する手段とを具備したことを特徴とする無線料金収受シ
   ステム。