JP2013121071A - 中継システム及び、当該中継システムを構成する中継装置、外部装置 - Google Patents

中継システム及び、当該中継システムを構成する中継装置、外部装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 中継装置を介して外部装置が接続される通信ネットワークにおいて、外部装置の正当性を適切に判断し、不正なデータ通信の防止に有効な中継システムを提供する。
【解決手段】 外部装置としての書き換えツールが書き換えデータを分割し複数個のメッセージとしてGW−ECUへ送信するのであるが、予め定められた送信周期になったことを判断して送信する。一方、中継装置としてのGW−ECUのG/W制御部は、メッセージを受信すると(S220:YES)、予め定められた送信周期か否かを判断し(S230)、定められた送信周期である場合に(S230:YES)、そのメッセージをバス通信路へ送信する(S240)。
【選択図】 図4

Description

本発明は、複数の通信装置が同一の通信路に接続されてなる通信ネットワークに、外部装置を接続するための中継装置を備えた中継システムに関する。
従来、車両に搭載される通信システムとして、CANやLIN等、バス通信路を利用するものが知られている。このような通信システムでは、ECUがノードとして機能し、複数のECUによる通信ネットワークが形成されている。
ところで、車両の盗難防止の観点から、このような通信ネットワークに、エンジンECUを解錠するための信号を出力するイモビライザECUが設けられたシステムが知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなシステムでは、エンジン始動の要求があると、イモビライザECUが特定コードを送信することによってエンジンECUを解錠する。つまり、イモビライザECUによる「鍵」を有しているのである。
特開平8−30873号公報
ところで、上記通信ネットワークには、機能追加などを目的として、外部装置が接続されることがある。例えば、外部装置を通信ネットワークに接続し、通信ネットワークに書き換えデータ(リプログラミングデータ)を送信することで、所定のECUのプログラムを書き換える(リプログラミングする)という具合である。
しかしながら、このような仕組みが悪用され、外部装置を接続することで、イモビライザECUによる「鍵」が初期化されてしまうことがある。
そのため、車両の通信システムに外部装置を接続する場合、外部装置が正規のものであるか否かを判別し不正な書き換えを防止するために、中継装置が介在させられる。この場合、中継装置は、外部装置が送信するメッセージ内容の正当性を判断し、メッセージを通信ネットワークへ送信する。
ところが、メッセージ内容の正当性を判断するだけでは、不正なリプログラミングを防止できないという現状がある。例えば、イモビカッターと呼ばれる10cm角の小型部品を中継装置に接続することで、短時間のうちにイモビライザECUによる「鍵」を初期化してしまうという不正な書き換えが行われることがあった。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、中継装置を介して外部装置が接続される通信ネットワークにおいて、外部装置の正当性を適切に判断し、不正なデータ通信の防止に有効な中継システムを提供することにある。
上述の目的を達成するためになされた請求項1に記載の中継システムは、通信ネットワークと、外部装置とを備えている。通信ネットワークは、複数の通信装置が同一の通信路に接続されてなる。このとき、通信装置との間でデータ通信を行うのが、外部装置である。また、通信ネットワークは、外部装置を接続するための中継装置を有している。
本発明では特に、中継装置が、外部装置から送信される複数個のメッセージが予め定められた送信周期で送信される場合に、外部装置からのメッセージを正当なメッセージであると判断する。
従来、メッセージ内容の正当性を判断するだけでは、不正なリプログラミングを防止できない虞があった。
そこで、外部装置からのメッセージの送信周期を工夫し、予め定められた送信周期で送信される場合にだけ、中継装置は、当該メッセージを正当なメッセージと判断するようにした。
このようにすれば、中継装置を介して外部装置が接続される通信ネットワークにおいて、外部装置の正当性を適切に判断することができ、不正なデータ通信の防止に有効な中継システムとなる。
なお、請求項2に示すように、外部装置は、通信装置へ送信するデータを複数個のメッセージとして、定められた送信周期で送信することが考えられる。この場合、中継装置は、メッセージの正当性を判断すると、当該メッセージを通信装置へ送信することになる。
また、このような構成に代えあるいは加え、請求項3に示すように、外部装置は、通信装置へ送信するデータとは別に、認証用のデータを複数個のメッセージとして、定められた送信周期で送信することが考えられる。この場合、中継装置は、メッセージの正当性から外部装置の認証を行うことになる。
いずれの構成によっても、外部装置からのメッセージの正当性が判断された場合にだけ、中継装置から通信装置へメッセージが中継されることになり、不正なデータ通信の防止に有効である。
ところで、送信周期は、例えば請求項4に示すように、中継装置と外部装置との間で予め決定されていることが考えられる。
ただし、不正なデータ通信を防止するという観点からは、請求項5に示すように、中継装置が、外部装置からの複数個のメッセージの送信に先立って、送信周期を外部装置へ通知することで、外部装置との間で送信周期を決定することが好ましい。このようにすれば、送信周期を都度決定することが出来るため、不正なデータ通信の防止という効果が際だつ。
なお、送信周期は、請求項6に示すように、複数個のメッセージの送信間隔自体で示されることが考えられる。例えば、2ms→5ms→9ms→3ms→最初に戻って2msという具合に表現される。中継装置が送信周期を外部装置へ通知する構成では、このような送信周期を予めいくつか用意しておき、選択的に外部装置へ通知することが考えられる。また、都度ランダムに送信周期を決定するようにしてもよい。
また、請求項7に示すように、送信周期は、複数個のメッセージの送信間隔を示す送信パターンで示されることも考えられる。この場合、送信パターンA、B、Cなどのように予め決められた送信周期を示す送信パターンが中継装置から外部装置へ通知されるという具合である。
ところで、このような通信ネットワークは、請求項8に示すように車両内に構築されることが考えられる。このようにすれば、いわゆるイモビカッターと呼ばれる不正ツールによる書き換えを困難とし、車両の盗難防止という観点で有効である。
以上は、中継システムの発明として説明してきたが、請求項9に示すような中継システムを構成する中継装置の発明として、また、請求項10に示すような中継システムを構成する外部装置の発明として実現することもできる。このような中継装置及び外部装置においても、上記中継システムと同様の効果が奏される。
中継システムの概略構成を示すブロック図である。 中継装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 書き換えツール処理を示すフローチャートである。 G/W側処理を示すフローチャートである。 第2実施形態の書き換えツール処理を示すフローチャートである。 第2実施形態のG/W側処理を示すフローチャートである。
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
[第1実施形態]
図1は、中継システム1の概略構成を示すブロック図である。中継システム1は、車両内の通信ネットワーク10と、書き換えツール20とを備えている。通信ネットワーク10では、いわゆるCAN(Controller Area Network )プロトコルによるシリアル通信が行われる。
書き換えツール20は、データリンクコネクタ(以下「DLC」という)41を介し通信路30によって、通信ネットワーク10に接続されている。通信ネットワーク10は、書き換えツール20が接続されたゲートウェイECU(以下「GW−ECU」という)40及びプログラムの書き換え対象となり得る複数のECU50を備えている。書き換えツール20とGW−ECU40との間では、CAN(Controller Area Network )プロトコルによるシリアル通信が行われる。ECU50は、ノードとして機能し、バス通信路60を介して相互に接続されている。なお、ECU50は、エンジンECU、イモビライザECU、トランスミッションECU、エアコンECU、及び、ナビECUなどとして具現化される。
バス通信路60は、異なるECU40,50からハイレベルの信号とロウレベルの信号とが同時に出力されると、バス通信路60上の信号レベルがロウレベルとなるように構成されており、この機能を利用して調停を実現する。
通信には、CAN通信におけるメッセージが使用される。メッセージは、ヘッダと、データからなる。ヘッダは、データの識別子(ID)を含み、IDの値に応じて、バス調停で勝ち残るように設定されている。一方、データには、サイズを示すサイズ情報、エラーの有無をチェックするためのCRC符号が含まれている。
このとき、本実施形態では、書き換えツール20から書き換えデータを送信すると、GW−ECU40を介して、書き換え対象のECU50のリプログラミングが可能となっている。このとき、GW−ECU40は、書き換えツール20からの書き換えデータに対応する複数のメッセージの送信周期が、予め決められた送信周期であるか否かを判断し、予め決められた送信周期で送られてくるメッセージのみを通信ネットワーク10上へ出力する。
図2に示すように、GW−ECU40は、書き換えツール20側の受信バッファ42、送信バッファ43、ツール側通信制御部44、G/W制御部45、バス側通信制御部46、バス通信路60側の送信バッファ47、受信バッファ48を有している。
書き換えツール20からのメッセージは、受信バッファ42に記憶されて、ツール側通信制御部44によって、G/W制御部45へ渡される。ここでG/W制御部45によってメッセージの正当性が判断されると、バス側通信制御部46によって送信バッファ47から当該メッセージがバス通信路60へ送信される。一方、ECU50からの応答メッセージなどは、受信バッファ48に記憶され、バス側通信制御部46によって、G/W制御部45へ渡される。このメッセージは、その後、ツール側通信制御部44によって、送信バッファ43から書き換えツール20へ送信される。
次に、書き換えツール20にて実行される書き換えツール処理を説明する。図3は、書き換えツール処理を示すフローチャートである。この処理は、書き換えツール20がDLC41に接続されると繰り返し実行される。
最初のS100では、送信周期の通知があったか否かを判断する。書き換えツール20がDLC41に接続されると、GW−ECU40から、送信周期が通知される。したがって、この処理は、GW−ECU40からの送信周期の通知があったか否かを判断するものである。ここで送信周期の通知があったと判断された場合(S100:YES)、S110へ移行する。一方、送信周期の通知がないと判断された場合(S100:NO)、以降の処理を実行せず、書き換えツール処理を終了する。
S110では、送信周期を記憶する。送信周期は、例えば2ms→5ms→9ms→3ms→最初に戻って2msという具合に表現される。このような送信周期は、複数のパターンの中から選択的にGW−ECU40から通知されることが考えられる。また、都度ランダムに送信周期を決定するようにしてもよい。なお、送信周期自体を通知するようにしてもよいし、送信パターンA、B、Cなどのように予め決められた送信周期を示す送信パターンが通知されるようにしてもよい。
続くS120では、書き換えデータを分割してメッセージを生成する。この処理は、書き換え対象のECU50への書き換えデータを、複数個のメッセージとして生成するものである。
次のS130では、送信周期か否かを判断する。この処理は、S110で記憶された送信周期に合致するタイミングであるか否かを判断するものである。ここで送信周期であると判断された場合(S130:YES)、S140にてメッセージを送信し、その後、S150へ移行する。一方、送信周期でないと判断された場合(S130:NO)、S130の判断処理を繰り返す。これにより、S110で記憶された送信周期でメッセージがGW−ECU40へ送信されることになる。
S150では、送信完了か否かを判断する。ここで送信が完了したと判断された場合(S150:YES)、書き換えツール処理を終了する。一方、送信が完了していないうちは(S150:NO)、S130からの処理を繰り返す。
次に、GW−ECU40のG/W制御部45にて実行されるG/W側処理を説明する。図4は、G/W側処理を示すフローチャートである。この処理は、所定時間間隔で繰り返し実行される。
最初のS200では、ツールが接続されたか否かを判断する。この処理は、DLC41を介して書き換えツール20が接続されたか否かを判断するものである。ここでツールが接続されたと判断された場合(S200:YES)、S210へ移行する。一方、ツールが接続されていないと判断された場合(S200:NO)、以降の処理を実行せず、G/W側処理を終了する。
S210では、送信周期を通知する。送信周期は、上述した通りである。これにより、書き換えツール20は、送信周期を記憶し(図3中のS110)、この送信周期でメッセージを送信してくる(S130:YES,S140)。
続くS220では、メッセージを受信したか否かを判断する。この処理は、書き換えツール20から送信されたメッセージを受信したか否かを判断するものである。ここでメッセージを受信したと判断された場合(S220:YES)、S230へ移行する。一方、メッセージを受信していないと判断された場合(S220:NO)、S220の判断処理を繰り返す。
S230では、決められた周期でメッセージを受信したか否かを判断する。ここで、決められた周期であると判断された場合(S230:YES)、S240にてメッセージをバス通信路60へ出力することでメッセージの送信を行い、S250へ移行する。一方、決められた周期でないと判断された場合(S230:NO)、以降の処理を実行せず、G/W処理を終了する。
S250では、書き換えツール20からの送信が完了したか否かを判断する。ここで送信が完了したと判断された場合(S250:YES)、G/W側処理を終了する。一方、送信が完了していないうちは(S250:NO)、S220からの処理を繰り返す。
以上詳述したように、本実施形態では、書き換えツール20が書き換えデータを分割し複数個のメッセージとしてGW−ECU40へ送信するのであるが(図3中のS120)、予め定められた送信周期となったことを判断して送信する(S130:YES,S140)。一方、GW−ECU40のG/W制御部45は、メッセージを受信すると(図4中のS220:YES)、予め定められた送信周期か否かを判断し(S230)、定められた送信周期である場合に(S230:YES)、そのメッセージをバス通信路60へ送信する(S240)。
従来、メッセージ内容の正当性を判断するだけでは、不正なリプログラミングを防止できない虞があった。
そこで、本実施形態では、書き換えツール20からのメッセージの送信周期を工夫し、予め定められた送信周期で送信される場合にだけ、GW−ECU40は、当該メッセージを正当なメッセージと判断し、バス通信路60へ送信する。これにより、GW−ECU40を介して書き換えツール20が接続される通信ネットワーク10において、書き換えツール20からの書き換えデータ(メッセージ)の正当性を適切に判断することができ、不正なデータ通信の防止に有効な中継システム1となる。
また、本実施形態では、書き換えデータが分割されて複数個のメッセージが生成され(図3中のS120)、当該メッセージの正当性が判断された場合に(図4中のS230:YES)、当該メッセージが通信ネットワーク10へ送信される(S240)。これにより、書き換えツール20からの書き換えデータとしてのメッセージの正当性が判断された場合にだけ、GW−ECU40からECU50へメッセージが中継されることになり、不正なデータ通信の防止、不正なメッセージによるプログラムの書き換え防止に有効となる。
さらにまた、本実施形態では、GW−ECU40のG/W制御部45が、書き換えツール20が接続されると(図4中のS200:YES)、送信周期を通知する(S210)。これに対し、書き換えツール20では、送信周期が通知されると(図3中のS100:YES)、当該送信周期を記憶する(S110)。つまり、書き換えツール20からGW−ECU40へのメッセージの送信に先立って、送信周期が都度決定される。これにより、送信周期を都度決定することが出来るため、不正なデータ通信の防止という効果が際だつ。
また、本実施形態では、通信ネットワーク10が車両内に構築されるものであるため、いわゆるイモビカッターと呼ばれる不正ツールによる書き換えを困難とし、車両の盗難防止という観点で有効である。
なお、本実施形態における中継システム1が特許請求の範囲の「中継システム」を構成し、GW−ECU40が「中継装置」を構成し、ECU50が「通信装置」を構成し、書き換えツール20が「外部装置」を構成し、通信ネットワーク10が「通信ネットワーク」を構成する。また、図3に示した書き換えツール処理が「外部装置」の機能としての処理に相当し、図4に示したG/W側処理が「中継装置」の機能としての処理に相当する。
[第2実施形態]
上記実施形態では、書き換えデータに対応するメッセージそのものについて送信周期を設定し(図4中のS210,図3中のS110)、書き換えツール20からのメッセージの正当性を判断し(図4中のS230)、決められた送信周期で送信されたメッセージだけをバス通信路60へ送信する構成であった(S230:YES,S240)。
これに対し、本実施形態は、書き換えツール20の正当性を、認証用メッセージの送信周期によって、GW−ECU40が判断するものである。つまり、最初に書き換えツール20の認証を上述したアルゴリズムで行うのである。
なお、構成等については上記実施形態と同様であるため、ここでは、書き換えツール20にて実行される書き換えツール処理、及び、GW−ECU40のG/W制御部45にて実行されるG/W側処理を説明する。
はじめに、書き換えツール20にて実行される書き換えツール処理を説明する。図5は、書き換えツール処理を示すフローチャートである。この処理は、書き換えツール20がDLC41に接続されると実行される。
最初のS300では、認証用メッセージを生成する。この処理は、GW−ECU40が書き換えツール20の認証に利用する複数のメッセージを生成するものである。また、ここでは、GW−ECU40と書き換えツール20との間で、予め送信周期が決定されているものとして説明を続ける。
続くS310では、送信周期か否かを判断する。この処理は、予め決定された送信周期に合致するタイミングであるか否かを判断するものである。ここで送信周期であると判断された場合(S310:YES)、S320にてメッセージを送信し、その後、S330へ移行する。一方、送信周期でないと判断された場合(S310:NO)、S310の判断処理を繰り返す。これにより、予め決定された送信周期でメッセージがGW−ECU40へ送信されることになる。
S330では、送信完了か否かを判断する。ここで送信が完了したと判断された場合(S330:YES)、書き換えツール処理を終了する。一方、送信が完了していないうちは(S330:NO)、S310からの処理を繰り返す。
次に、GW−ECU40のG/W制御部45にて実行されるG/W側処理を説明する。図6は、G/W側処理を示すフローチャートである。この処理は、所定時間間隔で繰り返し実行される。
最初のS400では、ツールが接続されたか否かを判断する。この処理は、DLC41を介して書き換えツール20が接続されたか否かを判断するものである。ここでツールが接続されたと判断された場合(S400:YES)、S410へ移行する。一方、ツールが接続されていないと判断された場合(S400:NO)、以降の処理を実行せず、G/W側処理を終了する。
S410では、メッセージを受信したか否かを判断する。この処理は、書き換えツール20から送信されたメッセージを受信したか否かを判断するものである。ここでメッセージを受信したと判断された場合(S410:YES)、S420へ移行する。一方、メッセージを受信していないと判断された場合(S410:NO)、S410の判断処理を繰り返す。
S420では、決められた周期でメッセージを受信したか否かを判断する。ここで、決められた周期であると判断された場合(S420:YES)、S430へ移行する。一方、決められた周期でないと判断された場合(S420:NO)、S440にて書き換えツール20は不正ツールであるとし、その後、G/W処理を終了する。
S430では、送信完了か否かを判断する。ここで送信完了であると判断された場合(S430:YES)、S450にて書き換えツール20は正規ツールであると判断し、その後、G/W処理を終了する。一方、送信が完了していないうちは(S430:NO)、S410からの処理を繰り返す。
なお、正規ツールであると判断された場合(S450)、その後、書き換えツール20から送信される書き換えデータが、GW−ECU40を介してバス通信路60へ送信される。
以上、詳述したように本実施形態においても、上記実施形態と同様の効果が奏される。特に、本実施形態では、認証用のメッセージが生成され(図5中のS300)、当該メッセージの正当性が判断された場合に(図6中のS420:YES)、書き換えツール20自体の正当性が判断される(S450)。これにより、書き換えツール20の正当性が判断された場合にだけ、その後、GW−ECU40からECU50へメッセージが中継されることになり、不正なデータ通信の防止、不正なツールによるプログラムの書き換え防止に有効となる。
また、本実施形態では、書き換えツール20とGW−ECU40との間で固定的な送信周期が予め定められているため、送信周期は固定的なものとなるが、書き換えツール処理及びG/W側処理が簡単になるという点で有利である。
なお、本実施形態では、図5に示した書き換えツール処理が「外部装置」の機能としての処理に相当し、図6に示したG/W側処理が「中継装置」の機能としての処理に相当する。他の対応関係については、上記実施形態と同様である。
以上、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その技術的範囲を逸脱しない限りにおいて、種々なる形態で実施可能である。
(イ)上記実施形態は書き換えツール20によるリプログラミングを例に挙げて説明したが、外部に接続されるツールと通信ネットワーク10のECU50との間のデータ通信の全般に同様のアルゴリズムを適用することができる。
(ロ)上記実施形態では、DLC41を介して書き換えツール20を有線接続する構成を示したが、無線によるリモートリプロにおいても同様に実施することができる。
1…中継システム
10…通信ネットワーク
20…書き換えツール
30…通信路
40…ゲートウェイECU(GW−ECU)
41…データリンクコネクタ(DLC)
42…受信バッファ
43…送信バッファ
44…ツール側通信制御部
45…G/W制御部
46…バス側通信制御部
47…送信バッファ
48…受信バッファ
50…ECU
60…バス通信路

Claims (10)

  1. 複数の通信装置が同一の通信路に接続されてなる通信ネットワークと、前記通信装置との間でデータ通信を行うための外部装置とを備え、前記通信ネットワークが前記外部装置を接続するための中継装置を有する中継システムであって、
    前記中継装置は、前記外部装置から送信される複数個のメッセージが予め定められた送信周期で送信される場合に、前記外部装置からのメッセージを正当なメッセージであると判断すること
    を特徴とする中継システム。
  2. 請求項1に記載の中継システムにおいて、
    前記外部装置は、前記通信装置へ送信するデータを前記複数個のメッセージとして前記定められた送信周期で送信すること
    を特徴とする中継システム。
  3. 請求項1又は2に記載の中継システムにおいて、
    前記外部装置は、前記通信装置へ送信するデータとは別に、認証用のデータを前記複数個のメッセージとして前記定められた送信周期で送信すること
    を特徴とする中継システム。
  4. 請求項1〜3の何れか一項に記載の中継システムにおいて、
    前記送信周期は、前記中継装置と前記外部装置との間で予め決定されていること
    を特徴とする中継システム。
  5. 請求項1〜3の何れか一項に記載の中継システムにおいて、
    前記中継装置は、前記外部装置からの前記複数個のメッセージの送信に先立って、前記送信周期を前記外部装置へ通知することで、前記外部装置との間で前記送信周期を決定すること
    を特徴とする中継システム。
  6. 請求項1〜5の何れか一項に記載の中継システムにおいて、
    前記送信周期は、前記複数個のメッセージの送信間隔自体で示されること
    を特徴とする中継システム。
  7. 請求項1〜5の何れか一項に記載の中継システムにおいて、
    前記送信周期は、前記複数個のメッセージの送信間隔を示す送信パターンで示されること
    を特徴とする中継システム。
  8. 請求項1〜7の何れか一項に記載の中継システムにおいて、
    前記通信ネットワークは、車両内に構築されること
    を特徴とする中継システム。
  9. 請求項1〜8の何れか一項に記載の中継システムを構成する中継装置。
  10. 請求項1〜8の何れか一項に記載の中継システムを構成する外部装置。
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