JP2013133073A - ローカルエリアネットワーク - Google Patents

Abstract

【課題】ローカルエリアネットワークに係り、意図しない電子制御ユニットの接続を簡易な構成で排除することで、セキュリティ性を向上させる。
【解決手段】複数の電子制御ユニット２０がそれぞれ接続されるローカルエリアネットワーク１０において、ネットワーク構成上の静電容量を、該ローカルエリアネットワーク上での通信が成立する閾値近傍に増加させる静電容量増加手段２２を設ける。この静電容量増加手段２２は、例えば、ローカルエリアネットワーク１０に対して電子制御ユニット２０と並列に接続されるダミー電子制御ユニット２２であって、インダクタＬとコンデンサＣとで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電子制御ユニットがそれぞれ接続されるローカルエリアネットワークに係り、特に、意図しない電子制御ユニットの接続を排除してセキュリティ性の向上を図るうえで好適なローカルエリアネットワークに関する。

従来、ローカルエリアネットワークへの意図しない電子制御ユニットの接続による不正なアクセスを抑制させたシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このシステムにおいて、一の電子制御ユニットは、受信した携帯機からのコマンドに付与されている識別情報が予め登録された情報であるときに、その受信したコマンドの正当性を保証するための特定情報をローカルエリアネットワークへ送信する。かかるローカルエリアネットワークと他のローカルエリアネットワークとの間に介在するゲートウェイは、その一の電子制御ユニットの送信する特定情報の識別を行い、その特定情報が予め登録された情報であるときに、その特定情報の一のローカルエリアネットワークから他のローカルエリアネットワークへの転送を許可する。

従って、上記のシステムによれば、ローカルエリアネットワークに不正な機器が接続された際に、その不正な機器と電子制御ユニットとの間での情報授受がゲートウェイにより排除されるので、セキュリティ性を向上させることができる。

特開２００５−３４３４３０号公報

しかし、上記のシステムでは、ゲートウェイが各機器から送られてくる正当性を保証するための特定情報を識別することが必要であるため、システム構成が複雑化し、処理負荷が大きくなってしまう。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、意図しない電子制御ユニットの接続を簡易な構成で排除することで、セキュリティ性を向上させることが可能なローカルエリアネットワークを提供することを目的とする。

上記の目的は、複数の電子制御ユニットがそれぞれ接続されるローカルエリアネットワークであって、ネットワーク構成上の静電容量を、該ローカルエリアネットワーク上での通信が成立する閾値近傍に増加させる静電容量増加手段を備えるローカルエリアネットワークにより達成される。

本発明によれば、意図しない電子制御ユニットの接続を簡易な構成で排除することで、セキュリティ性を向上させることができる。

本発明の一実施例であるローカルエリアネットワークの構成図である。 本実施例のローカルエリアネットワークが備える静電容量増加手段の構成図である。 本実施例の静電容量増加手段をローカルエリアネットワークに接続させる一手法を表した図である。 本実施例の静電容量増加手段をローカルエリアネットワークに接続させる一手法を表した図である。 本実施例のローカルエリアネットワークでの通信波形を表した図である。

以下、図面を用いて、本発明に係るローカルエリアネットワークの具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例であるローカルエリアネットワーク（以下、ＬＡＮと称す）１０の構成図を示す。図２は、本実施例のＬＡＮ１０が備える静電容量増加手段の構成図を示す。図３及び図４は、本実施例の静電容量増加手段をＬＡＮ１０に接続させる一手法を表した図を示す。また、図５は、本実施例のＬＡＮ１０での通信波形を表した図を示す。尚、図５（Ａ）にはＬＡＮ１０に静電容量増加手段が接続されていない場合を、図５（Ｂ）にはＬＡＮ１０に静電容量増加手段が接続されている場合を、また、図５（Ｃ）には静電容量増加手段が接続されたＬＡＮ１０に更に設計者の意図しない電子制御ユニットが接続されている場合を、それぞれ示す。

本実施例のＬＡＮ１０は、例えば、車両に搭載される車載ＬＡＮであって、高速通信を行うことが可能なＣＡＮ（Control Area Network）である。ＬＡＮ１０は、一対の通信線１２，１４がツイストペア結線された構成を有している。一対の通信線１２，１４の両端はそれぞれ、終端回路１６，１８により終端されている。

ＬＡＮ１０は、通信線１２と通信線１４とに生じる差動電圧によりバスレベルが判断されるネットワークである。このバスレベルとしては、ドミナント（優性）レベルとレセッシブ（劣性）レベルとがある。通信線１２は、相対的に高い電圧が印加され得るＣＡＮ−Ｈｉｇｈであり、一方、通信線１４は、相対的に低い電圧が印加され得るＣＡＮ−Ｌｏｗである。かかるＬＡＮ１０においては、上記の差動電圧が略ゼロであるときは、バスレベルがレセッシブとなり、論理値が“１”となり、一方、上記の差動電圧が閾値よりも大きいときは、バスレベルがドミナントとなり、論理値が“０”となる。ＬＡＮ１０には、バスレベルを表す信号が所定の通信プロトコルに準じたデジタル信号として所定の通信速度（例えば、５００ｋｂｐｓ又は２５０ｋｂｐｓ）で伝送される。

ＬＡＮ１０には、複数個ｎの電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）２０がそれぞれ接続されている。ＬＡＮ１０は、車両のエンジンの始動／停止や燃料噴射量，点火時期などの走行制御を行うＥＣＵ２０が接続される制御系ＬＡＮ、ドアの施錠／解錠などのボデー制御を行うＥＣＵ２０が接続されるボデー系ＬＡＮ、オーディオシステムなどのＡＶＣ系の通信を行うＥＣＵ２０が接続されるＡＶＣ系ＬＡＮなどである。

各ＥＣＵ２０は、ＬＡＮ１０上において他のＥＣＵ２０との間でデータの送受信を行う。各ＥＣＵ２０は、他のＥＣＵ２０に送信すべき項目のデータをＬＡＮ１０の通信プロトコルに準じたデジタル信号に変換してＬＡＮ１０に対して送出する。また、各ＥＣＵ２０は、他のＥＣＵ２０からＬＡＮ１０を通じて送られるデジタル信号を復調して他のＥＣＵ２０からの項目を把握することが可能である。以下、ＬＡＮ１０に接続されるＥＣＵ２０の数ｎが“３”であるものとし、それぞれＥＣＵ２０−１，２０−２，２０−３とする。尚、ＥＣＵ２０−１，２０−２，２０−３を総称する場合はＥＣＵ２０とする。

ＬＡＮ１０におけるＥＣＵ２０間の通信は、各ＥＣＵ２０において、通信線１２，１４に印加される各電圧それぞれが対応のスレッシュ電圧（閾値電圧）を超えるか否かが判別されて、バスレベルひいてはデジタル信号の状態が判定されることにより実現される。この通信波形は、図５（Ａ）に示す如く、電圧がスレッシュ電圧を超える状態と電圧がスレッシュ電圧に達しない状態とが明確に区別できるように矩形状に現れることが理想的である。本実施例のＬＡＮ１０は、所望の数ｎのＥＣＵ２０のみが接続された通常状態では、図５（Ａ）に示す如き矩形状の通信波形が現れて通信が正常に成立するように設計されている。

一方、かかるＬＡＮ１０において、接続するＥＣＵ２０の数が増えると、通信波形に鈍りが生じて、波形が不連続に変化する際に発生するリンギングノイズが大きくなり、その結果として、通信波形がリンギングノイズの発生に起因して通信が成立しない程度にまで乱れる可能性がある。

本実施例のＬＡＮ１０においては、所望の数ｎのＥＣＵ２０以外に、ＥＣＵ２０を模したダミー用電子制御ユニット（以下、ダミーＥＣＵと称す）２２が接続される。ダミーＥＣＵ２２は、ＬＡＮ１０に対してＥＣＵ２０と並列に接続される。ダミーＥＣＵ２２は、インダクタ２４，２６及びコンデンサ２８を有している。ダミーＥＣＵ２２は、二つのインダクタ２４，２６と、一つのコンデンサ２８と、で構成される単位ユニット３０からなり、一つ以上の単位ユニット３０を有している。単位ユニット３０は、ＥＣＵ２０一個と略等価な静電容量を有している。

インダクタ２４は、一端がＣＡＮ−Ｈｉｇｈの通信線１２側に接続され、かつ、他端がコンデンサ２８の一端に接続されるインダクタである。また、インダクタ２６は、一端がＣＡＮ−Ｌｏｗの通信線１４側に接続され、かつ、他端がコンデンサ２８の他端に接続されるインダクタである。インダクタ２４とインダクタ２６とは、互いに略同じインダクタンスを有している。

ダミーＥＣＵ２２の単位ユニット３０は、インダクタ２４の一端が接続されるＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部入力端子３２と、インダクタ２６の一端が接続されるＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部入力端子３４と、コンデンサ２８の一端が接続されるＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部出力端子３６と、コンデンサ２８の他端が接続されるＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部出力端子３８と、を有している。ＬＡＮ１０に一つの単位ユニット３０からなるダミーＥＣＵ２２が接続されると、通信線１２と通信線１４との間において、その単位ユニット３０のインダクタ２４、コンデンサ２８、及びインダクタ２６がその順で直列接続される。

ダミーＥＣＵ２２は、ＬＡＮ１０構成上の静電容量を調整する機能（具体的には、その静電容量を通信が成立する程度に増加させる機能）を有している。ダミーＥＣＵ２２は、複数の単位ユニット３０が連結され得る構造を有している。すなわち、ダミーＥＣＵ２２は、単位ユニット３０を複数、コンデンサ２８同士が並列接続されるように増設可能にかつ取り外し可能に連結させ得るものとなっている。尚、単位ユニット３０の増設・取り外しは、作業者による着脱により容易に実現される。

例えば２つの単位ユニット３０が連結される場合、一方の単位ユニット３０は、ＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部入力端子３２が通信線１２に接続され、かつ、ＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部入力端子３４が通信線１４に接続されるものになると共に、他方の単位ユニット３０は、ＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部入力端子３２が一方の単位ユニット３０のＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部出力端子３６に接続され、かつ、ＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部入力端子３２が一方の単位ユニット３０のＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部出力端子３８に接続されるものになる。この場合、ダミーＥＣＵ２２においては、２つの単位ユニット３０の連結によりコンデンサ２８が並列接続された構造が形成される。

単位ユニット３０は、インダクタ２４，２６及びコンデンサ２８が設置された基板を覆うハウジング４０を有している。上記したＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部入力端子３２及びＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部入力端子３４は共に、ハウジング４０から突起したオス端子である。また、ＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部出力端子３６及びＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部出力端子３８は共に、ハウジング４０の内側へ凹んだメス端子である。単位ユニット３０は、ＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部出力端子３６に他の単位ユニット３０のＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部入力端子３２が接続されることが可能であると共に、ＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部出力端子３８に他の単位ユニット３０のＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部入力端子３４が接続されることが可能である。すなわち、一方の単位ユニット３０のＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部出力端子３６と他方の単位ユニット３０のＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部入力端子３２とは接続可能であり、また、一方の単位ユニット３０のＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部出力端子３８と他方の単位ユニット３０のＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部入力端子３４とは接続可能である。

また、単位ユニット３０は、ＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部入力端子３２及びＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部入力端子３４がそれぞれ例えば図３に示す如くジャンクションコネクタ（Ｊ／Ｃ）４２に形成されたメス端子４４に接続することが可能である。Ｊ／Ｃ４２は、ＬＡＮ１０の通信線１２，１４に接続されるＥＣＵ２０などが接続可能な接続コネクタである。Ｊ／Ｃ４２のメス端子４４は、ＬＡＮ１０の通信線１２に接続しかつ単位ユニット３０のＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部入力端子３２が接続するＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用バスバーと、ＬＡＮ１０の通信線１４に接続しかつ単位ユニット３０のＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部入力端子３４が接続するＣＡＮ−Ｌｏｗ用バスバーと、からなる。単位ユニット３０は、Ｊ／Ｃ４２に接続された場合、ＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部入力端子３２がＪ／Ｃ４２を介して通信線１２に接続すると共に、ＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部入力端子３４がＪ／Ｃ４２を介して通信線１４に接続するものとなる。

尚、本実施例においては、ダミーＥＣＵ２２をＬＡＮ１０の通信線１２，１４に接続させるうえでＪ／Ｃ４２が設けられるが、Ｊ／Ｃ４２に代えて、終端回路を内蔵するＥＣＵ２０であってもよい。かかる構成では、単位ユニット３０は、ＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部入力端子３２及びＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部入力端子３４がそれぞれそのＥＣＵ２０に形成されたメス端子に接続することが可能であるものとし、そのＥＣＵ２０を介して通信線１２，１４に接続するものとすればよい。

また、ダミーＥＣＵ２２が、図３に示す如くＪ／Ｃ４２に直接に接続するものとしてもよいが、図４に示す如くＣＡＮ−Ｈｉｇｈ用外部入力端子３２及びＣＡＮ−Ｌｏｗ用外部入力端子３４がそれぞれ接続可能な中継用ワイヤーハーネス４６を介してＪ／Ｃ４２に接続するものとしてもよい。

上記したＬＡＮ１０の構造において、ＥＣＵ２０を模したダミーＥＣＵ２２がＪ／Ｃ４２を介して通信線１２，１４に接続されると、そのＬＡＮ１０構成上における通信線１２，１４の間の静電容量がそのダミーＥＣＵ２２の分だけ増加する。また、ダミーＥＣＵ２２において互いに連結される単位ユニット３０の数が増えるほど、並列接続されるコンデンサ２８の数が増えるので、ＬＡＮ１０構成上の通信線１２，１４の間の静電容量が増加する。このようにＬＡＮ１０構成上の通信線１２，１４の間の静電容量が増加すると、通信波形に鈍りが生じて、デジタル信号が“０”と“１”とで切り替わることで波形が不連続に変化する際に発生するリンギングノイズが大きくなる。

本実施例においては、ＬＡＮ１０にダミーＥＣＵ２２が接続されることで、ＬＡＮ１０構成上における通信線１２，１４の間の静電容量が通常よりも（すなわち、ダミーＥＣＵ２２がＬＡＮ１０に接続されていない場合に比べて）増加されている。また、ダミーＥＣＵ２２を構成する単位ユニット３０の数は、ＬＡＮ１０構成上における通信線１２，１４の間の静電容量がそのＬＡＮ１０上での通信が成立する閾値以下であるがその閾値近傍に増加されるように定められる。尚、この静電容量の調整は、複数の単位ユニット３０をコンデンサ２８同士が並列接続されるように連結させて、互いに連結される単位ユニット３０の数を適当に設定することにより実現される。

このため、かかるＬＡＮ１０の構造においては、ダミーＥＣＵ２２の接続に伴って、ＬＡＮ１０構成上における通信線１２，１４の間の静電容量が、そのＬＡＮ１０上での通信が成立する範囲内でその閾値近傍に維持されると共に、ＬＡＮ１０上の通信波形について、その通信が成立する範囲で意図的にリンギングノイズが発生することとなる（図５（Ｂ）参照）。

一方、ＬＡＮ１０がかかる状態にあるときにそのＬＡＮ１０に更に別の電子制御ユニット（以下、付加ＥＣＵと称す）５０が接続された場合、その付加ＥＣＵ５０の接続に伴って、ＬＡＮ１０構成上における通信線１２，１４の間の静電容量がその付加ＥＣＵ５０の分だけ増加する。この場合、その静電容量は、ＬＡＮ１０上での通信が成立する閾値を超えて増加することとなるので、ＬＡＮ１０上での通信は成立しなくなる（図５（Ｃ）参照）。例えば、各ＥＣＵ２０での通信線１２，１４の電圧サンプリング時に、電圧が閾値電圧以下である通信信号がＬＡＮ１０上に流れている筈であるにもかかわらず、付加ＥＣＵ５０の接続に伴うリンギングノイズの増大に起因して、実際には電圧が閾値電圧を超える事態が生じる。

この点、本実施例のＬＡＮ１０の構造によれば、ダミーＥＣＵ２２の接続に伴って、ＬＡＮ１０構成上における通信線１２，１４の間の静電容量を、そのＬＡＮ１０上での通信が成立する範囲内でその閾値近傍に増加させておくことで、その後の設計者の意図しない付加ＥＣＵ５０の接続を排除することができる。このため、ＬＡＮ１０への設計者の意図しない付加ＥＣＵ５０の接続に伴う不正なアクセスを抑制することができ、ＬＡＮ１０に接続されているＥＣＵ２０のデータ書き換えや通信妨害を防ぐことができるので、ＬＡＮ１０でのセキュリティ性を向上させることが可能である。

また、ＬＡＮ１０への設計者の意図しない付加ＥＣＵ５０の接続を排除するうえで、ＬＡＮ１０にダミーＥＣＵ２２を接続することとすれば十分である。このため、ＬＡＮ１０への設計者の意図しない付加ＥＣＵ５０の接続の排除を簡易な構成で実現することが可能である。更に、ＬＡＮ１０構成上における通信線１２，１４の間の静電容量を調整するうえで、ダミーＥＣＵ２２を構成する単位ユニット３０を複数、コンデンサ２８同士が並列接続されるように連結させることとすれば十分である。このため、上記した通信線１２，１４の間の静電容量の調整を、ダミーＥＣＵ２２での並列接続されるコンデンサ２８の数を変更することで容易に実現することが可能である。

従って、本実施例のＬＡＮ１０によれば、設計者の意図しない付加ＥＣＵ５０の接続を、システム構成を複雑化することなく簡易な構成で排除することで、セキュリティ性の向上を図ることができる。また、設計者の意図しない付加ＥＣＵ５０の接続を排除するうえで、通信線１２，１４の間の静電容量を容易に調整することができると共に、ＬＡＮ１０上での処理負荷が増大するのを防ぐことができる。

更に、システムの違いに応じてＬＡＮ１０でのＥＣＵ２０の数が異なる場合にも、システムごとに、ダミーＥＣＵ２２での単位ユニット３０の数を変更することで、設計者の意図しない付加ＥＣＵ５０の接続を排除するための通信線１２，１４の間の静電容量を調整することが可能である。従って、本実施例の構成によれば、ＬＡＮ１０をＥＣＵ２０の数が異なるシステムに適用する場合にも、システムごとにダミーＥＣＵ２２での単位ユニット３０の数の調整により通信線１２，１４の間の静電容量を適切に調整することができるので、拡張性を確保することが可能である。また、ＬＡＮ１０に接続する正規のＥＣＵ２０を増設してその数を増やし或いはＬＡＮ１０からＥＣＵ２０を取り外してその数を減らした場合にも、ダミーＥＣＵ２２での単位ユニット３０の数を調整することにより、簡易に通信線１２，１４の間の静電容量をＬＡＮ１０上での通信が成立する範囲内でその閾値近傍に調整することが可能である。

尚、上記の実施例においては、ダミーＥＣＵ２２が特許請求の範囲に記載した「静電容量増加手段」及び「強制リンギング発生手段」に相当している。

１０ ローカルエリアネットワーク
１２，１４ 通信線
１６，１８ 終端回路
２０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２２ ダミーＥＣＵ
２４，２６ インダクタ
２８ コンデンサ
３０ 単位ユニット
５０ 付加ＥＣＵ

Claims (5)

1. 複数の電子制御ユニットがそれぞれ接続されるローカルエリアネットワークであって、
   ネットワーク構成上の静電容量を、該ローカルエリアネットワーク上での通信が成立する閾値近傍に増加させる静電容量増加手段を備えることを特徴とするローカルエリアネットワーク。
2. 前記静電容量増加手段は、前記電子制御ユニットと並列に接続されるダミー用電子制御ユニットであることを特徴とする請求項１記載のローカルエリアネットワーク。
3. 前記ダミー用電子制御ユニットは、インダクタとコンデンサとで構成されることを特徴とする請求項２記載のローカルエリアネットワーク。
4. 前記ダミー用電子制御ユニットは、インダクタとコンデンサとで構成される単位ユニットからなり、該単位ユニットを複数、コンデンサ同士が並列接続されるように増設可能にかつ取り外し可能に連結させたものであることを特徴とする請求項３記載のローカルエリアネットワーク。
5. 複数の電子制御ユニットがそれぞれ接続されるローカルエリアネットワークであって、
   ネットワーク上の通信波形について、該ローカルエリアネットワーク上での通信が成立する範囲で意図的にリンギングを発生させる強制リンギング発生手段を備えることを特徴とするローカルエリアネットワーク。
   

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