JP2015119357A

JP2015119357A - Information processor

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Publication number: JP2015119357A
Application number: JP2013261733A
Authority: JP
Inventors: 谷口　和也; Kazuya Taniguchi; 和也谷口; 英洋加藤; Hidehiro Kato
Original assignee: Toyota Motor Corp; Otsl Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Otsl Inc
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: JP6067548B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an information processor capable of performing encryption communication even when encryption hardware breaks down by suppressing an increase in costs.SOLUTION: An information processor 100 having: a security module 12 for performing encryption, decryption or authentication; and a general-purpose processing CPU 11 for executing a program stored in a general-purpose storage device 13 includes: a security CPU 31; a failure detection device 35 for detecting the failure of a security CPU; a secure storage device 33 for storing secret information; an access control device 32 for permitting only access from the general-purpose processing CPU to the secure storage device when the security CPU breaks down; and a security-dedicated register 25 for, when acquiring the notification of the failure of the security CPU from the failure detection device, creating an address for performing access to the security storage device. The information processor is characterized to perform access to the secure storage device by using the security-dedicated register, and to perform at least one of encryption, decryption and authentication.

Description

本発明は、データにセキュリティ処理を施す情報処理装置に関する。 The present invention relates to an information processing apparatus that performs security processing on data.

ネットワーク上の通信の安全性を確保するため、送信元の端末が通信内容を暗号化して送信し、送信先の端末が復号する暗号通信が知られている。この暗号通信を車載ネットワークにおいても適用することが検討されている。車載ネットワークでは端末としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）に、暗号化・復号を専門に行う暗号ハードウェアを搭載
することで暗号通信を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、メインＰＥサブシステムで実行されているプログラムの正当性又はプログラムを実行して得られるデータの正当性を判断するＨＳＭサブシステムが搭載されたプロセッサシステムが開示されている。 In order to ensure the safety of communication on a network, encryption communication is known in which a transmission source terminal encrypts and transmits a communication content, and a transmission destination terminal decrypts the communication content. Application of this encryption communication to an in-vehicle network is also being studied. In an in-vehicle network, a technique for performing cryptographic communication by installing cryptographic hardware that specializes in encryption / decryption in an ECU (Electronic Control Unit) as a terminal is known (for example, see Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a processor system equipped with an HSM subsystem that determines the validity of a program executed in the main PE subsystem or the validity of data obtained by executing the program.

特開２０１３−００８１４５号公報JP 2013-008145 A

しかしながら、特許文献１のように暗号ハードウェアが搭載された装置では、暗号ハードウェアが故障した場合に暗号通信が困難になるという問題がある。すなわち、暗号通信では、暗号ハードウェア内に暗号鍵などを記憶することでセキュリティを高めているため、暗号ハードウェアが故障した場合、暗号通信が困難になる。車載ネットワークでは、ＥＣＵの暗号ハードウェアが故障しても通信結果を利用した制御や処理を継続することが要求される。 However, an apparatus equipped with cryptographic hardware as in Patent Document 1 has a problem that cryptographic communication becomes difficult when the cryptographic hardware fails. That is, in encryption communication, security is enhanced by storing an encryption key or the like in encryption hardware, and therefore encryption communication becomes difficult if the encryption hardware breaks down. In the in-vehicle network, it is required to continue control and processing using the communication result even if the encryption hardware of the ECU fails.

暗号ハードウェアが故障した場合に通信を継続するフェールセーフ技術として、暗号ハードウェアを冗長化（二重化）することが考えられる。しかし、ハードウェアを冗長化することはコスト増をもたらしてしまう。 As a fail-safe technique for continuing communication when cryptographic hardware fails, it is conceivable to make the cryptographic hardware redundant (redundant). However, making the hardware redundant increases the cost.

本発明は、上記課題に鑑み、コスト増を抑制して暗号ハードウェアが故障した場合でも暗号通信が可能な情報処理装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an information processing apparatus capable of performing cryptographic communication even when cryptographic hardware breaks down while suppressing an increase in cost.

本発明は、暗号化、復号又は認証を行うセキュリティモジュールと、汎用レジスタでアクセスすることで汎用記憶装置に記憶されたプログラムを実行する汎用処理ＣＰＵと、を有する情報処理装置であって、前記セキュリティモジュールは、前記汎用処理ＣＰＵからの要求に応じてセキュリティ処理を行うセキュリティＣＰＵと、前記セキュリティＣＰＵの故障を検出する故障検出装置と、秘匿情報が記憶されたセキュア記憶装置と、前記セキュリティＣＰＵの故障時は、前記汎用処理ＣＰＵからの前記セキュア記憶装置へのアクセスを許可するアクセス制御装置と、を有し、前記汎用処理ＣＰＵは、前記汎用記憶装置へのアクセスが制限され、かつ、前記セキュア記憶装置へアクセスするためのアドレス情報が記憶されたセキュリティ専用レジスタと、前記故障検出装置から前記セキュリティＣＰＵの故障の通知を取得した場合、前記汎用処理ＣＰＵが使用するレジスタを前記汎用レジスタから前記セキュリティ専用レジスタへ切り替える切替装置と、を有し、前記故障検出装置から前記セキュリティＣＰＵの故障の通知を取得した場合、前記セキュリティ専用レジスタを用いて前記セキュア記憶装置へアクセスし、暗号化、復号又は認証の少なくとも１つを行う、ことを特徴とする。 The present invention is an information processing apparatus comprising: a security module that performs encryption, decryption, or authentication; and a general-purpose processing CPU that executes a program stored in a general-purpose storage device by accessing with a general-purpose register. The module includes a security CPU that performs security processing in response to a request from the general-purpose processing CPU, a failure detection device that detects a failure of the security CPU, a secure storage device that stores confidential information, and a failure of the security CPU. An access control device that permits access from the general-purpose processing CPU to the secure storage device, wherein the general-purpose processing CPU is restricted in access to the general-purpose storage device, and the secure storage Dedicated security for storing address information for accessing the device And a switching device that switches a register used by the general-purpose processing CPU from the general-purpose register to the security-dedicated register when a notification of a failure of the security CPU is obtained from the failure detection device. When a notification of a failure of the security CPU is acquired from a device, the secure storage device is accessed using the security dedicated register, and at least one of encryption, decryption, or authentication is performed.

コスト増を抑制して暗号ハードウェアが故障した場合でも暗号通信が可能な情報処理装置を提供することができる。 It is possible to provide an information processing apparatus capable of performing cryptographic communication even when the cryptographic hardware breaks down while suppressing an increase in cost.

本実施形態のＥＣＵの概略的な構成図の一例である。It is an example of the schematic block diagram of ECU of this embodiment. 従来のＥＣＵの概略構成図の一例である。It is an example of the schematic block diagram of conventional ECU. 故障監視装置の動作手順を示すフローチャート図の一例である。It is an example of the flowchart figure which shows the operation | movement procedure of a failure monitoring apparatus. 汎用処理ＣＰＵの動作手順を示すフローチャート図の一例である。It is an example of the flowchart figure which shows the operation | movement procedure of general purpose processing CPU. アクセス制御装置の動作手順を示すフローチャート図の一例である。It is an example of the flowchart figure which shows the operation | movement procedure of an access control apparatus.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

〔本実施形態のＥＣＵの特徴の概略〕
図１は本実施形態のＥＣＵの概略的な構成図の一例を示す。始めに、本実施形態のＥＣＵ１００の概略的な特徴について説明する。
１．ＥＣＵ１００は下記の新しい構成を有している。 [Outline of features of ECU of this embodiment]
FIG. 1 shows an example of a schematic configuration diagram of an ECU according to the present embodiment. First, schematic features of the ECU 100 of the present embodiment will be described.
1. The ECU 100 has the following new configuration.

１−１：故障監視装置
１−２：アクセス制御装置（従来からあるが新しい機能を有する）
１−３：レジスタ切り替え制御装置とセキュリティ処理専用レジスタ
２．そしてＥＣＵ１００は以下のように動作する
２−１：故障監視装置３５がセキュリティ処理ＣＰＵ３１の故障を検知して、汎用処理ＣＰＵ１１に通知する
２−２：セキュリティ処理ＣＰＵ３１が故障すると、汎用処理ＣＰＵ１１は、セキュリティ処理専用レジスタ２５を使用する。セキュリティ処理専用レジスタ２５は、暗号ハードウェア１２のセキュア記憶装置３３にアクセスするためのレジスタである。汎用処理ＣＰＵ１１は、セキュリティ処理専用レジスタ２５を使用した場合、セキュア記憶装置３３の暗号鍵などを用いてセキュリティ処理を行うことができる一方、汎用記憶装置１３にアクセスできなくなる。 1-1: Fault monitoring device 1-2: Access control device (conventional but with new functions)
1-3: Register switching control device and security processing dedicated register The ECU 100 operates as follows: 2-1: The failure monitoring device 35 detects a failure of the security processing CPU 31 and notifies the general-purpose processing CPU 11 2-2: If the security processing CPU 31 fails, the general-purpose processing CPU 11 The security processing dedicated register 25 is used. The security processing dedicated register 25 is a register for accessing the secure storage device 33 of the cryptographic hardware 12. When the general-purpose processing CPU 11 uses the security processing-dedicated register 25, the general-purpose processing CPU 11 can perform security processing using the encryption key of the secure storage device 33, but cannot access the general-purpose storage device 13.

したがって、本実施形態のＥＣＵ１００は、暗号ハードウェア１２が故障しても、汎用処理ＣＰＵ１１が暗号処理を行うので暗号通信を継続することが可能である。暗号ハードウェア１２を冗長化する必要がないのでコスト増を抑制できる。また、汎用処理ＣＰＵ１１は汎用記憶装置１３にアクセスできないので、セキュア記憶装置３３の暗号鍵などを汎用記憶装置１３に書き込んだりできず、汎用処理ＣＰＵ１１が悪意のあるアプリケーションを実行してもセキュリティを維持できる。 Therefore, even if the cryptographic hardware 12 breaks down, the ECU 100 according to the present embodiment can continue the cryptographic communication because the general-purpose processing CPU 11 performs the cryptographic processing. Since it is not necessary to make the cryptographic hardware 12 redundant, an increase in cost can be suppressed. Since the general-purpose processing CPU 11 cannot access the general-purpose storage device 13, the encryption key of the secure storage device 33 cannot be written to the general-purpose storage device 13, and security is maintained even if the general-purpose processing CPU 11 executes a malicious application. it can.

〔構成例〕
図２は、比較のために図示した従来のＥＣＵ１００の概略構成図の一例である。システムバス１７に接続された汎用処理ＣＰＵ１１、暗号ハードウェア（ＨＳＭ：Hardware Security Module）１２、汎用記憶装置１３、及び、周辺バスブリッジ１４を有している。周辺バスブリッジ１４にはＩ／Ｏ１５、Ｔｉｍｅｒ１６などが接続されている。図示する構成は、本実施形態で説明されるＥＣＵ１００の主要部であり、図示するほかにＥＣＵの汎用的な構成を有している。 [Configuration example]
FIG. 2 is an example of a schematic configuration diagram of a conventional ECU 100 illustrated for comparison. A general-purpose processing CPU 11 connected to the system bus 17, a cryptographic hardware (HSM: Hardware Security Module) 12, a general-purpose storage device 13, and a peripheral bus bridge 14 are included. The peripheral bus bridge 14 is connected to an I / O 15 and a Timer 16. The illustrated configuration is a main part of the ECU 100 described in the present embodiment, and has a general-purpose configuration of the ECU in addition to the illustrated configuration.

なお、ＥＣＵ１００は車載される情報処理装置の通称で、主にマイコン、電源ユニット、ワイヤーハーネスを接続するためのインタフェースなどを有している。本実施形態ではマイコンとＥＣＵ１００を同一視してもよい。ＥＣＵ１００の種類は多種多様であり、例えば、エンジンＥＣＵ、ブレーキＥＣＵ、ボディＥＣＵ、パワステＥＣＵ、ナビゲーションＥＣＵ（ＡＶ・情報処理ＥＣＵ）、ＨＶ−ＥＣＵ、ゲートウェイＥＣＵ等が知られている。本実施形態のＥＣＵは暗号ハードウェア１２を有していればよく、どのようなＥＣＵであってもよい。 The ECU 100 is a common name for an on-board information processing apparatus, and mainly includes an interface for connecting a microcomputer, a power supply unit, a wire harness, and the like. In the present embodiment, the microcomputer and the ECU 100 may be regarded as the same. The types of the ECU 100 are various, and for example, an engine ECU, a brake ECU, a body ECU, a power steering ECU, a navigation ECU (AV / information processing ECU), an HV-ECU, a gateway ECU, and the like are known. The ECU of the present embodiment only needs to have the cryptographic hardware 12 and may be any ECU.

ＥＣＵ１００は、図示する構成の他、他のＥＣＵと通信するための通信装置を備えている。通信装置には、例えばＣＡＮプロトコルに基づき通信するもの、ＦｒｅｘＬａｙプロトコルに基づき通信するもの、イーサネット（登録商標）に基づき通信するもの、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）プロトコルに基づき通信するもの、などがある。 ECU 100 includes a communication device for communicating with other ECUs in addition to the illustrated configuration. Examples of the communication device include those that communicate based on the CAN protocol, those that communicate based on the FlexRay protocol, those that communicate based on the Ethernet (registered trademark), and devices that communicate based on the LIN (Local Interconnect Network) protocol.

本実施形態では、ＥＣＵ間で通信されるデータを暗号ハードウェア１２が暗号化し、また、復号することができる。また、暗号ハードウェア１２は識別情報やパスワードの組が一致するか否かという認証処理に利用することもできる。これらをまとめてセキュリティ処理という場合がある。 In this embodiment, the encryption hardware 12 can encrypt and decrypt data communicated between ECUs. The cryptographic hardware 12 can also be used for authentication processing for determining whether or not the set of identification information and password matches. These may be collectively referred to as security processing.

汎用処理ＣＰＵ１１は、アプリケーションを実行するＣＰＵである。アプリケーションはＥＣＵ１００に固有の又は特徴的な制御を行うプログラムで、暗号化・復号に関係しないほぼ全てのプログラム（ＯＳやデバイスドライバを除く）が相当する。例えば、エンジンＥＣＵであればエンジンを制御するアプリケーションであり、ブレーキＥＣＵであればブレーキアクチュエータを制御するアプリケーションである。 The general-purpose processing CPU 11 is a CPU that executes an application. The application is a program that performs control peculiar or characteristic to the ECU 100, and corresponds to almost all programs (except OS and device drivers) that are not related to encryption / decryption. For example, an engine ECU is an application for controlling an engine, and a brake ECU is an application for controlling a brake actuator.

汎用処理ＣＰＵ１１は、通常処理用レジスタ２１、演算実行部２２、及び、バス制御部２３を有している。ＣＰＵとしての公知の機能を有していればよく、これらの機能の他に公知の機能を有する。通常処理用レジスタ２１は、例えば汎用記憶装置１３の先頭アドレスを記憶するレジスタ、演算結果を格納するレジスタ、次のアクセス先のアドレスを記憶するレジスタなどである。 The general-purpose processing CPU 11 includes a normal processing register 21, an operation execution unit 22, and a bus control unit 23. What is necessary is just to have the well-known function as CPU, and it has a well-known function besides these functions. The normal processing register 21 is, for example, a register that stores the start address of the general-purpose storage device 13, a register that stores an operation result, a register that stores an address of the next access destination, or the like.

演算実行部２２は、汎用記憶装置１３に記憶された命令を読み出して実行し、演算結果に応じた処理を行う。バス制御部２３は、汎用処理ＣＰＵ１１、汎用記憶装置１３、周辺バスブリッジ１４、及び、暗号ハードウェア１２によるシステムバス１７の使用要求を調停する。使用権が与えられた汎用処理ＣＰＵ１１は、アドレスをシステムバス１７に出力し、汎用記憶装置１３から命令を読み出したり、データを書き込んだりする。また、使用権が与えられた汎用処理ＣＰＵ１１は、暗号ハードウェア１２に暗号化又は復号を要求して、暗号化されたデータや復号されたデータを取得する。また、認証処理を要求して認証結果を取得する。 The arithmetic execution unit 22 reads out and executes an instruction stored in the general-purpose storage device 13 and performs processing according to the arithmetic result. The bus control unit 23 arbitrates requests for using the system bus 17 by the general-purpose processing CPU 11, the general-purpose storage device 13, the peripheral bus bridge 14, and the cryptographic hardware 12. The general-purpose processing CPU 11 to which the right to use is given outputs an address to the system bus 17, reads an instruction from the general-purpose storage device 13, and writes data. Further, the general-purpose processing CPU 11 to which the usage right is given requests the encryption hardware 12 to perform encryption or decryption, and obtains encrypted data or decrypted data. Also, an authentication process is requested and an authentication result is acquired.

汎用記憶装置１３は、アプリケーションを記憶する記憶装置である。汎用記憶装置１３は、プログラムがいったんＲＡＭなどの揮発性メモリに転送される仕様のマイコンの場合は揮発性メモリである。フラッシュメモリなどの不揮発性メモリから直接命令が実行される仕様のマイコンの場合は、不揮発性メモリである。 The general-purpose storage device 13 is a storage device that stores applications. The general-purpose storage device 13 is a volatile memory in the case of a microcomputer having a specification in which a program is once transferred to a volatile memory such as a RAM. In the case of a microcomputer having a specification in which instructions are directly executed from a non-volatile memory such as a flash memory, it is a non-volatile memory.

周辺バスブリッジ１４は、周辺バス１８とシステムバス１７との周波数の違いを吸収して、汎用処理ＣＰＵ１１のＩ／Ｏ１５、Ｔｉｍｅｒ１６へのアクセス要求に応じて、これらにアクセスする。また、Ｉ／Ｏ１５、Ｔｉｍｅｒ１６からのアクセス要求に応じて汎用処理ＣＰＵ１１に割り込みするなどの処理を行う。 The peripheral bus bridge 14 absorbs the difference in frequency between the peripheral bus 18 and the system bus 17 and accesses them in response to an access request to the I / O 15 and Timer 16 of the general-purpose processing CPU 11. Also, processing such as interrupting the general-purpose processing CPU 11 is performed in response to an access request from the I / O 15 and Timer 16.

なお、Ｉ／Ｏ１５は、例えばＳＰＩ、ＵＡＲＴなどのシリアルインタフェースである。Ｔｉｍｅｒ１６は設定された時間を測定する。 The I / O 15 is a serial interface such as SPI or UART. The Timer 16 measures the set time.

暗号ハードウェア１２は、ＨＳＭ内バス３６に接続されたセキュリティ処理ＣＰＵ３１、アクセス制御装置３２、セキュア記憶装置３３、及び、暗号処理装置３４を有している。セキュア記憶装置３３は、セキュリティ処理ＣＰＵ３１が実行するプログラム、及び、暗号鍵などの秘匿情報が記憶された不揮発性メモリである。 The cryptographic hardware 12 includes a security processing CPU 31, an access control device 32, a secure storage device 33, and a cryptographic processing device 34 connected to the HSM internal bus 36. The secure storage device 33 is a non-volatile memory that stores programs executed by the security processing CPU 31 and confidential information such as encryption keys.

セキュリティ処理ＣＰＵ３１は、セキュア記憶装置３３に記憶されたプログラムを実行して、暗号処理装置３４に暗号化、復号、又は、認証などを要求する。暗号処理装置３４は、主に秘密鍵を使用した暗号化・復号を行う。公開鍵を使用してもよい。また、暗号アルゴリズムはどのようなものでもよいが、例えばＤＥＳ、ＩＤＥＡ、ＲＣ２／ＲＣ４、ＭＵＬＴＩ２、Ｃａｍｅｌｌｉａ、ＭＩＳＴＹ１などがある。セキュリティ処理ＣＰＵ３１が、暗号アルゴリズムを選択可能であってもよい。 The security processing CPU 31 executes a program stored in the secure storage device 33 and requests the encryption processing device 34 to perform encryption, decryption, authentication, or the like. The cryptographic processing device 34 performs encryption / decryption mainly using a secret key. A public key may be used. Also, any encryption algorithm may be used, for example, DES, IDEA, RC2 / RC4, MULTI2, Camellia, MISTY1, and the like. The security processing CPU 31 may be able to select an encryption algorithm.

アクセス制御装置３２は、暗号ハードウェア１２への外部からのアクセスをセキュリティ処理ＣＰＵ３１にのみ通知する。すなわち、外部からはセキュア記憶装置３３や暗号処理装置３４にアクセスできない。これにより、悪意のあるアプリケーションが暗号鍵を読み出したり、暗号アルゴリズムを解読することを防止している。セキュリティ処理ＣＰＵ３１はセキュア記憶装置３３のプログラムしか実行しないので、暗号鍵を外部に出力するなどのおそれはない。 The access control device 32 notifies only the security processing CPU 31 of external access to the cryptographic hardware 12. That is, the secure storage device 33 and the cryptographic processing device 34 cannot be accessed from the outside. This prevents a malicious application from reading the encryption key or decrypting the encryption algorithm. Since the security processing CPU 31 executes only the program of the secure storage device 33, there is no fear of outputting the encryption key to the outside.

続いて、図１を用いて、新たな構成である故障監視装置３５、アクセス制御装置３２、及び、レジスタ切り替え制御装置２４とセキュリティ処理専用レジスタ２５について説明する。 Next, the failure monitoring device 35, the access control device 32, the register switching control device 24, and the security processing dedicated register 25, which are new configurations, will be described with reference to FIG.

故障監視装置３５は、セキュリティ処理ＣＰＵ３１が故障したことを検知して、アクセス制御装置３２と汎用処理ＣＰＵ１１に通知する。故障監視装置３５は、例えば、ウォッチドッグタイマーのように常に時間を計測し、オーバーフローする前にセキュリティ処理ＣＰＵ３１がリセットしたか否かに基づきセキュリティ処理ＣＰＵ３１が故障したことを検知する。この他、セキュリティ処理ＣＰＵ３１に故障検知用のプログラムを実行させ、予め保持している値と一致するか否かにより故障を検知してもよい。 The failure monitoring device 35 detects that the security processing CPU 31 has failed and notifies the access control device 32 and the general-purpose processing CPU 11. The failure monitoring device 35 always measures time like a watchdog timer, for example, and detects that the security processing CPU 31 has failed based on whether the security processing CPU 31 has been reset before overflowing. In addition, the security processing CPU 31 may execute a failure detection program to detect a failure based on whether or not the value matches a value stored in advance.

アクセス制御装置３２は従来からあるが、本実施形態では機能が追加されている。アクセス制御装置３２は、故障監視装置３５から故障通知を受信すると、アクセス制御装置３２を通常モードから暗号装置故障モードに移行させる。暗号装置故障モードでは、アクセス制御装置３２は、汎用処理ＣＰＵ１１によるセキュア記憶装置３３へのアクセスを許可する。暗号装置故障モードでは、汎用処理ＣＰＵ１１はセキュリティ処理専用レジスタ２５を使用するので、セキュア記憶装置３３へアクセスできるようになる。 Although the access control device 32 has been conventionally used, functions are added in this embodiment. When receiving the failure notification from the failure monitoring device 35, the access control device 32 shifts the access control device 32 from the normal mode to the encryption device failure mode. In the encryption device failure mode, the access control device 32 permits the general-purpose processing CPU 11 to access the secure storage device 33. In the encryption device failure mode, the general-purpose processing CPU 11 uses the security processing dedicated register 25, so that the secure storage device 33 can be accessed.

セキュア記憶装置３３にアクセスした汎用処理ＣＰＵ１１は、セキュア記憶装置３３のプログラムを実行して暗号化・復号を直接行うか、暗号処理装置３４にアクセスすることで暗号化・復号を行うことが可能になる。 The general-purpose processing CPU 11 that has accessed the secure storage device 33 can execute encryption / decryption directly by executing the program of the secure storage device 33, or can perform encryption / decryption by accessing the encryption processing device 34. Become.

レジスタ切り替え制御装置２４は、演算実行部２２が使用するレジスタを通常処理用レジスタ２１からセキュリティ処理専用レジスタ２５に（又はその逆に）切り替える。すなわち、暗号ハードウェア１２から故障検知を取得した汎用処理ＣＰＵ１１は、汎用処理ＣＰＵ１１の動作モードを通常モードから暗号装置故障モードに移行する。これにより、レジスタ切り替え制御装置２４は、演算実行部２２が使用するレジスタを通常処理用レジスタ２１からセキュリティ処理専用レジスタ２５に切り替える。 The register switching control device 24 switches the register used by the arithmetic execution unit 22 from the normal processing register 21 to the security processing dedicated register 25 (or vice versa). That is, the general-purpose processing CPU 11 that has acquired the failure detection from the cryptographic hardware 12 shifts the operation mode of the general-purpose processing CPU 11 from the normal mode to the cryptographic device failure mode. Thereby, the register switching control device 24 switches the register used by the arithmetic execution unit 22 from the normal processing register 21 to the security processing dedicated register 25.

演算実行部２２が使用するレジスタがセキュリティ処理専用レジスタ２５になることで、汎用処理ＣＰＵ１１はセキュア記憶装置３３へのアクセスが可能になる。セキュリティ処理専用レジスタ２５には、セキュア記憶装置３３にアクセスするための特殊なアドレスを生成させる値が記憶されている。例えば、セキュリティ処理専用レジスタ２５には汎用記憶装置１３の終了アドレスよりも大きな値が記憶されている。汎用処理ＣＰＵ１１がセキュリティ処理専用レジスタ２５を使用して生成するアドレスは、汎用記憶装置１３のアドレス範囲に含まれないため、暗号装置故障モードでは、汎用処理ＣＰＵ１１は汎用記憶装置１３にアクセスすることができない。 Since the register used by the operation execution unit 22 becomes the security processing dedicated register 25, the general-purpose processing CPU 11 can access the secure storage device 33. The security processing dedicated register 25 stores a value for generating a special address for accessing the secure storage device 33. For example, the security processing dedicated register 25 stores a value larger than the end address of the general-purpose storage device 13. Since the address generated by the general-purpose processing CPU 11 using the security processing-dedicated register 25 is not included in the address range of the general-purpose storage device 13, the general-purpose processing CPU 11 can access the general-purpose storage device 13 in the cryptographic device failure mode. Can not.

汎用処理ＣＰＵ１１が汎用記憶装置１３にアクセスすることができないことで、セキュア記憶装置３３の暗号鍵やプログラムを、汎用処理ＣＰＵ１１が汎用記憶装置１３に書き出すことを防止できるので、セキュア記憶装置３３の内部情報が漏洩することを防止できる。 Since the general-purpose processing CPU 11 cannot access the general-purpose storage device 13, it is possible to prevent the general-purpose processing CPU 11 from writing the encryption key or program of the secure storage device 33 to the general-purpose storage device 13. Information can be prevented from leaking.

以上のような構成によれば、暗号ハードウェア１２を二重化しなくても、暗号ハードウェア１２が故障した場合に、ＥＣＵ１００はセキュリティを維持した処理が可能である。 According to the configuration as described above, even if the cryptographic hardware 12 is not duplicated, if the cryptographic hardware 12 fails, the ECU 100 can perform processing that maintains security.

〔動作手順〕
図３〜５を用いて、暗号ハードウェア１２が故障した際のＥＣＵ１００の動作手順について説明する。図３は、故障監視装置３５の動作手順を示すフローチャート図の一例である。
故障監視装置３５は、セキュリティ処理ＣＰＵ３１を監視しており故障したか否かを判定する（Ｓ１０）。車両がＩＧ−ＯＮの場合、監視は周期的に行われることが好ましい。また、暗号ハードウェア１２の負荷が高い場合は監視を行わず、負荷が低下したタイミングで行ってもよい。さらに、暗号化・復号に失敗したことから、故障を検知してもよい。車両がＩＧ−ＯＦＦの場合、ＥＣＵ１００が定期的にスリープ状態から起動するのであればそのタイミングで監視する。ＩＧ−ＯＦＦの間、ＥＣＵ１００が起動しないのであれば、ＩＧ−ＯＮの直後に監視する。 [Operation procedure]
The operation procedure of the ECU 100 when the cryptographic hardware 12 fails will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is an example of a flowchart showing an operation procedure of the failure monitoring device 35.
The failure monitoring device 35 monitors the security processing CPU 31 and determines whether or not a failure has occurred (S10). When the vehicle is IG-ON, monitoring is preferably performed periodically. Further, when the load on the cryptographic hardware 12 is high, the monitoring may not be performed, and may be performed when the load is reduced. Furthermore, since the encryption / decryption has failed, a failure may be detected. When the vehicle is IG-OFF, if the ECU 100 is periodically activated from the sleep state, monitoring is performed at that timing. If ECU100 does not start during IG-OFF, it will monitor immediately after IG-ON.

セキュリティ処理ＣＰＵ３１が故障していない場合（Ｓ１０のＮｏ）、故障監視装置３５は何もしない。 If the security processing CPU 31 has not failed (No in S10), the failure monitoring device 35 does nothing.

セキュリティ処理ＣＰＵ３１が故障していた場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、故障監視装置３５はアクセス制御装置３２に対しセキュリティ処理ＣＰＵ３１の故障を通知する（Ｓ２０）。 When the security processing CPU 31 has failed (Yes in S10), the failure monitoring device 35 notifies the access control device 32 of the failure of the security processing CPU 31 (S20).

アクセス制御装置３２は、汎用処理ＣＰＵ１１に対しセキュリティ処理ＣＰＵ３１の故障を通知する（Ｓ３０）。この故障の通知は例えば割り込みで行う。割り込みは暗号化・復号処理が必要な通信と同程度以上の優先度を持っており、暗号化・復号処理が必要な通信の前に割り込みが受け付けられるようになっている。これにより、汎用処理ＣＰＵ１１は故障の通知を確実に受信できる。 The access control device 32 notifies the general-purpose processing CPU 11 of the failure of the security processing CPU 31 (S30). Notification of this failure is performed by interruption, for example. The interrupt has the same or higher priority as the communication that requires the encryption / decryption process, and the interrupt is accepted before the communication that requires the encryption / decryption process. As a result, the general-purpose processing CPU 11 can reliably receive a failure notification.

図４は汎用処理ＣＰＵ１１の動作手順を示すフローチャート図の一例である。 FIG. 4 is an example of a flowchart showing an operation procedure of the general-purpose processing CPU 11.

汎用処理ＣＰＵ１１は暗号ハードウェア１２のセキュリティ処理ＣＰＵ３１の故障通知を受信すると動作モードを変える必要があるため、故障通知を受信したか否かを監視している（Ｓ１１０）。 Since the general-purpose processing CPU 11 needs to change the operation mode upon receiving the failure notification of the security processing CPU 31 of the cryptographic hardware 12, it monitors whether or not the failure notification has been received (S110).

故障通知を受信していない場合（Ｓ１１０のＮｏ）、処理はステップＳ１３０に進む。 If no failure notification has been received (No in S110), the process proceeds to step S130.

故障通知を受信した場合（Ｓ１１０のＹｅｓ）、演算実行部２２は故障通知という割り込み内容に対応したプログラム（割込みハンドラ）を実行して汎用処理ＣＰＵ１１の動作モードを暗号装置故障モードに移行する（Ｓ１２０）。 When the failure notification is received (Yes in S110), the operation execution unit 22 executes a program (interrupt handler) corresponding to the interrupt content called failure notification and shifts the operation mode of the general-purpose processing CPU 11 to the encryption device failure mode (S120). ).

次いで、演算実行部２２はセキュリティ処理要求を受信したか否かを判定する（Ｓ１３０）。セキュリティ処理要求は、他のＥＣＵ１００から送信されたデータが暗号化されているため復号する必要があるデータを受信することを言う。データが暗号化されているか否かは、例えばＣＡＮプロトコルのＣＡＮＩＤに基づき判断される。または、データの先頭に配置されている、暗号化されていることを示すフラグやＩＤに基づき判断されてもよい。その他の通信プロトコルの場合も、メッセージのＩＤや送信元のアドレス、又は、データなどに基づき判断される。 Next, the operation execution unit 22 determines whether a security processing request has been received (S130). The security processing request refers to receiving data that needs to be decrypted because data transmitted from another ECU 100 is encrypted. Whether or not the data is encrypted is determined based on the CAN ID of the CAN protocol, for example. Alternatively, the determination may be made based on a flag or ID indicating that the data is encrypted, which is arranged at the head of the data. In the case of other communication protocols, the determination is made based on the message ID, the address of the transmission source, or data.

なお、暗号ハードウェア１２が故障したＥＣＵ１００がデータを送信する場合も、データを暗号化することが好ましい。演算実行部２２がデータを暗号化して車載ネットワークで送信する場合、暗号ハードウェア１２を使用して暗号化する。なお、暗号化して送信されるデータは、ＥＣＵ毎に固定である。 Even when the ECU 100 in which the cryptographic hardware 12 has failed transmits data, it is preferable to encrypt the data. When the arithmetic execution unit 22 encrypts data and transmits it through the in-vehicle network, the operation is performed using the encryption hardware 12. Note that the data transmitted after encryption is fixed for each ECU.

セキュリティ処理要求を受信した場合（Ｓ１３０のＹｅｓ）、汎用処理ＣＰＵ１１は動作モードが暗号装置故障モードか否かを判定する（Ｓ１４０）。この判定は、例えば暗号装置故障モードでＯＮとなるフラグを参照するなどして行われる。 When the security processing request is received (Yes in S130), the general-purpose processing CPU 11 determines whether or not the operation mode is the cryptographic device failure mode (S140). This determination is performed, for example, by referring to a flag that is turned ON in the encryption device failure mode.

動作モードが暗号装置故障モードの場合（Ｓ１４０のＹｅｓ）、演算実行部２２はセキュリティ処理専用レジスタ２５を用いてセキュリティ処理ＣＰＵ３１の代替処理を実行する（Ｓ１５０）。すなわち、セキュア記憶装置３３にアクセスしてセキュリティ処理ＣＰＵ３１が実行するプログラム、及び、暗号鍵を読み出して、暗号化・復号・認証を行う。 When the operation mode is the encryption device failure mode (Yes in S140), the operation execution unit 22 executes the alternative process of the security process CPU 31 using the security process dedicated register 25 (S150). That is, the secure storage device 33 is accessed, the program executed by the security processing CPU 31 and the encryption key are read, and encryption / decryption / authentication is performed.

汎用処理ＣＰＵ１１が暗号化・復号・認証そのものを行うか、暗号ハードウェア１２の暗号処理装置３４にアクセスして暗号化・復号を行うかは、汎用処理ＣＰＵ１１の性能や処理負荷、及び、セキュア記憶装置３３の記憶容量に応じて設計される。すなわち、汎用処理ＣＰＵ１１の性能が高く処理負荷がそれほど高くなく、セキュア記憶装置３３の記憶容量が暗号化・復号・認証のプログラムを記憶するための十分の記憶容量を有している場合、汎用処理ＣＰＵ１１が暗号化・復号・認証そのものを行う。この場合、汎用処理ＣＰＵ１１は暗号処理装置３４にアクセスする必要がない。本実施形態ではこの形態を説明するが、汎用処理ＣＰＵ１１が暗号処理装置３４にアクセスして暗号化・復号・認証を行ってもよい。 Whether the general-purpose processing CPU 11 performs encryption / decryption / authentication itself or accesses the cryptographic processing device 34 of the cryptographic hardware 12 to perform encryption / decryption depends on the performance and processing load of the general-purpose processing CPU 11 and secure storage. It is designed according to the storage capacity of the device 33. That is, when the performance of the general-purpose processing CPU 11 is high and the processing load is not so high, and the storage capacity of the secure storage device 33 has a sufficient storage capacity for storing the encryption / decryption / authentication program, the general-purpose processing The CPU 11 performs encryption / decryption / authentication itself. In this case, the general-purpose processing CPU 11 does not need to access the cryptographic processing device 34. Although this embodiment will be described in the present embodiment, the general-purpose processing CPU 11 may access the cryptographic processing device 34 to perform encryption / decryption / authentication.

なお、汎用処理ＣＰＵ１１がセキュリティ処理要求を受信しない場合は、汎用処理ＣＰＵ１１が汎用記憶装置１３にアクセスできることが好ましい。このため、ステップＳ１３０でセキュリティ処理要求を受信したか否かに応じて、汎用処理ＣＰＵ１１の動作モードを暗号装置故障モードに移行してもよい。こうすることで、セキュリティ処理要求を受信しなかった場合は、汎用処理ＣＰＵ１１が汎用記憶装置１３にアクセスして通常の処理を実行できる。 When the general-purpose processing CPU 11 does not receive the security processing request, it is preferable that the general-purpose processing CPU 11 can access the general-purpose storage device 13. For this reason, the operation mode of the general-purpose processing CPU 11 may be shifted to the encryption device failure mode depending on whether or not a security processing request is received in step S130. In this way, when the security processing request is not received, the general-purpose processing CPU 11 can access the general-purpose storage device 13 and execute normal processing.

また、汎用処理ＣＰＵ１１の動作モードを暗号装置故障モードに移行した場合、セキュリティ処理が終了したら、動作モードを通常モードに戻すことで、汎用記憶装置１３にアクセスして通常の処理が可能になる。 Further, when the operation mode of the general-purpose processing CPU 11 is shifted to the encryption device failure mode, when the security processing is completed, the operation mode is returned to the normal mode, so that the general-purpose storage device 13 can be accessed to perform normal processing.

図５は、アクセス制御装置３２の動作手順を示すフローチャート図の一例である。
アクセス制御装置３２は、故障監視装置３５から故障通知を受信したか否かを判定する（Ｓ２１０）。 FIG. 5 is an example of a flowchart showing an operation procedure of the access control device 32.
The access control device 32 determines whether a failure notification has been received from the failure monitoring device 35 (S210).

故障通知を受信した場合（Ｓ２１０のＹｅｓ）、アクセス制御装置３２はアクセス制御装置３２の動作モードを暗号装置故障モードに移行する（Ｓ２２０）。 When the failure notification is received (Yes in S210), the access control device 32 shifts the operation mode of the access control device 32 to the encryption device failure mode (S220).

アクセス制御装置３２は、外部からセキュア記憶装置３３へのアクセスがあったか否かを判定する（Ｓ２３０）。上記のように、アクセス制御装置３２は、暗号装置故障モードの汎用処理ＣＰＵ１１以外からセキュア記憶装置３３へのアクセスを禁止する。セキュア記憶装置３３へのアクセスか否かは、アクセス要求のアドレスから判断される。 The access control device 32 determines whether or not there is an access to the secure storage device 33 from the outside (S230). As described above, the access control device 32 prohibits access to the secure storage device 33 from other than the general-purpose processing CPU 11 in the cryptographic device failure mode. Whether or not the access is to the secure storage device 33 is determined from the address of the access request.

外部からセキュア記憶装置３３へのアクセスがあった場合（Ｓ２３０のＹｅｓ）、アクセス制御装置３２はアクセス制御装置３２の動作モードが暗号装置故障モードか否かを判定する（Ｓ２４０）。暗号装置故障モードでなければ、外部からセキュア記憶装置３３へのアクセスを許可すべきでないからである。 When there is an external access to the secure storage device 33 (Yes in S230), the access control device 32 determines whether or not the operation mode of the access control device 32 is the encryption device failure mode (S240). This is because access to the secure storage device 33 from the outside should not be permitted unless the encryption device failure mode is set.

暗号装置故障モードでない場合（Ｓ２４０のＮｏ）、アクセス制御装置３２はアクセスを許可しない（Ｓ２８０）。 If it is not the encryption device failure mode (No in S240), the access control device 32 does not permit access (S280).

アクセス制御装置３２の動作モードが暗号装置故障モードの場合（Ｓ２４０のＹｅｓ）、汎用処理ＣＰＵ１１がセキュリティ処理状態か否かを判定する（Ｓ２５０）。汎用処理ＣＰＵ１１がセキュリティ処理を行っていない場合、外部からセキュア記憶装置３３へのアクセスを許可すべきでないからである。なお、汎用処理ＣＰＵ１１がセキュリティ処理状態か否かの判定は、例えば、演算実行部２２が実行する命令（オペコード）がセキュリティ処理の１つか否かにより判定する。 When the operation mode of the access control device 32 is the encryption device failure mode (Yes in S240), it is determined whether or not the general-purpose processing CPU 11 is in the security processing state (S250). This is because when the general-purpose processing CPU 11 is not performing security processing, access to the secure storage device 33 from the outside should not be permitted. Whether the general-purpose processing CPU 11 is in the security processing state is determined based on, for example, whether or not the instruction (opcode) executed by the calculation execution unit 22 is one of the security processing.

汎用処理ＣＰＵ１１が暗号装置故障モードでない場合（Ｓ２５０のＮｏ）、アクセス制御装置３２はアクセスを許可しない（Ｓ２８０）。 When the general-purpose processing CPU 11 is not in the encryption device failure mode (No in S250), the access control device 32 does not permit access (S280).

汎用処理ＣＰＵ１１が暗号装置故障モードの場合（Ｓ２５０のＹｅｓ）、アクセス制御装置３２は外部からのセキュア記憶装置３３へのアクセスを許可する（Ｓ２６０）。 When the general-purpose processing CPU 11 is in the encryption device failure mode (Yes in S250), the access control device 32 permits access to the secure storage device 33 from the outside (S260).

一方、ステップＳ２３０で、外部からセキュア記憶装置３３へのアクセスでない場合（Ｓ２３０のＮｏ）、アクセス制御装置３２は外部からのセキュリティ処理ＣＰＵ３１へのアクセスか否かを判定する（Ｓ２７０）。セキュリティ処理ＣＰＵ３１へのアクセスか否かは、アクセス要求のアドレスから判断される。セキュリティ処理ＣＰＵ３１へのアクセスとは、暗号装置故障モードでない汎用処理ＣＰＵ１１が暗号ハードウェア１２に暗号化・復号・認証を要求する際に行われる。 On the other hand, if it is determined in step S230 that the secure storage device 33 is not accessed from the outside (No in S230), the access control device 32 determines whether the access is to the security processing CPU 31 from the outside (S270). Whether the access is to the security processing CPU 31 is determined from the address of the access request. Access to the security processing CPU 31 is performed when the general-purpose processing CPU 11 that is not in the encryption device failure mode requests the encryption hardware 12 to perform encryption / decryption / authentication.

したがって、外部からのセキュリティ処理ＣＰＵ３１へのアクセスがある場合（Ｓ２７０のＹｅｓ）、正常な状態の暗号ハードウェア１２の使用要求なので、アクセス制御装置３２はアクセスを許可する（Ｓ２９０）。 Therefore, when there is an access to the security processing CPU 31 from the outside (Yes in S270), the access control device 32 permits the access because it is a request for using the cryptographic hardware 12 in a normal state (S290).

外部からのセキュリティ処理ＣＰＵ３１へのアクセスでない場合（Ｓ２７０のＮｏ）、セキュア記憶装置３３へのアクセスでもなく、セキュリティ処理ＣＰＵ３１へのアクセスでもないので、アクセス制御装置３２はアクセスを許可しない（Ｓ２８０）。 If the access is not to the security processing CPU 31 from the outside (No in S270), the access control device 32 does not permit access (S280) because it is neither an access to the secure storage device 33 nor an access to the security processing CPU 31.

このように、本実施形態のＥＣＵ１００は、汎用処理ＣＰＵ１１が暗号処理を行うので、暗号ハードウェア１２を冗長化することなく、暗号通信を継続することが可能である。また、汎用処理ＣＰＵ１１が暗号処理を行っても情報漏洩を抑制できる。 As described above, the ECU 100 according to the present embodiment can continue the encryption communication without making the encryption hardware 12 redundant because the general-purpose processing CPU 11 performs the encryption process. Moreover, information leakage can be suppressed even if the general-purpose processing CPU 11 performs cryptographic processing.

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。 The best mode for carrying out the present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. And substitutions can be added.

例えば、本実施形態ではＥＣＵが車載ネットワークを介して通信する場合のセキュリティ処理について説明したが、ＥＣＵが自機の記憶装置にデータを記憶する際にセキュリティ処理を施してもよい。 For example, in the present embodiment, the security process when the ECU communicates via the in-vehicle network has been described. However, the ECU may perform the security process when storing data in the storage device of the ECU.

また、ＥＣＵ同士の通信でなく、スマートフォンなどの端末同士がネットワークを介して通信するために、スマートフォンなどの端末が本実施形態でＥＣＵ１００として説明された情報処理装置を有していてもよい。 In addition, since terminals such as smartphones communicate via a network instead of communication between ECUs, a terminal such as a smartphone may have the information processing apparatus described as the ECU 100 in the present embodiment.

１１汎用処理ＣＰＵ
１２暗号ハードウェア
１３汎用記憶装置
２５セキュリティ処理専用レジスタ
３１セキュリティ処理ＣＰＵ
３２アクセス制御装置
３３セキュア記憶装置
３４暗号処理装置
３５故障監視装置
１００ＥＣＵ 11 General-purpose processing CPU
12 Cryptographic hardware 13 General-purpose storage device 25 Security processing dedicated register 31 Security processing CPU
32 Access control device 33 Secure storage device 34 Cryptographic processing device 35 Failure monitoring device 100 ECU

Claims

An information processing apparatus comprising: a security module that performs encryption, decryption, or authentication; and a general-purpose processing CPU that executes a program stored in a general-purpose storage device by accessing with a general-purpose register;
The security module is
A security CPU that performs security processing; a failure detection device that detects a failure of the security CPU; a secure storage device that stores confidential information; and the secure storage device from the general-purpose processing CPU when the security CPU fails An access control device that permits access to
The general-purpose processing CPU is
Access to the general-purpose storage device is restricted, and access to the secure storage device is a security dedicated register in which possible address information is stored;
A switching device that switches the register used by the general-purpose processing CPU from the general-purpose register to the security-dedicated register when the notification of the failure of the security CPU is obtained from the failure detection device;
When a notification of a failure of the security CPU is obtained from the failure detection device, the secure storage device is accessed using the security dedicated register, and at least one of encryption, decryption, or authentication is performed. Information processing device.