JP2021083005A - 車両通信装置、通信異常の判定方法及びプログラム - Google Patents

車両通信装置、通信異常の判定方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】受信時のデータ認証に失敗した場合において、ハッキング等の攻撃が原因ではなく装置に異常があることを判別する。【解決手段】車両通信装置としてのＥＣＵ１０は、メッセージ６２及びＭＡＣ６４を受信する受信部と、受信されたメッセージ６２と暗号鍵５２とに基づいて検証用ＭＡＣ６６を生成する生成部と、ＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６とを比較し、両者が一致した場合にメッセージ６２を認証する認証部と、車両起動後の所定期間内の前記受信に対して複数回行われた前記比較の結果、全ての回においてＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６とが不一致となる場合を装置異常状態と判定し、ＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６との一致を含む場合を装置作動状態と判定する判定部と、を備えている。【選択図】図５

Description

本発明は、車両通信装置、通信異常の判定方法及びプログラムに関する。
特許文献１には、メッセージに係る第一のデータと第一のデータから生成された識別子である第二のデータとを受信し、受信した第一のデータと所持する暗号鍵に基づいて第三のデータを生成し、第二のデータと第三のデータとを照合して第一のデータの認証を行う車両の通信装置が開示されている。
特開２０１８−０７４４３５号公報
特許文献１の通信装置において、第一のデータの認証に失敗した場合、その原因がハッキング等の攻撃によるものなのか、装置の故障等の攻撃によらない異常なのかが判別できないため、適切な処置が行えないおそれがある。
そこで、本発明は、受信時のデータ認証に失敗した場合において、ハッキング等の攻撃が原因ではなく装置に異常があることを判別可能な車両通信装置、通信異常の判定方法及びプログラムを提供することを目的とする。
請求項１に記載の車両通信装置は、第一データ及び前記第一データと異なる第二データを受信する受信部と、受信された前記第一データと暗号鍵とに基づいて第三データを生成する生成部と、前記第二データと前記第三データとを比較し、両者が一致した場合に前記第一データを認証する認証部と、車両起動後の所定期間内の前記受信に対して複数回行われた前記比較の結果、全ての回において前記第二データと前記第三データとが不一致となる場合を装置異常状態と判定し、前記複数回の前記比較の結果、前記一致を含む場合を装置作動状態と判定する判定部と、を備えている。
請求項１に記載の車両通信装置は、受信部において第一データと第二データとが受信されると、生成部が第一データと暗号鍵に基づいて第三データを生成する。例えば、第二データ及び第三データはＭＡＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）が該当する。そして、当該車両通信装置では、認証部が第二データと第三データとの一致と不一致とを比較し、一致した場合に第一データを認証する。さらに、車両起動後の所定期間内の受信に対して判定部により複数回行われた比較の結果が全て不一致である場合、判定部は装置に異常があることを示す装置異常状態と判定し、一致を含む場合、判定部は装置に異常がないことを示す装置作動状態と判定する。
車両の起動直後のタイミングでハッキング等の攻撃を受ける確率の低さから、車両起動後の所定期間内の認証に全て失敗した場合は装置が異常であるとみなすことができる。そのため、当該車両通信装置によれば、受信時のデータ認証に失敗した場合において、装置に異常があることを判別することができる。
請求項２に記載の車両通信装置は、請求項１に記載の車両通信装置において、前記判定部は、前記複数回の前記比較の結果、前記一致と前記不一致との両方を含む場合を攻撃状態と判定する。
請求項２に記載の車両通信装置では、複数回の比較の結果、一致と不一致との両方を含む場合、装置作動状態における攻撃状態と判定される。当該車両通信装置によれば、複数回行われた比較の結果が全て不一致では無いため装置に異常はなく、異常ではない装置において比較の結果が不一致の通信はハッキング等の攻撃が原因であると判別することができる。
請求項３に記載の車両通信装置は、請求項１に記載の車両通信装置において、前記判定部は、前記複数回の前記比較の結果、所定回数の前記一致を含み、かつ前記不一致を含む場合を攻撃状態と判定し、前記暗号鍵の偶然の一致により前記第一データが前記所定回数に渡り認証される確率は、予め設定された装置の故障率を下回る回数に設定されている。
請求項３に記載の車両通信装置では、所定回数に渡り暗号鍵が偶然一致して第一データが認証される確率が、予め設定された装置の故障率を下回るように、所定回数の値が設定されている。したがって、暗号鍵が偶然一致して第一データが認証されたとしても、認証された回数が所定回数に達していなければ、ハッキング等の攻撃が無いと直ちに判定されることはない。そのため、当該車両通信装置によれば、装置異常状態に対する判定の精度を向上させることができる。
請求項４に記載の車両通信装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の車両通信装置において、前記比較の結果が前記不一致の場合、受信した前記第一データを破棄する。
請求項４に記載の車両通信装置によれば、故障の場合や攻撃を受けた場合の第一データを破棄することにより、車両の誤制御を抑制することができる。
請求項５に記載の通信異常の判定方法は、第一データ及び前記第一データと異なる第二データを受信する受信ステップと、受信された前記第一データと暗号鍵とに基づいて第三データを生成する生成ステップと、前記第二データと前記第三データとを比較し、両者が一致した場合に前記第一データを認証する認証ステップと、車両起動後の所定期間内の前記受信に対して複数回行われた前記比較の結果、全ての回において前記第二データと前記第三データとが不一致となる場合を装置異常状態と判定し、前記複数回の前記比較の結果、前記一致を含む場合を装置作動状態と判定する判定ステップと、を備えている。
請求項５に記載の通信異常の判定方法は、受信ステップにおいて第一データと第二データとが受信されると、生成ステップにおいて第一データと暗号鍵に基づいて第三データが生成される。上記のとおり、第二データ及び第三データはＭＡＣが例示される。そして、認証ステップにおいて第二データと第三データとの一致と不一致とが比較され、一致した場合に第一データが認証される。さらに、判定ステップにおいて、車両起動後の所定期間内の前記受信に対して複数回行われた比較の結果が全て不一致である場合、装置に異常があることを示す装置異常状態と判定され、一致を含む場合、装置に異常がないことを示す装置作動状態と判定される。
上述のように、当該通信異常の判定方法によれば、受信時のデータ認証に失敗した場合において、装置に異常があることを判別することができる。
請求項６に記載のプログラムは、第一データ及び前記第一データと異なる第二データを受信する受信ステップと、受信された前記第一データと暗号鍵とに基づいて第三データを生成する生成ステップと、前記第二データと前記第三データとを比較し、両者が一致した場合に前記第一データを認証する認証ステップと、車両起動後の所定期間内の前記受信に対して複数回行われた前記比較の結果、全ての回において前記第二データと前記第三データとが不一致となる場合を装置異常状態と判定し、前記複数回の前記比較の結果、前記一致を含む場合を装置作動状態と判定する判定ステップと、を含む処理をコンピュータに実行させる。
請求項６に記載のプログラムは、コンピュータに対して次の処理を実行させる。受信ステップにおいて第一データと第二データとが受信されると、生成ステップにおいて第一データと暗号鍵に基づいて第三データが生成される。上記のとおり、第二データ及び第三データはＭＡＣが例示される。そして、認証ステップにおいて第二データと第三データとの一致と不一致とが比較され、一致した場合に第一データが認証される。さらに、判定ステップにおいて、車両起動後の所定期間内の前記受信に対して複数回行われた比較の結果が全て不一致である場合、装置に異常があることを示す装置異常状態と判定され、一致を含む場合、装置に異常がないことを示す装置作動状態と判定される。
上述のように、当該プログラムによれば、受信時のデータ認証に失敗した場合において、装置に異常があることを判別することができる。
本発明によれば、受信時のデータ認証に失敗した場合において、ハッキング等の攻撃が原因ではなく装置に異常があることを判別することができる。
実施形態に係る車両通信システムの概略構成を示す図である。 実施形態のＥＣＵのハードウェア構成を示すブロック図である。 実施形態のＲＯＭの構成の例を示すブロック図である。 実施形態のＣＰＵの機能構成の例を示すブロック図である。 送信側及び受信側のＥＣＵにおけるデータの流れを説明する図である。 送信側のＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。 受信側のＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。
（通信システム）
図１は、実施形態に係る車両通信システム１２の概略構成を示すブロック図である。図１に示されるように、本実施形態に係る車両通信システム１２は、車両通信装置である複数のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０と、複数のＥＣＵ１０同士を接続する通信路であるバス１４と、を含んで構成されている。本実施形態の車両通信システム１２は、例えば、車両１１に設けられた各ＥＣＵ１０を接続するネットワークとして形成されている。
図１には、ＥＣＵ１０Ａ、ＥＣＵ１０Ｂ及びＥＣＵ１０Ｃの３つのＥＣＵ１０が図示されている。ＥＣＵ１０Ａは、マスタＥＣＵに相当する。また、ＥＣＵ１０Ｂ、１０Ｃは、スレーブＥＣＵに相当する。以下の説明において、ＥＣＵ１０Ａは通信フレームを送信する送信側のＥＣＵ１０とし、ＥＣＵ１０Ｂ、１０Ｃは通信フレームを受信する受信側のＥＣＵ１０として説明する。なお、バス１４には、ＥＣＵ１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃに限らず、さらに多くのＥＣＵ１０が接続されていてもよい。また、本実施形態の車両通信システム１２は、バス型のバス構造を採用しているが、これに限らず、スター型、リング型、ライン型（ディジーチェーン接続）のバス構造を採用してもよい。
本実施形態の車両通信システム１２では、ＥＣＵ１０同士の通信を行うための通信方式にＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコル、又はＣＡＮプロトコルよりも通信速度が高速であるＣＡＮ−ＦＤ（ＣＡＮ Ｗｉｔｈ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ）プロトコルを採用している。なお、通信方式はこれに限らず、イーサネット（登録商標）等のＬＡＮ規格を採用してもよい。
（ＥＣＵ）
図２に示されるように、本実施形態のＥＣＵ１０は、マイクロコントローラ２０と、ＣＡＮトランシーバ３０と、を含んで構成されている。マイクロコントローラ２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２４、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２６、及びＣＡＮコントローラ２８を含んで構成されている。
ＣＰＵ２２は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ２２は、ＲＯＭ２４からプログラムを読み出し、ＲＡＭ２６を作業領域としてプログラムを実行する。本実施形態では、ＲＯＭ２４に実行プログラム１００が記憶されている（図３参照）。
ＲＯＭ２４は、各種プログラム及び各種データを記憶している。図３に示されるように、ＲＯＭ２４は、実行プログラム１００と、鍵データ１１０と、メッセージデータ１２０と、コードデータ１３０が記憶されている。鍵データ１１０には、ＭＡＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ：メッセージ認証コード）を生成するための暗号鍵５２（図５参照）のデータが記憶されている。メッセージデータ１２０には、ＥＣＵ１０が送信する又は受信したメッセージ６２（図５参照）が記憶されている。コードデータ１３０には、装置の故障を示すＤＴＣ（Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔｒｏｕｂｌｅ Ｃｏｄｅ）、及び通信の異常を示すＲｏｂ（Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ Ｂｅｈａｖｉｏｒ）コードが記憶される。
ＲＡＭ２６は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。
ＣＡＮコントローラ２８は、ＣＡＮプロトコル及びＣＡＮ−ＦＤプロトコルに係る機能、例えば、通信調停やエラーチェック等の機能を実現する。
ＣＡＮトランシーバ３０は、マイクロコントローラ２０、及びバス１４と接続され、マイクロコントローラ２０から入力される通信フレームをバス１４に送信し、バス１４によって転送される通信フレームをマイクロコントローラ２０に入力する機能を有している。
図４は、ＥＣＵ１０の機能構成の例を示すブロック図である。図４に示されるように、ＥＣＵ１０は、送信部２００、受信部２１０、生成部２２０、認証部２３０、判定部２４０、情報処理部２５０、タイマ２６０を有している。各機能構成は、ＣＰＵ２２がＲＯＭ２４に記憶された実行プログラムを１００読み出し、これを実行することによって実現される。
送信部２００は、他のＥＣＵ１０に向けて通信フレームを送信する機能を有している。
受信部２１０は、他のＥＣＵ１０から通信フレームを受信する機能を有している。本実施形態の送信部２００及び受信部２１０は、ＣＡＮプロトコル又はＣＡＮ−ＦＤプロトコルの通信方式に基づいて制御される。そのため、通信フレームはＣＡＮＩＤ及び通信データ６０を含んでいる。図５に示されるように、通信データ６０はメッセージ６２と、当該メッセージ６２から生成されたＭＡＣ６４と、を含んでいる。
生成部２２０は、暗号鍵５２を使用して所定のデータからＭＡＣ６４を生成する機能を有している。送信側のＥＣＵ１０における生成部２２０は、車両１１に搭載されたセンサや通信装置から入力された送付データ５０と暗号鍵５２とに基づいて演算処理を実行してＭＡＣ６４を生成する。受信側のＥＣＵ１０における生成部２２０は、送信側のＥＣＵ１０から受信したメッセージ６２と暗号鍵５２とに基づいて演算処理を実行して検証用ＭＡＣ６６を生成する。本実施形態の暗号鍵５２は、送信側と受信側とで共通とされる共通鍵が使用される。メッセージ６２は第一データの一例であり、ＭＡＣ６４は第二データの一例であり、検証用ＭＡＣ６６は第三データの一例である。
認証部２３０は、メッセージ６２を認証する機能を有している。認証部２３０は、受信した通信データ６０に含まれるＭＡＣ６４と、受信したメッセージ６２から生成された検証用ＭＡＣ６６とを比較して一致した場合にメッセージ６２を認証する。
判定部２４０は、ＥＣＵ１０における通信の状態が正常状態、攻撃状態及び装置異常状態の何れであるかを判定する機能を有している。正常状態はＥＣＵ１０に異常がなく、ＥＣＵ１０における通信が正常であることを示す状態である。攻撃状態はＥＣＵ１０に異常がないものの、ＥＣＵ１０がハッキング等のセキュリティ攻撃を受けていることを示す状態である。装置異常状態は、ＥＣＵ１０の通信機能が故障しているため、又は暗号鍵５２が一致していないため、ＥＣＵ１０に異常があること示す状態である。ここで、装置作動状態と表記した場合は正常状態及び攻撃状態を含む。
本実施形態の判定部２４０は、車両１１の起動後の所定期間内に受信した通信データ６０に対するＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６との比較結果を基に通信の状態を判定する。具体的に、所定期間内に受信した通信データ６０に対する複数回の比較の結果、ＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６とが全て一致した場合、判定部２４０は装置作動状態における正常状態と判定する。また、所定期間内に受信した通信データ６０に対する複数回の比較の結果、ＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６との一致が所定回数以上で、かつ不一致を含む場合、判定部２４０は装置作動状態における攻撃状態と判定する。さらに、所定期間内に受信した通信データ６０に対する複数回の比較の結果、ＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６とが全て不一致の場合、判定部２４０は装置異常状態と判定する。
ここで、本実施形態における「所定期間」とは、ＥＣＵ１０が起動してから認証に係る装置（例えば生成部２２０及び認証部２３０）の準備が完了するまでに必要とする時間である。また、「所定回数」の定義は次による。ＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６とが偶然一致したことにより、所定回数に渡りメッセージ６２が認証される確率は、ＡＳＩＬ（Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｓａｆｅｔｙ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｌｅｖｅ）のＤグレードの故障率を下回る回数に設定されている。ＡＳＩＬのＤグレードの故障率は、本発明の「予め設定された装置の故障率」に相当する。
情報処理部２５０は、他のＥＣＵ１０や各部のセンサから取得したメッセージ６２を処理する機能を有している。例えば、ＥＣＵ１０が車両１１の情報を表示させるメータＥＣＵである場合、情報処理部２５０は、受信したメッセージ６２に基づいてメータパネルに情報を表示させることができる。また、情報処理部２５０は、認証に失敗したメッセージ６２をＲＯＭ２４又はＲＡＭ２６から消去する。
タイマ２６０は、時間を計時する機能を有している。本実施形態のタイマ２６０は、ＥＣＵ１０が起動してからの所定期間をカウントする。
（作用）
次に本実施形態においてＥＣＵ１０ＡからＥＣＵ１０Ｂ及びＥＣＵ１０Ｃに向けて通信データ６０を送信する場合において、各ＥＣＵ１０で実行される処理の流れについて図６及び図７のフローチャートを用いて説明する。なお、ＥＣＵ１０ＢからＥＣＵ１０Ａ及びＥＣＵ１０Ｃに通信データ６０を送信する場合、ＥＣＵ１０ＣからＥＣＵ１０Ａ及びＥＣＵ１０Ｂに通信データ６０を送信する場合においても同様の処理が実行可能である。
送信側のＥＣＵ１０ＡではＣＰＵ２２により以下の各ステップに基づく処理が実行される。
図６のステップＳ１００において、ＣＰＵ２２は送付データ５０を取得する。取得された送付データ５０は、通信データ６０に含まれるメッセージ６２となる（図５参照）。
ステップＳ１０１において、ＣＰＵ２２はＭＡＣ６４を生成すると共に、ＭＡＣ６４をメッセージ６２に付与する。すなわち、ＣＰＵ２２は、送付データ５０及び暗号鍵５２に基づく演算処理を行ってＭＡＣ６４を生成し、生成したＭＡＣ６４をメッセージ６２の下位ビットに付与する（図５参照）。
ステップＳ１０２において、ＣＰＵ２２はメッセージ６２及びＭＡＣ６４を含む通信データ６０を受信側のＥＣＵ１０に送信する。
ステップＳ１０３において、ＣＰＵ２２は、所定時間が経過したか否かの判定を行う。本実施形態の車両通信システム１２では、受信側のＥＣＵ１０における通信データ６０の取りこぼしを防ぐべく、所定時間内は同じ通信データ６０を送信している。ＣＰＵ２２は所定時間が経過したと判定した場合、ステップＳ１００に戻る。一方、ＣＰＵ２２は所定時間が経過していないと判定した場合、ステップＳ１０２に戻る。すなわち、所定時間が経過するまでは既存の通信データ６０を送信し、所定時間を経過すると新たな通信データ６０を送信する処理を繰り返す。
続けて受信側のＥＣＵ１０Ｂ及びＥＣＵ１０ＣではＣＰＵ２２により、通信異常の判定方法である通信異常判定処理が実行される。
図７のステップＳ２００において、ＣＰＵ２２は通信データ６０を送信側のＥＣＵ１０から受信する。
ステップＳ２０１において、ＣＰＵ２２は各ＥＣＵ１０の起動から所定期間が経過したか否かの判定を行う。すなわち、ＣＰＵ２２はＥＣＵ１０が起動してから認証の準備が完了するに十分な時間を経過したか否かを判定する。ＣＰＵ２２は各ＥＣＵ１０の起動から所定期間が経過したと判定した場合、ステップＳ２０２に進む。一方、ＣＰＵ２２は各ＥＣＵ１０の起動から所定期間が経過していないと判定した場合、ステップＳ２００に戻る。つまり、ＣＰＵ２２は各ＥＣＵ１０の起動から所定期間が経過するまで複数回にわたって通信データ６０の受信を繰り返す。受信した通信データ６０はＲＯＭ２４又はＲＡＭ２６に一時的に記憶される。
ステップＳ２０２において、ＣＰＵ２２は認証処理を実行する。つまり、ＣＰＵ２２はメッセージ６２及び暗号鍵５２に基づく演算処理を行って検証用ＭＡＣ６６を生成し、当該検証用ＭＡＣ６６と通信データ６０に含まれるＭＡＣ６４とを比較する（図５参照）。当該認証処理は、受信した通信データ６０の全てにおいて実行される。
以下、ステップＳ２０３からＳ２０５において、ＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６との比較結果に基づく状態の判定が行われる。
ステップＳ２０３において、ＣＰＵ２２はメッセージ６２の認証が全て成功であるか否かの判定を行う。すなわち、ＣＰＵ２２は複数回の認証処理の結果、全ての回においてＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６とが一致しているか否かの判定を行う。ＣＰＵ２２は認証が全て成功であると判定した場合、通信異常判定処理を終了させる。この場合の各ＥＣＵ１０間の通信は装置作動状態における正常状態とされる。一方、ＣＰＵ２２は認証が全て成功ではないと判定した場合、ステップＳ２０４に進む。
ステップＳ２０４において、ＣＰＵ２２は認証が所定回数以上成功で、かつ失敗を含むか否かの判定を行う。すなわち、ＣＰＵ２２は複数回の認証処理の結果、ＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６とが一致している場合が所定回数以上あり、かつＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６とが不一致の場合を含んでいるか否かの判定を行う。ＣＰＵ２２は認証が所定回数以上成功で、かつ失敗を含むと判定した場合、通信異常判定処理を終了させる。この場合の各ＥＣＵ１０間の通信は装置作動状態における攻撃状態とされる。一方、ＣＰＵ２２は認証が所定回数以上成功ではなく、かつ失敗が含まれない、すなわち認証の成功が所定回数未満であると判定した場合、ステップＳ２０５に進む。
ステップＳ２０５において、ＣＰＵ２２は認証が全て失敗であるか否かの判定を行う。すなわち、ＣＰＵ２２は複数回の認証処理の結果、全ての回においてＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６とが不一致であるか否かの判定を行う。ＣＰＵ２２は認証が全て失敗であると判定した場合、ステップＳ２０６に進む。この場合の各ＥＣＵ１０間の通信は装置異常状態とされる。一方、ＣＰＵ２２は認証が全て失敗ではないと判定した場合、通信異常判定処理を終了させる。
ステップＳ２０６において、ＣＰＵ２２はＲｏｂコードを保存する。すなわち、ＣＰＵ２２は通信に異常があったことを示すコードを記憶する。そして、通信異常判定処理は終了する。
（まとめ）
本実施形態の車両通信システム１２は、車両１１に設けられた複数のＥＣＵ１０が相互に接続されることで構成されている。送信側のＥＣＵ１０では、取得した送付データ５０とＥＣＵ１０が所持する暗号鍵５２とを演算処理することによりＭＡＣ６４を生成し、生成されたＭＡＣ６４を送付データ５０に基づくメッセージ６２に付与し、通信データ６０として他のＥＣＵ１０に送信する。一方、受信側のＥＣＵ１０では、受信した通信データ６０に含まれるメッセージ６２とＥＣＵ１０が所持する暗号鍵５２とを演算処理することにより検証用ＭＡＣ６６を生成し、受信したＭＡＣ６４と比較する。そして、受信側のＥＣＵ１０は、ＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６とを比較し、両者が一致した場合にメッセージ６２を認証する。
本実施形態のＥＣＵ１０では、車両１１の起動後の所定期間内に受信した複数の通信データ６０に対するＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６との比較結果から、ＥＣＵ１０の通信状態を判定する。上記のとおり、「所定期間」とはＥＣＵ１０が起動してから認証に係る装置の準備が完了するまでに必要とする時間を想定している。認証に係る装置の準備が完了するまでの所定期間内は、認証処理を停止することにより、ＭＡＣ６４や検証用ＭＡＣ６６の生成失敗等に起因する認証の失敗が回避されている。したがって、所定期間内に受信した通信データ６０はＲＯＭ２４又はＲＡＭ２６に一時記憶され、所定期間経過後に認証処理が実行される（図７参照）。
そして、所定期間内に受信した通信データ６０における全てのメッセージ６２の認証が成功した場合、つまり、ＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６との複数回の比較の結果が全て一致した場合、ＥＣＵ１０間の通信状態は正常状態であると判定される。
また、所定期間内に受信した通信データ６０における全てのメッセージ６２の認証に失敗した場合、つまり、ＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６との複数回の比較の結果が全て不一致の場合、ＥＣＵ１０間の通信状態は装置異常状態であると判定される。サーバのように電源が常時ＯＮである場合と異なり、車両１１の起動直後、換言するとＥＣＵ１０の電源投入直後のタイミングにおいては、ハッキング等の攻撃を受ける可能性は低い。そのため、車両１１の起動後の所定期間内の認証が全て失敗した場合はＥＣＵ１０が異常であるとみなすことができる。本実施形態によれば、受信時のデータ認証に失敗した場合において、ＥＣＵ１０に異常があることを判別することができる。
さらに、所定期間内に受信した通信データ６０における所定回数以上のメッセージ６２の認証に成功しかつ認証の失敗を含む場合、つまり、ＭＡＣ６４と検証用ＭＡＣ６６との複数回の比較の結果、一致が所定回数以上でありかつ不一致を含む場合、ＥＣＵ１０間の通信状態は攻撃状態であると判定される。複数回行われた比較の結果が全て不一致では無いためＥＣＵ１０に異常はない。そのため、異常ではないＥＣＵ１０における認証失敗の通信はハッキング等の攻撃が原因であると判別することができる。
また、本実施形態では、送受信側双方のＥＣＵ１０における暗号鍵５２が偶然一致したことにより、所定回数に渡りメッセージ６２が認証される確率は、ＡＳＩＬのＤグレードの故障率を下回る回数に設定されている。そのため、暗号鍵５２が偶然一致してメッセージ６２が認証されたとしても、認証された回数が所定回数に達していなければ、ハッキング等の攻撃が無いと直ちに判定されることはない。そのため、本実施形態によれば、装置異常状態に対する判定の精度を向上させることができる。
本実施形態のＥＣＵ１０では、認証に失敗した場合にＲｏｂコードがＲＯＭ２４又はＲＡＭ２６に記憶される。また、ＥＣＵ１０が故障している場合、ＲＯＭ２４又はＲＡＭ２６にＤＴＣが記憶される。したがって、装置異常状態の場合は、記憶されているＲｏｂコード及びＤＴＣを読み込むことにより、ＥＣＵ１０の異常の原因を探ることができる。
具体的に、装置異常状態の場合においてＲｏｂコードのみが記憶されている場合、暗号鍵５２が送信側のＥＣＵ１０と受信側のＥＣＵ１０とで異なることが把握できる。例えば、ディーラ等で送受信側のどちらかのＥＣＵ１０における暗号鍵５２の更新を忘れた場合がＲｏｂコードのみが記憶されている場合に該当する。また、装置異常状態の場合においてＲｏｂコード及びＤＴＣの双方が記憶されている場合、ＥＣＵ１０が物理的に故障していることが把握できる。例えば、送信側のＥＣＵ１０においてＭＡＣ６４を生成する演算器が故障している場合がＲｏｂコード及びＤＴＣの双方が記憶されている場合に該当する。
本実施形態によれば、受信側のＥＣＵ１０に記憶されているコードを確認することで、ＥＣＵ１０が物理的に故障していることを特定することができる。そのため、暗号鍵５２の更新を行えば通信の異常が解消される場合にＥＣＵ１０を交換してしまうような誤交換を防ぐことができる。
また本実施形態では、故障の場合や攻撃を受けた場合のメッセージ６２が破棄されるため、車両１１の誤制御が抑制される。
（備考）
なお、上記実施形態でＣＰＵ２２がソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した各種処理を、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、及びＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、上述した受付処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
また、上記実施形態において、プログラムはコンピュータが読み取り可能な非一時的記録媒体に予め記憶（インストール）されている態様で説明した。例えば、実行プログラム１００は、ＲＯＭ２４に予め記憶されている。しかしこれに限らず、実行プログラム１００は、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等の非一時的記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、実行プログラム１００は、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
上記実施形態で説明した処理の流れは、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。
１０ ＥＣＵ（車両通信装置）
１１ 車両
５２ 暗号鍵
６２ メッセージ（第一データ）
６４ ＭＡＣ（第二データ）
６６ 検証用ＭＡＣ（第三データ）
１００ 実行プログラム（プログラム）
２１０ 受信部
２２０ 生成部
２３０ 認証部
２４０ 判定部

Claims (6)

  1. 第一データ及び前記第一データと異なる第二データを受信する受信部と、
    受信された前記第一データと暗号鍵とに基づいて第三データを生成する生成部と、
    前記第二データと前記第三データとを比較し、両者が一致した場合に前記第一データを認証する認証部と、
    車両起動後の所定期間内の前記受信に対して複数回行われた前記比較の結果、全ての回において前記第二データと前記第三データとが不一致となる場合を装置異常状態と判定し、前記複数回の前記比較の結果、前記一致を含む場合を装置作動状態と判定する判定部と、
    を備える車両通信装置。
  2. 前記判定部は、前記複数回の前記比較の結果、前記一致と前記不一致との両方を含む場合を攻撃状態と判定する請求項１に記載の車両通信装置。
  3. 前記判定部は、前記複数回の前記比較の結果、所定回数の前記一致を含み、かつ前記不一致を含む場合を攻撃状態と判定し、
    前記暗号鍵の偶然の一致により前記第一データが前記所定回数に渡り認証される確率は、予め設定された装置の故障率を下回る回数に設定されている請求項１に記載の車両通信装置。
  4. 前記比較の結果が前記不一致の場合、受信した前記第一データを破棄する請求項１〜３の何れか１項に記載の車両通信装置。
  5. 第一データ及び前記第一データと異なる第二データを受信する受信ステップと、
    受信された前記第一データと暗号鍵とに基づいて第三データを生成する生成ステップと、
    前記第二データと前記第三データとを比較し、両者が一致した場合に前記第一データを認証する認証ステップと、
    車両起動後の所定期間内の前記受信に対して複数回行われた前記比較の結果、全ての回において前記第二データと前記第三データとが不一致となる場合を装置異常状態と判定し、前記複数回の前記比較の結果、前記一致を含む場合を装置作動状態と判定する判定ステップと、
    を備える通信異常の判定方法。
  6. 第一データ及び前記第一データと異なる第二データを受信する受信ステップと、
    受信された前記第一データと暗号鍵とに基づいて第三データを生成する生成ステップと、
    前記第二データと前記第三データとを比較し、両者が一致した場合に前記第一データを認証する認証ステップと、
    車両起動後の所定期間内の前記受信に対して複数回行われた前記比較の結果、全ての回において前記第二データと前記第三データとが不一致となる場合を装置異常状態と判定し、前記複数回の前記比較の結果、前記一致を含む場合を装置作動状態と判定する判定ステップと、
    を含む処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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