JP2022024527A - 車両通信制御装置、車両通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子署名付き情報を受信して制御を行う車両通信制御において、署名検証の処理によって発生する遅延時間を抑制する。【解決手段】車両通信制御装置は、車両外部から電子署名付き情報を受信可能な通信制御部を備えると共に、通信制御部が受信した情報の処理が可能な複数の制御処理部を備え、通信制御部又は複数の制御処理部の少なくとも１つは、通信制御部が受信した電子署名付き情報における電子署名の検証処理を行う署名検証処理部を備え、制御処理部は、通信制御部又は他の制御処理部における署名検証処理部の処理と並行して、検証処理中の電子署名が付された情報の実行準備処理を行う実行準備処理部と、署名検証処理部の検証結果が真であると検証された電子署名が付された情報の実行判断を行う実行判断部とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、車両通信制御装置、車両通信制御方法、車両通信制御装置を備えた車両に関するものである。

Ｖ２Ｖ（Vehicle-to-Vehicle）或いはＶ２Ｘ（Vehicle-to-Everything）などと称される車両通信のシステムは、位置や速度などのデータや各種の情報を周囲の車両やインフラストラクチャと共有することで、事故のない快適な車両走行延いては自動走行の実現を目指している。

このような車両通信においては、車外情報を活用する上で、情報のセキュリティを確保することが不可欠になる。車両内部に搭載された電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）が外部から受信する情報の中には、車両の走行に悪影響を及ぼす贋情報やなりすまし情報が含まれる場合がある。このような情報を排除するには、電子署名を用いることによって情報のセキュリティを確保することが有効であり、従来技術としては、車載のＥＣＵが、電子署名付き情報を受信する受信手段と、電子署名の真贋判定を行う判定手段を備えるものが知られている（下記特許文献１参照）。

特開２０１９－９７８８号公報

前述した従来技術は、車載のＥＣＵが電子署名付き情報を受信すると、各情報に付された電子署名の検証を行い、受信された情報の電子署名が正しい（真である）ことが検証された場合に、受信した電子署名付き情報のアプリケーションデータなどを処理することが行われている。

このような従来技術によると、受信された電子署名付き情報は、情報毎に電子署名の検証が行われることになる。電子署名の検証には、真贋判定に必要となる計算処理が行われるので、電子署名付き情報を受信してから、電子署名の検証結果が真であると判定されて、アプリケーションデータなどの処理の実行が開始されるまでの間に、ある程度の処理時間を要することになる。

これに対して、車載のＥＣＵは、温度や振動などの過酷な使用環境に対応する必要があり、且つ電力リソースの制限もあることから、処理能力に相当の制約がかけられている場合が多い。このため、車載のＥＣＵがＶ２Ｘなどで大量の電子署名付き情報を受信した場合には、ＥＣＵの処理能力に対して署名検証の実施負荷が大きくなり、電子署名付き情報を受信してから、情報の内容を制御に反映させるまでに、相当の遅延時間が発生してしまう懸念があった。

車両の制御においては、安全性の観点から遅延の少ない情報が必要になる。通信に前述した遅延時間が生じる場合には、その遅延時間中の車両の移動によって、受信した情報に対応できない事態が生じることがある。このためＶ２Ｘでは、通信に遅延時間がある場合には、車両からある程度離れた先の情報しか活用できないことになり、安全性の観点でより重要になる近距離の情報を有効に活用できない問題があった。

本発明は、このような事情に対処することを課題としている。すなわち、電子署名付き情報を受信して制御を行う車両通信制御において、署名検証の処理によって発生する遅延時間を抑制すること、これによって、車両通信制御の安全性を確保できるようにすることなどが、本発明の課題である。

このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
車両外部から電子署名付き情報を受信可能な通信制御部を備えると共に、前記通信制御部が受信した情報の処理が可能な複数の制御処理部を備え、前記通信制御部又は複数の前記制御処理部の少なくとも１つは、前記通信制御部が受信した電子署名付き情報における電子署名の検証処理を行う署名検証処理部を備え、前記制御処理部は、前記通信制御部又は他の前記制御処理部における前記署名検証処理部の処理と並行して、検証処理中の電子署名が付された情報の実行準備処理を行う実行準備処理部と、前記署名検証処理部の検証結果が真であると検証された電子署名が付された情報の実行判断を行う実行判断部とを備えることを特徴とする車両通信制御装置。

このような特徴を備える本願発明は、電子署名付き情報を受信して制御を行う車両通信制御において、署名検証の処理によって発生する遅延時間を抑制することができる。また、電子署名付き情報を受信して制御を行う車両通信制御において、通信の遅延を抑制して車両通信制御の安全性を確保することができる。

車両通信制御装置を備える車両の通信状況を示す説明図。 車両通信制御装置の機能構成を示した説明図。 通信制御部の処理フローを示した説明図。 制御処理部の処理フローを示した説明図。 通信制御部の他の処理フローを示した説明図。 車両通信制御装置の処理タイムチャートを示した説明図。 車両通信制御装置の他の機能構成を示した説明図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

図１に示すように、車両Ｍは、車両通信制御装置１を備えている。車両通信制御装置１は、複数のＥＣＵによって構成され、各ＥＣＵは、ＣＡＮ(Controller Area Network）などの通信方式で接続されている。

車両通信制御装置１における複数のＥＣＵのうちの１つは、ＤＣＭ（Data Communication Module）或いはＴＣＵ（Telematics Communication Unit）と称される通信機能を有するＥＣＵであって、車両外部から電子署名付き情報を受信可能な通信制御部１０である。

車両通信制御装置１における他のＥＣＵは、通信制御部１０が受信した情報の処理を並行処理することができるように接続された制御処理部１１，１２などである。制御処理部１１は、例えば、運転支援制御を行うＥＣＵ（ＡＤＡＳ：Advanced driver-assistance systems）であり、制御処理部１２は、例えば、ＶＤＣ（Vehicle Dynamics Control）などの走行制御を行うＥＣＵである。

通信制御部１０に接続されるＥＣＵは、図示の制御処理部１１，１２に限らない。例えば、制御処理部１１，１２に加えて（或いは換えて）、シャシ系のＥＣＵ、ボディー系のＥＣＵ、マルチメディア系のＥＣＵなど、その他の制御を行うＥＣＵを接続することができる。なお、図示の例では、通信制御部１０に接続されるＥＣＵは、中継部１０Ｒ（例えば、ＣＧＷ：Central Gateway）を介して並列接続されている。また、通信制御部１０と中継部１０Ｒは、１つのユニット（ＣＧＷ－ＥＣＵ）として構成することができる。

Ｖ２Ｘにおいて、通信制御部１０は、周辺の車両Ｍ１，Ｍ２或いは周辺の路側ユニット（ＲＳＵ：Roadside Unit）Ｒ１，Ｒ２との間で情報の送受信が行われる。また、周辺の車両Ｍ１，Ｍ２や路側ユニットＲ１，Ｒ２は、クラウドＮｔや基地局Ｃｅとの間で情報の送受信が行われる。Ｖ２Ｘにおいては、車両Ｍに搭載された車両通信制御装置１における通信制御部１０は、クラウドＮｔなどからの電子署名付き情報を、各種の通信経路を経由して受信することができる。

通信制御部１０と制御処理部１１，１２における一部の処理機能（処理プログラム）の例を説明する。図２に示した例では、通信制御部１０は、電子署名付きの情報を受信する情報受信部Ｐ１と、受信した情報の一部又は全部を他のＥＣＵである制御処理部１１（１２）に転送する情報転送部Ｐ２と、受信した電子署名付き情報における電子署名の検証処理を行う署名検証処理部Ｐ３を備えている。

また、図２に示した例では、制御通信部１１（１２）が、転送されてきた情報の実行準備処理を行う実行準備処理部Ｐ４と、実行準備処理部Ｐ４による実行準備処理がなされた情報の実行を判断する実行判断部Ｐ５を備えている。

ここでの実行準備処理部Ｐ４は、転送されてきた情報を制御に反映する際の演算処理を実行準備処理として行うものであり、通信制御部１０における署名検証処理部Ｐ３の処理と並行して処理が行われ、検証処理中の電子署名が付された情報に対して処理が行われる。実行準備処理部Ｐ４の処理結果は、実行判断部Ｐ５の実行判断がなされるまで、制御への反映が一旦保留される。

実行判断部Ｐ５は、通信制御部１０の署名検証処理部Ｐ３における検証結果を取得して、この検証結果が真であると検証された電子署名が付与された情報が、実行準備処理部Ｐ４にて処理された場合に、実行準備処理部Ｐ４の処理結果を反映させた制御の実行を促す。

図３は、通信制御部１０の処理フローの概要を示している。処理開始後、情報受信部Ｐ１にて、情報の受信待ち状態になり（ステップＳ０１：ＮＯ）、電子署名付きの情報を受信すると（ステップＳ０１：ＹＥＳ）、情報転送部Ｐ２にて、受信した情報のうち電子署名を除く情報部分（例えば、データ部）を他のＥＣＵである制御処理部１１（１２）に転送する（ステップＳ０２）。

その後、通信制御部１０は、署名検証処理部Ｐ３にて、受信した電子署名付き情報における電子署名の検証処理を行い（ステップＳ０３）、検証処理が終了すると、情報を転送したＥＣＵである制御処理部１１（１２）に検証結果を出力する（ステップＳ０４）。そして、終了信号が入力された場合（ステップＳ０５：ＹＥＳ）には処理を終了し、終了信号が入力されない場合（ステップＳ０５：ＮＯ）には、再び情報の受信待ち（ステップＳ０１：ＮＯ）になる。

図４は、情報が転送される制御処理部１１（１２）の処理フローの概要を示している。制御処理部１１（１２）では、通信制御部１０から情報が転送されてくると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、実行準備処理部Ｐ４にて、転送されてきた情報を用いた制御計算を行う実行準備処理が行われる（ステップＳ１２）。そして、通信制御部１０の署名検証処理部Ｐ３にて出力された検証結果が真である場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、実行判断部Ｐ５にて、実行準備処理部Ｐ４での制御計算を制御に反映する実行判断が行われ（ステップＳ１４）、即座に実行準備処理部Ｐ４での制御計算を制御に反映した制御が実行される（ステップＳ１５）。

これに対して、通信制御部１０の署名検証処理部Ｐ３にて出力された検証結果が真でない場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、実行準備処理部Ｐ４での制御計算（実行準備処理）の結果は破棄される（ステップＳ１７）。そして、終了信号が入力された場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）には処理を終了し、終了信号が入力されない場合（ステップＳ１６：ＮＯ）には、再び情報の転送待ち（ステップＳ１１：ＮＯ）になる。

図３に示した通信制御部１０の処理フローでは、電子署名付き情報が受信されると無条件に電子署名を除いた情報部分を他のＥＣＵである制御処理部１１（１２）に転送している。これによると、電子署名の検証結果が真で無い場合に、制御処理部１１（１２）に無用な実行準備処理を行わせることになり、電子署名の検証結果が頻繁に贋である場合には、制御処理部１１（１２）の処理負荷が大きくなる。

これを避けるために、図５に示した例では、通信制御部１０における情報転送部Ｐ２が、情報を転送して制御処理部１１（１２）で実行準備処理の並行処理を行わせるか否かの判断を行う（ステップＳ２２）。ここでの判断は、以前に受信した電子署名付き情報における電子署名の検証結果を考慮して、並行処理を行わせるか否かを判断する。

図５に示した例を具体的に説明すると、情報の受信待ち状態で（ステップＳ２１：ＮＯ）、電子署名付き情報が受信されると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、最初の受信ではステップＳ２２の判断は「ＹＥＳ」になり、他のＥＣＵである制御処理部１１（１２）への情報転送が行われ（ステップＳ２３）、受信した電子署名付き情報における電子署名の検証処理が行われる（ステップＳ２４）。そして、検証結果が転送先の制御処理部１１（１２）に出力され、この検証結果がメモリに記憶される（ステップＳ２５）。そして、終了信号が入力された場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）には処理を終了し、終了信号が入力されない場合（ステップＳ２６：ＮＯ）には、再び情報の受信待ち（ステップＳ２１：ＮＯ）になる。

情報の受信待ち状態で、次の電子署名付き情報が受信されると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２２では、メモリに記憶されている前回の検証結果が参照され、前回の検証結果が真である場合には、「ＹＥＳ」になり、前回同様に情報転送がなされる（ステップＳ２３）が、前回の検証結果が真で無い場合には、ステップＳ２２は「ＮＯ」となり、情報転送を行うことなく、受信した電子署名付き情報における電子署名の検証処理が行われ、検証結果がメモリに記憶される（ステップＳ２７）。

そして、ステップＳ２７での検証結果が真である場合には（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、その時点で受信した電子署名付き情報における電子署名を除いた情報部分を制御処理部１１（１２）に転送する（Ｓ２９）。また、ステップＳ２７での検証結果が真で無い場合には（ステップＳ２８：ＮＯ）、情報転送は行わず、そのまま情報の受信待ち状態（ステップＳ２１：ＮＯ）になる。

複数の電子署名付き情報を受信するに際して、一度電子署名の検証結果が贋になった場合には、ステップＳ２２の判断は「ＮＯ」になり、例えば、複数の電子署名付き情報を受信するに際して、ステップＳ２７での検証結果がｎ回以上真になった場合に、ステップＳ２２の判断を「ＹＥＳ」に戻す。ステップＳ２２の「ＮＯ」判断が継続されている間は、通信制御部１０での署名検証処理と制御処理部１１（１２）での実行準備処理の並行処理は行われない。

このようなステップＳ２２の判断処理は一例であるが、このような判断処理を行うことで、電子署名の検証が真にならない情報を制御処理部１１（１２）に転送して実行準備処理を行わせる割合を減らすことができ、制御処理部１１（１２）の負担を軽減することができる。

図６では、外部のサーバーから送られてきた電子署名付き情報を通信制御部１０が受信した場合に、前述したように、通信制御部１０での署名検証処理と制御処理部１１（１２）での実行準備処理を並行処理で行う場合と、制御処理部１１（１２）で、署名検証処理と実行準備処理を直列処理で行う場合の処理時間を比較している。図から明らかなように、通信制御部１０での署名検証処理と制御処理部１１（１２）での実行準備処理を並行処理で行うと、実行判断の処理時間が加わったとしても、署名検証処理と実行準備処理を１つのＥＣＵで直列処理する場合と比較して、遅延時間を抑制することが可能になる。

なお、前述した説明では、通信機能を有する通信制御部１０に署名検証処理部Ｐ３を設け、他のＥＣＵである制御処理部１１（１２）に実行準備処理部Ｐ４を設けた例を示しているが、各ＥＣＵの機能分担はこの例に限定されない。例えば、図７に示すように、通信制御部１０に並列接続される１つの制御処理部１１に署名検証処理部Ｐ３を設けて署名検証処理を行わせ、通信制御部１０に並列接続される他の制御処理部１２に実行準備処理部Ｐ４と実行判断部Ｐ５を設けて、実行準備処理と実行判断を行わせるようにしてもよい。

図７に示した例では、通信制御部１０の情報受信部Ｐ１にて電子署名付き情報が受信されると、情報転送部Ｐ２にて、受信された電子署名付き情報の電子署名の情報部分が制御処理部１１に転送され、受信された電子署名付き情報の電子署名を除いた情報部分が制御処理部１２に転送される。そして、制御処理部１１での署名検証処理と制御処理部１２での実行準備処理が並行処理で行われることになる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る車両通信制御装置１或いはこの制御処理フローに基づく車両通信制御方法によると、電子署名付き情報を受信して制御を行う車両通信制御において、署名検証の処理によって発生する遅延時間を抑制することができる。また、電子署名付き情報を受信して制御を行う車両通信制御において、通信の遅延を抑制して車両通信制御の安全性を確保することができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：車両通信制御装置，１０：通信制御部，１０Ｒ：中継部，
１１，１２：制御処理部，Ｍ，Ｍ１，Ｍ２：車両，
Ｐ１：情報受信部，Ｐ２：情報転送部，Ｐ３：署名検証処理部，
Ｐ４：実行準備処理部，Ｐ５：実行判断部

Claims (5)

1. 車両外部から電子署名付き情報を受信可能な通信制御部を備えると共に、
   前記通信制御部が受信した情報の処理が可能な複数の制御処理部を備え、
   前記通信制御部又は複数の前記制御処理部の少なくとも１つは、前記通信制御部が受信した電子署名付き情報における電子署名の検証処理を行う署名検証処理部を備え、
   前記制御処理部は、
   前記通信制御部又は他の前記制御処理部における前記署名検証処理部の処理と並行して、検証処理中の電子署名が付された情報の実行準備処理を行う実行準備処理部と、
   前記署名検証処理部の検証結果が真であると検証された電子署名が付された情報の実行判断を行う実行判断部とを備えることを特徴とする車両通信制御装置。
2. 前記制御処理部は、前記通信制御部に対して中継部を介して並列接続されていることを特徴とする請求項１記載の車両通信制御装置。
3. 前記制御処理部の１つが、運転支援制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の車両通信制御装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項記載の車両通信制御装置を備えた車両。
5. 車両外部から受信した電子署名付き情報に基づいて制御処理を行う方法であって、
   受信した電子署名付き情報における電子署名の検証処理を行うステップと、
   前記検証処理と並行して、前記検証処理中の電子署名が付された情報の実行準備処理を行うステップと、
   前記検証処理の検証結果が真であると検証された電子署名が付された情報の実行判断を行うステップとを有することを特徴とする車両通信制御方法。

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