JP4774684B2 - 通信システム、暗号化/復号中継装置、及び通信制御装置 - Google Patents
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また、各暗号化/復号中継装置は、対応する通信ノードとの間における送信データの受信を含む通信、及び他の暗号化/復号中継装置との間における暗号化されたデータの受信を含む通信を、共に上記通信プロトコルにて行うよう構成されている。
また、通信ノードは、送信すべき送信データを、その送信データを含む所定のフォーマットのノード送信信号として送信し、外部からのデータを正常に受信したときはその旨を示す受信確認信号を出力し、自身が送信データを送信したときは、その送信データに対する外部からの受信確認信号を受信するまではその送信データを再送信するよう構成されている。
そして、暗号化/復号中継装置は、対応する通信ノードからのノード送信信号を受信するノード側受信手段と、そのノード側受信手段により受信されたノード送信信号に含まれる送信データを暗号化して暗号化送信データとする暗号化手段と、その暗号化手段にて暗号化された暗号化送信データを上記フォーマットの暗号化送信信号として通信線上へ送出する通信線側送信手段と、当該暗号化/復号中継装置以外の他の暗号化/復号中継装置から通信線を介して伝送されてきた暗号化送信信号を受信する通信線側受信手段と、その通信線側受信手段により受信された暗号化送信信号に含まれる暗号化送信データを元の送信データに復号する復号手段と、その復号手段にて復号された送信データを上記フォーマットの復号送信信号として対応する通信ノードへ送信するノード側送信手段と、通信線を介して伝送されてきたデータを正常に受信したときに受信確認信号を通信線上へ送出する通信線側確認信号出力手段と、対応する通信ノードから送信されたノード送信信号を正常に受信したときに受信確認信号をその対応する通信ノードへ出力するノード側確認信号出力手段と、通信線側送信手段が暗号化送信信号を通信線上へ送出したとき、その暗号化送信信号に対する他の暗号化/復号中継装置からの受信確認信号を通信線を介して受信したならば、その旨を示す送信完了信号をノード側確認信号出力手段へ出力する送信完了通知手段と、を備え、ノード側確認信号出力手段は、対応する通信ノードから送信されたノード送信信号を正常に受信した場合、送信完了通知手段からの送信完了信号を受信するまでは該通信ノードへの受信確認信号の出力は行わず、該送信完了信号を受信したときに、対応する通信ノードへ受信確認信号を出力する。
所定のフォーマットとは、例えば送信データに、その送信データの種類或いは優先度などを示すデータやエラーチェック用のデータ等を付加した一つのフレームとしたものなど、通信プロトコルによって種々のものが考えられる。
そのため、既存の通信システムに対し、通信ノードの処理負荷増大を抑え、ハードウェアの大幅な設計変更を加えることなく、暗号化されたデータによる通信を可能とすることができる。
これに対し、本発明(請求項1)の通信システムでは、通信ノードが送信データを送信したとき、その送信データが暗号化/復号中継装置により暗号化されて通信線上への送出が完了するまでは、同じ送信データの再送信が行われ、送出が完了した後に次の新たなデータの送信が行われる。
この暗号化/復号中継装置は、対応する通信ノードから送信された送信データを暗号化して通信線上へ送出する。また、通信線を介して伝送されてきた暗号化されたデータを復号して対応する通信ノードへ送信する。
また、各暗号化/復号中継装置は、対応する通信ノードとの間における送信データの受信を含む通信、及び他の暗号化/復号中継装置との間における暗号化されたデータの受信を含む通信を、共に上記通信プロトコルにて行うよう構成されている。
また、通信ノードは、送信すべき送信データを、その送信データを含む所定のフォーマットのノード送信信号として送信し、送信データを送信中に外部から所定の停止信号を受信した場合は、その送信中の送信データを再送信するよう構成されている。
そして、暗号化/復号中継装置は、対応する通信ノードからのノード送信信号を受信するノード側受信手段と、そのノード側受信手段により受信されたノード送信信号に含まれる送信データを暗号化して暗号化送信データとする暗号化手段と、その暗号化手段にて暗号化された暗号化送信データを上記フォーマットの暗号化送信信号として通信線上へ送出する通信線側送信手段と、当該暗号化/復号中継装置以外の他の暗号化/復号中継装置から通信線を介して伝送されてきた暗号化送信信号を受信する通信線側受信手段と、その通信線側受信手段により受信された暗号化送信信号に含まれる暗号化送信データを元の送信データに復号する復号手段と、その復号手段にて復号された送信データを上記フォーマットの復号送信信号として対応する通信ノードへ送信するノード側送信手段と、ノード側受信手段にてノード送信信号を受信すると、そのノード送信信号に対応した暗号化送信信号の通信線上への送出が完了するまでは、対応する通信ノードからノード送信信号が送信される度に、その送信中における所定のタイミングで停止信号をその対応する通信ノードへ出力する停止信号出力手段と、通信線側送信手段による暗号化送信信号の送出が完了したときにその旨を示す送信完了信号を停止信号出力手段へ出力する送信完了通知手段と、を備え、停止信号出力手段は、送信完了通知手段から送信完了信号を受信するまでは、上記タイミングでの停止信号の出力を行う。
[第1実施形態]
図1は、本発明の通信システムを具現化した実施形態としての車内LAN10の概略構成を示す構成図である。この車内LAN10は、図示しない車両に搭載され、車両の各部を制御するための様々な種類のECUの相互間でデータ通信を行うように構成されている。各ECU1,2,3,4(ECU−A1,ECU−B2,ECU−C3,ECU−D4)は、例えば、車両のエンジンの燃料噴射や点火タイミング等を制御するエンジンECU、車両に設けられた自動変速装置を制御するトランスミッション制御ECU、車両のボデー系全体の制御を統括するボデーECUなど、種々のものがある。
まず、CANでは、バス上の信号レベルにドミナント(優性)とレセッシブ(劣性)とがあり、ドミナントビットは論理「0」であり、レセッシブビットは論理「1」である。そのため、例えばバスに接続された二つの通信ノードが同時にデータを送信した場合に、一方がドミナントビットを、他方がレセッシブビットを送信したときは、ドミナントビットがレセッシブビットを上書きする。つまり、レセッシブビットはドミナントビットによって消されるわけである。
ACKフィールドは、送信したデータを受信側で正常に受信できたか否かを確認するためのフィールドである。送信側の通信ノードは、データフレームの送信時、このフィールド中のACKスロットでレセッシブビット「1」を送信する。一方、このデータフレームを受信する受信側では、正常に受信できた場合、このACKスロットでドミナントビット「0」を送る。このことを、“ACKを返す”ともいう。正常に受信できなかった場合は、このACKスロットでレセッシブビット「1」を送る。つまり、ACKを返さない。
次に、第2実施形態の車内LANにおけるデータ通信動作について、図6に基づいて説明する。尚、本実施形態の車内LANは、そのハード構成自体は、図1や図3で説明した第1実施形態の車内LAN10と同じである。そのため、車内LANの構成に関する説明は省略し、本実施形態においても図1又は図3を参照して説明する。
ところが、暗号平文変換コネクタ−A11では、先に受信したデータXの暗号化データXeをまだ暗号文バス7上へ送出していない。そのため暗号平文変換コネクタ−A11内のECU側CANコントローラ42は、時刻t2でECU−A1から出力開始されたデータYを含むデータフレームに対し、その送信中の所定のタイミングでエラーフレームを出力するのである。これに対し、ECU−A1は、エラーフレームが出力されたことをバスレベルに基づいて判断し、それによってデータ送信を停止する。そして、次の時刻t3で再び同じデータYを送信する。時刻t4におけるデータZの送信の際も全く同様である。
本実施形態の車内LANシステムは、基本的には上記第2実施形態の車内LANと同じであり、ECUにデータの再送信をさせるための方式が若干異なるだけである。
次に、第4実施形態の車内LANを構成するECU及びこれに接続される暗号平文変換コネクタについて、図8に基づいて説明する。尚、図8において、第1実施形態の車内LAN10(図1)とそれを構成するECU−A1及び暗号平文変換コネクタ−A11(図3)と同じ構成要素には、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
次に、第5実施形態の車内LANを構成するECU及びこれに接続される暗号平文変換コネクタについて、図9に基づいて説明する。尚、図9において、第4実施形態(図8)と同じ構成要素には、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施形態は上記各実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
Claims (8)
- 車両に搭載され、複数の通信ノードが通信線を介して所定の通信プロトコルにより相互に通信可能に接続された通信システムであって、
前記各通信ノードと前記通信線との間にそれぞれ設けられ、対応する通信ノードから送信された送信データを暗号化して前記通信線上へ送出し、前記通信線を介して伝送されてきた暗号化されたデータを復号して前記対応する通信ノードへ送信する、暗号化/復号中継装置を備え、
前記各暗号化/復号中継装置は、対応する前記通信ノードとの間における前記送信データの受信を含む通信、及び他の前記暗号化/復号中継装置との間における前記暗号化されたデータの受信を含む通信を、共に前記通信プロトコルにて行うよう構成されており、
前記通信ノードは、送信すべき送信データを、その送信データを含む所定のフォーマットのノード送信信号として送信し、外部からのデータを正常に受信したときはその旨を示す受信確認信号を出力し、自身が前記送信データを送信したときは、その送信データに対する外部からの前記受信確認信号を受信するまではその送信データを再送信するよう構成されており、
前記暗号化/復号中継装置は、
対応する通信ノードからの前記ノード送信信号を受信するノード側受信手段と、
前記ノード側受信手段により受信されたノード送信信号に含まれる前記送信データを暗号化して暗号化送信データとする暗号化手段と、
前記暗号化手段にて暗号化された暗号化送信データを前記フォーマットの暗号化送信信号として前記通信線上へ送出する通信線側送信手段と、
当該暗号化/復号中継装置以外の他の暗号化/復号中継装置から前記通信線を介して伝送されてきた前記暗号化送信信号を受信する通信線側受信手段と、
前記通信線側受信手段により受信された暗号化送信信号に含まれる前記暗号化送信データを元の前記送信データに復号する復号手段と、
前記復号手段にて復号された送信データを前記フォーマットの復号送信信号として前記対応する通信ノードへ送信するノード側送信手段と、
前記通信線を介して伝送されてきたデータを正常に受信したときに前記受信確認信号を前記通信線上へ送出する通信線側確認信号出力手段と、
対応する前記通信ノードから送信された前記ノード送信信号を正常に受信したときに前記受信確認信号をその対応する通信ノードへ出力するノード側確認信号出力手段と、
前記通信線側送信手段が前記暗号化送信信号を前記通信線上へ送出したとき、その暗号化送信信号に対する他の前記暗号化/復号中継装置からの前記受信確認信号を前記通信線を介して受信したならば、その旨を示す送信完了信号を前記ノード側確認信号出力手段へ出力する送信完了通知手段と、
を備え、
前記ノード側確認信号出力手段は、対応する前記通信ノードから送信された前記ノード送信信号を正常に受信した場合、前記送信完了通知手段からの前記送信完了信号を受信するまでは該通信ノードへの前記受信確認信号の出力は行わず、該送信完了信号を受信したときに、該対応する通信ノードへ前記受信確認信号を出力する
ことを特徴とする通信システム。 - 車両に搭載され、複数の通信ノードが通信線を介して所定の通信プロトコルにより相互に通信可能に接続された通信システムであって、
前記各通信ノードと前記通信線との間にそれぞれ設けられ、対応する通信ノードから送信された送信データを暗号化して前記通信線上へ送出し、前記通信線を介して伝送されてきた暗号化されたデータを復号して前記対応する通信ノードへ送信する、暗号化/復号中継装置を備え、
前記各暗号化/復号中継装置は、対応する前記通信ノードとの間における前記送信データの受信を含む通信、及び他の前記暗号化/復号中継装置との間における前記暗号化されたデータの受信を含む通信を、共に前記通信プロトコルにて行うよう構成されており、
前記通信ノードは、送信すべき送信データを、その送信データを含む所定のフォーマットのノード送信信号として送信し、前記送信データを送信中に外部から所定の停止信号を受信した場合は、その送信中の送信データを再送信するよう構成されており、
前記暗号化/復号中継装置は、
対応する通信ノードからの前記ノード送信信号を受信するノード側受信手段と、
前記ノード側受信手段により受信されたノード送信信号に含まれる前記送信データを暗号化して暗号化送信データとする暗号化手段と、
前記暗号化手段にて暗号化された暗号化送信データを前記フォーマットの暗号化送信信号として前記通信線上へ送出する通信線側送信手段と、
当該暗号化/復号中継装置以外の他の暗号化/復号中継装置から前記通信線を介して伝送されてきた前記暗号化送信信号を受信する通信線側受信手段と、
前記通信線側受信手段により受信された暗号化送信信号に含まれる前記暗号化送信データを元の前記送信データに復号する復号手段と、
前記復号手段にて復号された送信データを前記フォーマットの復号送信信号として前記対応する通信ノードへ送信するノード側送信手段と、
前記ノード側受信手段にて前記ノード送信信号を受信すると、そのノード送信信号に対応した前記暗号化送信信号の前記通信線上への送出が完了するまでは、対応する通信ノードからノード送信信号が送信される度に、その送信中における所定のタイミングで前記停止信号を該対応する通信ノードへ出力する停止信号出力手段と、
前記通信線側送信手段による前記暗号化送信信号の送出が完了したときにその旨を示す送信完了信号を前記停止信号出力手段へ出力する送信完了通知手段と、
を備え、
前記停止信号出力手段は、前記送信完了通知手段から前記送信完了信号を受信するまでは、前記タイミングでの前記停止信号の出力を行う
ことを特徴とする通信システム。 - 請求項1又は2記載の通信システムであって、
前記通信ノードは、ビットデータ形式の前記ノード送信信号を、前記通信線を伝送可能な形式にコード化して通信線上へ送出するよう構成されており、
前記暗号化/復号中継装置を構成する前記各手段のうち、
前記ノード側受信手段は、対応する通信ノードからの前記コード化された前記ノード送信信号をビットデータに変換するノード側受信処理部と、そのノード側受信処理部からのビットデータ形式の前記ノード送信信号から前記送信データを抽出して前記暗号化手段へ出力する送信データ抽出部とを備え、
前記通信線側送信手段は、前記暗号化手段により暗号化された暗号化送信データに基づいてビットデータ形式の前記暗号化送信信号を生成する暗号化送信信号生成部と、その生成した暗号化送信信号を前記コード化して前記通信線上へ送出する通信線側送信処理部とを備え、
前記通信線側受信手段は、前記通信線を介して伝送されてきた、前記コード化された前記暗号化送信信号をビットデータに変換する通信線側受信処理部と、その通信線側受信処理部からのビットデータ形式の前記暗号化送信信号から前記暗号化送信データを抽出して前記復号手段へ出力する暗号化データ抽出部とを備え、
前記ノード側送信手段は、前記復号手段により復号された前記送信データに基づいてビットデータ形式の前記復号送信信号を生成する復号送信信号生成部と、その生成した復号送信信号を前記コード化して前記対応する通信ノードへ送出するノード側送信処理部とを備えている
ことを特徴とする通信システム。 - 請求項1又は2記載の通信システムであって、
前記通信ノードは、ビットデータ形式の前記ノード送信信号を、前記通信線を伝送可能な形式にコード化せずにそのまま出力するよう構成されており、
前記暗号化/復号中継装置を構成する前記各手段のうち、
前記ノード側受信手段は、対応する通信ノードからの前記ノード送信信号から前記送信データを抽出して前記暗号化手段へ出力する送信データ抽出部を備え、
前記通信線側送信手段は、前記暗号化手段により暗号化された暗号化送信データに基づいてビットデータ形式の前記暗号化送信信号を生成する暗号化送信信号生成部と、その生成した暗号化送信信号を前記コード化して前記通信線上へ送出する通信線側送信処理部とを備え、
前記通信線側受信手段は、前記通信線を介して伝送されてきた、前記コード化された前記暗号化送信信号をビットデータに変換する通信線側受信処理部と、その通信線側受信処理部からのビットデータ形式の前記暗号化送信信号から前記暗号化送信データを抽出して前記復号手段へ出力する暗号化データ抽出部とを備え、
前記ノード側送信手段は、前記復号手段により復号された前記送信データに基づいてビットデータ形式の前記復号送信信号を生成し、前記対応する通信ノードへ送出するノード側送信処理部を備えている
ことを特徴とする通信システム。 - 請求項1〜4いずれかに記載の通信システムであって、
前記暗号化/復号中継装置は、
前記送信データを暗号化する際、その送信データに所定の認証データを付加して暗号化し、
前記通信線を介して伝送されてきた暗号化されたデータを復号したとき、復号後のデータに含まれる前記認証データが正規のものであるか否か判断し、正規のものでなければ、その復号後のデータを無効とする
ことを特徴とする通信システム。 - 請求項1〜5いずれかに記載の通信システムであって、
前記暗号化/復号中継装置とそれに対応する通信ノードとが同一の半導体集積回路内に形成されている
ことを特徴とする通信システム。 - 請求項1〜5いずれかに記載の通信システムに用いられる暗号化/復号中継装置であって、
当該各請求項において暗号化/復号中継装置に関して記載した構成を備えることを特徴とする暗号化/復号中継装置。 - 請求項6記載の通信システムを構成する通信ノード及び暗号化/復号中継装置として用いられ、前記半導体集積回路内に形成される通信制御装置であって、
当該請求項において通信ノード及び暗号化/復号中継装置に関して記載した構成を備えることを特徴とする通信制御装置。
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