JP5712995B2 - 通信システム、通信装置及び通信方法 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の技術は、マスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置との間の通信データの秘密性を確保する技術である。この技術では、マスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置とで共有している秘密鍵を利用して、マスタ無線通信装置は、自らが生成した暗号鍵を秘密鍵を用いて暗号化してスレーブ無線通信装置に転送し、スレーブ無線通信装置は、転送された暗号鍵を共有する秘密鍵を用いて復号化する。これによりマスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置とで暗号鍵が共有される。このようにこの技術では、マスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置との間で送受信する通信データの暗号化および復号化に、上記共有された暗号鍵が用いられる。
上記目的を達成するために本発明が提供する通信システムは、複数の通信装置が通信メッセージの信頼性を判断するためのチェックビットを含む通信メッセージを通信可能に通信回線に接続されてなる通信システムであって、前記複数の通信装置のうち、通信メッセージを送信する通信装置は、通信メッセージ中のチェックビットを格納できる複数の箇所のいずれか一箇所をチェックビットを格納させる格納位置として決定する格納位置決定部を備え、この格納位置決定部により決定された格納位置にチェックビットを格納させた通信メッセージを生成して、この生成した通信メッセージを送信し、前記複数の通信装置のうち、通信メッセージを受信する通信装置は、前記通信メッセージにおけるチェックビットの格納位置を前記格納位置決定部による格納位置の決定に対応させることによって判定する格納位置判定部を備え、受信した通信メッセージにおけるチェックビットの格納位置をこの格納位置判定部により判定することでチェックビットを取得し、この取得したチェックビットに基づいて前記受信した通信メッセージの信頼性を判断する。
好ましい構成として、上記記載の通信システムでは、前記通信システムは、通信メッセージがコントローラエリアネットワークのプロトコルに基づいて通信されるシステムであり、前記チェックビットの格納位置は、通信メッセージのデータフィールド内に決定される。
データフィールドの大きさが最大で64ビットしかないコントローラエリアネットワーク(CAN)においては、セキュリティ確保のために多くのビットを利用することはできない。
そこでこのような構成によれば、1ビット長〜数ビット長のチェックビットを用いたとしても、盗聴された通信メッセージから、該チェックビットの格納されるチェックビットの格納位置を推定することが困難であるために正しいチェックビットを得ることができない。つまり、不正な通信メッセージの生成が難しいため通信メッセージに必要とされるセキュリティが確保されるようになる。
また、ビット数の少ないチェックビットの演算処理や、64ビット以下のビットのうちからチェックビットの格納位置を決定したり判定したりする演算処理なども演算負荷が抑えられるため、CANの通信ネットワークに接続されている情報処理装置の現状の演算処理能力をそのまま利用することができる。
さらに、少ないビット数でセキュリティが確保されるため通信メッセージの増加も抑制される。よって、ネットワークシステムの通信状態が好適に維持されるとともに、システム全体に及ぼす影響も少ない。
本発明に係る通信装置を備える通信システムを具体化した第1の実施形態について、図に従って説明する。
図3に示すように、情報処理装置11は、通信メッセージの信頼性の確認に用いるチェックビットCB(図6参照)を生成するチェックビット生成部30と、通信メッセージ中にチェックビットCBを格納する位置を決定する格納位置決定部31とを備える。また、情報処理装置11は、決定された位置にチェックビットCBを格納した通信データを含むフレームを生成するフレーム生成部32と、各種処理に用いられるデータを保持する記憶部33とを備える。なお、情報処理装置11は、記憶装置に保持されているチェックビットCBを生成するプログラム、チェックビットCBを格納する位置を決定するプログラム、チェックビットCBを格納した通信データを含むデータフレームを生成するプログラムをそれぞれ演算装置に読み込み、実行させる。これにより情報処理装置11には、前述したチェックビット生成部30、格納位置決定部31、及びフレーム生成部32の機能が設けられる。
そして、格納位置ルールリスト36は格納位置として、通信回数「1」回目にビット位置「P1」が、通信回数「2」回目にビット位置「P2」が、通信回数「3」回目にビット位置「P3」が設定されている。同様に、格納位置ルールリスト36は通信回数と格納位置との関係として、「4」回目にビット位置「P1」が、「5」回目にビット位置「P2」が、「6」回目にビット位置「P3」が設定されている。なお、格納位置ルールリスト36に「6」回目より後の回数とそのときのビット位置とを設定してもよいし、設定は「6」回目までとし情報処理装置11が「6」回目の次は「1」回目に戻るように処理してもよい。なお、本実施形態では、ビット位置「P1」はデータフィールドの最初から5ビット目、ビット位置「P2」はデータフィールドの最初から14ビット目、ビット位置「P3」はデータフィールドの最初から10ビット目であるが、それぞれのビット位置は何ビット目であってもよい。
図4に示すように、情報処理装置21は、通信メッセージの信頼性の確認に用いるチェックビットCBの正/不正を判定するチェックビット判定部40と、通信メッセージ中のチェックビットCBが格納されている位置を判定する格納位置判定部41とを備える。また、情報処理装置21は、チェックビットCBが格納された通信データを含むデータフレームを取得するフレーム取得部42と、各種処理に用いられるデータを保持する記憶部43とを備える。なお、情報処理装置21は、記憶装置に保持されているチェックビットCBの正/不正を判定するプログラム、チェックビットCBが格納されている位置を判定するプログラム、チェックビットCBが格納された通信データを含むデータフレームを取得するプログラムをそれぞれ演算装置に読み込み、実行させる。これにより情報処理装置21には、前述したチェックビット判定部40、格納位置判定部41、及びフレーム取得部42の機能が設けられる。
図4に示すように、格納位置履歴リスト47は、格納位置ルールリスト46に基づいて受信した通信メッセージに判定した格納位置が記憶される。つまり、格納位置履歴リスト47には、1回前の格納位置として「P2」、2回前の格納位置として「P1」、・・・というように格納位置の履歴が記憶される。例えば、この格納位置履歴リスト47に記憶されている格納位置の履歴に基づいて、今回の格納位置を確認することもできる。本実施形態であれば、1回前の格納位置が「P2」であれば、今回の格納位置は「P3」であると確認することができる。なお、本実施形態では、格納位置履歴リスト47は無くてもよい。
第1のECU10では、第2のECU20に伝達すべき車両情報等を含む通信データが情報処理装置11に入力される。情報処理装置11は、当該入力された通信データに対応するメッセージIDを選択する。
(1)通信メッセージ中に複数あるチェックビットCBを格納させることのできる位置のうちの1つがチェックビットCBを格納させる格納位置として決定されるため、通信メッセージに含まれるチェックビットCBの位置を判定することが難しくなる。つまり、チェックビットCBを用いての通信メッセージの信頼性の確保、いわゆるセキュリティの向上が図られるようになる。これにより、たとえ通信メッセージが盗聴されていたとしても正しいチェックビットCBを推定することが難しくなる。例えば、不正な通信メッセージが「正しい位置」に「正しいチェックビット」を格納させることが困難になり、なりすましの通信メッセージによる通信を防ぐことができるようになるなど不正な通信メッセージによる通信が困難になる。
次に、本実施形態に係る通信装置を備えた通信システムについて、図8及び図9を参照して説明する。
図8に示すように、格納位置ルールリスト36Aには、通信データにおけるチェックビットCBの格納位置を決定するルールが規定されている。本実施形態では、格納位置ルールリスト36Aには、3ビットのビット列と格納位置としてのビット位置とが関連付けて設定されている。この3ビットのビット列は、通信データの一部と比較されることにより、比較された通信データの一部との一致/不一致の判定に用いられる。
図8に示すように、本実施形態では、格納位置ルールリスト46Aには、第1のECU10の格納位置ルールリスト36Aに設定されているルールに対応するルールがチェックビットCBの格納位置を判定するルールとして規定されている。格納位置ルールリスト46Aに設定されているルールは、格納位置を判定することができるのであれば格納位置ルールリスト36Aに設定されているものと同じでもよい。
なお上記各実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
・上記各実施形態では、各ビット位置P1,P2,P3のうち、格納位置とされなかったビット位置には通信データが格納される場合について例示した。しかしこれに限らず、格納位置とされなかったビット位置には、通信データではなく、ダミーデータを入れてもよい。これにより、盗聴されたとしても、格納位置の位置の取得や、格納位置に格納されるチェックビットの取得が難しくなり、通信メッセージのセキュリティが維持される。
・上記第1の実施形態では、第1のECU10の送信回数及び第2のECUの受信回数、つまり通信回数に基づいて格納位置の決定及び判定、チェックビットCBの決定及び正/不正の判定を行うようにした。つまり、通信回数で格納位置の決定及び判定、チェックビットCBの決定及び正/不正の判定に必要とされる同期が確保されていた。しかしながら、第1のECU10から送信された通信メッセージにエラーフレームが発生すると、エラーフレームが生じた通信メッセージは第2のECU20では受信されない。このため、第1のECU10の送信回数は1回増加する一方、第2のECU20の受信回数はそのままとなり、送信回数と受信回数とに相違が生じる、つまり通信回数の計数の同期がずれるおそれがある。
・上記第2の実施形態では、参照位置Pdのビット列と格納位置とが重ならない場合について例示した。しかしこれに限らず、参照位置のビット列と格納位置とが重なってもよい。参照位置のビット列と格納位置とが重なったとしても、格納位置に含めるべきチェックビットが予め定まっていれば、当該チェックビットが重なった場合における参照位置のビット列を予測することができるため、格納位置を決定することも可能である。これにより、通信システムの設計自由度の向上が図られる。
Claims (11)
- 複数の通信装置が通信メッセージの信頼性を判断するためのチェックビットを含む通信メッセージを通信可能に通信回線に接続されてなる通信システムであって、
前記複数の通信装置のうち、通信メッセージを送信する通信装置は、通信メッセージ中のチェックビットを格納できる複数の箇所のいずれか一箇所をチェックビットを格納させる格納位置として決定する格納位置決定部を備え、この格納位置決定部により決定された格納位置にチェックビットを格納させた通信メッセージを生成して、この生成した通信メッセージを送信し、
前記複数の通信装置のうち、通信メッセージを受信する通信装置は、前記通信メッセージにおけるチェックビットの格納位置を前記格納位置決定部による格納位置の決定に対応させることによって判定する格納位置判定部を備え、受信した通信メッセージにおけるチェックビットの格納位置をこの格納位置判定部により判定することでチェックビットを取得し、この取得したチェックビットに基づいて前記受信した通信メッセージの信頼性を判断する
ことを特徴とする通信システム。 - 前記格納位置決定部は、通信メッセージに含まれるデータの一部に基づいてチェックビットの前記格納位置を決定し、
前記格納位置判定部は、前記格納位置決定部によるチェックビットの格納位置の決定に用いられる通信メッセージ中のデータの一部に基づいて前記決定されたチェックビットの格納位置を判定する
請求項1に記載の通信システム。 - 前記格納位置決定部は、通信メッセージにおけるチェックビットの格納位置を前記通信メッセージに含まれるデータの一部の位置に重ならないように決定する
請求項2に記載の通信システム。 - 前記格納位置決定部と前記格納位置判定部とは同一の秘密鍵を保持しており、
前記格納位置決定部は、前記通信メッセージに含まれるデータの一部を前記秘密鍵で暗号化した結果に基づいて前記チェックビットの格納位置を決定し、
前記格納位置判定部は、前記通信メッセージに含まれるデータの一部を前記秘密鍵で暗号化した結果に基づいて前記チェックビットの格納位置を判定する
請求項2又は3に記載の通信システム。 - 前記格納位置決定部は、前記チェックビットの格納位置の決定に際して通信メッセージを送信した回数を計数し、
前記格納位置判定部は、前記チェックビットの格納位置の判定に際して前記通信メッセージを受信した回数を計数する
請求項1に記載の通信システム。 - 前記格納位置決定部は、直前に送信した通信メッセージに対応するエラーフレームが検出されたとき、前記通信メッセージの送信回数を増加させない
請求項5に記載の通信システム。 - 前記通信システムは、通信メッセージがコントローラエリアネットワークのプロトコルに基づいて通信されるシステムであり、
前記チェックビットの格納位置は、通信メッセージのデータフィールド内に決定される
請求項1〜6のいずれか一項に記載の通信システム。 - 複数の通信装置が通信メッセージの信頼性を判断するためのチェックビットを含む通信メッセージを通信可能に通信回線に接続されてなる通信システムに用いられる通信方法であって、
前記複数の通信装置のうち、通信メッセージを送信する通信装置には、通信メッセージ中のチェックビットを格納できる複数の箇所のいずれか一箇所を、チェックビットを格納させる格納位置として決定する格納位置決定部を持たせ、この格納位置決定部により決定された格納位置にチェックビットを格納した通信メッセージを生成させて、この生成した通信メッセージを送信させ、
前記複数の通信装置のうち、通信メッセージを受信する通信装置には、前記通信メッセージにおけるチェックビットの格納位置を前記格納位置決定部による格納位置の決定に対応させることによって判定する格納位置判定部を持たせ、受信された通信メッセージにおけるチェックビットの格納位置をこの格納位置判定部により判定することでチェックビットを取得させ、この取得させたチェックビットに基づいて前記受信された通信メッセージの信頼性を判断させる
ことを特徴とする通信方法。 - 通信メッセージの信頼性を判断するためのチェックビットを含む通信メッセージを通信させる通信方法であって、
通信メッセージ中のチェックビットを格納できる複数の箇所のいずれか一箇所を、チェックビットを格納させる格納位置として決定する工程と、
前記決定された格納位置にチェックビットを格納した通信メッセージを生成して送信する工程と、
前記送信された通信メッセージを受信して、当該受信した通信メッセージにおけるチェックビットの格納位置を前記決定する工程による格納位置の決定に対応させることによって判定する工程と、
前記判定されたチェックビットの格納位置から取得したチェックビットに基づいて前記受信された通信メッセージの信頼性を判断する工程とを備える
ことを特徴とする通信方法。 - 複数の通信装置が通信メッセージの信頼性を判断するためのチェックビットを含む通信メッセージを通信可能に通信回線に接続されてなる通信システムに用いられる通信装置であって、
前記通信メッセージを送信する通信装置は、通信メッセージ中のチェックビットを格納できる複数の箇所のいずれか一箇所をチェックビットを格納させる格納位置として決定する格納位置決定部を備え、この格納位置決定部により決定された格納位置にチェックビットを格納した通信メッセージを生成して、この生成した通信メッセージを送信する
ことを特徴とする通信装置。 - 複数の通信装置が通信メッセージの信頼性を判断するためのチェックビットを含む通信メッセージを通信可能に通信回線に接続されてなる通信システムに用いられる通信装置であって、
前記通信メッセージは、通信メッセージ中のチェックビットを格納できる複数の箇所のいずれか一箇所にチェックビットが格納されて送信され、
前記通信メッセージを受信する通信装置は、受信した通信メッセージにおけるチェックビットの格納位置を同チェックビットの格納位置の決定態様に対応させることによって判定する格納位置判定部を備え、この格納位置判定部により格納位置を判定して取得したチェックビットに基づいて前記受信した通信メッセージの信頼性を判断する
ことを特徴とする通信装置。
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