JP6787848B2 - 通信システム及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信システム及び通信方法に関する。

従来、自動車は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）を有し、ＥＣＵによってエンジン制御等の機能を実現する。ＥＣＵは、コンピュータの一種であり、コンピュータプログラムによって所望の機能を実現する。複数のＥＣＵをＣＡＮ（Controller Area Network）に接続して構成される車載制御システムについてのセキュリティ技術が例えば非特許文献１に記載されている。

竹森敬祐、"セキュアエレメントを基点とした車載制御システムの保護 −要素技術の整理と考察−"、電子情報通信学会、信学技報、vol. 114、no. 508、pp. 73-78、2015年3月

自動車と車外のサーバ装置との間の暗号通信路を安全に構築する際の時間の短縮を図ることが一つの課題であった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、自動車等の車両と車外のサーバ装置との間の暗号通信路を安全に構築する際の時間の短縮を図ることにある。

（１）本発明の一態様は、サーバ装置と、車両に搭載される通信装置と、前記車両に搭載されるセキュアエレメントと、を備え、前記セキュアエレメントは、前記サーバ装置との間で共有する第１鍵を記憶するセキュアエレメント記憶部と、前記第１鍵を使用して第２鍵を暗号化し、暗号化第２鍵を生成するセキュアエレメント鍵処理部と、前記第１鍵を使用して前記サーバ装置との間で認証処理を行うセキュアエレメント認証処理部と、前記第２鍵と前記暗号化第２鍵とを前記通信装置に送信するセキュアエレメント通信部と、を備え、前記サーバ装置は、前記セキュアエレメントとの間で共有する前記第１鍵を記憶するサーバ記憶部と、前記通信装置から受信した前記暗号化第２鍵を、前記第１鍵を使用して復号するサーバ鍵処理部と、前記第１鍵を使用して前記セキュアエレメントとの間で認証処理を行うサーバ認証処理部と、前記認証処理が合格した前記セキュアエレメントが搭載された前記車両の前記通信装置との間で前記暗号化第２鍵の復号結果を使用する暗号通信により第３鍵を送受し、当該通信装置との間で前記第３鍵を使用して暗号通信を行うサーバ通信部と、を備え、前記通信装置は、前記セキュアエレメントから受信した前記暗号化第２鍵を前記サーバ装置に送信し、前記セキュアエレメントから受信した前記第２鍵を使用する暗号通信により前記第３鍵を前記サーバ装置との間で送受し、前記サーバ装置との間で前記第３鍵を使用して暗号通信を行う通信装置通信部、を備える、通信システムである。

（２）本発明の一態様は、サーバ装置と、車両に搭載される通信装置と、前記車両に搭載されるセキュアエレメントと、を備え、前記セキュアエレメントは、前記サーバ装置との間で共有する第１鍵を記憶するセキュアエレメント記憶部と、前記第１鍵を使用して第２鍵を暗号化し、暗号化第２鍵を生成するセキュアエレメント鍵処理部と、前記第２鍵と前記暗号化第２鍵とを前記通信装置に送信するセキュアエレメント通信部と、を備え、前記サーバ装置は、前記セキュアエレメントとの間で共有する前記第１鍵を記憶するサーバ記憶部と、前記通信装置から受信した前記暗号化第２鍵を、前記第１鍵を使用して復号するサーバ鍵処理部と、前記暗号化第２鍵の復号結果を使用して前記通信装置との間で認証処理を行うサーバ認証処理部と、前記認証処理が合格した前記通信装置との間で前記暗号化第２鍵の復号結果を使用して暗号通信を行うサーバ通信部と、を備え、前記通信装置は、前記セキュアエレメントから受信した前記第２鍵を使用して前記サーバ装置との間で認証処理を行う通信装置認証処理部と、前記セキュアエレメントから受信した前記暗号化第２鍵を前記サーバ装置に送信し、前記セキュアエレメントから受信した前記第２鍵を使用して前記サーバ装置との間で暗号通信を行う通信装置通信部、を備える、通信システムである。

（３）本発明の一態様は、サーバ装置と、車両に搭載される通信装置と、前記車両に搭載されるセキュアエレメントと、を備え、前記セキュアエレメントは、前記サーバ装置との間で共有するマスタ鍵を記憶するセキュアエレメント記憶部と、前記マスタ鍵と前記セキュアエレメントに対応するセキュアエレメント対応識別子とを使用して第４鍵を生成するセキュアエレメント鍵処理部と、前記第４鍵を前記通信装置に送信するセキュアエレメント通信部と、を備え、前記サーバ装置は、前記セキュアエレメントとの間で共有する前記マスタ鍵を記憶するサーバ記憶部と、前記マスタ鍵と前記通信装置から受信した前記セキュアエレメント対応識別子とを使用して前記第４鍵を生成するサーバ鍵処理部と、前記第４鍵を使用して前記通信装置との間で認証処理を行うサーバ認証処理部と、前記認証処理が合格した前記通信装置との間で前記第４鍵を使用して暗号通信を行うサーバ通信部と、を備え、前記通信装置は、前記セキュアエレメントから受信した前記第４鍵を使用して前記サーバ装置との間で認証処理を行う通信装置認証処理部と、前記セキュアエレメントから受信した前記第４鍵を使用して前記サーバ装置との間で暗号通信を行う通信装置通信部、を備える、通信システムである。

（４）本発明の一態様は、サーバ装置と、車両に搭載される通信装置と、前記車両に搭載されるセキュアエレメントと、を備え、前記セキュアエレメントは、前記サーバ装置との間で共有する第５鍵を記憶するセキュアエレメント記憶部と、前記第５鍵を使用して前記サーバ装置との間でクライアント認証処理を行うセキュアエレメント認証処理部と、を備え、前記サーバ装置は、前記セキュアエレメントとの間で共有する前記第５鍵を記憶するサーバ記憶部と、前記通信装置との間で公開鍵暗号によるサーバ認証処理を行い、前記第５鍵を使用して前記セキュアエレメントとの間でクライアント認証処理を行うサーバ認証処理部と、前記サーバ認証処理が合格した場合に前記通信装置との間で第６鍵を共有するための鍵共有処理を行うサーバ鍵処理部と、前記クライアント認証処理が合格した場合に前記通信装置との間で前記第６鍵を使用して暗号通信を行うサーバ通信部と、を備え、前記通信装置は、前記サーバ装置との間で公開鍵暗号によるサーバ認証処理を行う通信装置認証処理部と、前記サーバ認証処理が合格した場合に前記サーバ装置との間で前記第６鍵を共有するための鍵共有処理を行う通信装置鍵処理部と、前記クライアント認証処理が合格した場合に前記サーバ装置との間で前記第６鍵を使用して暗号通信を行う通信装置通信部と、を備える、通信システムである。
（５）本発明の一態様は、上記（４）の通信システムにおいて、前記サーバ認証処理部と前記セキュアエレメント認証処理部とは前記第５鍵を使用してさらにサーバ認証処理を行い、前記サーバ通信部と前記通信装置通信部とは、前記クライアント認証処理と、前記サーバ認証処理部と前記セキュアエレメント認証処理部との間のサーバ認証処理との両方が合格した場合に、前記第６鍵を使用した暗号通信を行う、通信システムである。

（６）本発明の一態様は、サーバ装置と、車両に搭載される通信装置と、前記車両に搭載されるセキュアエレメントと、を備える通信システムの通信方法であり、前記セキュアエレメントが、前記サーバ装置との間で共有する第１鍵を使用して第２鍵を暗号化し、暗号化第２鍵を生成するセキュアエレメント鍵処理ステップと、前記セキュアエレメントが、前記第１鍵を使用して前記サーバ装置との間で認証処理を行うセキュアエレメント認証処理ステップと、前記セキュアエレメントが、前記第２鍵と前記暗号化第２鍵とを前記通信装置に送信するセキュアエレメント通信ステップと、前記サーバ装置が、前記通信装置から受信した前記暗号化第２鍵を、前記セキュアエレメントとの間で共有する前記第１鍵を使用して復号するサーバ鍵処理ステップと、前記サーバ装置が、前記第１鍵を使用して前記セキュアエレメントとの間で認証処理を行うサーバ認証処理ステップと、前記サーバ装置が、前記認証処理が合格した前記セキュアエレメントが搭載された前記車両の前記通信装置との間で前記暗号化第２鍵の復号結果を使用する暗号通信により第３鍵を送受し、当該通信装置との間で前記第３鍵を使用して暗号通信を行うサーバ通信ステップと、前記通信装置が、前記セキュアエレメントから受信した前記暗号化第２鍵を前記サーバ装置に送信し、前記セキュアエレメントから受信した前記第２鍵を使用する暗号通信により前記第３鍵を前記サーバ装置との間で送受し、前記サーバ装置との間で前記第３鍵を使用して暗号通信を行う通信装置通信ステップと、を含む通信方法である。

（７）本発明の一態様は、サーバ装置と、車両に搭載される通信装置と、前記車両に搭載されるセキュアエレメントと、を備える通信システムの通信方法であり、前記セキュアエレメントが、前記サーバ装置との間で共有する第１鍵を使用して第２鍵を暗号化し、暗号化第２鍵を生成するセキュアエレメント鍵処理ステップと、前記セキュアエレメントが、前記第２鍵と前記暗号化第２鍵とを前記通信装置に送信するセキュアエレメント通信ステップと、前記サーバ装置が、前記通信装置から受信した前記暗号化第２鍵を、前記セキュアエレメントとの間で共有する前記第１鍵を使用して復号するサーバ鍵処理ステップと、前記サーバ装置が、前記暗号化第２鍵の復号結果を使用して前記通信装置との間で認証処理を行うサーバ認証処理ステップと、前記サーバ装置が、前記認証処理が合格した前記通信装置との間で前記暗号化第２鍵の復号結果を使用して暗号通信を行うサーバ通信ステップと、前記通信装置が、前記セキュアエレメントから受信した前記第２鍵を使用して前記サーバ装置との間で認証処理を行う通信装置認証処理ステップと、前記通信装置が、前記セキュアエレメントから受信した前記暗号化第２鍵を前記サーバ装置に送信し、前記セキュアエレメントから受信した前記第２鍵を使用して前記サーバ装置との間で暗号通信を行う通信装置通信ステップと、を含む通信方法である。

（８）本発明の一態様は、サーバ装置と、車両に搭載される通信装置と、前記車両に搭載されるセキュアエレメントと、を備える通信システムの通信方法であり、前記セキュアエレメントが、前記サーバ装置との間で共有するマスタ鍵と前記セキュアエレメントに対応するセキュアエレメント対応識別子とを使用して第４鍵を生成するセキュアエレメント鍵処理ステップと、前記セキュアエレメントが、前記第４鍵を前記通信装置に送信するセキュアエレメント通信ステップと、前記サーバ装置が、前記セキュアエレメントとの間で共有する前記マスタ鍵と前記通信装置から受信した前記セキュアエレメント対応識別子とを使用して前記第４鍵を生成するサーバ鍵処理ステップと、前記サーバ装置が、前記第４鍵を使用して前記通信装置との間で認証処理を行うサーバ認証処理ステップと、前記サーバ装置が、前記認証処理が合格した前記通信装置との間で前記第４鍵を使用して暗号通信を行うサーバ通信ステップと、前記通信装置が、前記セキュアエレメントから受信した前記第４鍵を使用して前記サーバ装置との間で認証処理を行う通信装置認証処理ステップと、前記通信装置が、前記セキュアエレメントから受信した前記第４鍵を使用して前記サーバ装置との間で暗号通信を行う通信装置通信ステップと、を含む通信方法である。

（９）本発明の一態様は、サーバ装置と、車両に搭載される通信装置と、前記車両に搭載されるセキュアエレメントと、を備える通信システムの通信方法であり、前記セキュアエレメントが、前記サーバ装置との間で共有する第５鍵を使用して前記サーバ装置との間でクライアント認証処理を行うセキュアエレメント認証処理ステップと、前記サーバ装置が、前記通信装置との間で公開鍵暗号によるサーバ認証処理を行い、前記サーバ認証処理が合格した場合に前記通信装置との間で第６鍵を共有するための鍵共有処理を行うサーバ鍵処理ステップと、前記サーバ装置が、前記第５鍵を使用して前記セキュアエレメントとの間でクライアント認証処理を行うサーバ認証処理ステップと、前記サーバ装置が、前記クライアント認証処理が合格した場合に前記通信装置との間で前記第６鍵を使用して暗号通信を行うサーバ通信ステップと、前記通信装置が、前記サーバ装置との間で公開鍵暗号によるサーバ認証処理を行い、前記サーバ認証処理が合格した場合に前記サーバ装置との間で前記第６鍵を共有するための鍵共有処理を行う通信装置鍵処理ステップと、前記通信装置が、前記クライアント認証処理が合格した場合に前記サーバ装置との間で前記第６鍵を使用して暗号通信を行う通信装置通信ステップと、を含む通信方法である。
（１０）本発明の一態様は、上記（９）の通信方法において、前記サーバ認証処理部と前記セキュアエレメント認証処理部とは前記第５鍵を使用してさらにサーバ認証処理を行い、前記サーバ通信部と前記通信装置通信部とは、前記クライアント認証処理と、前記サーバ認証処理部と前記セキュアエレメント認証処理部との間のサーバ認証処理との両方が合格した場合に、前記第６鍵を使用した暗号通信を行う、通信方法である。

本発明によれば、自動車等の車両と車外のサーバ装置との間の暗号通信路を安全に構築する際の時間の短縮を図ることができるという効果が得られる。

一実施形態に係る通信システム１の概略構成図である。 一実施形態に係るサーバ装置３０の概略構成図である。 一実施形態に係るＴＣＵ１４のハードウェア構成例を示すブロック図である。 一実施形態に係るＴＣＵ１４の機能構成例を示す図である。 一実施形態に係るＳＩＭ８０の機能構成例を示す図である。 一実施形態に係る通信方法の例１を示すシーケンスチャートである。 一実施形態に係る通信方法の例２を示すシーケンスチャートである。 一実施形態に係る通信方法の例３を示すシーケンスチャートである。 一実施形態に係る通信方法の例４を示すシーケンスチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態では、車両として自動車を例に挙げて説明する。

図１は、本実施形態に係る通信システム１の概略構成図である。図１において、通信システム１は、サーバ装置３０と、ＴＣＵ（Tele Communication Unit）１４と、を備える。ＴＣＵ１４は通信装置の例である。ＴＣＵ１４は自動車１０に備わる。自動車１０は、ＴＣＵ１４と、車載インフォテイメント（In-Vehicle Infotainment：ＩＶＩ）機器１５と、ゲートウェイ（ＧＷ）装置１６と、通信ネットワーク１７と、複数のＥＣＵ（電子制御装置）１８とを備える。

ＥＣＵ１８は、自動車１０に備わる車載コンピュータである。ＥＣＵ１８は、自動車１０のエンジン制御等の制御機能を有する。ＥＣＵ１８として、例えば、エンジン制御機能を有するＥＣＵ、ハンドル制御機能を有するＥＣＵ、ブレーキ制御機能を有するＥＣＵなどがある。ゲートウェイ装置１６は、自動車１０に搭載されたＥＣＵ１８に適用されるデータのセキュリティ（保安）の機能を有する。なお、自動車１０に搭載されたいずれかのＥＣＵをゲートウェイ装置１６として機能させてもよい。

ゲートウェイ装置１６と複数のＥＣＵ１８は、自動車１０に備わる通信ネットワーク（以下、車載ネットワーク１７と称する）１７に接続される。車載ネットワーク１７は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）であってもよい。ＣＡＮは車両に搭載される通信ネットワークの一つとして知られている。ゲートウェイ装置１６は、車載ネットワーク１７を介して、各ＥＣＵ１８との間でデータを交換する。ＥＣＵ１８は、車載ネットワーク１７を介して、他のＥＣＵ１８との間でデータを交換する。

なお、車両に搭載される通信ネットワークとして、ＣＡＮ以外の通信ネットワークを自動車１０に備え、ＣＡＮ以外の通信ネットワークを介して、ゲートウェイ装置１６とＥＣＵ１８との間のデータの交換、及び、ＥＣＵ１８同士の間のデータの交換が行われてもよい。例えば、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）を自動車１０に備えてもよい。また、ＣＡＮとＬＩＮとを自動車１０に備えてもよい。また、自動車１０において、ＬＩＮに接続するＥＣＵ１８を備えてもよい。また、ゲートウェイ装置１６は、ＣＡＮとＬＩＮとに接続されてもよい。また、ゲートウェイ装置１６は、ＣＡＮを介して該ＣＡＮに接続されるＥＣＵ１８との間でデータを交換し、また、ＬＩＮを介して該ＬＩＮに接続されるＥＣＵ１８との間でデータを交換してもよい。また、ＥＣＵ１８同士が、ＬＩＮを介してデータを交換してもよい。

自動車１０の車載コンピュータシステムは、ゲートウェイ装置１６と複数のＥＣＵ１８とが車載ネットワーク１７に接続されて構成される。ゲートウェイ装置１６は、自動車１０の車載コンピュータシステムの内部と外部の間の通信を監視する。ＥＣＵ１８は、ゲートウェイ装置１６を介して、車載コンピュータシステムの外部の装置と通信を行う。

なお、車載ネットワーク１７の構成として、車載ネットワーク１７が複数のバス（通信線）を備え、該複数のバスをゲートウェイ装置１６に接続してもよい。この場合、一つのバスに、一つのＥＣＵ１８又は複数のＥＣＵ１８が接続される。

ＴＣＵ１４は、自動車１０の外部の装置と通信を行う。ＴＣＵ１４は、無線通信を行ってもよく、又は、有線通信を行ってもよい。本実施形態に係る一例として、ＴＣＵ１４は、無線通信ネットワークを利用して無線通信を行う。ＴＣＵ１４は、通信路１０２を介してサーバ装置３０と通信を行う。通信路１０２は、ＴＣＵ１４が利用する無線通信ネットワークの無線通信路を含む通信路である。通信路１０２は、無線通信路と有線通信路とから構成されてもよい。

サーバ装置３０は、通信路１０２を介して自動車１０のＴＣＵ１４と通信を行う。サーバ装置３０は、自動車１０のＴＣＵ１４を介して、自動車１０に搭載された装置と通信を行う。

ＴＣＵ１４は、ＩＶＩ機器１５とゲートウェイ装置１６とに接続されている。ＩＶＩ機器１５は、ＴＣＵ１４とゲートウェイ装置１６とに接続されている。ＩＶＩ機器１５は、ＴＣＵ１４を介してサーバ装置３０と通信を行う。ＩＶＩ機器１５は、ゲートウェイ装置１６を介してＥＣＵ１８と通信を行う。

図２は、本実施形態に係るサーバ装置３０の概略構成図である。図２において、サーバ装置３０は、サーバ通信部３１と、サーバ記憶部３２と、サーバ鍵処理部３３と、サーバ認証処理部３４とを備える。サーバ通信部３１は、通信路１０２を介して自動車１０と通信を行う。サーバ記憶部３２はデータを記憶する。サーバ鍵処理部３３は、鍵に関する処理を行う。サーバ認証処理部３４は、自動車１０との間で認証処理を行う。

サーバ装置３０の機能は、サーバ装置３０が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）がコンピュータプログラムを実行することにより実現される。なお、サーバ装置３０として、汎用のコンピュータ装置を使用して構成してもよく、又は、専用のハードウェア装置として構成してもよい。

図３は、本実施形態に係るＴＣＵ１４のハードウェア構成例を示すブロック図である。図３において、ＴＣＵ１４は、ＣＰＵ１４１と、記憶部１４２と、インタフェース部１４３と、通信モジュール１４４とを備える。これら各部はデータを交換できるように構成されている。通信モジュール１４４は、ＳＩＭ（Subscriber Identity Module）８０を備える。

ＣＰＵ１４１はＴＣＵ１４の制御を行う。この制御機能は、ＣＰＵ１４１がコンピュータプログラムを実行することにより実現される。記憶部１４２は、ＣＰＵ１４１で実行されるコンピュータプログラムや各種のデータを記憶する。記憶部１４２は、ＴＣＵ１４の各種の機能を実現させるためのコンピュータプログラムを記憶する。ＣＰＵ１４１が該コンピュータプログラムを実行することにより、ＴＣＵ１４の各種の機能が実現される。

インタフェース部１４３は、自ＴＣＵ１４の外部の装置とデータを送受する。インタフェース部１４３は、ＩＶＩ機器１５とデータを送受するインタフェースと、ゲートウェイ装置１６とデータを送受するインタフェースとを備える。

通信モジュール１４４は、無線通信ネットワークを利用して無線通信を行う。通信モジュール１４４は通信装置の例である。通信モジュール１４４は、ＳＩＭ８０を備える。ＳＩＭ８０は、無線通信ネットワークを利用するための情報が書き込まれたＳＩＭである。通信モジュール１４４は、ＳＩＭ８０を使用することにより該無線通信ネットワークに接続して無線通信を行うことができる。本実施形態に係る一例として、通信路１０２は、通信モジュール１４４がＳＩＭ８０により接続する無線通信ネットワークの無線通信路を含む通信路である。

なお、ＳＩＭ８０として、ｅＳＩＭ（Embedded Subscriber Identity Module）を使用してもよい。ＳＩＭ及びｅＳＩＭはセキュアエレメント（Secure Element：ＳＥ）の例である。ＳＩＭ及びｅＳＩＭは耐タンパー性（Tamper Resistant）を有する。

図４は、本実施形態に係るＴＣＵ１４の機能構成例を示す図である。図５において、ＴＣＵ１４は、ＴＣＵ通信部５１と、ＴＣＵ記憶部５２と、ＴＣＵ鍵処理部５３と、ＴＣＵ認証処理部５４とを備える。これら各部の機能は、ＣＰＵ１４１がコンピュータプログラムを実行することにより実現される。ＴＣＵ通信部５１は、通信路１０２を介してサーバ装置３０と通信を行う。ＴＣＵ記憶部５２はデータを記憶する。ＴＣＵ鍵処理部５３は、鍵に関する処理を行う。ＴＣＵ認証処理部５４は、サーバ装置３０との間で認証処理を行う。

図５は、本実施形態に係るＳＩＭ８０の機能構成例を示す図である。図５において、ＳＩＭ８０は、ＳＩＭ通信部８１と、ＳＩＭ記憶部８２と、ＳＩＭ鍵処理部８３と、ＳＩＭ認証処理部８４とを備える。ＳＩＭ８０の機能は、ＳＩＭ８０が備えるＣＰＵがコンピュータプログラムを実行することにより実現される。

ＳＩＭ通信部８１は、ＳＩＭ８０の外部の装置と通信を行う。ＳＩＭ記憶部８２はデータを記憶する。ＳＩＭ鍵処理部８３は、鍵に関する処理を行う。ＳＩＭ認証処理部８４は、サーバ装置３０との間で認証処理を行う。

［通信方法の例１］
次に図６を参照して本実施形態に係る通信方法の例１を説明する。図６は、本実施形態に係る通信方法の例１を示すシーケンスチャートである。

図６において、サーバ装置３０は、第１鍵ＰＳＫ１を予めサーバ記憶部３２に格納する。ＳＩＭ８０は、第１鍵ＰＳＫ１を予めＳＩＭ記憶部８２に格納する。サーバ装置３０がサーバ記憶部３２に格納する第１鍵ＰＳＫ１とＳＩＭ８０がＳＩＭ記憶部８２に格納する第１鍵ＰＳＫ１とは、同じである。第１鍵ＰＳＫ１は、漏洩しないように安全に管理されることが好ましい。

ＳＩＭ８０は、ＩＣＣＩＤ（Integrated Circuit Card ID）を格納する。ＩＣＣＩＤは、ＳＩＭ８０（セキュアエレメント）に対応するＳＩＭ対応識別子（セキュアエレメント対応識別子）の例である。サーバ装置３０には、自動車１０に搭載されるＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤが予め登録される。サーバ記憶部３２は、サーバ装置３０に登録されたＩＣＣＩＤを格納する。サーバ記憶部３２は、ＳＩＭ８０との間で共有する第１鍵ＰＳＫ１を、当該ＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤに関連付けて格納する。ＴＣＵ１４のＣＰＵ１４１は、自ＴＣＵ１４の通信モジュール１４４のＳＩＭ８０から当該ＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤを受信して保持する。

第１鍵ＰＳＫ１は、例えば次式（１）により生成されてもよい。
第１鍵ＰＳＫ１＝ダイジェスト（Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔ、ＩＣＣＩＤ） ・・・（１）
但し、Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔはマスタ鍵である。マスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔは、漏洩しないように安全に管理されることが好ましい。ＩＣＣＩＤは、当該ＩＣＣＩＤを使用して生成される第１鍵ＰＳＫ１が格納されるＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤである。上記式（１）において、第１鍵ＰＳＫ１は、マスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿ＳｅｃｒｅｔとＩＣＣＩＤとを使用して生成されるダイジェストである。ダイジェストとして、例えば、ハッシュ（hash）関数により算出される値、又は、排他的論理和演算により算出される値などが挙げられる。例えば、第１鍵ＰＳＫ１は、マスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿ＳｅｃｒｅｔとＩＣＣＩＤとを入力値に使用して算出されるハッシュ関数値である。ダイジェストとして、ＣＭＡＣ（Cipher-based Message Authentication Code）を使用してもよい。例えば、第１鍵ＰＳＫ１は、ＣＭＡＣ（Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔ；ＩＣＣＩＤ）である。但し、ＣＭＡＣ（Ａ；Ｂ）において、鍵ＡはＣＭＡＣの生成に使用される鍵であり、データＢはＣＭＡＣの生成対象のデータである。これにより、第１鍵ＰＳＫ１は、マスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔを使用して生成される「ＩＣＣＩＤのＣＭＡＣ」である。
上記式（１）により生成される第１鍵ＰＳＫ１は、ＳＩＭ８０毎に異なるＩＣＣＩＤが使用されて生成されるので、ＳＩＭ８０毎に異なる鍵になる。

又は、第１鍵ＰＳＫ１は、乱数発生器により発生された乱数を使用して生成されてもよい。

本実施形態に係る通信方法の例１は、鍵共有段階Ｓ１００と、暗号通信路構築段階Ｓ２００とから構成される。

（鍵共有段階）
図６を参照して鍵共有段階Ｓ１００を説明する。
（ステップＳ１０１）ＴＣＵ１４において、ＴＣＵ鍵処理部５３は、ＳＩＭ８０に対して第２鍵ＰＳＫ２を要求する。

（ステップＳ１０２）ＳＩＭ８０において、ＳＩＭ鍵処理部８３は、該第２鍵ＰＳＫ２の要求に応じて、第２鍵ＰＳＫ２を生成する。ＳＩＭ鍵処理部８３は、乱数を発生し、当該乱数を使用して第２鍵ＰＳＫ２を生成する。

（ステップＳ１０３）ＳＩＭ鍵処理部８３は、該生成した第２鍵ＰＳＫ２を、ＳＩＭ記憶部８２の第１鍵ＰＳＫ１を使用して暗号化し、暗号化第２鍵ＰＳＫ１（ＰＳＫ２）を生成する。ＳＩＭ通信部８１は、第２鍵ＰＳＫ２と暗号化第２鍵ＰＳＫ１（ＰＳＫ２）とをＣＰＵ１４１に送信する。ＴＣＵ記憶部５２は、ＳＩＭ８０から受信した第２鍵ＰＳＫ２を格納する。

（ステップＳ１０４）ＴＣＵ通信部５１は、ＳＩＭ８０から受信した暗号化第２鍵ＰＳＫ１（ＰＳＫ２）と、当該ＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤとをサーバ装置３０に送信する。サーバ装置３０のサーバ鍵処理部３３は、自動車１０のＴＣＵ１４から受信したＩＣＣＩＤに関連付けられている第１鍵ＰＳＫ１を、サーバ記憶部３２から取得する。サーバ鍵処理部３３は、該取得した第１鍵ＰＳＫ１を使用して、当該自動車１０のＴＣＵ１４から受信した暗号化第２鍵ＰＳＫ１（ＰＳＫ２）を復号する。サーバ記憶部３２は、該暗号化第２鍵ＰＳＫ１（ＰＳＫ２）の復号結果の第２鍵ＰＳＫ２を、当該自動車１０のＴＣＵ１４から受信したＩＣＣＩＤに関連付けて格納する。これにより、サーバ装置３０と自動車１０のＴＣＵ１４との間で第２鍵ＰＳＫ２が共有される。

（暗号通信路構築段階）
図６を参照して暗号通信路構築段階Ｓ２００を説明する。
（ステップＳ２０１）ＴＣＵ１４のＴＣＵ認証処理部５４は、乱数ｃを発生し、当該乱数ｃをチャレンジにする。ＴＣＵ通信部５１は、チャレンジ（乱数ｃ）と、ＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤとをサーバ装置３０に送信する。ＴＣＵ記憶部５２は、チャレンジ（乱数ｃ）を格納する。

（ステップＳ２０２）サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４は、自動車１０のＴＣＵ１４から受信したＩＣＣＩＤに関連付けられている第１鍵ＰＳＫ１を、サーバ記憶部３２から取得する。サーバ認証処理部３４は、該取得した第１鍵ＰＳＫ１と、当該自動車１０のＴＣＵ１４から受信したチャレンジ（乱数ｃ）とを使用して、レスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）を生成する。このレスポンス生成方法は、予め、サーバ認証処理部３４に設定される。レスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）は、本実施形態に係る一例として、第１鍵ＰＳＫ１で乱数ｃを暗号化した暗号化データである。

なお、レスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）は、本実施形態に係る一例として、ＣＭＡＣ（ＰＳＫ１；乱数ｃ）、つまり、第１鍵ＰＳＫ１を使用して生成される「乱数ｃのＣＭＡＣ」であってもよい。

サーバ認証処理部３４は、乱数ｓを発生し、当該乱数ｓをチャレンジにする。サーバ記憶部３２はチャレンジ（乱数ｓ）を格納する。

（ステップＳ２０３）サーバ通信部３１は、レスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）とチャレンジ（乱数ｓ）とを、チャレンジ（乱数ｃ）の送信元の自動車１０のＴＣＵ１４に送信する。

（ステップＳ２０４）ＴＣＵ１４のＴＣＵ認証処理部５４は、ＴＣＵ記憶部５２のチャレンジ（乱数ｃ）と、サーバ装置３０から受信したレスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）及びチャレンジ（乱数ｓ）とをＳＩＭ８０に送信する。

（ステップＳ２０５）ＳＩＭ８０のＳＩＭ認証処理部８４は、ＣＰＵ１４１（ＴＣＵ認証処理部５４）から受信したレスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）の検証を行う。このレスポンス検証方法として、サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４におけるレスポンス生成方法に対応する方法が、予め、ＳＩＭ認証処理部８４に設定される。レスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）の検証において、ＳＩＭ認証処理部８４は、ＣＰＵ１４１（ＴＣＵ認証処理部５４）から受信したチャレンジ（乱数ｃ）と、ＳＩＭ記憶部８２の第１鍵ＰＳＫ１と、を使用する。

例えば、レスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）が第１鍵ＰＳＫ１による乱数ｃの暗号化データである場合、ＳＩＭ認証処理部８４は、ＳＩＭ記憶部８２の第１鍵ＰＳＫ１を使用してチャレンジ（乱数ｃ）を暗号化し、該暗号化により生成した暗号化データとレスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）とを比較する。この比較の結果、両者が一致する場合にはレスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）の検証が合格であり、両者が不一致の場合にはレスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）の検証が不合格である。

なお、レスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）が第１鍵ＰＳＫ１による乱数ｃの暗号化データである場合の他の検証方法として、ＳＩＭ認証処理部８４は、ＳＩＭ記憶部８２の第１鍵ＰＳＫ１を使用してレスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）を復号し、該復号の結果とチャレンジ（乱数ｃ）とを比較してもよい。この比較の結果、両者が一致する場合にはレスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）の検証が合格であり、両者が不一致の場合にはレスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）の検証が不合格である。

例えば、レスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）がＣＭＡＣ（ＰＳＫ１；乱数ｃ）である場合、ＳＩＭ認証処理部８４は、ＳＩＭ記憶部８２の第１鍵ＰＳＫ１を使用してチャレンジ（乱数ｃ）のＣＭＡＣを生成し、生成したＣＭＡＣとレスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）とを比較する。この比較の結果、両者が一致する場合にはレスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）の検証が合格であり、両者が不一致の場合にはレスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）の検証が不合格である。

レスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）の検証が合格である場合には、以降の処理を進める。一方、レスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）の検証が不合格である場合には、図６の処理を終了する。レスポンスＰＳＫ１（乱数ｃ）の検証が不合格である場合には、ＳＩＭ認証処理部８４は所定のエラー処理を実行してもよい。

ＳＩＭ認証処理部８４は、ＳＩＭ記憶部８２の第１鍵ＰＳＫ１と、ＣＰＵ１４１（ＴＣＵ認証処理部５４）から受信したチャレンジ（乱数ｓ）とを使用して、レスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）を生成する。このレスポンス生成方法は、予め、ＳＩＭ認証処理部８４に設定される。レスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）は、本実施形態に係る一例として、第１鍵ＰＳＫ１で乱数ｓを暗号化した暗号化データである。

なお、レスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）は、本実施形態に係る一例として、ＣＭＡＣ（ＰＳＫ１；乱数ｓ）、つまり、第１鍵ＰＳＫ１を使用して生成される「乱数ｓのＣＭＡＣ」であってもよい。

（ステップＳ２０６）ＳＩＭ通信部８１は、レスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）をＣＰＵ１４１に送信する。

（ステップＳ２０７）ＴＣＵ通信部５１は、ＳＩＭ８０から受信したレスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）をサーバ装置３０に送信する。

（ステップＳ２０８）サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４は、自動車１０のＴＣＵ１４から受信したレスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）の検証を行う。このレスポンス検証方法として、自動車１０のＴＣＵ１４のＳＩＭ８０のＳＩＭ認証処理部８４におけるレスポンス生成方法に対応する方法が、予め、サーバ認証処理部３４に設定される。レスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）の検証において、サーバ認証処理部３４は、サーバ記憶部３２のチャレンジ（乱数ｓ）と、サーバ記憶部３２の第１鍵ＰＳＫ１と、を使用する。

例えば、レスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）が第１鍵ＰＳＫ１による乱数ｓの暗号化データである場合、サーバ認証処理部３４は、サーバ記憶部３２の第１鍵ＰＳＫ１を使用してチャレンジ（乱数ｓ）を暗号化し、該暗号化により生成した暗号化データとレスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）とを比較する。この比較の結果、両者が一致する場合にはレスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）の検証が合格であり、両者が不一致の場合にはレスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）の検証が不合格である。

なお、レスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）が第１鍵ＰＳＫ１による乱数ｓの暗号化データである場合の他の検証方法として、サーバ認証処理部３４は、サーバ記憶部３２の第１鍵ＰＳＫ１を使用してレスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）を復号し、該復号の結果とチャレンジ（乱数ｓ）とを比較してもよい。この比較の結果、両者が一致する場合にはレスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）の検証が合格であり、両者が不一致の場合にはレスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）の検証が不合格である。

例えば、レスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）がＣＭＡＣ（ＰＳＫ１；乱数ｓ）である場合、サーバ認証処理部３４は、サーバ記憶部３２の第１鍵ＰＳＫ１を使用してチャレンジ（乱数ｓ）のＣＭＡＣを生成し、生成したＣＭＡＣとレスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）とを比較する。この比較の結果、両者が一致する場合にはレスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）の検証が合格であり、両者が不一致の場合にはレスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）の検証が不合格である。

レスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）の検証が合格である場合には、以降の処理を進める。一方、レスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）の検証が不合格である場合には、図６の処理を終了する。レスポンスＰＳＫ１（乱数ｓ）の検証が不合格である場合には、サーバ認証処理部３４は所定のエラー処理を実行してもよい。

（ステップＳ２０９）ＴＣＵ１４のＴＣＵ鍵処理部５３は、第３鍵Ｋ＿ｃｏｍを生成する。例えば、ＴＣＵ鍵処理部５３は、乱数を発生し、該乱数に基づいて第３鍵Ｋ＿ｃｏｍを生成してもよい。ＴＣＵ記憶部５２は、第３鍵Ｋ＿ｃｏｍを格納する。

（ステップＳ２１０）ＴＣＵ鍵処理部５３は、ＴＣＵ記憶部５２の第２鍵ＰＳＫ２を使用して第３鍵Ｋ＿ｃｏｍを暗号化し、暗号化第３鍵ＰＳＫ２（Ｋ＿ｃｏｍ）を生成する。ＴＣＵ通信部５１は、暗号化第３鍵ＰＳＫ２（Ｋ＿ｃｏｍ）をサーバ装置３０に送信する。サーバ装置３０のサーバ鍵処理部３３は、自動車１０のＴＣＵ１４からステップＳ２０１で受信したＩＣＣＩＤに関連付けられている第２鍵ＰＳＫ２を、サーバ記憶部３２から取得する。サーバ鍵処理部３３は、該取得した第２鍵ＰＳＫ２を使用して、当該自動車１０のＴＣＵ１４から受信した暗号化第３鍵ＰＳＫ２（Ｋ＿ｃｏｍ）を復号する。サーバ記憶部３２は、該暗号化第３鍵ＰＳＫ２（Ｋ＿ｃｏｍ）の復号結果の第３鍵Ｋ＿ｃｏｍを、当該自動車１０のＴＣＵ１４から受信したＩＣＣＩＤに関連付けて格納する。これにより、サーバ装置３０と自動車１０のＴＣＵ１４との間で第３鍵Ｋ＿ｃｏｍが共有される。

（ステップＳ２１１）サーバ装置３０のサーバ通信部３１と自動車１０のＴＣＵ１４のＴＣＵ通信部５１とは、第３鍵Ｋ＿ｃｏｍを使用して暗号通信を行う。この暗号通信では、第３鍵Ｋ＿ｃｏｍを使用してデータが暗号化された暗号化データＶＰＮ−Ｋ＿ｃｏｍ（データ）が、サーバ通信部３１とＴＣＵ通信部５１との間で送受される。これにより、サーバ通信部３１とＴＣＵ通信部５１との間で、第３鍵Ｋ＿ｃｏｍを使用した暗号通信路が構築される。

なお、サーバ装置３０のサーバ鍵処理部３３が第３鍵Ｋ＿ｃｏｍを生成し、サーバ装置３０から自動車１０へ、第３鍵Ｋ＿ｃｏｍを第２鍵ＰＳＫ２による暗号通信により送信してもよい。

上述した通信方法の例１によれば、サーバ装置３０とＳＩＭ８０との間で事前に共有された第１鍵ＰＳＫ１による暗号通信により、第２鍵ＰＳＫ２がサーバ装置３０とＴＣＵ１４との間で共有される。次いで、サーバ装置３０とＳＩＭ８０との間の第１鍵ＰＳＫ１を使用した認証が合格した場合に、サーバ装置３０と当該ＳＩＭ８０が搭載された自動車１０のＴＣＵ１４との間で第２鍵ＰＳＫ２による暗号通信により第３鍵Ｋ＿ｃｏｍが共有される。次いで、当該第３鍵Ｋ＿ｃｏｍにより、サーバ装置３０と自動車１０のＴＣＵ１４との間で暗号通信路が構築される。これにより、自動車１０と車外のサーバ装置３０との間の暗号通信路を安全に構築することができる。

また、従来の公開鍵暗号（非対称鍵暗号）により認証処理を行って暗号通信路を構築する方法に比して、通信方法の例１に係る第１鍵ＰＳＫ１は共通鍵（Pre-shared Key：ＰＳＫ）であるので認証処理の演算量が少ない。これにより、通信方法の例１によれば、自動車１０と車外のサーバ装置３０との間の暗号通信路を安全に構築する際の時間の短縮を図ることができる。

［通信方法の例２］
次に図７を参照して本実施形態に係る通信方法の例２を説明する。図７は、本実施形態に係る通信方法の例２を示すシーケンスチャートである。図７において図６の各ステップに対応する部分には同一の符号を付している。

図７において、上述の通信方法の例１と同様に、サーバ装置３０のサーバ記憶部３２と、ＳＩＭ８０のＳＩＭ記憶部８２とは、予め同じ第１鍵ＰＳＫ１を格納する。サーバ記憶部３２は、ＳＩＭ８０との間で共有する第１鍵ＰＳＫ１を、当該ＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤに関連付けて格納する。ＴＣＵ１４のＣＰＵ１４１は、自ＴＣＵ１４の通信モジュール１４４のＳＩＭ８０から当該ＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤを受信して保持する。

本実施形態に係る通信方法の例２は、鍵共有段階Ｓ１００と、暗号通信路構築段階Ｓ３００とから構成される。通信方法の例２において、鍵共有段階Ｓ１００は上述した通信方法の例１と同じであるので、その説明を省略する。

（暗号通信路構築段階）
図７を参照して暗号通信路構築段階Ｓ３００を説明する。通信方法の例２では、「ＩＥＴＦ ＲＦＣ４２７９、“Pre-Shared Key Ciphersuites for Transport Layer Security (TLS)”」に準拠したＶＰＮ（Virtual Private Network）回線の構築方法である「ＴＬＳ−ＶＰＮ」方法を適用する。

（ステップＳ３０１）ＴＣＵ１４のＴＣＵ認証処理部５４は、ＴＣＵ通信部５１により、ClientHelloメッセージをサーバ装置３０に送信する。ClientHelloメッセージは、ＴＬＳバージョン、鍵交換方式、暗号アルゴリズム及びＭＡＣ（Message Authentication Code）方式を示す情報と、乱数Ｃとを含むメッセージである。

（ステップＳ３０２）サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４は、サーバ通信部３１により、ServerHelloメッセージを自動車１０のＴＣＵ１４に送信する。ServerHelloメッセージは、ＴＬＳバージョン、鍵交換方式、暗号アルゴリズム及びＭＡＣ方式を示す情報と、乱数Ｓとを含むメッセージである。

（ステップＳ３０３）サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４は、サーバ通信部３１により、ServerDoneメッセージを自動車１０のＴＣＵ１４に送信する。

（ステップＳ３０４）ＴＣＵ１４のＴＣＵ認証処理部５４は、ＴＣＵ通信部５１により、ClientKeyExchangeメッセージをサーバ装置３０に送信する。ClientKeyExchangeメッセージは、ＰＳＫ識別子（ＰＳＫＩＤ）を含むメッセージである。本実施形態の一例として、ＰＳＫ識別子（ＰＳＫＩＤ）は当該ＴＣＵ１４のＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤである。

（ステップＳ３０５）ＴＣＵ１４のＴＣＵ認証処理部５４は、ＴＣＵ通信部５１により、ChangeCipherSpecメッセージ及び検証値（VerifyValue）「ＰＳＫ２（クライアント乱数）」をサーバ装置３０に送信する。検証値「ＰＳＫ２（クライアント乱数）」は、サーバ装置３０と自動車１０のＴＣＵ１４との間で共有する第２鍵ＰＳＫ２で乱数Ｃを暗号化した暗号データである。

サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４は、自動車１０のＴＣＵ１４から受信した検証値「ＰＳＫ２（クライアント乱数）」を、ＰＳＫ識別子（ＰＳＫＩＤ）のＩＣＣＩＤに関連付けられているサーバ記憶部３２の第２鍵ＰＳＫ２と、当該自動車１０のＴＣＵ１４からステップＳ３０１で受信したClientHelloメッセージの乱数Ｃとを使用して検証する。検証値「ＰＳＫ２（クライアント乱数）」の検証が合格である場合には、クライアント認証が合格である。検証値「ＰＳＫ２（クライアント乱数）」の検証が不合格である場合には、クライアント認証が不合格である。クライアント認証が合格である場合には以降の処理を進める。一方、クライアント認証が不合格である場合には、図７の処理を終了する。クライアント認証が不合格である場合には、サーバ認証処理部３４は所定のエラー処理を実行してもよい。

（ステップＳ３０６）ＴＣＵ１４のＴＣＵ認証処理部５４は、ＴＣＵ通信部５１により、Finishedメッセージをサーバ装置３０に送信する。

（ステップＳ３０７）サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４は、サーバ通信部３１により、ChangeCipherSpecメッセージ及び検証値「ＰＳＫ２（サーバ乱数）」を自動車１０のＴＣＵ１４に送信する。検証値「ＰＳＫ２（サーバ乱数）」は、自動車１０とサーバ装置３０との間で共有する第２鍵ＰＳＫ２で乱数Ｓを暗号化した暗号データである。ＴＣＵ１４のＴＣＵ認証処理部５４は、サーバ通信部３１から受信した検証値「ＰＳＫ２（サーバ乱数）」を、ＴＣＵ記憶部５２の第２鍵ＰＳＫ２と、サーバ装置３０からステップＳ３０２で受信したServerHelloメッセージの乱数Ｓとを使用して検証する。検証値「ＰＳＫ２（サーバ乱数）」の検証が合格である場合には、サーバ認証が合格である。検証値「ＰＳＫ２（サーバ乱数）」の検証が不合格である場合には、サーバ認証が不合格である。サーバ認証が合格である場合には以降の処理を進める。一方、サーバ認証が不合格である場合には、図７の処理を終了する。サーバ認証が不合格である場合には、ＴＣＵ認証処理部５４は所定のエラー処理を実行してもよい。

（ステップＳ３０８）サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４は、サーバ通信部３１により、Finishedメッセージを自動車１０のＴＣＵ１４に送信する。

（ステップＳ３０９）サーバ装置３０のサーバ通信部３１と自動車１０のＴＣＵ１４のＴＣＵ通信部５１とは、第２鍵ＰＳＫ２を使用して暗号通信を行う。この暗号通信では、サーバ通信部３１とＴＣＵ通信部５１との間で、第２鍵ＰＳＫ２により暗号通信路ＰＳＫ２−ＶＰＮが構築される。

上述した通信方法の例２によれば、サーバ装置３０とＳＩＭ８０との間で事前に共有された第１鍵ＰＳＫ１による暗号通信により、第２鍵ＰＳＫ２がサーバ装置３０とＴＣＵ１４との間で共有される。次いで、サーバ装置３０と自動車１０のＴＣＵ１４との間で、「ＴＬＳ−ＶＰＮ」方法により暗号通信路ＰＳＫ２−ＶＰＮが構築される。この「ＴＬＳ−ＶＰＮ」方法において、通信方法の例２によれば、第２鍵ＰＳＫ２を使用して、クライアント認証（ＴＣＵ１４の認証）及びサーバ認証（サーバ装置３０の認証）がそれぞれ行われる。これにより、自動車１０と車外のサーバ装置３０との間の暗号通信路を安全に構築することができる。

また、「ＴＬＳ−ＶＰＮ」方法で使用される第２鍵ＰＳＫ２は、事前にサーバ装置３０とＴＣＵ１４との間で共有される。これにより、通信方法の例２によれば、自動車１０と車外のサーバ装置３０との間の暗号通信路を安全に構築する際の時間の短縮を図ることができる。

［通信方法の例３］
次に図８を参照して本実施形態に係る通信方法の例３を説明する。図８は、本実施形態に係る通信方法の例３を示すシーケンスチャートである。図８において図７の各ステップに対応する部分には同一の符号を付している。

図８において、サーバ装置３０は、マスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔを予めサーバ記憶部３２に格納する。ＳＩＭ８０は、マスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔを予めＳＩＭ記憶部８２に格納する。サーバ装置３０がサーバ記憶部３２に格納するマスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿ＳｅｃｒｅｔとＳＩＭ８０がＳＩＭ記憶部８２に格納するマスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔとは、同じである。マスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔは、漏洩しないように安全に管理されることが好ましい。

ＳＩＭ８０は、ＩＣＣＩＤを格納する。ＩＣＣＩＤは、ＳＩＭ８０（セキュアエレメント）に対応するＳＩＭ対応識別子（セキュアエレメント対応識別子）の例である。ＴＣＵ１４のＣＰＵ１４１は、自ＴＣＵ１４の通信モジュール１４４のＳＩＭ８０から当該ＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤを受信して保持する。

本実施形態に係る通信方法の例３は、鍵共有段階Ｓ４００と、暗号通信路構築段階Ｓ３００ａとから構成される。

（鍵共有段階）
図８を参照して鍵共有段階Ｓ４００を説明する。
（ステップＳ４０１）ＴＣＵ１４において、ＴＣＵ鍵処理部５３は、ＳＩＭ８０に対して第４鍵ＰＳＫを要求する。

（ステップＳ４０２）ＳＩＭ８０において、ＳＩＭ鍵処理部８３は、該第４鍵ＰＳＫの要求に応じて、第４鍵ＰＳＫを生成する。ＳＩＭ鍵処理部８３は、ＳＩＭ記憶部８２のマスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔと自ＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤとを使用して第４鍵ＰＳＫを生成する。

本実施形態の一例として、第４鍵ＰＳＫは、次式（２）により生成される。
第４鍵ＰＳＫ＝ダイジェスト（Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔ、ＩＣＣＩＤ、乱数） ・・・（２）
但し、乱数は、第４鍵ＰＳＫの生成の度に、ＳＩＭ鍵処理部８３が生成する乱数である。
上記式（２）において、第４鍵ＰＳＫは、マスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿ＳｅｃｒｅｔとＩＣＣＩＤと乱数とを使用して生成されるダイジェストである。ダイジェストとして、例えば、ハッシュ関数により算出される値、又は、排他的論理和演算により算出される値などが挙げられる。例えば、第４鍵ＰＳＫは、マスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿ＳｅｃｒｅｔとＩＣＣＩＤと乱数とを入力値に使用して算出されるハッシュ関数値である。ダイジェストとして、ＣＭＡＣを使用してもよい。例えば、第４鍵ＰＳＫは、ＣＭＡＣ（Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔ；ＩＣＣＩＤ、乱数）である。但し、ＣＭＡＣ（Ａ；Ｂ）において、鍵ＡはＣＭＡＣの生成に使用される鍵であり、データＢはＣＭＡＣの生成対象のデータである。これにより、第４鍵ＰＳＫは、マスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔを使用して生成される「ＩＣＣＩＤと乱数との連結データ、のＣＭＡＣ」である。

上記式（２）により生成される第４鍵ＰＳＫは、ＳＩＭ８０毎に異なるＩＣＣＩＤが使用されて生成されるので、ＳＩＭ８０毎に異なる鍵になる。また、第４鍵ＰＳＫの生成の度に生成される乱数が使用されるので、本通信方法の例３が実行される度に異なる第４鍵ＰＳＫが生成される。

（ステップＳ４０３）ＳＩＭ通信部８１は、第４鍵ＰＳＫと当該第４鍵ＰＳＫの生成に使用された乱数とをＣＰＵ１４１に送信する。ＴＣＵ記憶部５２は、ＳＩＭ８０から受信した第４鍵ＰＳＫを格納する。

（ステップＳ４０４）ＴＣＵ通信部５１は、ＳＩＭ８０から受信した乱数と、当該ＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤとをサーバ装置３０に送信する。

（ステップＳ４０５）サーバ装置３０のサーバ鍵処理部３３は、サーバ記憶部３２のマスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔと、自動車１０のＴＣＵ１４から受信したＩＣＣＩＤとを使用して第４鍵ＰＳＫを生成する。本実施形態の一例として、第４鍵ＰＳＫは、上記式（２）により生成される。サーバ鍵処理部３３は、当該自動車１０のＴＣＵ１４から受信した乱数を上記式（２）の乱数に使用する。サーバ記憶部３２は、サーバ鍵処理部３３が生成した第４鍵ＰＳＫを、当該自動車１０のＴＣＵ１４から受信したＩＣＣＩＤに関連付けて格納する。これにより、サーバ装置３０と自動車１０のＴＣＵ１４との間で第４鍵ＰＳＫが共有される。

（暗号通信路構築段階）
図８を参照して暗号通信路構築段階Ｓ３００ａを説明する。通信方法の例３では、上述した通信方法の例２と同様に、「ＩＥＴＦ ＲＦＣ４２７９、“Pre-Shared Key Ciphersuites for Transport Layer Security (TLS)”」に準拠したＶＰＮ回線の構築方法である「ＴＬＳ−ＶＰＮ」方法を適用する。図８に示す暗号通信路構築段階Ｓ３００ａにおいて、図７に示す暗号通信路構築段階Ｓ３００の各ステップに対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

ステップＳ３０１からステップＳ３０４までは、上述した通信方法の例２の暗号通信路構築段階Ｓ３００と同じである。次いでステップＳ３０５ａが実行される。

（ステップＳ３０５ａ）ＴＣＵ１４のＴＣＵ認証処理部５４は、ＴＣＵ通信部５１により、ChangeCipherSpecメッセージ及び検証値（VerifyValue）「ＰＳＫ（クライアント乱数）」をサーバ装置３０に送信する。検証値「ＰＳＫ（クライアント乱数）」は、サーバ装置３０と自動車１０のＴＣＵ１４との間で共有する第４鍵ＰＳＫで乱数Ｃを暗号化した暗号データである。

サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４は、自動車１０のＴＣＵ１４から受信した検証値「ＰＳＫ（クライアント乱数）」を、ＰＳＫ識別子（ＰＳＫＩＤ）のＩＣＣＩＤに関連付けられているサーバ記憶部３２の第４鍵ＰＳＫと、当該自動車１０のＴＣＵ１４からステップＳ３０１で受信したClientHelloメッセージの乱数Ｃとを使用して検証する。検証値「ＰＳＫ（クライアント乱数）」の検証が合格である場合には、クライアント認証が合格である。検証値「ＰＳＫ（クライアント乱数）」の検証が不合格である場合には、クライアント認証が不合格である。クライアント認証が合格である場合には以降の処理を進める。一方、クライアント認証が不合格である場合には、図８の処理を終了する。クライアント認証が不合格である場合には、サーバ認証処理部３４は所定のエラー処理を実行してもよい。

（ステップＳ３０６）ＴＣＵ１４のＴＣＵ認証処理部５４は、ＴＣＵ通信部５１により、Finishedメッセージをサーバ装置３０に送信する。

（ステップＳ３０７ａ）サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４は、サーバ通信部３１により、ChangeCipherSpecメッセージ及び検証値「ＰＳＫ（サーバ乱数）」を自動車１０のＴＣＵ１４に送信する。検証値「ＰＳＫ（サーバ乱数）」は、サーバ装置３０と自動車１０のＴＣＵ１４との間で共有する第４鍵ＰＳＫで乱数Ｓを暗号化した暗号データである。

ＴＣＵ１４のＴＣＵ認証処理部５４は、サーバ通信部３１から受信した検証値「ＰＳＫ（サーバ乱数）」を、ＴＣＵ記憶部５２の第４鍵ＰＳＫと、サーバ装置３０からステップＳ３０２で受信したServerHelloメッセージの乱数Ｓとを使用して検証する。検証値「ＰＳＫ（サーバ乱数）」の検証が合格である場合には、サーバ認証が合格である。検証値「ＰＳＫ（サーバ乱数）」の検証が不合格である場合には、サーバ認証が不合格である。サーバ認証が合格である場合には以降の処理を進める。一方、サーバ認証が不合格である場合には、図８の処理を終了する。サーバ認証が不合格である場合には、ＴＣＵ認証処理部５４は所定のエラー処理を実行してもよい。

（ステップＳ３０８）サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４は、サーバ通信部３１により、Finishedメッセージを自動車１０のＴＣＵ１４に送信する。

（ステップＳ３０９ａ）サーバ装置３０のサーバ通信部３１と自動車１０のＴＣＵ１４のＴＣＵ通信部５１とは、第４鍵ＰＳＫを使用して暗号通信を行う。この暗号通信では、サーバ通信部３１とＴＣＵ通信部５１との間で、第４鍵ＰＳＫにより暗号通信路ＰＳＫ−ＶＰＮが構築される。

上述した通信方法の例３によれば、サーバ装置３０とＳＩＭ８０との間で事前に共有されたマスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔと、当該ＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤとを使用して、第４鍵ＰＳＫがサーバ装置３０とＳＩＭ８０とのそれぞれで生成されることにより、第４鍵ＰＳＫがサーバ装置３０とＴＣＵ１４との間で共有される。次いで、サーバ装置３０と自動車１０のＴＣＵ１４との間で、「ＴＬＳ−ＶＰＮ」方法により暗号通信路ＰＳＫ−ＶＰＮが構築される。この「ＴＬＳ−ＶＰＮ」方法において、通信方法の例３によれば、第４鍵ＰＳＫを使用して、クライアント認証（ＴＣＵ１４の認証）及びサーバ認証（サーバ装置３０の認証）がそれぞれ行われる。これにより、自動車１０と車外のサーバ装置３０との間の暗号通信路を安全に構築することができる。

また、「ＴＬＳ−ＶＰＮ」方法で使用される第４鍵ＰＳＫは、事前にサーバ装置３０とＴＣＵ１４との間で共有される。これにより、通信方法の例３によれば、自動車１０と車外のサーバ装置３０との間の暗号通信路を安全に構築する際の時間の短縮を図ることができる。

［通信方法の例４］
次に図９を参照して本実施形態に係る通信方法の例４を説明する。図９は、本実施形態に係る通信方法の例４を示すシーケンスチャートである。

図９において、サーバ装置３０は、サーバ公開鍵証明書Ｋｐと、サーバ秘密鍵Ｋｓと、第５鍵ＰＳＫａとを予めサーバ記憶部３２に格納する。サーバ公開鍵証明書Ｋｐは、サーバ装置３０に対して発行された公開鍵証明書である。サーバ公開鍵証明書Ｋｐの公開鍵とサーバ秘密鍵Ｋｓとは、ペアの公開鍵と秘密鍵として生成される。ＴＣＵ１４のＣＰＵ１４１は、サーバ公開鍵証明書Ｋｐを予めＴＣＵ記憶部５２に格納する。ＳＩＭ８０は、第５鍵ＰＳＫａを予めＳＩＭ記憶部８２に格納する。サーバ装置３０がサーバ記憶部３２に格納する第５鍵ＰＳＫａとＳＩＭ８０がＳＩＭ記憶部８２に格納する第５鍵ＰＳＫａとは、同じである。第５鍵ＰＳＫａは、漏洩しないように安全に管理されることが好ましい。

ＳＩＭ８０は、ＩＣＣＩＤを格納する。サーバ装置３０には、自動車１０に搭載されるＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤが予め登録される。サーバ記憶部３２は、サーバ装置３０に登録されたＩＣＣＩＤを格納する。サーバ記憶部３２は、ＳＩＭ８０との間で共有する第５鍵ＰＳＫａを、当該ＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤに関連付けて格納する。

第５鍵ＰＳＫａは、例えば次式（３）により生成されてもよい。
第５鍵ＰＳＫａ＝ダイジェスト（Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔ、ＩＣＣＩＤ） ・・・（３）
但し、Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔはマスタ鍵である。マスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔは、漏洩しないように安全に管理されることが好ましい。ＩＣＣＩＤは、当該ＩＣＣＩＤを使用して生成される第５鍵ＰＳＫａが格納されるＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤである。
上記式（３）において、第５鍵ＰＳＫａは、マスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿ＳｅｃｒｅｔとＩＣＣＩＤとを使用して生成されるダイジェストである。ダイジェストとして、例えば、ハッシュ関数により算出される値、又は、排他的論理和演算により算出される値などが挙げられる。例えば、第５鍵ＰＳＫａは、マスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿ＳｅｃｒｅｔとＩＣＣＩＤとを入力値に使用して算出されるハッシュ関数値である。ダイジェストとして、ＣＭＡＣを使用してもよい。例えば、第５鍵ＰＳＫａは、ＣＭＡＣ（Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔ；ＩＣＣＩＤ）、つまり、マスタ鍵Ｍａｓｔｅｒ＿Ｓｅｃｒｅｔを使用して生成される「ＩＣＣＩＤのＣＭＡＣ」である。
上記式（３）により生成される第５鍵ＰＳＫａは、ＳＩＭ８０毎に異なるＩＣＣＩＤが使用されて生成されるので、ＳＩＭ８０毎に異なる鍵になる。

又は、第５鍵ＰＳＫａは、乱数発生器により発生された乱数を使用して生成されてもよい。

本実施形態に係る通信方法の例４は、ＴＬＳセッション構築段階（鍵共有段階（ステップＳ５０１）及び暗号通信路構築段階（ステップＳ５０２））と、サーバ−ＳＩＭ間認証段階（ステップＳ６００）とから構成される。図９に示されるように、ＴＬＳセッション構築段階のうち鍵共有段階（ステップＳ５０１）に次いでサーバ−ＳＩＭ間認証段階（ステップＳ６００）が実行され、次いでＴＬＳセッション構築段階のうち暗号通信路構築段階（ステップＳ５０２）が実行される。

（ＴＬＳセッション構築段階のうち鍵共有段階）
図９を参照してＴＬＳセッション構築段階のうち鍵共有段階（ステップＳ５０１）を説明する。
ＴＣＵ１４において、ＴＣＵ認証処理部５４は、ＴＣＵ通信部５１により、チャレンジをサーバ装置３０に送信する。ＴＣＵ認証処理部５４は、サーバ装置３０に送信したチャレンジを保持しておく。サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４は、自動車１０のＴＣＵ１４から受信したチャレンジを、サーバ記憶部３２のサーバ秘密鍵Ｋｓで暗号化する。このチャレンジの暗号化データはレスポンスである。サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４は、サーバ通信部３１により、レスポンスを自動車１０のＴＣＵ１４に送信する。ＴＣＵ１４のＴＣＵ認証処理部５４は、サーバ通信部３１から受信したレスポンスの検証を行う。このレスポンス検証では、ＴＣＵ認証処理部５４は、サーバ装置３０に送信したチャレンジと、ＴＣＵ記憶部５２のサーバ公開鍵証明書Ｋｐとを使用して、レスポンスの正当性を検証する。ＴＣＵ認証処理部５４は、サーバ公開鍵証明書Ｋｐの公開鍵でレスポンスを復号し、この復号結果とチャレンジとを比較する。この比較の結果、両者が一致する場合にはレスポンスの検証が合格であり、両者が不一致の場合にはレスポンスの検証が不合格である。レスポンスの検証が合格である場合には、サーバ認証が合格である。一方、レスポンスの検証が不合格である場合には、サーバ認証が不合格であり、図９の処理を終了する。レスポンスの検証が不合格である場合には、ＴＣＵ１４は所定のエラー処理を実行してもよい。

サーバ認証が合格である場合には、サーバ装置３０とＴＣＵ１４とは、第６鍵Ｋ＿ｃｏｍａを共有するための鍵共有処理を実行する。ＴＣＵ１４のＴＣＵ鍵処理部５３は、第６鍵Ｋ＿ｃｏｍａを生成する。例えば、ＴＣＵ鍵処理部５３は、乱数を発生し、該乱数に基づいて第６鍵Ｋ＿ｃｏｍａを生成してもよい。ＴＣＵ記憶部５２は、第６鍵Ｋ＿ｃｏｍａを格納する。ＴＣＵ鍵処理部５３は、ＴＣＵ記憶部５２のサーバ公開鍵証明書Ｋｐの公開鍵を使用して第６鍵Ｋ＿ｃｏｍａを暗号化し、暗号化第６鍵Ｋｐ（Ｋ＿ｃｏｍａ）を生成する。ＴＣＵ通信部５１は、暗号化第６鍵Ｋｐ（Ｋ＿ｃｏｍａ）をサーバ装置３０に送信する。サーバ装置３０のサーバ鍵処理部３３は、サーバ記憶部３２のサーバ秘密鍵Ｋｓを使用して、自動車１０のＴＣＵ１４から受信した暗号化第６鍵Ｋｐ（Ｋ＿ｃｏｍａ）を復号する。サーバ記憶部３２は、該暗号化第６鍵Ｋｐ（Ｋ＿ｃｏｍａ）の復号結果の第６鍵Ｋ＿ｃｏｍａを、当該自動車１０のＴＣＵ１４のＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤに関連付けて格納する。これにより、サーバ装置３０と自動車１０のＴＣＵ１４との間で第６鍵Ｋ＿ｃｏｍａが共有される。

（サーバ−ＳＩＭ間認証段階）
図９を参照してサーバ−ＳＩＭ間認証段階（ステップＳ６００）を説明する。

（ステップＳ６０１）ＴＣＵ１４において、ＴＣＵ認証処理部５４は、ＳＩＭ８０に対してサーバ−ＳＩＭ間認証を要求する。

（ステップＳ６０２）ＳＩＭ８０のＳＩＭ認証処理部８４は、ＳＩＭ通信部８１により、自ＳＩＭ８０のＩＣＣＩＤをサーバ装置３０に送信する。サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４は、自動車１０のＳＩＭ８０から受信したＩＣＣＩＤを保持する。

（ステップＳ６０３）サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４は、乱数ｓを発生し、当該乱数ｓをチャレンジにする。サーバ記憶部３２はチャレンジ（乱数ｓ）を格納する。サーバ認証処理部３４は、サーバ通信部３１により、チャレンジ（乱数ｓ）を、ＩＣＣＩＤの送信元の自動車１０のＳＩＭ８０に送信する。

（ステップＳ６０４）ＳＩＭ８０のＳＩＭ認証処理部８４は、ＳＩＭ記憶部８２の第５鍵ＰＳＫａと、サーバ装置３０から受信したチャレンジ（乱数ｓ）とを使用して、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）を生成する。このレスポンス生成方法は、予め、ＳＩＭ認証処理部８４に設定される。レスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）は、本実施形態に係る一例として、第５鍵ＰＳＫａで乱数ｓを暗号化した暗号化データである。
なお、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）は、本実施形態に係る一例として、ＣＭＡＣ（ＰＳＫａ；乱数ｓ）、つまり、第５鍵ＰＳＫａを使用して生成される「乱数ｓのＣＭＡＣ」であってもよい。

ＳＩＭ認証処理部８４は、乱数ｃを発生し、当該乱数ｃをチャレンジにする。ＳＩＭ記憶部８２はチャレンジ（乱数ｃ）を格納する。ＳＩＭ認証処理部８４は、ＳＩＭ通信部８１により、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）とチャレンジ（乱数ｃ）とをサーバ装置３０に送信する。

サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４は、自動車１０のＳＩＭ８０から受信したレスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）の検証を行う。このレスポンス検証方法として、自動車１０のＳＩＭ８０のＳＩＭ認証処理部８４におけるレスポンス生成方法に対応する方法が、予め、サーバ認証処理部３４に設定される。レスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）の検証において、サーバ認証処理部３４は、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）の送信元の自動車１０のＳＩＭ８０からステップＳ６０２で受信したＩＣＣＩＤに関連付けられている第５鍵ＰＳＫａを、サーバ記憶部３２から取得する。サーバ認証処理部３４は、該取得した第５鍵ＰＳＫａと、サーバ記憶部３２のチャレンジ（乱数ｓ）とを使用して、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）の検証を行う。

例えば、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）が第５鍵ＰＳＫａによる乱数ｓの暗号化データである場合、サーバ認証処理部３４は、第５鍵ＰＳＫａを使用してチャレンジ（乱数ｓ）を暗号化し、該暗号化により生成した暗号化データとレスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）とを比較する。この比較の結果、両者が一致する場合にはレスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）の検証が合格であり、両者が不一致の場合にはレスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）の検証が不合格である。

なお、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）が第５鍵ＰＳＫａによる乱数ｓの暗号化データである場合の他の検証方法として、サーバ認証処理部３４は、第５鍵ＰＳＫａを使用してレスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）を復号し、該復号の結果とチャレンジ（乱数ｓ）とを比較してもよい。この比較の結果、両者が一致する場合にはレスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）の検証が合格であり、両者が不一致の場合にはレスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）の検証が不合格である。

例えば、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）がＣＭＡＣ（ＰＳＫａ；乱数ｓ）である場合、サーバ認証処理部３４は、第５鍵ＰＳＫａを使用してチャレンジ（乱数ｓ）のＣＭＡＣを生成し、生成したＣＭＡＣとレスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）とを比較する。この比較の結果、両者が一致する場合にはレスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）の検証が合格であり、両者が不一致の場合にはレスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）の検証が不合格である。

レスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）の検証が合格である場合には、クライアント認証が合格であり、以降の処理を進める。一方、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）の検証が不合格である場合には、クライアント認証が不合格であり、図９の処理を終了する。レスポンスＰＳＫａ（乱数ｓ）の検証が不合格である場合には、サーバ認証処理部３４は所定のエラー処理を実行してもよい。

（ステップＳ６０５）サーバ認証処理部３４は、第５鍵ＰＳＫａと、自動車１０のＳＩＭ８０から受信したチャレンジ（乱数ｃ）とを使用して、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）を生成する。このレスポンス生成方法は、予め、サーバ認証処理部３４に設定される。レスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）は、本実施形態に係る一例として、第５鍵ＰＳＫａで乱数ｃを暗号化した暗号化データである。
なお、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）は、本実施形態に係る一例として、ＣＭＡＣ（ＰＳＫａ；乱数ｃ）、つまり、第５鍵ＰＳＫａを使用して生成される「乱数ｃのＣＭＡＣ」であってもよい。

サーバ認証処理部３４は、サーバ通信部３１により、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）を、チャレンジ（乱数ｃ）の送信元の自動車１０のＳＩＭ８０に送信する。

ＳＩＭ８０のＳＩＭ認証処理部８４は、サーバ装置３０から受信したレスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）の検証を行う。このレスポンス検証方法として、サーバ装置３０のサーバ認証処理部３４におけるレスポンス生成方法に対応する方法が、予め、ＳＩＭ認証処理部８４に設定される。レスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）の検証において、ＳＩＭ認証処理部８４は、サーバ装置３０に送信したチャレンジ（乱数ｃ）と、ＳＩＭ記憶部８２の第５鍵ＰＳＫａと、を使用する。

例えば、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）が第５鍵ＰＳＫａによる乱数ｃの暗号化データである場合、ＳＩＭ認証処理部８４は、第５鍵ＰＳＫａを使用してチャレンジ（乱数ｃ）を暗号化し、該暗号化により生成した暗号化データとレスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）とを比較する。この比較の結果、両者が一致する場合にはレスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）の検証が合格であり、両者が不一致の場合にはレスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）の検証が不合格である。

なお、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）が第５鍵ＰＳＫａによる乱数ｃの暗号化データである場合の他の検証方法として、ＳＩＭ認証処理部８４は、第５鍵ＰＳＫａを使用してレスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）を復号し、該復号の結果とチャレンジ（乱数ｃ）とを比較してもよい。この比較の結果、両者が一致する場合にはレスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）の検証が合格であり、両者が不一致の場合にはレスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）の検証が不合格である。

例えば、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）がＣＭＡＣ（ＰＳＫａ；乱数ｃ）である場合、ＳＩＭ認証処理部８４は、第５鍵ＰＳＫａを使用してチャレンジ（乱数ｃ）のＣＭＡＣを生成し、生成したＣＭＡＣとレスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）とを比較する。この比較の結果、両者が一致する場合にはレスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）の検証が合格であり、両者が不一致の場合にはレスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）の検証が不合格である。

レスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）の検証が合格である場合には、サーバ認証が合格であり、以降の処理を進める。一方、レスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）の検証が不合格である場合には、サーバ認証が不合格であり、図９の処理を終了する。レスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）の検証が不合格である場合には、ＳＩＭ認証処理部８４は所定のエラー処理を実行してもよい。

（ステップＳ６０６）ＳＩＭ認証処理部８４は、ＳＩＭ通信部８１により、サーバ−ＳＩＭ間認証の合格（ＯＫ）をＴＣＵ認証処理部５４に応答する。

（ＴＬＳセッション構築段階のうち暗号通信路構築段階）
図９を参照してＴＬＳセッション構築段階のうち暗号通信路構築段階（ステップＳ５０２）を説明する。
サーバ装置３０のサーバ通信部３１と自動車１０のＴＣＵ１４のＴＣＵ通信部５１とは、サーバ−ＳＩＭ間認証段階（ステップＳ６００）によるサーバ−ＳＩＭ間認証の合格（ＯＫ）により、第６鍵Ｋ＿ｃｏｍａを使用した暗号通信を開始する。この暗号通信では、第６鍵Ｋ＿ｃｏｍａを使用してデータが暗号化された暗号化データＴＬＳ−Ｋ＿ｃｏｍａ（データ）が、サーバ通信部３１とＴＣＵ通信部５１との間で送受される。これにより、サーバ通信部３１とＴＣＵ通信部５１との間で、第６鍵Ｋ＿ｃｏｍａを使用した暗号通信路が構築される。

上述した通信方法の例４によれば、まず、サーバ装置３０と自動車１０のＴＣＵ１４との間で公開鍵暗号によるサーバ認証処理を行い、サーバ認証処理が合格した場合にサーバ装置３０と自動車１０のＴＣＵ１４との間で第６鍵Ｋ＿ｃｏｍａが共有される。次いで、サーバ装置３０とＳＩＭ８０との間で、事前に共有された第５鍵ＰＳＫａによるサーバ−ＳＩＭ間認証処理が行われる。次いで、そのサーバ−ＳＩＭ間認証処理が合格した場合に、第６鍵Ｋ＿ｃｏｍａにより、サーバ装置３０と自動車１０のＴＣＵ１４との間で暗号通信路が構築される。これにより、自動車１０と車外のサーバ装置３０との間の暗号通信路を安全に構築することができる。

また、通信方法の例４によれば、公開鍵暗号によるサーバ認証処理及び第６鍵Ｋ＿ｃｏｍａの共有処理を予め済ましておき、サーバ装置３０と自動車１０のＴＣＵ１４との間の暗号通信路の構築時には、共通鍵である第５鍵ＰＳＫａによるサーバ−ＳＩＭ間認証処理を行うことによって、自動車１０と車外のサーバ装置３０との間の暗号通信路を安全に構築する際の時間の短縮を図ることができる。

なお、上述の通信方法の例４において、ステップＳ６０４及びＳ６０５における、チャレンジ（乱数ｃ）及びレスポンスＰＳＫａ（乱数ｃ）を使用したサーバ認証処理はなくてもよい。これは、ＴＬＳセッション構築段階のうち鍵共有段階（ステップＳ５０１）において、既にサーバ認証処理が実行されているからである。

上述したように本実施形態によれば、自動車１０と車外のサーバ装置３０との間の暗号通信路を安全に構築する際の時間の短縮を図ることができるという効果が得られる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施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変更等も含まれる。

上述した実施形態において、ＴＣＵ１４のＣＰＵ１４１の代わりに、ＴＣＵ１４の通信モジュール１４４のＣＰＵが、コンピュータプログラムを実行することにより図４の各部の機能を実現し、上記した各通信方法におけるＣＰＵ１４１が実行する各ステップを実行してもよい。

上述した実施形態では、セキュアエレメントの一例としてＳＩＭを適用したが、セキュアエレメントはＳＩＭに限定されない。セキュアエレメントは、例えば、耐タンパー性を有する半導体製品であってもよい。例えば、ＳＩＭ、ｅＳＩＭ、ＨＳＭ（Hardware Security Module）、ＳＨＥ（Secure Hardware Extension）又はＩＣ（Integrated Circuit）チップをセキュアエレメントに適用してもよい。また、セキュアエレメントは、自動車１０に搭載されるＴＣＵ１４以外の装置（車載装置）に備わるものであってもよい。セキュアエレメントは、例えば、ＩＶＩ機器１５又はゲートウェイ装置１６に備わるものであってもよい。
セキュアエレメント対応識別子は、セキュアエレメントに対応する識別子であればよい。セキュアエレメントに固有の識別子を、セキュアエレメント対応識別子に適用してもよい。セキュアエレメント対応識別子は、セキュアエレメントに格納される情報であってもよく、又は、セキュアエレメントに関連付けられた情報であってもよい。セキュアエレメント対応識別子として、例えば、ＩＣＣＩＤ、ＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）、ＩＭＥＩ（International Mobile Equipment Identity）、電話番号、又は、車両識別番号（Vehicle Identification Number：ＶＩＮ）などを利用してもよい。例えば、セキュアエレメント対応識別子は、ＳＩＭ等のセキュアエレメントに格納されるＩＣＣＩＤ又はＩＭＳＩであってもよい。例えば、セキュアエレメント対応識別子は、ＳＩＭ等のセキュアエレメントが搭載される通信装置のＩＭＥＩであってもよい。例えば、セキュアエレメント対応識別子は、ＳＩＭ等のセキュアエレメントに格納される電話番号であってもよい。例えば、セキュアエレメント対応識別子は、ＳＩＭ等のセキュアエレメントが搭載される車両の車両識別番号であってもよい。ＳＩＭ等のセキュアエレメントが搭載される車両の車両識別番号は、当該セキュアエレメントに関連付けられた情報である。

上述した実施形態では、車両として自動車を例に挙げたが、原動機付自転車や鉄道車両等の自動車以外の他の車両にも適用可能である。

また、上述した各装置の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１…通信システム、１０…自動車、１４…ＴＣＵ、１５…ＩＶＩ機器、１６…ゲートウェイ装置、１７…車載ネットワーク、１８…ＥＣＵ、３０…サーバ装置、３１…サーバ通信部、３２…サーバ記憶部、３３…サーバ鍵処理部、３４…サーバ認証処理部、５１…ＴＣＵ通信部、５２…ＴＣＵ記憶部、５３…ＴＣＵ鍵処理部、５４…ＴＣＵ認証処理部、８０…ＳＩＭ、８１…ＳＩＭ通信部、８２…ＳＩＭ記憶部、８３…ＳＩＭ鍵処理部、８４…ＳＩＭ認証処理部、１４１…ＣＰＵ、１４２…記憶部、１４３…インタフェース部、１４４…通信モジュール

Claims (16)

1. サーバ装置と、車両に搭載される通信装置と、前記車両に搭載されるセキュアエレメントと、を備え、
   前記セキュアエレメントは、
   前記サーバ装置との間で共有する第１鍵を記憶するセキュアエレメント記憶部と、
   前記第１鍵を使用して第２鍵を暗号化し、暗号化第２鍵を生成するセキュアエレメント鍵処理部と、
   前記第２鍵と前記暗号化第２鍵とを前記通信装置に送信するセキュアエレメント通信部と、を備え、
   前記サーバ装置は、
   前記セキュアエレメントとの間で共有する前記第１鍵を記憶するサーバ記憶部と、
   前記通信装置から受信した前記暗号化第２鍵を、前記第１鍵を使用して復号するサーバ鍵処理部と、を備える、
   通信システム。
2. 前記セキュアエレメントは、
   前記第１鍵を使用して前記サーバ装置との間で認証処理を行うセキュアエレメント認証処理部をさらに備え、
   前記サーバ装置は、
   前記第１鍵を使用して前記セキュアエレメントとの間で認証処理を行うサーバ認証処理部をさらに備える、
   請求項１に記載の通信システム。
3. 前記サーバ装置は、
   前記認証処理が合格した前記セキュアエレメントが搭載された前記車両の前記通信装置との間で前記暗号化第２鍵の復号結果を使用する暗号通信により第３鍵を送受するサーバ通信部をさらに備え、
   前記通信装置は、
   前記セキュアエレメントから受信した前記第２鍵を使用する暗号通信により前記第３鍵を前記サーバ装置との間で送受する通信装置通信部をさらに備える、
   請求項２に記載の通信システム。
4. 前記サーバ通信部は、前記通信装置との間で前記第３鍵を使用して暗号通信を行い、
   前記通信装置通信部は、前記サーバ装置との間で前記第３鍵を使用して暗号通信を行う、
   請求項３に記載の通信システム。
5. 前記サーバ装置は、
   前記暗号化第２鍵の復号結果を使用して前記通信装置との間で認証処理を行うサーバ認証処理部をさらに備え、
   前記通信装置は、
   前記セキュアエレメントから受信した前記第２鍵を使用して前記サーバ装置との間で認証処理を行う通信装置認証処理部をさらに備える、
   請求項１に記載の通信システム。
6. 前記サーバ装置は、
   前記認証処理が合格した前記通信装置との間で前記暗号化第２鍵の復号結果を使用して暗号通信を行うサーバ通信部をさらに備え、
   前記通信装置は、
   前記セキュアエレメントから受信した前記第２鍵を使用して前記サーバ装置との間で暗号通信を行う通信装置通信部をさらに備える、
   請求項５に記載の通信システム。
7. 前記第１鍵は、マスタ鍵と、前記セキュアエレメントの識別子とを使用して生成されるダイジェストである、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の通信システム。
8. 前記第２鍵は乱数を使用して生成される、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の通信システム。
9. 前記サーバ記憶部は、前記セキュアエレメントの識別子に関連付けて前記前記第１鍵を記憶し、
   前記サーバ鍵処理部は、前記通信装置から受信した識別子に関連付けられている第１鍵を使用して、前記通信装置から受信した暗号化第２鍵を復号する、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の通信システム。
10. 前記サーバ記憶部は、前記通信装置から受信した暗号化第２鍵を復号することにより得られた第２鍵を、前記通信装置から受信した識別子に関連付けて記憶する、
    請求項９に記載の通信システム。
11. 前記通信装置は、
    前記セキュアエレメントと前記サーバ装置との間で行われる認証処理で使用されるチャレンジを生成し、生成したチャレンジを前記セキュアエレメントと前記サーバ装置とへ送信する通信装置認証処理部を備える、
    請求項２に記載の通信システム。
12. 前記第３鍵は乱数を使用して生成される、
    請求項３又は４のいずれか１項に記載の通信システム。
13. 前記サーバ記憶部は、前記第３鍵が前記第２鍵で暗号化された暗号化第３鍵を復号することにより得られた第３鍵を、前記通信装置から受信した識別子に関連付けて記憶する、
    請求項３又は４のいずれか１項に記載の通信システム。
14. 前記サーバ装置と前記通信装置との間で、前記第２鍵を使用するＴＬＳ−ＶＰＮ方法により暗号通信路を構築する、
    請求項６に記載の通信システム。
15. 前記ＴＬＳ−ＶＰＮ方法においてClientKeyExchangeメッセージに含まれるＰＳＫ識別子は、前記セキュアエレメントの識別子である、
    請求項１４に記載の通信システム。
16. サーバ装置と、車両に搭載される通信装置と、前記車両に搭載されるセキュアエレメントと、を備える通信システムの通信方法であり、
    前記セキュアエレメントが、前記サーバ装置との間で共有する第１鍵を使用して第２鍵を暗号化し、暗号化第２鍵を生成するセキュアエレメント鍵処理ステップと、
    前記セキュアエレメントが、前記第２鍵と前記暗号化第２鍵とを前記通信装置に送信するセキュアエレメント通信ステップと、
    前記サーバ装置が、前記通信装置から受信した前記暗号化第２鍵を、前記セキュアエレメントとの間で共有する前記第１鍵を使用して復号するサーバ鍵処理ステップと、
    を含む通信方法。

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