JP7440350B2

JP7440350B2 - 電子制御装置、制御方法

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Publication number: JP7440350B2
Application number: JP2020101786A
Authority: JP
Inventors: 裕紀山▲崎▼; 桃伽粕谷; 伸義森田; 康広藤井; 幹雄片岡; 正樹藤原
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-06-11
Filing date: 2020-06-11
Publication date: 2024-02-28
Anticipated expiration: 2040-06-11
Also published as: JP2021196763A; WO2021250939A1; US20230214494A1

Description

本発明は、電子制御装置、および制御方法に関する。

プログラムの更新が可能であり、なおかつプログラムの改竄を防止する技術としてセキュアブートが知られている。特許文献１には、セキュアブートを実行可能である情報処理装置であって、プログラムが格納される第１の不揮発性メモリ領域と前記プログラムが未検証であることを示す第１の値又は検証済であることを示す第２の値を有する第１のフラグが格納される第２の不揮発性メモリ領域とを含む不揮発性メモリと、前記第１の不揮発性メモリ領域に対する書換えが禁止であることを示す第３の値又は許可であることを示す第４の値を有する第２のフラグを格納する記憶装置を含み、書換え許可要求を受け且つ前記第１のフラグが前記第２の値を有する場合、前記第１のフラグの値を前記第１の値に変更し、前記第１のフラグの変更に応じて前記第２のフラグを前記第４の値に変更する許可部と、前記情報処理装置の起動時に前記第１のフラグが前記第１の値を有する場合、前記プログラムの検証が必要であると判定し、前記情報処理装置の起動時に前記第１のフラグが前記第２の値を有する場合、前記プログラムの検証が不要であると判定する判定部と、検証要求を受けた場合、又は、前記プログラムの検証が必要である場合、前記第２のフラグを前記第３の値に変更するように前記許可部を制御し、前記第２のフラグの変更に応じて前記プログラムに対する検証を行い、前記プログラムの検証が不要である場合、前記プログラムに対する検証をスキップする検証部と、を備えた情報処理装置が開示されている。

特開２０１７－１５６９４５号公報

特許文献１に記載されている発明では、セキュアブートと暗号に関する演算を同時に実行できない。

本発明の第１の態様による電子制御装置は、セキュアブート鍵、および制御用鍵が格納され、耐タンパ性を有するタンパ性記憶部と、プログラムを実行可能なプロセッサと、前記セキュアブート鍵を用いてプログラムの検証を行い、前記検証の結果に基づき前記プロセッサに前記プログラムを実行させるセキュアブートを行う、耐タンパ性を有する検証部と、前記制御用鍵を用いた暗号に関する演算を行う、耐タンパ性を有する演算部と、前記検証部から前記セキュアブートの権限を委譲される委譲検証部を実現する第１プログラム、および前記演算部を利用する制御部を実現する第２プログラムを格納し、耐タンパ性を有しない一般記憶部と、を備える。前記検証部は、前記第１プログラムおよび前記第２プログラムを対象とする前記検証に成功し前記プロセッサに前記第１プログラムおよび前記第２プログラムを実行させると、前記委譲検証部に前記セキュアブートの権限を委譲して前記セキュアブートの実行を終了し、前記演算部は、前記検証部が前記セキュアブートの実行を終了すると動作を開始し、前記委譲検証部は、前記演算部と同時に実行可能である。
本発明の第２の態様による制御方法は、セキュアブート鍵、および制御用鍵が格納され、耐タンパ性を有するタンパ性記憶部と、プログラムを実行可能なプロセッサと、前記セキュアブート鍵を用いてプログラムの検証を行い、前記検証の結果に基づき前記プロセッサに前記プログラムを実行させるセキュアブートを行う、耐タンパ性を有する検証部と、前記制御用鍵を用いた暗号に関する演算を行う、耐タンパ性を有する演算部と、前記検証部から前記セキュアブートの権限を委譲される委譲検証部を実現する第１プログラム、および前記演算部を利用する制御部を実現する第２プログラムを格納し、耐タンパ性を有しない一般記憶部と、を備える電子制御装置が実行する制御方法であって、前記検証部が、前記第１プログラムおよび前記第２プログラムを対象とする前記検証に成功し前記プロセッサに前記第１プログラムおよび前記第２プログラムを実行させると、前記委譲検証部に前記セキュアブートの権限を委譲して前記セキュアブートの実行を終了することと、前記演算部が、前記検証部による前記セキュアブートの実行を終了すると動作を開始することと、前記委譲検証部は、前記演算部と同時に実行可能であることとを含む。

本発明によれば、セキュアブートと暗号に関する演算とを同時に実行できる。

電子制御装置のハードウエア構成図電子制御装置１の機能構成図電子制御装置１の動作を示すタイムチャートＨＳＭ２０の動作を示すフローチャート委譲検証部１１５の動作を示すフローチャート変形例１における電子制御装置の機能構成図

―第１の実施の形態―
以下、図１～図５を参照して、電子制御装置の第１の実施の形態を説明する。

（ハードウエア構成図）
図１は、本発明に係る電子制御装置のハードウエア構成図である。電子制御装置１は、中央演算装置メインＣＰＵ５と、メインＲＡＭ６と、通信部７と、ソフトウエア格納部８と、ハードウエアセキュリティモジュール（Hardware Security Module）であるＨＳＭ２０とを備える。電子制御装置１はたとえば、車両に搭載される。

ソフトウエア格納部８には、ハイパーバイザ用プログラム１０Ｐと、第１システム用プログラム１１Ｐと、第２システム用プログラム１２Ｐと、第３システム用プログラム１３Ｐと、その他のプログラムが格納される。図示の都合により図１には記載していないその他のプログラムは、たとえば第４システム用プログラムや第５システム用プログラムである。ソフトウエア格納部８は、後述するタンパ性記憶部２５とは異なりタンパ性が確保されていないので、タンパ性を有する記憶装置との対比によりソフトウエア格納部８を「一般記憶部」と呼ぶこともできる。

ハイパーバイザ用プログラム１０Ｐは、仮想環境を制御するソフトウエアである。第１システム１１、第２システム１２、および第３システム１３のそれぞれは、個別の仮想環境であり複数のソフトウエアを含む。またソフトウエア格納部８には４以上のシステム、たとえば第４システムや第５システムなどが格納されてもよい。

メインＣＰＵ５は、中央演算装置であり、ソフトウエア格納部８に格納されるプログラムをメインＲＡＭ６に展開して実行する。ただしソフトウエア格納部８は書き換えが可能でありソフトウエア格納部８に格納されるプログラムが書き換えられている可能性があるため、メインＣＰＵ５は後述するように検証されたプログラムのみを実行する。メインＲＡＭ６は、書き換え可能なメモリである。通信部７は、電子制御装置１の外部とデータの授受を行う。ただし通信部７は、後述するようにＨＳＭ２０から通信抑制指令を受けると外部との通信を停止し、抑制解除指令を受けると外部との通信を開始する。ソフトウエア格納部８は、書き換え可能な記憶装置、たとえばハードディスクドライブやフラッシュメモリである。

ＨＳＭ２０は、サブＣＰＵ２１と、サブＲＡＭ２２と、タンパ性記憶部２５とを備える。ＨＳＭ２０はタンパ性が確保された演算装置である。サブＣＰＵ２１は中央演算装置であり、タンパ性記憶部２５に格納されるプログラムをサブＲＡＭ２２に展開して実行する。サブＣＰＵ２１は、暗号に関する演算を高速に実行可能なアクセラレータ２１５を内蔵しており、後述する検証処理およびＭＡＣ演算処理を高速に実行できる。アクセラレータ２１５はたとえば、ＡＥＳ－ＣＭＡＣやＳＨＡ－２５６ハッシュを高速に算出する。

なおサブＣＰＵ２１の名称に付している”サブ”とは、メインＣＰＵ５とは異なるハードウエアであり演算処理速度が遅く、サブＣＰＵ２１の回路の規模がメインＣＰＵ５よりも小さい傾向にあることを示しているにすぎない。すなわちサブＣＰＵ２１はメインＣＰＵ５の一部という意味ではないし、サブＣＰＵ２１のアーキテクチャがメインＣＰＵ５のサブセットであることを限定するものでもない。またサブＣＰＵ２１の演算処理速度がメインＣＰＵ５よりも早く、サブＣＰＵ２１の回路の規模がメインＣＰＵ５よりも大きくてもよい。

サブＲＡＭ２２は、書き換え可能なメモリである。サブＲＡＭ２２の名称に付している”サブ”とは、メインＲＡＭ６よりも容量が少ない傾向にあることを示しているにすぎない。すなわちサブＲＡＭ２２はメインＲＡＭ６よりも容量が大きくてもよい。

タンパ性記憶部２５はタンパ性が確保された記憶装置であり、たとえば１回のみ書き込みが可能な記憶装置である。タンパ性記憶部２５はタンパ性が確保されているため「タンパ性記憶部」と呼ぶこともできる。タンパ性記憶部２５には、セキュアブート鍵２５１と、ＭＡＣ鍵２５２と、署名データベース２５３と、ＨＳＭプログラム２５４とが格納される。セキュアブート鍵２５１は、セキュアブートの検証に用いられる鍵情報である。ＭＡＣ鍵２５２は、ＭＡＣ（メッセージ認証コード：Message Authentication Code）の算出に用いられる鍵情報である。なおＭＡＣ鍵２５２は後述するように制御部＿が送信するメッセージのＭＡＣの算出に利用されるため、「ＭＡＣ鍵」は「制御用鍵」と呼ぶこともできる。

署名データベース２５３は、セキュアブートの検証に用いられるデータベースであり、プログラムごとの署名が記録されている。署名データベース２５３にはたとえば、公開鍵であるセキュアブート鍵２５１に対応する秘密鍵を用いて作成された、各プログラムの署名が記録されている。ＨＳＭプログラム２５４は、後述する機能を実現するためのプログラムである。

（機能構成図）
図２は、電子制御装置１の機能構成図である。電子制御装置１は、ハイパーバイザ１０と、ハイパーバイザ１０が提供する仮想環境で動作する第１システム１１、第２システム１２、第３システム１３、および不図示のその他のシステムとを有する。その他のシステムとはたとえば、第４システムおよび第５システムである。

第１システム１１は、バーチャルマシン（ＶＭ：Virtual Machine）１１１と、委譲検証部１１５とを含む。なお第１システム１１は、後述する処理によりセキュアブート鍵２５１を取得する。第２システム１２は、ＶＭ１２１と、オペレーティングシステム（ＯＳ）１２２と、制御アプリ１２３とを有する。第３システム１３は、ＶＭ１３１と、ＯＳ１３２と、検索アプリ１３４とを有する。なお第１システム１１はＯＳを含んで構成されてもよいし、第２システム１２および第３システム１３はＯＳを含まない構成でもよい。

第１システム１１のＶＭ１１１および委譲検証部１１５は、メインＣＰＵ５が第１システム用プログラム１１ＰをメインＲＡＭ６に展開して実行することにより実現される。第２システム１２のＶＭ１２１、ＯＳ１２２、および制御アプリ１２３は、メインＣＰＵ５が第２システム用プログラム１２ＰをメインＲＡＭ６に展開して実行することにより実現される。制御アプリ１２３は、電子制御装置１を搭載する車両を制御するので、早期に起動して動作することが望ましい。

第３システム１３のＶＭ１３１、ＯＳ１３２、および検索アプリ１３４は、メインＣＰＵ５が第３システム用プログラム１３ＰをメインＲＡＭ６に展開して実行することにより実現される。検索アプリ１３４は、制御アプリ１２３と比較すると早期の動作が必要ではなく、電子制御装置１の起動から検索アプリ１３４の動作開始までの時間の猶予がある。換言すると、検索アプリ１３４は制御アプリ１２３よりも重要度が低い。

ＨＳＭ２０は、検証部２１１と、ＭＡＣ生成部２１２と、通信制御部２１７とを備える。検証部２１１、ＭＡＣ生成部２１２、および通信制御部２１７は、サブＣＰＵ２１がＨＳＭプログラム２５４をサブＲＡＭ２２に展開して実行することにより実現される。前述のように、ＨＳＭプログラム２５４はタンパ性を有するタンパ性記憶部２５に格納されているので、ＨＳＭプログラム２５４により実現される検証部２１１、ＭＡＣ生成部２１２、および通信制御部２１７もタンパ性を有する。検証部２１１およびＭＡＣ生成部２１２のそれぞれは、アクセラレータ２１５を利用することで高速に処理できる。ただし、検証部２１１およびＭＡＣ生成部２１２は演算中にアクセラレータ２１５を占有するため、同時には実行ができない。

検証部２１１は、メインＣＰＵ５がプログラムを読み込む前に読み込み対象のプログラムを検証する。検証部２１１による検証が成功すると、換言すると検証部２１１によりプログラムに問題がないと判断されると、そのプログラムはメインＣＰＵ５に読み込まれる。検証部２１１は、セキュアブート鍵２５１を用いて各プログラムの検証を行う。また検証部２１１は、後述する特定のタイミングにおいてセキュアブート鍵２５１および署名データベース２５３を第１システム１１にコピーし、後述する別な特定のタイミングにおいて第１システム１１にコピーしたセキュアブート鍵２５１および署名データベース２５３を消去する。

検証部２１１によるプログラムの検証を説明する。セキュアブート鍵２５１は、たとえば公開鍵暗号方式における公開鍵であり、各プログラムを対象として秘密鍵を用いて署名した署名情報が署名データベース２５３に格納される。検証部２１１はたとえば、検証対象のプログラムの署名情報を署名データベース２５３から読み取り、セキュアブート鍵２５１および読み取った署名情報を用いてプログラムを検証する。検証部２１１はたとえば、公開鍵を用いて署名情報を復号して得られる文字列と、検証対象のプログラムのハッシュ値とが一致する場合には検証が成功したと判断し、一致しない場合には検証が失敗したと判断する。

ＭＡＣ生成部２１２は、制御アプリ１２３や検索アプリ１３４などから受信する文字列を入力情報として、ＭＡＣ鍵２５２を用いて暗号に関する演算であるＭＡＣを生成する演算を実行し、生成したＭＡＣを出力する。ＭＡＣ生成部２１２によるＭＡＣの生成にはアクセラレータ２１５が用いられる。

通信制御部２１７は、通信部７に対して電子制御装置１の外部からの通信受け入れ可否を設定する。具体的には通信制御部２１７は、電子制御装置１の起動時に通信部７に対して遮断指令を送信して外部からの通信遮断を開始させる。また通信制御部２１７は、後述するタイミングで通信部７に対して外部からの通信遮断を終了させるための解除指令を送信する。すなわち通信部７は、通信制御部２１７により電子制御装置１の起動から所定の期間は電子制御装置１の外部からの通信を受け付けない。

（タイムチャート）
図３は、電子制御装置１の動作を示すタイムチャートである。図３では、図示上部から下部に向かって時間が経過している。また図３では符号を付した図示横向きの矢印で構成間の処理を示しており、処理の主体を明示するために実線、破線、一点鎖線を使い分けている。すなわちＨＳＭ２０を起点とする処理は実線で示し、第１システム１１を起点とする処理は破線で示し、第２システム１２を起点とする処理は一点鎖線で示す。

時刻ｔ０において、電子制御装置１の起動処理が開始される。まず時刻ｔ１０においてＨＳＭ２０の通信制御部２１７は、通信部７に外部からの通信受け入れを遮断させるための遮断指令を通信Ｃ１１として送信する。この指令を受信した通信部７は、後に解除指令を受信するまで電子制御装置１の外部からの通信を受け付けない。

時刻ｔ２０においてＨＳＭ２０の検証部２１１は、ハイパーバイザ用プログラム１０Ｐの検証を行い、問題がないことを確認してハイパーバイザ１０を起動させる（Ｃ１２）。なお厳密にはハイパーバイザ用プログラム１０Ｐを実行するのはメインＣＰＵ５であるが、図３では処理の因果関係を明示するためにＨＳＭ２０からハイパーバイザ１０に向かう矢印を記載している。以下も同様である。ハイパーバイザ１０が起動することにより、ハイパーバイザ１０が提供する仮想環境化での第１システム１１などの動作が可能となる。

時刻ｔ３０において検証部２１１は、第１システム用プログラム１１Ｐの検証を行い、問題がないことを確認して第１システム１１を起動させる（Ｃ１３）。さらに検証部２１１は、第１システム１１に割り当てられるメインＲＡＭ６の領域に、セキュアブート鍵２５１および署名データベース２５３をコピーする。第１システム１１は、ＶＭ１１１が起動すると委譲検証部１１５が動作を開始する。

時刻ｔ４０において検証部２１１は、第２システム用プログラム１２Ｐの検証を行い、問題がないことを確認して第２システム１２を起動させる（Ｃ１４）。時刻ｔ４０において第１システム１１の委譲検証部１１５は、第３システム用プログラム１３Ｐの検証を行い問題がないことを確認する。この検証には、ＨＳＭ２０からコピーされたセキュアブート鍵２５１および署名データベース２５３が利用される。そして委譲検証部１１５は時刻ｔ４５に第３システム用プログラム１３ＰをメインＣＰＵ５に実行させて第３システム１３を起動させる（Ｃ２１）。その後も委譲検証部１１５は、不図示の第４システムなどを実行するためのプログラムの検証を行い、問題がないことを確認するとメインＣＰＵ５にそのプログラムを実行させる（Ｃ２２、Ｃ２３）。

時刻ｔ４０以降に動作を開始する制御アプリ１２３は、外部に出力するメッセージを作成し、このメッセージを時刻ｔ５０にＨＳＭ２０に送信する（Ｃ３１）。このメッセージを受信したＨＳＭ２０は、ＭＡＣ生成部２１２がＭＡＣを生成して制御アプリ１２３に送信する（Ｃ１５）。制御アプリ１２３は受信したＭＡＣを利用して車両の制御を行う。たとえば制御アプリ１２３は電子制御装置１の外部に生成したメッセージおよびＭＡＣ生成部２１２が生成したＭＡＣを送信する（Ｃ３２）。

第１システム１１の委譲検証部１１５は、検証すべき全てのプログラムの検証が完了したので、時刻ｔ７０にＨＳＭ２０に検証完了を報告する（Ｃ２４）。ＨＳＭ２０の検証部２１１は、第１システム１１にコピーしたセキュアブート鍵２５１および署名データベース２５３を削除する（Ｃ１６）。そしてＨＳＭ２０の通信制御部２１７は、通信部７に解除指令を送信する（Ｃ１７）。解除指令を受けた通信部７は、電子制御装置１の外部からの通信の遮断を解除し、電子制御装置１の内外から双方向の通信が可能となる。

（ＨＳＭのフローチャート）
図４は、ＨＳＭ２０の動作を示すフローチャートである。以下では、図３における対応する処理の符号も記載する。ＨＳＭ２０は、電子制御装置１が起動するとまずステップＳ３０１において通信制御部２１７が通信部７に遮断指令を出力する（図３のＣ１１）。続くステップＳ３０２では検証部２１１は、ハイパーバイザ１０、第１システム１１、および第２システム１２を検証し、問題がないことを確認して起動する（図３のＣ１２～Ｃ１４）。続くステップＳ３０３では検証部２１１は、起動検証情報、すなわちセキュアブート鍵２５１および署名データベース２５３を第１システム１１のメモリ領域に複製する（図３のＣ１３）。ステップＳ３０３の処理が完了すると、ＨＳＭ２０はステップＳ３１１とステップＳ３２１とを並列に実行する。

ステップＳ３１１ではＨＳＭ２０のＭＡＣ生成部２１２は、電子制御装置１の内部からＭＡＣの生成依頼を受信したか否かを判断する。ＭＡＣ生成部２１２はたとえば、ＭＡＣ生成の依頼を示す文字列およびＭＡＣの生成対象となる文字列を受信するとＭＡＣの生成依頼を受信したと判断する。ＭＡＣ生成部２１２は、ＭＡＣの生成依頼を受信したと判断する場合はステップＳ３１２に進み、ＭＡＣの生成依頼を受信していないと判断する場合はステップＳ３１１に留まる。

ステップＳ３１２ではＭＡＣ生成部２１２はＭＡＣの生成対象となる文字列、およびタンパ性記憶部２５に格納されているＭＡＣ鍵２５２を用いてＭＡＣを生成し、ＭＡＣ生成を依頼した装置に送信する（図３のＣ１５）。その後ＭＡＣ生成部２１２は、ステップ３１１に戻る。なお図４ではステップＳ３１１以降は終了がない無限ループとなっているが、電子制御装置１の電源がオフにされる場合などには、ＨＳＭ２０は処理を終了してよい。

ステップＳ３１１と並列に処理が開始されるステップＳ３１２では検証部２１１は、委譲検証部１１５から完了報告を受信したか否かを判断する。検証部２１１は、完了報告を受信したと判断する場合はステップＳ３２２に進み、完了報告を受信していないと判断する場合はステップＳ３２１に留まる。ステップＳ３２２では検証部２１１は、第１システム１１のメモリ領域から起動検証情報、すなわちセキュアブート鍵２５１および署名データベース２５３を削除する（図３のＣ１６）。続くステップＳ３２３では通信制御部２１７は、通信部７に解除指令を送信して（図３のＣ１７）図４に示す処理を終了する。ただしステップＳ３２１～Ｓ３２３の処理が完了してもステップＳ３１１およびステップＳ３１２の処理は継続される。

（委譲検証部のフローチャート）
図５は、第１システム１１の委譲検証部１１５の動作を示すフローチャートである。委譲検証部１１５はまずステップＳ３５１において、起動対象プログラムを確認する。換言すると委譲検証部１１５は、委譲検証部１１５がセキュアブートする対象となるプログラムの一覧を確認する。これのプログラムの一覧はたとえば、委譲検証部１１５を実現するプログラムの中にあらかじめ書き込まれる。

続くステップＳ３５２では委譲検証部１１５は、起動対象のプログラムから未検証のプログラムを１つ選択する。続くステップＳ３５３では委譲検証部１１５は、ステップＳ３５２において選択したプログラムの検証を行う。この検証は、検証部２１１が行う処理と同様であり検証部２１１により複製されたセキュアブート鍵２５１および署名データベース２５３が利用される。ただし委譲検証部１１５はアクセラレータ２１５を利用したが、ＨＳＭ２０の外部で実行される委譲検証部１１５はアクセラレータ２１５を利用できない。

続くステップＳ３５４では委譲検証部１１５は、ステップＳ３５３における検証が成功したか否かを判断する。委譲検証部１１５は検証が成功したと判断する場合はステップＳ３５５に進み、検証が失敗したと判断する場合はステップＳ３５６に進む。ステップＳ３５５では委譲検証部１１５は、ステップＳ３５３において検証したプログラムを起動する。換言すると委譲検証部１１５は、ステップＳ３５３において検証したプログラムをメインＲＡＭ６に展開してメインＣＰＵ５に実行させる。

ステップＳ３５６では委譲検証部１１５は、全ての起動対象プログラムを検証したか否かを判断する。委譲検証部１１５は、全ての起動対象プログラムを検証したと判断する場合はステップＳ３５７に進み、検証していない起動対象プログラムが存在すると判断する場合はステップＳ３５２に戻る。ステップＳ３５７では委譲検証部１１５は、検証部２１１に完了報告を送信して図５に示す処理を終了する。なお検証部２１１はこの完了報告を受信すると、第１システム１１に複製した起動検証情報、すなわちセキュアブートの実行に必要なセキュアブート鍵２５１および署名データベース２５３を第１システム１１から削除する。

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）セキュアブート鍵２５１、および制御用鍵であるＭＡＣ鍵２５２が格納され、耐タンパ性を有するタンパ性記憶部２５と、プログラムを実行可能なメインＣＰＵ５と、セキュアブート鍵２５１を用いてプログラムの検証を行い、検証の結果に基づきメインＣＰＵ５にプログラムを実行させるセキュアブートを行う、耐タンパ性を有する検証部２１１と、制御用鍵であるＭＡＣ鍵２５２を用いた演算を行う、耐タンパ性を有するＭＡＣ生成部２１２と、検証部２１１からセキュアブートの権限を委譲される委譲検証部１１５を実現する第１システム用プログラム１１Ｐ、およびＭＡＣ生成部２１２を利用する制御アプリ１２３を実現する第２システム用プログラム１２Ｐを格納し、耐タンパ性を有しないソフトウエア格納部８と、を備える。検証部２１１は、第１システム用プログラム１１Ｐおよび第２システム用プログラム１２Ｐを対象とする検証に成功しメインＣＰＵ５に第１システム用プログラム１１Ｐおよび第２システム用プログラム１２Ｐを実行させると、委譲検証部１１５にセキュアブートの権限を委譲してセキュアブートの実行を終了する。ＭＡＣ生成部２１２は、検証部２１１がセキュアブートの実行を終了すると動作を開始する。委譲検証部１１５は、ＭＡＣ生成部２１２と同時に実行可能である。そのため電子制御装置１は、セキュアブートと、暗号に関する演算であるＭＡＣ算出とを同時に実行できる。

（２）検証部２１１は、委譲検証部１１５へセキュアブートの権限を委譲する際にセキュアブート鍵２５１の複製を作成し、検証部２１１は、委譲検証部１１５による検証が完了すると複製されたセキュアブート鍵２５１を消去する。そのためセキュアブートに必要な情報は、最低限度の期間のみＨＳＭ２０の外部に存在させることができる。

（３）電子制御装置１は、外部との通信を行う通信部７を制御し耐タンパ性を有する通信制御部２１７を備える。通信制御部２１７は、検証部２１１がセキュアブートを行う前に外部からの通信の遮断を開始させ（図３のＣ１１）、検証部２１１が複製されたセキュアブート鍵２５１を消去すると外部からの通信の遮断を終了させる（図３のＣ１７）。このように電子制御装置１は、検証部２１１および委譲検証部１１５がセキュアブートを実行する期間は、電子制御装置１の外部からの通信を遮断する。そのため、セキュアブートが完了する前に電子制御装置１の外部から悪意を有する通信や悪意を有するソフトウエアの侵入を防ぎ、第１システム１１に複製したセキュアブート鍵２５１および署名データベース２５３が外部に流出することを防止できる。

（４）第１プログラムおよび第２プログラムはハイパーバイザ１０上で稼働する仮想マシンによって実行される。検証部２１１は、第１システム用プログラム１１Ｐおよび第２システム用プログラム１２Ｐとともにハイパーバイザ１０を実現するハイパーバイザ用プログラム１０Ｐも対象として検証を行う（図４のステップＳ３０２）。検証部２１１は、第１システム用プログラム１１Ｐ、第２システム用プログラム１２Ｐ、およびハイパーバイザ用プログラム１０Ｐについての検証が成功すると、メインＣＰＵ５に第１システム用プログラム１１Ｐ、第２システム用プログラム１２Ｐ、およびハイパーバイザ用プログラム１０Ｐを実行させて、委譲検証部１１５にセキュアブートの権限を委譲してセキュアブートの実行を終了する。そのため、セキュアブートの対象が多くなるハイパーバイザ１０を利用する仮想環境では、セキュアブートの完了に時間を要するため、セキュアブートの完了を待たずにＭＡＣの生成が可能である利益が大きい。

（５）電子制御装置１は車両に搭載される。ＭＡＣ生成部２１２は入力されるメッセージを対象として制御鍵を用いてメッセージ認証コードを生成する。制御アプリ１２３は、ＭＡＣ生成部２１２が出力するメッセージ認証コードを車両の制御におけるメッセージの認証に利用する。

（変形例１）
上述した実施の形態では、電子制御装置１はハイパーバイザ１０を備えた。しかし電子制御装置はハイパーバイザ１０を備えない、いわゆるベアメタルの構成でもよい。図６は、ハイパーバイザを備えない電子制御装置１Ａの機能構成図である。上述した実施の形態における図２との違いは、ハイパーバイザ１０を備えない点、および第１システム１１～第３システム１３がバーチャルマシンを備えない点である。本変形例における検証部２１１の動作は、ハイパーバイザ１０およびバーチャルマシンのセキュアブートを行わない点が実施の形態と異なる。他の動作は実施の形態と同様である。

（変形例２）
上述した実施の形態では、ＨＳＭ２０の検証部２１１、ＭＡＣ生成部２１２、および通信制御部２１７はソフトウエアにより実現された。しかしこれらの少なくとも１つはハードウエアで実現されてもよい。ただしこの場合でも検証部２１１およびＭＡＣ生成部２１２は演算リソースを共有し、同時に処理を実行できない。

（変形例３）
上述した実施の形態では、委譲検証部１１５は第１システム１１にのみ備えられた。しかし委譲検証部１１５と同等の機能が他のシステム、たとえば実施の形態には記載していない第９システムに備えられてもよい。この場合には検証部２１１は、第１システム１１に続いて第９システムのセキュアブートを行い、第１システム１１および第９システムが他のプログラムのセキュアブートを行う。本変形例によれば、セキュアブートを２つ同時に実行しつつ、ＨＳＭ２０はＭＡＣを生成できる。

（変形例４）
上述した実施の形態では、ＨＳＭ２０の検証部２１１がセキュアブートを行う対象は、仮想環境を提供するハイパーバイザ１０を実現するハイパーバイザ用プログラム１０Ｐ、委譲検証部１１５を動作させる第１システム１１を実現する第１システム用プログラム１１Ｐ、および早期に動作を開始すべき第２システム１２を実現する第２システム用プログラム１２Ｐの３つであった。しかし検証部２１１は、さらに他のプログラムをセキュアブートの対象としてもよい。検証部２１１はたとえば、早期に動作を開始すべき他のプログラムや、重要度が高い他のプログラムをセキュアブートの対象としてもよい。

（変形例５）
上述した実施の形態では、電子制御装置１の起動時の処理として説明した。しかし電源がオフからオンに切り替わる起動時だけでなく、スリープ状態などの省電力状態からの復帰時にも同様の処理を行ってもよい。

（変形例６）
委譲検証部１１５があるプログラムのセキュアブートの検証に失敗した際に、検証部２１１がそのプログラムを対象として改めてセキュアブートを試みてもよい。

上述した各実施の形態および変形例において、機能ブロックの構成は一例に過ぎない。別々の機能ブロックとして示したいくつかの機能構成を一体に構成してもよいし、１つの機能ブロック図で表した構成を２以上の機能に分割してもよい。また各機能ブロックが有する機能の一部を他の機能ブロックが備える構成としてもよい。

（変形例７）
上述した実施の形態では、ＨＳＭ２０はＭＡＣ生成部２１２を備えた。しかしＨＳＭ２０は、ＭＡＣ生成部２１２の代わりに暗号に関する他の演算、たとえば署名の生成を行う構成を有してもよい。また第２システム１２が制御アプリ１２３を有することは必須の構成ではなく、ＨＳＭ２０が有する暗号に関する演算を利用する何らかのアプリケーションを有していればよい。

上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１、１Ａ…電子制御装置
７…通信部
８…ソフトウエア格納部
１０…ハイパーバイザ
１０Ｐ…ハイパーバイザ用プログラム
１１…第１システム
１１Ｐ…第１システム用プログラム
１２…第２システム
１２Ｐ…第２システム用プログラム
１３…第３システム
１３Ｐ…第３システム用プログラム
２５…タンパ性記憶部
１１５…委譲検証部
１２３…制御アプリ
２１１…検証部
２１２…ＭＡＣ生成部
２１５…アクセラレータ
２１７…通信制御部
２５１…セキュアブート鍵
２５２…ＭＡＣ鍵
２５３…署名データベース
２５４…ＨＳＭプログラム

Claims

セキュアブート鍵、および制御用鍵が格納され、耐タンパ性を有するタンパ性記憶部と、
プログラムを実行可能なプロセッサと、
前記セキュアブート鍵を用いてプログラムの検証を行い、前記検証の結果に基づき前記プロセッサに前記プログラムを実行させるセキュアブートを行う、耐タンパ性を有する検証部と、
前記制御用鍵を用いた暗号に関する演算を行う、耐タンパ性を有する演算部と、
前記検証部から前記セキュアブートの権限を委譲される委譲検証部を実現する第１プログラム、および前記演算部を利用する制御部を実現する第２プログラムを格納し、耐タンパ性を有しない一般記憶部と、を備え、
前記検証部は、前記第１プログラムおよび前記第２プログラムを対象とする前記検証に成功し前記プロセッサに前記第１プログラムおよび前記第２プログラムを実行させると、前記委譲検証部に前記セキュアブートの権限を委譲して前記セキュアブートの実行を終了し、
前記演算部は、前記検証部が前記セキュアブートの実行を終了すると動作を開始し、
前記委譲検証部は、前記演算部と同時に実行可能な電子制御装置。
請求項１に記載の電子制御装置において、
前記検証部は、前記委譲検証部へ前記セキュアブートの権限を委譲する際に前記セキュアブート鍵の複製を作成し、
前記検証部は、前記委譲検証部による前記検証が完了すると前記複製された前記セキュアブート鍵を消去する電子制御装置。
請求項２に記載の電子制御装置において、
外部との通信を制御し耐タンパ性を有する通信制御部をさらに備え、
前記通信制御部は、前記検証部が前記セキュアブートを行う前に外部からの通信の遮断を開始させ、前記検証部が前記複製された前記セキュアブート鍵を消去すると前記外部からの通信の遮断を終了させる電子制御装置。
請求項１に記載の電子制御装置において、
前記第１プログラムおよび前記第２プログラムはハイパーバイザ上で稼働する仮想マシンによって実行され、
前記検証部は、前記第１プログラムおよび前記第２プログラムとともに前記ハイパーバイザを実現するハイパーバイザ用プログラムも対象として前記検証を行い、前記第１プログラム、前記第２プログラム、および前記ハイパーバイザ用プログラムについての前記検証が成功すると、前記プロセッサに前記第１プログラム、前記第２プログラム、および前記ハイパーバイザ用プログラムを実行させて、前記委譲検証部に前記セキュアブートの権限を委譲して前記セキュアブートの実行を終了する電子制御装置。
請求項１に記載の電子制御装置において、
前記電子制御装置は車両に搭載され、
前記演算部は入力されるメッセージを対象として前記制御用鍵を用いてメッセージ認証コードを生成し、
前記制御部は、前記演算部が出力するメッセージ認証コードを前記車両の制御におけるメッセージの認証に利用する電子制御装置。
セキュアブート鍵、および制御用鍵が格納され、耐タンパ性を有するタンパ性記憶部と、プログラムを実行可能なプロセッサと、前記セキュアブート鍵を用いてプログラムの検証を行い、前記検証の結果に基づき前記プロセッサに前記プログラムを実行させるセキュアブートを行う、耐タンパ性を有する検証部と、前記制御用鍵を用いた暗号に関する演算を行う、耐タンパ性を有する演算部と、前記検証部から前記セキュアブートの権限を委譲される委譲検証部を実現する第１プログラム、および前記演算部を利用する制御部を実現する第２プログラムを格納し、耐タンパ性を有しない一般記憶部と、を備える電子制御装置が実行する制御方法であって、
前記検証部が、前記第１プログラムおよび前記第２プログラムを対象とする前記検証に成功し前記プロセッサに前記第１プログラムおよび前記第２プログラムを実行させると、前記委譲検証部に前記セキュアブートの権限を委譲して前記セキュアブートの実行を終了することと、
前記演算部が、前記検証部による前記セキュアブートの実行を終了すると動作を開始することと、
前記委譲検証部は、前記演算部と同時に実行可能であることとを含む制御方法。