JP7511492B2 - 自動車用電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は自動車用電子制御装置に関し、とくに電子鍵の管理に関する。

車両には多種多様な機能を実現するために多くの自動車用電子制御装置（Electronic Control Unit、以下ＥＣＵと略称する場合がある）が搭載されている。これらのＥＣＵにはマイクロプロセッサが搭載されており、車両の制御対象（例えば、エンジンの噴射および点火）を制御する。

近年、コネクテッドの世代の新しいサービスを効率的に提供するために、車載ＥＣＵの統廃合が進められている。車載ＥＣＵの統廃合を行うにあたり、機能性の最適な再配置が必要となっている。

その課題を解決する技術として、１つのＥＣＵに対して複数のシステムを搭載するため仮想化技術であるハイパーバイザプラットフォームの開発が進められている（特許文献１）。ハイパーバイザプラットフォームは、車載ＥＣＵの機能配置において、ソフトウェアの移植性を高めている技術である。

ハイパーバイザプラットフォームでは、１つのＥＣＵで複数のアプリケーションソフトウェアを実行することを目的としている。その応用によって、ＯＥＭによって作成されたアプリケーションソフトウェア、ＥＣＵサプライヤのアプリケーションソフトウェア、または、ＥＣＵサプライヤ以外のアプリケーションソフトウェア、等が実行可能である。

アプリケーションソフトウェアの機能向上のために、ソフトウェアの更新が発生することがある。このソフトウェア更新は従来ディーラーでのみ実施していたが、無線通信を利用したソフトウェア更新技術であるＯＴＡ（Over the Air）も開発されている。

一方で、作成したアプリケーションソフトウェアが無線にて送付されることから、第３者による盗聴および改ざんなどのサイバーアタックから車両システムを守る必要がある。そのような、サイバーセキュリティの観点から、ソフトウェア更新データを暗号化したり、受領したデータが改ざんされていないかの検証をしたりすることが有益である。データの暗号化や改ざん検知には、アルゴリズムに沿った鍵（電子鍵）が必要となる。

特開２０１９－２１５８２２号公報

しかしながら、従来の技術では、複数の異なる鍵を管理するのが困難であるという課題があった。

複数のアプリケーションソフトウェアの責任分担がそれぞれ異なる場合、それらのアプリケーションソフトウェア間で同一の鍵を用いることは好ましくない。

マイクロプロセッサにはＨＳＭ（Hardware Security Module）が搭載されており、その内部でＥＣＵの鍵の管理を行うことができるが、その登録できる鍵のスロット数には限りがあるので、多くのシステムが搭載される場合においては、鍵の登録スロットが不足する事態が起こり得る。

また、多数の鍵の登録スロットを持つマイクロプロセッサであっても、そのようなマイクロプロセッサは高価になることや、利用の際にどのスロットをどのアプリケーションソフトウェアが利用しているかの管理を行う必要が出てくる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、複数の異なる鍵をより容易に管理できる自動車用電子制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る自動車用電子制御装置の一例は、
マイクロプロセッサを備える自動車用電子制御装置であって、
前記マイクロプロセッサは、ホスト側コアと、セキュアコアと、ホスト側記憶領域と、セキュア記憶領域とを備え、
前記ホスト側コアおよび前記セキュアコアは、前記ホスト側記憶領域にアクセス可能であり、
前記セキュアコアは、前記セキュア記憶領域にアクセス可能であり、
前記ホスト側コアは、前記セキュア記憶領域にアクセス可能ではなく、
前記ホスト側記憶領域は、ホスト側揮発性メモリおよびホスト側不揮発性メモリを備え、
前記セキュア記憶領域は、セキュア揮発性メモリおよびセキュア不揮発性メモリを備え、
前記ホスト側不揮発性メモリには、ホスト用プログラムおよび鍵が格納され、
前記セキュア不揮発性メモリには、セキュアプログラムが格納され、
前記ホスト用プログラムを実行する前記ホスト側コアは、前記ホスト側不揮発性メモリから前記鍵を取得するとともに、前記セキュアプログラムを実行する前記セキュアコアに前記鍵を受け渡し、
前記セキュアプログラムを実行する前記セキュアコアは、受け取った前記鍵を前記セキュア揮発性メモリに格納するとともに、格納された前記鍵を演算に利用する、
ことを特徴とする。

本発明に係る自動車用電子制御装置は、複数の異なる鍵をより容易に管理することができる。

本発明の実施形態１に係るＥＣＵの内部構成について示す図である。 実施形態１に係るＥＣＵの記憶領域の構成を示す図である。 実施形態１において、ソフトウェア更新装置からデータを転送する際の構成を示す図である。 実施形態１において、暗号化されたデータの復号およびデータの改ざん検知を行うフローを示す図である。 実施形態２において、ＥＣＵ起動時におけるアプリケーションソフトウェアの改ざん検知を行い起動するアプリケーションを決定するフローを示す図である。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、本発明の実施形態１に係るＥＣＵ（自動車用電子制御装置）の内部構成について示す図である。ＥＣＵはマイクロプロセッサ３００を備える。マイクロプロセッサ３００は、演算手段として複数のコアを備える。コアは、ｎ個（ただしｎ≧１）のホスト側コア１、２、…、ｎと、少なくとも１つ（図１の例では１つ）のセキュアコア０とを含む。

［実施形態１］
ホスト側コアとは、たとえば一般的なアプリケーションプログラム（ホスト用プログラム）を実行するコアであり、セキュアコア（セキュリティ専用コアであってもよい）は、たとえばセキュリティプログラムを実行して、鍵（電子鍵）を利用したセキュリティ用の演算を行うコアである。これらのコアが各プログラムを実行することにより、マイクロプロセッサ３００は本明細書に記載される機能を実現する。

マイクロプロセッサ３００は、記憶手段として、ホスト側記憶領域およびセキュア記憶領域を備える。ホスト側記憶領域は、各ホスト側コア専用のローカルＲＡＭ１１、１２、…、１ｎ（ホスト側揮発性メモリ）を含み、セキュア記憶領域は、セキュアコア専用のセキュアＲＡＭ１０（セキュア揮発性メモリ）を含む。これらのＲＡＭは、対応するコアからしかアクセスできないようになっている。

すべてのコアは、データバス１００およびペリフェラルバス１１０と接続されている。また、これらのバスとは切り離された形で、セキュアコア０のみが接続されるセキュアコア専用のデータバス２００と、セキュアコア専用のペリフェラルバス２１０とが設けられる。

ホスト側記憶領域は、ホスト側コア１～ｎが実行するプログラム（ホスト用プログラム）が格納されているコードフラッシュ１０１（ホスト側不揮発性メモリ）と、ホスト用プログラムで使用するデータを格納するデータフラッシュ１０２（ホスト側不揮発性メモリ）と、ホスト側コア１～ｎおよびセキュアコア０からアクセスが可能な共有ＲＡＭ１０３（ホスト側揮発性メモリ）とを含む。

ペリフェラルバス１１０には、ホスト側コア１～ｎおよびセキュアコア０が利用するタイマ１１１と、割込みコントローラ１１２と、ＭＰＵ１１３（Memory Protection Unit）とが接続されている。ＭＰＵ１１３はメモリプロテクション機能を有する。たとえば、各メモリのアドレスまたはアドレス領域ごとに、各コアのアクセス制限を設定する。アクセス制限は、読み出し許可または禁止、書き込み許可または禁止、実行許可または禁止、等の制限を含む。各コアのアクセス制限は、コアごとに固定されている必要はなく、たとえば各コアが実行中のプログラムに応じて設定されてもよい。

このように、マイクロプロセッサ３００は、コードフラッシュ１０１、データフラッシュ１０２および共有ＲＡＭ１０３において、各ホスト側コア１～ｎがアクセス可能な領域を制御する。この制御により、コアごとに、またはプログラムごとにアクセス制限が実現され、セキュリティが向上する。

セキュア記憶領域は、セキュアコア０が実行するプログラム（セキュアプログラム）が格納されているセキュアコードフラッシュ２０１（セキュア不揮発性メモリ）と、セキュアプログラムで使用するデータを格納するセキュアデータフラッシュ２０２（セキュア不揮発性メモリ）とを含む。セキュアコードフラッシュ２０１およびセキュアデータフラッシュ２０２はデータバス２００に接続される。セキュアデータフラッシュ２０２には、セキュアプログラムで使用する鍵を表す情報を格納することができる。

セキュアコア０専用のペリフェラルバス２１０には、ＨＷＡ２１１（Hardware Accelerator）が接続されていてもよい。ＨＷＡ２１１は、鍵を利用した暗号演算アルゴリズムの一部を実行する際に、ハードウェア実装の演算機を利用することにより高速に演算結果を得ることができる。

セキュアコードフラッシュ２０１、セキュアデータフラッシュ２０２およびＨＷＡ２１１には、セキュアコア０以外のコア（すなわちホスト側コア１～ｎ）からはアクセスができない構成となっている。すなわち、セキュアコア０は、セキュア記憶領域にアクセス可能であるが、ホスト側コア１～ｎは、セキュア記憶領域にアクセス可能ではない。なお、ホスト側記憶領域については、ホスト側コア１～ｎおよびセキュアコア０いずれもアクセス可能である。

図２は、図１のＥＣＵの記憶領域の構成を示す図であり、たとえばＥＣＵ４００内部に複数のアプリケーションソフトウェアを格納するハイパーバイザプラットフォームの構成を示す。

ＥＣＵ４００の内部には、図１に示すマイクロプロセッサ３００が搭載されている。コードフラッシュ１０１には、ＢＳＷ１０１０（Basic Software）（ホスト用プログラム）と、ｍ個（ただしｍ≧１）のアプリケーションソフトウェア１０１１～１０１ｍ（ホスト用プログラム）とが格納されている。

また、セキュアコア０専用のセキュアコードフラッシュ２０１には、ＨＳＭファームウェア２０１０（セキュアプログラム）が格納されている。

このＨＳＭファームウェア２０１０は、セキュアコア０によって実行される。一方で、アプリケーションソフトウェア１０１１～１０１ｍは、ホスト側コア１～ｎによって実行される。アプリケーションソフトウェアとホスト側コアは１対１対応するわけではなく、１つのアプリケーションソフトウェアを複数のホスト側コアが実行することもでき、１つのホスト側コアが複数のアプリケーションソフトウェアを実行することもできる。

セキュアコア０専用のセキュアＲＡＭ１０には、鍵を表すデータを格納することができる。とくに、セキュアＲＡＭ１０に格納される鍵は、ＡＵＴＯＳＡＲの規格Ｒ１９－１１のSpecification of Secure Hardware Extensionsに規定されるＲＡＭ＿ＫＥＹの形式とすることができる。このようにすると、規格に沿った処理が可能である。以下、セキュアＲＡＭ１０に格納される鍵をＲＡＭ＿ＫＥＹと呼ぶ場合がある。

上述のように、セキュアＲＡＭ１０にはホスト側コア１～ｎによるアクセスが禁止されているので、セキュアＲＡＭ１０内のＲＡＭ＿ＫＥＹが格納される領域に対しても、ホスト側コア１～ｎによるアクセスは禁止される。このため、ＲＡＭ＿ＫＥＹに対するセキュリティが向上する。

本実施形態をより具体的に以下に説明する。以下の説明では、セキュアコア０専用のメモリをセキュア領域メモリ、それ以外のメモリをホスト領域メモリと呼び分けを行う。

実施形態１では、ソフトウェア更新における動作について記載する。本実施形態では、鍵はアプリケーションソフトウェアの更新処理に利用される。
図３は、ソフトウェア更新装置からデータを転送する際の構成を示す図である。ソフトウェア更新装置からデータを転送することにより、たとえばアプリケーションソフトウェアの更新を行う。実施形態１では簡単のために、アプリケーションソフトウェア１０１１の１つのみを表示しているが、更新対象となるアプリケーションソフトウェアを限定するものではなく、同様の方法にて他のアプリケーションソフトウェアの更新を行うことができる。

ＥＣＵ４００とデータ転送元５００が通信路６００で接続されている。データ転送元５００は、ソフトウェア更新専用のツールまたは設備であることもあるし、車載ネットワーク上の中継ＥＣＵであることもある。通信路６００は、例えばＣＡＮやイーサネット（登録商標）などがあげられる。

アプリケーションソフトウェア１０１１は、コードフラッシュ１０１に格納される。アプリケーションソフトウェア１０１１の一部には、マイクロプロセッサ３００の機能によって、アクセス保護領域１０１１ｘが設定されている。アクセス保護領域１０１１ｘは、ＢＳＷ１０１０および特定のアプリケーションソフトウェア１０１１のみ読出しアクセスをすることができ、すなわち他のアプリケーションソフトウェアからは読出しアクセスができないように設定される。

アクセス保護領域１０１１ｘには、アプリケーションソフトウェア１０１１用の鍵が格納される。鍵は少なくとも１つであればよいが、本実施形態では、ＡＥＳ鍵１０１１ａおよびＭＡＣ鍵１０１１ｂを含む。これらの鍵はアクセス制限が行われている不揮発性メモリ領域に配置されてもよく、そのようにするとセキュリティが向上する。ＡＥＳ鍵１０１１ａは、アプリケーションソフトウェアの暗号化および復号に利用される鍵の例であり、本実施形態では共通鍵暗号方式で利用される鍵である。ＭＡＣ鍵１０１１ｂは、アプリケーションソフトウェアの改ざん検知検証に利用される鍵の例であり、本実施形態では共通鍵暗号方式で利用される鍵である。このように、複数種類の鍵を利用することにより、セキュリティを向上させることができる。

データ転送元５００の内部にはデータ５１０が準備されている。データ５１０は暗号化されたデータであり、アプリケーションソフトウェア１０１１を更新するための、新アプリケーションソフトウェア１０１１’を含む。この暗号化には、既にコードフラッシュ１０１に格納されているアプリケーションソフトウェア１０１１に対応するＡＥＳ鍵１０１１ａが使用される。

新アプリケーションソフトウェア１０１１’内部において、アクセス保護領域１０１１ｘに対応する領域には、ＡＥＳ鍵１０１１ａ’およびＭＡＣ鍵１０１１ｂ’が含まれる。

図４は、暗号化されたデータの復号およびデータの改ざん検知を行うフローを示す図である。

以下の説明において、簡便のため、動作主体をソフトウェアとして表記する場合があるが、その場合には、実際の動作主体は当該ソフトウェアを実行するコアであると解釈することができる。たとえば、ＢＳＷ１０１０がなんらかの処理を行うと表記されている場合には、その処理はＢＳＷ１０１０を実行するホスト側コア１～ｎのいずれかによって実行され、ＨＳＭファームウェア２０１０がなんらかの処理を行うと表記されている場合には、その処理はＨＳＭファームウェア２０１０を実行するセキュアコア０によって実行される。

まず、データ転送元５００は、ステップＳ１０として、ＥＣＵ４００に対して、ソフトウェア更新要求を発行する。これは、たとえばＩＳＯ１４２２９－１で規定されるＵＤＳ診断通信（Unified Diagnostic Service）のサービス１０に相当する。

ＢＳＷ１０１０は、ステップＳ１１として、ソフトウェア更新要求を受け付けられるかどうかのチェックを行う。受け付けられる場合には要求受領ＯＫを、受け付けられない場合は要求受領ＮＧを、データ転送元５００に返答する。要求受領ＯＫが返答された場合には後続の処理が実行され、要求受領ＮＧが返答された場合には図４の処理は終了する。

データ転送元５００は、ステップＳ２０として、ＥＣＵ４００に対して、セキュリティアクセス要求を実施する。これはたとえばＵＤＳ診断通信のサービス２７に相当する。

ＢＳＷ１０１０は、ステップＳ２１として、セキュリティアクセス用の鍵スロットを指定した上で、セキュア領域メモリのＨＳＭファームウェア２０１０に対して演算要求を行う。

ＨＳＭファームウェア２０１０は、ステップＳ２２として、指定された鍵スロットに対応する鍵（本実施形態ではＡＥＳ鍵１０１１ａとする）をセキュアデータフラッシュ２０２から取得する。また、ステップＳ２３として、ＡＥＳ鍵１０１１ａに所定の暗号演算を施し、その演算結果をホスト側のＢＳＷ１０１０に返答する。

ＢＳＷ１０１０は、ステップＳ２４として、セキュリティアクセスの可否判断を行う。たとえば、データ転送元５００から受信したデータと、ＨＳＭファームウェア２０１０から受信した演算結果とが一致するか否かを判定する。一致する場合には、データ転送元５００にセキュリティアクセスを許可すると判定し、データ転送元５００に許可通知を返答する。この場合には後続の処理が実行される。一致しない場合には、データ転送元５００にセキュリティアクセスを許可しないと判定し、データ転送元５００に不許可通知を返答する。この場合には図４の処理は終了する。

データ転送元５００は、ステップＳ３０として、ＥＣＵ４００に対して、データ転送情報通知を行う。これはたとえばＵＤＳ診断通信のサービス３４に相当する。このデータ転送情報通知には、転送データの開始アドレス情報、転送データサイズ情報、暗号化アルゴリズムを特定する情報、圧縮アルゴリズムを特定する情報、等が含まれる。

ＢＳＷ１０１０は、ステップＳ３１として、受領した情報（たとえばステップＳ１０のソフトウェア更新要求）をもとに、どのアプリケーションソフトウェアがターゲットになっているかを判断し、さらに、アクセス要求がそのアプリケーションソフトウェアに対応する記憶領域に対応しているか否かを判断する。

アクセス要求がそのアプリケーションソフトウェアに対応する記憶領域に対応している場合には、ＢＳＷ１０１０は、コードフラッシュ１０１からＡＥＳ鍵１０１１ａを取得するとともに、ＨＳＭファームウェア２０１０にＡＥＳ鍵１０１１ａを受け渡し、ＲＡＭ＿ＫＥＹにＡＥＳ鍵１０１１ａを登録する（たとえば所定アドレスに格納する）ための要求を行う。この場合には、さらに後続の処理が実行される。一方、アクセス要求がそのアプリケーションソフトウェアに対応する記憶領域に対応していない場合には、図４の処理は終了する。

ＨＳＭファームウェア２０１０は、ステップＳ３２として、受け取った鍵（ＡＥＳ鍵１０１１ａ）に関する情報を入手し、ＡＥＳ鍵１０１１ａをセキュアＲＡＭ１０に格納してＲＡＭ＿ＫＥＹに登録する。登録が成功したあとで、ＨＳＭファームウェア２０１０は登録完了通知をＢＳＷ１０１０に返答する。ＢＳＷ１０１０は、ＨＳＭファームウェア２０１０からの登録完了通知を受けたら、データ転送元５００に対して返答を行う。

データ転送元５００は、ステップＳ４０として、ＥＣＵ４００に対して、データ５１０の転送を行う。このステップＳ４０はデータ５１０のすべてが転送されるまで繰り返し実行される。これはたとえばＵＤＳ診断通信のサービス３６に相当する。

ＢＳＷ１０１０は、ステップＳ４１として、受領したデータを共有ＲＡＭ１０３に格納したのちに、ＨＳＭファームウェア２０１０に対してＲＡＭ＿ＫＥＹ（この例ではＡＥＳ鍵１０１１ａ）を指定して復号要求を行う。

ＨＳＭファームウェアは、ステップＳ４２として、ＲＡＭ＿ＫＥＹ（この例ではＡＥＳ鍵１０１１ａ）を利用し、復号対象データとを取得し、復号演算を行い、復号データを共有ＲＡＭ１０３に格納したのちに、ＢＳＷ１０１０に対して復号完了通知を返答する。

ＢＳＷ１０１０は、ステップＳ４３として、復号データを共有ＲＡＭから取得し、コードフラッシュ１０１に対して書込みを実施する。

ステップＳ４０の繰り返しによりすべてのデータが転送されたら、データ転送元５００は、ステップＳ５０として、ＥＣＵ４００に対して、データ転送完了通知を行う。これはたとえばＵＤＳ診断通信のサービス３７に相当する。

ＢＳＷ１０１０は、ステップＳ５１として、完了処理を実施したのちに、データ転送元５００に対して、返答を行う。

データ転送元５００は、ステップＳ６０として、ＥＣＵ４００に対して、整合性チェック要求を行う。これはたとえばＵＤＳ診断通信のサービス３１を利用して構成されることが多い。

ＢＳＷ１０１０は、ステップＳ６１として、ステップＳ３１と同様に、コードフラッシュ１０１からＭＡＣ鍵１０１１ｂを取得するとともに、ＨＳＭファームウェア２０１０にＭＡＣ鍵１０１１ｂを受け渡し、ＲＡＭ＿ＫＥＹにＭＡＣ鍵１０１１ｂを登録するための要求を行う。

ＨＳＭファームウェア２０１０は、ステップＳ６２として、受け取った鍵（ＭＡＣ鍵１０１１ｂ）に関する情報を入手し、ＭＡＣ鍵１０１１ｂをセキュアＲＡＭ１０に格納してＲＡＭ＿ＫＥＹに登録する。登録が成功したあとで、ＨＳＭファームウェア２０１０は登録完了通知をＢＳＷ１０１０に返答する。

ＢＳＷ１０１０は、ＨＳＭファームウェア２０１０に対して、ＲＡＭ＿ＫＥＹ（この例ではＭＡＣ鍵１０１１ｂ）と、検証対象の領域を特定する情報とを指定して、ＭＡＣ演算要求を行う。

ＨＳＭファームウェア２０１０は、ステップＳ６３として、ステップＳ４２と同様に、ＲＡＭ＿ＫＥＹ（この例ではＭＡＣ鍵１０１１ｂ）と、ＭＡＣ演算対象データとを取得する。そして、ＲＡＭ＿ＫＥＹを利用してＭＡＣ演算を行い、ＭＡＣ演算値を共有ＲＡＭ１０３に格納したのちに、ＢＳＷ１０１０に対して演算完了通知を返答する。ＭＡＣ演算対象データは、たとえば新アプリケーションソフトウェア１０１１’の全体である。

ＢＳＷ１０１０は、ＨＳＭファームウェア２０１０からの演算完了通知を受けたら、受信したＭＡＣ演算値を用いて整合性チェックを行い、データ転送元５００に対してその整合性チェック結果の返答を行う。整合性チェックを行うためのデータ（たとえばＭＡＣ演算値を検証するためのチェックサム）は、新アプリケーションソフトウェア１０１１’に含まれていてもよい。

このように、実施形態１によれば、アプリケーションソフトウェアの更新処理において、鍵をＲＡＭ＿ＫＥＹに登録して利用するので、複数の異なる鍵をより容易に管理することができる。

たとえば、複数のアプリケーションソフトウェアが存在するハイパーバイザプラットフォームにおいても、どのアプリケーションソフトウェアからでも同一の方法にて鍵を取り扱うことができる。

また、セキュアデータフラッシュ２０２で管理しなければならない鍵の数を減らすことができ、どのアプリケーションソフトウェア用のどの鍵が、どのスロットを占有しているか、等の管理対象データを削減することができる。

実施形態１において、以下のような変更を施すことができる。
ステップＳ２１において、ＢＳＷ１０１０は同期型の要求をＨＳＭファームウェア２０１０に行っている図となっているが、非同期型の要求にて実施してもよい。たとえば、ＢＳＷ１０１０は、ステップＳ２１とステップＳ２４との間に、図４の処理に関係しない他の処理を実行してもよい。

また、コードフラッシュ１０１にデータを書き込むためには事前に当該領域のデータ消去を実施する必要がある場合があるが、消去のタイミングは任意である。たとえば、ステップＳ３２の整合性チェックのタイミングで消去してもよいし、ステップＳ４３のタイミングで消去してもよい。

ステップＳ３２以降において、ＨＳＭファームウェア２０１０がＲＡＭ＿ＫＥＹを取得する場合には、コードフラッシュ１０１から読み出すように指定しても良いし、共有ＲＡＭ１０３に一旦格納したのちに読み出すように指定してもよい。

ステップＳ４３において、コードフラッシュ１０１に対して書込みを実施する例を示したが、この書込みの対象はコードフラッシュ１０１に制限されるものではない。例えば、ダブルバンク方式などの別のコードフラッシュ領域に書き込んでもよいし、マイクロプロセッサの外部に接続されるコードフラッシュに書き込んでもよい。

ステップＳ６１、Ｓ６２、Ｓ６３において、正当性チェックとして共通鍵暗号方式によるＭＡＣによる改ざん検知を利用しているが、別の方式による検証も可能である。例えば、鍵はＲＦＣ８０１７に例示されるような非対称鍵暗号方式で利用される鍵であってもよく、様々な暗号方式を利用することが可能である。なお、共通鍵についてはアクセス保護領域１０１１ｘに配置する必要があるが、非対称鍵の公開鍵についてはアクセス保護領域１０１１ｘに配置する必要はない。

［実施形態２］
実施形態２では、アプリケーションソフトウェアの起動に関する構成方法を説明する。本実施形態では、鍵はアプリケーションソフトウェアの起動処理に利用される。なお、実施形態１と共通する部分については説明を省略する場合がある。
図５は、ＥＣＵ起動時におけるアプリケーションソフトウェアの改ざん検知を行い起動するアプリケーションを決定するフローを示す図である。

ＥＣＵ４００への電源供給が開始されると、マイクロプロセッサ３００内部のＨＳＭファームウェア２０１０が最初に起動する。

ＨＳＭファームウェア２０１０は、ステップＳ１００として、セキュアデータフラッシュ２０２に格納されている鍵（たとえばＢＯＯＴ＿ＫＥＹと呼ばれるもの）と、予め設定されたブート領域のデータの読出しを行い、これらに基づいてＭＡＣ演算を実施する。

ＭＡＣ演算の結果、ブート領域の改ざんがないことが保証されたら、ステップＳ１０１として、ＨＳＭファームウェア２０１０はブートプログラムを含むＢＳＷ１０１０の起動を行う。この機能はセキュアブートと呼ばれ、例としてＭＡＣ値による保証を示したが、非対称鍵を用いた方法も利用することができる。

ＢＳＷ１０１０は、ステップＳ１０２として、各アプリケーションソフトウェアの検証と、アプリケーションの起動処理を実施する。以下、アプリケーションソフトウェア１０１１～１０１ｍのそれぞれについてステップＳ１０３～Ｓ１０７がループして実行される。以下では、処理中のアプリケーションソフトウェアを「アプリケーションソフトウェアｘ」と表記する。

まず、ＢＳＷ１０１０は、ステップＳ１０３として、コードフラッシュ１０１からＭＡＣ鍵１０１１ｂを取得するとともに、ＨＳＭファームウェア２０１０にＭＡＣ鍵１０１１ｂを受け渡し、アプリケーションソフトウェアｘに対応するＭＡＣ鍵を、ＲＡＭ＿ＫＥＹに登録するための要求を行う。

ＨＳＭファームウェア２０１０は、ステップＳ１０４として、受け取った鍵（ＭＡＣ鍵１０１１ｂ）に関する情報を入手し、ＭＡＣ鍵１０１１ｂをセキュアＲＡＭ１０に格納してＲＡＭ＿ＫＥＹに登録する。登録が成功したあとで、ＨＳＭファームウェア２０１０は登録完了通知をＢＳＷ１０１０に返答する。

次に、ＢＳＷ１０１０は、ＨＳＭファームウェア２０１０に対し、ＲＡＭ＿ＫＥＹ（ＭＡＣ鍵１０１１ｂ）を利用したＭＡＣ演算要求を行う。

ＨＳＭファームウェア２０１０は、ステップＳ１０５として、ＲＡＭ＿ＫＥＹと、ＭＡＣ演算対象データを取得し、ＲＡＭ＿ＫＥＹを利用してＭＡＣ演算を行い、ＭＡＣ演算値を共有ＲＡＭ１０３に格納したのちに、ＢＳＷ１０１０に対して演算完了通知を返答する。

ＢＳＷ１０１０は、ステップＳ１０６として、アプリケーションソフトウェアｘの整合性をチェックする。整合性のチェックは、たとえば図４のステップＳ６３と同様に行われる。整合している場合には、アプリケーションソフトウェアｘの起動許可情報を共有ＲＡＭ１０３に格納する。

その後、ＲＡＭ＿ＫＥＹの消去を行うために、ＢＳＷ１０１０は、ＨＳＭファームウェア２０１０に対して、無効な鍵情報（例えば、すべて０となる鍵など）を、ＲＡＭ＿ＫＥＹに登録するための要求を実施する。

ＨＳＭファームウェア２０１０は、ステップＳ１０７として、指定された鍵情報をＲＡＭ＿ＫＥＹに登録し、ＢＳＷ１０１０に対して完了通知を返答する。

このように、ＨＳＭファームウェア２０１０は、鍵を演算に利用した後（その鍵を複数回の演算に利用する場合には、すべての演算が終了した後）に、その鍵を無効とする情報をセキュアＲＡＭ１０に格納してＲＡＭ＿ＫＥＹに登録する。鍵を無効とすることにより、その鍵の不正利用が抑制される。

上述のように、ステップＳ１０３～Ｓ１０７は、対象となるすべてのアプリケーションに対して行われる。

ＢＳＷ１０１０は、ステップＳ１０８として、起動許可情報を共有ＲＡＭ１０３より読取り、その起動許可情報に従ってアプリケーションソフトウェアを起動する。

ステップＳ１０８において、複数のアプリケーションソフトウェアを関連付けて起動許可判定を行ってもよい。たとえば、第１のアプリケーションソフトウェアについて、第２のアプリケーションソフトウェア（複数可）が起動していないと期待する動作が行われない場合には、第１および第２のアプリケーションソフトウェアすべての起動が許可されている場合に限り第１のアプリケーションソフトウェアを起動し、第１および第２のアプリケーションソフトウェアのうちいずれか１つでも起動が許可されていない場合には第１のアプリケーションソフトウェアを起動しない。

このように、実施形態２によれば、アプリケーションソフトウェアの起動において、鍵をＲＡＭ＿ＫＥＹに登録して利用するので、複数の異なる鍵をより容易に管理することができる。

たとえば、それぞれ異なる鍵を用いる複数のアプリケーションソフトウェアが存在するハイパーバイザプラットフォームにおいて、不正なアプリケーションソフトウェアの起動を防止することができる。

実施形態１または２において、以下のような変更を施すことができる。
アプリケーションソフトウェアに搭載する鍵に関連して、アプリケーションソフトウェアのバージョン管理を行ってもよい。たとえば、各アプリケーションソフトウェアにバージョン番号を付与し、とくにアプリケーションソフトウェア１０１１と新アプリケーションソフトウェア１０１１’とにそれぞれ異なるバージョン番号を付与してもよい。たとえば、バージョン番号を表す情報が、鍵に含まれていてもよい。

このような構成によれば、特定の順序でソフトウェア更新を行う必要がある場合に、バージョン番号に基づいて順序が正しく実現されているか否かを判定することができるので、人為的なミスによるアプリケーションソフトウェアの取り違えを防止することができる。アプリケーションソフトウェアの取り違えが発生した場合には、復号の鍵が異なるので、最終的な検証結果がＮＧとなる。これにより、不整合が発生するような順序でのアプリケーションソフトウェアの更新や、古いアプリケーションソフトウェアへの更新を防ぐことができる。

ランタイムに発行された鍵を、ＲＡＭ＿ＫＥＹに登録して暗号演算を行ってもよい。たとえば、新アプリケーションソフトウェア１０１１’のＡＥＳ鍵１０１１ａ’およびＭＡＣ鍵１０１１ｂ’を事前に準備するのではなく、ステップＳ１０（図４）の更新要求の後に鍵（アプリケーションソフトウェア１０１１のＡＥＳ鍵１０１１ａであってもよいし、１回の処理のために新たに生成される鍵であってもよい）を共有するようにしてもよい。

このような構成によれば、ＤＨ／ＥＣＤＨに代表される鍵交換アルゴリズムによりランタイムで作成した鍵を利用して、共有された鍵をＡＥＳ鍵として利用することができる。

ステップＳ１０５において、正当性チェックとして共通鍵暗号方式によるＭＡＣによる改ざん検知を利用しているが、別の方式による検証も可能である。例えば、鍵はＲＦＣ８０１７に例示されるような非対称鍵暗号方式で利用される鍵であってもよく、様々な暗号方式を利用することが可能である。なお、共通鍵についてはアクセス保護領域１０１１ｘに配置する必要があるが、非対称鍵の公開鍵についてはアクセス保護領域１０１１ｘに配置する必要はない。

０…セキュアコア
１～ｎ…ホスト側コア
１０…セキュアＲＡＭ（セキュア揮発性メモリ）
１１～１ｎ ローカルＲＡＭ（ホスト側揮発性メモリ）
１００…データバス
１０１…コードフラッシュ（ホスト側不揮発性メモリ）
１０２…データフラッシュ（ホスト側不揮発性メモリ）
１０３…共有ＲＡＭ（ホスト側揮発性メモリ）
１１０…ペリフェラルバス
１１１…タイマ
１１２…割込みコントローラ
１１３…ＭＰＵ
２００…データバス
２０１…セキュアコードフラッシュ（セキュア不揮発性メモリ）
２０２…セキュアデータフラッシュ（セキュア不揮発性メモリ）
２１０…ペリフェラルバス
２１１…ＨＷＡ
３００…マイクロプロセッサ
４００…ＥＣＵ（自動車用電子制御装置）
５００…データ転送元
５１０…データ
６００…通信路
１０１０…ＢＳＷ（ホスト用プログラム）
１０１１～１０１ｍ…アプリケーションソフトウェア（ホスト用プログラム）
１０１１’…新アプリケーションソフトウェア（ホスト用プログラム）
１０１１ａ，１０１１ａ’…ＡＥＳ鍵（鍵）
１０１１ｂ，１０１１ｂ’…ＭＡＣ鍵（鍵）
１０１１ｘ…アクセス保護領域
２０１０…ＨＳＭファームウェア（セキュアプログラム）

Claims (11)

1. マイクロプロセッサを備える自動車用電子制御装置であって、
   前記マイクロプロセッサは、ホスト側コアと、セキュアコアと、ホスト側記憶領域と、セキュア記憶領域とを備え、
   前記ホスト側コアおよび前記セキュアコアは、前記ホスト側記憶領域にアクセス可能であり、
   前記セキュアコアは、前記セキュア記憶領域にアクセス可能であり、
   前記ホスト側コアは、前記セキュア記憶領域にアクセス可能ではなく、
   前記ホスト側記憶領域は、ホスト側揮発性メモリおよびホスト側不揮発性メモリを備え、
   前記セキュア記憶領域は、セキュア揮発性メモリおよびセキュア不揮発性メモリを備え、
   前記ホスト側不揮発性メモリには、ホスト用プログラムおよび鍵が格納され、
   前記セキュア不揮発性メモリには、セキュアプログラムが格納され、
   前記ホスト用プログラムを実行する前記ホスト側コアは、前記ホスト側不揮発性メモリから前記鍵を取得するとともに、前記セキュアプログラムを実行する前記セキュアコアに前記鍵を受け渡し、
   前記セキュアプログラムを実行する前記セキュアコアは、受け取った前記鍵を前記セキュア揮発性メモリに格納するとともに、前記鍵を用いて処理するデータを前記ホスト側記憶領域から取得し、前記セキュア揮発性メモリに格納された前記鍵を用いて前記データを処理することにより、前記セキュアコアが前記鍵を前記ホスト側コアから受け取る前からあらかじめ保持している鍵を用いることなく前記データを処理する、
   ことを特徴とする自動車用電子制御装置。
2. 請求項１において、
   前記ホスト側コアは複数であり、
   前記マイクロプロセッサは、前記ホスト側揮発性メモリおよび前記ホスト側不揮発性メモリにおいて、各前記ホスト側コアがアクセス可能な領域を制御する、
   ことを特徴とする自動車用電子制御装置。
3. 請求項１において、前記鍵は、アクセス制限が行われている不揮発性メモリ領域に配置されることを特徴とする自動車用電子制御装置。
4. 請求項１において、前記鍵は非対称鍵暗号方式で利用される公開鍵であることを特徴とする自動車用電子制御装置。
5. 請求項１において、前記鍵は、アクセス制限が行われている不揮発性メモリ領域に配置され、共通鍵暗号方式で利用される鍵であることを特徴とする自動車用電子制御装置。
6. 請求項１において、前記鍵は、前記ホスト用プログラムの暗号化に利用される鍵であることを特徴とする自動車用電子制御装置。
7. 請求項１において、前記鍵は、前記ホスト用プログラムの改ざん検知検証に利用される鍵であることを特徴とする自動車用電子制御装置。
8. 請求項１において、前記セキュアプログラムを実行する前記セキュアコアは、前記鍵を演算に利用した後に、前記鍵を無効とする情報を前記セキュア揮発性メモリに格納することを特徴とする自動車用電子制御装置。
9. 請求項１において、前記鍵は前記ホスト用プログラムの更新処理に利用されることを特徴とする自動車用電子制御装置。
10. 請求項１において、前記鍵は前記ホスト用プログラムの起動処理に利用されることを特徴とする自動車用電子制御装置。
11. 請求項１において、前記セキュア揮発性メモリに格納される前記鍵は、ＲＡＭ＿ＫＥＹの形式であることを特徴とする自動車用電子制御装置。

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