WO2009147734A1 - 車両、メンテナンス装置、メンテナンスサービスシステム及びメンテナンスサービス方法 - Google Patents

車両、メンテナンス装置、メンテナンスサービスシステム及びメンテナンスサービス方法 Download PDF

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WO2009147734A1
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authentication
maintenance
electronic control
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貴之 石田
祐之 廣川
和夫 田代
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株式会社ルネサステクノロジ
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Definitions

  • the present invention relates to a technology for authenticating a vehicle and its maintenance device, for example, a technology effective when applied to a car maintenance service.
  • security measures have been taken in various fields from the viewpoint of data protection. For example, (1) ID card, (2) credit card, (3) network authentication, (4) video and music content protection.
  • measures such as use of passwords, transmission / reception using encrypted data, authentication using means such as holding an ID card, and the like are taken.
  • the security system can easily collapse due to leakage of passwords and encryption keys, theft of ID cards, and the like. For this reason, how to build a strong security system is an issue. In particular, there is a tendency for stronger security to be required in fields directly related to human life.
  • Patent Document 3 describes an authentication technique between electronic control devices that share an in-vehicle network of an automobile.
  • Patent Document 4 describes that maintenance information of an automobile is shared between a customer, a maintenance factory, and a leasing company using a network, and authentication is performed to ensure security.
  • Patent Document 5 describes a technique for performing communication by performing authentication between an in-vehicle LAN of an automobile and an external device. There is no description about performing authentication processing using an authentication microcomputer in this automobile-related technology.
  • ECUs Electronic Control Units
  • important controls such as the engine, brakes, airbags, and speed limiters are also under the control of the ECU, and failures and accidents caused by rewriting of the ECU program that are not intended by automobile manufacturers are related to human life.
  • the ECU program is changed, the location cannot be specified, which may lead to a lawsuit against an automobile manufacturer. For this reason, it is considered that a means for preventing unauthorized rewriting of the ECU, and a technique for identifying a changed place or a place where the change has been made are desired. In this respect, the above-mentioned patent document is not considered.
  • An object of the present invention is to provide a technique for suppressing undesired access to an electronic control device of a vehicle by an external device.
  • Another object of the present invention is to provide a technology that can easily realize advanced security management for an electronic control device of a vehicle.
  • the vehicle performs an authentication process to determine the validity of an external device that accesses the electronic control device of the vehicle, such as a maintenance device.
  • the vehicle determines a range in which the maintenance device can access the electronic control device according to the determination result.
  • an authentication microcomputer is used in both the maintenance device and the vehicle.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an interface portion between an electronic control unit for external connection and a maintenance device.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of an automobile mainly using an electronic control unit.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of security levels based on the authentication chip ID number (authentication chip ID number).
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a basic form of authentication processing between the automobile and the maintenance device.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a comparative example with respect to FIG. 4 when the authentication chip is not used.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a more specific processing procedure of the authentication processing of FIG.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a basic form of a maintenance service system including a maintenance device and an automobile manufacturer online server.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a specific example of authentication processing in the maintenance service system.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an example in which an authentication chip is mounted on each of the ECUs of the automobile.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an authentication processing method using an authentication chip of an individual ECU.
  • a vehicle according to the present invention is connected to a plurality of electronic control devices (10 to 13, 20 to 22, and 30 to 31) arranged to electronically control the operation of the vehicle.
  • Vehicle-mounted network (15, 23, 32), and an external connection electronic control device (40) that enables the vehicle-mounted network to interface with a maintenance device (60) outside the vehicle.
  • the external connection electronic control device performs an authentication process on the maintenance device in order to determine a range in which the maintenance device can access the electronic control device.
  • maintenance devices For a specific vehicle, there are a wide variety of maintenance devices that can be connected, such as those owned by any authorized dealer, those owned by a cooperating dealer, and those owned by other service factories. Under this circumstance, since the vehicle authenticates the maintenance device, undesired access to the electronic control device of the vehicle by the maintenance device can be suppressed.
  • the electronic control device for external connection includes an authentication microcomputer (400) for performing the authentication process, and the authentication microcomputer is an authentication microcomputer owned by the maintenance device.
  • the authentication process is performed with the computer (600). Since the authentication process is performed using an authentication microcomputer possessed by each of the vehicle and the maintenance device, the security is strong against a physical attack, an information leak attack, and a malfunction attack.
  • the authentication microcomputer can also generate random numbers and use public-key cryptography. By authenticating the authentication microcomputers to each other, it is possible to prevent spoofing caused by a system or LSI copy through software. Become. Furthermore, it is possible to assign multiple security levels to the authenticated side by devising the encryption key distribution method, parameters, ID number management, etc.
  • the authenticated side By assigning a plurality of security levels to the authenticated side, it is possible to limit the access range from the authenticated side (maintenance device) to the authenticated side (vehicle side) according to the security level.
  • the access range to the LSI via the authentication microcomputer which is called a secure authentication chip, is limited, and the access history (log) is encrypted using the authentication microcomputer, and the nonvolatile memory in the vehicle By storing it in the vehicle, it becomes possible to improve the maintenance performance of the car.
  • the electronic control device includes an authentication microcomputer (100), and an authentication microcomputer possessed by one electronic control device is an authentication microcomputer possessed by another electronic control device. An authentication process is performed to determine mutual validity with the computer. Impersonation due to unauthorized LSI copying can be suppressed.
  • the authentication microcomputer (100) possessed by the electronic control device starts the authentication process in response to the operation power being turned on. Impersonation can be monitored each time the power is turned on.
  • the vehicle according to item 5 further includes a memory (70, 402) that holds a history of maintenance by the maintenance device, and the memory is subjected to access range control according to an authentication processing result. Since the maintenance history information can be encrypted and held in the vehicle while ensuring security, the maintenance history information can be easily managed.
  • a vehicle includes a plurality of electronic control devices arranged to electronically control the operation of the vehicle, an in-vehicle network to which the electronic control device is connected, and the in-vehicle network.
  • An external connection electronic control device capable of interfacing with a maintenance device outside the vehicle, wherein the external connection electronic control device has an authentication microcomputer, and the authentication microcomputer is the electronic control by the maintenance device
  • An authentication process for the maintenance device is performed in order to determine whether or not the device can be accessed.
  • a vehicle includes a plurality of electronic control devices arranged to electronically control the operation of the vehicle, an in-vehicle network to which the electronic control device is connected, and the in-vehicle network.
  • An external connection electronic control device for interfacing with the external device, the external connection electronic control device authenticating the external device in order to determine whether the external control device can access the electronic control device I do.
  • a maintenance device supports maintenance of a vehicle equipped with a plurality of electronic control devices that electronically control the operation of the vehicle, and is connected to the vehicle external connection electronic control device. It has a possible authentication microcomputer and a maintenance support control microcomputer.
  • the authentication microcomputer mutually performs an authentication process with the vehicle external connection electronic control device connected to the authentication microcomputer.
  • an accessible range for the electronic control device of the vehicle is determined in accordance with a result of an authentication process performed by the external connection electronic control device of the vehicle.
  • the vehicle corresponding to the maintenance device can prevent the electronic control device from being accessed by another maintenance device having a different security method from the maintenance device.
  • the authentication microcomputer returns a determination result of the validity of the vehicle connected thereto to the maintenance support control microcomputer. Thereby, it is possible to easily eliminate the waste that the maintenance device tries to access against the access restriction that the vehicle performs on the electronic control device.
  • a maintenance service system includes a maintenance device that supports maintenance of a vehicle equipped with a plurality of electronic control devices that electronically control the operation of the vehicle, and an online server that manages maintenance information of the vehicle ( 90).
  • the maintenance device can access maintenance information of the online server.
  • the maintenance device determines an accessible range for the electronic control device of the vehicle according to a result of the authentication process with the vehicle.
  • maintenance history information can be centrally managed by an online server while ensuring security.
  • the maintenance device has an authentication microcomputer (600A) for performing authentication processing with the online server, and the online server has an authentication microcomputer owned by the vehicle. (400A) and an authentication process are performed, and the authentication microcomputer of the maintenance device performs an authentication process with the authentication microcomputer possessed by the vehicle.
  • a maintenance service method includes a maintenance device that supports maintenance of a vehicle equipped with a plurality of electronic control devices that electronically control the operation of the vehicle, an online server that manages maintenance information of the vehicle, and Including first to fifth processing.
  • the first process is a process for performing an authentication process between the vehicle and the maintenance device.
  • the second process is a process of performing an authentication process between the maintenance device and the online server.
  • the third process is a process of performing an authentication process between the online server device and the vehicle.
  • the fourth process is a process in which the maintenance device accesses the maintenance information of the online server on condition that the normality of the vehicle, the maintenance device, and the online server is confirmed by the first to third processes.
  • the fifth process is a process in which the maintenance device accesses the electronic control device of the vehicle within a range determined according to the result of the authentication process with the vehicle.
  • maintenance history information can be centrally managed by an online server while ensuring security.
  • the maintenance device has an authentication microcomputer for performing mutual authentication processing with the online server, and the online server has an authentication microcomputer and authentication processing owned by the automobile.
  • the authentication microcomputer of the maintenance device performs an authentication process with the authentication microcomputer possessed by the automobile.
  • FIG. 2 illustrates the configuration of the automobile 1 with the electronic control unit as a main component.
  • the electronic control unit is a control circuit for electronically controlling the operation of the automobile.
  • electronic control units 10 to 14 are provided to control the drive system, chassis system, etc.
  • PTCAN vehicle-mounted network
  • electronic control devices 20 to 22 and the like are provided to control the body system of the automobile and are connected to a body-based in-vehicle network (BDCAN) 23.
  • BDCAN body-based in-vehicle network
  • electronic control devices 30 to 31 and the like are provided to control the audio video system of the automobile, and are connected to the audio video system in-vehicle network (AVCAN) 32.
  • an electronic control unit (GTWECU) 40 for connection outside the vehicle is provided to interface the in-vehicle networks 15, 23, 32 with the outside of the vehicle.
  • the electronic control unit 10 is an engine control electronic control unit (EGNECU) that controls an engine throttle valve, an air valve, and the like.
  • the electronic control unit 11 is an electronic control unit (PWS ECU) that controls power steering.
  • the electronic control unit 12 is an electronic control unit (SSPECU) that controls the suspension.
  • the electronic control unit 13 is an electronic control unit (TRSECU) that controls the transmission.
  • the electronic control unit 14 is an electronic control unit (ABS ECU) that controls the ABS.
  • the electronic control unit 20 is an electronic control unit (PWN ECU) that controls the power window
  • the electronic control unit 21 is an electronic control unit (ARC ECU) that controls the air conditioner
  • the electronic control unit 22 is an electronic control unit (INP ECU) that controls the instrument panel. ).
  • the electronic control unit 30 is an electronic control unit (ETC ECU) that controls the ETC
  • the electronic control unit 31 is an electronic control unit (ADO ECU) that controls audio and the like.
  • safety systems such as an airbag, have also constructed the network, and you may apply this invention.
  • Each electronic control unit includes a CPU, a memory, and the like, and realizes a required function by program control of the CPU.
  • the in-vehicle networks 15, 23, and 32 are networks conforming to CAN (ControllerCAArea Network), which is one in-vehicle network protocol standardized as ISO11898, for example.
  • CAN ControllerCAArea Network
  • the electronic control unit (GTWECU) 40 for external connection is interfaced with a wireless communication device 50 that performs wireless communication according to mobile communication or other wireless communication protocols, and is also used as a regular dealer or other vehicle for vehicle inspection or periodic inspection. It is possible to interface with a maintenance device 60 that supports automobile maintenance in an automobile repair shop, and performs gateway control for connecting such an external device and the ECU.
  • the electronic control device 40 for connection outside the vehicle performs an authentication process for the maintenance device 60 in order to determine the accessible range of the electronic control devices 10 to 14, 20 to 22, and 30 to 31 by the maintenance device 60. Do.
  • the significance of the vehicle performing the authentication process on the maintenance device is as follows.
  • FIG. 1 illustrates the configuration of the interface portion between the electronic control unit 40 for external connection and the maintenance device 60.
  • the electronic control unit 40 for external connection of the automobile 1 has an authentication microcomputer (hereinafter also simply referred to as an authentication chip) 400
  • the maintenance device 60 has an authentication chip 600.
  • Each of the authentication chips 400 and 600 is configured as a single semiconductor integrated circuit, and a physical attack that reads information from a circuit pattern by physical destruction such as peeling of a surface protective film, an information leak attack by current analysis, and the like.
  • Known countermeasures against malfunction attacks caused by malfunctions are taken, and generally known program processing for guaranteeing confidentiality and normality using random number generation and public key cryptography can be performed To be.
  • the authentication chip 400 includes a central processing unit (CPU) 401, a memory 402 generically including a volatile memory such as an SRAM and a nonvolatile memory such as a flash memory, an encryption circuit 403, a decryption circuit 404 for decrypting a cipher, and a random number generation circuit 405.
  • An interface circuit (MIF) 406 connected to the maintenance device 60, an interface circuit (NIF) 407 connected to the in-vehicle networks 15, 23, and 32, and an interface circuit (RIF) 408 connected to the wireless communication device are provided.
  • the CPU 401 executes a program stored in the memory 402 and performs data processing such as authentication processing and data transfer.
  • the memory circuit 70 is connected to the in-vehicle networks 15, 23, and 32 alone.
  • the memory 402 and the memory circuit 70 are used for storing an access history of the ECU.
  • the access history includes an access address indicating which ECU has been accessed, a time stamp indicating the access time, a program code capable of determining the rewritten program, a device ID of a maintenance device serving as an access subject, and the access subject is a maintenance It becomes a device.
  • the authentication chip 600 includes a central processing unit (CPU) 601, a memory 602 that collectively refers to a volatile memory such as an SRAM and a nonvolatile memory such as a flash memory, an encryption circuit 603, a decryption circuit 604 that decrypts encryption, and a random number generation circuit 605. , An interface circuit (AIF) 606 connected to the electronic controller 40 for external connection of the automobile 1, an interface circuit ( ⁇ IF) 607 connected to the microcomputer 80 for maintenance support control, and other interface circuits (OIF) 608 Is provided.
  • the CPU 601 executes a program stored in the memory 602 to perform data processing such as authentication processing and data transfer.
  • the maintenance support control microcomputer 80 includes a CPU 800, a memory 801, an interface circuit 802, etc., and receives output from a sensor (not shown) and input data from a keyboard, and is necessary for automobile maintenance. Then, the data stored in the ECUs 10 to 31 of the automobile 1 is rewritten and the memory circuit 70 is accessed via the authentication chip 600 as necessary.
  • An ID number (authentication chip ID number) is assigned to the authentication chip 600 of the maintenance device 60. As illustrated in FIG. 3, ID numbers are divided into those for automobile manufacturers, dealers, dealer-certified factories, excellent repair shops, and ordinary repair shops, and the security level is different for each division.
  • the security level for automobile manufacturers is the highest and is set to level 10. The higher the security level, the less the access restrictions on the vehicle ECU.
  • Maintenance device 60 having a security level of level 10 can fully access the ECU of the automobile. According to FIG. 1, the ECUs 10 to 31 and the memory circuit 70 can be completely read / written. In the case of a lower security level, full access to all the ECUs 10 to 31 and the memory circuit 70 may be suppressed.
  • the access restriction is primarily controlled based on the authentication chip ID number that the authentication chip 400 of the authenticating vehicle grasps in the authentication process.
  • the authentication chip ID number is written to the nonvolatile memory of the maintenance device at the time of factory shipment, for example.
  • address management for an access target address specified by an access command supplied from the maintenance device 60 may be performed separately for each security level. For example, it is assumed that the CPU 401 performs such address management according to the program, and which address management program is used is determined by the security level acquired from the maintenance device 60.
  • FIG. 4 illustrates a basic form of authentication processing between the automobile and the maintenance device.
  • the authentication chip 600 of the maintenance device 60 is connected to the authentication chip 400 of the automobile 1, the authentication chips 400 and 600 authenticate each other's authentication chip.
  • the authentication chip 400 uses the random number generation circuit 405 and the encryption circuit 403 to perform authentication confirmation (question) for confirming whether the authentication chip 600 is a legitimate chip (S1).
  • This authentication confirmation is performed by encrypted communication through the interface circuits 406 and 606.
  • a public key cryptosystem is adopted.
  • the authentication chip 600 decrypts the authentication confirmation (question) using the decryption circuit 604 (S2).
  • the decryption cannot be performed and authentication fails.
  • an answer to the authentication confirmation (question) is created using the random number generation circuit 605 and the encryption circuit 603, and transmitted to the authentication chip 400 (S3).
  • the authentication chip 400 also decrypts the answer using the decryption circuit 404 and the encryption key, and checks whether the authentication chip 600 is a legitimate product (S4) and the security level of the authentication chip 600 (S5). ). If the confirmed security level is level 10, the maintenance support control microcomputer 80 installed in the maintenance device 60 can fully access the ECUs 10 to 31 and the memory circuit 70 of the automobile.
  • the authentication chip 400 restricts access to the ECUs 10 to 31 and the memory circuit 70 by the maintenance support control microcomputer 80 accordingly.
  • an access request with access restriction is rejected, for example, the access request is not transmitted to the in-vehicle network 15, 23, 32, and an error code is returned to the access request source.
  • access to the ECU 10 and the memory circuit 70 is rejected for a maintenance device in a normal repair shop of security level 7.
  • the decryption of the question in step S2 in FIG. 4 and the decryption of the answer in S4 are performed by a robust authentication method such as the RSA encryption method using the authentication chips 400 and 600. Spoofing can also be prevented, and it is virtually impossible to analyze and copy the authentication chip, so high reliability is guaranteed for the authentication process.
  • the processing is simply encryption / decryption by software as shown in FIG. 5, and high reliability cannot be expected.
  • FIG. 6 shows a more specific example of the authentication process.
  • the authenticating side automobile
  • the authenticated side maintenance device
  • a challenge code transmission request is issued from the authenticated side to the authenticating side (S11).
  • the challenge code is a character string generated using a random number generator.
  • the authenticating side Upon receiving the challenge code transmission request, the authenticating side generates a challenge code using the random number generation circuit 405 (S12) and transmits it to the authenticated side (S13). At this time, if necessary, data such as an ID number of the authentication chip 400 mounted on the vehicle is transmitted at the same time.
  • the authenticated side that has received the challenge code encrypts the challenge code using its own encryption circuit 603 (S14), and is encrypted in response to a transmission request (S15) from the authenticating side.
  • a challenge code is transmitted (S16).
  • the authenticating side decrypts the encrypted challenge code using the encryption key, determines whether or not the transmitted challenge code matches, and if it matches, the authenticating side is authorized. It is determined that there is a partner and the partner is authenticated (S17).
  • step S18 a challenge code transmission request is issued from the authenticating side to the authenticated side (S18), and the processing of steps S19 to S24 similar to steps S12 to S17 is repeated, whereby mutual authentication between the authentication chips 400 and 600 is performed.
  • the ID number output in step S20 is the authentication chip ID number of the authentication chip 600 in the maintenance apparatus described in FIG.
  • the authentication chip 400 determines the security level of the authentication chip 600 based on the authentication chip ID number received from the authentication chip 600, and based on this, the authentication chip 400 on the authenticating side responds to access from the maintenance device 60. Recognize tolerance.
  • the authentication chip ID number of such an authentication chip 600 may be encrypted together with the challenge code in step S14, and transmitted together in step S16, and the security level may be determined in step S17.
  • An authentication chip is mounted on each of the automobile and the maintenance device, and by authenticating the maintenance device with the automobile, rewriting and access to the ECU by an unauthorized maintenance device can be refused. Further, the access range to the ECU by the maintenance device can be limited to a specific range according to the security level of the authentication chip mounted on the maintenance device. Accordingly, it is possible to distinguish between a range that can be accessed only by an automobile dealer, a range that can be accessed by a repair shop, and the like, and it is possible to limit the range of authority for rewriting to the ECU and the access range of the maintenance history written in the memory. Thereby, the program change of ECU etc. which the automobile manufacturer does not intend can be prevented. In addition, by managing the shipment destination of the secure authentication chip installed in the maintenance device, the “when”, “where”, “who” ECU program installed in the car, access to the data area, etc. You will know if you have done.
  • FIG. 7 illustrates a basic form of a maintenance service system including a maintenance device and an automobile manufacturer online server.
  • the online server 90 of the automobile manufacturer is for managing the maintenance information of the automobile, and includes a vehicle information storage unit 900, a maintenance information storage unit 901, an encryption key generation unit 902, and an authentication system unit 903.
  • the authentication system unit 903 recognizes the encrypted communication of the authentication chip.
  • the encryption key generation unit 902 creates an encryption key for the authentication chip 600A.
  • the vehicle information storage unit 900 stores vehicle information of an automobile that is a maintenance target.
  • the maintenance information storage unit 901 stores and manages maintenance information of a place where maintenance is performed.
  • the authentication chip 400A of the automobile 1 is connected to the online server 90 via the interface circuit 408, and is different from the authentication chip 400 of FIG.
  • the authentication chip 600A of the maintenance device 60 is connected to the online server 90 via the interface circuit 608, and is different from the authentication chip 600 of FIG.
  • an authentication process between the automobile 1 and the maintenance apparatus 60, an authentication process between the maintenance apparatus 60 and the online server 90, and the online server 90 It is a condition that the authenticity of the automobile 1, the maintenance device 60, and the online server 90 is confirmed by the authentication process between the automobile 1 and the automobile 1.
  • the maintenance device 60 can access the maintenance information storage unit 901 of the online server 90.
  • the vehicle limits the accessible range to the electronic control devices 10 to 31 and the memory circuit 70 of the vehicle 1 according to the result of the authentication process with the maintenance device 60.
  • the contents of the restriction are determined according to the ID number assigned to the authentication chip 600A of the maintenance device 60 as described above.
  • the maintenance device 60 is connected to the online server 90 via the network NET1.
  • the car 1 may be connectable to the online server 90 via another network NET2, or may not be connectable due to the influence of radio waves. In some cases, an automobile does not physically have a wireless interface. When the automobile 1 cannot be connected to the online server 90 via the network NRT 2, the automobile 1 can be connected to the network server 90 via the maintenance device 60.
  • FIG. 8 shows a specific example of authentication processing in the maintenance service system.
  • authentication between the maintenance device 60 and the online server 90 is performed using a challenge code.
  • a time synchronization signal is transmitted from the maintenance device 60, and the automobile 1, the maintenance device 60, and the online server 90 respectively.
  • Generate a one-time password using the same algorithm as for time synchronization Since this password is generated including the concept of time, the password changes each time it is created. Thereby, the same one-time password can be held in the automobile 1, the maintenance device 60, and the online server 90.
  • authentication between the vehicle 1 and the maintenance device 60 is performed by the same authentication method as in FIG. 6, and further authentication between the vehicle 1 and the online server 90 is performed by the same authentication method as in FIG. This makes it possible to establish authentication among the automobile 1, the maintenance device 60, and the online server 90.
  • the car manufacturer can manage the encryption key itself, and can also manage data such as maintenance frequency and location.
  • the encryption key can be distributed every time maintenance is performed, and it becomes easy to change when there is a change in the encryption key. You can also issue a one-time password. Thereby, collective management of repair histories and the like can be easily performed by an automobile manufacturer, and the maintainability of the automobile can be improved.
  • FIG. 9 shows an example in which the authentication chip 100 is mounted on each of the ECUs 10 to 14, 20 to 22, and 30 to 31 of the automobile.
  • the authentication chip 100 is configured in the same manner as the authentication chip 400.
  • the respective authentication chips 100 and 400 can be connected to each other via the in-vehicle networks 15, 23 and 32.
  • Authentication chip 100 Is used to determine the normality of the ECU.
  • FIG. 10 illustrates an ECU authentication processing method using an ECU authentication chip.
  • the engine of the automobile 1 is started, that is, when operating power to the ECU is turned on, it is confirmed whether each ECU is authorized.
  • the ECU authentication starts simultaneously with a pair of pairs.
  • a new pair is created again with one of the previously established pairs, the same authentication process is performed, and this is sequentially repeated to check whether all ECUs are legitimate.
  • I can do things.
  • an authentication error occurs somewhere, for example, ECU number data in which the authentication error has occurred is stored inside, an error code is displayed, and processing such as stopping the engine is performed.
  • the access range may be limited in two stages, that is, access permission and access denial.
  • the specific control method of the access restriction is not limited to the address management, but may be an execution restriction corresponding to a command type such as a read command and a write command.
  • the present invention can be widely applied to maintenance services for various vehicles such as automobiles, and vehicles and maintenance devices themselves.

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Abstract

　車両（１）の電子制御装置（１０，３１）をアクセスする車外装置、例えばメンテナンス装置（６０）の正当性を車両が認証処理を行って判定するものである。車両はその判定結果に従ってメンテナンス装置による電子制御装置へのアクセス可能な範囲を決定する。認証には例えばメンテナンス装置と車両の双方で認証用マイクロコンピュータを用いる。これにより、車外装置による車両の電子制御装置に対する不所望なアクセスを抑止することができる。

Description

車両、メンテナンス装置、メンテナンスサービスシステム及びメンテナンスサービス方法
　本発明は車両とそのメンテナンス装置との認証技術に関し、例えば、自動車のメンテナンスサービスに適用して有効な技術に関する。
　従来、データ保護の等の観点からは様々な分野でセキュリティ対策が行われている。例えば、 (1)IDカード、(2)クレジットカード、(3)ネットワーク認証、(4)映像、音楽コンテンツの保護において施されている。これらのセキュリティ対策として、パスワードの利用、暗号化データを用いた送受信、IDカードの保持等の手段を用いた認証等の手段が講じられている。しかし、パスワード及び暗号鍵の漏洩、IDカードの盗難等によって簡単にセキュリティシステムが崩壊してしまうものもある。このため、いかに強固なセキュリティシステムを構築するかが課題となっている。特に人命に直接関わる分野ではより強固なセキュリティが要求される傾向にある。
　民生分野ではバッテリ認証やデジタル機器のアクセサリ認証等に、セキュリティが強固な認証チップ（認証用のマイクロコンピュータ）を用いた例がある。これらは、お互いの機器を認証する程度に止むものである。そのような技術については特許文献１，２がある。
　自動車関連の認証技術として、特許文献３には自動車の車載ネットワークを共有する電子制御装置間の認証技術について記載される。特許文献４には自動車のメンテナンス情報をネットワークを用いて顧客、整備工場及びリース会社間で共有し、認証を行ってセキュリティを確保する記載がある。特許文献５には自動車の車載ＬＡＮと車外装置との間で認証を行って通信を行う技術について記載される。この自動車関連技術において認証用マイクロコンピュータを用いて認証処理を行うことについて記載はない。
特開2005-151368号公報 特開2004-310387号公報 特開2007-214696号公報 特開2007-66116号公報 特開2003-046536号公報
　近年、自動車に搭載されるＥＣＵ(Electronic Control Unit)の数が増加しており、自動車の電子制御化が進んでいる。それに伴い、エンジン、ブレーキ、エアバック、スピードリミッタ等の重要な制御もＥＣＵの制御下におかれ、自動車メーカーが意図しないＥＣＵのプログラム書き換えにより発生する故障、事故が人命に関わってくる。さらに、ＥＣＵのプログラムが変更された時期、場所が特定できないため自動車メーカーへの訴訟問題に発展する事もある。そのため、不正なＥＣＵの書き換えを防ぐ手段、変更箇所や変更を行った場所を特定する技術が所望されると考えられる。この点について上記特許文献は考慮されていない。
　本発明の目的は、車外装置による車両の電子制御装置に対する不所望なアクセスを抑止する技術を提供することにある。
　本発明の別の目的は車両の電子制御装置に対する高度なセキュリティ管理を容易に実現できる技術を提供することにある。
　本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
　本願において開示される発明のうち代表的なものについて簡単に説明すれば下記のとおりである。
　すなわち、車両の電子制御装置をアクセスする車外装置例えばメンテナンス装置の正当性を車両が認証処理を行って判定する。車両はその判定結果に従ってメンテナンス装置による電子制御装置へのアクセス可能な範囲を決定する。認証には例えばメンテナンス装置と車両双方で認証用マイクロコンピュータを用いる。
　本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。
　すなわち、車両が詐害装置の認証を行うから、車外装置による車両の電子制御装置に対する不所望なアクセスを抑止することができる。
　認証用マイクロコンピュータを用いて必要な認証を行うことにより、車両の電子制御装置に対する高度なセキュリティ管理の実現も容易になる。
図１は外部接続用の電子制御ユニットとメンテナンス装置とのインタフェース部分の構成を例示するブロックダイヤグラムである。 図２は電子制御装置を主体として自動車の構成を例示するブロックダイヤグラムである。 図３は認証チップのＩＤ番号（認証チップＩＤ番号）によるセキュリティレベルの説明図である。 図４は自動車とメンテナンス装置間での認証処理の基本形態を例示するフローチャートである。 図５は認証チップを用いない場合の図４に対する比較例を示すフローチャートである。 図６は図４の認証処理の更に具体的な処理手順を示すフローチャートである。 図７はメンテナンス装置と自動車メーカーのオンラインサーバから成るメンテナンスサービスシステムの基本形態を例示するブロックダイヤグラムである。 図８はメンテナンスサービスシステムにおける認証処理の具体的な一例を示すフローチャートである。 図９は自動車のＥＣＵのそれぞれにも認証チップを搭載した例を示すブロックダイヤグラムである。 図１０は個別ＥＣＵの認証チップを用いた認証処理方法を例示するフローチャートである。
符号の説明
　１　自動車
　１０～１４　電子制御装置
　１５　駆動系の車載ネットワーク（ＰＴＣＡＮ）
　２０～２２　電子制御装置
　２３　ボディー系の車載ネットワーク（ＢＤＣＡＮ）
　３０～３１　電子制御装置
　３２　オーディオビデオ系の車載ネットワーク（ＡＶＣＡＮ）
　４０　車外接続用の電子制御装置（ＧＴＷＥＣＵ）
　５０　無線装置
　６０　メンテナンス装置
　７０　メモリ回路
　８０　メンテナンス支援制御用のマイクロコンピュータ
　８００　CPU
　８０１　メモリ
　８０２　８０２
　９０　自動車メーカーのオンラインサーバ
　９００　車両情報格納部
　９０１　メンテナンス情報格納部
　９０２　暗号鍵生成部
　９０３　認証システム部
　１００　認証チップ
　４００，６００　認証用のマイクロコンピュータ（認証チップ）
　４００A，６００A　認証用のマイクロコンピュータ（認証チップ）
　４０１，６０１　中央処理装置（ＣＰＵ）
　４０２，６０２　メモリ
　４０３，６０３　暗号化回路
　４０４，６０４　復号回路
　４０５，６０５　乱数発生回路
　４０６，６０６　インタフェース回路（MIF）
　４０７，６０７　インタフェース回路（NIF）
　４０８，６０８　インタフェース回路（RIF）
１．実施の形態の概要
　先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
　〔１〕本発明に係る車両は、車両の動作を電子的に制御するために配置された複数の電子制御装置（１０～１３、２０～２２、３０～３１）と、前記電子制御装置が接続された車載ネットワーク（１５、２３、３２）と、前記車載ネットワークを車外のメンテナンス装置（６０）とインタフェース可能にする車外接続用電子制御装置（４０）とを有する。前記車外接続用電子制御装置は、前記メンテナンス装置による前記電子制御装置へのアクセス可能な範囲を決定するために前記メンテナンス装置に対する認証処理を行う。
　特定の車両にとって、接続可能なメンテナンス装置は任意の正規ディーラが保有するもの、協力ディーラが保有するもの、其れ以外のサービス工場が保有するもの等、多岐に亘る。この事情の下において、車両がメンテナンス装置の認証を行うから、メンテナンス装置による車両の電子制御装置に対する不所望なアクセスを抑止することができる。
　〔２〕項１の車両において、前記車外接続用電子制御装置は前記認証処理を行うための認証用マイクロコンピュータ（４００）を有し、前記認証用マイクロコンピュータは前記メンテナンス装置が保有する認証用マイクロコンピュータ（６００）との間で前記認証処理を行う。車両とメンテナンス装置のそれぞれが保有する認証用マイクロコンピュータを用いて前記認証処理を行うから、物理アタック、情報リークアタック、誤動作アタックに強くセキュリティが強固になる。また、前記認証用マイクロコンピュータによって乱数発生や公開鍵暗号方式の利用も可能になり、互いに認証用マイクロコンピュータを認証する事により、ソフトウェアを介在したシステムやＬＳＩのコピーによるなりすましを防ぐ事が可能になる。さらに、暗号鍵の配布方法、パラメータ、ID番号の管理等を工夫する事により認証される側に複数のセキュリティレベルを付与する事も可能になる。認証される側に複数のセキュリティレベルを付与する事により、セキュリティレベルに応じて認証される側（メンテナンス装置）から認証する側（車両側）へのアクセス範囲に制限をかける事が可能となる。これにより、セキュア認証チップと称されるような認証用マイクロコンピュータを介したＬＳＩへのアクセス範囲を制限し、認証用マイクロコンピュータを用いてアクセス履歴(ログ)を暗号化して車両内の不揮発性メモリに保存する事により、自動車のメンテナンス性能を向上させる事も可能になる。
　〔３〕項２の車両において、前記電子制御装置は認証用マイクロコンピュータ（１００）を備え、相互に一方の電子制御装置が保有する認証用マイクロコンピュータは他の電子制御装置が保有する認証用マイクロコンピュータとの間で相互の正当性を判別するための認証処理を行う。不正なＬＳＩコピーによるなりすましを抑制することができる。
　〔４〕項３の車両において、前記電子制御装置が保有する認証用マイクロコンピュータ（１００）は動作電源の投入に応答して前記認証処理を開始する。電源投入毎になりすましを監視することができる。
　〔５〕項１の車両において、前記車外接続用電子制御装置はこれに接続された前記メンテナンス装置の正当性を前記認証処理により確認したとき、当該メンテナンス装置から与えられるＩＤコードに基づいて制限すべきアクセス範囲を決定する。ＩＤコードを用いてセキュアレベルによる制御を容易に実現することができる。
　〔６〕項５の車両において、前記メンテナンス装置によるメンテナンスの履歴を保持するメモリ（７０，４０２）を更に有し、前記メモリは認証処理結果に応じたアクセス範囲の制御の対象にされる。メンテナンスの履歴情報を暗号化し、セキュリティを確保しながら車両に保持させることができるから、メンテナンスの履歴情報の管理が簡単になる。
　〔７〕本発明の別の観点による車両は、車両の動作を電子的に制御するために配置された複数の電子制御装置と、前記電子制御装置が接続された車載ネットワークと、前記車載ネットワークを車外のメンテナンス装置とインタフェース可能とする車外接続用電子制御装置とを有し、前記車外接続用電子制御装置は認証用マイクロコンピュータを有し、当該認証用マイクロコンピュータは、前記メンテナンス装置による前記電子制御装置へのアクセスの可否を決定するために前記メンテナンス装置に対する認証処理を行う。
　〔８〕本発明の別の観点による車両は、車両の動作を電子的に制御するために配置された複数の電子制御装置と、前記電子制御装置が接続された車載ネットワークと、前記車載ネットワークを車外装置とインタフェースするための車外接続用電子制御装置とを有し、前記車外接続用電子制御装置は、車外装置による前記電子制御装置へのアクセスの可否を決定するために前記車外装置に対する認証処理を行う。
　〔９〕本発明に係るメンテナンス装置は、車両の動作を電子的に制御する複数の電子制御装置を搭載した車両のメンテナンスを支援するものであって、前記車両の車外接続用電子制御装置に接続可能な認証用マイクロコンピュータと、メンテナンス支援制御用のマイクロコンピュータとを有する。前記認証用マイクロコンピュータはこれに接続された車両の車外接続用電子制御装置との間で相互に認証処理を行う。前記メンテナンス支援制御用のマイクロコンピュータは、前記車両の車外接続用電子制御装置による認証処理の結果に従って、当該車両の電子制御装置に対するアクセス可能な範囲が決定される。
　これにより、上記メンテナンス装置に対応される車両は、上記メンテナンス装置とはセキュリティ方式の異なる別のメンテナンス装置によってその電子制御装置がアクセスされてしまうことを防止することができる。
　〔１０〕項９のメンテナンス装置において、前記認証用マイクロコンピュータはこれに接続された車両の正当性の判定結果を前記メンテナンス支援制御用のマイクロコンピュータに返す。これにより、車両が電子制御装置に対して行うアクセス制限に反してメンテナンス装置がアクセスしようとする無駄を容易に排除することができる。
　〔１１〕本発明に係るメンテナンスサービスシステムは、車両の動作を電子的に制御する複数の電子制御装置を搭載した車両のメンテナンスを支援するメンテナンス装置と、前記車両のメンテナンス情報を管理するオンラインサーバ（９０）とを有する。前記車両と前記メンテナンス装置との間の認証処理、前記メンテナンス装置と前記オンラインサーバとの間の認証処理、及び前記オンラインサーバと前記車両との間の認証処理により、前記車両、メンテナンス装置、及びオンラインサーバの正規性が確認されることを条件に、前記メンテナンス装置はオンラインサーバのメンテナンス情報のアクセスが可能にされる。前記メンテナンス装置は前記車両との間の認証処理結果に従って、当該車両の電子制御装置に対するアクセス可能な範囲が決定される。
　上記同様に、メンテナンス装置による車両の電子制御装置に対する不所望なアクセスを抑止することができる。さらに、メンテナンスの履歴情報を、セキュリティを確保しながらオンラインサーバで一元管理することができる。
　〔１２〕項１１のメンテナンスサービスシステムにおいて、前記メンテナンス装置は前記オンラインサーバと相互に認証処理を行うための認証用マイクロコンピュータ（６００Ａ）を保有し、オンラインサーバは前記車両が保有する認証用マイクロコンピュータ（４００Ａ）と認証処理を行い、前記メンテナンス装置の認証用マイクロコンピュータは前記車両が保有する認証用マイクロコンピュータと認証処理を行う。
　〔１３〕本発明に係るメンテナンスサービス方法は、車両の動作を電子的に制御する複数の電子制御装置を搭載した車両のメンテナンスを支援するメンテナンス装置と、前記車両のメンテナンス情報を管理するオンラインサーバとを用いる方法であって、第１乃至第５処理を含む。第１処理は前記車両と前記メンテナンス装置との間で認証処理を行う処理である。第２処理は前記メンテナンス装置と前記オンラインサーバとの間で認証処理を行う処理である。第３処理は前記オンラインサーバ装置と前記車両との間で認証処理を行う処理である。第４処理は前記第１処理乃至第３処理よって前記車両、メンテナンス装置、及びオンラインサーバの正規性が確認されることを条件に、前記メンテナンス装置がオンラインサーバのメンテナンス情報をアクセスする処理である。第５処理は前記メンテナンス装置が前記車両との間の認証処理結果に従って決定された範囲で当該車両の電子制御装置をアクセスする処理である。
　上記同様に、メンテナンス装置による車両の電子制御装置に対する不所望なアクセスを抑止することができる。さらに、メンテナンスの履歴情報を、セキュリティを確保しながらオンラインサーバで一元管理することができる。
　〔１４〕項１３のメンテナンスサービス方法において、前記メンテナンス装置は前記オンラインサーバと相互に認証処理を行うための認証用マイクロコンピュータを保有し、オンラインサーバは前記自動車が保有する認証用マイクロコンピュータと認証処理を行い、前記メンテナンス装置の認証用マイクロコンピュータは前記自動車が保有する認証用マイクロコンピュータと認証処理を行う。
　２．実施の形態の詳細
　実施の形態について更に詳述する。以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、発明を実施するための形態を説明するための全図において、同一の機能を有する要素には同一の符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
　《自動車》
　図２には電子制御装置を主体として自動車１の構成が例示される。電子制御装置(ＥＣＵ)は自動車の動作を電子的に制御するための制御回路であり、例えば、自動車の駆動系、シャーシ系等を制御するために電子制御装置１０～１４等が設けられ、駆動系、シャーシ系等の車載ネットワーク（ＰＴＣＡＮ）１５に接続される。また、自動車のボディー系を制御するために電子制御装置２０～２２等が設けられ、ボディー系の車載ネットワーク（ＢＤＣＡＮ）２３に接続される。また、自動車のオーディオビデオ系を制御するために電子制御装置３０～３１等が設けられ、オーディオビデオ系の車載ネットワーク（ＡＶＣＡＮ）３２に接続される。更に前記車載ネットワーク１５，２３，３２を自動車の外部とインタフェースするため車外接続用の電子制御装置（ＧＴＷＥＣＵ）４０が設けられる。
　電子制御装置１０はエンジンのスロットルバルブやエアーバルブ等の制御を行うエンジン制御用の電子制御装置（ＥＧＮＥＣＵ）である。電子制御装置１１はパワーステアリングの制御を行う電子制御装置（ＰＷＳＥＣＵ）である。電子制御装置１２はサスペンションの制御を行う電子制御装置（ＳＳＰＥＣＵ）である。電子制御装置１３はトランスミッションの制御を行う電子制御装置（ＴＲＳＥＣＵ）である。電子制御装置１４はＡＢＳの制御を行う電子制御装置（ＡＢＳＥＣＵ）である。電子制御装置２０はパワーウインドウの制御を行う電子制御装置（ＰＷＮＥＣＵ）、電子制御装置２１はエアコンの制御を行う電子制御装置（ＡＲＣＥＣＵ）、電子制御装置２２はインパネの制御を行う電子制御装置（ＩＮＰＥＣＵ）である。電子制御装置３０はＥＴＣの制御を行う電子制御装置（ＥＴＣＥＣＵ）、電子制御装置３１はオーディオ等の制御を行う電子制御装置（ＡＤＯＥＣＵ）である。また、図示されないが、エアバッグ等の安全系もネットワークを構築しており、本発明を適用してよい。それぞれの電子制御装置はＣＰＵ及びメモリ等を備え、ＣＰＵのプログラム制御によって所要の機能を実現している。
　車載ネットワーク１５，２３，３２は例えばＩＳＯ１１８９８として標準化されている一つの車載ネットワークプロトコルであるＣＡＮ（Controller Area Network）に準拠したネットワークである。
　前記車外接続用の電子制御装置（ＧＴＷＥＣＵ）４０は、移動体通信やその他の無線通信プロトコルに従って無線通信を行う無線通信装置５０とインタフェースされると共に、車検や定期点検等に際して正規のディーラやその他の自動車修理工場において自動車のメンテナンスを支援するメンテナンス装置６０とインタフェース可能にされ、そのような車外装置とＥＣＵとを接続するゲートウェイ制御を行う。特に車外接続用の電子制御装置４０は、前記メンテナンス装置６０による前記電子制御装置１０～１４，２０～２２，３０～３１へのアクセス可能な範囲を決定するために前記メンテナンス装置６０に対する認証処理を行う。車両がメンテナンス装置に対して認証処理を行う意義は以下の通りである。すなわち、自動車メーカーが意図しないＥＣＵのプログラム書き換えが行われると、それによって事故の発生する虞があり、ＥＣＵのプログラムからだけでは変更された時期や場所を明確に特定することは難しいから、不正なＥＣＵの書き換えを防ぐことを第一義とする。以下、車両による認証処理の詳細を説明する。
　《認証チップ》
　図１には外部接続用の電子制御ユニット４０とメンテナンス装置６０とのインタフェース部分の構成が例示される。自動車１の外部接続用の電子制御ユニット４０は認証用のマイクロコンピュータ（以下単に認証チップとも称する）４００を有し、メンテナンス装置６０は認証チップ６００を有する。認証チップ４００，６００はそれぞれ単一の半導体集積回路として構成され、表面保護膜の剥離等の物理的破壊によって回路パターンから情報を読み取るような物理アタック、電流解析等による情報リークアタック、積極的に誤動作させることによる誤動作アタック等に対する公知の対策が施され、また、一般には、乱数発生や公開鍵暗号方式を利用して秘匿性や正規性を保証するための公知のプログラム処理を行うことが可能にされる。ここでは、プログラム処理によって互いに認証チップを認証する事により、ソフトウェアを介在したシステムやＬＳＩのコピーによるなりすまし等を防ぎ、さらに、認証される側にＩＤ番号を用いて複数のセキュリティレベルを付与する事により、セキュリティレベルに応じて認証される側（メンテナンス装置）から認証する側（車両側）へのアクセス範囲に制限をかける事を可能とするものである。
　認証チップ４００は、中央処理装置（ＣＰＵ）４０１、ＳＲＡＭ等の揮発性メモリ及びフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを総称するメモリ４０２、暗号化回路４０３、暗号を復号する復号回路４０４、乱数発生回路４０５、メンテナンス装置６０に接続されるインタフェース回路（ＭＩＦ）４０６、車載ネットワーク１５，２３，３２に接続されるインタフェース回路（ＮＩＦ）４０７、無線通信装置に接続されるインタフェース回路（ＲＩＦ）４０８が設けられる。ＣＰＵ４０１はメモリ４０２が保有するプログラムを実行して認証処理やデータ転送等のデータ処理を行う。特に制限されないが、車載ネットワーク１５，２３，３２にはＥＣＵだけでなくメモリ回路７０も単体で接続されている。メモリ４０２及びメモリ回路７０はＥＣＵのアクセス履歴等の格納に利用される。アクセス履歴として、どのＥＣＵにアクセスしたかを示すアクセスアドレス、アクセス時間を示すタイムスタンプ、書き換えたプログラムを判別できるプログラムコード、及びアクセス主体となるメンテナンス装置の装置ＩＤ等とされ、そのアクセス主体はメンテナンス装置となる。
　認証チップ６００は、中央処理装置（ＣＰＵ）６０１、ＳＲＡＭ等の揮発性メモリ及びフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを総称するメモリ６０２、暗号化回路６０３、暗号を復号する復号回路６０４、乱数発生回路６０５、自動車１の車外接続用電子制御装置４０に接続されるインタフェース回路（ＡＩＦ）６０６、メンテナンス支援制御用のマイクロコンピュータ８０に接続されるインタフェース回路（μＩＦ）６０７、及びその他のインタフェース回路（ＯＩＦ）６０８が設けられる。ＣＰＵ６０１はメモリ６０２が保有するプログラムを実行して認証処理やデータ転送等のデータ処理を行う。特に制限されないが、メンテナンス支援制御用のマイクロコンピュータ８０はＣＰＵ８００、メモリ８０１、インタフェース回路８０２等を有し、図示を省略するセンサからの出力やキーボードからの入力データを受取って、自動車のメンテナンスに必要なデータ処理を行い、必要に応じて認証チップ６００を介して自動車１のＥＣＵ１０～３１が保有するメモリの書き換えや、メモリ回路７０のアクセスを行う。
　メンテナンス装置６０の認証チップ６００にはＩＤ番号（認証チップＩＤ番号）が付与される。図３に例示されるように、自動車メーカー向け、ディーラ向け、ディーラ認定工場向け、優良修理工場向け、普通修理工場向けに分けてＩＤ番号が区分され、その区分毎にセキュリティレベルが相違される。自動車メーカー向けのセキュリティレベルが最も高く、レベル１０とされる。セキュリティレベルが高いほど自動車のＥＣＵに対するアクセス制限が少なくされる。レベル１０のセキュリティレベルを有するメンテナンス装置６０は自動車のＥＣＵに対してフルアクセスすることができる。図１に従えば、ＥＣＵ１０～３１及びメモリ回路７０に対して、全面的にリード・ライトアクセス可能にされる。それよりも低いセキュリティレベルの場合には、全てのＥＣＵ１０～３１及びメモリ回路７０に対するフルアクセスは抑制される場合がある。アクセス制限の制御を行うのは、第一義的には、認証する側の自動車の認証チップ４００が認証処理にて把握する認証チップＩＤ番号に基づいて行う。認証チップＩＤ番号は例えばメンテナンス装置の不揮発性メモリに対してその工場出荷時に書き込まれる。アクセス制限の具体的な手法については特に制限されないが、メンテナンス装置６０から供給されるアクセスコマンドで指定されるアクセス対象アドレスに対するアドレス管理をセキュリティレベル毎に分けて行うようにすればよい。例えば、そのようアドレス管理をプログラムに従ってＣＰＵ４０１が行うものとし、どのアドレス管理プログラムを用いるかはメンテナンス装置６０から取得したセキュリティレベルによって決定する。
　《自動車とメンテナンス装置間での認証処理》
　図４には自動車とメンテナンス装置間での認証処理の基本形態が例示される。自動車１の認証チップ４００にメンテナンス装置６０の認証チップ６００が接続された場合、それぞれの認証チップ４００，６００がお互いの認証チップの認証を行う。まず初めに、認証チップ４００が乱数発生回路４０５及び暗号化回路４０３を使用し認証チップ６００が正規のチップであるかを確認するための認証確認（質問）を行う(Ｓ１)。この認証確認はインタフェース回路４０６と６０６を通して暗号化通信で行われる。暗号化には例えば公開鍵暗号方式が採用される。次に認証チップ６００が復号回路６０４を用いて認証確認（質問）の解読を行う(Ｓ２)。ここで、解読用の暗号鍵が合わない場合は暗号解読ができないため認証失敗となる。暗号が解読されると次に、乱数発生回路６０５及び暗号化回路６０３を用いて認証確認（質問）に対する回答を作成し、認証チップ４００へ送信する(Ｓ３)。そして、認証チップ４００でも復号回路４０４、暗号鍵を用いてその回答を解読し、認証チップ６００が正規の製品であるか否か(Ｓ４)、並びに認証チップ６００のセキュリティレベルの確認を行う(Ｓ５)。確認されたセキュリティレベルがレベル１０であれば、メンテナンス装置６０が搭載するメンテナンス支援制御用のマイクロコンピュータ８０は自動車のＥＣＵ１０～３１及びメモリ回路７０に対してフルアクセスを行うことができる。確認されたセキュリティレベルがレベル１０よりも低ければ、それに応じて認証チップ４００はメンテナンス支援制御用のマイクロコンピュータ８０によるＥＣＵ１０～３１及びメモリ回路７０のアクセスを制限する。要するに、アクセス制限のあるアクセス要求に対してこれを拒絶する、例えば当該アクセス要求を車載ネットワーク１５，２３，３２に伝達せず、アクセス要求元にエラーコードを返す。例えばセキュリティレベル７の普通修理工場のメンテナンス装置に対しては、ＥＣＵ１０とメモリ回路７０へのアクセスを拒絶する。
　図４のステップＳ２における質問の解読、Ｓ４における回答の解読は認証チップ４００，６００を用いたＲＳＡ暗号方式によるような堅牢な認証方式とされるから、完全コピーでない限り、代替チップやコピーチップによるなりすましも防止でき、認証チップを解析しコピーする事は実質不可能であるから、認証処理には高い信頼性が保障される。認証チップ４００，６００を用いない場合には図５のように単なるソフトウェアによる暗号化復号による処理となり、高い信頼性を期待することはできない。
　図６には上記認証処理の更に具体的な例が示される。認証する側（自動車）と認証される側（メンテナンス装置）を接続すると、まず認証される側より認証する側へチャレンジコードの送信要求を出す(Ｓ１１)。チャレンジコードとは乱数発生器を用いて生成された文字列である。チャレンジコードの送信要求を受けた認証する側では、乱数発生回路４０５を用いてチャレンジコードを生成し(Ｓ１２)、認証される側へ送信する(Ｓ１３)。このとき、必要に応じて当該自動車に搭載された認証チップ４００のＩＤ番号等のデータも同時に送信する。次にチャレンジコードを受信した認証される側では、自身の暗号化回路６０３を用いてチャレンジコードを暗号化し(Ｓ１４)、認証する側からの送信要求（Ｓ１５）に応答して当該暗号化されたチャレンジコードを送信する(Ｓ１６)。そして、認証する側がこの暗号化されたチャレンジコードを、暗号鍵を用いて解読し、送信したチャレンジコードが一致するか否かを判定し、一致であれば認証する側は認証される側が正規であると判別して相手を認証する（Ｓ１７）。
　今度は認証する側より認証される側へチャレンジコードの送信要求を出し(Ｓ１８)、上記ステップＳ１２乃至Ｓ１７と同様のステップＳ１９乃至Ｓ２４の処理を繰り返すことによって、認証チップ４００と６００の相互認証が完了する。特に、ステップＳ２０で出力するＩＤ番号は図３で説明したメンテナンス装置における認証チップ６００の認証チップＩＤ番号とされる。ステップＳ１１において認証チップ４００は認証チップ６００から受取った認証チップＩＤ番号に基づいて認証チップ６００のセキュリティレベルを判定し、これに基づいて、認証する側の認証チップ４００はメンテナンス装置６０からのアクセスに対する許容範囲を認識する。尚、そのような認証チップ６００の認証チップＩＤ番号はステップＳ１４においてチャレンジコードと一緒に暗号化し、これをステップＳ１６で一緒に送信し、Ｓ１７でセキュリティレベルの判定を行ってもよい。
　自動車とメンテナンス装置のそれぞれに認証チップを搭載し、自動車でメンテナンス装置の認証を行うことにより、非正規のメンテナンス装置によるＥＣＵの書換えやアクセスを拒むことができる。また、メンテナンス装置に搭載された認証チップのセキュリティレベルに応じて、メンテナンス装置によるＥＣＵに対するアクセス範囲を特定の範囲に制限することが可能になる。従って、自動車ディーラのみがアクセスできる範囲、修理工場がアクセスできる範囲等の区別する事ができ、ＥＣＵへの書き換え権限の範囲や、メモリに書き込まれたメンテナンス履歴のアクセス範囲を制限する事ができる。これにより、自動車メーカーが意図しないＥＣＵのプログラム変更等を防止することができる。また、メンテナンス装置に搭載されたセキュア認証チップの出荷先を管理しておく事で、「いつ」、「どこで」、「誰が」自動車に搭載されているＥＣＵのプログラム変更、データ領域へのアクセス等を行ったかが分かるようになる。
　《メンテナンスサービスシステムにおける認証処理》
　図７にはメンテナンス装置と自動車メーカーのオンラインサーバから成るメンテナンスサービスシステムの基本形態が例示される。
　自動車メーカーのオンラインサーバ９０は前記自動車のメンテナンス情報を管理するためのものであり、車両情報格納部９００、メンテナンス情報格納部９０１、暗号鍵生成部９０２、及び認証システム部９０３を有する。認証システム部９０３は認証チップの暗号化通信を認識する。暗号鍵生成部９０２は認証チップ６００Ａへの暗号化鍵を作成する。車両情報格納部９００はメンテナンスの対象となる自動車の車両情報が格納される。メンテナンス情報格納部９０１はメンテナンスを行った箇所のメンテナンス情報を保管して管理する。自動車１の認証チップ４００Ａはインタフェース回路４０８を介してオンラインサーバ９０に接続され、オンラインサーバと通信可能にされる点が図１の認証チップ４００と相違される。メンテナンス装置６０の認証チップ６００Ａはインタフェース回路６０８を介してオンラインサーバ９０に接続され、オンラインサーバと通信可能にされる点が図１の認証チップ６００と相違される。
　オンラインサーバ９０を用いた自動車のメンテナンスを行うには、前記自動車１と前記メンテナンス装置６０との間の認証処理、前記メンテナンス装置６０と前記オンラインサーバ９０との間の認証処理、及び前記オンラインサーバ９０と前記自動車１との間の認証処理により、前記自動車１、メンテナンス装置６０、及びオンラインサーバ９０の正規性が確認されることを条件とする。この条件が成立すると、前記メンテナンス装置６０はオンラインサーバ９０のメンテナンス情報格納部９０１のアクセスが可能にされる。前記自動車はメンテナンス装置６０との間の認証処理結果に従って、当該自動車１の電子制御装置１０～３１およびメモリ回路７０に対するアクセス可能な範囲を制限する。その制限の内容は上述の通りメンテナンス装置６０の認証チップ６００Ａに割当てられているＩＤ番号に従って決定される。
　メンテナンス装置６０はネットワークＮＥＴ１を介してオンラインサーバ９０に接続される。自動車１は別のネットワークＮＥＴ２を介してオンラインサーバ９０に接続可能な場合もあれば、電波の影響により接続不可能な場合もある。自動車が物理的に無線インタフェースを持たない場合もある。自動車１がネットワークＮＲＴ２を介してオンラインサーバ９０に接続不可能な場合、自動車１はメンテナンス装置６０を経由してネットワークサーバ９０に接続可能とされる。
　図８にはメンテナンスサービスシステムにおける認証処理の具体的な一例が示される。まず、メンテナンス装置６０とオンラインサーバ９０との認証をチャレンジコードを用いて行う。図６と同様の認証方式によりメンテナンス装置６０とオンラインサーバ９０との間で認証が確立できたとときは、メンテナンス装置６０より時間同期信号を送信し、自動車１、メンテナンス装置６０、オンラインサーバ９０それぞれにおいて時間同期と同一アルゴリズムを用いてワンタイムパスワードを生成する。このパスワードは時間の概念を含んで生成しているため、作成する度にパスワードは変化する。これにより、自動車１、メンテナンス装置６０、オンラインサーバ９０で同一のワンタイムパスワードを保持することができる。次にこのパスワードを用いて図６と同様の認証方式で自動車１とメンテナンス装置６０間の認証を行い、さらに図６と同様の認証方式で自動車１とオンラインサーバ９０間の認証を行う。これにより、自動車１とメンテナンス装置６０とオンラインサーバ９０と間の認証を確立することが可能になる。
　ネットワークサーバを用いるメンテナンスサービスシステムによれば、自動車メーカー自身で暗号鍵の管理ができ、メンテナンス頻度、箇所等のデータ管理も行う事ができる。暗号鍵をメンテナンスする度に配布する事ができ、暗号鍵に変更があった場合の変更が容易になる。また、ワンタイムパスワードの発行も行う事ができる。これにより修理履歴等の一括管理を自動車メーカーで容易に行う事ができ、自動車のメンテナンス性を向上させることができる。
　《個別ＥＣＵに認証チップを搭載》
　図９には自動車のＥＣＵ１０～１４、２０～２２、３０～３１のそれぞれにも認証チップ１００を搭載した例が示される。認証チップ１００は認証チップ４００と同様に構成される。それぞれの認証チップ１００、４００は車載ネットワーク１５，２３，３２を介して相互に接続可能にされる。認証チップ１００
はＥＣＵの正規性の判定に用いられる。
　図１０にはＥＣＵの認証チップを用いたＥＣＵの認証処理方法が例示される。ここでは説明を簡単にするために４個のＥＣＵの場合について説明する。自動車１のエンジン始動時、即ちＥＣＵに対する動作電源投入時に、各ＥＣＵが正規のものであるかを確認する。図１０に示すように、ＥＣＵの認証は一対のペアで同時に開始する。ＥＣＵ１とＥＣＵ２のペア、ＥＣＵ３とＥＣＵ４のペアについて、ペア毎に図６と同様の方式で認証処理を行う。次に、先に認証が確立したペアの一方どうしで再度新たなペアを作って、同様の認証処理を行い、これを順次繰り返すことによって全てのＥＣＵが正規のものであるか否かを確認する事ができる。どこかで認証エラーを生じたときは、例えば認証エラーになったＥＣＵの番号データを内部に格納し、エラーコードを表示して、エンジンの停止などの処理を行う。
　ＥＣＵの不正改造はＥＣＵのプログラムの書き換えだけでなく、ＥＣＵの置き換えや新たにサブＥＣＵを追加する事によりシステムそのものを変えてしまう手法も存在する。個別ＥＣＵに認証チップを搭載することにより、ＥＣＵ間のアクセスも認証チップを介して行うシステムが構築できる。これによりＥＣＵの置き換え、新たにＥＣＵを追加する等のシステムに変更があった場合は認証されないため、システムが動作せず、自動車メーカーの意図しない改造を防ぐ事ができる。また、自動車メーカー側はＩＤの管理を行っている正規の認証チップ、自動車メーカーしか知らない暗号鍵を保有しているため、ＥＣＵに不具合や故障があった際にそのＥＣＵのみを交換する事は可能である。
　以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
　例えば、それぞれのＥＣＵが個別に認証チップを持つ構成に対してはネットワークサーバを用いないメンテナンスサービスにも適用可能である。また、アクセス範囲の制限は単にアクセス許容とアクセス拒否の２段階であってもよい。アクセス制限の具体的な制御方法は前記アドレス管理に限定されず、リードコマンド、ライトコマンド等のコマンドの種別に応じた実行制限であってもよい。
　本発明は自動車等の各種車両に対するメンテナンスサービス、並びに車両やメンテナンス装置それ自体に広く適用することができる。

Claims (14)

  1. 　車両の動作を電子的に制御するために配置された複数の電子制御装置と、前記電子制御装置が接続された車載ネットワークと、前記車載ネットワークを車外のメンテナンス装置とインタフェース可能にする車外接続用電子制御装置とを有する車両であって、
    　前記車外接続用電子制御装置は、前記メンテナンス装置による前記電子制御装置へのアクセス可能な範囲を決定するために前記メンテナンス装置に対する認証処理を行う、車両。
  2. 　前記車外接続用電子制御装置は前記認証処理を行うための認証用マイクロコンピュータを有し、前記認証用マイクロコンピュータは前記メンテナンス装置が保有する認証用マイクロコンピュータとの間で前記認証処理を行う、請求項１記載の車両。
  3. 　前記電子制御装置は認証用マイクロコンピュータを備え、相互に一方の電子制御装置が保有する認証用マイクロコンピュータは他の電子制御装置が保有する認証用マイクロコンピュータとの間で相互の正当性を判別するための認証処理を行う、請求項２記載の車両。
  4. 　前記電子制御装置が保有する認証用マイクロコンピュータは動作電源の投入に応答して前記認証処理を開始する、請求項３記載の車両。
  5. 　前記車外接続用電子制御装置はこれに接続された前記メンテナンス装置の正当性を前記認証処理により確認したとき、当該メンテナンス装置から与えられるＩＤコードに基づいて制限すべきアクセス範囲を決定する、請求項１記載の車両。
  6. 　前記メンテナンス装置によるメンテナンスの履歴を保持するメモリを更に有し、前記メモリは認証処理結果に応じたアクセス範囲の制御の対象にされる、請求項５記載の車両。
  7. 　車両の動作を電子的に制御するために配置された複数の電子制御装置と、前記電子制御装置が接続された車載ネットワークと、前記車載ネットワークを車外のメンテナンス装置とインタフェース可能とする車外接続用電子制御装置とを有する車両であって、
    　前記車外接続用電子制御装置は認証用マイクロコンピュータを有し、当該認証用マイクロコンピュータは、前記メンテナンス装置による前記電子制御装置へのアクセスの可否を決定するために前記メンテナンス装置に対する認証処理を行う、車両。
  8. 　車両の動作を電子的に制御するために配置された複数の電子制御装置と、前記電子制御装置が接続された車載ネットワークと、前記車載ネットワークを車外装置とインタフェースするための車外接続用電子制御装置とを有する車両であって、
    　前記車外接続用電子制御装置は、車外装置による前記電子制御装置へのアクセスの可否を決定するために前記車外装置に対する認証処理を行う、車両。
  9. 　車両の動作を電子的に制御する複数の電子制御装置を搭載した車両のメンテナンスを支援するメンテナンス装置であって、
    　前記車両の車外接続用電子制御装置に接続可能な認証用マイクロコンピュータと、メンテナンス支援制御用のマイクロコンピュータとを有し、
    　前記認証用マイクロコンピュータはこれに接続された車両の車外接続用電子制御装置との間で相互に認証処理を行い、
    　前記メンテナンス支援制御用のマイクロコンピュータは、前記車両の車外接続用電子制御装置による認証処理の結果に従って、当該車両の電子制御装置に対するアクセス可能な範囲が決定される、メンテナンス装置。
  10. 　前記認証用マイクロコンピュータはこれに接続された車両の正当性の判定結果を前記メンテナンス支援制御用のマイクロコンピュータに返す、請求項９記載のメンテナンス装置。
  11. 　車両の動作を電子的に制御する複数の電子制御装置を搭載した車両のメンテナンスを支援するメンテナンス装置と、前記車両のメンテナンス情報を管理するオンラインサーバとを有するメンテナンスサービスシステムであって、
    　前記車両と前記メンテナンス装置との間の認証処理、前記メンテナンス装置と前記オンラインサーバとの間の認証処理、及び前記オンラインサーバと前記車両との間の認証処理により、前記車両、メンテナンス装置、及びオンラインサーバの正規性が確認されることを条件に、前記メンテナンス装置はオンラインサーバのメンテナンス情報のアクセスが可能にされ、
    　前記メンテナンス装置は前記車両との間の認証処理結果に従って、当該車両の電子制御装置に対するアクセス可能な範囲が決定される、メンテナンスサービスシステム。
  12. 　前記メンテナンス装置は前記オンラインサーバと相互に認証処理を行うための認証用マイクロコンピュータを保有し、オンラインサーバは前記車両が保有する認証用マイクロコンピュータと認証処理を行い、前記メンテナンス装置の認証用マイクロコンピュータは前記車両が保有する認証用マイクロコンピュータと認証処理を行う、請求項１１記載のメンテナンスサービスシステム。
  13. 　車両の動作を電子的に制御する複数の電子制御装置を搭載した車両のメンテナンスを支援するメンテナンス装置と、前記車両のメンテナンス情報を管理するオンラインサーバとを用いる車両のメンテナンスサービス方法であって、
    　前記車両と前記メンテナンス装置との間で認証処理を行う第１処理と、
    　前記メンテナンス装置と前記オンラインサーバとの間で認証処理を行う第２処理と、
    　前記オンラインサーバ装置と前記車両との間で認証処理を行う第３処理と、
    　前記第１処理乃至第３処理よって前記車両、メンテナンス装置、及びオンラインサーバの正規性が確認されることを条件に、前記メンテナンス装置がオンラインサーバのメンテナンス情報をアクセスする第４処理と、
    　前記メンテナンス装置が前記車両との間の認証処理結果に従って決定された範囲で当該車両の電子制御装置をアクセスする第５処理と、を含むメンテナンスサービス方法。
  14. 　前記メンテナンス装置は前記オンラインサーバと相互に認証処理を行うための認証用マイクロコンピュータを保有し、オンラインサーバは前記自動車が保有する認証用マイクロコンピュータと認証処理を行い、前記メンテナンス装置の認証用マイクロコンピュータは前記自動車が保有する認証用マイクロコンピュータと認証処理を行う、請求項１３記載のメンテナンスサービス方法。
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