WO2018131270A1 - 通信システム、車両、サーバ装置、通信方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

通信システム、車両、サーバ装置、通信方法、及びコンピュータプログラム Download PDF

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WO2018131270A1
WO2018131270A1 PCT/JP2017/040055 JP2017040055W WO2018131270A1 WO 2018131270 A1 WO2018131270 A1 WO 2018131270A1 JP 2017040055 W JP2017040055 W JP 2017040055W WO 2018131270 A1 WO2018131270 A1 WO 2018131270A1
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WO
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vehicle
key
server
public key
arithmetic processing
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PCT/JP2017/040055
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English (en)
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竹森　敬祐
誠一郎 溝口
歩 窪田
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Kddi株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09C—CIPHERING OR DECIPHERING APPARATUS FOR CRYPTOGRAPHIC OR OTHER PURPOSES INVOLVING THE NEED FOR SECRECY
    • G09C1/00—Apparatus or methods whereby a given sequence of signs, e.g. an intelligible text, is transformed into an unintelligible sequence of signs by transposing the signs or groups of signs or by replacing them by others according to a predetermined system
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials

Definitions

  • the present invention relates to a communication system, a vehicle, a server device, a communication method, and a computer program.
  • Non-Patent Document 1 discloses a security technique for an in-vehicle control system configured by connecting a plurality of ECUs to a CAN (Controller Area Network).
  • Keisuke Takemori “Protection of in-vehicle control systems based on secure elements-Organizing and considering elemental technologies”, IEICE, IEICE Technical Report, vol.vol114, no. 508, pp. 73-78, 2015 March Japanese Industrial Standard, JIS D4901, “Vehicle Identification Number (VIN)” STMicroelectronics, “AN4240 Application note”, [Search on December 21, 2016], Internet ⁇ URL: http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/application_note/DM00075575.pdf>
  • one problem is to improve safety when a car called a connected car (Connected Car) communicates with an external server device.
  • a connected car Connected Car
  • the present invention has been made in consideration of such circumstances, and can improve the safety when a vehicle such as an automobile communicates with an external server device, a communication system, a vehicle, a server device, It is an object to provide a communication method and a computer program.
  • One aspect of the present invention is a communication system that performs communication between a vehicle and a server device, and is mounted on the server device, a first arithmetic processing device mounted on the vehicle, and the vehicle.
  • a second arithmetic processing unit that is a secure element, and the second arithmetic processing unit stores a vehicle secret key that is a secret key of the vehicle and a server public key that is a public key of the server device.
  • a vehicle authentication processing unit that mutually performs a public key cryptography authentication process with the server device using the vehicle secret key and the server public key, and the vehicle secret key or the server public key.
  • a vehicle key transmission / reception unit that transmits or receives a common key to / from the server device by cryptographic communication using the server, and the first arithmetic processing unit uses the common key to communicate with the server device.
  • Car that performs cryptographic communication between And a server key storage unit that stores a vehicle public key that is a public key of the vehicle and a server secret key that is a secret key of the server device; and the vehicle public key and the server secret.
  • a server authentication processing unit that performs mutual public key cryptography authentication processing with the vehicle authentication processing unit of the vehicle using a key, and encryption communication using the vehicle public key or the server private key.
  • the server key transmission / reception unit that transmits or receives the common key to / from the vehicle key transmission / reception unit of the vehicle and the vehicle communication unit of the vehicle using the common key to perform cryptographic communication And a server communication unit.
  • One embodiment of the present invention is a vehicle that communicates with a server device, and includes a first arithmetic processing device and a second arithmetic processing device that is a secure element, and the second arithmetic processing device is the vehicle.
  • a vehicle key storage unit that stores a vehicle secret key that is a private key of the server and a server public key that is a public key of the server device.
  • One aspect of the present invention is a server device that communicates with a vehicle, and stores a vehicle public key that is a public key of the vehicle and a server private key that is a secret key of the server device.
  • Authentication that uses the vehicle public key and the server secret key to perform mutual public key cryptography authentication processing with the vehicle authentication processing unit of the second arithmetic processing unit that is a secure element of the vehicle
  • a server key transmission / reception unit that transmits or receives a common key between the processing unit and a vehicle key transmission / reception unit of the second arithmetic processing unit by encrypted communication using the vehicle public key or the server secret key;
  • a server communication unit that performs cryptographic communication with the vehicle communication unit of the vehicle using a key.
  • One aspect of the present invention is a communication method between a vehicle and a server device, wherein the vehicle includes a first arithmetic processing device and a second arithmetic processing device that is a secure element.
  • Two arithmetic processing units store a vehicle secret key that is a secret key of the vehicle and a server public key that is a public key of the server device, and the second arithmetic processing unit stores the vehicle secret key and the server public key.
  • the server device is mutually authenticated by the public key cryptosystem, and the second arithmetic processing device performs the encryption communication using the vehicle secret key or the server public key, and the server A communication method in which a common key is transmitted to or received from an apparatus, and the first processing unit performs encrypted communication with the server apparatus using the common key.
  • a second computer which is a secure element, provided in a vehicle that communicates with a server device, and a server public key, which is a secret key of the vehicle, and a public key of the server device are provided.
  • a key is stored, the vehicle secret key and the server public key are used to perform mutual public key cryptography authentication processing with the server device, and the vehicle secret key or the server public key is used.
  • a computer of a server device that communicates with a vehicle stores a vehicle public key that is a public key of the vehicle and a server secret key that is a secret key of the server device, and the vehicle Using the public key and the server secret key, a public key cryptosystem authentication process is performed mutually with the vehicle authentication processing unit of the second arithmetic processing unit, which is a secure element of the vehicle, and the vehicle public key or A cryptographic key using the server secret key is used to transmit or receive a common key with the vehicle key transmission / reception unit of the second arithmetic processing unit, and with the vehicle communication unit of the vehicle using the common key. It is a computer program for performing processing which performs encryption communication between.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a communication system and an automobile 1001 according to an embodiment. It is a figure which shows the structural example of the server apparatus 2000 which concerns on one Embodiment. It is a block diagram which shows the hardware structural example of the infotainment apparatus 1040 which concerns on one Embodiment. It is a block diagram which shows the hardware structural example of TCU1050 which concerns on one Embodiment. It is a figure which shows the function structural example of the 1st arithmetic processing unit 500 which concerns on one Embodiment. It is a figure which shows the function structural example of the 2nd arithmetic processing unit 600 which concerns on one Embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a communication system and an automobile 1001 according to the present embodiment.
  • an automobile 1001 includes a data security device 1010, a plurality of ECUs (electronic control units) 1020, an infotainment device 1040, and a TCU (Tele Communication Unit) 1050.
  • the ECU 1020 is an in-vehicle computer provided in the automobile 1001.
  • ECU 1020 has a control function such as engine control of automobile 1001. Examples of the ECU 1020 include an ECU having an engine control function, an ECU having a handle control function, and an ECU having a brake control function.
  • the data security device 1010 has a data security (security) function applied to the ECU 1020 mounted on the automobile 1001. Note that any ECU mounted on the automobile 1001 may function as the data security device 1010.
  • the data security device 1010 and the plurality of ECUs 1020 are connected to a CAN (Controller Area Network) 1030 provided in the automobile 1001.
  • CAN 1030 is a communication network.
  • CAN is known as one of communication networks mounted on vehicles.
  • the data security device 1010 exchanges data with each ECU 1020 via the CAN 1030.
  • ECU 1020 exchanges data with other ECUs 1020 via CAN 1030.
  • a communication network other than CAN is provided in the automobile 1001, and data exchange between the data security device 1010 and the ECU 1020 and communication between the ECUs 1020 are performed via the communication network other than CAN. Data exchanges between them may be performed.
  • the automobile 1001 may be provided with LIN (Local Interconnect Network).
  • the automobile 1001 may include CAN and LIN.
  • the automobile 1001 may be provided with an ECU 1020 connected to the LIN.
  • the data security device 1010 may be connected to CAN and LIN.
  • the data security device 1010 exchanges data with the ECU 1020 connected to the CAN via the CAN, and exchanges data with the ECU 1020 connected to the LIN via the LIN. Also good. Further, the ECUs 1020 may exchange data via the LIN.
  • the in-vehicle computer system 1002 provided in the automobile 1001 is configured by connecting a data security device 1010 and a plurality of ECUs 1020 to a CAN 1030.
  • the in-vehicle computer system 1002 functions as an in-vehicle control system for the automobile 1001.
  • the data security device 1010 monitors communication between the inside and outside of the in-vehicle computer system 1002.
  • the data security device 1010 is connected to an infotainment device 1040, a TCU 1050, and a diagnostic port 1060 as an example of a device external to the in-vehicle computer system 1002.
  • the ECU 1020 communicates with a device external to the in-vehicle computer system 1002 via the data security device 1010.
  • the CAN 1030 may include a plurality of buses (communication lines), and the plurality of buses may be connected to the data security device 1010.
  • the plurality of buses may be connected to the data security device 1010.
  • one ECU 1020 or a plurality of ECUs 1020 is connected to one bus.
  • the automobile 1001 has a diagnostic port 1060.
  • the diagnostic port 1060 for example, an OBD (On-board Diagnostics) port may be used.
  • a device outside the automobile 1001 can be connected to the diagnostic port 1060.
  • the data security device 1010 and a device connected to the diagnostic port 1060, for example, the maintenance tool 2100 exchange data via the diagnostic port 1060.
  • the maintenance tool 2100 may have a function of a conventional diagnostic terminal connected to the OBD port.
  • the automobile 1001 includes an infotainment device 1040.
  • infotainment device 1040 examples include a navigation function, a location information service function, a multimedia playback function such as music and video, a voice communication function, a data communication function, and an Internet connection function.
  • the infotainment device 1040 is generally called, for example, an in-vehicle infotainment (IVI) system.
  • the automobile 1001 includes a TCU 1050.
  • the TCU 1050 is a communication device.
  • the TCU 1050 includes a communication module 1051.
  • the communication module 1051 performs wireless communication using a wireless communication network.
  • the communication module 1051 includes a SIM (Subscriber Identity Module) 1052.
  • the SIM 1052 is a SIM in which information for using the wireless communication network is written.
  • the communication module 1051 can use the SIM 1052 to connect to the wireless communication network and perform wireless communication.
  • an eSIM Embedded Subscriber Identity Module
  • SIM and eSIM are examples of secure elements (SE).
  • SIM and eSIM have tamper resistant properties.
  • Infotainment device 1040 and TCU 1050 exchange data.
  • the infotainment device 1040 and the TCU 1050 may be connected by a communication cable, and the infotainment device 1040 and the TCU 1050 may transmit and receive data via the communication cable.
  • a communication method between the infotainment device 1040 and the TCU 1050 for example, a universal serial bus (Universal Serial Bus: USB) may be used.
  • the infotainment device 1040 and the TCU 1050 may be connected by CAN.
  • the data security device 1010 exchanges data with the TCU 1050.
  • the data security device 1010 and the TCU 1050 may be connected by a communication cable, and the data security device 1010 and the TCU 1050 may transmit and receive data via the communication cable.
  • the data security device 1010 and the TCU 1050 may be connected by CAN.
  • USB may be used as a communication method between the data security device 1010 and the TCU 1050.
  • the data security device 1010 may exchange data with the TCU 1050 via the infotainment device 1040.
  • the TCU 1050 may be connected to the diagnostic port 1060, and the data security device 1010 may exchange data with the TCU 1050 connected to the diagnostic port 1060 via the diagnostic port 1060.
  • the data security device 1010 may include a communication module 1051 including a SIM 1052. When the data security device 1010 includes the communication module 1051 including the SIM 1052, the automobile 1001 may not include the TCU 1050.
  • the infotainment device 1040 may include a communication module 1051 including a SIM 1052.
  • the infotainment device 1040 includes the communication module 1051 including the SIM 1052
  • the automobile 1001 may not include the TCU 1050.
  • the infotainment device 1040 includes the communication module 1051 including the SIM 1052
  • the data security device 1010 may exchange data with the communication module 1051 provided in the infotainment device 1040.
  • the data security device 1010 includes a main computing unit 1011 and an HSM (Hardware Security Module) 1012.
  • the main arithmetic unit 1011 executes a computer program for realizing the functions of the data security device 1010.
  • the HSM 1012 has a cryptographic processing function and the like.
  • HSM1012 has tamper resistance.
  • HSM 1012 is an example of a secure element.
  • the HSM 1012 includes a storage unit 1013 that stores data.
  • the main arithmetic unit 1011 uses an HSM 1012.
  • the ECU 1020 includes a main computing unit 1021 and a SHE (Secure Hardware Extension) 1022.
  • the main computing unit 1021 executes a computer program for realizing the functions of the ECU 1020.
  • the SHE 1022 has a cryptographic processing function and the like.
  • SHE1022 has tamper resistance.
  • SHE1022 is an example of a secure element.
  • the SHE 1022 includes a storage unit 1023 that stores data.
  • the main computing unit 1021 uses SHE1022. In addition, about SHE, it describes in the nonpatent literature 3, for example.
  • the HSM is used for the data security device 1010.
  • the data security device 1010 may use SHE instead of the HSM.
  • the server device 2000 transmits and receives data to and from the communication module 1051 of the TCU 1050 of the automobile 1001 via the communication line.
  • Server device 2000 transmits and receives data to and from communication module 1051 via a wireless communication network used by communication module 1051 of TCU 1050 of automobile 1001.
  • the server device 2000 may transmit / receive data to / from the communication module 1051 via a communication network such as the Internet and the wireless communication network.
  • the server apparatus 2000 and the communication module 1051 may be connected by a dedicated line such as a VPN (Virtual Private Network) line, and data may be transmitted and received through the dedicated line.
  • a dedicated line such as a VPN line may be provided by a wireless communication network corresponding to the SIM 1052.
  • the server device 2000 communicates with the TCU 1050 of the automobile 1001 and transmits / receives data to / from the data security device 1010 and the infotainment device 1040 of the automobile 1001 via the TCU 1050.
  • the server device 2000 may communicate with the communication module 1051 of the data security device 1010.
  • the infotainment device 1040 includes the communication module 1051 including the SIM 1052
  • the server device 2000 may communicate with the communication module 1051 of the infotainment device 1040.
  • the server apparatus 2000 and the automobile 1001 may be connected by a communication cable.
  • the server device 2000 and the data security device 1010 of the automobile 1001 may be connected by a communication cable.
  • the server device 2000 and the automobile 1001 may be configured to communicate via a wired or wireless communication network.
  • the server apparatus 2000 and the automobile 1001 may be connected by a wired or wireless LAN (Local Area Network).
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the server apparatus 2000 according to the present embodiment.
  • the server device 2000 includes a communication unit 11, a storage unit 12, a key generation unit 15, a key transmission / reception unit 16, and an authentication processing unit 18.
  • the communication unit 11 communicates with other devices via a communication line.
  • the storage unit 12 stores data.
  • the key generation unit 15 generates a key.
  • the key transmission / reception unit 16 transmits or receives a key to / from the automobile 1001.
  • the authentication processing unit 18 performs authentication processing with the automobile 1001.
  • the function of the server device 2000 is realized by a CPU (Central Processing Unit) provided in the server device 2000 executing a computer program.
  • the server device 2000 may be configured using a general-purpose computer device, or may be configured as a dedicated hardware device.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a hardware configuration example of the infotainment device 1040 according to the present embodiment.
  • the infotainment device 1040 includes a CPU 110, a storage unit 112, an interface unit 116, a touch panel 118, a microphone (microphone) 120, and a speaker 122. These units are configured to exchange data.
  • the CPU 110 controls the infotainment device 1040. This control function is realized by the CPU 110 executing a computer program.
  • the storage unit 112 stores a computer program executed by the CPU 110 and various data.
  • the storage unit 112 stores a computer program for realizing various functions of the infotainment device 1040.
  • Various functions of the infotainment device 1040 are realized by the CPU 110 executing the computer program.
  • the interface unit 116 transmits / receives data to / from an external device of the own infotainment device 1040.
  • the interface unit 116 includes an interface that transmits / receives data to / from the TCU 1050, and an interface that transmits / receives data to / from the data security device 1010.
  • the touch panel 118 includes a display screen such as a liquid crystal panel, and performs data display on the display screen and data input corresponding to a touch operation on the display screen by the user.
  • the microphone 120 inputs voice.
  • the speaker 122 reproduces sound.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a hardware configuration example of the TCU 1050 according to the present embodiment.
  • the TCU 1050 includes a CPU 210, a storage unit 212, an interface unit 216, and a communication module 1051. These units are configured to exchange data.
  • the communication module 1051 includes a SIM 1052.
  • the CPU 210 controls the TCU 1050. This control function is realized by the CPU 210 executing a computer program.
  • the storage unit 212 stores a computer program executed by the CPU 210 and various data.
  • the storage unit 212 stores a computer program for realizing various functions of the TCU 1050.
  • Various functions of the TCU 1050 are realized by the CPU 210 executing the computer program.
  • the interface unit 216 transmits / receives data to / from an external device of the own TCU 1050.
  • the interface unit 216 includes an interface that transmits / receives data to / from the infotainment device 1040, and an interface that transmits / receives data to / from the data security device 1010.
  • the communication module 1051 and the SIM 1052 are as described above.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a functional configuration example of the first arithmetic processing device 500 according to the present embodiment.
  • the first arithmetic processing device 500 includes a communication unit 501 and a storage unit 502.
  • the communication unit 501 communicates with a device outside the first arithmetic processing device 500.
  • the storage unit 502 stores data.
  • the infotainment device 1040 of the automobile 1001 may have the function of the first arithmetic processing unit 500.
  • the TCU 1050 of the automobile 1001 may have the function of the first arithmetic processing device 500.
  • the data security device 1010 of the automobile 1001 may have the function of the first arithmetic processing device 500.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a functional configuration example of the second arithmetic processing device 600 according to the present embodiment.
  • the second arithmetic processing device 600 includes a key generation unit 601, a storage unit 602, a key transmission / reception unit 603, and an authentication processing unit 604.
  • the key generation unit 601 generates a key.
  • the storage unit 602 stores data.
  • the key transmission / reception unit 603 transmits or receives a key to or from the server device 2000.
  • the authentication processing unit 604 performs authentication processing with the server device 2000.
  • the second arithmetic processing unit 600 is a secure element.
  • the second processing unit 600 may be a semiconductor product having tamper resistance.
  • the second arithmetic processing unit 600 may be configured using a SIM, eSIM, HSM, SHE, or IC (Integrated Circuit) chip.
  • the SIM 1052 of the communication module 1051 of the TCU 1050 of the automobile 1001 may have the function of the second arithmetic processing device 600.
  • the SIM 1052 is a secure element.
  • the SIM 1052 has tamper resistance.
  • the HSM 1012 of the data security device 1010 of the automobile 1001 may have the function of the second arithmetic processing device 600.
  • the HSM 1012 is a secure element.
  • HSM1012 has tamper resistance.
  • the infotainment device 1040 of the automobile 1001 may include an IC chip that is a secure element and has tamper resistance, and the IC chip may have the function of the second arithmetic processing device 600.
  • the infotainment device 1040 has the function of the first arithmetic processing device 500 as an example of the first arithmetic processing device 500.
  • the SIM 1052 of the communication module 1051 of the TCU 1050 has the function of the second arithmetic processing unit 600.
  • the CPU 110 of the infotainment device 1040 executes a computer program for realizing the function of the first arithmetic processing device 500
  • the function of the first arithmetic processing device 500 is realized.
  • the SIM 1052 of the communication module 1051 of the TCU 1050 executes a computer program for realizing the function of the second arithmetic processing device 600
  • the function of the second arithmetic processing device 600 is realized.
  • the interface unit 116 of the infotainment device 1040 and the interface unit 216 of the TCU 1050 transmit and receive data. It is realized by.
  • the first arithmetic processing device 500 (infotainment device 1040) communicates with the server device 2000 via the TCU 1050 as an example according to the present embodiment.
  • the data security device 1010 has the function of the first arithmetic processing device 500 as an example of the first arithmetic processing device 500, and the second arithmetic processing device 600
  • the SIM 1052 of the communication module 1051 of the TCU 1050 has the function of the second arithmetic processing unit 600.
  • the main arithmetic unit 1011 of the data security device 1010 executes the computer program for realizing the function of the first arithmetic processing device 500, whereby the function of the first arithmetic processing device 500 is realized.
  • the SIM 1052 of the communication module 1051 of the TCU 1050 executes a computer program for realizing the function of the second arithmetic processing device 600
  • the function of the second arithmetic processing device 600 is realized.
  • Communication between the first processing unit 500 (data security device 1010) and the second processing unit 600 (SIM 1052) is performed by the interface unit (not shown) of the data security device 1010 and the interface unit 216 of the TCU 1050. It is realized by sending and receiving.
  • the interface unit of the data security device 1010 transmits / receives data to / from an external device of the data security device 1010.
  • the interface unit of the data security device 1010 transmits / receives data via an interface that transmits / receives data via the CAN 1030, an interface that transmits / receives data to / from the infotainment device 1040, an interface that transmits / receives data to / from the TCU 1050, and a diagnostic port 1060. Interface.
  • the main computing unit 1011 transmits / receives data to / from devices other than the data security device 1010 via the interface unit.
  • the first arithmetic processing device 500 (data security device 1010) communicates with the server device 2000 via the TCU 1050 as an example according to the present embodiment.
  • the data security device 1010 has the function of the first arithmetic processing device 500 as an example of the first arithmetic processing device 500, and the second arithmetic processing device 600
  • the HSM 1012 of the data security device 1010 has the function of the second arithmetic processing device 600.
  • the main arithmetic unit 1011 of the data security device 1010 executes the computer program for realizing the function of the first arithmetic processing device 500, whereby the function of the first arithmetic processing device 500 is realized.
  • the HSM 1012 of the data security device 1010 executes a computer program for realizing the function of the second arithmetic processing unit 600, the function of the second arithmetic processing unit 600 is realized.
  • the first arithmetic processing unit 500 (data security device 1010) and the second arithmetic processing unit 600 (HSM 1012) is realized by the main arithmetic unit 1011 and the HSM 1012 transmitting and receiving data.
  • the first arithmetic processing device 500 (data security device 1010) communicates with the server device 2000 via the TCU 1050 as an example according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating another hardware configuration example of the infotainment device 1040 according to the present embodiment.
  • the communication module 1051 includes a SIM 1052.
  • the communication module 1051 can use the SIM 1052 to connect to a wireless communication network corresponding to the SIM 1052 and perform wireless communication.
  • An eSIM may be used as the SIM 1052.
  • SIM and eSIM are examples of secure elements. SIM and eSIM have tamper resistance.
  • the infotainment device 1040 shown in FIG. 7 may communicate with the server device 2000 using its own communication module 1051.
  • the infotainment device 1040 shown in FIG. 7 is applied.
  • the infotainment device 1040 has the function of the first arithmetic processing device 500
  • the SIM 1052 of the communication module 1051 of the infotainment device 1040 is the second arithmetic processing device. It has 600 functions.
  • the CPU 110 of the infotainment device 1040 executes a computer program for realizing the function of the first arithmetic processing device 500
  • the function of the first arithmetic processing device 500 is realized.
  • the SIM 1052 of the communication module 1051 of the infotainment device 1040 executes a computer program for realizing the function of the second arithmetic processing device 600
  • the function of the second arithmetic processing device 600 is realized.
  • Communication between the first arithmetic processing device 500 (infotainment device 1040) and the second arithmetic processing device 600 (SIM 1052 of the communication module 1051 of the infotainment device 1040) is performed between the CPU 110 of the infotainment device 1040 and the infotainment device 1040. This is realized by transmitting / receiving data to / from the communication module 1051.
  • the 1st arithmetic processing apparatus 500 (infotainment apparatus 1040) communicates with the server apparatus 2000 via the communication module 1051 of the infotainment apparatus 1040 as an example which concerns on this embodiment.
  • the 1st arithmetic processing apparatus 500 may communicate with the server apparatus 2000 via TCU1050 as an example which concerns on this embodiment. Further, when the infotainment device 1040 includes the communication module 1051 including the SIM 1052, the automobile 1001 may not include the TCU 1050.
  • the TCU 1050 has the function of the first arithmetic processing device 500 as an example of the first arithmetic processing device 500, and the TCU 1050 as an example of the second arithmetic processing device 600.
  • the SIM 1052 of the communication module 1051 has the function of the second arithmetic processing unit 600.
  • Communication between the first arithmetic processing unit 500 (TCU 1050) and the second arithmetic processing unit 600 (SIM 1052) is realized by the CPU 210 and the communication module 1051 sending and receiving data.
  • the first arithmetic processing unit 500 (TCU 1050) communicates with the server apparatus 2000 using the communication module 1051 as an example according to the present embodiment.
  • an encrypted communication path may be used as a communication path between the server device 2000 and the first arithmetic processing device 500.
  • the server device 2000 and the first arithmetic processing device 500 may perform https (hypertext transfer protocol secure) communication as an example of an encrypted communication path.
  • the server device 2000 and the first arithmetic processing device 500 may communicate using a dedicated line such as a VPN line.
  • Example 1 of the communication method according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • FIG. 8 is a sequence chart showing Example 1 of the communication method according to the present embodiment.
  • the server apparatus 2000 stores the root public key certificate Kp_r, the server public key certificate Kp_s, and the server private key Ks_s in the storage unit 12 in advance.
  • the second processing unit 600 stores the root public key certificate Kp_r, the server public key certificate Kp_s, the vehicle public key certificate Kp_c, and the vehicle secret key Ks_c in the storage unit 602 in advance.
  • the root public key certificate Kp_r stored in the storage unit 12 by the server apparatus 2000 is the same as the root public key certificate Kp_r stored in the storage unit 602 by the second processing unit 600.
  • the server public key certificate Kp_s stored in the storage unit 12 by the server apparatus 2000 and the server public key certificate Kp_s stored in the storage unit 602 by the second arithmetic processing apparatus 600 are the same.
  • the root public key certificate Kp_r is a public key certificate issued by a certification authority (Certificate Authority) of a third party (Trusted Third Party: TTP) in a public key encryption infrastructure (Public Key Infrastructure: PKI). Or a public key certificate issued by a private certificate authority.
  • a certificate authority provided by a manufacturer of the automobile 1001 may be used.
  • the server public key and server secret key Ks_s of the server public key certificate Kp_s are generated as a pair public key and secret key.
  • the server public key certificate Kp_s is generated using the root private key paired with the root public key certificate Kp_r.
  • the server public key certificate Kp_s is generated as a public key certificate of the server device 2000.
  • the vehicle public key and vehicle secret key Ks_c of the vehicle public key certificate Kp_c are generated as a pair public key and secret key.
  • the vehicle public key certificate Kp_c is generated using the root private key paired with the root public key certificate Kp_r.
  • the vehicle public key certificate Kp_c is generated as a public key certificate of the automobile 1001.
  • the SIM 1052 as an example of the second arithmetic processing device 600 includes, for example, a root public key certificate Kp_r, a server public key certificate Kp_s, a vehicle public key certificate Kp_c, and a vehicle secret key Ks_c at the manufacturing factory of the SIM 1052. Are stored in the SIM 1052.
  • the root public key certificate Kp_r, the server public key certificate Kp_s, the vehicle public key certificate Kp_c, and the vehicle secret key Ks_c are stored in the SIM 1052 in the automobile 1001, the communication module 1051 or the TCU 1050 manufacturing factory. May be.
  • Example 1 of the communication method includes a production or maintenance stage (production maintenance phase) of the automobile 1001 and a general running stage (market running phase) of the automobile 1001.
  • the production maintenance phase of communication method example 1 will be described.
  • the production maintenance phase is carried out at the time of production of the automobile 1001 at an automobile manufacturing company, or at the time of maintenance of the automobile 1001 at an automobile maintenance factory, an automobile dealer, or the like.
  • the first arithmetic processing unit 500 acquires the vehicle identification number (VehicleIdentificationehNumber: VIN) of the automobile 1001.
  • the vehicle identification number (VIN) is described in Non-Patent Document 2, for example.
  • the vehicle identification number VIN of the automobile 1001 may be stored in the first arithmetic processing unit 500 in advance, or the vehicle identification number VIN may be notified from the outside to the first arithmetic processing unit 500 at a predetermined opportunity.
  • the ECU 1020 having the engine control function of the automobile 1001 stores the vehicle identification number VIN of the automobile 1001
  • the ECU 1020 sends the vehicle identification number VIN of the automobile 1001 to the first arithmetic processing unit 500 after the ECU 1020 is activated. May be notified.
  • the vehicle identification number VIN of the automobile 1001 for example, a vehicle identification number VIN managed by an automobile manufacturer or automobile dealer of the automobile 1001 may be supplied to the first arithmetic processing unit 500.
  • the automobile manufacturing company of the automobile 1001 may be provided with a vehicle identification number VIN database, and the vehicle identification number VIN may be notified to the first arithmetic processing unit 500 of the automobile 1001 by communication from the database.
  • Step S2 The first arithmetic processing unit 500 transmits a request message for the vehicle public key certificate Kp_c to the second arithmetic processing unit 600.
  • Step S3 In response to the request message for the vehicle public key certificate Kp_c received from the first arithmetic processing device 500, the second arithmetic processing device 600 uses the first public key certificate Kp_c stored in the storage unit 602. It transmits to the arithmetic processing unit 500.
  • Step S4 The first arithmetic processing device 500 transmits the vehicle identification number VIN of the automobile 1001 and the vehicle public key certificate Kp_c received from the second arithmetic processing device 600 to the server device 2000.
  • Step S5 The server device 2000 uses the Root public key certificate Kp_r stored in the storage unit 12 for the validity of the vehicle public key certificate Kp_c received from the first arithmetic processing unit 500 of the automobile 1001. Perform verification.
  • the server device 2000 associates the vehicle public key certificate Kp_c with the vehicle identification number VIN of the automobile 1001 and stores the association in the storage unit 12.
  • the server device 2000 discards the vehicle public key certificate Kp_c when the result of verification of the validity of the vehicle public key certificate Kp_c is unacceptable. Further, the server device 2000 may execute predetermined error processing.
  • the server device 2000 may store the vehicle identification number VIN of the automobile 1001 and the vehicle public key certificate Kp_c in advance in the storage unit 12 in association with each other. In this case, the procedure from step S1 to step S5 of the production maintenance phase described above may not be executed.
  • the market driving phase The market running phase of communication method example 1 will be described.
  • the market travel phase is performed at the general travel stage of the automobile 1001, for example, when the engine of the automobile 1001 is started or when communication between the automobile 1001 and the server device 2000 is started.
  • the first arithmetic processing unit 500 transmits the vehicle identification number VIN of the automobile 1001 and the challenge (random number c) to the server apparatus 2000.
  • the first arithmetic processing unit 500 generates a random number c and uses the random number c for a challenge.
  • the first arithmetic processing unit 500 holds a challenge (random number c).
  • Step S12 The authentication processing unit 18 of the server device 2000 encrypts the challenge (random number c) received from the first arithmetic processing device 500 with the server secret key Ks_s stored in the storage unit 12.
  • the encrypted data of this challenge (random number c) is a response Ks_s (random number c).
  • Step S13 The authentication processing unit 18 of the server device 2000 generates a random number s and uses the random number s for a challenge.
  • the authentication processing unit 18 transmits a response Ks_s (random number c) and a challenge (random number s) to the first arithmetic processing unit 500.
  • the authentication processing unit 18 holds a challenge (random number s).
  • Step S14 The first arithmetic processing unit 500 sends the challenge (random number c) transmitted to the server device 2000, the response Ks_s (random number c) and the challenge (random number s) received from the server device 2000 to the second arithmetic processing unit. 600.
  • Step S15 The authentication processing unit 604 of the second arithmetic processing device 600 verifies the response Ks_s (random number c) received from the first arithmetic processing device 500.
  • the authentication processing unit 604 uses the challenge (random number c) received from the first arithmetic processing unit 500 and the server public key certificate Kp_s stored in the storage unit 602 to generate a response Ks_s (random number). Verify the correctness of c).
  • the authentication processing unit 604 decrypts the response Ks_s (random number c) with the server public key of the server public key certificate Kp_s, and compares the decryption result with the challenge (random number c). As a result of the comparison, if the two match, the verification of the response Ks_s (random number c) is acceptable, and if the two do not match, the verification of the response Ks_s (random number c) fails.
  • the second arithmetic processing unit 600 proceeds to step S16.
  • the second arithmetic processing device 600 ends the process of FIG.
  • the second arithmetic processing unit 600 may execute a predetermined error process.
  • Step S16 The authentication processing unit 604 of the second arithmetic processing device 600 encrypts the challenge (random number s) received from the first arithmetic processing device 500 with the vehicle secret key Ks_c stored in the storage unit 602.
  • the encrypted data of this challenge (random number s) is a response Ks_c (random number s).
  • Step S ⁇ b> 17 The authentication processing unit 604 of the second arithmetic processing device 600 transmits a response Ks_c (random number s) to the first arithmetic processing device 500.
  • Step S ⁇ b> 18 The first arithmetic processing device 500 transmits the response Ks_c (random number s) received from the second arithmetic processing device 600 to the server device 2000.
  • Step S19 The authentication processing unit 18 of the server device 2000 verifies the response Ks_c (random number s) received from the first arithmetic processing device 500 of the automobile 1001. In this response verification, the authentication processing unit 18 associates the challenge (random number s) transmitted to the first arithmetic processing unit 500 with the vehicle identification number VIN of the automobile 1001 and stores the vehicle public key certificate Kp_c stored in the storage unit 12. Are used to verify the validity of the response Ks_c (random number s).
  • the authentication processing unit 604 decrypts the response Ks_c (random number s) with the vehicle public key of the vehicle public key certificate Kp_c, and compares this decryption result with the challenge (random number s). As a result of this comparison, if the two match, the response Ks_c (random number s) is verified, and if the two do not match, the response Ks_c (random number s) is not verified.
  • step S20 If the verification of the response Ks_c (random number s) is successful, the server apparatus 2000 proceeds to step S20. On the other hand, when the verification of the response Ks_c (random number s) fails, the server apparatus 2000 ends the process of FIG. When the verification of the response Ks_c (random number s) fails, the server apparatus 2000 may execute a predetermined error process.
  • Step S20 The key generation unit 15 of the server device 2000 generates a session key K_com.
  • the key generation unit 15 may generate a random number and generate a session key K_com based on the generated random number.
  • the storage unit 12 stores the session key K_com in association with the vehicle identification number VIN of the automobile 1001. Session key K_com corresponds to a common key.
  • Step S21 The key transmission / reception unit 16 of the server device 2000 encrypts the session key K_com with the vehicle public key of the vehicle public key certificate Kp_c stored in the storage unit 12 in association with the vehicle identification number VIN of the automobile 1001. Session key EKp_c (K_com) is generated. The key transmission / reception unit 16 transmits the encrypted session key EKp_c (K_com) to the first arithmetic processing unit 500 of the automobile 1001.
  • Step S22 The first arithmetic processing unit 500 transmits the encrypted session key EKp_c (K_com) received from the server device 2000 to the second arithmetic processing unit 600.
  • Step S23 The key transmission / reception unit 603 of the second arithmetic processing device 600 decrypts the encrypted session key EKp_c (K_com) received from the first arithmetic processing device 500 with the vehicle secret key Ks_c stored in the storage unit 602. . As a result of this decryption, a session key K_com is acquired. As a result, the server apparatus 2000 and the automobile 1001 hold the same session key K_com.
  • Step S ⁇ b> 24 The key transmission / reception unit 603 of the second arithmetic processing device 600 transmits the session key K_com to the first arithmetic processing device 500.
  • the storage unit 502 of the first arithmetic processing device 500 stores the session key K_com received from the second arithmetic processing device 600.
  • Step S25 The communication unit 11 of the server device 2000 and the communication unit 501 of the first arithmetic processing device 500 of the automobile 1001 perform cryptographic communication using the session key K_com.
  • encrypted data K_com data obtained by encrypting data using the session key K_com is transmitted to the communication unit 11 of the server device 2000 and the communication unit 501 of the first arithmetic processing device 500 of the automobile 1001. Sent and received between.
  • an encryption communication path using the session key K_com is constructed between the communication unit 11 of the server device 2000 and the communication unit 501 of the first arithmetic processing device 500 of the automobile 1001.
  • the server device 2000 and the second arithmetic processing device 600 of the automobile 1001 include the public key and private key pair of the server device 2000 and the public key and private key pair of the automobile 1001. Are used to perform mutual public key cryptography authentication processing, and a session key K_com (common key) is transmitted and received by encrypted communication using a pair of the public key and private key of the automobile 1001. This improves the security of the session key K_com (common key) used for encrypted communication between the server device 2000 and the first arithmetic processing device 500 of the automobile 1001. This has the effect of improving safety when the automobile 1001 communicates with the external server device 2000.
  • a session key K_com common key
  • the private key of the automobile 1001 (vehicle secret key Ks_c) is stored in the second arithmetic processing unit 600 that is a secure element in the automobile 1001. Thereby, the effect of preventing leakage of the secret key of the automobile 1001 is obtained.
  • the session key K_com (common key) used for encryption communication between the server device 2000 and the automobile 1001 is stored in the first arithmetic processing unit 500 in the automobile 1001.
  • the first arithmetic processing unit 500 which is not limited to the secure element, can improve the communication speed of encryption communication between the server apparatus 2000 and the automobile 1001 by using a CPU having a relatively high processing capability.
  • Example 2 of the communication method according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • FIG. 9 is a sequence chart showing Example 2 of the communication method according to the present embodiment. 9, parts corresponding to the respective steps in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals.
  • the server device 2000 stores the root public key certificate Kp_r, the server public key certificate Kp_s, and the server private key Ks_s in the storage unit 12 in the same manner as in the communication method example 1 in FIG. .
  • the second arithmetic processing unit 600 obtains the root public key certificate Kp_r, the server public key certificate Kp_s, the vehicle public key certificate Kp_c, and the vehicle secret key Ks_c, as in the communication method example 1 of FIG. Stored in the storage unit 602 in advance.
  • the communication method example 2 includes a production maintenance phase and a market running phase as in the communication method example 1.
  • the production maintenance phase of communication method example 2 is the same as the production maintenance phase of communication method example 1.
  • steps S1 to S5 are performed as in communication method example 1.
  • the storage unit 12 of the server device 2000 stores the vehicle public key certificate Kp_c that has passed the verification result of the validity and the vehicle identification number VIN of the automobile 1001 in association with each other.
  • the server device 2000 may store the vehicle identification number VIN of the automobile 1001 and the vehicle public key certificate Kp_c in advance in the storage unit 12 in association with each other. In this case, the procedure from step S1 to step S5 in the production maintenance phase need not be executed.
  • Step S31 The key generation unit 601 of the second arithmetic processing device 600 generates a session key K_com.
  • the key generation unit 601 may generate a random number and generate a session key K_com based on the generated random number.
  • the storage unit 602 stores a session key K_com. Session key K_com corresponds to a common key.
  • Step S32 The key transmission / reception unit 603 of the second processing unit 600 encrypts the session key K_com with the server public key of the server public key certificate Kp_s stored in the storage unit 602, and encrypts the session key EKp_s (K_com). Is generated.
  • the key transmission / reception unit 603 transmits the encrypted session key EKp_s (K_com) to the first arithmetic processing device 500.
  • Step S ⁇ b> 33 The first arithmetic processing device 500 transmits the encrypted session key EKp_s (K_com) received from the second arithmetic processing device 600 to the server device 2000.
  • Step S34 The key transmission / reception unit 16 of the server device 2000 decrypts the encrypted session key EKp_s (K_com) received from the first arithmetic processing device 500 with the server secret key Ks_s stored in the storage unit 12. As a result of this decryption, a session key K_com is acquired.
  • the storage unit 12 stores the session key K_com in association with the vehicle identification number VIN of the automobile 1001. As a result, the server apparatus 2000 and the automobile 1001 hold the same session key K_com.
  • Step S35 The key transmission / reception unit 603 of the second arithmetic processing device 600 transmits the session key K_com to the first arithmetic processing device 500.
  • the storage unit 502 of the first arithmetic processing device 500 stores the session key K_com received from the second arithmetic processing device 600.
  • Step S36 The communication unit 11 of the server device 2000 and the communication unit 501 of the first arithmetic processing unit 500 of the automobile 1001 perform cryptographic communication using the session key K_com.
  • encrypted data K_com data obtained by encrypting data using the session key K_com is transmitted to the communication unit 11 of the server device 2000 and the communication unit 501 of the first arithmetic processing device 500 of the automobile 1001. Sent and received between.
  • an encryption communication path using the session key K_com is constructed between the communication unit 11 of the server device 2000 and the communication unit 501 of the first arithmetic processing device 500 of the automobile 1001.
  • the server device 2000 and the second arithmetic processing device 600 of the automobile 1001 include the public key and private key pair of the server device 2000 and the public key and private key pair of the automobile 1001. Are used for mutual authentication of public key cryptosystem, and a session key K_com (common key) is transmitted / received by encrypted communication using a public key / private key pair of the server apparatus 2000. This improves the security of the session key K_com (common key) used for encrypted communication between the server device 2000 and the first arithmetic processing device 500 of the automobile 1001. This has the effect of improving safety when the automobile 1001 communicates with the external server device 2000.
  • the private key of the automobile 1001 (vehicle secret key Ks_c) is stored in the second arithmetic processing unit 600 that is a secure element in the automobile 1001. Thereby, the effect of preventing leakage of the secret key of the automobile 1001 is obtained.
  • the session key K_com (common key) used for encryption communication between the server device 2000 and the automobile 1001 is stored in the first arithmetic processing unit 500 in the automobile 1001.
  • the first arithmetic processing unit 500 which is not limited to the secure element, can improve the communication speed of encryption communication between the server apparatus 2000 and the automobile 1001 by using a CPU having a relatively high processing capability.
  • the server apparatus 2000 includes the root public key certificate Kp_r. However, if the validity of the vehicle public key certificate Kp_c is not verified, the server apparatus 2000 uses the root public key certificate. Kp_r may not be provided.
  • the second arithmetic processing unit 600 of the automobile 1001 may perform verification of the validity of the server public key certificate Kp_s using the Root public key certificate Kp_r. On the other hand, when the validity of the server public key certificate Kp_s is not verified, the automobile 1001 does not have to include the root public key certificate Kp_r.
  • the first arithmetic processing unit 500 includes a debug port such as JTAG (Joint Test Action Group)
  • a debug port such as JTAG (Joint Test Action Group)
  • an authentication function based on an ID (identifier) may be provided for the debug port.
  • an ID authentication function may be provided for the debug port of the infotainment device 1040 or the data security device 1010.
  • HSM and SHE are used for the data security device 1010 and the ECU 1020.
  • cryptographic processing chips other than the HSM and SHE may be used.
  • a cryptographic processing chip called “TPM (Trusted Platform Module) f” may be used for the data security device 1010.
  • TPMf has tamper resistance.
  • TPMf is an example of a secure element.
  • a cryptographic processing chip called “TPMt” may be used.
  • TPMt has tamper resistance.
  • TPMt is an example of a secure element.
  • the above-described embodiment may be applied to the automobile 1001 in, for example, an automobile manufacturing factory, a maintenance factory, a sales shop, or the like.
  • an automobile is taken as an example of a vehicle, but the present invention can also be applied to other vehicles such as a motorbike and a railway vehicle.
  • a computer program for realizing the functions of each device described above may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read into a computer system and executed.
  • the “computer system” may include an OS and hardware such as peripheral devices.
  • “Computer-readable recording medium” refers to a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a writable nonvolatile memory such as a flash memory, a portable medium such as a DVD (Digital Versatile Disc), and a built-in computer system.
  • a storage device such as a hard disk.
  • the “computer-readable recording medium” means a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic DRAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted through a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Random Access Memory)), etc., which hold programs for a certain period of time.
  • the program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium.
  • the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
  • the program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement

Abstract

車両に搭載されるセキュアエレメントである第２演算処理装置は、車両秘密鍵とサーバ公開鍵とを格納する車両鍵記憶部と、前記車両秘密鍵と前記サーバ公開鍵とを使用し前記サーバ装置間で認証処理を行う車両認証処理部と、前記車両秘密鍵又は前記サーバ公開鍵を使用する暗号通信によりサーバ装置間で共通鍵を送信又は受信する車両鍵送受部とを備え、前記車両に搭載される第１演算処理装置は前記共通鍵を使用し前記サーバ装置間で暗号通信を行う車両通信部を備え、前記サーバ装置は、車両公開鍵とサーバ秘密鍵とを格納するサーバ鍵記憶部と、前記車両公開鍵と前記サーバ秘密鍵とを使用し前記車両認証処理部間で認証処理を行うサーバ認証処理部と、前記車両公開鍵又は前記サーバ秘密鍵を使用する暗号通信により前記車両鍵送受部間で前記共通鍵を送信又は受信するサーバ鍵送受部と、前記共通鍵を使用し前記車両通信部間で暗号通信を行うサーバ通信部とを備える。

Description

通信システム、車両、サーバ装置、通信方法、及びコンピュータプログラム
　本発明は、通信システム、車両、サーバ装置、通信方法、及びコンピュータプログラムに関する。
　本願は、２０１７年１月１３日に、日本に出願された特願２０１７－００４１９１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　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 日本工業規格、ＪＩＳＤ４９０１、"車両識別番号（ＶＩＮ）" STMicroelectronics、"AN4240 Application note"、［平成２８年１２月２１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/application_note/DM00075575.pdf＞
　例えばコネクテッドカー（Connected Car）と称される自動車が外部のサーバ装置と通信を行う際の安全性を向上させ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、自動車等の車両が外部のサーバ装置と通信を行う際の安全性を向上させることができる、通信システム、車両、サーバ装置、通信方法、及びコンピュータプログラムを提供することを課題とする。
（１）本発明の一態様は、車両とサーバ装置との間の通信を行う通信システムであり、前記サーバ装置と、前記車両に搭載される第１演算処理装置と、前記車両に搭載されるセキュアエレメントである第２演算処理装置とを備え、前記第２演算処理装置は、前記車両の秘密鍵である車両秘密鍵と前記サーバ装置の公開鍵であるサーバ公開鍵とを格納する車両鍵記憶部と、前記車両秘密鍵と前記サーバ公開鍵とを使用して前記サーバ装置との間で相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行う車両認証処理部と、前記車両秘密鍵又は前記サーバ公開鍵を使用する暗号通信により、前記サーバ装置との間で共通鍵を送信又は受信する車両鍵送受部と、を備え、前記第１演算処理装置は、前記共通鍵を使用して、前記サーバ装置との間で暗号通信を行う車両通信部を備え、前記サーバ装置は、前記車両の公開鍵である車両公開鍵と前記サーバ装置の秘密鍵であるサーバ秘密鍵とを格納するサーバ鍵記憶部と、前記車両公開鍵と前記サーバ秘密鍵とを使用して前記車両の前記車両認証処理部との間で相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行うサーバ認証処理部と、前記車両公開鍵又は前記サーバ秘密鍵を使用する暗号通信により、前記車両の前記車両鍵送受部との間で前記共通鍵を送信又は受信するサーバ鍵送受部と、前記共通鍵を使用して、前記車両の前記車両通信部との間で暗号通信を行うサーバ通信部と、を備える、通信システムである。
（２）本発明の一態様は、サーバ装置と通信を行う車両であり、第１演算処理装置と、セキュアエレメントである第２演算処理装置とを備え、前記第２演算処理装置は、前記車両の秘密鍵である車両秘密鍵と前記サーバ装置の公開鍵であるサーバ公開鍵とを格納する車両鍵記憶部と、前記車両秘密鍵と前記サーバ公開鍵とを使用して前記サーバ装置との間で相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行う車両認証処理部と、前記車両秘密鍵又は前記サーバ公開鍵を使用する暗号通信により、前記サーバ装置との間で共通鍵を送信又は受信する車両鍵送受部と、を備え、前記第１演算処理装置は、前記共通鍵を使用して、前記サーバ装置との間で暗号通信を行う車両通信部を備える、車両である。
（３）本発明の一態様は、車両と通信を行うサーバ装置であり、前記車両の公開鍵である車両公開鍵と前記サーバ装置の秘密鍵であるサーバ秘密鍵とを格納するサーバ鍵記憶部と、前記車両公開鍵と前記サーバ秘密鍵とを使用して前記車両のセキュアエレメントである第２演算処理装置の車両認証処理部との間で相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行うサーバ認証処理部と、前記車両公開鍵又は前記サーバ秘密鍵を使用する暗号通信により、前記第２演算処理装置の車両鍵送受部との間で共通鍵を送信又は受信するサーバ鍵送受部と、前記共通鍵を使用して、前記車両の車両通信部との間で暗号通信を行うサーバ通信部と、を備えるサーバ装置である。
（４）本発明の一態様は、車両とサーバ装置との間の通信方法であって、前記車両は、第１演算処理装置と、セキュアエレメントである第２演算処理装置とを備え、前記第２演算処理装置が、前記車両の秘密鍵である車両秘密鍵と前記サーバ装置の公開鍵であるサーバ公開鍵とを格納し、前記第２演算処理装置が、前記車両秘密鍵と前記サーバ公開鍵とを使用して前記サーバ装置との間で相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行い、前記第２演算処理装置が、前記車両秘密鍵又は前記サーバ公開鍵を使用する暗号通信により、前記サーバ装置との間で共通鍵を送信又は受信し、前記第１演算処理装置が、前記共通鍵を使用して、前記サーバ装置との間で暗号通信を行う、通信方法である。
（５）本発明の一態様は、サーバ装置と通信を行う車両に備わる、セキュアエレメントである第２コンピュータに、前記車両の秘密鍵である車両秘密鍵と前記サーバ装置の公開鍵であるサーバ公開鍵とを格納し、前記車両秘密鍵と前記サーバ公開鍵とを使用して前記サーバ装置との間で相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行い、前記車両秘密鍵又は前記サーバ公開鍵を使用する暗号通信により、前記サーバ装置との間で共通鍵を送信又は受信する、処理を実行させ、前記車両に備わる第１コンピュータに、前記共通鍵を使用して、前記サーバ装置との間で暗号通信を行う処理を実行させるためのコンピュータプログラムである。
（６）本発明の一態様は、車両と通信を行うサーバ装置のコンピュータに、前記車両の公開鍵である車両公開鍵と前記サーバ装置の秘密鍵であるサーバ秘密鍵とを格納し、前記車両公開鍵と前記サーバ秘密鍵とを使用して前記車両のセキュアエレメントである第２演算処理装置の車両認証処理部との間で相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行い、前記車両公開鍵又は前記サーバ秘密鍵を使用する暗号通信により、前記第２演算処理装置の車両鍵送受部との間で共通鍵を送信又は受信し、前記共通鍵を使用して、前記車両の車両通信部との間で暗号通信を行う、処理を実行させるためのコンピュータプログラムである。
　本発明によれば、自動車等の車両が外部のサーバ装置と通信を行う際の安全性を向上させ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及び自動車１００１の構成例を示す図である。 一実施形態に係るサーバ装置２０００の構成例を示す図である。 一実施形態に係るインフォテイメント機器１０４０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ＴＣＵ１０５０のハードウェア構成例を示すブロック図である。 一実施形態に係る第１演算処理装置５００の機能構成例を示す図である。 一実施形態に係る第２演算処理装置６００の機能構成例を示す図である。 一実施形態に係るインフォテイメント機器１０４０の他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。
　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及び自動車１００１の構成例を示す図である。図１において、自動車１００１は、データ保安装置１０１０と複数のＥＣＵ（電子制御装置）１０２０とインフォテイメント（Infotainment）機器１０４０とＴＣＵ（Tele Communication Unit）１０５０とを備える。ＥＣＵ１０２０は、自動車１００１に備わる車載コンピュータである。ＥＣＵ１０２０は、自動車１００１のエンジン制御等の制御機能を有する。ＥＣＵ１０２０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。データ保安装置１０１０は、自動車１００１に搭載されたＥＣＵ１０２０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１００１に搭載されたいずれかのＥＣＵをデータ保安装置１０１０として機能させてもよい。
　データ保安装置１０１０と複数のＥＣＵ１０２０は、自動車１００１に備わるＣＡＮ（Controller Area Network）１０３０に接続される。ＣＡＮ１０３０は通信ネットワークである。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。データ保安装置１０１０は、ＣＡＮ１０３０を介して、各ＥＣＵ１０２０との間でデータを交換する。ＥＣＵ１０２０は、ＣＡＮ１０３０を介して、他のＥＣＵ１０２０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１００１に備え、ＣＡＮ以外の通信ネットワークを介して、データ保安装置１０１０とＥＣＵ１０２０との間のデータの交換、及び、ＥＣＵ１０２０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）が自動車１００１に備えられてもよい。また、ＣＡＮとＬＩＮとが自動車１００１に備えられてもよい。また、自動車１００１において、ＬＩＮに接続するＥＣＵ１０２０が備えられてもよい。また、データ保安装置１０１０は、ＣＡＮとＬＩＮとに接続されてもよい。また、データ保安装置１０１０は、ＣＡＮを介して該ＣＡＮに接続されるＥＣＵ１０２０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ＥＣＵ１０２０との間でデータが交換されてもよい。また、ＥＣＵ１０２０同士が、ＬＩＮを介してデータを交換してもよい。
　自動車１００１に備わる車載コンピュータシステム１００２は、データ保安装置１０１０と複数のＥＣＵ１０２０とがＣＡＮ１０３０に接続されて構成される。本実施形態において、車載コンピュータシステム１００２は、自動車１００１の車載制御システムとして機能する。
　データ保安装置１０１０は、車載コンピュータシステム１００２の内部と外部の間の通信を監視する。データ保安装置１０１０は、車載コンピュータシステム１００２の外部の装置の例として、インフォテイメント機器１０４０、ＴＣＵ１０５０及び診断ポート１０６０と接続される。ＥＣＵ１０２０は、データ保安装置１０１０を介して、車載コンピュータシステム１００２の外部の装置と通信を行う。
　なお、ＣＡＮ１０３０の構成として、ＣＡＮ１０３０が複数のバス（通信線）を備え、該複数のバスがデータ保安装置１０１０に接続されてもよい。この場合、一つのバスに、一つのＥＣＵ１０２０又は複数のＥＣＵ１０２０が接続される。
　自動車１００１は診断ポート１０６０を備える。診断ポート１０６０として、例えばＯＢＤ（On-board Diagnostics）ポートが使用されてもよい。診断ポート１０６０には、自動車１００１の外部の装置を接続可能である。診断ポート１０６０に接続可能な自動車１００１の外部の装置として、例えば、図１に示されるメンテナンスツール２１００などがある。データ保安装置１０１０と、診断ポート１０６０に接続された装置、例えばメンテナンスツール２１００とは、診断ポート１０６０を介して、データを交換する。メンテナンスツール２１００は、ＯＢＤポートに接続される従来の診断端末の機能を有していてもよい。
　自動車１００１はインフォテイメント機器１０４０を備える。インフォテイメント機器１０４０として、例えば、ナビゲーション機能、位置情報サービス機能、音楽や動画などのマルチメディア再生機能、音声通信機能、データ通信機能、インターネット接続機能などを有するものが挙げられる。インフォテイメント機器１０４０は、例えば、一般に、車載インフォテイメント（In-Vehicle Infotainment：ＩＶＩ）システムと称される。
　自動車１００１はＴＣＵ１０５０を備える。ＴＣＵ１０５０は通信装置である。ＴＣＵ１０５０は通信モジュール１０５１を備える。通信モジュール１０５１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１０５１は、ＳＩＭ（Subscriber Identity Module）１０５２を備える。ＳＩＭ１０５２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１０５１は、ＳＩＭ１０５２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。
　なお、ＳＩＭ１０５２として、ｅＳＩＭ（Embedded Subscriber Identity Module）が使用されてもよい。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。
　インフォテイメント機器１０４０とＴＣＵ１０５０とはデータを交換する。例えば、インフォテイメント機器１０４０とＴＣＵ１０５０とを通信ケーブルで接続し、インフォテイメント機器１０４０とＴＣＵ１０５０とは該通信ケーブルを介してデータを送受してもよい。インフォテイメント機器１０４０とＴＣＵ１０５０との間の通信方式として、例えば、ユニバーサル・シリアル・バス（Universal Serial Bus：ＵＳＢ）が使用されてもよい。又は、インフォテイメント機器１０４０とＴＣＵ１０５０とがＣＡＮで接続されてもよい。
　データ保安装置１０１０はＴＣＵ１０５０とデータを交換する。例えば、データ保安装置１０１０とＴＣＵ１０５０とを通信ケーブルで接続し、データ保安装置１０１０とＴＣＵ１０５０とは該通信ケーブルを介してデータを送受してもよい。例えば、データ保安装置１０１０とＴＣＵ１０５０とがＣＡＮで接続されてもよい。又は、データ保安装置１０１０とＴＣＵ１０５０との間の通信方式として、例えば、ＵＳＢが使用されてもよい。
　なお、データ保安装置１０１０が、インフォテイメント機器１０４０を介して、ＴＣＵ１０５０とデータを交換してもよい。又は、ＴＣＵ１０５０を診断ポート１０６０に接続し、データ保安装置１０１０が、診断ポート１０６０を介して、該診断ポート１０６０に接続されたＴＣＵ１０５０とデータを交換してもよい。又は、データ保安装置１０１０が、ＳＩＭ１０５２を含む通信モジュール１０５１を備えてもよい。データ保安装置１０１０がＳＩＭ１０５２を含む通信モジュール１０５１を備える場合には、自動車１００１はＴＣＵ１０５０を備えなくてもよい。
　又は、インフォテイメント機器１０４０が、ＳＩＭ１０５２を含む通信モジュール１０５１を備えてもよい。インフォテイメント機器１０４０がＳＩＭ１０５２を含む通信モジュール１０５１を備える場合には、自動車１００１はＴＣＵ１０５０を備えなくてもよい。インフォテイメント機器１０４０がＳＩＭ１０５２を含む通信モジュール１０５１を備える場合には、データ保安装置１０１０は、インフォテイメント機器１０４０に備わる通信モジュール１０５１とデータを交換してもよい。
　データ保安装置１０１０は、メイン演算器１０１１とＨＳＭ（Hardware Security Module）１０１２を備える。メイン演算器１０１１は、データ保安装置１０１０の機能を実現させるためのコンピュータプログラムを実行する。ＨＳＭ１０１２は暗号処理機能等を有する。ＨＳＭ１０１２は耐タンパー性を有する。ＨＳＭ１０１２はセキュアエレメントの例である。ＨＳＭ１０１２は、データを記憶する記憶部１０１３を備える。メイン演算器１０１１はＨＳＭ１０１２を使用する。
　ＥＣＵ１０２０は、メイン演算器１０２１とＳＨＥ（Secure Hardware Extension）１０２２を備える。メイン演算器１０２１は、ＥＣＵ１０２０の機能を実現させるためのコンピュータプログラムを実行する。ＳＨＥ１０２２は暗号処理機能等を有する。ＳＨＥ１０２２は耐タンパー性を有する。ＳＨＥ１０２２はセキュアエレメントの例である。ＳＨＥ１０２２は、データを記憶する記憶部１０２３を備える。メイン演算器１０２１はＳＨＥ１０２２を使用する。なお、ＳＨＥについては、例えば非特許文献３に記載されている。
　なお、本実施形態では、データ保安装置１０１０にＨＳＭを使用しているが、データ保安装置１０１０においてＨＳＭの代わりにＳＨＥが使用されてもよい。
　サーバ装置２０００は、通信回線を介して、自動車１００１のＴＣＵ１０５０の通信モジュール１０５１とデータを送受する。サーバ装置２０００は、自動車１００１のＴＣＵ１０５０の通信モジュール１０５１が利用する無線通信ネットワークを介して、該通信モジュール１０５１とデータを送受する。又は、サーバ装置２０００は、インターネット等の通信ネットワークと該無線通信ネットワークとを介して、該通信モジュール１０５１とデータを送受してもよい。また、例えば、サーバ装置２０００と通信モジュール１０５１との間がＶＰＮ（Virtual Private Network）回線等の専用回線で接続され、該専用回線でデータが送受されてもよい。例えば、ＳＩＭ１０５２に対応する無線通信ネットワークによって、ＶＰＮ回線等の専用回線が提供されてもよい。
　サーバ装置２０００は、自動車１００１のＴＣＵ１０５０と通信を行い、ＴＣＵ１０５０を介して、自動車１００１のデータ保安装置１０１０及びインフォテイメント機器１０４０との間でデータを送受する。
　なお、データ保安装置１０１０がＳＩＭ１０５２を含む通信モジュール１０５１を備える場合には、サーバ装置２０００は、該データ保安装置１０１０の通信モジュール１０５１と通信を行ってもよい。また、インフォテイメント機器１０４０がＳＩＭ１０５２を含む通信モジュール１０５１を備える場合には、サーバ装置２０００は、該インフォテイメント機器１０４０の通信モジュール１０５１と通信を行ってもよい。
　また、サーバ装置２０００と自動車１００１とが通信ケーブルで接続されてもよい。例えば、サーバ装置２０００と自動車１００１のデータ保安装置１０１０とが通信ケーブルで接続するように構成されてもよい。又は、サーバ装置２０００と自動車１００１とが、有線又は無線の通信ネットワークを介して通信を行うように構成されてもよい。例えば、サーバ装置２０００と自動車１００１とが、有線又は無線のＬＡＮ（Local Area Network）で接続されてもよい。
　図２は、本実施形態に係るサーバ装置２０００の構成例を示す図である。図２において、サーバ装置２０００は、通信部１１と、記憶部１２と、鍵生成部１５と、鍵送受部１６と、認証処理部１８とを備える。通信部１１は、通信回線を介して、他の装置と通信を行う。記憶部１２は、データを記憶する。鍵生成部１５は、鍵を生成する。鍵送受部１６は、自動車１００１との間で鍵の送信又は受信を行う。認証処理部１８は、自動車１００１との間で認証処理を行う。
　サーバ装置２０００の機能は、該サーバ装置２０００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２０００として、汎用のコンピュータ装置を使用して構成されてもよく、又は、専用のハードウェア装置として構成されてもよい。
　図３は、本実施形態に係るインフォテイメント機器１０４０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、インフォテイメント機器１０４０は、ＣＰＵ１１０と、記憶部１１２と、インタフェース部１１６と、タッチパネル１１８と、マイクロフォン（マイク）１２０と、スピーカ１２２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。
　ＣＰＵ１１０はインフォテイメント機器１０４０の制御を行う。この制御機能は、ＣＰＵ１１０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１１２は、ＣＰＵ１１０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１１２は、インフォテイメント機器１０４０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。ＣＰＵ１１０が該コンピュータプログラムを実行することにより、インフォテイメント機器１０４０の各種の機能が実現される。
　インタフェース部１１６は、自インフォテイメント機器１０４０の外部の装置とデータを送受する。インタフェース部１１６は、ＴＣＵ１０５０とデータを送受するインタフェースと、データ保安装置１０１０とデータを送受するインタフェースとを備える。タッチパネル１１８は、液晶パネル等の表示画面を備え、表示画面へのデータ表示と、利用者による表示画面へのタッチ操作に応じたデータ入力とを行う。マイク１２０は音声の入力を行う。スピーカ１２２は音声の再生を行う。
　図４は、本実施形態に係るＴＣＵ１０５０のハードウェア構成例を示すブロック図である。図４において、ＴＣＵ１０５０は、ＣＰＵ２１０と、記憶部２１２と、インタフェース部２１６と、通信モジュール１０５１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１０５１は、ＳＩＭ１０５２を備える。
　ＣＰＵ２１０はＴＣＵ１０５０の制御を行う。この制御機能は、ＣＰＵ２１０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２１２は、ＣＰＵ２１０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２１２は、ＴＣＵ１０５０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。ＣＰＵ２１０が該コンピュータプログラムを実行することにより、ＴＣＵ１０５０の各種の機能が実現される。
　インタフェース部２１６は、自ＴＣＵ１０５０の外部の装置とデータを送受する。インタフェース部２１６は、インフォテイメント機器１０４０とデータを送受するインタフェースと、データ保安装置１０１０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１０５１及びＳＩＭ１０５２は上述した通りである。
　図５は、本実施形態に係る第１演算処理装置５００の機能構成例を示す図である。図５において、第１演算処理装置５００は、通信部５０１と、記憶部５０２とを備える。通信部５０１は、第１演算処理装置５００の外部の装置との間で通信を行う。記憶部５０２は、データを記憶する。
　本実施形態では、自動車１００１のインフォテイメント機器１０４０が第１演算処理装置５００の機能を備えてもよい。又は、自動車１００１のＴＣＵ１０５０が第１演算処理装置５００の機能を備えてもよい。又は、自動車１００１のデータ保安装置１０１０が第１演算処理装置５００の機能を備えてもよい。
　図６は、本実施形態に係る第２演算処理装置６００の機能構成例を示す図である。図６において、第２演算処理装置６００は、鍵生成部６０１と、記憶部６０２と、鍵送受部６０３と、認証処理部６０４とを備える。鍵生成部６０１は、鍵を生成する。記憶部６０２は、データを記憶する。鍵送受部６０３は、サーバ装置２０００との間で鍵の送信又は受信を行う。認証処理部６０４は、サーバ装置２０００との間で認証処理を行う。
　第２演算処理装置６００はセキュアエレメントである。第２演算処理装置６００は、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、ＳＨＥ又はＩＣ（Integrated Circuit）チップを使用して第２演算処理装置６００が構成されてもよい。
　本実施形態では、自動車１００１のＴＣＵ１０５０の通信モジュール１０５１のＳＩＭ１０５２が第２演算処理装置６００の機能を備えてもよい。ＳＩＭ１０５２はセキュアエレメントである。ＳＩＭ１０５２は耐タンパー性を有する。又は、自動車１００１のデータ保安装置１０１０のＨＳＭ１０１２が第２演算処理装置６００の機能を備えてもよい。ＨＳＭ１０１２はセキュアエレメントである。ＨＳＭ１０１２は耐タンパー性を有する。又は、自動車１００１のインフォテイメント機器１０４０にセキュアエレメントであり耐タンパー性を有するＩＣチップを備え、該ＩＣチップが第２演算処理装置６００の機能を備えてもよい。
［第１演算処理装置と第２演算処理装置との構成例］
　本実施形態に係る第１演算処理装置と第２演算処理装置との構成例を説明する。
（第１演算処理装置と第２演算処理装置との構成例１）
　第１演算処理装置と第２演算処理装置との構成例１では、第１演算処理装置５００の一例としてインフォテイメント機器１０４０が第１演算処理装置５００の機能を備え、第２演算処理装置６００の一例としてＴＣＵ１０５０の通信モジュール１０５１のＳＩＭ１０５２が第２演算処理装置６００の機能を備える。インフォテイメント機器１０４０のＣＰＵ１１０が第１演算処理装置５００の機能を実現させるためのコンピュータプログラムを実行することにより、第１演算処理装置５００の機能が実現される。ＴＣＵ１０５０の通信モジュール１０５１のＳＩＭ１０５２が第２演算処理装置６００の機能を実現させるためのコンピュータプログラムを実行することにより、第２演算処理装置６００の機能が実現される。
　第１演算処理装置５００（インフォテイメント機器１０４０）と第２演算処理装置６００（ＳＩＭ１０５２）との間の通信は、インフォテイメント機器１０４０のインタフェース部１１６とＴＣＵ１０５０のインタフェース部２１６とがデータを送受することにより実現される。第１演算処理装置５００（インフォテイメント機器１０４０）は、本実施形態に係る一例としてＴＣＵ１０５０を介して、サーバ装置２０００と通信を行う。
（第１演算処理装置と第２演算処理装置との構成例２）
　第１演算処理装置と第２演算処理装置との構成例２では、第１演算処理装置５００の一例としてデータ保安装置１０１０が第１演算処理装置５００の機能を備え、第２演算処理装置６００の一例としてＴＣＵ１０５０の通信モジュール１０５１のＳＩＭ１０５２が第２演算処理装置６００の機能を備える。データ保安装置１０１０のメイン演算器１０１１が第１演算処理装置５００の機能を実現させるためのコンピュータプログラムを実行することにより、第１演算処理装置５００の機能が実現される。ＴＣＵ１０５０の通信モジュール１０５１のＳＩＭ１０５２が第２演算処理装置６００の機能を実現させるためのコンピュータプログラムを実行することにより、第２演算処理装置６００の機能が実現される。
　第１演算処理装置５００（データ保安装置１０１０）と第２演算処理装置６００（ＳＩＭ１０５２）との間の通信は、データ保安装置１０１０のインタフェース部（図示せず）とＴＣＵ１０５０のインタフェース部２１６とがデータを送受することにより実現される。データ保安装置１０１０のインタフェース部は、自データ保安装置１０１０の外部の装置とデータを送受する。データ保安装置１０１０のインタフェース部は、ＣＡＮ１０３０を介してデータを送受するインタフェースと、インフォテイメント機器１０４０とデータを送受するインタフェースと、ＴＣＵ１０５０とデータを送受するインタフェースと、診断ポート１０６０を介してデータを送受するインタフェースとを備える。メイン演算器１０１１は、該インタフェース部を介して、データ保安装置１０１０以外の他の装置とデータの送受を行う。第１演算処理装置５００（データ保安装置１０１０）は、本実施形態に係る一例としてＴＣＵ１０５０を介して、サーバ装置２０００と通信を行う。
（第１演算処理装置と第２演算処理装置との構成例３）
　第１演算処理装置と第２演算処理装置との構成例３では、第１演算処理装置５００の一例としてデータ保安装置１０１０が第１演算処理装置５００の機能を備え、第２演算処理装置６００の一例としてデータ保安装置１０１０のＨＳＭ１０１２が第２演算処理装置６００の機能を備える。データ保安装置１０１０のメイン演算器１０１１が第１演算処理装置５００の機能を実現させるためのコンピュータプログラムを実行することにより、第１演算処理装置５００の機能が実現される。データ保安装置１０１０のＨＳＭ１０１２が第２演算処理装置６００の機能を実現させるためのコンピュータプログラムを実行することにより、第２演算処理装置６００の機能が実現される。
　第１演算処理装置５００（データ保安装置１０１０）と第２演算処理装置６００（ＨＳＭ１０１２）との間の通信は、メイン演算器１０１１とＨＳＭ１０１２とがデータを送受することにより実現される。第１演算処理装置５００（データ保安装置１０１０）は、本実施形態に係る一例としてＴＣＵ１０５０を介して、サーバ装置２０００と通信を行う。
（第１演算処理装置と第２演算処理装置との構成例４）
　図７は、本実施形態に係るインフォテイメント機器１０４０の他のハードウェア構成例を示すブロック図である。図７において、図３の各部に対応する部分には同一の符号を付している。図７に示すインフォテイメント機器１０４０は、図３の構成においてさらに通信モジュール１０５１を備える。通信モジュール１０５１は、ＳＩＭ１０５２を備える。
　通信モジュール１０５１は、ＳＩＭ１０５２を使用することにより該ＳＩＭ１０５２に対応する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。なお、ＳＩＭ１０５２として、ｅＳＩＭが使用されてもよい。ＳＩＭ及びｅＳＩＭはセキュアエレメントの例である。ＳＩＭ及びｅＳＩＭは耐タンパー性を有する。
　図７に示すインフォテイメント機器１０４０は、自己の通信モジュール１０５１を使用して、自動車１００１の外部の装置と通信を行う。例えば、図７に示すインフォテイメント機器１０４０は、自己の通信モジュール１０５１を使用して、サーバ装置２０００と通信を行ってもよい。
　第１演算処理装置と第２演算処理装置との構成例４では、図７に示すインフォテイメント機器１０４０を適用する。第１演算処理装置５００の一例としてインフォテイメント機器１０４０が第１演算処理装置５００の機能を備え、第２演算処理装置６００の一例としてインフォテイメント機器１０４０の通信モジュール１０５１のＳＩＭ１０５２が第２演算処理装置６００の機能を備える。インフォテイメント機器１０４０のＣＰＵ１１０が第１演算処理装置５００の機能を実現させるためのコンピュータプログラムを実行することにより、第１演算処理装置５００の機能が実現される。インフォテイメント機器１０４０の通信モジュール１０５１のＳＩＭ１０５２が第２演算処理装置６００の機能を実現させるためのコンピュータプログラムを実行することにより、第２演算処理装置６００の機能が実現される。
　第１演算処理装置５００（インフォテイメント機器１０４０）と第２演算処理装置６００（インフォテイメント機器１０４０の通信モジュール１０５１のＳＩＭ１０５２）との間の通信は、インフォテイメント機器１０４０のＣＰＵ１１０とインフォテイメント機器１０４０の通信モジュール１０５１とがデータを送受することにより実現される。第１演算処理装置５００（インフォテイメント機器１０４０）は、本実施形態に係る一例としてインフォテイメント機器１０４０の通信モジュール１０５１を介して、サーバ装置２０００と通信を行う。なお、第１演算処理装置５００（インフォテイメント機器１０４０）は、本実施形態に係る一例としてＴＣＵ１０５０を介して、サーバ装置２０００と通信を行ってもよい。また、インフォテイメント機器１０４０がＳＩＭ１０５２を含む通信モジュール１０５１を備える場合には、自動車１００１はＴＣＵ１０５０を備えなくてもよい。
（第１演算処理装置と第２演算処理装置との構成例５）
　第１演算処理装置と第２演算処理装置との構成例５では、第１演算処理装置５００の一例としてＴＣＵ１０５０が第１演算処理装置５００の機能を備え、第２演算処理装置６００の一例としてＴＣＵ１０５０の通信モジュール１０５１のＳＩＭ１０５２が第２演算処理装置６００の機能を備える。ＴＣＵ１０５０のＣＰＵ２１０が第１演算処理装置５００の機能を実現させるためのコンピュータプログラムを実行することにより、第１演算処理装置５００の機能が実現される。ＴＣＵ１０５０の通信モジュール１０５１のＳＩＭ１０５２が第２演算処理装置６００の機能を実現させるためのコンピュータプログラムを実行することにより、第２演算処理装置６００の機能が実現される。
　第１演算処理装置５００（ＴＣＵ１０５０）と第２演算処理装置６００（ＳＩＭ１０５２）との間の通信は、ＣＰＵ２１０と通信モジュール１０５１とがデータを送受することにより実現される。第１演算処理装置５００（ＴＣＵ１０５０）は、本実施形態に係る一例として通信モジュール１０５１により、サーバ装置２０００と通信を行う。
［通信方法の例］
　次に本実施形態に係る通信方法の例を説明する。以下の通信方法の例の説明では、公開鍵暗号方式の認証処理の一例として、チャレンジ・レスポンス認証方法を使用する。また、サーバ装置２０００と第１演算処理装置５００との間の通信路として、暗号化通信路が使用されてもよい。例えば、サーバ装置２０００と第１演算処理装置５００は、暗号化通信路の一例として、ｈｔｔｐｓ（hypertext transfer protocol secure）通信を行ってもよい。また、サーバ装置２０００と第１演算処理装置５００は、ＶＰＮ回線等の専用回線を使用して通信を行ってもよい。
＜通信方法の例１＞
　図８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８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８において、サーバ装置２０００は、Ｒｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒと、サーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓと、サーバ秘密鍵Ｋｓ＿ｓとを予め記憶部１２に格納する。第２演算処理装置６００は、Ｒｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒと、サーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓと、車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃと、車両秘密鍵Ｋｓ＿ｃとを予め記憶部６０２に格納する。サーバ装置２０００が記憶部１２に格納するＲｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒと、第２演算処理装置６００が記憶部６０２に格納するＲｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒとは、同じである。サーバ装置２０００が記憶部１２に格納するサーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓと、第２演算処理装置６００が記憶部６０２に格納するサーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓとは、同じである。
　Ｒｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒは、公開鍵暗号基盤（Public Key Infrastructure：PKI）における第三者機関（Trusted Third Party：TTP）の認証局（Certificate Authority：CA）が発行した公開鍵証明書であってもよく、又は、プライベート認証局が発行した公開鍵証明書であってもよい。プライベート認証局として、例えば、自動車１００１の製造会社が備える認証局であってもよい。
　サーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓのサーバ公開鍵とサーバ秘密鍵Ｋｓ＿ｓとは、ペアの公開鍵と秘密鍵として生成される。サーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓは、Ｒｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒとペアのＲｏｏｔ秘密鍵を使用して生成される。サーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓは、サーバ装置２０００の公開鍵証明書として生成される。
　車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃの車両公開鍵と車両秘密鍵Ｋｓ＿ｃとは、ペアの公開鍵と秘密鍵として生成される。車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃは、Ｒｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒとペアのＲｏｏｔ秘密鍵を使用して生成される。車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃは、自動車１００１の公開鍵証明書として生成される。
　第２演算処理装置６００の一例としてのＳＩＭ１０５２には、例えば、ＳＩＭ１０５２の製造工場で、Ｒｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒと、サーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓと、車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃと、車両秘密鍵Ｋｓ＿ｃとがＳＩＭ１０５２に格納される。又は、自動車１００１、通信モジュール１０５１若しくはＴＣＵ１０５０の製造工場などで、Ｒｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒと、サーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓと、車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃと、車両秘密鍵Ｋｓ＿ｃとがＳＩＭ１０５２に格納されてもよい。
　通信方法の例１は、自動車１００１の生産又は保守の段階（生産保守フェーズ）と、自動車１００１の一般の走行の段階（市場走行フェーズ）とから構成される。
（生産保守フェーズ）
　通信方法の例１の生産保守フェーズを説明する。生産保守フェーズは、自動車製造会社での自動車１００１の生産時、又は、自動車整備工場や自動車販売店等での自動車１００１の保守時に実施される。
（ステップＳ１）第１演算処理装置５００は、自動車１００１の車両識別番号（VehicleIdentification Number：ＶＩＮ）を取得する。車両識別番号（ＶＩＮ）については、例えば非特許文献２に記載されている。自動車１００１の車両識別番号ＶＩＮは、予め第１演算処理装置５００に格納されてもよく、又は、所定の契機で外部から第１演算処理装置５００に車両識別番号ＶＩＮが通知されてもよい。
　例えば、自動車１００１のエンジン制御機能を有するＥＣＵ１０２０が該自動車１００１の車両識別番号ＶＩＮを格納している場合、該ＥＣＵ１０２０の起動後に該ＥＣＵ１０２０から第１演算処理装置５００に該自動車１００１の車両識別番号ＶＩＮが通知されてもよい。
　又は、自動車１００１の車両識別番号ＶＩＮとして、例えば自動車１００１の自動車製造会社や自動車販売店などで管理されている車両識別番号ＶＩＮが第１演算処理装置５００に供給されてもよい。例えば、自動車１００１の自動車製造会社が車両識別番号ＶＩＮのデータベースを備え、該データベースから通信により車両識別番号ＶＩＮが自動車１００１の第１演算処理装置５００に通知されてもよい。
（ステップＳ２）第１演算処理装置５００は、車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃの要求メッセージを第２演算処理装置６００に送信する。
（ステップＳ３）第２演算処理装置６００は、第１演算処理装置５００から受信した車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃの要求メッセージに応じて、記憶部６０２に格納される車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃを第１演算処理装置５００に送信する。
（ステップＳ４）第１演算処理装置５００は、自動車１００１の車両識別番号ＶＩＮと、第２演算処理装置６００から受信した車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃとをサーバ装置２０００に送信する。
（ステップＳ５）サーバ装置２０００は、自動車１００１の第１演算処理装置５００から受信した車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃを、記憶部１２に格納されるＲｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒを使用して、正当性の検証を行う。サーバ装置２０００は、車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃの正当性の検証の結果が合格である場合には、車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃと自動車１００１の車両識別番号ＶＩＮとを関連付けて記憶部１２に格納する。一方、サーバ装置２０００は、車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃの正当性の検証の結果が不合格である場合には、車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃを破棄する。また、サーバ装置２０００は、所定のエラー処理を実行してもよい。
　以上が通信方法の例１の生産保守フェーズの説明である。
　なお、サーバ装置２０００が、予め、自動車１００１の車両識別番号ＶＩＮと車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃとを関連付けて記憶部１２に格納しておいてもよい。この場合には、上記した生産保守フェーズのステップＳ１からステップＳ５までの手順が実行されなくてもよい。
（市場走行フェーズ）
　通信方法の例１の市場走行フェーズを説明する。市場走行フェーズは、自動車１００１の一般の走行の段階において、例えば、自動車１００１のエンジン始動時や、自動車１００１とサーバ装置２０００との通信の開始時などに実施される。
（ステップＳ１１）第１演算処理装置５００は、自動車１００１の車両識別番号ＶＩＮとチャレンジ（乱数ｃ）とをサーバ装置２０００に送信する。第１演算処理装置５００は、乱数ｃを発生し、乱数ｃをチャレンジに使用する。第１演算処理装置５００は、チャレンジ（乱数ｃ）を保持しておく。
（ステップＳ１２）サーバ装置２０００の認証処理部１８は、第１演算処理装置５００から受信したチャレンジ（乱数ｃ）を、記憶部１２に格納されるサーバ秘密鍵Ｋｓ＿ｓで暗号化する。このチャレンジ（乱数ｃ）の暗号化データはレスポンスＫｓ＿ｓ（乱数ｃ）である。
（ステップＳ１３）サーバ装置２０００の認証処理部１８は、乱数ｓを発生し、乱数ｓをチャレンジに使用する。認証処理部１８は、レスポンスＫｓ＿ｓ（乱数ｃ）と、チャレンジ（乱数ｓ）とを第１演算処理装置５００に送信する。認証処理部１８は、チャレンジ（乱数ｓ）を保持しておく。
（ステップＳ１４）第１演算処理装置５００は、サーバ装置２０００に送信したチャレンジ（乱数ｃ）と、サーバ装置２０００から受信したレスポンスＫｓ＿ｓ（乱数ｃ）及びチャレンジ（乱数ｓ）とを第２演算処理装置６００に送信する。
（ステップＳ１５）第２演算処理装置６００の認証処理部６０４は、第１演算処理装置５００から受信したレスポンスＫｓ＿ｓ（乱数ｃ）の検証を行う。このレスポンス検証では、認証処理部６０４は、第１演算処理装置５００から受信したチャレンジ（乱数ｃ）と、記憶部６０２に格納されるサーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓとを使用して、レスポンスＫｓ＿ｓ（乱数ｃ）の正当性を検証する。認証処理部６０４は、サーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓのサーバ公開鍵でレスポンスＫｓ＿ｓ（乱数ｃ）を復号し、この復号結果とチャレンジ（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Ｋｓ＿ｓ（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Ｋｓ＿ｓ（乱数ｃ）の検証が不合格である。
　第２演算処理装置６００は、レスポンスＫｓ＿ｓ（乱数ｃ）の検証が合格である場合には、ステップＳ１６に進む。一方、レスポンスＫｓ＿ｓ（乱数ｃ）の検証が不合格である場合には、第２演算処理装置６００は、図８の処理を終了する。レスポンスＫｓ＿ｓ（乱数ｃ）の検証が不合格である場合には、第２演算処理装置６００は所定のエラー処理を実行してもよい。
（ステップＳ１６）第２演算処理装置６００の認証処理部６０４は、第１演算処理装置５００から受信したチャレンジ（乱数ｓ）を、記憶部６０２に格納される車両秘密鍵Ｋｓ＿ｃで暗号化する。このチャレンジ（乱数ｓ）の暗号化データはレスポンスＫｓ＿ｃ（乱数ｓ）である。
（ステップＳ１７）第２演算処理装置６００の認証処理部６０４は、レスポンスＫｓ＿ｃ（乱数ｓ）を第１演算処理装置５００に送信する。
（ステップＳ１８）第１演算処理装置５００は、第２演算処理装置６００から受信したレスポンスＫｓ＿ｃ（乱数ｓ）をサーバ装置２０００に送信する。
（ステップＳ１９）サーバ装置２０００の認証処理部１８は、自動車１００１の第１演算処理装置５００から受信したレスポンスＫｓ＿ｃ（乱数ｓ）の検証を行う。このレスポンス検証では、認証処理部１８は、第１演算処理装置５００に送信したチャレンジ（乱数ｓ）と、自動車１００１の車両識別番号ＶＩＮに関連付けて記憶部１２に格納される車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃとを使用して、レスポンスＫｓ＿ｃ（乱数ｓ）の正当性を検証する。
　認証処理部６０４は、車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃの車両公開鍵でレスポンスＫｓ＿ｃ（乱数ｓ）を復号し、この復号結果とチャレンジ（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Ｋｓ＿ｃ（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Ｋｓ＿ｃ（乱数ｓ）の検証が不合格である。
　サーバ装置２０００は、レスポンスＫｓ＿ｃ（乱数ｓ）の検証が合格である場合には、ステップＳ２０に進む。一方、レスポンスＫｓ＿ｃ（乱数ｓ）の検証が不合格である場合には、サーバ装置２０００は、図８の処理を終了する。レスポンスＫｓ＿ｃ（乱数ｓ）の検証が不合格である場合には、サーバ装置２０００は所定のエラー処理を実行してもよい。
（ステップＳ２０）サーバ装置２０００の鍵生成部１５は、セッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを生成する。例えば、鍵生成部１５は、乱数を発生し、発生した乱数に基づいてセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを生成してもよい。記憶部１２は、セッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを自動車１００１の車両識別番号ＶＩＮに対応付けて格納する。セッション鍵Ｋ＿ｃｏｍは共通鍵に対応する。
（ステップＳ２１）サーバ装置２０００の鍵送受部１６は、自動車１００１の車両識別番号ＶＩＮに関連付けて記憶部１２に格納される車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃの車両公開鍵でセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを暗号化し、暗号化セッション鍵ＥＫｐ＿ｃ（Ｋ＿ｃｏｍ）を生成する。鍵送受部１６は、暗号化セッション鍵ＥＫｐ＿ｃ（Ｋ＿ｃｏｍ）を自動車１００１の第１演算処理装置５００に送信する。
（ステップＳ２２）第１演算処理装置５００は、サーバ装置２０００から受信した暗号化セッション鍵ＥＫｐ＿ｃ（Ｋ＿ｃｏｍ）を第２演算処理装置６００に送信する。
（ステップＳ２３）第２演算処理装置６００の鍵送受部６０３は、第１演算処理装置５００から受信した暗号化セッション鍵ＥＫｐ＿ｃ（Ｋ＿ｃｏｍ）を、記憶部６０２に格納される車両秘密鍵Ｋｓ＿ｃで復号する。この復号の結果としてセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍが取得される。これにより、サーバ装置２０００と自動車１００１とは同じセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを保持する。
（ステップＳ２４）第２演算処理装置６００の鍵送受部６０３は、セッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを第１演算処理装置５００に送信する。第１演算処理装置５００の記憶部５０２は、第２演算処理装置６００から受信したセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを格納する。
（ステップＳ２５）サーバ装置２０００の通信部１１と、自動車１００１の第１演算処理装置５００の通信部５０１とは、セッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを使用して暗号通信を行う。この暗号通信では、セッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを使用してデータが暗号化された暗号化データＫ＿ｃｏｍ（データ）が、サーバ装置２０００の通信部１１と、自動車１００１の第１演算処理装置５００の通信部５０１との間で送受される。これにより、サーバ装置２０００の通信部１１と、自動車１００１の第１演算処理装置５００の通信部５０１との間で、セッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを使用した暗号通信路が構築される。
　以上が通信方法の例１の市場走行フェーズの説明である。
　上述した通信方法の例１によれば、サーバ装置２０００と自動車１００１の第２演算処理装置６００とは、サーバ装置２０００の公開鍵及び秘密鍵のペアと、自動車１００１の公開鍵及び秘密鍵のペアとを使用して、相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行い、自動車１００１の公開鍵及び秘密鍵のペアを使用する暗号通信によりセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍ（共通鍵）を送受する。これにより、サーバ装置２０００と自動車１００１の第１演算処理装置５００との間の暗号通信に使用されるセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍ（共通鍵）の安全性が向上する。このことは、自動車１００１が外部のサーバ装置２０００と通信を行う際の安全性を向上させる効果を奏する。
　また、自動車１００１の秘密鍵（車両秘密鍵Ｋｓ＿ｃ）は、自動車１００１においてセキュアエレメントである第２演算処理装置６００で保管される。これにより、自動車１００１の秘密鍵の漏洩を防止する効果が得られる。
　また、サーバ装置２０００と自動車１００１との間の暗号通信に使用されるセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍ（共通鍵）は、自動車１００１において第１演算処理装置５００で保管される。セキュアエレメントに限定されない第１演算処理装置５００には、比較的処理能力の高いＣＰＵを使用することにより、サーバ装置２０００と自動車１００１との間の暗号通信の通信速度を向上させることができる。
＜通信方法の例２＞
　図９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９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９において図８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９において、サーバ装置２０００は、図８の通信方法の例１と同様に、Ｒｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒと、サーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓと、サーバ秘密鍵Ｋｓ＿ｓとを予め記憶部１２に格納する。第２演算処理装置６００は、図８の通信方法の例１と同様に、Ｒｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒと、サーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓと、車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃと、車両秘密鍵Ｋｓ＿ｃとを予め記憶部６０２に格納する。
　通信方法の例２は、通信方法の例１と同様に生産保守フェーズと市場走行フェーズとから構成される。
（生産保守フェーズ）
　通信方法の例２の生産保守フェーズは、通信方法の例１の生産保守フェーズと同じである。通信方法の例２の生産保守フェーズにおいて、通信方法の例１と同様に、ステップＳ１からステップＳ５までが実施される。これにより、サーバ装置２０００の記憶部１２には、正当性の検証の結果が合格である車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃと自動車１００１の車両識別番号ＶＩＮとが関連付けて格納される。
　以上が通信方法の例２の生産保守フェーズの説明である。
　なお、サーバ装置２０００が、予め、自動車１００１の車両識別番号ＶＩＮと車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃとを関連付けて記憶部１２に格納しておいてもよい。この場合には、生産保守フェーズのステップＳ１からステップＳ５までの手順を実行しなくてもよい。
（市場走行フェーズ）
　通信方法の例２の市場走行フェーズを説明する。通信方法の例２の市場走行フェーズにおいて、ステップＳ１１からステップＳ１９までが実行される。ステップＳ１１からステップＳ１９までは、通信方法の例１と同じである。
（ステップＳ３１）第２演算処理装置６００の鍵生成部６０１は、セッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを生成する。例えば、鍵生成部６０１は、乱数を発生し、発生した乱数に基づいてセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを生成してもよい。記憶部６０２は、セッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを格納する。セッション鍵Ｋ＿ｃｏｍは共通鍵に対応する。
（ステップＳ３２）第２演算処理装置６００の鍵送受部６０３は、記憶部６０２に格納されるサーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓのサーバ公開鍵でセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを暗号化し、暗号化セッション鍵ＥＫｐ＿ｓ（Ｋ＿ｃｏｍ）を生成する。鍵送受部６０３は、暗号化セッション鍵ＥＫｐ＿ｓ（Ｋ＿ｃｏｍ）を第１演算処理装置５００に送信する。
（ステップＳ３３）第１演算処理装置５００は、第２演算処理装置６００から受信した暗号化セッション鍵ＥＫｐ＿ｓ（Ｋ＿ｃｏｍ）をサーバ装置２０００に送信する。
（ステップＳ３４）サーバ装置２０００の鍵送受部１６は、第１演算処理装置５００から受信した暗号化セッション鍵ＥＫｐ＿ｓ（Ｋ＿ｃｏｍ）を、記憶部１２に格納されるサーバ秘密鍵Ｋｓ＿ｓで復号する。この復号の結果としてセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍが取得される。記憶部１２は、セッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを自動車１００１の車両識別番号ＶＩＮに対応付けて格納する。これにより、サーバ装置２０００と自動車１００１とは同じセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを保持する。
（ステップＳ３５）第２演算処理装置６００の鍵送受部６０３は、セッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを第１演算処理装置５００に送信する。第１演算処理装置５００の記憶部５０２は、第２演算処理装置６００から受信したセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを格納する。
（ステップＳ３６）サーバ装置２０００の通信部１１と、自動車１００１の第１演算処理装置５００の通信部５０１とは、セッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを使用して暗号通信を行う。この暗号通信では、セッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを使用してデータが暗号化された暗号化データＫ＿ｃｏｍ（データ）が、サーバ装置２０００の通信部１１と、自動車１００１の第１演算処理装置５００の通信部５０１との間で送受される。これにより、サーバ装置２０００の通信部１１と、自動車１００１の第１演算処理装置５００の通信部５０１との間で、セッション鍵Ｋ＿ｃｏｍを使用した暗号通信路が構築される。
　以上が通信方法の例２の市場走行フェーズの説明である。
　上述した通信方法の例２によれば、サーバ装置２０００と自動車１００１の第２演算処理装置６００とは、サーバ装置２０００の公開鍵及び秘密鍵のペアと、自動車１００１の公開鍵及び秘密鍵のペアとを使用して、相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行い、サーバ装置２０００の公開鍵及び秘密鍵のペアを使用する暗号通信によりセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍ（共通鍵）を送受する。これにより、サーバ装置２０００と自動車１００１の第１演算処理装置５００との間の暗号通信に使用されるセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍ（共通鍵）の安全性が向上する。このことは、自動車１００１が外部のサーバ装置２０００と通信を行う際の安全性を向上させる効果を奏する。
　また、自動車１００１の秘密鍵（車両秘密鍵Ｋｓ＿ｃ）は、自動車１００１においてセキュアエレメントである第２演算処理装置６００で保管される。これにより、自動車１００１の秘密鍵の漏洩を防止する効果が得られる。
　また、サーバ装置２０００と自動車１００１との間の暗号通信に使用されるセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍ（共通鍵）は、自動車１００１において第１演算処理装置５００で保管される。セキュアエレメントに限定されない第１演算処理装置５００には、比較的処理能力の高いＣＰＵを使用することにより、サーバ装置２０００と自動車１００１との間の暗号通信の通信速度を向上させることができる。
　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。
　なお、上述した実施形態では、サーバ装置２０００がＲｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒを備えたが、車両公開鍵証明書Ｋｐ＿ｃの正当性の検証を実施しない場合には、サーバ装置２０００はＲｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒを備えなくてもよい。
　自動車１００１の第２演算処理装置６００は、Ｒｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒを使用してサーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓの正当性の検証を実行してもよい。一方、サーバ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｓの正当性の検証を実施しない場合には、自動車１００１はＲｏｏｔ公開鍵証明書Ｋｐ＿ｒを備えなくてもよい。
　なお、第１演算処理装置５００がＪＴＡＧ（Joint Test Action Group）等のデバッグポートを備える場合、該デバッグポートに対してＩＤ（識別子）による認証機能が設けられてもよい。これにより、第１演算処理装置５００に対するメモリダンプやタッピング攻撃などの攻撃によってセッション鍵Ｋ＿ｃｏｍが漏洩することを抑制することができる。例えば、インフォテイメント機器１０４０やデータ保安装置１０１０のデバッグポートに対してＩＤによる認証機能が設けられてもよい。
　上述した実施形態では、データ保安装置１０１０やＥＣＵ１０２０にＨＳＭやＳＨＥを使用したが、ＨＳＭ及びＳＨＥ以外の暗号処理チップが使用されてもよい。データ保安装置１０１０に対して、例えば「ＴＰＭ（Trusted Platform Module）ｆ」と呼ばれる暗号処理チップが使用されてもよい。ＴＰＭｆは耐タンパー性を有する。ＴＰＭｆはセキュアエレメントの例である。ＥＣＵ１０２０に対して、例えば「ＴＰＭｔ」と呼ばれる暗号処理チップが使用されてもよい。ＴＰＭｔは耐タンパー性を有する。ＴＰＭｔはセキュアエレメントの例である。
　上述した実施形態は、例えば、自動車の製造工場や整備工場、販売店等において、自動車１００１に適用されてもよい。
　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。
　本発明によれば、自動車等の車両が外部のサーバ装置と通信を行う際の安全性を向上させることができるという効果が得られる。
１１，５０１…通信部、１２，１１２，２１２，５０２，６０２…記憶部、１５，６０１…鍵生成部、１６，６０３…鍵送受部、１８，６０４…認証処理部、１１０，２１０…ＣＰＵ、１１６，２１６…インタフェース部、１１８…タッチパネル、１２０…マイクロフォン、１２２…スピーカ、１００１…自動車、１００２…車載コンピュータシステム、１０１０…データ保安装置、１０１１，１０２１…メイン演算器、１０１２…ＨＳＭ、１０１３，１０２３…記憶部、１０２０…ＥＣＵ、１０２２…ＳＨＥ、１０３０…ＣＡＮ、１０４０…インフォテイメント機器、１０５０…ＴＣＵ、１０５１…通信モジュール、１０５２…ＳＩＭ、１０６０…診断ポート、２０００…サーバ装置、２１００…メンテナンスツール

Claims (6)

  1. 　車両とサーバ装置との間の通信を行う通信システムであり、
    　前記サーバ装置と、前記車両に搭載される第１演算処理装置と、前記車両に搭載されるセキュアエレメントである第２演算処理装置とを備え、
    　前記第２演算処理装置は、
    　前記車両の秘密鍵である車両秘密鍵と前記サーバ装置の公開鍵であるサーバ公開鍵とを格納する車両鍵記憶部と、
    　前記車両秘密鍵と前記サーバ公開鍵とを使用して前記サーバ装置との間で相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行う車両認証処理部と、
    　前記車両秘密鍵又は前記サーバ公開鍵を使用する暗号通信により、前記サーバ装置との間で共通鍵を送信又は受信する車両鍵送受部と、を備え、
    　前記第１演算処理装置は、前記共通鍵を使用して、前記サーバ装置との間で暗号通信を行う車両通信部を備え、
    　前記サーバ装置は、
    　前記車両の公開鍵である車両公開鍵と前記サーバ装置の秘密鍵であるサーバ秘密鍵とを格納するサーバ鍵記憶部と、
    　前記車両公開鍵と前記サーバ秘密鍵とを使用して前記車両の前記車両認証処理部との間で相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行うサーバ認証処理部と、
    　前記車両公開鍵又は前記サーバ秘密鍵を使用する暗号通信により、前記車両の前記車両鍵送受部との間で前記共通鍵を送信又は受信するサーバ鍵送受部と、
    　前記共通鍵を使用して、前記車両の前記車両通信部との間で暗号通信を行うサーバ通信部と、を備える、
    　通信システム。
  2. 　サーバ装置と通信を行う車両であり、
    　第１演算処理装置と、セキュアエレメントである第２演算処理装置とを備え、
    　前記第２演算処理装置は、
    　前記車両の秘密鍵である車両秘密鍵と前記サーバ装置の公開鍵であるサーバ公開鍵とを格納する車両鍵記憶部と、
    　前記車両秘密鍵と前記サーバ公開鍵とを使用して前記サーバ装置との間で相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行う車両認証処理部と、
    　前記車両秘密鍵又は前記サーバ公開鍵を使用する暗号通信により、前記サーバ装置との間で共通鍵を送信又は受信する車両鍵送受部と、を備え、
    　前記第１演算処理装置は、前記共通鍵を使用して、前記サーバ装置との間で暗号通信を行う車両通信部を備える、
    　車両。
  3. 　車両と通信を行うサーバ装置であり、
    　前記車両の公開鍵である車両公開鍵と前記サーバ装置の秘密鍵であるサーバ秘密鍵とを格納するサーバ鍵記憶部と、
    　前記車両公開鍵と前記サーバ秘密鍵とを使用して前記車両のセキュアエレメントである第２演算処理装置の車両認証処理部との間で相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行うサーバ認証処理部と、
    　前記車両公開鍵又は前記サーバ秘密鍵を使用する暗号通信により、前記第２演算処理装置の車両鍵送受部との間で共通鍵を送信又は受信するサーバ鍵送受部と、
    　前記共通鍵を使用して、前記車両の車両通信部との間で暗号通信を行うサーバ通信部と、
    　を備えるサーバ装置。
  4. 　車両とサーバ装置との間の通信方法であって、
    　前記車両は、第１演算処理装置と、セキュアエレメントである第２演算処理装置とを備え、
    　前記第２演算処理装置が、前記車両の秘密鍵である車両秘密鍵と前記サーバ装置の公開鍵であるサーバ公開鍵とを格納し、
    　前記第２演算処理装置が、前記車両秘密鍵と前記サーバ公開鍵とを使用して前記サーバ装置との間で相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行い、
    　前記第２演算処理装置が、前記車両秘密鍵又は前記サーバ公開鍵を使用する暗号通信により、前記サーバ装置との間で共通鍵を送信又は受信し、
    　前記第１演算処理装置が、前記共通鍵を使用して、前記サーバ装置との間で暗号通信を行う、
    　を含む通信方法。
  5. 　サーバ装置と通信を行う車両に備わる、セキュアエレメントである第２コンピュータに、
    　前記車両の秘密鍵である車両秘密鍵と前記サーバ装置の公開鍵であるサーバ公開鍵とを格納し、
    　前記車両秘密鍵と前記サーバ公開鍵とを使用して前記サーバ装置との間で相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行い、
    　前記車両秘密鍵又は前記サーバ公開鍵を使用する暗号通信により、前記サーバ装置との間で共通鍵を送信又は受信する、処理を実行させ、
    　前記車両に備わる第１コンピュータに、前記共通鍵を使用して、前記サーバ装置との間で暗号通信を行う処理を実行させるためのコンピュータプログラム。
  6. 　車両と通信を行うサーバ装置のコンピュータに、
    　前記車両の公開鍵である車両公開鍵と前記サーバ装置の秘密鍵であるサーバ秘密鍵とを格納し、
    　前記車両公開鍵と前記サーバ秘密鍵とを使用して前記車両のセキュアエレメントである第２演算処理装置の車両認証処理部との間で相互に公開鍵暗号方式の認証処理を行い、
    　前記車両公開鍵又は前記サーバ秘密鍵を使用する暗号通信により、前記第２演算処理装置の車両鍵送受部との間で共通鍵を送信又は受信し、
    　前記共通鍵を使用して、前記車両の車両通信部との間で暗号通信を行う、
    　処理を実行させるためのコンピュータプログラム。
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