WO2018235799A1 - 車載認証システム、通信装置、車載認証装置、コンピュータプログラム、通信装置の認証方法及び通信装置の製造方法 - Google Patents

車載認証システム、通信装置、車載認証装置、コンピュータプログラム、通信装置の認証方法及び通信装置の製造方法 Download PDF

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WO2018235799A1
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key
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ecu
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高田 広章
亮 倉地
浩史 上田
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国立大学法人名古屋大学
株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an in-vehicle authentication system for authenticating a communication device connected to a network in a vehicle, a communication device, an in-vehicle authentication device, a computer program, an authentication method of the communication device, and a method of manufacturing the communication device.
  • Patent Document 1 an electronic key registration system has been proposed for the purpose of securing security when re-registering an electronic key of a vehicle after replacement.
  • the ECU mounted on the vehicle communicates with the center outside the vehicle to check whether the electronic key to be exchanged is valid, thereby enhancing security.
  • Patent Document 2 proposes an electronic key registration system that registers an electronic key in the ECU after replacement when the ECU is replaced due to a failure or the like.
  • security is enhanced by transmitting the information read from the electronic key after replacement to the center outside the vehicle for collation, and registering the electronic key when the collation is established, thereby enhancing security.
  • Patent Document 3 in-vehicle control aimed to improve security by generating common data between the management device and the ECU, and using this data as a message authentication code for communication or as an encryption key.
  • a system has been proposed.
  • the management device and the ECU store common first data
  • the management device generates the second data and transmits it to the ECU
  • the management device and the ECU use the first data and the second data. Generate common third data.
  • Non-Patent Document 1 when adding a new ECU to a vehicle, a key for cryptographic processing required for communication via the in-vehicle network is a security gateway mounted on the vehicle and the new ECU. Methods have been proposed for safe delivery between In this method, the security gateway finally transmits a session key for communication to the ECU using the master key and the initial master key possessed by the security gateway and the initial master key written to the new ECU.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to replace or add a communication device to a vehicle without requiring wireless communication with a device outside the vehicle. It is an object of the present invention to provide an in-vehicle authentication system, a communication device, an in-vehicle authentication device, a computer program, an authentication method of the communication device, and a method of manufacturing the communication device.
  • the in-vehicle authentication system is the in-vehicle authentication system in which the in-vehicle authentication device authenticates a communication device newly connected to a network in the vehicle, wherein the communication device stores a first secret key and a first public key.
  • a first storage unit wherein the in-vehicle authentication device stores a second secret key and a second public key, and a signature verification key for verifying the correctness of the electronic signature attached to the first public key.
  • a second storage unit a first public key acquisition unit for acquiring the first public key with the electronic signature, and the electronic attached to the first public key acquired by the first public key acquisition unit
  • a signature verification unit that verifies the correctness of the signature using the signature verification key stored in the second storage unit
  • a second public key encryption unit for encrypting
  • a second public key transmission unit for transmitting the second public key encrypted by the second public key encryption unit to the communication device via the network.
  • the communication device includes: a second public key reception unit that receives the second public key encrypted from the in-vehicle authentication device; and the second public key received by the second public key reception unit.
  • the first storage is performed using a second public key decryption unit that decrypts using the first secret key stored in the first storage unit, and the second public key that is decrypted by the second public key decryption unit.
  • a first public key encryption unit for encrypting the first public key stored in the storage unit, and the first public key encrypted by the first public key encryption unit via the network; And a first public key transmission unit for transmitting data to the device, wherein the in-vehicle authentication device comprises the communication device.
  • a second public key storage unit for receiving the first public key encrypted by the second public key storage unit; and a second public key storage unit for storing the first public key received by the first public key reception unit.
  • a first public key decryption unit that decrypts using a secret key, and a first public key determination unit that determines whether the first public key decrypted by the first public key decryption unit is correct or not;
  • the public key determination unit determines that the first public key is valid, the communication device is authenticated as a valid device.
  • the second storage unit of the in-vehicle authentication device stores a common key used for communication in the vehicle via the network
  • the in-vehicle authentication device A common key encryption unit that encrypts the common key stored in the second storage unit using the first public key determined to be valid by the public key determination unit, and the common key encryption unit
  • a common key transmission unit that transmits the common key encrypted to the communication device via the network, and the communication device receives the encrypted common key from the in-vehicle authentication device.
  • a common key decryption unit for decrypting the common key received by the common key reception unit using the first secret key stored in the first storage unit;
  • the first storage unit is decrypted by the common key decryption unit. And to store the common key.
  • information visualizing the first public key to which the electronic signature is attached is drawn on the communication device or an accessory of the communication device, and the information is acquired
  • the in-vehicle authentication apparatus further comprises: acquiring the first public key to which the electronic signature is attached based on the information acquired by the visualization information acquisition apparatus.
  • a storage unit storing a signature generation key paired with the signature verification key, and the signature generation stored in the storage unit with respect to the input first public key
  • a signature generation unit that generates a digital signature using the key
  • the first public key acquisition unit of the in-vehicle authentication apparatus may be configured to be paired with the first public key together with the first public key to which the electronic signature is attached.
  • the identification information of the communication device storing the secret key is acquired, and the in-vehicle authentication device associates the first public key with the electronic signature acquired by the first public key acquisition unit with the identification information.
  • the communication device includes an identification information transmission unit that transmits the identification information of the communication device to the in-vehicle authentication device when the communication device is connected to the network.
  • the second release using the first public key The characterized by encrypting.
  • the storage unit in which the first secret key and the first public key are stored and the on-vehicle authentication device connected to the network encrypt A second public key receiving unit that receives the second public key, and the second public key received by the second public key receiving unit using the first secret key stored in the storage unit
  • First public key encryption that encrypts the first public key stored in the storage unit using the second public key decryption unit that decrypts and the second public key that is decrypted by the second public key decryption unit
  • a communication apparatus is a communication apparatus connected to a network in a vehicle, comprising: a storage unit in which a first secret key is stored; It is characterized in that information visualizing a first public key to be paired with and a digital signature indicating the legitimacy of the first public key is drawn.
  • the first public key paired with the first secret key stored in the communication device.
  • Obtaining a signature verification key for verifying correctness of the electronic signature attached to the key a storage unit storing the second private key and the second public key, and the first public key attached with the electronic signature
  • a first public key acquisition unit and a correctness of the electronic signature attached to the first public key acquired by the first public key acquisition unit are verified using the signature verification key stored in the storage unit.
  • a second public key that encrypts a second public key stored in the storage unit using a signature verification unit and a first public key with an electronic signature determined to be valid by the signature verification unit.
  • An encryption unit and the second public key encrypted by the second public key encryption unit A second public key transmission unit that transmits an open key to the communication device via the network; a first public key reception unit that receives the encrypted first public key from the communication device; A first public key decryption unit that decrypts the first public key received by the public key reception unit using the second secret key stored in the storage unit; and the first decryption unit that the first public key decryption unit decrypts the first public key And a first public key determination unit that determines whether the first public key is correct, and the communication device is a valid device when the first public key determination unit determines that the first public key is valid. It is characterized that it authenticates as it exists.
  • a computer program is a computer program having a storage unit in which a first secret key and a first public key are stored, and a second public key encrypted from an in-vehicle authentication device connected to a network in a vehicle. And the received second public key is decrypted using the first secret key stored in the storage unit, and the second public key stored in the storage unit using the decrypted second public key The first public key is encrypted, and the encrypted first public key is transmitted to the in-vehicle authentication device through the network.
  • a computer program is a signature verification for verifying the correctness of the electronic signature attached to the first public key paired with the first secret key stored in the communication device connected to the network in the vehicle.
  • a computer having a storage unit in which the key, the second private key and the second public key are stored, acquires the first public key to which the electronic signature is attached, and is attached to the acquired first public key
  • the correctness of the electronic signature is verified using the signature verification key stored in the storage unit, and the storage is performed using the first public key to which the electronic signature determined to be valid by verification is added.
  • the second public key stored in the storage unit and transmits the encrypted second public key to the communication device via the network, and the encrypted first public key is transmitted from the communication device.
  • the public key is decrypted using the second secret key stored in the storage unit, and whether the decrypted first public key is determined to be correct or not, it is determined that the first public key is valid. It is characterized in that the communication device is authenticated as a valid device.
  • the first secret key and the first public key are stored in the first storage unit of the communication device connected to the network in the vehicle, and the second secret key and the second public key are stored.
  • a key and a signature verification key for verifying the correctness of the electronic signature attached to the first public key are stored in a second storage unit of the in-vehicle authentication device, and the in-vehicle authentication device adds the electronic signature.
  • the first public key is acquired, the correctness of the electronic signature attached to the acquired first public key is verified using the signature verification key stored in the second storage unit, and the verification is valid.
  • the second public key stored in the second storage unit is encrypted using the first public key to which the electronic signature determined to be attached is attached, and the encrypted second public key is transmitted via the network.
  • the communication device transmits to the communication device, and the communication device performs encryption from the in-vehicle authentication device Receiving the second public key, and decrypting the received second public key using the first secret key stored in the first storage unit using the second public key decrypted And encrypting the first public key stored in the first storage unit and transmitting the encrypted first public key to the in-vehicle authentication device via the network, and the in-vehicle authentication device performs the communication.
  • the signature generation device generates an electronic signature of the first public key
  • the information writing device is paired with the first public key and the first public key.
  • the first secret key is written in a first storage unit of a communication apparatus connected to a network in the vehicle, and the printing apparatus is configured to attach the electronic signature to the communication apparatus or an accessory of the communication apparatus.
  • In-vehicle authentication is performed by printing information that visualizes the public key, and the information writing device verifying the second private key and the second public key, and the correctness of the electronic signature attached to the first public key.
  • the second information storage unit of the device writes the information
  • the visualization information acquisition device acquires the printed information
  • the on-board authentication device applies the electronic signature based on the information acquired by the visualization information acquisition device.
  • the first public key acquired and acquired The correctness of the attached electronic signature is verified using the signature verification key stored in the second storage unit, and the first public key to which the electronic signature determined to be valid by verification is attached is used.
  • the communication device Encrypts the second public key stored in the second storage unit, and transmits the encrypted second public key to the communication device via the network, the communication device being the in-vehicle authentication device
  • the second public key encrypted by receiving the second public key that has been encrypted, and using the first secret key stored in the first storage unit to decrypt the received second public key;
  • the received first public key is decrypted using the second secret key stored in the second storage unit, and it is determined whether the decrypted first public key is correct or not, and the first public key is valid.
  • the communication device is characterized as authenticating as a valid device.
  • the signature generation device generates an electronic signature of the first public key
  • the information writing device is paired with the first public key and the first public key.
  • the first secret key is written in a first storage unit of a communication apparatus connected to a network in the vehicle, and the printing apparatus is configured to attach the electronic signature to the communication apparatus or an accessory of the communication apparatus. It is characterized in that information in which the public key is visualized is printed.
  • the in-vehicle authentication device mounted on the vehicle authenticates the communication device newly connected to the network in the vehicle (that is, determines whether the communication device is a valid device).
  • the communication device stores the first secret key and the first public key.
  • the in-vehicle authentication device stores the second secret key and the second public key, and a signature verification key that verifies the correctness of the electronic signature.
  • the communication device and the in-vehicle authentication device do not need to store the common key information, so the common key information is not handled after the device is manufactured, and the common key information is not leaked.
  • storage of these key information is performed in advance at the manufacturing stage of the device.
  • the in-vehicle authentication device acquires the first public key of the communication device newly connected to the network in the vehicle. Since the public key is information that can be leaked to the outside without any problem, acquisition of the first public key by the in-vehicle authentication device may be performed by any method. However, a digital signature is attached to the first public key, and the in-vehicle authentication device verifies the correctness of the acquired first public key using the signature verification key stored in advance. If the first public key is valid, the second public key stored by itself is encrypted using this first public key, and the encrypted second public key is transmitted via the network in the vehicle. Transmit to the newly connected communication device. The second public key transmitted at this time can be decrypted only by the communication device having the first secret key paired with the first public key used for encryption.
  • the communication device that has received the encrypted second public key from the in-vehicle authentication device decrypts the second public key using the first secret key stored therein.
  • the communication device encrypts the first public key stored by itself using the second public key, and transmits the encrypted first public key to the in-vehicle authentication device via the network in the vehicle.
  • the first public key transmitted at this time can be decrypted only by the on-vehicle authentication device having a second secret key paired with the second public key used for encryption.
  • the in-vehicle authentication device that has received the encrypted first public key from the communication device decrypts the first public key using the second secret key stored therein, and determines whether the decrypted first public key is correct or not Do.
  • the on-vehicle authentication device is configured to determine that the first public key is valid if, for example, the decrypted first public key matches the first public key acquired with the electronic signature. be able to. If it is determined that the first public key is valid, the in-vehicle authentication device determines that the communication device that is the transmission source of the first public key is a valid device.
  • the in-vehicle authentication device does not have to communicate with a server device or the like outside the vehicle in order to newly authenticate the communication device connected to the network in the vehicle.
  • the first secret key and the second secret key to be prevented from leaking may be written in advance in the memory of each device, for example, at the manufacturing stage of the device. It is not necessary to handle the first secret key and the second secret key, and a malicious worker can be prevented from illegally acquiring the first secret key and the second secret key.
  • the on-board authentication device stores the common key used for communication via the network in the vehicle, and transmits the common key to a new communication device determined to be a valid device.
  • the common key is a common key that all devices connected to the network in the vehicle have, and is used, for example, when performing processing of encryption / decryption of information to be transmitted / received or processing of generation / verification of a message authenticator.
  • the in-vehicle authentication device encrypts the common key using the first public key of the communication device, and transmits the encrypted common key to the communication device.
  • the communication device that has received the encrypted common key decrypts the common key using the first secret key stored therein. Thereafter, the communication device can perform communication using the common key with other devices connected to the network in the vehicle.
  • information obtained by visualizing the first public key with an electronic signature attached thereto for example, an image such as a two-dimensional barcode or QR code (registered trademark), or a character string obtained by arranging a plurality of numbers or characters. And the like, and draw (print) the visualization information on the main body of the communication device or the appendage of the communication device.
  • the visualization information can be drawn, for example, on an exterior part covering the communication device.
  • the appendage of the communication device may be, for example, a box in which the communication device is packaged, a package, an instruction manual, or the like.
  • the visualization information acquisition device acquires visualization information drawn on the main body or the accessory of the communication device.
  • the on-vehicle authentication device can acquire the first public key with the electronic signature.
  • the conversion from the visualization information to the first public key may be performed by the visualization information acquisition device, or may be performed by the on-board authentication device.
  • the signature generation device generates an electronic signature of the first public key of the communication device.
  • the signature generation device stores a signature generation key paired with the signature verification key stored in the in-vehicle authentication device, and generates a digital signature of the first public key of the communication device using the signature generation key.
  • the signature generation device generates a signature, for example, at a stage before manufacturing the communication device, and printing of the above-mentioned visualization information is performed in the manufacturing process of the communication device based on the generated first public key with a digital signature.
  • the in-vehicle authentication device when acquiring the first public key with the electronic signature of the communication device, acquires identification information of the communication device.
  • the identification information of the communication device may be acquired by the on-board authentication device via the visualization information acquisition device as visualization information together with the first public key with the electronic signature.
  • the in-vehicle authentication device stores the first public key in association with the identification information of the communication device.
  • the communication device transmits its identification information to the on-vehicle authentication device when connected to a network in the vehicle.
  • the in-vehicle authentication device that has received the identification information encrypts its own second public key using the first public key associated with the received identification information, and transmits the encrypted second public key to the communication device.
  • the in-vehicle authentication device can acquire the first public key related to the plurality of communication devices, and perform authentication on the plurality of communication devices in parallel.
  • the communication device connected to the network in the vehicle is a legitimate device without the in-vehicle authentication device and the communication device performing wireless communication with the device outside the vehicle. Can be determined, and the possibility of leakage of highly confidential information can be reduced.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an image reading apparatus. It is a flowchart for demonstrating the manufacturing method of ECU by ECU manufacturing company. It is a flowchart for demonstrating the attachment method to ECU of ECU.
  • FIG. 1 is a schematic view for explaining an on-board authentication system according to the present embodiment.
  • a plurality of communication lines 1a are connected to the gateway 2 mounted on the vehicle 1, one or more ECUs 3 are connected to each communication line 1a, and the ECUs 3 are communication lines 1a
  • the gateway 2 determines whether the ECU 3 is a valid device.
  • the gateway 2 and the ECU 3 attach a message authentication code to the message to be transmitted.
  • a message authentication code is attached to the message, but the present invention is not limited to this.
  • the message may be digitally signed, or the message may be encrypted and sent, for example.
  • the gateway 2 and the ECU 3 that have received the message determine the correctness of the received message by determining whether the message authenticator is correct or not, and discard the message if it determines that the received message is not valid. Do the processing. All gateways 2 and ECUs 3 have a common session key in order to generate and judge a message authenticator. For example, the gateway 2 and the ECU 3 can generate a message authentication code by encrypting data included in the message to be transmitted with the session key. Also, the gateway 2 and the ECU 3 that have received the message decrypt the message authentication code attached to the message using the session key, and depending on whether the data obtained by the decryption matches the data included in the message. It can be determined whether this message is legitimate.
  • the session key is written in advance in the storage unit of the gateway 2 in the manufacturing process of the gateway 2 or the like, or is generated by the gateway 2.
  • the ECU 3 does not have a session key in the initial state after shipment from the factory, and after being connected to the communication line 1 a of the vehicle 1, acquires the session key transmitted from the gateway 2. It is possible to transmit and receive messages with the ECU 3 of When the gateway 2 determines that the ECU 3 newly connected to the communication line 1 a in the vehicle 1 is a valid device, the gateway 2 transmits a session key to the ECU 3.
  • an authentication method of the ECU 3 using the public key encryption technology is adopted.
  • the public key method a private key and a pair of public key are used, for example, information encrypted with the public key is decrypted with the private key, and for example, a digital signature generated with the private key is verified with the public key Processing is performed.
  • the GW (gateway) private key and GW public key of the gateway 2 the ECU private key and ECU public key of each ECU 3, the signature generation key for creation / verification of the electronic signature, Three sets of keys with a signature verification key are used.
  • the signature generation key is a secret key
  • the signature verification key is a public key.
  • the gateway manufacturing company 4 which manufactures and sells the gateway 2 acquires in advance a signature verification key necessary for verification of the electronic signature.
  • the signature generation device 6 that generates an electronic signature is, for example, a device managed and operated by a manufacturing company or a sales company of the vehicle 1, and uses a signature generation key to generate an electronic signature.
  • the signature verification key is a key paired with this signature generation key.
  • the gateway manufacturing company 4 can obtain in advance a signature verification key distributed from a company that manages and operates the signature generation device 6.
  • the gateway manufacturing company 4 uses the writing device 4 a in the manufacturing process of the gateway 2 and writes the GW private key and the GW public key, and the signature verification key in the storage unit of the gateway 2.
  • the storage unit of the gateway 2 is provided with a special area for writing the signature verification key.
  • the area for storing the signature verification key is an area where data can be written only once. The signature verification key written in this area can not be rewritten later.
  • the manufactured gateway 2 is carried to, for example, a manufacturing plant of the vehicle 1 and mounted on the vehicle 1 at the manufacturing plant.
  • the ECU manufacturing company 5 which manufactures and sells the ECU 3 generates a combination of an ECU secret key and an ECU public key which are different for each of the manufactured ECU 3 by using, for example, a server device in the company.
  • the ECU manufacturing company 5 transmits the generated ECU public key to a company that manages and operates the signature generation device 6 to request generation of the electronic signature.
  • the signature generation device 6 generates an electronic signature for each ECU public key, and gives the ECU manufacturing company 5 information (ECU public key certificate) obtained by attaching the electronic signature to the ECU public key.
  • the ECU manufacturing company 5 uses the writing device 5a in the manufacturing process of the ECU 3 and writes the ECU secret key and the ECU public key in the storage unit of the ECU 3.
  • the ECU manufacturing company 5 performs QR code (visualization information) 3B on the electronic public identification ECU public key acquired from the signature generation device 6 and information such as the ID of the ECU 3 in which the ECU private key paired with this is written. Convert to In addition, ID of ECU3 is identification information uniquely attached with respect to ECU3, such as a serial number, for example.
  • the ECU manufacturing company 5 prints the QR code 3B on the surface or the like of the box 3A in which the ECU 3 is housed, using the printing device 5b in the manufacturing process of the ECU 3. Thereafter, the manufactured ECU 3 is housed in a box 3A and shipped.
  • the shipped ECU 3 is attached to the vehicle 1 in the manufacturing process of the vehicle 1, or attached to the vehicle 1 in a dealer or a repair shop of the vehicle 1 by, for example, replacement due to a failure.
  • the worker who attaches the ECU 3 to the vehicle 1 reads the QR code 3b printed on the box 3A containing the ECU 3 with the image reading device 7 prior to the installation of the vehicle 1 of the ECU 3 Do.
  • the image reader 7 converts the read QR code 3B into digital data, and converts the ECU public key of the ECU 3, the electronic signature attached to the ECU public key, the ID of the ECU 3 storing the ECU public key, etc.
  • Get information on The image reading device 7 can be detachably connected to the gateway 2 via the communication cable 7a or the like, and transmits to the gateway 2 information such as an ECU public key, an electronic signature and an ID obtained by converting the QR code 3B. give.
  • the gateway 2 determines whether or not the electronic signature attached to the ECU public key is valid using the signature verification key stored in advance by the ECU 2. It is determined whether the public key is valid. If the ECU public key is valid, the gateway 2 stores the ECU public key and the electronic signature in association with the ID of the ECU 3.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the process performed between the gateway 2 and the ECU 3 in order to exchange the session key.
  • the ECU 3 connected to the communication line 1 a of the vehicle 1 transmits its own ID to the gateway 2 via the communication line 1 a.
  • the ECU 3 does not have a session key, and a message authentication code is not attached to transmission and reception of messages performed between the ECU 3 and the gateway 2. Therefore, until the gateway 3 holds the session key During this period, it is permitted to communicate with this ECU 3 without a message authenticator.
  • the gateway 2 notified of the ID from the ECU 3 reads the ECU public key corresponding to the ID, and encrypts the GW public key stored therein by using the read ECU public key.
  • the gateway 2 transmits the encrypted GW public key to the ECU 3.
  • the ECU 3 having received the encrypted GW public key decrypts the GW public key using the ECU private key stored therein.
  • the ECU 3 encrypts the ECU public key stored therein by using the decrypted GW public key.
  • the ECU 3 transmits the encrypted ECU public key to the gateway 2.
  • the gateway 2 having received the encrypted ECU public key decrypts the ECU public key using the GW private key stored therein.
  • the gateway 2 has the ECU public key acquired by reading the QR code 3B by the image reading device 7 and the ECU public key acquired by communication from the ECU 3 connected to the communication line 1a.
  • the gateway 2 determines whether the acquired ECU public key is valid by determining whether or not the two ECU public keys match. When the two ECU public keys match, the gateway 2 determines that this ECU public key is valid, and determines that the ECU 3 that is the transmission source of this ECU public key is a valid device.
  • the gateway 2 encrypts the session key stored therein by using the ECU public key corresponding to the ECU 3.
  • the gateway 2 transmits the encrypted session key to the ECU 3.
  • the ECU 3 having received the encrypted session key decrypts the session key using the ECU secret key stored therein.
  • the ECU 3 can acquire a session key, and in the subsequent communication, can use the session key to generate / verify a message authenticator.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the gateway 2.
  • the gateway 2 includes a processing unit (processor) 21, a storage unit (storage) 22, a communication unit (transceiver) 23, a connection terminal (connector) 24, and the like.
  • the processing unit 21 is configured using, for example, an arithmetic processing unit such as a central processing unit (CPU) or a micro-processing unit (MPU), and variously read out and execute a program stored in the storage unit 22. Calculation processing and control processing can be performed.
  • CPU central processing unit
  • MPU micro-processing unit
  • the processing unit 21 performs processing of relaying a message transmitted and received among a plurality of communication lines 1 a provided in the vehicle 1. Further, in the present embodiment, the processing unit 21 executes the authentication processing program 22 a stored in the storage unit 22 to perform processing relating to the authentication of the ECU 3 newly connected to the communication line 1 a.
  • the storage unit 22 is configured using, for example, a non-volatile memory element such as a flash memory or an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory).
  • the storage unit 22 stores programs executed by the processing unit 21 and various data required for processing.
  • the storage unit 22 includes an authentication processing program 22a that performs processing related to authentication of the ECU 3, and a GW secret key 22b, a GW public key 22c, a signature verification key 22d, and a session key 22e that are necessary for processing by this program. I remember.
  • the storage unit 22 is provided with an ECU public key DB (database) 22f that stores ECU public keys of one or a plurality of ECUs 3.
  • the GW private key 22 b and the GW public key 22 c of the storage unit 22 are a pair of keys for performing encryption / decryption in the public key method, and a different value is set for each gateway 2.
  • the signature verification key 22 d is a key used to verify the correctness of the electronic signature attached to the ECU public key possessed by the ECU 3, and is a key paired with the signature generation key used by the signature generation device 6. The same value is set to the plurality of gateways 2 as the signature verification key 22 d.
  • the GW secret key 22b, the GW public key 22c, and the signature verification key 22d are written in the storage unit 22 by the writing device 4a of the gateway manufacturing company 4 in the manufacturing process of the gateway 2, for example.
  • the storage unit 22 is provided with a storage area which can write data only once and can not rewrite the data after writing the data.
  • the signature verification key 22 d becomes unmodifiable information by being written to this storage area of the storage unit 22.
  • the signature verification key 22 d may be written to a storage element such as a ROM (Read Only Memory) different from the storage unit 22.
  • keys other than the signature verification key 22d such as the GW secret key 22b and the GW public key 22c, may similarly be unmodifiable information.
  • the session key 22e is a key used for generation and correctness determination of a message authenticator attached to a message transmitted and received by the network in the vehicle 1, and is a key for performing encryption / decryption in the common key system .
  • the gateway 2 and the ECU 3 mounted on the vehicle 1 need to have the same session key 22e.
  • the session key 22e may be written to the storage unit 22 in, for example, the manufacturing process of the gateway 2.
  • the gateway 2 generates the algorithm using an algorithm such as random number generation.
  • the gateway 2 may perform processing of, for example, periodically generating and updating the session key 22 e and transmitting the updated session key 22 e to all the ECUs 3 in the vehicle 1.
  • the ECU public key DB 22 f stores the ECU public key of the ECU 3 mounted on the vehicle 1.
  • FIG. 4 is a schematic view showing one configuration example of the ECU public key DB 22 f.
  • the gateway 2 acquires information read by the image reader 7 from the QR code 3B of the box 3A in which the ECU 3 is stored, and electronically signs whether the ECU public key included in the acquired information is valid or not. If it is determined that the information is valid, the information is registered in the ECU public key DB 22 f.
  • the electronic signature of the ECU public key is stored in the present embodiment, the present invention is not limited to this. After determining that the ECU public key is valid based on the electronic signature, This electronic signature may be destroyed.
  • the communication unit 23 of the gateway 2 performs processing of transmitting and receiving a message to and from another device via the communication line 1a.
  • the communication unit 23 transmits and receives messages in accordance with a communication protocol such as CAN (Controller Area Network) or Ethernet (registered trademark), for example.
  • the communication unit 23 transmits the message by converting the transmission message supplied from the processing unit 21 into an electric signal and outputting the electric signal to the communication line 1 a.
  • the communication unit 23 receives a message by sampling and acquiring an electrical signal on the communication line 1 a and gives the received message to the processing unit 21.
  • the gateway 2 also includes a plurality of communication units 23, and relays a message for transmitting a message received by one communication unit 23 from another communication unit 23. The correctness determination based on the message authentication code attached to the message is performed not by the communication unit 23 but by the processing unit 21.
  • the connection terminal 24 is a terminal to which the communication cable 7a can be connected detachably, and for example, a terminal according to a standard such as OBD (On Board Diagnostics) or USB (Universal Serial Bus) can be adopted.
  • the image reading device 7 can be connected to the connection terminal 24 via the communication cable 7 a.
  • the gateway 2 can obtain, from the image reading device 7 connected to the connection terminal 24, data obtained by reading the QR code 3B printed on the box 3A of the ECU 3.
  • the processing unit 21 of the gateway 2 executes the authentication processing program 22a stored in the storage unit 22 to obtain the ECU public key acquisition unit 21a, the signature verification unit 21b, and the identification information reception unit 21c.
  • GW public key encryption unit 21d, GW public key transmission unit 21e, ECU public key reception unit 21f, ECU public key decryption unit 21g, ECU public key determination unit 21h, session key encryption unit 21i, session key transmission unit 21j, etc. are realized as software-like function blocks.
  • the ECU public key acquisition unit 21a acquires the data obtained by reading the QR code 3B printed on the box 3A of the ECU 3 from the image reading device 7 connected to the connection terminal 24 via the communication cable 7a. Processing for acquiring the ECU public key of the above-mentioned ID together with the information such as the ID and the electronic signature.
  • the signature verification unit 21b performs a process of verifying the correctness of the ECU public key by verifying the correctness of the electronic signature attached to the ECU public key acquired by the ECU public key acquisition unit 21a.
  • the signature verification unit 21 b decrypts the electronic signature using the signature verification key 22 d stored in the storage unit 22, and depending on whether the data obtained by the decryption matches a part or all of the ECU public key Thus, the electronic signature can be determined as to whether it is correct or not.
  • the signature verification key 22d registers the ECU public key determined to be attached with a valid electronic signature in the ECU public key DB 22f of the storage unit 22.
  • the identification information receiving unit 21c communicates the authentication request transmitted from the new ECU 3 with the ID of the ECU 3 transmitted together with the authentication request.
  • the unit 23 performs processing to receive.
  • the identification information receiving unit 21c receives the authentication request and the ID from the ECU 3
  • the GW public key encryption unit 21d reads the ECU public key associated with the received ID from the ECU public key DB 22f of the storage unit 22.
  • the GW public key 22c stored in the storage unit 22 is encrypted using the read out ECU public key.
  • the GW public key transmission unit 21 e transmits the GW public key 22 c encrypted by the GW public key encryption unit 21 d to the ECU 3 (communication line 1 a connected thereto) that has transmitted the authentication request.
  • the ECU public key reception unit 21 f receives, at the communication unit 23, the ECU public key of the ECU 3 transmitted from the ECU 3 in response to the transmission of the GW public key 22 c by the GW public key transmission unit 21 e. Since the received ECU public key is encrypted using the GW public key, the ECU public key decryption unit 21g reads the GW secret key 22b from the storage unit 22, and uses the read GW secret key 22b to execute the ECU 3 Decrypt the ECU public key received from.
  • the ECU public key determination unit 21h compares the ECU public key decrypted by the ECU public key decryption unit 21g with the ECU public key acquired by the ECU public key acquisition unit 21a and registered in the ECU public key DB 22f, and opens both ECUs. By determining whether or not the keys match, it is determined whether the ECU public key received from the new ECU 3 is valid. If the ECU public key determination unit 21h determines that the ECU public key is valid, the gateway 2 determines that the ECU 3 as the transmission source of the ECU public key is a valid device (that is, the ECU 3 Certify).
  • the session key encryption unit 21i encrypts the session key 22e stored in the storage unit 22 using the ECU public key determined by the ECU public key determination unit 21h to be valid.
  • the session key transmission unit 21 j transmits the session key 22 e encrypted by the session key encryption unit 21 i to the ECU 3 that has been determined as a valid device.
  • the ECU 3 newly connected to the communication line 1a of the vehicle 1 can acquire the session key 22e used for communication in the vehicle 1, and the subsequent communication uses the message authentication code generated using the session key 22e. It becomes possible to attach to a transmission message.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the ECU 3.
  • the ECU 3 includes a processing unit (processor) 31, a storage unit (storage) 32, a communication unit (transceiver) 33, and the like.
  • the processing unit 31 is configured using, for example, an arithmetic processing unit such as a CPU or an MPU, and performs various arithmetic processing and control processing by reading and executing a program stored in the storage unit 32. it can.
  • the processing unit 31 executes the authentication processing program 32 a stored in the storage unit 32 to perform processing related to the authentication of the ECU 3 with the gateway 2.
  • the storage unit 32 is configured using, for example, a non-volatile memory element such as a flash memory or an EEPROM.
  • the storage unit 32 stores programs executed by the processing unit 31 and various data required for processing.
  • the storage unit 32 stores an authentication processing program 32a that performs processing related to the authentication of the ECU 3, and an ECU secret key 32b, an ECU public key 32c and a session key 32d necessary for processing by this program.
  • the ECU secret key 32 b and the ECU public key 32 c of the storage unit 32 are a pair of keys for performing encryption / decryption in a public key system, and a different value is set for each ECU 3.
  • the ECU secret key 32 b and the ECU public key 32 c are written in the storage unit 32 by the writing device 5 a of the ECU manufacturing company 5, for example, in the manufacturing process of the ECU 3.
  • the session key 32d is a key used for generation and correctness determination of a message authenticator attached to a message transmitted and received by the network in the vehicle 1, and is a key for performing encryption / decryption in a common key system .
  • the gateway 2 and the ECU 3 mounted on the vehicle 1 need to have the same session key.
  • the session key 32 d is not written in the manufacturing process of the ECU 3, and after the ECU 3 is mounted on the vehicle 1, the session key 32 d is received from the gateway 2, and the received session key 32 d is written in the storage unit 32.
  • the communication unit 33 performs processing of transmitting and receiving a message to and from another device via the communication line 1a.
  • the communication unit 33 transmits and receives messages in accordance with a communication protocol such as CAN or Ethernet, for example.
  • the communication unit 33 converts the transmission message supplied from the processing unit 31 into an electric signal and outputs the electric signal to the communication line 1 a to transmit the message.
  • the communication unit 33 receives a message by sampling and acquiring an electrical signal on the communication line 1 a and gives the received message to the processing unit 31.
  • the correctness determination based on the message authentication code attached to the message is performed not by the communication unit 33 but by the processing unit 31.
  • the processing unit 31 of the ECU 3 performs the identification information transmission unit 31a, the GW public key reception unit 31b, and the GW public key decryption unit.
  • 31c, an ECU public key encryption unit 31d, an ECU public key transmission unit 31e, a session key reception unit 31f, a session key decryption unit 31g, and the like are realized as software functional blocks.
  • the identification information transmission unit 31a transmits the ID of the own device to the gateway 2 mounted on the vehicle 1 together with the authentication request. Do.
  • the identification information transmission unit 31a may automatically transmit an authentication request and an ID to the gateway 2 when, for example, the storage unit 32 does not store the session key 32d after the activation of the ECU 3;
  • the authentication request and the ID may be transmitted in accordance with the operation of the worker who has carried out the operation to be mounted on the vehicle 1.
  • the GW public key receiving unit 31b performs processing of receiving, by the communication unit 33, the GW public key transmitted by the gateway 2 according to the authentication request and the ID transmitted by the identification information transmitting unit 31a.
  • the GW public key is encrypted with the ECU public key of the ECU 3.
  • the GW public key decryption unit 31 c decrypts the GW public key received by the GW public key reception unit 31 b using the ECU secret key 32 b stored in the storage unit 32.
  • the ECU public key encryption unit 31 d encrypts the ECU public key 32 c stored in the storage unit 32 using the GW public key decrypted by the GW public key decryption unit 31 c.
  • the ECU public key transmission unit 31 e transmits the ECU public key 32 c encrypted by the ECU public key encryption unit 31 d to the gateway 2 by the communication unit 33.
  • the gateway 2 that has received the ECU public key from the ECU 3 determines that the received ECU public key is valid, and determines that the session key stored in itself when the ECU 3 determines that the device is a valid device.
  • Send to The session key receiving unit 31 f of the ECU 3 receives the session key transmitted from the gateway 2 at the communication unit 33. Since this session key is encrypted by the gateway 2 using the ECU public key, the session key decryption unit 31 g decrypts the session key using the ECU secret key 32 b stored in the storage unit 32 and decrypts the session.
  • the key 32 d is stored in the storage unit 32.
  • the ECU 3 newly connected to the communication line 1a of the vehicle 1 can store the session key 32d used for the communication in the vehicle 1 in the storage unit 32, and the session key stored in the storage unit 32 in the subsequent communication
  • a message authenticator generated using 32d can be added to a transmission message, and a message with a message authenticator can be received.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the signature generation device 6.
  • the signature generation device 6 according to the present embodiment is realized, for example, as a server device managed and operated by a manufacturing company, a sales company, or the like of the vehicle 1.
  • the signature generation device 6 may be a device managed and operated by a company providing a service of signature generation, a manufacturing company of the gateway 2, a manufacturing company of the ECU 3 or the like.
  • the signature generation device 6 is realized by installing the signature generation program 62a in a general-purpose computer.
  • the signature generation program 62a is provided by being recorded on a recording medium 65 such as an optical disk or a memory card, for example, and read from the recording medium 65 by a computer and installed on a hard disk or the like.
  • the signature generation device 6 is configured to include a processing unit 61, a storage unit 62, a communication unit 63, and the like.
  • the processing unit 61 is configured using an arithmetic processing unit such as a CPU or an MPU, and can perform various arithmetic processing by reading and executing a program stored in the storage unit 62.
  • the processing unit 61 executes the signature generation program 62a stored in the storage unit 62 to perform processing of generating an electronic signature for certifying the legitimacy of the given data.
  • the storage unit 62 is configured using, for example, a large-capacity storage device such as a hard disk.
  • the storage unit 62 stores programs executed by the processing unit 61, various types of data required for processing, and the like.
  • the storage unit 62 stores a signature generation program 62a that performs processing related to generation of an electronic signature, and a signature generation key 62b necessary for processing by this program.
  • the signature generation key 62b is a key paired with the signature verification key 22d stored in the gateway 2, and is a key used when encrypting predetermined data to generate an electronic signature.
  • the communication unit 63 performs processing of transmitting and receiving a message to and from another device via, for example, a wide area network such as the Internet.
  • the communication unit 63 transmits and receives, for example, a message according to an Ethernet communication protocol between the communication device installed at the gateway manufacturing company and the communication device installed at the ECU manufacturing company 5, for example.
  • the communication unit 63 transmits the message for transmission given from the processing unit 61 to another device, and gives the processing unit 61 a message received from the other device.
  • the signature generation device 6 may transmit the signature verification key 22 d stored in the gateway 2 to the communication device of the gateway manufacturing company 4. Further, the signature generation device 6 receives the ECU public key together with the signature generation request from the ECU manufacturing company 5, generates an electronic signature certifying the validity of the received ECU public key, and transmits the electronic signature to the ECU manufacturing company 5.
  • the processing unit 61 of the signature generation device 6 executes the signature generation program 62a stored in the storage unit 62, whereby the ECU public key reception unit 61a, the signature generation unit 61b, and the signature transmission unit 61c etc. are realized as software-like function blocks.
  • the ECU public key receiving unit 61a performs processing for receiving, at the communication unit 63, the signature generation request and the ECU public key transmitted from the communication device of the ECU manufacturing company 5 or the like.
  • the signature generation unit 61 b generates an electronic signature using the signature generation key 62 b of the storage unit 62 for the ECU public key requested to generate a signature.
  • the signature transmission unit 61c transmits the information including the electronic signature generated by the signature generation unit 61b to the communication device of the ECU manufacturing company 5 that is the transmission source of the signature generation request and the ECU public key.
  • the signature generation process performed by the signature generation device 6 using the signature generation key 62b is an existing technology, and thus detailed description will be omitted.
  • the signature verification process using the signature verification key 22d performed by the gateway 2 is an existing technology, and thus the detailed description is omitted.
  • detailed procedures for encryption and decryption of information using a secret key and public key, procedures for encryption and decryption of information using a common key (session key), and a message authenticator using a session key are used. About the communication procedure etc. which were the same, since it is an existing technology, detailed explanation is omitted.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the image reading device 7.
  • the image reading device 7 according to the present embodiment is, for example, a device of a size and shape which is provided at a dealer or a repair shop of the vehicle 1 and can be carried by a worker who performs maintenance or repair of the vehicle 1. .
  • the image reading device 7 may be a dedicated device for performing maintenance, repair, etc. of the vehicle 1, such as attachment of the ECU 3, or, for example, image reading and the vehicle 1 in a general-purpose personal computer or tablet type terminal device. It may be an apparatus in which a program having a function of performing communication is installed.
  • the image reading device 7 is configured to include a processing unit 71, a storage unit 72, a camera 73, a connection terminal 74, and the like.
  • the processing unit 71 is configured using an arithmetic processing unit such as a CPU or an MPU, and can perform various arithmetic processing by reading and executing a program stored in the storage unit 72.
  • the processing unit 71 executes the conversion program 72a stored in the storage unit 72 to read the QR code 3B and convert it into information.
  • the storage unit 72 is configured using, for example, a non-volatile memory element such as a flash memory or an EEPROM.
  • the storage unit 72 stores programs executed by the processing unit 71, various data required for processing, and the like.
  • the storage unit 72 stores a conversion program 72a for performing processing of reading the QR code 3B printed on the box 3A of the ECU 7 and converting it into information, and information necessary for processing by this program. .
  • the camera 73 is a camera for photographing the QR code 3B printed on the box 3A of the ECU 3.
  • the camera 73 captures an image according to the user's operation on an image capturing button provided at an appropriate position of the image reading device 7, for example, and gives the processing unit 71 an image obtained by the image capturing.
  • the connection terminal 74 is a terminal to which the communication cable 7a can be detachably connected, and for example, a terminal according to a standard such as OBD or USB can be adopted. In the present embodiment, by connecting one end of the communication cable 7a to the connection terminal 74 and connecting the other end of the communication cable 7a to the gateway 2, the gateway 2 and the image reading apparatus 7 can communicate.
  • the processing unit 71 of the image reading device 7 realizes the conversion processing unit 71a and the like as software functional blocks.
  • the conversion processing unit 71a extracts the QR code 3B from the image captured by the camera 73, and converts the extracted QR code 3B into data such as an ID of the ECU 3, an ECU public key, and an electronic signature in the present embodiment. Do the process.
  • the conversion process from QR Code 3B to digital data is an existing technology, detailed description is omitted.
  • the data converted by the conversion processing unit 71a is transmitted to the gateway 2 connected to the connection terminal 74 via the communication cable 7a.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the method of manufacturing the ECU 3 by the ECU manufacturing company 5.
  • the ECU manufacturing company 5 first generates an ECU secret key and an ECU public key for each ECU 3 to be manufactured (step S1).
  • the ECU secret key and the ECU public key for each ECU 3 are generated by, for example, a computer provided in the ECU manufacturing company 5.
  • the computer communicates with the signature generation device 6 via the network such as the Internet, and makes a generation request of the electronic signature for the ECU public key generated in step S1 (step S2).
  • the electronic signature of the ECU public key is generated by the signature generation device 6, and the electronic signature generated from the signature generation device 6 is transmitted.
  • the computer of the ECU manufacturing company 5 receives and acquires the electronic signature from the signature generation device 6 (step S3).
  • the writing device 5a writes the ECU secret key and the ECU public key generated in step S1 in the storage unit 32 of the ECU 3 (step S4).
  • the ECU secret key and the ECU public key written at this time have different values for each ECU 3.
  • the process of step S4 may be performed prior to steps S2 and S3 or may be performed in parallel.
  • the computer of the ECU manufacturing company 5 generates the QR code 3B based on the information including the electronic signature acquired from the signature generation device 6 in step S2, the ECU public key and the ID of the ECU 3 in which the ECU public key is written. (Step S5).
  • the printing device 5b of the ECU manufacturing company 5 prints the QR code 3B generated in step S5 on a predetermined place of the box 3A accommodating the ECU 3 (step S6).
  • the transport device of the ECU manufacturing company 5 or the like stores the ECU 3 whose ECU secret key and ECU public key are written in the storage unit 32 in step S4 in the box 3A on which the QR code 3B is printed in step S6.
  • Step S7 the manufacture of the ECU 3 is completed.
  • the public key stored in the storage unit 32 of the ECU 3 matches the ECU public key included in the QR code 3B printed on the box 3A. In addition, it is necessary to combine the ECU 3 and the box 3A.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining a method of attaching the ECU 3 to the vehicle 1.
  • the manufactured ECU 3 is attached to the vehicle 1 at a manufacturing company of the vehicle 1, a dealer, a maintenance plant or the like.
  • the worker who attaches the ECU 3 first needs to use the image reading device 7 to read the QR code 3B printed on the box 3A in which the ECU 3 is housed.
  • the image reading device 7 acquires an image captured by the camera 73 of the QR code 3B printed on the box 3A according to a shooting operation by the operator (step S11).
  • the image reading device 7 performs a process of converting the QR code 3B captured in the captured image acquired by the camera 73 into digital data (step S12).
  • the image reading device 7 transmits information such as the ID of the ECU 3, the ECU public key, and the electronic signature included in the digital data converted in step S12 to the gateway 2 connected via the communication cable 7a (step S13), the process ends.
  • step S13 it is necessary for the worker to perform an operation of connecting the gateway 2 of the vehicle 1 and the image reading device 7 by the communication cable 7a.
  • the gateway 2 and the image reading device 7 connected via the communication cable 7 a start transmission and reception of information, for example, the operator who operates the image reading device 7 asks for an input of a password or the like, etc.
  • a process may be performed to confirm whether the device 7 or a worker or the like has the proper authority.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of the process of acquiring the ECU public key performed by the gateway 2.
  • the ECU public key acquisition unit 21a of the processing unit 21 of the gateway 2 to which the image reading device 7 is connected via the communication cable 7a is the information of the ID of the ECU 3 transmitted from the image reading device 7, such as the ECU public key and the electronic signature. Is acquired (step S21).
  • the signature verification unit 21b of the processing unit 21 reads the signature verification key 22d stored in the storage unit 22 (step S22).
  • the signature verification unit 21b performs a signature verification process using the ECU public key and the electronic signature acquired in step S21, and the signature verification key 22d read in step S22 (step S23).
  • the signature verification unit 21b determines whether the electronic signature acquired in step S21 is a correct electronic signature (step S24). If the electronic signature is correct (S24: YES), the signature verification unit 21b uses the information on the ID of the ECU 3 acquired in step S21, such as the ECU public key and the electronic signature, in the ECU public key DB 22f of the storage unit 22. After registration (step S25), the process ends. If the electronic signature is not correct (S24: NO), the signature verification unit 21b ends the process without registering information such as the ID, the ECU public key, and the electronic signature.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the procedure of the authentication process performed by the ECU 3.
  • the identification information transmission unit 31a of the processing unit 31 of the ECU 3 when the ECU 3 is connected to the communication line 1a in the vehicle 1 and, for example, a predetermined operation is performed by the worker, an authentication request and its own ID are issued to the gateway 2. Is sent (step S31). Thereafter, the GW public key receiving unit 31b of the processing unit 31 determines whether the communication unit 33 has received the GW public key transmitted from the gateway 2 (step S32). If the GW public key has not been received (S32: NO), the GW public key receiving unit 31b waits until the GW public key is received.
  • the GW public key decryption unit 31c of the processing unit 31 decrypts the received GW public key using the ECU secret key 32b stored in the storage unit 32. (Step S33).
  • the GW public key decryption unit 31c stores the decrypted GW public key in the storage unit 32 (step S34).
  • the ECU public key encryption unit 31d of the processing unit 31 encrypts the ECU public key 32c stored in the storage unit 32 using the GW public key stored in the storage unit 32 (step S35).
  • the ECU public key transmission unit 31e of the processing unit 31 transmits the ECU public key encrypted in step S35 to the gateway 2 through the communication unit 33 (step S36).
  • the session key receiving unit 31f of the processing unit 31 determines whether the communication unit 33 has received the session key transmitted from the gateway 2 (step S37). When the session key has not been received (S37: NO), the session key receiving unit 31f waits until the session key is received. When the session key is received from the gateway 2 (S37: YES), the session key decryption unit 31g of the processing unit 31 decrypts the session key received in step S37 using the GW public key stored in the storage unit 32. (Step S38). The session key decryption unit 31 g stores the decrypted session key in the storage unit 32 (step S 39), and ends the process.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the procedure of the authentication process performed by the gateway 2.
  • the identification information receiving unit 21c of the processing unit 21 of the gateway 2 determines whether the authentication request and the ID transmitted by the ECU 3 have been received (step S51). When the authentication request and the ID are not received (S51: NO), the identification information receiving unit 21c stands by until the authentication request and the ID are received. When the authentication request and the ID from the ECU 3 are received (S51: YES), the GW public key encryption unit 21d of the processing unit 21 converts the ECU public key corresponding to the received ID from the ECU public key DB 22f of the storage unit 22 Read out (step S52).
  • the GW public key encryption unit 21d encrypts the GW public key stored in the storage unit 22 using the ECU public key read in step S52 (step S53).
  • the GW public key transmission unit 21e of the processing unit 21 transmits the ECU public key encrypted in step S53 to the authentication request transmission source ECU 3 through the communication unit 23 (step S54).
  • the ECU public key receiving unit 21f of the processing unit 21 determines whether the ECU public key transmitted from the ECU 3 has been received (step S55). When the ECU public key is not received (S55: NO), the ECU public key receiving unit 21f stands by until the ECU public key is received. When the ECU public key is received from the ECU 3 (S55: YES), the ECU public key decryption unit 21g of the processing unit 21 uses the GW secret key 22b stored in the storage unit 22 to receive the ECU publicized in step S55 The key is decrypted (step S56).
  • the ECU public key determination unit 21h of the processing unit 21 performs the decryption in step S56 by determining whether the ECU public key decrypted in step S56 matches the ECU public key read in step S52. It is determined whether the ECU public key is correct (step S57).
  • the session key encryption unit 21i of the processing unit 21 reads out and encrypts the session key stored in the storage unit 22 (step S58).
  • the session key transmission unit 21j of the processing unit 21 transmits the session key encrypted in step S58 to the ECU 3 through the communication unit 23 (step S59), and the process ends.
  • the processing unit 21 ends the process without performing encryption and transmission of the session key.
  • the gateway 2 mounted on the vehicle 1 authenticates the ECU 3 newly connected to the network (communication line 1a) in the vehicle 1 (that is, the ECU 3 Determine if the device is a legitimate device).
  • the ECU 3 stores the ECU secret key and the ECU public key in the storage unit 32.
  • the gateway 2 stores the GW private key and the GW public key, and a signature verification key for verifying whether the electronic signature is correct or not in the storage unit 22. Since the ECU 3 and the gateway 2 do not need to store common key information in advance, these key information can be stored beforehand, for example, at the manufacturing stage of each device, and the ECU 3 is attached to the vehicle 1 There is no need to write key information at the same time.
  • the gateway 2 acquires the ECU public key of the ECU 3 newly connected to the network in the vehicle 1.
  • the image reader 7 uses the QR code 3B printed on the box 3A accommodating the ECU 3
  • a method is employed in which the gateway 2 acquires the ECU public key by reading it.
  • the gateway 2 that has acquired the ECU public key verifies the correctness of the electronic signature attached to the ECU public key using the signature verification key stored in the storage unit 22, and releases the valid ECU public key to the ECU disclosed in the storage unit 22. It is stored in the key DB 22f.
  • the gateway 2 encrypts the GW public key stored in the storage unit 22 using the ECU public key stored in the ECU public key DB 22 f, and transmits the encrypted GW public key to the newly connected ECU 3.
  • the GW public key transmitted at this time can be decrypted only by the ECU 3 having the ECU secret key paired with the ECU public key used for the encryption.
  • the ECU 3 that has received the encrypted GW public key from the gateway 2 decrypts the received GW public key using the ECU secret key stored in the storage unit 32.
  • the ECU 3 encrypts the ECU public key stored in the storage unit 32 using the decrypted GW public key, and transmits the encrypted ECU public key to the gateway 2. Only the gateway 2 having the GW secret key paired with the GW public key used for encryption can decrypt the ECU public key transmitted at this time.
  • the gateway 2 that has received the encrypted ECU public key from the ECU 3 decrypts the ECU public key using the GW secret key stored in the storage unit 22, and determines whether the decrypted ECU public key is correct. At this time, for example, when the ECU public key received from the ECU 3 matches the ECU public key acquired from the QR code 3B, the gateway 2 determines that the ECU public key received from the ECU 3 is valid. If it is determined that the ECU public key is valid, the gateway 2 determines (authenticates) that the ECU 3 that is the transmission source of the ECU public key is a valid device.
  • the gateway 2 or the ECU 3 in order to authenticate the ECU 3 newly connected to the network in the vehicle 1, the gateway 2 or the ECU 3 needs to communicate with a server device or the like outside the vehicle 1. There is no Further, since the ECU secret key and the GW secret key to be prevented from leaking may be written in advance in the storage unit of each device, for example, at the manufacturing stage of each device, etc. It is not necessary to handle the GW private key and the malicious worker can be prevented from illegally acquiring the ECU private key and the GW private key.
  • the gateway 2 stores a session key used for communication via the network in the vehicle 1 and transmits the session key to a new ECU 3 determined to be valid.
  • the session key is a common key shared by all the devices connected to the network in the vehicle 1. For example, when performing processing of encryption / decryption of transmission / reception information or processing of generation / verification of a message authenticator, etc. Used for The gateway 2 encrypts the session key using the ECU public key of the ECU 3, and transmits the encrypted session key to the ECU 3.
  • the ECU 3 that has received the encrypted session key decrypts the session key using the ECU secret key stored in the storage unit 32. Thereafter, the ECU 3 can communicate with the other ECUs 3 connected to the network in the vehicle 1 using the session key.
  • the QR code 3B is generated by visualizing the electronic public key attached to the ECU public key, and the QR code 3B is printed on the box 3A accommodating the ECU 3.
  • the QR code 3B may be printed at a place other than the box 3A.
  • the QR code 3B may be printed on the exterior part of the ECU 3 or, for example, a manual attached to the ECU 3 is stored in the box 3A together with the ECU 3.
  • the QR code 3B may be printed on the other attached accessories.
  • the image reading device 7 reads the QR code 3 B drawn on the main body or the accessory of the ECU 3.
  • the gateway 2 can acquire the electronically signed ECU public key by converting the read image into the information of the electronically signed ECU public key.
  • the conversion from the QR code 3B to the ECU public key may be performed by the image reading device 7 or may be performed by the gateway 2.
  • the signature generation device 6 generates an electronic signature of the ECU public key of the ECU 3.
  • the signature generation device 6 stores a signature generation key that makes a pair with the signature verification key stored in the gateway 2, and uses this signature generation key to generate an electronic signature of the ECU public key of the ECU 3.
  • the signature generation device 6 generates an electronic signature at a stage before manufacturing the ECU 3, generates the QR code 3B based on the information of the ECU public key to which the generated electronic signature is attached, and generates the QR code in the manufacturing process of the ECU 3.
  • the code 3B is printed.
  • the gateway 2 when acquiring the electronic public key attached ECU public key of the ECU 3, the gateway 2 acquires an ID for identifying the ECU 3. For example, the ID of the ECU 3 is acquired by the gateway 2 via the image reading device 7 as the QR code 3B together with the electronic public key attached ECU public key.
  • the gateway 2 stores the ECU public key in the ECU public key DB 22 f of the storage unit 22 in association with the ID of the ECU 3.
  • the ECU 3 transmits its own ID to the gateway 2.
  • the gateway 2 that has received this ID encrypts its own GW public key using the ECU public key associated with the received ID, and transmits the encrypted GW public key to the ECU 3.
  • the gateway 2 can acquire the ECU public keys related to the plurality of ECUs 3 and perform authentication on the plurality of ECUs 3 in parallel.
  • the gateway 2 mounted on the vehicle 1 is configured to perform authentication of the newly connected ECU 3.
  • the present invention is not limited to this.
  • any one of the ECUs 3 mounted on the vehicle 1 may be configured to authenticate the newly connected ECU 3 or may be configured to perform authentication by an on-vehicle apparatus other than the gateway 2 and the ECU 3.
  • the gateway 2 acquires the ECU public key by reading the QR code 3B printed on the box 3A of the ECU 3 by the image reader 7.
  • the ECU public key may be converted into an image other than the QR code 3B and printed.
  • the QR code 3B may be printed other than the box 3A of the ECU 3.
  • the gateway 2 and the recording medium may transmit and receive information by performing wireless communication such as NFC (Near Field Communication).
  • the information such as the ECU public key may be printed as a character string in which a plurality of numbers or characters are arranged in a box 3A of the ECU 3 or an instruction manual.
  • a character string may be read by the image reading device 7, but the operator inputs the character string using an input device such as a keyboard, and the gateway 2 acquires the character string input. It is good also as composition converted into information, such as ECU public key.
  • the ECU public company 5 transmits the ECU public key to the signature generation device 6 via the network such as the Internet
  • the signature generation device 6 transmits the electronic signature to the ECU manufacturing company 5 via the network.
  • the information exchange between the ECU manufacturing company 5 and the signature generation device 6 may adopt, for example, a method of exchanging a recording medium recording the information by mail. The same is true for the exchange of information between the gateway manufacturer 4 and the signature generation device 6.
  • the program such as the conversion program 72a executed by the processing unit 71 of the reading device 7 may be provided in the form of being recorded on a recording medium such as an optical disk or a memory card.

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Abstract

車両外の装置との無線通信などを必要とせずに通信装置を認証することができる車載認証システム、通信装置、車載認証装置、コンピュータプログラム、通信装置の認証方法及び通信装置の製造方法を提供する。 通信装置は第1秘密鍵及び第1公開鍵を記憶し、車載認証装置は第2秘密鍵、第2公開鍵及び署名検証鍵を記憶する。車載認証装置は、電子署名が付された第1公開鍵を取得して署名検証鍵にて検証し、正当な第1公開鍵を用いて第2公開鍵を暗号化して通信装置へ送信する。通信装置は、暗号化された第2公開鍵を受信して第1秘密鍵にて復号し、復号した第2公開鍵を用いて第1公開鍵を暗号化して車載認証装置へ送信する。車載認証装置は、暗号化された第1公開鍵を受信して第2秘密鍵にて復号し、復号した第1公開鍵が正当であると判定した場合に、通信装置が正当な装置であると認証する。

Description

車載認証システム、通信装置、車載認証装置、コンピュータプログラム、通信装置の認証方法及び通信装置の製造方法
 本発明は、車両内のネットワークに接続された通信装置を認証するための車載認証システム、通信装置、車載認証装置、コンピュータプログラム、通信装置の認証方法及び通信装置の製造方法に関する。
 近年、車両の自動運転又は運転補助等の技術が研究開発されており、車両の高機能化が推し進められている。車両の高機能化に伴って、車両に搭載されるECU(Electronic Control Unit)などの制御装置においては、ハードウェア及びソフトウェアが高機能化及び複雑化している。これに対して、車両の制御システムに不正な装置又はソフトウェアの注入を行うことによって、例えば車両の乗っ取りなどの攻撃が行われ得るという問題がある。車両に対する不正な攻撃を防ぐため、例えば通信の暗号化などの種々の対策が検討されている。
 特許文献1においては、車両の電子キーを交換後に再登録する際のセキュリティ性を確保することを目的とした電子キー登録システムが提案されている。この電子キー登録システムでは、車両に搭載されたECUが車両外のセンターとの通信を行って、交換する電子キーが正当なものであるか否かの照合を行うことによって、セキュリティ性を高めている。また特許文献2においては、故障などによりECUを交換した場合に、交換後のECUに電子キーを登録する電子キー登録システムが提案されている。この電子キー登録システムでは、交換後のECUが電子キーから読み出した情報を車両外のセンターへ送信して照合を行い、照合が成立した場合に電子キーを登録することによって、セキュリティ性を高めている。
 特許文献3においては、管理装置及びECUの間で共通のデータを生成し、このデータを通信のメッセージ認証コードの生成又は暗号鍵に使用することでセキュリティ性を向上することを目的とした車載制御システムが提案されている。この車載制御システムでは、管理装置及びECUが共通の第1データを記憶し、管理装置が第2データを生成してECUへ送信し、管理装置及びECUが第1データ及び第2データを用いて共通の第3データを生成する。
 非特許文献1においては、車両に対して新たなECUを追加する際に、車内ネットワークを介した通信にて必要となる暗号処理用の鍵を、車両に搭載されたセキュリティゲートウェイと新たなECUとの間で安全に授受するための方法が提案されている。この方法では、セキュリティゲートウェイが有するマスターキー及び初期マスターキーと、新たなECUに書き込まれた初期マスターキーとを利用して、最終的にセキュリティゲートウェイが通信用のセッションキーをECUへ送信する。
特開2014-156723号公報 特開2014-077281号公報 特開2017-060031号公報
 特許文献1,2に記載された電子キー登録システムでは、車両外のセンターを利用して電子キーの照合を行う必要があるが、車両は必ずしも車両外の装置と通信を行うことができる環境にあるとは限らず、センターとの通信を行うことができない場合にはこのシステムを利用できないという問題がある。
 特許文献3に記載の車載制御システムでは、センターなどとの通信を行う必要はないが、管理装置と共通の第1データをECUのメモリなどに予め書き込んでおく必要がある。例えばECUの故障による交換又は機能追加のための新たなECUの追加等を行う場合には、交換又は追加される新たなECUのメモリに共通の第1データを書き込む必要がある。このため、ECUの交換又は追加等の作業を行う作業者が、第1データを不正に取得することが可能である。不正に第1データを取得した悪意の作業者は、例えば第1データを不正な装置のメモリに書き込み、不正な装置を車両に取り付けるなどの行為を行う虞がある。非特許文献1に記載の技術も同様に、新たなECUに対して共通の初期マスターキーの書き込みを行う必要があり、この際に初期マスターキーが漏洩する可能性がある。
 本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、車両外の装置との無線通信などを必要とせずに、車両に対する通信装置の交換又は追加等を行った際にこの通信装置を認証することができる車載認証システム、通信装置、車載認証装置、コンピュータプログラム、通信装置の認証方法及び通信装置の製造方法を提供することにある。
 本発明に係る車載認証システムは、車両内のネットワークに新たに接続された通信装置を車載認証装置が認証する車載認証システムにおいて、前記通信装置は、第1秘密鍵及び第1公開鍵が記憶された第1記憶部を有し、前記車載認証装置は、第2秘密鍵及び第2公開鍵、並びに、前記第1公開鍵に付された電子署名の正否を検証する署名検証鍵が記憶された第2記憶部と、前記電子署名が付された前記第1公開鍵を取得する第1公開鍵取得部と、前記第1公開鍵取得部が取得した前記第1公開鍵に付された前記電子署名の正否を、前記第2記憶部に記憶された前記署名検証鍵を用いて検証する署名検証部と、前記署名検証部により正当であると判定された電子署名が付された第1公開鍵を用いて、前記第2記憶部に記憶された第2公開鍵を暗号化する第2公開鍵暗号化部と、前記第2公開鍵暗号化部が暗号化した前記第2公開鍵を、前記ネットワークを介して前記通信装置へ送信する第2公開鍵送信部とを有し、前記通信装置は、前記車載認証装置から暗号化された前記第2公開鍵を受信する第2公開鍵受信部と、前記第2公開鍵受信部が受信した前記第2公開鍵を、前記第1記憶部に記憶された前記第1秘密鍵を用いて復号する第2公開鍵復号部と、前記第2公開鍵復号部が復号した前記第2公開鍵を用いて、前記第1記憶部に記憶された前記第1公開鍵を暗号化する第1公開鍵暗号化部と、前記第1公開鍵暗号化部が暗号化した前記第1公開鍵を、前記ネットワークを介して前記車載認証装置へ送信する第1公開鍵送信部とを更に有し、前記車載認証装置は、前記通信装置から暗号化された前記第1公開鍵を受信する第1公開鍵受信部と、前記第1公開鍵受信部が受信した前記第1公開鍵を、前記第2記憶部に記憶された前記第2秘密鍵を用いて復号する第1公開鍵復号部と、前記第1公開鍵復号部が復号した前記第1公開鍵の正否を判定する第1公開鍵判定部とを更に有し、前記第1公開鍵判定部が前記第1公開鍵が正当であると判定した場合に、前記通信装置が正当な装置であると認証することを特徴とする。
 また、本発明に係る車載認証システムは、前記車載認証装置の前記第2記憶部が、前記ネットワークを介した前記車両内の通信に用いられる共通鍵を記憶し、前記車載認証装置は、前記第1公開鍵判定部が正当であると判定した前記第1公開鍵を用いて、前記第2記憶部に記憶された前記共通鍵を暗号化する共通鍵暗号化部と、前記共通鍵暗号化部が暗号化した前記共通鍵を、前記ネットワークを介して前記通信装置へ送信する共通鍵送信部とを有し、前記通信装置は、前記車載認証装置から暗号化された前記共通鍵を受信する共通鍵受信部と、前記共通鍵受信部が受信した前記共通鍵を、前記第1記憶部に記憶された前記第1秘密鍵を用いて復号する共通鍵復号部とを有し、前記通信装置の前記第1記憶部は、前記共通鍵復号部が復号した前記共通鍵を記憶することを特徴とする。
 また、本発明に係る車載認証システムは、前記通信装置又は前記通信装置の付随物には、前記電子署名が付された前記第1公開鍵を可視化した情報が描かれており、前記情報を取得する可視化情報取得装置を更に備え、前記車載認証装置は、前記可視化情報取得装置が取得した情報に基づいて前記電子署名が付された前記第1公開鍵を取得することを特徴とする。
 また、本発明に係る車載認証システムは、前記署名検証鍵と対になる署名生成鍵を記憶した記憶部と、入力された前記第1公開鍵に対して前記記憶部に記憶された前記署名生成鍵を用いて電子署名を生成する署名生成部とを有する署名生成装置を備えることを特徴とする。
 また、本発明に係る車載認証システムは、前記車載認証装置の前記第1公開鍵取得部は、前記電子署名が付された前記第1公開鍵と共に、該第1公開鍵と対になる前記第1秘密鍵を記憶した前記通信装置の識別情報を取得し、前記車載認証装置は、前記第1公開鍵取得部が取得した前記電子署名が付された前記第1公開鍵を、前記識別情報に対応付けて前記第2記憶部に記憶し、前記通信装置は、前記ネットワークに接続された際に、自身の識別情報を前記車載認証装置へ送信する識別情報送信部を有し、前記車載認証装置は、前記通信装置から前記識別情報を受信する識別情報受信部を有し、前記車載認証装置の前記第2公開鍵暗号化部は、前記識別情報受信部が受信した識別情報に対応付けられた前記第1公開鍵を用いて前記第2公開鍵を暗号化することを特徴とする。
 また、本発明に係る通信装置は、車両内のネットワークに接続される通信装置において、第1秘密鍵及び第1公開鍵が記憶された記憶部と、前記ネットワークに接続された車載認証装置から暗号化された第2公開鍵を受信する第2公開鍵受信部と、前記第2公開鍵受信部が受信した前記第2公開鍵を、前記記憶部に記憶された前記第1秘密鍵を用いて復号する第2公開鍵復号部と、前記第2公開鍵復号部が復号した前記第2公開鍵を用いて、前記記憶部に記憶された前記第1公開鍵を暗号化する第1公開鍵暗号化部と、前記第1公開鍵暗号化部が暗号化した前記第1公開鍵を、前記ネットワークを介して前記車載認証装置へ送信する第1公開鍵送信部とを備えることを特徴とする。
 また、本発明に係る通信装置は、車両内のネットワークに接続される通信装置において、第1秘密鍵が記憶された記憶部を備え、装置本体又は装置の付随物には、前記第1秘密鍵と対になる第1公開鍵及び該第1公開鍵の正当性を示す電子署名を可視化した情報が描かれていることを特徴とする。
 また、本発明に係る車載認証装置は、車両内のネットワークに新たに接続された通信装置を認証する車載認証装置において、前記通信装置が記憶している第1秘密鍵と対になる第1公開鍵に付された電子署名の正否を検証する署名検証鍵、並びに、第2秘密鍵及び第2公開鍵が記憶された記憶部と、前記電子署名が付された前記第1公開鍵を取得する第1公開鍵取得部と、前記第1公開鍵取得部が取得した前記第1公開鍵に付された前記電子署名の正否を、前記記憶部に記憶された前記署名検証鍵を用いて検証する署名検証部と、前記署名検証部により正当であると判定された電子署名が付された第1公開鍵を用いて、前記記憶部に記憶された第2公開鍵を暗号化する第2公開鍵暗号化部と、前記第2公開鍵暗号化部が暗号化した前記第2公開鍵を、前記ネットワークを介して前記通信装置へ送信する第2公開鍵送信部と、前記通信装置から暗号化された前記第1公開鍵を受信する第1公開鍵受信部と、前記第1公開鍵受信部が受信した前記第1公開鍵を、前記記憶部に記憶された前記第2秘密鍵を用いて復号する第1公開鍵復号部と、前記第1公開鍵復号部が復号した前記第1公開鍵の正否を判定する第1公開鍵判定部とを備え、前記第1公開鍵判定部が前記第1公開鍵が正当であると判定した場合に、前記通信装置が正当な装置であると認証することを特徴とする。
 また、本発明に係るコンピュータプログラムは、第1秘密鍵及び第1公開鍵が記憶された記憶部を有するコンピュータに、車両内のネットワークに接続された車載認証装置から暗号化された第2公開鍵を受信させ、受信した前記第2公開鍵を、前記記憶部に記憶された前記第1秘密鍵を用いて復号させ、復号した前記第2公開鍵を用いて、前記記憶部に記憶された前記第1公開鍵を暗号化させ、暗号化した前記第1公開鍵を、前記ネットワークを介して前記車載認証装置へ送信させることを特徴とする。
 また、本発明に係るコンピュータプログラムは、車両内のネットワークに接続された通信装置が記憶している第1秘密鍵と対になる第1公開鍵に付された電子署名の正否を検証する署名検証鍵、並びに、第2秘密鍵及び第2公開鍵が記憶された記憶部を有するコンピュータに、前記電子署名が付された前記第1公開鍵を取得させ、取得した前記第1公開鍵に付された前記電子署名の正否を、前記記憶部に記憶された前記署名検証鍵を用いて検証させ、検証により正当であると判定された電子署名が付された第1公開鍵を用いて、前記記憶部に記憶された第2公開鍵を暗号化させ、暗号化した前記第2公開鍵を、前記ネットワークを介して前記通信装置へ送信させ、前記通信装置から暗号化された前記第1公開鍵を受信させ、受信した前記第1公開鍵を、前記記憶部に記憶された前記第2秘密鍵を用いて復号させ、復号した前記第1公開鍵の正否を判定させ、前記第1公開鍵が正当であると判定した場合に、前記通信装置が正当な装置であると認証させることを特徴とする。
 また、本発明に係る通信装置の認証方法は、第1秘密鍵及び第1公開鍵を車両内のネットワークに接続される通信装置の第1記憶部に記憶し、第2秘密鍵及び第2公開鍵、並びに、前記第1公開鍵に付された電子署名の正否を検証する署名検証鍵を車載認証装置の第2記憶部に記憶し、前記車載認証装置が、前記電子署名が付された前記第1公開鍵を取得し、取得した前記第1公開鍵に付された前記電子署名の正否を、前記第2記憶部に記憶された前記署名検証鍵を用いて検証し、検証により正当であると判定された電子署名が付された第1公開鍵を用いて、前記第2記憶部に記憶された第2公開鍵を暗号化し、暗号化した前記第2公開鍵を、前記ネットワークを介して前記通信装置へ送信し、前記通信装置が、前記車載認証装置から暗号化された前記第2公開鍵を受信し、受信した前記第2公開鍵を、前記第1記憶部に記憶された前記第1秘密鍵を用いて復号し、復号した前記第2公開鍵を用いて、前記第1記憶部に記憶された前記第1公開鍵を暗号化し、暗号化した前記第1公開鍵を、前記ネットワークを介して前記車載認証装置へ送信し、前記車載認証装置が、前記通信装置から暗号化された前記第1公開鍵を受信し、受信した前記第1公開鍵を、前記第2記憶部に記憶された前記第2秘密鍵を用いて復号し、復号した前記第1公開鍵の正否を判定し、前記第1公開鍵が正当であると判定した場合に、前記通信装置が正当な装置であると認証することを特徴とする。
 また、本発明に係る通信装置の認証方法は、署名生成装置が、第1公開鍵の電子署名を生成し、情報書込装置が、前記第1公開鍵及び該第1公開鍵と対になる第1秘密鍵を、車両内のネットワークに接続される通信装置の第1記憶部に書き込み、印刷装置が、前記通信装置又は前記通信装置の付随物に、前記電子署名が付された前記第1公開鍵を可視化した情報を印刷し、情報書込装置が、第2秘密鍵及び第2公開鍵、並びに、前記第1公開鍵に付された電子署名の正否を検証する署名検証鍵を車載認証装置の第2記憶部に書き込み、可視化情報取得装置が、印刷された前記情報を取得し、前記車載認証装置が、前記可視化情報取得装置が取得した情報に基づいて前記電子署名が付された前記第1公開鍵を取得し、取得した前記第1公開鍵に付された前記電子署名の正否を、前記第2記憶部に記憶された前記署名検証鍵を用いて検証し、検証により正当であると判定された電子署名が付された第1公開鍵を用いて、前記第2記憶部に記憶された第2公開鍵を暗号化し、暗号化した前記第2公開鍵を、前記ネットワークを介して前記通信装置へ送信し、前記通信装置が、前記車載認証装置から暗号化された前記第2公開鍵を受信し、受信した前記第2公開鍵を、前記第1記憶部に記憶された前記第1秘密鍵を用いて復号し、復号した前記第2公開鍵を用いて、前記第1記憶部に記憶された前記第1公開鍵を暗号化し、暗号化した前記第1公開鍵を、前記ネットワークを介して前記車載認証装置へ送信し、前記車載認証装置が、前記通信装置から暗号化された前記第1公開鍵を受信し、受信した前記第1公開鍵を、前記第2記憶部に記憶された前記第2秘密鍵を用いて復号し、復号した前記第1公開鍵の正否を判定し、前記第1公開鍵が正当であると判定した場合に、前記通信装置が正当な装置であると認証することを特徴とする。
 また、本発明に係る通信装置の製造方法は、署名生成装置が、第1公開鍵の電子署名を生成し、情報書込装置が、前記第1公開鍵及び該第1公開鍵と対になる第1秘密鍵を、車両内のネットワークに接続される通信装置の第1記憶部に書き込み、印刷装置が、前記通信装置又は前記通信装置の付随物に、前記電子署名が付された前記第1公開鍵を可視化した情報を印刷することを特徴とする。
 本発明においては、車両内のネットワークに新たに接続された通信装置を、車両に搭載された車載認証装置が認証する(即ち、この通信装置が正当な装置であるか否かを判断する)。
 通信装置は、第1秘密鍵及び第1公開鍵を記憶しておく。車載認証装置は、第2秘密鍵及び第2公開鍵と、電子署名の正否を検証する署名検証鍵とを記憶しておく。通信装置及び車載認証装置は、共通の鍵情報を記憶しておく必要がないため、装置の製造後に共通の鍵情報が扱われることはなく、共通の鍵情報が漏えいすることはない。本発明の手法では、これらの鍵情報の記憶は装置の製造段階で予め行われる。
 まず車載認証装置は、車両内のネットワークに対して新たに接続される通信装置の第1公開鍵を取得する。公開鍵は外部に漏えいしても問題がない情報であるため、車載認証装置による第1公開鍵の取得はどのような方法で行われてもよい。ただし第1公開鍵には電子署名が付され、車載認証装置は、予め記憶した署名検証鍵を用いて取得した第1公開鍵の正否を検証する。第1公開鍵が正当なものである場合、この第1公開鍵を用いて、自身が記憶している第2公開鍵を暗号化し、暗号化した第2公開鍵を、車両内のネットワークを介して新たに接続された通信装置へ送信する。このときに送信される第2公開鍵を復号することができるのは、暗号化に用いた第1公開鍵と対になる第1秘密鍵を有する通信装置のみである。
 車載認証装置から暗号化された第2公開鍵を受信した通信装置は、自身が記憶している第1秘密鍵を用いて第2公開鍵を復号する。この第2公開鍵を用いて通信装置は、自身が記憶している第1公開鍵を暗号化し、暗号化した第1公開鍵を、車両内のネットワークを介して車載認証装置へ送信する。このときに送信される第1公開鍵を復号することができるのは、暗号化に用いた第2公開鍵と対になる第2秘密鍵を有する車載認証装置のみである。
 通信装置から暗号化された第1公開鍵を受信した車載認証装置は、自身が記憶している第2秘密鍵を用いて第1公開鍵を復号し、復号した第1公開鍵の正否を判定する。このときに車載認証装置は、例えば復号した第1公開鍵が、電子署名付きで取得した第1公開鍵と一致する場合に、この第1公開鍵を正当なものであると判定する構成とすることができる。第1公開鍵が正当であると判定した場合、車載認証装置は、この第1公開鍵の送信元である通信装置を正当な装置であると判断する。
 このように本発明に係る車載認証システムでは、新たに車両内のネットワークに接続された通信装置を認証するために、車載認証装置が車両外のサーバ装置などとの間で通信を行う必要がない。また漏洩を防止すべき第1秘密鍵及び第2秘密鍵は、例えば装置の製造段階等において各装置のメモリなどに予め書き込んでおけばよいため、通信装置を接続する作業を行う作業者が第1秘密鍵及び第2秘密鍵を扱う必要はなく、悪意の作業者が第1秘密鍵及び第2秘密鍵を不正に取得することを防止できる。
 また本発明においては、車両内のネットワークを介した通信に用いられる共通鍵を車載認証装置が記憶し、正当な装置であると判定した新規の通信装置に対してこの共通鍵を送信する処理を行う。共通鍵は、車両内のネットワークに接続された全ての装置が有する共通の鍵であり、例えば送受信する情報の暗号化/復号の処理又はメッセージ認証子の生成/検証の処理等を行う際に用いられる。
 車載認証装置は、通信装置の第1公開鍵を用いて共通鍵を暗号化し、暗号化した共通鍵を通信装置へ送信する。暗号化された共通鍵を受信した通信装置は、自身が記憶している第1秘密鍵を用いて共通鍵を復号する。以降、通信装置は、車両内のネットワークに接続された他の装置との間で、共通鍵を用いた通信を行うことが可能となる。
 また本発明においては、第1公開鍵に電子署名を付したものを可視化した情報、例えば2次元バーコード若しくはQRコード(登録商標)等の画像、又は、数字若しくは文字等を複数並べた文字列などの可視化情報を生成し、通信装置の本体又は通信装置の付随物等に可視化情報を描く(印刷する)。通信装置の本体に可視化情報を描く場合、例えば通信装置を覆う外装部品などに可視化情報を描くことができる。通信装置の付随物は、例えば通信装置が梱包される箱、パッケージ又は取扱説明書等とすることができる。
 通信装置を車両内のネットワークに接続する際、可視化情報取得装置にて通信装置の本体又は付随物に描かれた可視化情報の取得を行う。取得した可視化情報を電子署名付きの第1公開鍵の情報に変換することによって、車載認証装置は電子署名付きの第1公開鍵を取得することができる。なお可視化情報から第1公開鍵への変換は、可視化情報取得装置が行ってもよく、車載認証装置が行ってもよい。
 また本発明においては、通信装置の第1公開鍵の電子署名を署名生成装置が生成する。署名生成装置は、車載認証装置が記憶している署名検証鍵と対になる署名生成鍵を記憶しており、この署名生成鍵を用いて通信装置の第1公開鍵の電子署名を生成する。署名生成装置は例えば通信装置の製造前の段階で署名の生成を行い、生成された電子署名付きの第1公開鍵に基づいて、通信装置の製造工程において上述の可視化情報の印刷が行われる。
 また本発明において車載認証装置は、通信装置の電子署名付の第1公開鍵を取得する際に、通信装置の識別情報を取得する。例えば通信装置の識別情報は、電子署名付の第1公開鍵と共に可視化情報として可視化情報取得装置を介して車載認証装置が取得する構成とすることができる。車載認証装置は、通信装置の識別情報に対応付けて第1公開鍵を記憶しておく。通信装置は、車両内のネットワークに接続された際に、自身の識別情報を車載認証装置へ送信する。この識別情報を受信した車載認証装置は、受信した識別情報に対応付けられた第1公開鍵を用いて自身の第2公開鍵を暗号化し、通信装置へ送信する。これにより車載認証装置は、複数の通信装置に関する第1公開鍵を取得し、複数の通信装置に対して並列的に認証を行うことが可能となる。
 本発明による場合は、車載認証装置及び通信装置が車両外の装置との無線通信などを行うことを必要とせずに、車両内のネットワークに接続された通信装置が正当な装置であるか否かを車載認証装置が判断することができると共に、秘匿性の高い情報が漏えいする可能性を低減することができる。
本実施の形態に係る車載認証システムを説明するための模式図である。 セッション鍵を授受するためにゲートウェイ及びECUの間で行われる処理を説明するための模式図である。 ゲートウェイの構成を示すブロック図である。 ECU公開鍵DBの一構成例を示す模式図である。 ECUの構成を示すブロック図である。 署名生成装置の構成を示すブロック図である。 画像読取装置の構成を示すブロック図である。 ECU製造会社によるECUの製造方法を説明するためのフローチャートである。 ECUの車両への取り付け方法を説明するためのフローチャートである。 ゲートウェイが行うECU公開鍵の取得処理の手順を示すフローチャートである。 ECUが行う認証処理の手順を示すフローチャートである。 ゲートウェイが行う認証処理の手順を示すフローチャートである。
<システム構成及び概要>
 図1は、本実施の形態に係る車載認証システムを説明するための模式図である。本実施の形態に係る車載認証システムは、車両1に搭載されたゲートウェイ2に複数の通信線1aが接続され、各通信線1aに対して一又は複数のECU3が接続され、ECU3が通信線1a及びゲートウェイ2を介して他のECU3との通信を行う構成の車載通信システムにおいて、いずれかのECU3の交換又は新規のECU3の追加等を目的として通信線1aに対して新たなECU3が接続された場合に、このECU3が正当な装置であるか否かをゲートウェイ2が判定する構成である。
 通信線1aを介して行われる車両1内の通信においては、ゲートウェイ2及びECU3は、送信するメッセージに対してメッセージ認証子を付す。なお本実施の形態においてはメッセージにメッセージ認証子を付す構成を採用するが、これに限るものではない。例えばメッセージに電子署名を付してもよく、また例えばメッセージを暗号化して送信してもよい。
 メッセージを受信したゲートウェイ2及びECU3は、メッセージ認証子の正否を判定することによって受信したメッセージの正否を判定し、受信したメッセージが正当なものではないと判定した場合には、このメッセージを破棄する処理を行う。メッセージ認証子の生成及び判定を行うために、全てのゲートウェイ2及びECU3は共通のセッション鍵を有している。例えばゲートウェイ2及びECU3は、送信するメッセージに含まれるデータをセッション鍵にて暗号化することでメッセージ認証子を生成することができる。またメッセージを受信したゲートウェイ2及びECU3は、メッセージに付されたメッセージ認証子をセッション鍵にて復号し、復号して得られたデータとメッセージに含まれるデータとが一致するか否かに応じて、このメッセージが正当なものであるか否かを判定することができる。
 セッション鍵は、ゲートウェイ2の製造工程などにおいてゲートウェイ2の記憶部に予め書き込まれるか、又は、ゲートウェイ2により生成される。ECU3は、工場出荷後の初期状態においてセッション鍵を有しておらず、車両1の通信線1aに接続された後、ゲートウェイ2から送信されるセッション鍵を取得することにより、車両1内の他のECU3とのメッセージ送受信を行うことが可能となる。ゲートウェイ2は、車両1内の通信線1aに新たに接続されたECU3が正当な装置であると判断した場合に、このECU3に対してセッション鍵を送信する。
 本実施の形態に係る車載認証システムでは、ゲートウェイ2からECU3へのセッション鍵の授受を安全に行うために、公開鍵方式の暗号化技術を用いたECU3の認証方式を採用している。公開鍵方式では、秘密鍵及び公開鍵の一組の鍵が用いられ、例えば公開鍵で暗号化された情報を秘密鍵で復号し、また例えば秘密鍵で生成された電子署名を公開鍵で検証するなどの処理が行われる。本実施の形態に係る車載認証システムでは、ゲートウェイ2のGW(ゲートウェイ)秘密鍵及びGW公開鍵と、各ECU3のECU秘密鍵及びECU公開鍵と、電子署名の作成/検証用の署名生成鍵及び署名検証鍵との3組の鍵が用いられる。なお署名生成鍵が秘密鍵であり、署名検証鍵が公開鍵である。
 ゲートウェイ2の製造及び販売等を行うゲートウェイ製造会社4は、電子署名の検証に必要な署名検証鍵を予め取得している。電子署名を生成する署名生成装置6は、例えば車両1の製造会社又は販売会社等が管理運営する装置であり、電子署名の生成に署名生成鍵を用いる。署名検証鍵は、この署名生成鍵と対になる鍵である。ゲートウェイ製造会社4は、署名生成装置6を管理運営する会社から配布された署名検証鍵を予め取得することができる。ゲートウェイ製造会社4は、ゲートウェイ2の製造工程において書込装置4aを用い、ゲートウェイ2の記憶部にGW秘密鍵及びGW公開鍵と、署名検証鍵とを書き込む。なお本実施の形態においてゲートウェイ2の記憶部には、署名検証鍵を書き込むための特別な領域が設けられている。この署名検証鍵を記憶する領域は、データの書き込みを1回のみ行うことができる領域である。この領域に書き込まれた署名検証鍵は、以降に書き換えることはできない。製造されたゲートウェイ2は、例えば車両1の製造工場に運ばれ、製造工場にて車両1に搭載される。
 ECU3の製造及び販売等を行うECU製造会社5は、製造するECU3毎に異なるECU秘密鍵及びECU公開鍵の組を、例えば社内のサーバ装置などにて生成する。ECU製造会社5は、生成したECU公開鍵を、署名生成装置6を管理運営する会社などへ送信して電子署名の生成を依頼する。この依頼に応じて署名生成装置6ではECU公開鍵毎に電子署名が生成され、ECU公開鍵に電子署名を付した情報(ECU公開鍵証明書)がECU製造会社5に与えられる。ECU製造会社5は、ECU3の製造工程において書込装置5aを用い、ECU3の記憶部にECU秘密鍵及びECU公開鍵を書き込む。
 またECU製造会社5は、署名生成装置6から取得した電子署名付きのECU公開鍵と、これと対になるECU秘密鍵が書き込まれたECU3のIDなどの情報とをQRコード(可視化情報)3Bに変換する。なおECU3のIDは、例えば製造番号などのECU3に対して一意的に付される識別情報である。ECU製造会社5は、ECU3の製造工程などにおいて印刷装置5bを用い、ECU3が収容される箱3Aの表面などにQRコード3Bを印刷する。その後、製造されたECU3は箱3Aに収められて出荷される。
 出荷されたECU3は、例えば車両1の製造工程において車両1に取り付けられるか、又は、例えば故障による交換などで車両1のディーラ若しくは修理工場等において車両1に取り付けられる。いずれの場合であっても、ECU3を車両1に取り付ける作業者は、ECU3の車両1の取り付けに先立って、ECU3を収容した箱3Aに印刷されたQRコード3bの読み取りを画像読取装置7にて行う。画像読取装置7は、読み取ったQRコード3Bをデジタルデータに変換し、ECU3のECU公開鍵、このECU公開鍵に付された電子署名、及び、このECU公開鍵を記憶しているECU3のID等の情報を取得する。画像読取装置7は、通信ケーブル7aなどを介してゲートウェイ2に着脱可能に接続することができ、QRコード3Bを変換して得られたECU公開鍵、電子署名及びID等の情報をゲートウェイ2に与える。ゲートウェイ2は、自身が予め記憶している署名検証鍵を用いてECU公開鍵に付された電子署名が正当なものであるか否かを判定することにより、画像読取装置7から与えられたECU公開鍵が正当なものであるか否かを判定する。ECU公開鍵が正当なものである場合、ゲートウェイ2は、ECU公開鍵及び電子署名をECU3のIDと対応付けて記憶する。
 その後、ECU3が車両1の通信線1aに接続された場合に、このECU3とゲートウェイ2との間で所定の手順で処理が行われ、最終的にゲートウェイ2からECU3へセッション鍵が与えられる。図2は、セッション鍵を授受するためにゲートウェイ2及びECU3の間で行われる処理を説明するための模式図である。車両1の通信線1aに接続されたECU3は、通信線1aを介して自身のIDをゲートウェイ2へ送信する。なおこのときにECU3はセッション鍵を有しておらず、ECU3及びゲートウェイ2の間で行われるメッセージの送受信にはメッセージ認証子が付されていないため、ゲートウェイ2はECU3がセッション鍵を保有するまでの間はメッセージ認証子なしの通信をこのECU3との間で行うことを認めるものとする。
 ECU3からIDを通知されたゲートウェイ2は、このIDに対応するECU公開鍵を読み出し、読み出したECU公開鍵を用いて、自身が記憶しているGW公開鍵を暗号化する。ゲートウェイ2は、暗号化したGW公開鍵をECU3へ送信する。暗号化されたGW公開鍵を受信したECU3は、自身が記憶しているECU秘密鍵を用いてGW公開鍵を復号する。ECU3は、復号したGW公開鍵を用いて、自身が記憶しているECU公開鍵を暗号化する。ECU3は、暗号化したECU公開鍵をゲートウェイ2へ送信する。暗号化されたECU公開鍵を受信したゲートウェイ2は、自身が記憶しているGW秘密鍵を用いて、ECU公開鍵を復号する。
 これらによりゲートウェイ2は、QRコード3Bを画像読取装置7にて読み取って取得したECU公開鍵と、通信線1aに接続されたECU3から通信により取得したECU公開鍵とを有することとなる。ゲートウェイ2は2つのECU公開鍵が一致するか否かを判定することにより、取得したECU公開鍵が正当なものであるか否かを判定する。2つのECU公開鍵が一致する場合、ゲートウェイ2は、このECU公開鍵が正当なものであると判定し、このECU公開鍵の送信元のECU3が正当な装置であると判定する。
 ECU3が正当な装置であると判定した場合、ゲートウェイ2は、このECU3に対応するECU公開鍵を用いて、自身が記憶しているセッション鍵を暗号化する。ゲートウェイ2は、暗号化したセッション鍵をECU3へ送信する。暗号化されたセッション鍵を受信したECU3は、自身が記憶しているECU秘密鍵を用いてセッション鍵を復号する。これによりECU3はセッション鍵を取得することができ、以降の通信ではセッション鍵を利用してメッセージ認証子の生成/検証を行うことができる。
<装置構成>
 図3は、ゲートウェイ2の構成を示すブロック図である。なお図3においては、ゲートウェイ2の機能のうち、ECU3の認証機能に関する機能ブロックを抽出して図示し、メッセージの中継機能などの他の機能については機能ブロックの図示を省略してある。本実施の形態に係るゲートウェイ2は、処理部(プロセッサ)21、記憶部(ストレージ)22、通信部(トランシーバ)23及び接続端子(コネクタ)24等を備えて構成されている。処理部21は、例えばCPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro-Processing Unit)等の演算処理装置を用いて構成されており、記憶部22に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、種々の演算処理及び制御処理等を行うことができる。例えば処理部21は、車両1内に設けられた複数の通信線1a間で送受信されるメッセージを中継する処理を行う。また本実施の形態において処理部21は、記憶部22に記憶された認証処理プログラム22aを実行することにより、通信線1aに新たに接続されたECU3の認証に係る処理を行う。
 記憶部22は、例えばフラッシュメモリ又はEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の不揮発性のメモリ素子を用いて構成されている。記憶部22は、処理部21が実行するプログラム及び処理に必要な各種のデータ等が記憶されている。本実施の形態において記憶部22は、ECU3の認証に係る処理を行う認証処理プログラム22aと、このプログラムによる処理に必要なGW秘密鍵22b、GW公開鍵22c、署名検証鍵22d及びセッション鍵22eとを記憶している。また記憶部22には、一又は複数のECU3についてのECU公開鍵を記憶したECU公開鍵DB(データベース)22fが設けられている。
 記憶部22のGW秘密鍵22b及びGW公開鍵22cは、公開鍵方式での暗号化/復号を行うための一組の鍵であり、ゲートウェイ2毎に異なる値が設定される。署名検証鍵22dは、ECU3が有するECU公開鍵に付された電子署名の正否を検証する際に用いられる鍵であり、署名生成装置6が使用する署名生成鍵と対になる鍵である。署名検証鍵22dは、複数のゲートウェイ2に同じ値が設定される。GW秘密鍵22b、GW公開鍵22c及び署名検証鍵22dは、例えばゲートウェイ2の製造工程においてゲートウェイ製造会社4の書込装置4aにより記憶部22に書き込まれる。
 本実施の形態において、記憶部22に記憶された署名検証鍵22dは、読み出しのみが許可され、値を書き換えることができない。即ち記憶部22には、1回のみデータを書き込むことができ、データを書き込んだ後にそのデータを書き換えることができない記憶領域が設けられている。署名検証鍵22dは記憶部22のこの記憶領域に書き込まれることによって、改変不可能な情報となる。なお署名検証鍵22dは、記憶部22とは異なるROM(Read Only Memory)などの記憶素子に書き込まれてもよい。また署名検証鍵22d以外の例えばGW秘密鍵22b及びGW公開鍵22c等の鍵についても同様に、改変不可能な情報としてもよい。
 セッション鍵22eは、車両1内のネットワークにて送受信されるメッセージに付されるメッセージ認証子の生成及び正否判定に用いられる鍵であり、共通鍵方式で暗号化/復号を行うための鍵である。車両1に搭載されたゲートウェイ2及びECU3は、同じセッション鍵22eを有している必要がある。セッション鍵22eは、例えばゲートウェイ2の製造工程で記憶部22に書き込まれる構成であってもよいが、本実施の形態においてはゲートウェイ2が乱数発生などのアルゴリズムを用いて生成するものとする。ゲートウェイ2は、例えば周期的にセッション鍵22eを生成して更新し、更新したセッション鍵22eを車両1内の全てのECU3へ送信する処理を行ってもよい。
 ECU公開鍵DB22fは、車両1に搭載されたECU3のECU公開鍵を記憶している。図4は、ECU公開鍵DB22fの一構成例を示す模式図である。記憶部22のECU公開鍵DB22fには、ECU3に対して一意に付されるIDと、ECU3のECU公開鍵と、このECU公開鍵の正当性を証明する電子署名とが対応付けて記憶されている。ゲートウェイ2は、ECU3が収められた箱3AのQRコード3Bから画像読取装置7にて読み取った情報を取得し、取得した情報に含まれるECU公開鍵が正当なものであるか否かを電子署名に基づいて判定し、正当であると判定した場合にこれらの情報をECU公開鍵DB22fに登録する。なお本実施の形態においてはECU公開鍵の電子署名を記憶しておく構成としているが、これに限るものではなく、ECU公開鍵が正当なものであると電子署名に基づいて判定した後は、この電子署名を破棄してもよい。
 ゲートウェイ2の通信部23は、通信線1aを介して他の装置との間でメッセージを送受信する処理を行う。通信部23は、例えばCAN(Controller Area Network)又はイーサネット(登録商標)等の通信プロトコルに従って、メッセージの送受信を行う。通信部23は、処理部21から与えられた送信用のメッセージを電気信号に変換して通信線1aへ出力することによりメッセージの送信を行う。通信部23は、通信線1a上の電気信号をサンプリングして取得することによりメッセージを受信し、受信したメッセージを処理部21へ与える。またゲートウェイ2は、複数の通信部23を備えており、一の通信部23にて受信したメッセージを他の通信部23から送信するメッセージの中継を行っている。なおメッセージに付されるメッセージ認証子に基づいた正否判定は、通信部23ではなく、処理部21にて行われる。
 接続端子24は、通信ケーブル7aを着脱可能に接続することができる端子であり、例えばOBD(On Board Diagnostics)又はUSB(Universal Serial Bus)等の規格による端子を採用することができる。本実施の形態においては、接続端子24に通信ケーブル7aを介して画像読取装置7を接続することができる。ゲートウェイ2は、接続端子24に接続された画像読取装置7から、ECU3の箱3Aに印刷されたQRコード3Bを読み取ったデータを取得することができる。
 また本実施の形態に係るゲートウェイ2の処理部21には、記憶部22に記憶された認証処理プログラム22aを実行することによって、ECU公開鍵取得部21a、署名検証部21b、識別情報受信部21c、GW公開鍵暗号化部21d、GW公開鍵送信部21e、ECU公開鍵受信部21f、ECU公開鍵復号部21g、ECU公開鍵判定部21h、セッション鍵暗号化部21i及びセッション鍵送信部21j等がソフトウェア的な機能ブロックとして実現される。
 ECU公開鍵取得部21aは、接続端子24に通信ケーブル7aを介して接続された画像読取装置7から、ECU3の箱3Aに印刷されたQRコード3Bを読み取ったデータを取得することにより、このECU3のECU公開鍵をID及び電子署名等の情報と共に取得する処理を行う。署名検証部21bは、ECU公開鍵取得部21aが取得したECU公開鍵に付された電子署名の正否を検証することにより、ECU公開鍵の正否を検証する処理を行う。例えば署名検証部21bは、記憶部22に記憶した署名検証鍵22dを用いて電子署名を復号し、復号して得られたデータがECU公開鍵の一部又は全部と一致するか否かに応じて、電子署名の正否を判定する構成とすることができる。署名検証鍵22dは、正当な電子署名が付されていると判断したECU公開鍵を、記憶部22のECU公開鍵DB22fに登録する。
 識別情報受信部21cは、車両1の通信線1aに新たなECU3が接続された場合に、この新たなECU3から送信される認証要求と、この認証要求と共に送信されるECU3のIDとを、通信部23にて受信する処理を行う。GW公開鍵暗号化部21dは、識別情報受信部21cがECU3からの認証要求及びIDを受信した場合に、受信したIDに対応付けられたECU公開鍵を記憶部22のECU公開鍵DB22fから読み出し、読み出したECU公開鍵を用いて、記憶部22に記憶されたGW公開鍵22cを暗号化する。GW公開鍵送信部21eは、GW公開鍵暗号化部21dが暗号化したGW公開鍵22cを、認証要求を送信したECU3(が接続された通信線1a)へ送信する。
 ECU公開鍵受信部21fは、GW公開鍵送信部21eによるGW公開鍵22cの送信に応じてECU3から送信されるECU3のECU公開鍵を通信部23にて受信する。受信したECU公開鍵は、GW公開鍵を用いて暗号化されているため、ECU公開鍵復号部21gは、記憶部22からGW秘密鍵22bを読み出し、読み出したGW秘密鍵22bを用いて、ECU3から受信したECU公開鍵を復号する。ECU公開鍵判定部21hは、ECU公開鍵復号部21gが復号したECU公開鍵と、ECU公開鍵取得部21aが取得してECU公開鍵DB22fに登録したECU公開鍵とを比較し、両ECU公開鍵が一致するか否かを判定することにより、新たなECU3から受信したECU公開鍵が正当なものであるか否かを判定する。ECU公開鍵判定部21hが、ECU公開鍵が正当なものであると判定した場合、ゲートウェイ2は、このECU公開鍵の送信元のECU3が正当な装置であると判定する(即ち、このECU3を認証する)。
 セッション鍵暗号化部21iは、ECU公開鍵判定部21hが正当と判定したECU公開鍵を用いて、記憶部22に記憶されたセッション鍵22eを暗号化する。セッション鍵送信部21jは、セッション鍵暗号化部21iが暗号化したセッション鍵22eを、正当な装置と判定したECU3へ送信する。これにより車両1の通信線1aに新たに接続されたECU3は、車両1内の通信に用いるセッション鍵22eを取得することができ、以降の通信はセッション鍵22eを用いて生成したメッセージ認証子を送信メッセージに付すことが可能となる。
 図5は、ECU3の構成を示すブロック図である。なお図5においては、車両1に搭載される複数のECU3が有する機能のうち、ECU3の認証機能に関する共通の機能ブロックを抽出した図示し、各ECU3に個別の制御処理などの機能については機能ブロックの図示を省略してある。本実施の形態に係るECU3は、処理部(プロセッサ)31、記憶部(ストレージ)32及び通信部(トランシーバ)33等を備えて構成されている。処理部31は、例えばCPU又はMPU等の演算処理装置を用いて構成されており、記憶部32に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、種々の演算処理及び制御処理等を行うことができる。本実施の形態において処理部31は、記憶部32に記憶された認証処理プログラム32aを実行することにより、ゲートウェイ2との間でECU3の認証に係る処理を行う。
 記憶部32は、例えばフラッシュメモリ又はEEPROM等の不揮発性のメモリ素子を用いて構成されている。記憶部32は、処理部31が実行するプログラム及び処理に必要な各種のデータ等が記憶されている。本実施の形態において記憶部32は、ECU3の認証に係る処理を行う認証処理プログラム32aと、このプログラムによる処理に必要なECU秘密鍵32b、ECU公開鍵32c及びセッション鍵32dとを記憶している。記憶部32のECU秘密鍵32b及びECU公開鍵32cは、公開鍵方式で暗号化/復号を行うための一組の鍵であり、ECU3毎に異なる値が設定される。ECU秘密鍵32b及びECU公開鍵32cは、例えばECU3の製造工程においてECU製造会社5の書込装置5aにより記憶部32に書き込まれる。
 セッション鍵32dは、車両1内のネットワークにて送受信されるメッセージに付されるメッセージ認証子の生成及び正否判定に用いられる鍵であり、共通鍵方式で暗号化/復号を行うための鍵である。車両1に搭載されたゲートウェイ2及びECU3は、同じセッション鍵を有している必要がある。セッション鍵32dは、ECU3の製造工程で書き込まれることはなく、ECU3が車両1に搭載された後にゲートウェイ2から送信されたものを受信し、受信したセッション鍵32dが記憶部32に書き込まれる。
 通信部33は、通信線1aを介して他の装置との間でメッセージを送受信する処理を行う。通信部33は、例えばCAN又はイーサネット等の通信プロトコルに従って、メッセージの送受信を行う。通信部33は、処理部31から与えられた送信用のメッセージを電気信号に変換して通信線1aへ出力することによりメッセージの送信を行う。通信部33は、通信線1a上の電気信号をサンプリングして取得することによりメッセージを受信し、受信したメッセージを処理部31へ与える。なおメッセージに付されるメッセージ認証子に基づいた正否判定は、通信部33ではなく、処理部31にて行われる。
 また本実施の形態に係るECU3の処理部31には、記憶部32に記憶された認証処理プログラム32aを実行することによって、識別情報送信部31a、GW公開鍵受信部31b、GW公開鍵復号部31c、ECU公開鍵暗号化部31d、ECU公開鍵送信部31e、セッション鍵受信部31f及びセッション鍵復号部31g等がソフトウェア的な機能ブロックとして実現される。識別情報送信部31aは、ECU3が車両1の通信線1aに対して新たに接続された場合に、この車両1に搭載されたゲートウェイ2に対して認証要求と共に自装置のIDを送信する処理を行う。識別情報送信部31aは、例えばECU3の起動後に記憶部32がセッション鍵32dを記憶していない場合に、ゲートウェイ2に対して認証要求及びIDを自動的に送信してもよく、また例えばECU3を車両1に搭載する作業を行った作業者の操作に応じて認証要求及びIDを送信してもよい。
 GW公開鍵受信部31bは、識別情報送信部31aが送信した認証要求及びIDに応じてゲートウェイ2が送信するGW公開鍵を通信部33にて受信する処理を行う。なおこのGW公開鍵は、ECU3のECU公開鍵にて暗号化されている。GW公開鍵復号部31cは、GW公開鍵受信部31bが受信したGW公開鍵を、記憶部32に記憶されたECU秘密鍵32bを用いて復号する。ECU公開鍵暗号化部31dは、GW公開鍵復号部31cが復号したGW公開鍵を用いて、記憶部32に記憶されたECU公開鍵32cを暗号化する。ECU公開鍵送信部31eは、ECU公開鍵暗号化部31dが暗号化したECU公開鍵32cを、通信部33にてゲートウェイ2へ送信する。
 ECU3からECU公開鍵を受信したゲートウェイ2は、受信したECU公開鍵が正当なものであると判定し、ECU3が正当な装置であると判定した場合に、自身が記憶しているセッション鍵をECU3へ送信する。ECU3のセッション鍵受信部31fは、ゲートウェイ2から送信されたセッション鍵を通信部33にて受信する。このセッション鍵はゲートウェイ2によりECU公開鍵を用いて暗号化されているため、セッション鍵復号部31gは、記憶部32に記憶されたECU秘密鍵32bを用いてセッション鍵を復号し、復号したセッション鍵32dを記憶部32に記憶する。これにより車両1の通信線1aに新たに接続されたECU3は、車両1内の通信に用いるセッション鍵32dを記憶部32に記憶することができ、以降の通信では記憶部32に記憶したセッション鍵32dを用いて生成したメッセージ認証子を送信メッセージに付すことが可能となり、メッセージ認証子が付されたメッセージを受信することが可能となる。
 図6は、署名生成装置6の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る署名生成装置6は、例えば車両1の製造会社又は販売会社等が管理運営するサーバ装置として実現される。ただし署名生成装置6は、署名生成のサービスを提供する会社、ゲートウェイ2の製造会社又はECU3の製造会社等が管理運営する装置であってもよい。また署名生成装置6は、汎用のコンピュータに署名生成プログラム62aをインストールすることによって実現される。署名生成プログラム62aは、例えば光ディスク又はメモリカード等の記録媒体65に記録されて提供され、コンピュータにより記録媒体65から読み出されてハードディスクなどにインストールされる。
 本実施の形態に係る署名生成装置6は、処理部61、記憶部62及び通信部63等を備えて構成されている。処理部61は、CPU又はMPU等の演算処理装置を用いて構成されており、記憶部62に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、種々の演算処理を行うことができる。本実施の形態において処理部61は、記憶部62に記憶された署名生成プログラム62aを実行することにより、与えられたデータの正当性を証明するための電子署名を生成する処理を行う。
 記憶部62は、例えばハードディスクなどの大容量の記憶装置を用いて構成されている。記憶部62は、処理部61が実行するプログラム及び処理に必要な各種のデータ等が記憶されている。本実施の形態において記憶部62は、電子署名の生成に係る処理を行う署名生成プログラム62aと、このプログラムによる処理に必要な署名生成鍵62bとを記憶している。署名生成鍵62bは、ゲートウェイ2が記憶している署名検証鍵22dと対になる鍵であり、電子署名を生成するために所定のデータを暗号化する際に用いられる鍵である。
 通信部63は、例えばインターネットなどの広域ネットワークを介して他の装置との間でメッセージを送受信する処理を行う。本実施の形態において通信部63は、例えばゲートウェイ製造会社に設置された通信装置、及び、ECU製造会社5に設置された通信装置との間で、例えばイーサネットの通信プロトコルによるメッセージの送受信を行う。通信部63は、処理部61から与えられた送信用のメッセージを他の装置へ送信すると共に、他の装置から受信したメッセージを処理部61へ与える。本実施の形態において署名生成装置6は、ゲートウェイ製造会社4の通信装置に対して、ゲートウェイ2が記憶する署名検証鍵22dを送信してもよい。また署名生成装置6は、ECU製造会社5から署名生成依頼と共にECU公開鍵を受信し、受信したECU公開鍵の正当性を証明する電子署名を生成してECU製造会社5へ送信する。
 また本実施の形態に係る署名生成装置6の処理部61には、記憶部62に記憶された署名生成プログラム62aを実行することによって、ECU公開鍵受信部61a、署名生成部61b及び署名送信部61c等がソフトウェア的な機能ブロックとして実現される。ECU公開鍵受信部61aは、ECU製造会社5の通信装置などから送信される署名生成依頼及びECU公開鍵を通信部63にて受信する処理を行う。署名生成部61bは、署名作成を依頼されたECU公開鍵について、記憶部62の署名生成鍵62bを用いて電子署名を生成する。署名送信部61cは、署名生成部61bが生成した電子署名を含む情報を、署名作成依頼及びECU公開鍵の送信元であるECU製造会社5の通信装置へ送信する処理を行う。
 なお署名生成装置6が行う署名生成鍵62bを用いた署名生成処理については、既存の技術であるため、詳細な説明を省略する。またゲートウェイ2が行う署名検証鍵22dを用いた署名検証処理については、既存の技術であるため、詳細な説明を省略する。同様に、秘密鍵及び公開鍵を用いた情報の暗号化及び復号の詳細な手順、共通鍵(セッション鍵)を用いた情報の暗号化及び復号の手順、並びに、セッション鍵によるメッセージ認証子を用いた通信の手順等については、既存の技術であるため、詳細な説明を省略する。
 図7は、画像読取装置7の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る画像読取装置7は、例えば車両1のディーラ又は修理工場等に設けられ、車両1の整備又は修理等を行う作業者が持ち運ぶことが可能な大きさ及び形状の装置である。なお画像読取装置7は、例えばECU3の取り付けなど車両1の整備及び修理等を行うための専用の装置であってよく、また例えば汎用のパーソナルコンピューター又はタブレット型端末装置等に画像読取及び車両1との通信を行う機能を有するプログラムをインストールした装置であってもよい。
 本実施の形態に係る画像読取装置7は、処理部71、記憶部72、カメラ73及び接続端子74等を備えて構成されている。処理部71は、CPU又はMPU等の演算処理装置を用いて構成されており、記憶部72に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、種々の演算処理を行うことができる。本実施の形態において処理部71は、記憶部72に記憶された変換プログラム72aを実行することにより、QRコード3Bを読み取って情報に変換する処理を行う。
 記憶部72は、例えばフラッシュメモリ又はEEPROM等の不揮発性のメモリ素子を用いて構成されている。記憶部72は、処理部71が実行するプログラム及び処理に必要な各種のデータ等が記憶されている。本実施の形態において記憶部72は、ECU7の箱3Aに印刷されたQRコード3Bを読み取って情報に変換する処理を行う変換プログラム72aと、このプログラムによる処理に必要な情報とを記憶している。
 カメラ73は、ECU3の箱3Aに印刷されたQRコード3Bを撮影するためのカメラである。カメラ73は、例えば画像読取装置7の適所に設けられた撮影ボタンに対するユーザの操作に応じて撮影を行い、撮影により得られた画像を処理部71へ与える。接続端子74は、通信ケーブル7aを着脱可能に接続することができる端子であり、例えばOBD又はUSB等の規格による端子を採用することができる。本実施の形態においては、接続端子74に通信ケーブル7aの一端を接続し、通信ケーブル7aの他端をゲートウェイ2に接続することによって、ゲートウェイ2及び画像読取装置7が通信可能となる。
 また本実施の形態に係る画像読取装置7の処理部71には、記憶部72に記憶された変換プログラム72aを実行することによって、変換処理部71a等がソフトウェア的な機能ブロックとして実現される。変換処理部71aは、カメラ73が撮影した画像からQRコード3Bを抽出し、抽出したQRコード3Bをデジタルデータ、本実施の形態においてはECU3のID、ECU公開鍵及び電子署名等のデータに変換する処理を行う。なおQRコード3Bからデジタルデータへの変換処理は、既存の技術であるため、詳細な説明を省略する。変換処理部71aにより変換されたデータは、接続端子74に通信ケーブル7aを介して接続されているゲートウェイ2へ送信される。
<ECUの製造方法>
 次に、ECU製造会社5にて行われるECU3の製造方法について説明する。図8は、ECU製造会社5によるECU3の製造方法を説明するためのフローチャートである。ECU製造会社5では、まず、製造するECU3毎にECU秘密鍵及びECU公開鍵を生成する(ステップS1)。ECU3毎のECU秘密鍵及びECU公開鍵は、例えばECU製造会社5に設けられたコンピュータなどによって生成される。次いでECU製造会社5では、コンピュータがインターネットなどのネットワークを介して署名生成装置6と通信を行い、ステップS1にて生成したECU公開鍵に対する電子署名の生成依頼を行う(ステップS2)。この生成依頼に応じて署名生成装置6にてECU公開鍵の電子署名が生成され、署名生成装置6から生成した電子署名が送信される。ECU製造会社5のコンピュータは、署名生成装置6からの電子署名を受信して取得する(ステップS3)。
 またECU製造会社5では、書込装置5aが、ステップS1にて生成したECU秘密鍵及びECU公開鍵を、ECU3の記憶部32に書き込む(ステップS4)。このときに書き込まれるECU秘密鍵及びECU公開鍵は、ECU3毎に異なる値である。なおステップS4の処理は、ステップS2及びS3より先に行われてもよく、並行して行われてもよい。
 ECU製造会社5のコンピュータは、ステップS2にて署名生成装置6から取得した電子署名と、ECU公開鍵及びこのECU公開鍵が書き込まれたECU3のIDとを含む情報を元にQRコード3Bを生成する(ステップS5)。次いでECU製造会社5の印刷装置5bは、ステップS5にて生成したQRコード3Bを、ECU3を収容する箱3Aの所定箇所に印刷する(ステップS6)。その後、ECU製造会社5の搬送装置などが、ステップS4にて記憶部32にECU秘密鍵及びECU公開鍵が書き込まれたECU3を、ステップS6にてQRコード3Bが印刷された箱3A内に収容し(ステップS7)、ECU3の製造が完了する。なおステップS7にてECU3を箱3A内に収容する際には、ECU3の記憶部32に記憶された公開鍵と、箱3Aに印刷されたQRコード3Bに含まれるECU公開鍵とが一致するように、ECU3及び箱3Aを組み合わせる必要がある。
<ECUの車両への取り付け>
 図9は、ECU3の車両1への取り付け方法を説明するためのフローチャートである。製造されたECU3は、車両1の製造会社、ディーラ又は整備工場等にて車両1に取り付けられる。このときにECU3の取り付けを行う作業者は、まず画像読取装置7を用いて、ECU3が収容された箱3Aに印刷されたQRコード3Bの読取作業を行う必要がある。画像読取装置7は、作業者による撮影操作などに応じて、箱3Aに印刷されたQRコード3Bのカメラ73による撮影画像を取得する(ステップS11)。次いで画像読取装置7は、カメラ73にて取得した撮影画像に写されたQRコード3Bをデジタルデータに変換する処理を行う(ステップS12)。
 その後、画像読取装置7は、ステップS12にて変換したデジタルデータに含まれるECU3のID、ECU公開鍵及び電子署名等の情報を、通信ケーブル7aを介して接続されたゲートウェイ2へ送信し(ステップS13)、処理を終了する。なおステップS13を行う前に、作業者は車両1のゲートウェイ2と画像読取装置7とを通信ケーブル7aにて接続する作業を行っておく必要がある。また通信ケーブル7aを介して接続されたゲートウェイ2及び画像読取装置7が情報の送受信を開始する前に、例えば画像読取装置7を操作する作業者に対してパスワード等の入力を求めるなど、画像読取装置7又は作業者等が正当な権限を有するものであるか否かを確認する処理を行ってもよい。
 図10は、ゲートウェイ2が行うECU公開鍵の取得処理の手順を示すフローチャートである。通信ケーブル7aを介して画像読取装置7が接続されたゲートウェイ2の処理部21のECU公開鍵取得部21aは、画像読取装置7から送信されるECU3のID、ECU公開鍵及び電子署名等の情報を取得する(ステップS21)。次いで処理部21の署名検証部21bは、記憶部22に記憶された署名検証鍵22dを読み出す(ステップS22)。署名検証部21bは、ステップS21にて取得したECU公開鍵及び電子署名と、ステップS22にて読み出した署名検証鍵22dとを用いて署名検証処理を行う(ステップS23)。署名検証部21bは、署名検証処理の結果から、ステップS21にて取得した電子署名が正しい電子署名であるか否かを判定する(ステップS24)。電子署名が正しいものである場合(S24:YES)、署名検証部21bは、ステップS21にて取得したECU3のID、ECU公開鍵及び電子署名等の情報を、記憶部22のECU公開鍵DB22fに登録して(ステップS25)、処理を終了する。電子署名が正しいものではない場合(S24:NO)、署名検証部21bは、ID、ECU公開鍵及び電子署名等の情報を登録せずに、処理を終了する。
 図11は、ECU3が行う認証処理の手順を示すフローチャートである。ECU3の処理部31の識別情報送信部31aは、ECU3が車両1内の通信線1aに接続され、例えば作業者により所定の操作がなされた場合に、ゲートウェイ2に対して認証要求及び自身のIDを送信する(ステップS31)。その後、処理部31のGW公開鍵受信部31bは、ゲートウェイ2から送信されるGW公開鍵を通信部33にて受信したか否かを判定する(ステップS32)。GW公開鍵を受信していない場合(S32:NO)、GW公開鍵受信部31bは、GW公開鍵を受信するまで待機する。
 ゲートウェイ2からGW公開鍵を受信した場合(S32:YES)、処理部31のGW公開鍵復号部31cは、記憶部32に記憶されたECU秘密鍵32bを用いて、受信したGW公開鍵を復号する(ステップS33)。GW公開鍵復号部31cは、復号したGW公開鍵を記憶部32に記憶する(ステップS34)。次いで処理部31のECU公開鍵暗号化部31dは、記憶部32に記憶されたECU公開鍵32cを、記憶部32に記憶されたGW公開鍵を用いて暗号化する(ステップS35)。処理部31のECU公開鍵送信部31eは、ステップS35にて暗号化されたECU公開鍵を、通信部33にてゲートウェイ2へ送信する(ステップS36)。
 次いで処理部31のセッション鍵受信部31fは、ゲートウェイ2から送信されるセッション鍵を通信部33にて受信したか否かを判定する(ステップS37)。セッション鍵を受信していない場合(S37:NO)、セッション鍵受信部31fは、セッション鍵を受信するまで待機する。ゲートウェイ2からセッション鍵を受信した場合(S37:YES)、処理部31のセッション鍵復号部31gは、記憶部32に記憶されたGW公開鍵を用いて、ステップS37にて受信したセッション鍵を復号する(ステップS38)。セッション鍵復号部31gは、復号したセッション鍵を記憶部32に記憶し(ステップS39)、処理を終了する。
 図12は、ゲートウェイ2が行う認証処理の手順を示すフローチャートである。ゲートウェイ2の処理部21の識別情報受信部21cは、ECU3が送信する認証要求及びIDを受信したか否かを判定する(ステップS51)。認証要求及びIDを受信していない場合(S51:NO)、識別情報受信部21cは、認証要求及びIDを受信するまで待機する。ECU3からの認証要求及びIDを受信した場合(S51:YES)、処理部21のGW公開鍵暗号化部21dは、受信したIDに対応するECU公開鍵を、記憶部22のECU公開鍵DB22fから読み出す(ステップS52)。GW公開鍵暗号化部21dは、記憶部22に記憶されたGW公開鍵を、ステップS52にて読み出したECU公開鍵を用いて暗号化する(ステップS53)。処理部21のGW公開鍵送信部21eは、ステップS53にて暗号化したECU公開鍵を、通信部23にて認証要求送信元のECU3へ送信する(ステップS54)。
 次いで処理部21のECU公開鍵受信部21fは、ECU3から送信されるECU公開鍵を受信したか否かを判定する(ステップS55)。ECU公開鍵を受信していない場合(S55:NO)、ECU公開鍵受信部21fは、ECU公開鍵を受信するまで待機する。ECU3からECU公開鍵を受信した場合(S55:YES)、処理部21のECU公開鍵復号部21gは、記憶部22に記憶されたGW秘密鍵22bを用いて、ステップS55にて受信したECU公開鍵を復号する(ステップS56)。処理部21のECU公開鍵判定部21hは、ステップS56にて復号したECU公開鍵が、ステップS52にて読み出したECU公開鍵と一致するか否かを判定することにより、ステップS56にて復号したECU公開鍵が正しいものであるか否かを判定する(ステップS57)。
 ECU公開鍵が正しいものである場合(S57:YES)、処理部21のセッション鍵暗号化部21iは、記憶部22に記憶されたセッション鍵を読み出して暗号化する(ステップS58)。処理部21のセッション鍵送信部21jは、ステップS58にて暗号化されたセッション鍵を、通信部23にてECU3へ送信し(ステップS59)、処理を終了する。ECU公開鍵が正しいものでない場合(S57:NO)、処理部21はセッション鍵の暗号化及び送信を行うことなく、処理を終了する。
<まとめ>
 以上の構成の本実施の形態に係る車載認証システムは、車両1内のネットワーク(通信線1a)に新たに接続されたECU3を、車両1に搭載されたゲートウェイ2が認証する(即ち、ECU3が正当な装置であるか否かを判断する)。ECU3は、ECU秘密鍵及びECU公開鍵を記憶部32に記憶しておく。ゲートウェイ2は、GW秘密鍵及びGW公開鍵と、電子署名の正否を検証するための署名検証鍵とを記憶部22に記憶しておく。ECU3及びゲートウェイ2は、共通の鍵情報を予め記憶しておく必要がないため、これらの鍵情報は例えば各装置の製造段階などにて予め記憶させておくことができ、ECU3を車両1に取り付ける際に鍵情報を書き込む作業が不要となる。
 まずゲートウェイ2は、車両1内のネットワークに対して新たに接続されるECU3のECU公開鍵を取得する。このときのゲートウェイ2によるECU公開鍵の取得はどのような方法が採用されてもよいが、本実施の形態においてはECU3を収容する箱3Aに印刷されたQRコード3Bを画像読取装置7にて読み取ることによってゲートウェイ2がECU公開鍵を取得する方法を採用する。ECU公開鍵を取得したゲートウェイ2は、ECU公開鍵に付された電子署名の正否を、記憶部22に記憶した署名検証鍵を用いて検証し、正当なECU公開鍵を記憶部22のECU公開鍵DB22fに記憶しておく。
 ゲートウェイ2は、ECU公開鍵DB22fに記憶したECU公開鍵を用いて、記憶部22に記憶しているGW公開鍵を暗号化し、暗号化したGW公開鍵を新たに接続されたECU3へ送信する。このときに送信されるGW公開鍵を復号することができるのは、暗号化に用いたECU公開鍵と対になるECU秘密鍵を有するECU3のみである。ゲートウェイ2から暗号化されたGW公開鍵を受信したECU3は、記憶部32に記憶されたECU秘密鍵を用いて受信したGW公開鍵を復号する。ECU3は、復号したGW公開鍵を用いて、記憶部32に記憶されたECU公開鍵を暗号化し、暗号化したECU公開鍵をゲートウェイ2へ送信する。このときに送信されるECU公開鍵を復号できるのは、暗号化に用いたGW公開鍵と対になるGW秘密鍵を有するゲートウェイ2のみである。
 ECU3から暗号化されたECU公開鍵を受信したゲートウェイ2は、記憶部22に記憶しているGW秘密鍵を用いてECU公開鍵を復号し、復号したECU公開鍵の正否を判定する。このときにゲートウェイ2は、例えばECU3から受信したECU公開鍵が、QRコード3Bから取得したECU公開鍵と一致する場合に、ECU3から受信したECU公開鍵が正当なものであると判定する。ECU公開鍵が正当なものであると判定した場合、ゲートウェイ2は、このECU公開鍵の送信元であるECU3を正当な装置であると判断する(認証する)。
 このように本実施の形態に係る車載認証システムでは、新たに車両1内のネットワークに接続されたECU3を認証するために、ゲートウェイ2又はECU3が車両1外のサーバ装置などとの通信を行う必要がない。また漏洩を防止すべきECU秘密鍵及びGW秘密鍵は、例えば各装置の製造段階などにおいて各装置の記憶部に予め書き込んでおけばよいため、ECU3を接続する作業を行う作業者がECU秘密鍵及びGW秘密鍵を扱う必要はなく、悪意の作業者がECU秘密鍵及びGW秘密鍵を不正に取得することを防止できる。
 また本実施の形態においては、車両1内のネットワークを介した通信に用いられるセッション鍵をゲートウェイ2が記憶し、正当であると判定した新規のECU3に対してこのセッション鍵を送信する処理を行う。セッション鍵は、車両1内のネットワークに接続された全ての装置が共有する共通鍵であり、例えば送受信情報の暗号化/復号の処理、又は、メッセージ認証子の生成/検証の処理等を行う際に用いられる。ゲートウェイ2は、ECU3のECU公開鍵を用いてセッション鍵を暗号化し、暗号化したセッション鍵をECU3へ送信する。暗号化されたセッション鍵を受信したECU3は、記憶部32に記憶されたECU秘密鍵を用いてセッション鍵を復号する。以降、ECU3は、車両1内のネットワークに接続された他のECU3との間で、セッション鍵を用いた通信を行うことが可能となる。
 また本実施の形態においては、ECU公開鍵に電子署名を付したものを可視化したQRコード3Bを生成し、ECU3を収容する箱3AにQRコード3Bを印刷しておく。QRコード3Bは、箱3A以外の場所に印刷されてもよく、例えばECU3の外装部品などにQRコード3Bを印刷してもよく、また例えばECU3に付属する説明書など、ECU3と共に箱3Aに収められた他の付属品にQRコード3Bを印刷してもよい。ECU3を車両1内のネットワークに接続する際、画像読取装置7にてECU3の本体又は付属物に描かれたQRコード3Bの読み取りを行う。読み取った画像を電子署名付きのECU公開鍵の情報へ変換することによって、ゲートウェイ2は電子署名付きのECU公開鍵を取得することができる。なおQRコード3BからECU公開鍵のへの変換は、画像読取装置7が行ってもよく、ゲートウェイ2が行ってもよい。
 また本実施の形態においては、ECU3のECU公開鍵の電子署名を署名生成装置6が生成する。署名生成装置6は、ゲートウェイ2が記憶している署名検証鍵と対になる署名生成鍵を記憶しており、この署名生成鍵を用いてECU3のECU公開鍵の電子署名を生成する。署名生成装置6は例えばECU3の製造前の段階で電子署名の生成を行い、生成された電子署名が付されたECU公開鍵の情報を元にQRコード3Bを生成し、ECU3の製造工程においてQRコード3Bの印刷が行われる。
 また本実施の形態においてゲートウェイ2は、ECU3の電子署名付きのECU公開鍵を取得する際に、ECU3を識別するIDを取得する。例えばECU3のIDは、電子署名付きのECU公開鍵と共にQRコード3Bとして画像読取装置7を介してゲートウェイ2に取得される。ゲートウェイ2は、ECU3のIDに対応付けてECU公開鍵を記憶部22のECU公開鍵DB22fに記憶しておく。ECU3は、車両1内のネットワークに接続された際に、自身のIDをゲートウェイ2へ送信する。このIDを受信したゲートウェイ2は、受信したIDに対応付けられたECU公開鍵を用いて自身のGW公開鍵を暗号化し、暗号化したGW公開鍵をECU3へ送信する。これによりゲートウェイ2は、複数のECU3に関するECU公開鍵を取得し、複数のECU3に対して並列的に認証を行うことが可能となる。
 なお本実施の形態においては、車両1に搭載されたゲートウェイ2が、新たに接続されたECU3の認証を行う構成としたが、これに限るものではない。例えば車両1に搭載されたいずれかのECU3が新たに接続されたECU3の認証を行う構成としてもよく、ゲートウェイ2及びECU3以外の車載装置が認証を行う構成としてもよい。
 また本実施の形態においては、ECU3の箱3Aに印刷されたQRコード3Bを画像読取装置7にて読み取ることでゲートウェイ2がECU公開鍵を取得する構成としたが、これに限るものではない。ECU公開鍵は、QRコード3B以外の画像に変換されて印刷されてもよい。またQRコード3Bは、ECU3の箱3A以外に印刷されてもよい。また、画像を読み取ることでECU公開鍵を取得するのではなく、例えばECU3に付属するメモリカードなどの記録媒体にECU公開鍵及び電子署名の情報を記録しておき、ゲートウェイ2が記録媒体からECU公開鍵及び電子署名を取得する構成としてもよい。この構成の場合、ゲートウェイ2及び記録媒体がNFC(Near Field Communication)などの無線通信を行って情報を授受する構成としてもよい。また例えば、ECU公開鍵などの情報を数字又は文字等を複数並べた文字列としてECU3の箱3A又は取扱説明書等に印刷しておく構成としてもよい。この構成の場合、画像読取装置7にて文字列を読み取る構成としてもよいが、作業者がキーボードなどの入力デバイスを用いて文字列を入力し、ゲートウェイ2が入力された文字列を取得してECU公開鍵などの情報に変換する構成としてもよい。
 また本実施の形態においては、ECU製造会社5から署名生成装置6へインターネットなどのネットワークを介してECU公開鍵を送信し、署名生成装置6からECU製造会社5へネットワークを介して電子署名を送信する構成としたが、これに限るものではない。ECU製造会社5及び署名生成装置6の間の情報授受は、例えば情報を記録した記録媒体を郵送で授受するなどの方法を採用してもよい。ゲートウェイ製造会社4及び署名生成装置6の間の情報授受も同様である。
 また本実施の形態においてゲートウェイ2の処理部21が実行する認証処理プログラム22a、ECU3の処理部31が実行する認証処理プログラム32a、署名生成装置6の処理部61が実行する署名生成プログラム62a及び画像読取装置7の処理部71が実行する変換プログラム72a等のプログラムは、光ディスク又はメモリカード等の記録媒体に記録された態様で提供され得る。
 1 車両
 1a 通信線
 2 ゲートウェイ(車載認証装置)
 3 ECU(通信装置)
 3A 箱(付随物)
 3B QRコード(可視化情報)
 4 ゲートウェイ製造会社
 4a 書込装置
 5 ECU製造会社
 5a 書込装置
 5b 印刷装置
 6 署名生成装置
 7 画像読取装置(可視化情報取得装置)
 7a 通信ケーブル
 21 処理部
 21a ECU公開鍵取得部(第1公開鍵取得部)
 21b 署名検証部
 21c 識別情報受信部
 21d GW公開鍵暗号化部(第2公開鍵暗号化部)
 21e GW公開鍵送信部(第2公開鍵送信部)
 21f ECU公開鍵受信部(第1公開鍵受信部)
 21g ECU公開鍵復号部(第1公開鍵復号部)
 21h ECU公開鍵判定部(第1公開鍵判定部)
 21i セッション鍵暗号化部(共通鍵暗号化部)
 21j セッション鍵送信部(共通鍵送信部)
 22 記憶部(第2記憶部)
 22a 認証処理プログラム
 22b GW秘密鍵(第2秘密鍵)
 22c GW公開鍵(第2公開鍵)
 22d 署名検証鍵
 22e セッション鍵(共通鍵)
 22f ECU公開鍵DB
 23 通信部
 24 接続端子
 31 処理部
 31a 識別情報送信部
 31b GW公開鍵受信部(第2公開鍵受信部)
 31c GW公開鍵復号部(第2公開鍵復号部)
 31d ECU公開鍵暗号化部(第1公開鍵暗号化部)
 31e ECU公開鍵送信部(第1公開鍵送信部)
 31f セッション鍵受信部(共通鍵受信部)
 31g セッション鍵復号部(共通鍵復号部)
 32 記憶部(第1記憶部)
 32a 認証処理プログラム
 32b ECU秘密鍵(第1秘密鍵)
 32c ECU公開鍵(第2秘密鍵)
 32d セッション鍵(共通鍵)
 33 通信部
 61 処理部
 61a ECU公開鍵受信部
 61b 署名生成部
 61c 署名送信部
 62 記憶部
 62a 署名生成プログラム
 62b 署名生成鍵
 63 通信部
 71 処理部
 71a 変換処理部
 72 記憶部
 72a 変換プログラム
 73 カメラ
 74 接続端子
 

Claims (13)

  1.  車両内のネットワークに新たに接続された通信装置を車載認証装置が認証する車載認証システムにおいて、
     前記通信装置は、第1秘密鍵及び第1公開鍵が記憶された第1記憶部を有し、
     前記車載認証装置は、
     第2秘密鍵及び第2公開鍵、並びに、前記第1公開鍵に付された電子署名の正否を検証する署名検証鍵が記憶された第2記憶部と、
     前記電子署名が付された前記第1公開鍵を取得する第1公開鍵取得部と、
     前記第1公開鍵取得部が取得した前記第1公開鍵に付された前記電子署名の正否を、前記第2記憶部に記憶された前記署名検証鍵を用いて検証する署名検証部と、
     前記署名検証部により正当であると判定された電子署名が付された第1公開鍵を用いて、前記第2記憶部に記憶された第2公開鍵を暗号化する第2公開鍵暗号化部と、
     前記第2公開鍵暗号化部が暗号化した前記第2公開鍵を、前記ネットワークを介して前記通信装置へ送信する第2公開鍵送信部と
     を有し、
     前記通信装置は、
     前記車載認証装置から暗号化された前記第2公開鍵を受信する第2公開鍵受信部と、
     前記第2公開鍵受信部が受信した前記第2公開鍵を、前記第1記憶部に記憶された前記第1秘密鍵を用いて復号する第2公開鍵復号部と、
     前記第2公開鍵復号部が復号した前記第2公開鍵を用いて、前記第1記憶部に記憶された前記第1公開鍵を暗号化する第1公開鍵暗号化部と、
     前記第1公開鍵暗号化部が暗号化した前記第1公開鍵を、前記ネットワークを介して前記車載認証装置へ送信する第1公開鍵送信部と
     を更に有し、
     前記車載認証装置は、
     前記通信装置から暗号化された前記第1公開鍵を受信する第1公開鍵受信部と、
     前記第1公開鍵受信部が受信した前記第1公開鍵を、前記第2記憶部に記憶された前記第2秘密鍵を用いて復号する第1公開鍵復号部と、
     前記第1公開鍵復号部が復号した前記第1公開鍵の正否を判定する第1公開鍵判定部と
     を更に有し、
     前記第1公開鍵判定部が前記第1公開鍵が正当であると判定した場合に、前記通信装置が正当な装置であると認証すること
     を特徴とする車載認証システム。
  2.  前記車載認証装置の前記第2記憶部は、前記ネットワークを介した前記車両内の通信に用いられる共通鍵を記憶し、
     前記車載認証装置は、
     前記第1公開鍵判定部が正当であると判定した前記第1公開鍵を用いて、前記第2記憶部に記憶された前記共通鍵を暗号化する共通鍵暗号化部と、
     前記共通鍵暗号化部が暗号化した前記共通鍵を、前記ネットワークを介して前記通信装置へ送信する共通鍵送信部と
     を有し、
     前記通信装置は、
     前記車載認証装置から暗号化された前記共通鍵を受信する共通鍵受信部と、
     前記共通鍵受信部が受信した前記共通鍵を、前記第1記憶部に記憶された前記第1秘密鍵を用いて復号する共通鍵復号部と
     を有し、
     前記通信装置の前記第1記憶部は、前記共通鍵復号部が復号した前記共通鍵を記憶すること
     を特徴とする請求項1に記載の車載認証システム。
  3.  前記通信装置又は前記通信装置の付随物には、前記電子署名が付された前記第1公開鍵を可視化した情報が描かれており、
     前記情報を取得する可視化情報取得装置を更に備え、
     前記車載認証装置は、前記可視化情報取得装置が取得した情報に基づいて前記電子署名が付された前記第1公開鍵を取得すること
     を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車載認証システム。
  4.  前記署名検証鍵と対になる署名生成鍵を記憶した記憶部と、入力された前記第1公開鍵に対して前記記憶部に記憶された前記署名生成鍵を用いて電子署名を生成する署名生成部とを有する署名生成装置を備えること
     を特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載の車載認証システム。
  5.  前記車載認証装置の前記第1公開鍵取得部は、前記電子署名が付された前記第1公開鍵と共に、該第1公開鍵と対になる前記第1秘密鍵を記憶した前記通信装置の識別情報を取得し、
     前記車載認証装置は、前記第1公開鍵取得部が取得した前記電子署名が付された前記第1公開鍵を、前記識別情報に対応付けて前記第2記憶部に記憶し、
     前記通信装置は、前記ネットワークに接続された際に、自身の識別情報を前記車載認証装置へ送信する識別情報送信部を有し、
     前記車載認証装置は、前記通信装置から前記識別情報を受信する識別情報受信部を有し、
     前記車載認証装置の前記第2公開鍵暗号化部は、前記識別情報受信部が受信した識別情報に対応付けられた前記第1公開鍵を用いて前記第2公開鍵を暗号化すること
     を特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載の車載認証システム。
  6.  車両内のネットワークに接続される通信装置において、
     第1秘密鍵及び第1公開鍵が記憶された記憶部と、
     前記ネットワークに接続された車載認証装置から暗号化された第2公開鍵を受信する第2公開鍵受信部と、
     前記第2公開鍵受信部が受信した前記第2公開鍵を、前記記憶部に記憶された前記第1秘密鍵を用いて復号する第2公開鍵復号部と、
     前記第2公開鍵復号部が復号した前記第2公開鍵を用いて、前記記憶部に記憶された前記第1公開鍵を暗号化する第1公開鍵暗号化部と、
     前記第1公開鍵暗号化部が暗号化した前記第1公開鍵を、前記ネットワークを介して前記車載認証装置へ送信する第1公開鍵送信部と
     を備えることを特徴とする通信装置。
  7.  車両内のネットワークに接続される通信装置において、
     第1秘密鍵が記憶された記憶部を備え、
     装置本体又は装置の付随物には、前記第1秘密鍵と対になる第1公開鍵及び該第1公開鍵の正当性を示す電子署名を可視化した情報が描かれていること
     を特徴とする通信装置。
  8.  車両内のネットワークに新たに接続された通信装置を認証する車載認証装置において、
     前記通信装置が記憶している第1秘密鍵と対になる第1公開鍵に付された電子署名の正否を検証する署名検証鍵、並びに、第2秘密鍵及び第2公開鍵が記憶された記憶部と、
     前記電子署名が付された前記第1公開鍵を取得する第1公開鍵取得部と、
     前記第1公開鍵取得部が取得した前記第1公開鍵に付された前記電子署名の正否を、前
    記記憶部に記憶された前記署名検証鍵を用いて検証する署名検証部と、
     前記署名検証部により正当であると判定された電子署名が付された第1公開鍵を用いて、前記記憶部に記憶された第2公開鍵を暗号化する第2公開鍵暗号化部と、
     前記第2公開鍵暗号化部が暗号化した前記第2公開鍵を、前記ネットワークを介して前記通信装置へ送信する第2公開鍵送信部と、
     前記通信装置から暗号化された前記第1公開鍵を受信する第1公開鍵受信部と、
     前記第1公開鍵受信部が受信した前記第1公開鍵を、前記記憶部に記憶された前記第2秘密鍵を用いて復号する第1公開鍵復号部と、
     前記第1公開鍵復号部が復号した前記第1公開鍵の正否を判定する第1公開鍵判定部と
     を備え、
     前記第1公開鍵判定部が前記第1公開鍵が正当であると判定した場合に、前記通信装置が正当な装置であると認証すること
     を特徴とする車載認証装置。
  9.  第1秘密鍵及び第1公開鍵が記憶された記憶部を有するコンピュータに、
     車両内のネットワークに接続された車載認証装置から暗号化された第2公開鍵を受信させ、
     受信した前記第2公開鍵を、前記記憶部に記憶された前記第1秘密鍵を用いて復号させ、
     復号した前記第2公開鍵を用いて、前記記憶部に記憶された前記第1公開鍵を暗号化させ、
     暗号化した前記第1公開鍵を、前記ネットワークを介して前記車載認証装置へ送信させること
     を特徴とするコンピュータプログラム。
  10.  車両内のネットワークに接続された通信装置が記憶している第1秘密鍵と対になる第1公開鍵に付された電子署名の正否を検証する署名検証鍵、並びに、第2秘密鍵及び第2公開鍵が記憶された記憶部を有するコンピュータに、
     前記電子署名が付された前記第1公開鍵を取得させ、
     取得した前記第1公開鍵に付された前記電子署名の正否を、前記記憶部に記憶された前記署名検証鍵を用いて検証させ、
     検証により正当であると判定された電子署名が付された第1公開鍵を用いて、前記記憶部に記憶された第2公開鍵を暗号化させ、
     暗号化した前記第2公開鍵を、前記ネットワークを介して前記通信装置へ送信させ、
     前記通信装置から暗号化された前記第1公開鍵を受信させ、
     受信した前記第1公開鍵を、前記記憶部に記憶された前記第2秘密鍵を用いて復号させ、
     復号した前記第1公開鍵の正否を判定させ、
     前記第1公開鍵が正当であると判定した場合に、前記通信装置が正当な装置であると認証させること
     を特徴とするコンピュータプログラム。
  11.  第1秘密鍵及び第1公開鍵を車両内のネットワークに接続される通信装置の第1記憶部に記憶し、
     第2秘密鍵及び第2公開鍵、並びに、前記第1公開鍵に付された電子署名の正否を検証する署名検証鍵を車載認証装置の第2記憶部に記憶し、
     前記車載認証装置が、前記電子署名が付された前記第1公開鍵を取得し、取得した前記第1公開鍵に付された前記電子署名の正否を、前記第2記憶部に記憶された前記署名検証鍵を用いて検証し、検証により正当であると判定された電子署名が付された第1公開鍵を用いて、前記第2記憶部に記憶された第2公開鍵を暗号化し、暗号化した前記第2公開鍵
    を、前記ネットワークを介して前記通信装置へ送信し、
     前記通信装置が、前記車載認証装置から暗号化された前記第2公開鍵を受信し、受信した前記第2公開鍵を、前記第1記憶部に記憶された前記第1秘密鍵を用いて復号し、復号した前記第2公開鍵を用いて、前記第1記憶部に記憶された前記第1公開鍵を暗号化し、暗号化した前記第1公開鍵を、前記ネットワークを介して前記車載認証装置へ送信し、
     前記車載認証装置が、前記通信装置から暗号化された前記第1公開鍵を受信し、受信した前記第1公開鍵を、前記第2記憶部に記憶された前記第2秘密鍵を用いて復号し、復号した前記第1公開鍵の正否を判定し、前記第1公開鍵が正当であると判定した場合に、前記通信装置が正当な装置であると認証すること
     を特徴とする通信装置の認証方法。
  12.  署名生成装置が、第1公開鍵の電子署名を生成し、
     情報書込装置が、前記第1公開鍵及び該第1公開鍵と対になる第1秘密鍵を、車両内のネットワークに接続される通信装置の第1記憶部に書き込み、
     印刷装置が、前記通信装置又は前記通信装置の付随物に、前記電子署名が付された前記第1公開鍵を可視化した情報を印刷し、
     情報書込装置が、第2秘密鍵及び第2公開鍵、並びに、前記第1公開鍵に付された電子署名の正否を検証する署名検証鍵を車載認証装置の第2記憶部に書き込み、
     可視化情報取得装置が、印刷された前記情報を取得し、
     前記車載認証装置が、前記可視化情報取得装置が取得した情報に基づいて前記電子署名が付された前記第1公開鍵を取得し、取得した前記第1公開鍵に付された前記電子署名の正否を、前記第2記憶部に記憶された前記署名検証鍵を用いて検証し、検証により正当であると判定された電子署名が付された第1公開鍵を用いて、前記第2記憶部に記憶された第2公開鍵を暗号化し、暗号化した前記第2公開鍵を、前記ネットワークを介して前記通信装置へ送信し、
     前記通信装置が、前記車載認証装置から暗号化された前記第2公開鍵を受信し、受信した前記第2公開鍵を、前記第1記憶部に記憶された前記第1秘密鍵を用いて復号し、復号した前記第2公開鍵を用いて、前記第1記憶部に記憶された前記第1公開鍵を暗号化し、暗号化した前記第1公開鍵を、前記ネットワークを介して前記車載認証装置へ送信し、
     前記車載認証装置が、前記通信装置から暗号化された前記第1公開鍵を受信し、受信した前記第1公開鍵を、前記第2記憶部に記憶された前記第2秘密鍵を用いて復号し、復号した前記第1公開鍵の正否を判定し、前記第1公開鍵が正当であると判定した場合に、前記通信装置が正当な装置であると認証すること
     を特徴とする通信装置の認証方法。
  13.  署名生成装置が、第1公開鍵の電子署名を生成し、
     情報書込装置が、前記第1公開鍵及び該第1公開鍵と対になる第1秘密鍵を、車両内のネットワークに接続される通信装置の第1記憶部に書き込み、
     印刷装置が、前記通信装置又は前記通信装置の付随物に、前記電子署名が付された前記第1公開鍵を可視化した情報を印刷すること
     を特徴とする通信装置の製造方法。
     
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