WO2022085243A1 - 車載装置、暗号化通信方法および暗号化通信プログラム - Google Patents

車載装置、暗号化通信方法および暗号化通信プログラム Download PDF

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  • the present disclosure relates to in-vehicle devices, encrypted communication methods and encrypted communication programs.
  • This application claims priority on the basis of Japanese Application Japanese Patent Application No. 2020-177070 filed on October 22, 2020 and incorporates all of its disclosures herein.
  • Non-Patent Document 1 Korean Organic Chemical Networks, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan, Inc., Japan Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc., Inc
  • the in-vehicle device of the present disclosure is an in-vehicle device mounted on a vehicle, generates a first key derivation information according to the first method, and uses the first key derivation information to generate a first key information.
  • the processing unit includes a processing unit that is generated and encrypts a packet using the first key information, and a communication unit that transmits the packet encrypted by the processing unit to another vehicle.
  • the second key derivation information is generated according to the second method in which the key information generation time is shorter than that of the first method, and the second key information is generated.
  • the second key information is generated using the key derivation information, and the second key information is used instead of the first key information to encrypt a packet newly transmitted by the communication unit.
  • the encrypted communication method of the present disclosure is an encrypted communication method in an in-vehicle device mounted on a vehicle, in which the first key derivation information is generated according to the first method, and the first key derivation information is used.
  • a step of generating a first key information and encrypting a packet using the first key information a step of transmitting the encrypted packet to another vehicle, and a step of using the first key information.
  • the second key derivation information is generated according to the second method in which the key information generation time is shorter than that of the first method, and the second key derivation information is used. 2.
  • the key information is generated, and the second key information is used instead of the first key information to encrypt a newly transmitted packet.
  • the encrypted communication program of the present disclosure is an encrypted communication program used for an in-vehicle device mounted on a vehicle, and a computer generates a first key derivation information according to a first method, and the first key derivation information is generated.
  • a processing unit that generates the first key information using the key derivation information and encrypts the packet using the first key information, and transmits the packet encrypted by the processing unit to another vehicle. It is a program for functioning as a communication unit, and the processing unit uses the first key information to encrypt the packet, and then the second method has a shorter key information generation time than the first method. According to the method, the second key derivation information is generated, the second key information is generated by using the second key derivation information, and the second key information is used instead of the first key information. , The packet newly transmitted by the communication unit is encrypted.
  • One aspect of the present disclosure can be realized not only as an in-vehicle device provided with such a characteristic processing unit, but also as an in-vehicle communication system including the in-vehicle device. Further, one aspect of the present disclosure can be realized as a semiconductor integrated circuit that realizes a part or all of an in-vehicle device.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle management system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an in-vehicle communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an in-vehicle device in the in-vehicle communication system according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a processing unit in the in-vehicle device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram showing the first half of a sequence showing the processing of encrypted communication in the vehicle management system according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram showing the latter half of the sequence showing the processing of encrypted communication in the vehicle management system according to the embodiment of the present disclosure.
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide an in-vehicle device, an encryption method and a program capable of providing better communication in an in-vehicle network. ..
  • the in-vehicle device is an in-vehicle device mounted on a vehicle, generates a first key derivation information according to the first method, and uses the first key derivation information.
  • a processing unit that uses the first key information to generate the first key information and encrypts the packet using the first key information, and a communication unit that transmits the packet encrypted by the processing unit to another vehicle.
  • the processing unit encrypts the packet using the first key information, and then follows the second method in which the key information generation time is shorter than that of the first method, and the second key derivation information is provided. Is generated, the second key information is generated using the second key derivation information, and the second key information is used instead of the first key information, and is newly transmitted by the communication unit. Encrypt the packet.
  • the key information is generated in the vehicle and used for packet encryption, so that it is not necessary to use and manage the unique key stored in advance in each vehicle for a long period of time. Further, for example, by first using an encryption method having a certain degree of security and then switching to an encryption method having a short generation time, encrypted communication can be effectively performed according to the characteristics of each method. Therefore, better communication can be provided in the in-vehicle network.
  • the processing unit encrypts the second key derivation information using the first key information
  • the communication unit encrypts the second key derivation information encrypted by the processing unit. It may be transmitted to the other vehicle.
  • the second key derivation information can be transmitted to another vehicle by using the first method having high security, and the generation time is short while ensuring security by simple processing. Encrypted communication using the second method can be started.
  • the processing unit In the first method, the processing unit generates a pair of a private key and a public key as the first key derivation information, and generates a common key as the first key information using the pair. Then, in the second method, the processing unit generates a hash value by using the first cryptographic hash function as the second key derivation information, and the second cryptographic hash is generated from the hash value.
  • a common key may be generated using a function, and the communication unit may transmit the hash value generated by the processing unit to the other vehicle.
  • a common key using a cryptographic hash function can be generated faster than a pair of private key and public key. Therefore, the data can be encrypted in a short time, and more encrypted packets can be exchanged in the vehicle-to-vehicle communication.
  • the processing unit When the predetermined condition is satisfied, the processing unit generates the second key information, and the second key information is newly transmitted by the communication unit in place of the first key information.
  • the predetermined condition may be used for encryption of the packet, and is a condition relating to the elapsed time or the amount of communication with the other vehicle after the use of the first key information is started.
  • the processing unit When the predetermined condition is satisfied, the processing unit generates the second key information, and the second key information is newly transmitted by the communication unit in place of the first key information.
  • the predetermined condition used for encrypting the packet may be a condition relating to the traveling state of the vehicle.
  • the encrypted communication using the first key information is encrypted using the second key information. Switching to communication can be performed at an appropriate timing.
  • the processing unit may update the second key information.
  • the subsequent encrypted communication can use the updated second key information, so that the encryption is performed.
  • the possibility that the communication will be decrypted can be reduced.
  • the security of the encrypted communication can be further enhanced.
  • the second key information when the second key information is generated when the predetermined condition is satisfied, the second key information can be updated at an appropriate timing according to the predetermined condition.
  • the processing unit may use the time information and the random number to generate the key derivation information in at least one of the first method and the second method.
  • the key derivation information can be changed with the passage of time. Further, if the key derivation information is generated using only the time information, the time information may be estimated and the key derivation information may be deciphered. However, by using a random number in addition to the time information, it is possible to prevent the key derivation information from being deciphered even if the time information is estimated. Therefore, the security of encrypted communication can be further enhanced.
  • the processing unit decodes the encrypted packet received from the other vehicle according to the first method or the second method, and the communication unit is stored in the decrypted packet. Data may be transmitted to the infrastructure side device.
  • the vehicle data is uploaded to the infrastructure side device. be able to. Then, on the infrastructure side, the vehicle data can be analyzed in detail, and even if a problem occurs in the vehicle, it can be appropriately dealt with.
  • the encrypted communication method is an encrypted communication method in an in-vehicle device mounted on a vehicle, in which the first key derivation information is generated according to the first method and described above.
  • the second key derivation information is generated according to the second method in which the key information generation time is shorter than that of the first method.
  • the second key information is generated by using the key derivation information of the above, and the second key information is used instead of the first key information to encrypt a newly transmitted packet.
  • the key information is generated in the vehicle and used for packet encryption, so that it is not necessary to use and manage the unique key stored in advance in each vehicle for a long period of time. Further, for example, by first using an encryption method having a certain degree of security and then switching to an encryption method having a short generation time, encrypted communication can be effectively performed according to the characteristics of each method. Therefore, better communication can be provided in the in-vehicle network.
  • the encrypted communication program according to the embodiment of the present disclosure is an encrypted communication program used for an in-vehicle device mounted on a vehicle, and a computer is subjected to a first key derivation information according to a first method.
  • the second key derivation information is generated according to the second method having a short generation time, and the second key information is generated by using the second key derivation information.
  • the second key information is used to encrypt a packet newly transmitted by the communication unit.
  • the key information is generated in the vehicle and used for packet encryption, so that it is not necessary to use and manage the unique key stored in advance in each vehicle for a long period of time. Further, for example, by first using an encryption method having a certain degree of security and then switching to an encryption method having a short generation time, encrypted communication can be effectively performed according to the characteristics of each method. Therefore, better communication can be provided in the in-vehicle network.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle management system according to an embodiment of the present disclosure.
  • the vehicle management system 1 includes a server 11, an infrastructure side device 12, an in-vehicle communication system 13 mounted on the vehicle 10A, and an in-vehicle communication system 14 mounted on another vehicle 10B. It is equipped with MEC (Mobile Edge Computing) 15 of the above.
  • MEC Mobile Edge Computing
  • the vehicle management system 1 makes it possible to exchange various data between the vehicles 10A and 10B and the server 11.
  • the vehicle management system 1 makes it possible to upload camera images, moving images, and the like taken in the vehicles 10A and 10B to the server 11.
  • the vehicle management system 1 makes it possible to transmit update programs of various software mounted on the vehicles 10A and 10B from the server 11 to the vehicles 10A and 10B.
  • the vehicle 10A uploads log information including logs of various software in the vehicle 10A to the server 11 via the vehicle 10B.
  • Vehicle 10A transmits log information to vehicle 10B.
  • the vehicle 10B transmits the log information received from the vehicle 10A to the infrastructure side device 12 which is close to the vehicle 10B or has a good communication environment with the vehicle 10B.
  • the infrastructure side device 12 is, for example, a radio base station device.
  • the infrastructure side device 12 transmits the log information received from the vehicle 10B to the MEC 15.
  • the infrastructure side device 12 may be a beacon. Further, the infrastructure side device 12 may include the MEC 15.
  • the MEC15 analyzes the log information received from the infrastructure side device 12, shares the log information with other MEC15s, and complements the log information with each other.
  • the MEC15 acquires emergency information such as accident information from log information, for example, the MEC15 issues an alarm to the vehicles 10A and 10B.
  • the MEC 15 may issue an alarm directly to the vehicles 10A and 10B, may issue an alarm to the vehicle 10A via the vehicle 10B, or may issue an alarm to the vehicle 10B via the vehicle 10A. Further, the MEC 15 transmits the log information to the server 11.
  • the server 11 analyzes the log information received from the MEC 15 in more detail and takes necessary measures.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an in-vehicle communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows the configuration of the vehicle-mounted communication system 13 in the vehicle 10A as an example, but the configuration of the vehicle-mounted communication system 14 in the other vehicle 10B is also the same.
  • the vehicle-mounted communication system 13 includes vehicle-mounted devices 131 to 134 and a relay device 135.
  • the in-vehicle communication system 13 is not limited to the configuration including four in-vehicle devices 131 to 134, but may be configured to include three or less or five or more in-vehicle devices. Further, the in-vehicle communication system 13 is not limited to the configuration including one relay device 135, and may be configured to include two or more relay devices.
  • the in-vehicle device 131 is, for example, a TCU (Telematics Communication Unit).
  • TCU Transmission Control Unit
  • the in-vehicle device 131 is also referred to as a TCU 131.
  • the in-vehicle devices 133 and 134 are, for example, an automatic operation ECU (Electronic Control Unit), a sensor, a navigation device, a human-machine interface, a camera, and the like.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the in-vehicle device 132 will be described later.
  • the in-vehicle devices 131 to 134 are connected to the relay device 135 via an Ethernet (registered trademark) cable.
  • the relay device 135 is, for example, a switch device.
  • the relay device 135 may be a gateway device.
  • the relay device 135 relays the Ethernet frame according to the Ethernet communication standard.
  • the relay device 135 relays, for example, an Ethernet frame exchanged between the in-vehicle devices 131 to 134. IP packets are stored in the Ethernet frame.
  • the in-vehicle communication system 13 is not limited to a configuration in which an Ethernet frame is relayed according to an Ethernet communication standard, for example, CAN (Control Area Protocol) (registered trademark), FlexRay (registered trademark), MOST (Media Oriented Systems Transport). ) (Registered trademark) and LIN (Local Ethernet Protocol) and other communication standards may be used to relay data.
  • CAN Control Area Protocol
  • FlexRay registered trademark
  • MOST Media Oriented Systems Transport
  • LIN Local Ethernet Protocol
  • the TCU 131 can communicate with the infrastructure side device 12. Specifically, the TCU 131 can communicate with the server 11 via the infrastructure side device 12, for example, according to the IP protocol.
  • the TCU 131 can perform wireless communication with the infrastructure side device 12 according to a communication standard such as LTE (Long Term Evolution) or 5G.
  • LTE Long Term Evolution
  • 5G 5th Generation
  • the TCU 131 when the TCU 131 receives a wireless frame containing an IP packet from an IP server from the infrastructure side device 12, it acquires an IP packet from the received wireless frame and converts the acquired IP packet into an Ethernet frame. It is stored and transmitted to the relay device 135.
  • the TCU 131 when the TCU 131 receives an Ethernet frame from the relay device 135, it acquires an IP packet from the received Ethernet frame, stores the acquired IP packet in a wireless frame, and transmits the acquired IP packet to the infrastructure side device 12.
  • the TCU 131 can wirelessly communicate with the TCU in another vehicle 10B by short-range wireless communication or the like.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an in-vehicle device in the in-vehicle communication system according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 shows, as an example, the configuration of the in-vehicle device 132 in the vehicle 10A.
  • the in-vehicle device 132 includes a communication unit 1321, a processing unit 1322, and a storage unit 1323.
  • the communication unit 1321 is realized by, for example, a communication circuit such as a communication IC (Integrated Circuit).
  • the processing unit 1322 is realized by, for example, a processor such as a CPU or a DSP (Digital Signal Processing).
  • the storage unit 1323 is, for example, a non-volatile memory.
  • the communication unit 1321 exchanges data with the vehicle 10B and the infrastructure side device 12 via the TCU 131. Further, the communication unit 1321 exchanges data with other in-vehicle devices 131, 133, 134 via the relay device 135.
  • the processing unit 1322 divides the data into a plurality of IP packets and stores them, and performs processing such as encryption and decryption of the data portion of each IP packet.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a processing unit in the in-vehicle device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 shows, as an example, the configuration of the processing unit 1322 in the vehicle 10A.
  • the processing unit 1322 includes a timer 1324, an encryption unit 1325, a decryption unit 1326, and a vehicle information acquisition unit 1327.
  • the timer 1324 periodically stores the time information indicating the current time in the storage unit 1323.
  • the vehicle information acquisition unit 1327 acquires information indicating a traveling state such as the speed of the vehicle 10A from another in-vehicle device via the relay device 135 and the communication unit 1321 and outputs the information to the encryption unit 1325.
  • the encryption unit 1325 receives information indicating a traveling state from the vehicle information acquisition unit 1327, and when the information satisfies a predetermined condition as described later, the encryption unit 1325 acquires time information from the storage unit 1323, and obtains the time information and a random number. Encrypt IP packets using.
  • the decryption unit 1326 when the decryption unit 1326 receives an encrypted IP packet from another vehicle 10B via the TCU 131, the relay device 135, and the communication unit 1321, the decryption unit 1326 decodes the IP packet.
  • Each device in the vehicle management system 1 includes a computer, and an arithmetic processing unit such as a CPU in the computer reads a program including a part or all of each step of the following sequence diagram or flowchart from a memory (not shown) and executes the program. do.
  • the programs of these plurality of devices can be installed from the outside.
  • the programs of these plurality of devices are distributed in a state of being stored in a recording medium.
  • FIG. 5 is a diagram showing the first half of a sequence showing the processing of encrypted communication in the vehicle management system according to the embodiment of the present disclosure.
  • the infrastructure side device 12 periodically transmits time information to the vehicle 10A and another vehicle 10B (step S101).
  • the vehicle 10A and the other vehicle 10B receive the time information from the infrastructure side device 12 and synchronize the time.
  • time synchronization for example, NTP (Network Time Protocol) is used (step S102).
  • NTP Network Time Protocol
  • the vehicle 10A and the other vehicle 10B periodically broadcast a communicable notification indicating that the vehicle has entered the communicable range of its own vehicle. Then, when the other vehicle 10B enters the communicable range, the processing unit 1322 in the vehicle 10A receives a communicable notification from the other vehicle 10B via the TCU 131, the relay device 135, and the communication unit 1321 (step S103). ..
  • the processing unit 1322 When the processing unit 1322 receives the communicable notification from the other vehicle 10B for the first time, the processing unit 1322 generates the first key derivation information according to the first method, and generates the first key information using the first key derivation information. do.
  • the first method is, for example, an encryption method that combines an encryption method using a private key and a public key and an encryption method using a common key.
  • the processing unit 1322 generates a pair of a private key and a public key as the first key derivation information by using the time information and the random number stored in the storage unit 1323. ..
  • the processing unit 1322 stores the generated private key and public key pair in the storage unit 1323 (steps S104 and S105).
  • the processing unit 1322 generates an electronic certificate for the generated public key and stores it in the storage unit 1323 (step S106).
  • the processing unit 1322 in the other vehicle 10B also generates a pair of a private key and a public key as the first key derivation information by using the time information and the random number in the first method. do.
  • the processing unit 1322 generates an electronic certificate for the generated public key and stores it in the storage unit 1323 (steps S107 to S109).
  • the processing unit 1322 in the vehicle 10A transmits the public key and the digital certificate stored in the storage unit 1323 to the other vehicle 10B via the communication unit 1321 and the TCU 131 together with the key exchange request (step S110). ..
  • the processing unit 1322 verifies the electronic certificate (step S111). ..
  • step S112 when the processing unit 1322 confirms that the received public key is generated in the vehicle 10A, the generated public key and the electronic certificate are sent to the communication unit 1321 together with the key exchange response. And transmission to the vehicle 10A via the TCU 131 (step S112).
  • step S113 when the processing unit 1322 in the vehicle 10A receives the public key, the electronic certificate, and the key exchange response from the other vehicle 10B via the TCU 131 and the communication unit 1321, the electronic certificate is verified (step S113).
  • Step S114 when the processing unit 1322 in the vehicle 10A confirms that the received public key is generated in the other vehicle 10B, the key exchange result notification to that effect is notified via the communication unit 1321 and the TCU 131.
  • the processing unit 1322 generates a common key K1 as the first key information using the generated private key and the public key received from the other vehicle 10B (step S115).
  • the processing unit 1322 receives the key exchange result notification from the vehicle 10A via the TCU 131 and the communication unit 1321, the secret key and the vehicle generated in the other vehicle 10B are received.
  • a common key K1 is generated using the public key received from 10A (step S116).
  • the processing unit 1322 in the other vehicle 10B when the processing unit 1322 in the other vehicle 10B generates the common key K1, the processing unit 1322 transmits a common key confirmation request encrypted using the common key K1 to the vehicle 10A via the communication unit 1321 and the TCU 131 (step S117). ).
  • the processing unit 1322 when the processing unit 1322 receives the common key confirmation request via the TCU 131 and the communication unit 1321, the received common key confirmation request is decoded using the common key K1 and the common key confirmation response is communicated. It is transmitted to another vehicle 10B via the unit 1321 and the TCU 131 (step S118).
  • the processing unit 1322 encrypts the IP packet storing the data by using the common key K1 which is the first key information. More specifically, the processing unit 1322 divides and stores the log information of various software installed in the in-vehicle devices 131, 133, and 134 into a plurality of IP packets, for example. Then, the processing unit 1322 encrypts the data portion of the IP packet using the common key K1 and outputs the IP packet to the communication unit 1321 (step S119).
  • the communication unit 1321 in the vehicle 10A receives the encrypted IP packet from the processing unit 1322 and transmits the IP packet to the other vehicle 10B via the TCU 131 (step S120).
  • the processing unit 1322 when the processing unit 1322 receives the encrypted IP packet from the vehicle 10A via the TCU 131 and the communication unit 1321, the data portion of the IP packet is decoded using the common key K1. do.
  • the processing unit 1322 transmits an IP packet containing a part of the log information acquired by decryption to the infrastructure side device 12 via the communication unit 1321 and the TCU 131.
  • the processing unit 1322 encrypts a part of the log information and transmits it to the infrastructure side device 12.
  • the encryption method at this time is not particularly limited, and a well-known encryption method may be used (step S121).
  • FIG. 6 is a diagram showing the latter half of the sequence showing the processing of encrypted communication in the vehicle management system according to the embodiment of the present disclosure.
  • the processing unit 1322 in the vehicle 10A encrypts the IP packet using the first key information and then satisfies the first predetermined condition
  • the key information of the key information is higher than that of the first method.
  • the second key derivation information is generated according to the second method having a short generation time, and the second key information is generated by using the second key derivation information.
  • the processing unit 1322 uses the second key information instead of the first key information to encrypt the IP packet newly transmitted by the communication unit 1321 containing a part of the log information.
  • the first predetermined condition is, for example, a condition relating to the elapsed time or the amount of communication with another vehicle 10B since the start of using the first key information. More specifically, the condition regarding the elapsed time is, for example, the case where the duration of the encrypted communication using the common key K1 is a predetermined time or longer. The condition regarding the communication amount is, for example, the case where the communication amount of the encrypted communication using the common key K1 becomes a predetermined amount or more.
  • the first predetermined condition is not limited to the above condition, and may be, for example, a condition relating to the traveling state of the vehicle 10A. More specifically, it is a case where the difference in speed or acceleration between the vehicle 10A and the other vehicle 10B is equal to or larger than a predetermined value.
  • the second method is, for example, an encryption method using a cryptographic hash function.
  • the processing unit 1322 uses the time information and the random number stored in the storage unit 1323 to obtain the hash value by using the first cryptographic hash function. It is generated as key derivation information, and the common key K2, which is the second key information, is generated from the generated hash value by using the second cryptographic hash function (steps S122 to S124).
  • the processing unit 1322 encrypts the hash value, which is the second key derivation information, using the common key K1 which is the first key information (step S125).
  • the processing unit 1322 transmits the encrypted second key derivation information together with the key update request to the other vehicle 10B via the communication unit 1321, the relay device 135, and the TCU 131 (step S126).
  • the processing unit 1322 in the other vehicle 10B receives the key update request and the encrypted second key derivation information hash value from the vehicle 10A via the TCU 131, the relay device 135, and the communication unit 1321, the processing unit 1322 receives the hash value.
  • the hash value is decrypted using the common key K1 which is the first key information (step S127).
  • the processing unit 1322 in the other vehicle 10B generates a common key K2 from the hash value which is the decrypted second key derivation information by using the second cryptographic hash function (step S128).
  • the processing unit 1322 in the vehicle 10A sends a common key confirmation request to the communication unit 1321, the relay device 135, and the TCU 131 after a predetermined time has elapsed after transmitting the encrypted second key derivation information to the other vehicle 10B. It is transmitted to another vehicle 10B via (step S129).
  • the processing unit 1322 in the other vehicle 10B receives the common key confirmation request from the vehicle 10A via, for example, the TCU 131, the relay device 135, and the communication unit 1321, and the generation of the common key K2 is completed.
  • the key information used for encrypting the IP packet is switched from the common key K1 to the common key K2.
  • the processing unit 1322 transmits the common key confirmation response to the vehicle 10A via the communication unit 1321, the relay device 135, and the TCU 131, and discards the common key K1 which is the first key information (steps S130 and S131).
  • the processing unit 1322 in the vehicle 10A receives the common key confirmation response from the other vehicle 10B via the TCU 131 and the communication unit 1321, the key information used for encrypting the IP packet is transferred from the common key K1 to the common key K2. Switch. Then, the processing unit 1322 discards the common key K1 which is the first key information (step S132).
  • the processing unit 1322 in the vehicle 10A is, for example, an IP packet that stores a part of the log information divided in step S119 of FIG. 5, and is data of an IP packet that has not yet been transmitted to another vehicle 10B.
  • the portion is encrypted using the common key K2, and the IP packet is output to the communication unit 1321 (step S133).
  • the communication unit 1321 in the vehicle 10A receives the encrypted IP packet from the processing unit 1322 and transmits the IP packet to the other vehicle 10B via the TCU 131 (step S134).
  • the processing unit 1322 when the processing unit 1322 receives the encrypted IP packet from the vehicle 10A via the TCU 131 and the communication unit 1321, the packet reception response is sent to the vehicle 10A via the communication unit 1321 and the TCU 131.
  • the data portion of the IP packet is decoded using the common key K2 (steps S135 and S136).
  • the processing unit 1322 in the other vehicle 10B transmits a part of the log information acquired by decoding to the infrastructure side device 12 via the communication unit 1321 and the TCU 131.
  • the processing unit 1322 encrypts the IP packet storing a part of the log information and transmits it to the infrastructure side device 12.
  • the encryption method at this time is not particularly limited, and a well-known encryption method may be used (step S137).
  • the processing unit 1322 in the vehicle 10A when the second predetermined condition is satisfied, the processing unit 1322 in the vehicle 10A generates new second key derivation information according to the second method, and uses the new second key derivation information. Generate new second key information. Then, the processing unit 1322 uses the new second key information to encrypt the IP packet newly transmitted by the communication unit 1321 that stores a part of the log information. More specifically, the processing unit 1322 uses, for example, a new cryptographic hash function as the second key derivation information using the time information and the random number when a predetermined time elapses from the start of the encrypted communication using the common key K2. Is generated, a new common key K2 is generated using the generated cryptographic hash function, and encrypted communication with another vehicle 10B using the common key K2 is started.
  • the processing unit 1322 discards the old common key K2 after starting the encrypted communication using the new common key K2. In this way, when the second predetermined condition is satisfied, by updating the common key K2, security can be ensured even when the log information increases due to a change in the state of the vehicle 10A, for example. ..
  • the second predetermined condition is not limited to the predetermined elapsed time from the start of the encrypted communication using the common key K2, and may be a condition related to the traveling state of the vehicle 10A.
  • the processing unit 1322 performs encrypted communication while sequentially updating the second key information in the second method.
  • the processing unit 1322 in the vehicle 10A transmits an IP packet encrypted using the common key, which is the second key information, to the other vehicle 10B, and then a packet reception response from the other vehicle 10B arrives within a predetermined time. If not, the common key, which is the second key information, the private key and public key pair, which is the first key derivation information, and the electronic certificate of the public key are destroyed, and encrypted communication with another vehicle 10B is performed. It ends (step S138).
  • the vehicle 10A may transmit software log information in another vehicle 10B to the infrastructure side device 12. More specifically, in the other vehicle 10B, when the processing unit 1322 receives the encrypted IP packet from the vehicle 10A via the TCU 131 and the communication unit 1321, it is installed in each in-vehicle device in the other vehicle 10B.
  • An IP packet containing a part of log information of various software may be encrypted by using the common key K1 or K2 and transmitted to the vehicle 10A together with a packet reception response via the communication unit 1321 and the TCU 131.
  • the processing unit 1322 in the vehicle 10A decodes the IP packet received via the TCU 131 and the communication unit 1321 using the common key K1 or K2, and a part of the log information of the other vehicle 10B acquired by the decoding.
  • the IP packet containing the above is transmitted to the infrastructure side device 12.
  • the vehicle 10A and the other vehicle 10B use the common key K1 if the first predetermined condition is not satisfied within a predetermined time during encrypted communication using the common key K1 which is the first key information.
  • the encrypted communication that was used is terminated. More specifically, if a predetermined time has elapsed since the vehicle 10A and the other vehicle 10B started using the common key K1 and the first predetermined condition is not satisfied, the vehicle 10A and the other vehicle 10B are common.
  • the key K1 is destroyed and the encrypted communication is terminated.
  • the vehicle 10A and the other vehicle 10B perform encrypted communication using the common key K1 regardless of the passage of time, for example, when one of the vehicles has finished running, or when the ignition or power is turned off. You may finish.
  • the key information used for encrypting the IP packet is transmitted from the common key K1 to the common key K2. It is not limited to the configuration to switch to.
  • the other vehicle 10B may switch the key information used for encrypting the IP packet from the common key K1 to the common key K2, for example, when an Ethernet frame containing a specific content such as a flag is received from the vehicle 10A. .. In this case, for example, when the vehicle 10A transmits an Ethernet frame containing the above specific content, the vehicle 10A switches the key information used for encrypting the IP packet from the common key K1 to the common key K2.
  • data such as log information of various software of the vehicle is stored in, for example, an EDR (Event Data Recorder) mounted on the vehicle.
  • EDR Event Data Recorder
  • the log information that can be stored in the EDR is limited. Therefore, in order to collect more data, it is conceivable to upload vehicle log information to the server at any time. In this case, since data is exchanged between the vehicle and the server using wireless communication, it is necessary to encrypt the data.
  • the common keys K1 and K2 are generated in the vehicle and used for encrypting the IP packet storing the data. ..
  • the common keys K1 and K2 are destroyed when a predetermined time elapses and the wireless connection is disconnected. After that, when the IP packet is uploaded to the server 11 again, a new common key is generated and used for encryption of the IP packet. In this way, by generating the common keys K1 and K2 used for encrypting IP packets in the vehicle and using a timed expression that is used only for a specific period, the unique key stored in advance in each vehicle can be used for a long period of time.
  • the subsequent encrypted communication is a common key different from the common keys K1 and K2. Is used. Therefore, it is possible to reduce the possibility that the subsequent encrypted communication will be decrypted again by the method of decrypting the previous encrypted communication. Therefore, better communication can be provided in the in-vehicle network.
  • the vehicle 10A communicates with the infrastructure side device 12 using a standard such as LTE or 5G
  • the communication becomes unstable depending on the position of the vehicle 10A or the communication environment, and it is difficult to upload data to the server 11. May become.
  • the vehicle 10A uploads data to the server 11 via the other vehicle 10B and the infrastructure side device 12. .. Therefore, even if the communication between the vehicle 10A and the infrastructure side device 12 is unstable or impossible, if the other vehicle 10B can communicate with the infrastructure side device 12, the log information of the vehicle 10A should be uploaded to the server 11. Can be done. Therefore, better communication can be provided in the in-vehicle network.
  • the vehicles 10A and 10B first use the first method, the pair of the private key and the public key.
  • the common key K1 is generated by using it, and then the common key K2 using the cryptographic hash function, which is the second method, is generated and used for encryption.
  • the common key K2 using the cryptographic hash function can be generated faster than the private key and public key pair. Therefore, the IP packet can be encrypted in a short time, and more encrypted IP packets can be exchanged in the vehicle-to-vehicle communication. Therefore, better communication can be provided in the in-vehicle network.
  • Appendix 1 It is an in-vehicle device mounted on a vehicle.
  • Department and A communication unit that transmits the packet encrypted by the processing unit to another vehicle is provided.
  • the processing unit generates the second key derivation information according to the second method in which the key information generation time is shorter than that of the first method, and the second key information is used by using the second key derivation information. Is generated, and the second key information is used instead of the first key information to encrypt the packet newly transmitted by the communication unit.
  • the processing unit When the second predetermined condition is satisfied, the processing unit generates a new second key derivation information according to the second method, and uses the new second key derivation information to create a new second key derivation information.
  • An in-vehicle device that generates the key information of the above and uses the new second key information for encrypting a packet newly transmitted by the communication unit.

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Abstract

車載装置は、車両に搭載される車載装置であって、第１の方式に従い、第１の鍵導出情報を生成し、前記第１の鍵導出情報を用いて第１の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報を用いてパケットを暗号化する処理部と、前記処理部によって暗号化された前記パケットを他の車両へ送信する通信部とを備え、前記処理部は、前記第１の鍵情報を用いて前記パケットを暗号化した後、前記第１の方式よりも鍵情報の生成時間が短い第２の方式に従い、第２の鍵導出情報を生成し、前記第２の鍵導出情報を用いて第２の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報の代わりに前記第２の鍵情報を用いて、前記通信部により新たに送信されるパケットを暗号化する。

Description

車載装置、暗号化通信方法および暗号化通信プログラム
　本開示は、車載装置、暗号化通信方法および暗号化通信プログラムに関する。
　この出願は、２０２０年１０月２２日に出願された日本出願特願２０２０－１７７０７０号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。
　非特許文献１（竹森敬祐著　「コネクティッドカーのセキュリティ」国際交通安全学会誌　Ｖｏｌ．４２　Ｎｏ．２　２０１７年）には、以下のような車載ネットワークシステムが開示されている。すなわち、車両の走行ログをサーバへアップロードする際等に、鍵を用いて通信データを暗号化する車載ネットワークシステムが開示されている。
竹森敬祐著　「コネクティッドカーのセキュリティ」国際交通安全学会誌　Ｖｏｌ．４２　Ｎｏ．２　２０１７年
　本開示の車載装置は、車両に搭載される車載装置であって、第１の方式に従い、第１の鍵導出情報を生成し、前記第１の鍵導出情報を用いて第１の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報を用いてパケットを暗号化する処理部と、前記処理部によって暗号化された前記パケットを他の車両へ送信する通信部とを備え、前記処理部は、前記第１の鍵情報を用いて前記パケットを暗号化した後、前記第１の方式よりも鍵情報の生成時間が短い第２の方式に従い、第２の鍵導出情報を生成し、前記第２の鍵導出情報を用いて第２の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報の代わりに前記第２の鍵情報を用いて、前記通信部により新たに送信されるパケットを暗号化する。
　本開示の暗号化通信方法は、車両に搭載される車載装置における暗号化通信方法であって、第１の方式に従い、第１の鍵導出情報を生成し、前記第１の鍵導出情報を用いて第１の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報を用いてパケットを暗号化するステップと、暗号化した前記パケットを他の車両へ送信するステップと、前記第１の鍵情報を用いて前記パケットを暗号化した後、前記第１の方式よりも鍵情報の生成時間が短い第２の方式に従い、第２の鍵導出情報を生成し、前記第２の鍵導出情報を用いて第２の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報の代わりに前記第２の鍵情報を用いて、新たに送信するパケットを暗号化するステップとを含む。
　本開示の暗号化通信プログラムは、車両に搭載される車載装置に用いられる暗号化通信プログラムであって、コンピュータを、第１の方式に従い、第１の鍵導出情報を生成し、前記第１の鍵導出情報を用いて第１の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報を用いてパケットを暗号化する処理部と、前記処理部によって暗号化された前記パケットを他の車両へ送信する通信部として機能させるためのプログラムであり、前記処理部は、前記第１の鍵情報を用いて前記パケットを暗号化した後、前記第１の方式よりも鍵情報の生成時間が短い第２の方式に従い、第２の鍵導出情報を生成し、前記第２の鍵導出情報を用いて第２の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報の代わりに前記第２の鍵情報を用いて、前記通信部により新たに送信されるパケットを暗号化する。
　本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備える車載装置として実現することができるだけでなく、車載装置を備える車載通信システムとして実現され得る。また、本開示の一態様は、車載装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現され得る。
図１は、本開示の実施の形態に係る車両管理システムの構成を示す図である。 図２は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムの構成を示す図である。 図３は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムにおける車載装置の構成を示す図である。 図４は、本開示の実施の形態に係る車載装置における処理部の構成を示す図である。 図５は、本開示の実施の形態に係る車両管理システムにおける暗号化通信の処理を示すシーケンスの前半を示す図である。 図６は、本開示の実施の形態に係る車両管理システムにおける暗号化通信の処理を示すシーケンスの後半を示す図である。
　従来、インターネットに接続可能なコネクティッドカーにおける車載ネットワークシステムのセキュリティについて開発がされている。
　［本開示が解決しようとする課題］
　非特許文献１の技術を超えて、車載ネットワークシステムの通信のセキュリティ、速度および安定性等を向上させることが可能な技術が望まれる。
　本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、車載ネットワークにおいて、より良好な通信を提供することが可能な車載装置、暗号化方法およびプログラムを提供することである。
　［本開示の効果］
　本開示によれば、車載ネットワークにおいて、より良好な通信を提供することができる。
　［本開示の実施形態の説明］
　最初に、本開示の実施の形態の内容を列記して説明する。
　（１）本開示の実施の形態に係る車載装置は、車両に搭載される車載装置であって、第１の方式に従い、第１の鍵導出情報を生成し、前記第１の鍵導出情報を用いて第１の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報を用いてパケットを暗号化する処理部と、前記処理部によって暗号化された前記パケットを他の車両へ送信する通信部とを備え、前記処理部は、前記第１の鍵情報を用いて前記パケットを暗号化した後、前記第１の方式よりも鍵情報の生成時間が短い第２の方式に従い、第２の鍵導出情報を生成し、前記第２の鍵導出情報を用いて第２の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報の代わりに前記第２の鍵情報を用いて、前記通信部により新たに送信されるパケットを暗号化する。
　このように、車両において鍵情報を生成し、パケットの暗号化に用いる構成により、個々の車両において事前に格納した固有の鍵を長期間使用および管理する必要がない。また、たとえば最初にある程度セキュリティの高い暗号化方式を用いた上で、生成時間の短い暗号化方式へ切り替えることにより、各方式の特徴に応じて暗号化通信を効果的に行うことができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より良好な通信を提供することができる。
　（２）前記処理部は、前記第２の鍵導出情報を、前記第１の鍵情報を用いて暗号化し、前記通信部は、前記処理部によって暗号化された前記第２の鍵導出情報を前記他の車両へ送信してもよい。
　このような構成により、たとえば、セキュリティの高い第１の方式を用いて第２の鍵導出情報を他の車両へ送信することができ、簡易な処理で、セキュリティを確保した上で生成時間の短い第２の方式を用いた暗号化通信を開始することができる。
　（３）前記処理部は、前記第１の方式において、前記第１の鍵導出情報として秘密鍵および公開鍵のペアを生成し、前記ペアを用いて前記第１の鍵情報として共通鍵を生成し、前記処理部は、前記第２の方式において、前記第２の鍵導出情報として第１の暗号学的ハッシュ関数を用いてハッシュ値を生成し、前記ハッシュ値から第２の暗号学的ハッシュ関数を用いて共通鍵を生成し、前記通信部は、前記処理部によって生成された前記ハッシュ値を前記他の車両へ送信してもよい。
　暗号学的ハッシュ関数を用いた共通鍵は、秘密鍵および公開鍵のペアよりも速く生成することができる。そのため、短時間でデータを暗号化することができ、車車間通信において、より多くの暗号化されたパケットをやり取りすることができる。
　（４）前記処理部は、所定条件を満たした場合、前記第２の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報の代わりに前記第２の鍵情報を、前記通信部により新たに送信されるパケットの暗号化に用いてもよく、前記所定条件は、経過時間または前記第１の鍵情報の使用を開始してからの前記他の車両との通信量に関する条件である。
　このような構成により、第１の鍵情報を用いた暗号化通信から第２の鍵情報を用いた暗号化通信への切り替えを適切なタイミングで行うことができる。
　（５）前記処理部は、所定条件を満たした場合、前記第２の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報の代わりに前記第２の鍵情報を、前記通信部により新たに送信されるパケットの暗号化に用い、前記所定条件は、前記車両の走行状態に関する条件であってもよい。
　このような構成により、たとえば、車両と他の車両との速度差、すなわち車間距離の変化等に応じて、第１の鍵情報を用いた暗号化通信から第２の鍵情報を用いた暗号化通信への切り替えを適切なタイミングで行うことができる。
　（６）前記処理部は、前記第２の鍵情報を更新してもよい。
　このような構成により、第２の鍵情報を用いた暗号化通信が傍受され、解読されたとしても、その後の暗号化通信は更新された第２の鍵情報を用いることができるため、暗号化通信が解読される可能性を低減することができる。また、生成時間の短い第２の鍵情報の更新を繰り返し行うことで、暗号化通信のセキュリティをより高めることができる。さらに、所定条件を満たした場合に第２の鍵情報を生成する場合、所定条件に従う適切なタイミングで第２の鍵情報を更新することができる。
　（７）前記処理部は、前記第１の方式および前記第２の方式の少なくともいずれか一方において、時刻情報および乱数を鍵導出情報の生成に用いてもよい。
　このように、時刻情報を用いることで、時間の経過とともに鍵導出情報を変えることができる。また、単に時刻情報のみを用いて鍵導出情報を生成すると、時刻情報を推定され、鍵導出情報が解読される可能性がある。しかしながら、時刻情報に加えて乱数を用いることで、時刻情報を推定されたとしても鍵導出情報が解読されることを抑制できる。したがって、暗号化通信のセキュリティをより高めることができる。
　（８）前記処理部は、前記第１の方式または前記第２の方式に従って、前記他の車両から受信した暗号化されたパケットを復号化し、前記通信部は、復号化したパケットに格納されたデータをインフラ側装置へ送信してもよい。
　このような構成により、たとえば、車両とインフラ側装置との通信が不安定または不能であっても、他の車両がインフラ側装置と通信可能であれば、車両のデータをインフラ側装置へアップロードすることができる。そして、インフラ側において、車両のデータを詳細に解析することができ、車両において不具合等が発生したとしても適切に対応することができる。
　（９）本開示の実施の形態に係る暗号化通信方法は、車両に搭載される車載装置における暗号化通信方法であって、第１の方式に従い、第１の鍵導出情報を生成し、前記第１の鍵導出情報を用いて第１の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報を用いてパケットを暗号化するステップと、暗号化した前記パケットを他の車両へ送信するステップと、前記第１の鍵情報を用いて前記パケットを暗号化した後、前記第１の方式よりも鍵情報の生成時間が短い第２の方式に従い、第２の鍵導出情報を生成し、前記第２の鍵導出情報を用いて第２の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報の代わりに前記第２の鍵情報を用いて、新たに送信するパケットを暗号化するステップとを含む。
　このように、車両において鍵情報を生成し、パケットの暗号化に用いる構成により、個々の車両において事前に格納した固有の鍵を長期間使用および管理する必要がない。また、たとえば最初にある程度セキュリティの高い暗号化方式を用いた上で、生成時間の短い暗号化方式へ切り替えることにより、各方式の特徴に応じて暗号化通信を効果的に行うことができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より良好な通信を提供することができる。
　（１０）本開示の実施の形態に係る暗号化通信プログラムは、車両に搭載される車載装置に用いられる暗号化通信プログラムであって、コンピュータを、第１の方式に従い、第１の鍵導出情報を生成し、前記第１の鍵導出情報を用いて第１の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報を用いてパケットを暗号化する処理部と、前記処理部によって暗号化された前記パケットを他の車両へ送信する通信部として機能させるためのプログラムであり、前記処理部は、前記第１の鍵情報を用いて前記パケットを暗号化した後、前記第１の方式よりも鍵情報の生成時間が短い第２の方式に従い、第２の鍵導出情報を生成し、前記第２の鍵導出情報を用いて第２の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報の代わりに前記第２の鍵情報を用いて、前記通信部により新たに送信されるパケットを暗号化する。
　このように、車両において鍵情報を生成し、パケットの暗号化に用いる構成により、個々の車両において事前に格納した固有の鍵を長期間使用および管理する必要がない。また、たとえば最初にある程度セキュリティの高い暗号化方式を用いた上で、生成時間の短い暗号化方式へ切り替えることにより、各方式の特徴に応じて暗号化通信を効果的に行うことができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より良好な通信を提供することができる。
　以下、本開示の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
　［構成および基本動作］
　図１は、本開示の実施の形態に係る車両管理システムの構成を示す図である。
　図１を参照して、車両管理システム１は、サーバ１１と、インフラ側装置１２と、車両１０Ａに搭載される車載通信システム１３と、他の車両１０Ｂに搭載される車載通信システム１４と、複数のＭＥＣ（Ｍｏｂｉｌｅ　Ｅｄｇｅ　Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）１５とを備える。
　車両管理システム１は、車両１０Ａ，１０Ｂとサーバ１１との間で種々のデータのやり取りをすることを可能にする。たとえば、車両管理システム１は、車両１０Ａ，１０Ｂにおいて撮影されたカメラ画像および動画等をサーバ１１へアップロードすることを可能にする。また、車両管理システム１は、車両１０Ａ，１０Ｂに搭載された各種ソフトウェアの更新プログラムをサーバ１１から車両１０Ａ，１０Ｂへ送信することを可能にする。本実施の形態では、一例として、車両１０Ａが、車両１０Ａにおける各種ソフトウェアのログを含むログ情報を車両１０Ｂ経由でサーバ１１へアップロードする場合を想定する。
　車両１０Ａは、ログ情報を車両１０Ｂへ送信する。車両１０Ｂは、車両１０Ａから受信したログ情報を車両１０Ｂに近いかまたは車両１０Ｂとの通信環境が良いインフラ側装置１２へ送信する。インフラ側装置１２は、たとえば無線基地局装置である。インフラ側装置１２は、車両１０Ｂから受信したログ情報をＭＥＣ１５へ送信する。なお、インフラ側装置１２は、ビーコンであってもよい。また、インフラ側装置１２は、ＭＥＣ１５を含んでいてもよい。
　ＭＥＣ１５は、インフラ側装置１２から受信したログ情報を分析し、他のＭＥＣ１５とログ情報を共有したり、各ＭＥＣ１５同士でログ情報を補完し合ったりする。ＭＥＣ１５は、たとえばログ情報から事故情報等の緊急の情報を取得すると、車両１０Ａ，１０Ｂへ警報を発報する。ＭＥＣ１５は、警報を車両１０Ａ，１０Ｂに直接発報してもよいし、車両１０Ｂを経由して車両１０Ａへ発報または車両１０Ａを経由して車両１０Ｂへ発報してもよい。また、ＭＥＣ１５は、ログ情報をサーバ１１へ送信する。
　サーバ１１は、ＭＥＣ１５から受信したログ情報をさらに詳細に分析し、必要な処置を行う。
　図２は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムの構成を示す図である。図２は、一例として、車両１０Ａにおける車載通信システム１３の構成を示すが、他の車両１０Ｂにおける車載通信システム１４の構成も同様である。
　図２を参照して、車載通信システム１３は、車載装置１３１～１３４と、中継装置１３５とを備える。
　なお、車載通信システム１３は、４つの車載装置１３１～１３４を備える構成に限らず、３つ以下、または５つ以上の車載装置を備える構成であってもよい。また、車載通信システム１３は、１つの中継装置１３５を備える構成に限らず、２つ以上の中継装置を備える構成であってもよい。
　車載装置１３１は、たとえばＴＣＵ（Ｔｅｌｅｍａｔｉｃｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｕｎｉｔ）である。以下、車載装置１３１を、ＴＣＵ１３１とも称する。
　車載装置１３３，１３４は、たとえば、自動運転ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）、センサ、ナビゲーション装置、ヒューマンマシンインタフェース、およびカメラ等である。なお、車載装置１３２については、後述する。
　車載通信システム１３では、車載装置１３１～１３４は、イーサネット（登録商標）ケーブルを介して中継装置１３５に接続される。
　中継装置１３５は、たとえば、スイッチ装置である。なお、中継装置１３５は、ゲートウェイ装置であってもよい。中継装置１３５は、イーサネットの通信規格に従って、イーサネットフレームの中継処理を行う。
　具体的には、中継装置１３５は、たとえば、車載装置１３１～１３４間でやり取りされるイーサネットフレームを中継する。イーサネットフレームには、ＩＰパケットが格納される。
　なお、車載通信システム１３では、イーサネットの通信規格に従ってイーサネットフレームの中継が行われる構成に限らず、たとえば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）（登録商標）、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）、ＭＯＳＴ（Ｍｅｄｉａ　Ｏｒｉｅｎｔｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）（登録商標）およびＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信規格に従ってデータの中継が行われる構成であってもよい。
　図１および図２を参照して、ＴＣＵ１３１は、インフラ側装置１２と通信を行うことが可能である。詳細には、ＴＣＵ１３１は、たとえば、ＩＰプロトコルに従い、インフラ側装置１２を介してサーバ１１と通信することが可能である。
　より詳細には、ＴＣＵ１３１は、たとえば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）または５Ｇ等の通信規格に従って、インフラ側装置１２と無線通信を行うことが可能である。
　具体的には、ＴＣＵ１３１は、たとえば、ＩＰサーバからのＩＰパケットが格納された無線フレームをインフラ側装置１２から受信すると、受信した無線フレームからＩＰパケットを取得し、取得したＩＰパケットをイーサネットフレームに格納して中継装置１３５へ送信する。
　また、ＴＣＵ１３１は、中継装置１３５からイーサネットフレームを受信すると、受信したイーサネットフレームからＩＰパケットを取得し、取得したＩＰパケットを無線フレームに格納してインフラ側装置１２へ送信する。
　また、ＴＣＵ１３１は、たとえば、他の車両１０ＢにおけるＴＣＵと近距離無線通信等によって無線通信することが可能である。
　図３は、本開示の実施の形態に係る車載通信システムにおける車載装置の構成を示す図である。図３では、一例として、車両１０Ａにおける車載装置１３２の構成を示す。
　図３を参照して、車載装置１３２は、通信部１３２１と、処理部１３２２と、記憶部１３２３とを備える。通信部１３２１は、たとえば通信用ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の通信回路によって実現される。処理部１３２２は、たとえば、ＣＰＵまたはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）等のプロセッサによって実現される。記憶部１３２３は、たとえば不揮発性メモリである。
　通信部１３２１は、ＴＣＵ１３１を介して車両１０Ｂおよびインフラ側装置１２とデータのやり取りを行う。また、通信部１３２１は、中継装置１３５を介して他の車載装置１３１，１３３，１３４とデータのやり取りを行う。
　処理部１３２２は、たとえば、データを複数のＩＰパケットに分割して格納し、各ＩＰパケットのデータ部分の暗号化および復号化等の処理を行う。
　図４は、本開示の実施の形態に係る車載装置における処理部の構成を示す図である。図４では、一例として、車両１０Ａにおける処理部１３２２の構成を示す。
　図４を参照して、処理部１３２２は、タイマ１３２４と、暗号化部１３２５と、復号化部１３２６と、車両情報取得部１３２７とを含む。
　タイマ１３２４は、現在時刻を示す時刻情報を定期的に記憶部１３２３に保存する。
　車両情報取得部１３２７は、車両１０Ａの速度等の走行状態を示す情報を中継装置１３５および通信部１３２１経由で他の車載装置から取得し、暗号化部１３２５へ出力する。
　暗号化部１３２５は、車両情報取得部１３２７から走行状態を示す情報を受けて、後述するように当該情報が所定の条件を満たす場合、記憶部１３２３から時刻情報を取得し、当該時刻情報および乱数を用いてＩＰパケットを暗号化する。
　復号化部１３２６は、後述するように、他の車両１０Ｂから暗号化されたＩＰパケットをＴＣＵ１３１、中継装置１３５および通信部１３２１を介して受信すると、当該ＩＰパケットを復号化する。
　［動作の流れ］
　車両管理システム１における各装置は、コンピュータを備え、当該コンピュータにおけるＣＰＵ等の演算処理部は、以下のシーケンス図またはフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを図示しないメモリからそれぞれ読み出して実行する。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、外部からインストールすることができる。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、記録媒体に格納された状態で流通する。
　図５は、本開示の実施の形態に係る車両管理システムにおける暗号化通信の処理を示すシーケンスの前半を示す図である。
　図３から図５を参照して、まず、インフラ側装置１２は、車両１０Ａおよび他の車両１０Ｂへ時刻情報を定期的に送信する（ステップＳ１０１）。
　次に、車両１０Ａおよび他の車両１０Ｂは、インフラ側装置１２から時刻情報を受信し、時刻同期を行う。時刻同期は、たとえばＮＴＰ（Ｎｅｅｔｗｏｒｋ　Ｔｉｍｅ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いる（ステップＳ１０２）。
　次に、車両１０Ａおよび他の車両１０Ｂは、自己の車両における通信可能範囲に入ったことを示す通信可能通知を定期的にブロードキャストする。そして、車両１０Ａにおける処理部１３２２は、他の車両１０Ｂが通信可能範囲内に入ると、ＴＣＵ１３１、中継装置１３５および通信部１３２１を介して他の車両１０Ｂから通信可能通知を受信する（ステップＳ１０３）。
　処理部１３２２は、他の車両１０Ｂから初めて通信可能通知を受信すると、第１の方式に従い、第１の鍵導出情報を生成し、第１の鍵導出情報を用いて第１の鍵情報を生成する。
　第１の方式は、たとえば、秘密鍵および公開鍵による暗号化方式と、共通鍵による暗号化方式とを組み合わせた暗号化方式である。
　より詳細には、処理部１３２２は、第１の方式において、記憶部１３２３に保存されている時刻情報と乱数とを用いて、第１の鍵導出情報として秘密鍵および公開鍵のペアを生成する。処理部１３２２は、生成した秘密鍵および公開鍵のペアを記憶部１３２３に保存する（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。
　次に、処理部１３２２は、生成した公開鍵について電子証明書を生成し、記憶部１３２３に保存する（ステップＳ１０６）。
　次に、車両１０Ａと同様に、他の車両１０Ｂにおける処理部１３２２も、第１の方式において、時刻情報と乱数とを用いて、第１の鍵導出情報として秘密鍵および公開鍵のペアを生成する。他の車両１０Ｂにおいて、処理部１３２２は、生成した公開鍵について電子証明書を生成し、記憶部１３２３に保存する（ステップＳ１０７～Ｓ１０９）。
　次に、車両１０Ａにおける処理部１３２２は、記憶部１３２３に保存されている公開鍵および電子証明書を、鍵交換要求とともに通信部１３２１およびＴＣＵ１３１を介して他の車両１０Ｂへ送信する（ステップＳ１１０）。
　次に、他の車両１０Ｂにおいて、処理部１３２２は、ＴＣＵ１３１および通信部１３２１を介して車両１０Ａから公開鍵、電子証明書および鍵交換要求を受信すると、当該電子証明書を検証する（ステップＳ１１１）。
　次に、他の車両１０Ｂにおいて、処理部１３２２は、受信した公開鍵が車両１０Ａにおいて生成されたものであることを確認すると、生成した公開鍵および電子証明書を、鍵交換応答とともに通信部１３２１およびＴＣＵ１３１を介して車両１０Ａへ送信する（ステップＳ１１２）。
　次に、車両１０Ａにおける処理部１３２２は、ＴＣＵ１３１および通信部１３２１を介して他の車両１０Ｂから公開鍵、電子証明書および鍵交換応答を受信すると、電子証明書を検証する（ステップＳ１１３）。
　次に、車両１０Ａにおける処理部１３２２は、受信した公開鍵が他の車両１０Ｂにおいて生成されたものであることを確認すると、その旨を示す鍵交換結果通知を通信部１３２１およびＴＣＵ１３１を介して他の車両１０Ｂへ送信する（ステップＳ１１４）。
　次に、車両１０Ａにおいて、処理部１３２２は、生成した秘密鍵と他の車両１０Ｂから受信した公開鍵とを用いて第１の鍵情報として共通鍵Ｋ１を生成する（ステップＳ１１５）。
　次に、車両１０Ａと同様に、他の車両１０Ｂにおいて、処理部１３２２は、車両１０ＡからＴＣＵ１３１および通信部１３２１を介して鍵交換結果通知を受信すると、他の車両１０Ｂにおいて生成した秘密鍵と車両１０Ａから受信した公開鍵とを用いて共通鍵Ｋ１を生成する（ステップＳ１１６）。
　次に、他の車両１０Ｂにおける処理部１３２２は、共通鍵Ｋ１を生成すると、共通鍵Ｋ１を用いて暗号化した共通鍵確認要求を通信部１３２１およびＴＣＵ１３１を介して車両１０Ａへ送信する（ステップＳ１１７）。
　次に、車両１０Ａにおいて、処理部１３２２は、ＴＣＵ１３１および通信部１３２１を介して共通鍵確認要求を受信すると、受信した共通鍵確認要求を共通鍵Ｋ１を用いて復号化し、共通鍵確認応答を通信部１３２１およびＴＣＵ１３１を介して他の車両１０Ｂへ送信する（ステップＳ１１８）。
　次に、車両１０Ａにおいて、処理部１３２２は、第１の鍵情報である共通鍵Ｋ１を用いて、データを格納したＩＰパケットを暗号化する。より詳細には、処理部１３２２は、たとえば、車載装置１３１，１３３，１３４にインストールされている各種ソフトウェアのログ情報を複数のＩＰパケットに分割して格納する。そして、処理部１３２２は、ＩＰパケットのデータ部分を共通鍵Ｋ１を用いて暗号化し、当該ＩＰパケットを通信部１３２１へ出力する（ステップＳ１１９）。
　次に、車両１０Ａにおける通信部１３２１は、処理部１３２２から暗号化されたＩＰパケットを受けて、当該ＩＰパケットをＴＣＵ１３１経由で他の車両１０Ｂへ送信する（ステップＳ１２０）。
　次に、他の車両１０Ｂにおいて、処理部１３２２は、ＴＣＵ１３１および通信部１３２１を介して車両１０Ａから暗号化されたＩＰパケットを受信すると、共通鍵Ｋ１を用いて当該ＩＰパケットのデータ部分を復号化する。処理部１３２２は、復号化により取得したログ情報の一部を格納したＩＰパケットを通信部１３２１およびＴＣＵ１３１を介してインフラ側装置１２へ送信する。この際、処理部１３２２は、当該ログ情報の一部を暗号化してインフラ側装置１２へ送信する。このときの暗号化方式は、特に限定されず、周知の暗号化方式でよい（ステップＳ１２１）。
　図６は、本開示の実施の形態に係る車両管理システムにおける暗号化通信の処理を示すシーケンスの後半を示す図である。
　図６を参照して、車両１０Ａにおける処理部１３２２は、第１の鍵情報を用いてＩＰパケットを暗号化した後、第１の所定条件を満たした場合、第１の方式よりも鍵情報の生成時間が短い第２の方式に従い、第２の鍵導出情報を生成し、第２の鍵導出情報を用いて、第２の鍵情報を生成する。そして、処理部１３２２は、第１の鍵情報の代わりに第２の鍵情報を用いて、通信部１３２１により新たに送信される、ログ情報の一部を格納したＩＰパケットを暗号化する。
　第１の所定条件は、たとえば、経過時間または第１の鍵情報の使用を開始してからの他の車両１０Ｂとの通信量に関する条件である。より詳細には、経過時間に関する条件は、たとえば、共通鍵Ｋ１を用いた暗号化通信の継続時間が所定時間以上となった場合である。通信量に関する条件は、たとえば、共通鍵Ｋ１を用いた暗号化通信の通信量が所定量以上となった場合である。
　ただし、第１の所定条件は、上記条件に限定されず、たとえば車両１０Ａの走行状態に関する条件であってもよい。より詳細には、車両１０Ａと他の車両１０Ｂとの速度または加速度の差が、所定値以上である場合である。
　第２の方式は、たとえば、暗号学的ハッシュ関数を用いた暗号化方式である。
　より詳細には、処理部１３２２は、第２の方式において、記憶部１３２３に保存されている時刻情報と乱数とを用いて、第１の暗号学的ハッシュ関数を用いてハッシュ値を第２の鍵導出情報として生成し、生成したハッシュ値から第２の暗号学的ハッシュ関数を用いて第２の鍵情報である共通鍵Ｋ２を生成する（ステップＳ１２２～Ｓ１２４）。
　次に、処理部１３２２は、第２の鍵導出情報であるハッシュ値を、第１の鍵情報である共通鍵Ｋ１を用いて暗号化する（ステップＳ１２５）。
　次に、処理部１３２２は、暗号化した第２の鍵導出情報を鍵更新要求とともに通信部１３２１、中継装置１３５およびＴＣＵ１３１を介して他の車両１０Ｂへ送信する（ステップＳ１２６）。
　次に、他の車両１０Ｂにおける処理部１３２２は、ＴＣＵ１３１、中継装置１３５および通信部１３２１を介して車両１０Ａから鍵更新要求および暗号化された第２の鍵導出情報であるハッシュ値を受信すると、当該ハッシュ値を第１の鍵情報である共通鍵Ｋ１を用いて復号化する（ステップＳ１２７）。
　次に、他の車両１０Ｂにおける処理部１３２２は、復号化した第２の鍵導出情報であるハッシュ値から第２の暗号学的ハッシュ関数を用いて共通鍵Ｋ２を生成する（ステップＳ１２８）。
　次に、車両１０Ａにおける処理部１３２２は、暗号化した第２の鍵導出情報を他の車両１０Ｂへ送信してから所定時間経過後に、共通鍵確認要求を通信部１３２１、中継装置１３５およびＴＣＵ１３１を介して他の車両１０Ｂへ送信する（ステップＳ１２９）。
　次に、他の車両１０Ｂにおける処理部１３２２は、たとえば、ＴＣＵ１３１、中継装置１３５および通信部１３２１を介して車両１０Ａから共通鍵確認要求を受信し、かつ、共通鍵Ｋ２の生成が完了した場合、ＩＰパケットの暗号化に用いる鍵情報を共通鍵Ｋ１から共通鍵Ｋ２に切り替える。そして、処理部１３２２は、共通鍵確認応答を通信部１３２１、中継装置１３５およびＴＣＵ１３１を介して車両１０Ａへ送信し、第１の鍵情報である共通鍵Ｋ１を破棄する（ステップＳ１３０およびＳ１３１）。
　次に、車両１０Ａにおける処理部１３２２は、他の車両１０ＢからＴＣＵ１３１および通信部１３２１を介して共通鍵確認応答を受信すると、ＩＰパケットの暗号化に用いる鍵情報を共通鍵Ｋ１から共通鍵Ｋ２に切り替える。そして、処理部１３２２は、第１の鍵情報である共通鍵Ｋ１を破棄する（ステップＳ１３２）。
　次に、車両１０Ａにおける処理部１３２２は、たとえば、図５のステップＳ１１９において分割されたログ情報の一部を格納したＩＰパケットであって、他の車両１０Ｂへ未だ送信されていないＩＰパケットのデータ部分を共通鍵Ｋ２を用いて暗号化し、当該ＩＰパケットを通信部１３２１へ出力する（ステップＳ１３３）。
　次に、車両１０Ａにおける通信部１３２１は、処理部１３２２から暗号化されたＩＰパケットを受けて、当該ＩＰパケットをＴＣＵ１３１経由で他の車両１０Ｂへ送信する（ステップＳ１３４）。
　次に、他の車両１０Ｂにおいて、処理部１３２２は、ＴＣＵ１３１および通信部１３２１を介して車両１０Ａから暗号化されたＩＰパケットを受信すると、パケット受信応答を通信部１３２１およびＴＣＵ１３１を介して車両１０Ａへ送信するとともに、共通鍵Ｋ２を用いて当該ＩＰパケットのデータ部分を復号化する（ステップＳ１３５およびＳ１３６）。
　次に、他の車両１０Ｂにおける処理部１３２２は、復号化により取得したログ情報の一部を通信部１３２１およびＴＣＵ１３１を介してインフラ側装置１２へ送信する。この際、処理部１３２２は、当該ログ情報の一部を格納したＩＰパケットを暗号化してインフラ側装置１２へ送信する。このときの暗号化方式は、特に限定されず、周知の暗号化方式でよい（ステップＳ１３７）。
　次に、車両１０Ａにおける処理部１３２２は、第２の所定条件を満たした場合、第２の方式に従い、新たな第２の鍵導出情報を生成し、新たな第２の鍵導出情報を用いて新たな第２の鍵情報を生成する。そして、処理部１３２２は、新たな第２の鍵情報を用いて、通信部１３２１により新たに送信される、ログ情報の一部を格納したＩＰパケットを暗号化する。より詳細には、処理部１３２２は、たとえば、共通鍵Ｋ２を用いた暗号化通信の開始から所定時間経過すると、時刻情報および乱数を用いて第２の鍵導出情報として新たな暗号学的ハッシュ関数を生成し、生成した暗号学的ハッシュ関数を用いて新たな共通鍵Ｋ２を生成し、当該共通鍵Ｋ２を用いた他の車両１０Ｂとの暗号化通信を開始する。処理部１３２２は、新たな共通鍵Ｋ２を用いた暗号化通信の開始後、古い共通鍵Ｋ２を破棄する。このように、第２の所定条件を満たした場合、共通鍵Ｋ２を更新することで、たとえば車両１０Ａの状態が変わることでログ情報が増加した場合であっても、セキュリティを確保することができる。なお、第２の所定条件は、共通鍵Ｋ２を用いた暗号化通信の開始からの所定の経過時間に限られず、車両１０Ａの走行状態に関する条件等であってもよい。
　このように、処理部１３２２は、第２の方式において、第２の鍵情報を順次更新しながら暗号化通信を行う。
　車両１０Ａにおける処理部１３２２は、第２の鍵情報である共通鍵を用いて暗号化したＩＰパケットを他の車両１０Ｂへ送信した後、所定時間内に他の車両１０Ｂからのパケット受信応答が到着しない場合、第２の鍵情報である共通鍵、第１の鍵導出情報である秘密鍵および公開鍵のペア、ならびに公開鍵の電子証明書を破棄し、他の車両１０Ｂとの暗号化通信を終了する（ステップＳ１３８）。
　なお、車両１０Ａは、他の車両１０Ｂにおけるソフトウェアのログ情報をインフラ側装置１２へ送信してもよい。より詳細には、他の車両１０Ｂにおいて、処理部１３２２は、ＴＣＵ１３１および通信部１３２１を介して車両１０Ａから暗号化されたＩＰパケットを受信すると、他の車両１０Ｂにおける各車載装置にインストールされている各種ソフトウェアのログ情報の一部が格納されたＩＰパケットを、共通鍵Ｋ１またはＫ２を用いて暗号化し、通信部１３２１およびＴＣＵ１３１を介してパケット受信応答とともに車両１０Ａへ送信してもよい。この場合、車両１０Ａにおける処理部１３２２は、ＴＣＵ１３１および通信部１３２１を介して受信したＩＰパケットを共通鍵Ｋ１またはＫ２を用いて復号化し、復号化により取得した他の車両１０Ｂのログ情報の一部を格納したＩＰパケットをインフラ側装置１２へ送信する。
　なお、車両１０Ａおよび他の車両１０Ｂは、第１の鍵情報である共通鍵Ｋ１を用いた暗号化通信中において、所定時間内に上記第１の所定条件を満たさない場合、共通鍵Ｋ１を用いた暗号化通信を終了する。より詳細には、車両１０Ａおよび他の車両１０Ｂが共通鍵Ｋ１の使用を開始してから所定時間が経過し、かつ、第１の所定条件を満たさない場合、車両１０Ａおよび他の車両１０Ｂは共通鍵Ｋ１を破棄し、暗号化通信を終了する。ただし、車両１０Ａおよび他の車両１０Ｂは、共通鍵Ｋ１を用いた暗号化通信を、時間の経過によらず、たとえば一方の車両の走行が終了するか、またはイグニッションもしくは電源がオフされたときに終了してもよい。
　また、他の車両１０Ｂは、車両１０Ａからの共通鍵確認要求を受信し、かつ、共通鍵Ｋ２の生成が完了した場合に、ＩＰパケットの暗号化に用いる鍵情報を共通鍵Ｋ１から共通鍵Ｋ２に切り替える構成に限らない。他の車両１０Ｂは、たとえば、フラグ等の特定の内容を含むイーサネットフレームを車両１０Ａから受信した場合等に、ＩＰパケットの暗号化に用いる鍵情報を共通鍵Ｋ１から共通鍵Ｋ２に切り替えてもよい。この場合、車両１０Ａは、たとえば、上記の特定の内容を含むイーサネットフレームを送信した場合、ＩＰパケットの暗号化に用いる鍵情報を共通鍵Ｋ１から共通鍵Ｋ２に切り替える。
　ところで、車両の各種ソフトウェアのログ情報等のデータは、たとえば車両に搭載されたＥＤＲ（Ｅｖｅｎｔ　Ｄａｔａ　Ｒｅｃｏｒｄｅｒ）に保存される。しかしながら、ＥＤＲの記憶容量の制限により、ＥＤＲに保存できるログ情報には限りがある。そこで、より多くのデータを収集するために、車両のログ情報をサーバに随時アップロードすることが考えられる。この場合、車両とサーバとは無線通信を用いてデータをやり取りするため、データを暗号化する必要がある。
　しかしながら、車両がサーバ等の他の設備と暗号化通信を行うには、認証局および鍵生成局等の外部システムから暗号化に必要な電子証明書および暗号鍵等の情報を、事前に車両に格納および管理する必要がある。暗号化に必要な情報の管理は、個々の車両ごとで行うため、車両の台数が増えるにつれて煩雑になり、困難である。
　これに対し、本実施の形態に係る車両管理システム、車載装置、暗号化通信方法および暗号化通信プログラムでは、車両において共通鍵Ｋ１，Ｋ２を生成し、データを格納したＩＰパケットの暗号化に用いる。共通鍵Ｋ１，Ｋ２は、所定時間が経過および無線接続が切断される等により破棄される。その後、再びＩＰパケットをサーバ１１へアップロードする際には、新たな共通鍵を生成し、ＩＰパケットの暗号化に用いる。このように、ＩＰパケットの暗号化に用いる共通鍵Ｋ１，Ｋ２を車両において生成し、ある特定の期間のみ用いる時限式とすることで、個々の車両において事前に格納した固有の鍵を長期間使用および管理する必要がない。また、時限式の共通鍵を用いることで、仮に共通鍵Ｋ１，Ｋ２を用いた暗号化通信が傍受され、解読されたとしても、その後の暗号化通信は共通鍵Ｋ１，Ｋ２とは異なる共通鍵を用いる。そのため、その後の暗号化通信が先の暗号化通信の解読方法で再び解読される可能性を低減できる。したがって、車載ネットワークにおいて、より良好な通信を提供することができる。
　また、車両１０Ａがインフラ側装置１２とＬＴＥまたは５Ｇ等の規格を用いて通信する場合、車両１０Ａの位置または通信環境等によっては、通信が不安定となり、サーバ１１へのデータのアップロードが困難となることがある。
　これに対し、本実施の形態に係る車両管理システム、車載装置、暗号化通信方法および暗号化通信プログラムでは、車両１０Ａは、データを他の車両１０Ｂおよびインフラ側装置１２経由でサーバ１１へアップロードする。そのため、車両１０Ａおよびインフラ側装置１２間の通信が不安定または不能であっても、他の車両１０Ｂがインフラ側装置１２と通信可能であれば、車両１０Ａのログ情報をサーバ１１へアップロードすることができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より良好な通信を提供することができる。
　また、一般に、共通鍵を用いた暗号化通信は、共通鍵を通信相手に渡す際に共通鍵が第３者に知られると、暗号が解読される可能性がある。一方、秘密鍵および公開鍵のペアを用いた暗号化通信は、公開鍵のみを通信相手に渡し、この公開鍵は第３者に知られたとしても暗号が解読される可能性は低い。そのため、車車間通信は、秘密鍵および公開鍵のペアを用いた暗号化通信を採用することが望ましい。
　しかしながら、秘密鍵および公開鍵のペアの生成は、処理が多く、長時間を要する。車両は移動体であるため、車両間の距離および障害物等により、車車間通信は意図せず切断されることがある。そのため、車車間通信においては、鍵の生成は速い方が望ましい。
　これに対し、本実施の形態に係る車両管理システム、車載装置、暗号化通信方法および暗号化通信プログラムでは、車両１０Ａ，１０Ｂは、最初に第１の方式である秘密鍵および公開鍵のペアを用いて共通鍵Ｋ１を生成するが、その後は第２の方式である暗号学的ハッシュ関数を用いた共通鍵Ｋ２を生成し、暗号化に用いる。暗号学的ハッシュ関数を用いた共通鍵Ｋ２は、秘密鍵および公開鍵のペアよりも速く生成することができる。そのため、短時間でＩＰパケットを暗号化することができ、車車間通信において、より多くの暗号化されたＩＰパケットをやり取りすることができる。したがって、車載ネットワークにおいて、より良好な通信を提供することができる。
　上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
　［付記１］
　車両に搭載される車載装置であって、
　第１の方式に従い、第１の鍵導出情報を生成し、前記第１の鍵導出情報を用いて第１の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報を用いてパケットを暗号化する処理部と、
　前記処理部によって暗号化された前記パケットを他の車両へ送信する通信部とを備え、
　前記処理部は、前記第１の方式よりも鍵情報の生成時間が短い第２の方式に従い、第２の鍵導出情報を生成し、前記第２の鍵導出情報を用いて第２の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報の代わりに前記第２の鍵情報を用いて、前記通信部により新たに送信されるパケットを暗号化し、
　前記処理部は、第２の所定条件を満たした場合、前記第２の方式に従い、新たな第２の鍵導出情報を生成し、前記新たな第２の鍵導出情報を用いて新たな第２の鍵情報を生成し、新たな第２の鍵情報を、前記通信部により新たに送信されるパケットの暗号化に用いる、車載装置。
　　　１　車両管理システム
　１０Ａ　車両
　１０Ｂ　他の車両
　　１１　サーバ
　　１２　インフラ側装置
　　１３　車載通信システム
　１３１～１３４　車載装置
１３２１　通信部
１３２２　処理部
１３２３　記憶部
１３２４　タイマ
１３２５　暗号化部
１３２６　復号化部
１３２７　車両情報取得部
　１３５　中継装置
　　１４　車載通信システム（他の車両）
　　１５　ＭＥＣ

Claims (10)

  1. 　車両に搭載される車載装置であって、
    　第１の方式に従い、第１の鍵導出情報を生成し、前記第１の鍵導出情報を用いて第１の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報を用いてパケットを暗号化する処理部と、
    　前記処理部によって暗号化された前記パケットを他の車両へ送信する通信部とを備え、
    　前記処理部は、前記第１の鍵情報を用いて前記パケットを暗号化した後、前記第１の方式よりも鍵情報の生成時間が短い第２の方式に従い、第２の鍵導出情報を生成し、前記第２の鍵導出情報を用いて第２の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報の代わりに前記第２の鍵情報を用いて、前記通信部により新たに送信されるパケットを暗号化する、車載装置。
  2. 　前記処理部は、前記第２の鍵導出情報を、前記第１の鍵情報を用いて暗号化し、
    　前記通信部は、前記処理部によって暗号化された前記第２の鍵導出情報を前記他の車両へ送信する、請求項１に記載の車載装置。
  3. 　前記処理部は、前記第１の方式において、前記第１の鍵導出情報として秘密鍵および公開鍵のペアを生成し、前記ペアを用いて前記第１の鍵情報として共通鍵を生成し、
    　前記処理部は、前記第２の方式において、前記第２の鍵導出情報として第１の暗号学的ハッシュ関数を用いてハッシュ値を生成し、前記ハッシュ値から第２の暗号学的ハッシュ関数を用いて共通鍵を生成し、
    　前記通信部は、前記処理部によって生成された前記ハッシュ値を前記他の車両へ送信する、請求項１または請求項２に記載の車載装置。
  4. 　前記処理部は、所定条件を満たした場合、前記第２の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報の代わりに前記第２の鍵情報を、前記通信部により新たに送信されるパケットの暗号化に用い、
    　前記所定条件は、経過時間または前記第１の鍵情報の使用を開始してからの前記他の車両との通信量に関する条件である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車載装置。
  5. 　前記処理部は、所定条件を満たした場合、前記第２の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報の代わりに前記第２の鍵情報を、前記通信部により新たに送信されるパケットの暗号化に用い、
    　前記所定条件は、前記車両の走行状態に関する条件である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車載装置。
  6. 　前記処理部は、前記第２の鍵情報を更新する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車載装置。
  7. 　前記処理部は、前記第１の方式および前記第２の方式の少なくともいずれか一方において、時刻情報および乱数を鍵導出情報の生成に用いる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車載装置。
  8. 　前記処理部は、前記第１の方式または前記第２の方式に従って、前記他の車両から受信した暗号化されたパケットを復号化し、
    　前記通信部は、復号化したパケットに格納されたデータをインフラ側装置へ送信する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車載装置。
  9. 　車両に搭載される車載装置における暗号化通信方法であって、
    　第１の方式に従い、第１の鍵導出情報を生成し、前記第１の鍵導出情報を用いて第１の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報を用いてパケットを暗号化するステップと、
    　暗号化した前記パケットを他の車両へ送信するステップと、
    　前記第１の鍵情報を用いて前記パケットを暗号化した後、前記第１の方式よりも鍵情報の生成時間が短い第２の方式に従い、第２の鍵導出情報を生成し、前記第２の鍵導出情報を用いて第２の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報の代わりに前記第２の鍵情報を用いて、新たに送信するパケットを暗号化するステップとを含む、暗号化通信方法。
  10. 　車両に搭載される車載装置に用いられる暗号化通信プログラムであって、
    　コンピュータを、
    　第１の方式に従い、第１の鍵導出情報を生成し、前記第１の鍵導出情報を用いて第１の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報を用いてパケットを暗号化する処理部と、
    　前記処理部によって暗号化された前記パケットを他の車両へ送信する通信部として機能させるためのプログラムであり、
    　前記処理部は、前記第１の鍵情報を用いて前記パケットを暗号化した後、前記第１の方式よりも鍵情報の生成時間が短い第２の方式に従い、第２の鍵導出情報を生成し、前記第２の鍵導出情報を用いて第２の鍵情報を生成し、前記第１の鍵情報の代わりに前記第２の鍵情報を用いて、前記通信部により新たに送信されるパケットを暗号化する、暗号化通信プログラム。
     
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