(57)【要約】【課題】  通信フレームの形式の変更を必要とせずに、効果的に不正の検出を可能とする。【解決手段】  パケット通信データの通信を行う通信システムは、複数の送信データパケットを生成する送信データ生成部と、送信した複数の送信データパケットの検証情報を暗号化した認証データを含む署名データパケットを生成する署名データ生成部とを備え、送信データパケットと署名データパケットを送信する送信手段とを有する送信装置と、受信した複数の送信データパケットについて検証情報を生成し、受信した署名データパケットに含まれる認証データから求めた検証情報と比較して受信データの正当性を検証する検証部を有する受信手段からなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケット通信データの通信を行う送信装置と受信装置からなる通信システムにおいて、
前記送信装置は、
少なくとも２つ以上の第１のパケット通信データを生成する送信データ生成部と、
送信した複数の前記第１のパケット通信データの検証情報を暗号化した認証データを含む第２のパケット通信データを生成する署名データ生成部と、
前記第１と第２のパケット通信データを送信する送信手段と、
を有し、
前記受信手段は、
前記第１と第２のパケット通信データを受信する受信部と、
受信した前記複数の第１のパケット通信データについて検証情報を生成し、受信した前記第２のパケット通信データに含まれる認証データから求めた検証情報と比較して受信データの正当性を検証する検証部を有する
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の通信システムにおいて、
前記受信装置は、受信した少なくとも２つ以上の第１のパケット通信データを指定する情報である第３のパケット通信データを前記送信装置へ送信し、
前記送信装置は、前記第３のパケット通信データを受信した後、当該第３のパケット通信データで指定されている少なくとも２つ以上の第１のパケット通信データの検証情報を暗号化した認証データを含む第２のパケット通信データを生成して送信すること、
を特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の通信システムにおいて、
前記第１及び第２及び第３パケット通信データは、パケット通信データの種類を特定するパケット識別子と、伝送対象のデータを配置したデータ領域を含むこと、
を特徴とする通信システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の通信システムにおいて、
前記第１のパケット通信データは、データ領域に含んでいるデータに応じて、パケット識別子を持つこと、を特徴とする通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３に記載の通信システムにおいて、
前記第２のパケット通信データは、検証対象とする第１のパケット通信データに対応するパケット識別子を持つこと、を特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子署名を利用した通信システム及び通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開平１０−１３４０３（特許文献１）がある。この広報では、ネットワーク間で扱われる情報データに改ざんがないかどうかを検証するデータ管理システムを提供することを課題として、送信装置と受信装置に共通の暗号化手段を備えさせ、送信装置は情報データに上記暗号化手段により該情報データを暗号化した署名データを付加して送信し、受信装置は受信した情報データを暗号化手段により暗号化した署名データと、受信した上記署名データを比較することにより、上記情報データの検証を行う、と記載されている。
【０００３】
また、特開２０１１−２２９０７５（特許文献２）がある。この広報では、特許文献１で記載されている電子署名による通信データの正当性検証を自動車通信システムに適用する際に、署名データを付加することによる通信データのスループットの低下を抑制可能な通信システムを提供することを課題とし、送信側となる車載装置は、Ｍ回分の通信データからなる単位データごとに、署名データを生成すると共に、その署名データをＭ分割した分割署名データから生成した付加データを、通信データに付加して順次送信する、ことを特徴としており、通信データを検証するために各通信フレームに付加するデータのデータ量を少なく抑えることができる
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１３４０３号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２９０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、車載ネットワークなどのシステムにおいて、不正なデータを侵入させて誤動作させる攻撃に対して、送信装置によるデータの署名を利用し不正を検知、又は防御することが考えられる。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の技術では、署名データを保護する対象の情報データに付加して送信するため、署名データを利用しない場合に通信装置間で送受信されるデータの形式と異なり、データ形式の互換性に劣る。
【０００７】
また特許文献２に記載の技術では、各通信フレームに対して署名データを付加しており、署名データを利用しない場合に比べ、通信フレームの形式が異なるため、やはりフレーム形式の互換性に劣る。
【０００８】
本発明は、通信フレームの形式の変更を必要とせずに、効果的に不正の検出を可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、パケット通信データの通信を行う通信システムは、複数の送信データパケットを生成する送信データ生成部と、送信した複数の送信データパケットの検証情報を暗号化した認証データを含む署名データパケットを生成する署名データ生成部とを備え、送信データパケットと署名データパケットを送信する送信手段とを有する送信装置と、受信した複数の送信データパケットについて検証情報を生成し、受信した署名データパケットに含まれる認証データから求めた検証情報と比較して受信データの正当性を検証する検証部を有する受信手段から構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、なりすまし攻撃のようなネットワーク上で不正な攻撃が発生した場合に、検知して通知、又はフェールセーフ、不正転送防止、データの破棄、状態の記録、ユーザー又は他システムへの警告通知、等の各種対応する動作を行い不正に対処することが可能となる。
【００１１】
また不正検知時の誤検知低減、データ確認時の負荷低減、についても可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ネットワークシステムの例である。
【図２】通信装置間で送受信されるパケット通信データによる署名データの生成と改ざん検出の手順を示す例である。
【図３】改ざんの有無の判定するフローチャートの例である。
【図４】送信データ生成部の構成を示す図。
【図５】送信データ署名付与部の構成を示す図。
【図６】署名付与対象送信データ識別子データを示す図。
【図７】送信データ判定部の処理を示すフローチャート。
【図８】署名データ生成部の構成を示す図。
【図９】受信データ検証部の構成を示す図。
【図１０】受信データ判定部の処理を示すフローチャート。
【図１１】改ざん判定部の構成を示す図。
【図１２】改ざん判定部の処理を示すフローチャート。
【図１３】改ざん判定部の処理を示すフローチャート。
【図１４】他の実施例におけるネットワークシステムの構成を示す図。
【図１５】他の実施例におけるネットワークシステムの構成を示す図。
【図１６】他の実施例における通信装置間で送受信されるパケット通信データの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に好適な実施形態の例を図面を用いて説明する。ただし、本実施例は、主には車載ネットワークなどの周期的なデータ送受信を行うネットワークにおける装置及びシステムの動作を例にして説明しており、車載ネットワーク装置及び車載ネットワークにおけるデータ送受信システムの実施に好適であるが、ネットワーク装置及びデータ送受信システム以外への適用を妨げるものではない。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明による車載通信システム１の構成の一例を示す図である。送信装置３と受信装置４の間のパケット通信データの送受信は、本発明による送信データ署名付与部３２による署名パケット通信データにより、受信データ検証部４２によって不正を検出することが出来る。一方、受信装置５は、受信データ検証部４２を備えておらず、本発明による署名パケット通信データに対応していない従来のＥＣＵであるが、改ざんを検出できない一方で、パケット通信データは、受信して処理することができる。即ち、本発明が適用された装置と、適用されていない装置を同一の車載通信システムに混在させることができる。
【００１５】
図２は、送信装置３から送信され、通信バス２を介して受信装置４に転送されるパケット通信データの構成の一例を示す図である。送信装置３は、受信装置４における制御で使用する、制御パケット通信データ２１１を周期的に送信し、さらにＮ個の制御パケット通信データ２１１に対して１つの割合で、制御データからハッシュ値を求めて署名データを生成し、署名パケット通信データ２１２を送信する。また、受信装置４は、受信した署名データのハッシュ値によりによりそれ以前に受信していたＮ個の制御データの改ざんを検出する。
【００１６】
図３は、車載通信システム１における、制御パケット通信データへの改ざんを検出する手順を示すフローチャートである。受信装置４の受信データ検証部４２では、ステップＳ１１１１で制御データを受信する間、ステップＳ１１１２にて予め設定されている数（この例の場合ｎ個）の受信した制御データからハッシュ値を算出する。ステップＳ１１１３で、署名パケット通信データにより署名データを受信したら、ステップＳ１１１４にて署名データを復号処理しハッシュ値を抽出する。ステップＳ１１１５で両者のハッシュ値を比較し、一致すれば改ざんは行われていないものとし（Ｓ１１１６）、一致しなければ制御データに改ざんが行われている判定する（Ｓ１１１７）。
【００１７】
図４は、送信装置３の送信データ生成部３１の構成を示す図である。データ算出部３１１は、受信装置４の側における制御に必要なデータを算出し、送信データパケット生成部３１２は、算出したデータの種類に応じた送信データ識別子３１３を付加し、送信データパケット２１１を生成し、送信データ署名付与部３２を介して生成した送信データパケット２１１を通信部３３に送る。
【００１８】
図５は、送信装置３の送信データ署名付与部３２の構成を示す図である。送信データ判定部３２２では、送信データパケット２１１に含まれる識別子と、署名付与対象送信データ識別子データ３２１を参照して、送信データパケット２１１を、通信部３３と署名データ生成部３２３に振り分ける。署名データ生成部３２３は、所定個数の振り分けられてきた送信データパケット２１１から署名データパケット２１２を生成し、通信部３３を介して送信する。
【００１９】
図６は、署名付与対象データ識別子データ３２１に含まれるデータの例を示す図である。送信データ識別子に対応付けられた署名データ識別子が格納されている。
【００２０】
図７は、送信データ判定部３２２の処理を示すフローチャートである。ステップＳ３２２２にて送信データ生成部３１から送信データパケット２１１が入力される。ステップＳ３２３では、署名付与対象データ識別子データ３２１を参照して、送信データパケット２１１の識別子が署名を付与する対象かどうかを調べる。対象であると判定された場合、ステップＳ３２２４に進み、署名付与対象データ識別子データ３２１に格納されている対応する署名データ識別子と送信データパケット２１１を署名データ生成部３２３に入力する。そしてステップＳ３２２５で、送信データパケットを通信部３３へ入力する。またステップＳ３２２３で、対象データで無いと判定された場合、ステップＳ３２２５を実行する。
【００２１】
図８は、署名データ生成部３２３の構成を示す図である。送信済みデータ記憶部３２３１には、送信データ判定部３２２から送信データパケット２１１と署名データ識別子３２１３が入力され、署名データ識別子３２１３の種類ごとに送信データパケット２１１に含まれるデータを記憶する。ハッシュ値生成部は３２３２、送信済みデータ記憶部３２３１に記憶されている送信データからハッシュ値を生成する。暗号処理部３２３３は、予め定められている暗号化手順によりハッシュ値を暗号化し署名データを生成する。署名パケット生成部３２３４は、署名データに署名データ識別子３２１３を付加し、署名データパケット２１２を生成する。
【００２２】
図９は、受信装置４の受信データ検証部４２の構成を示す図である。受信データ判定部４２３は、署名付与対象受信データ識別子データ４２１と署名データ識別子データ４２２を参照し、通信部４３から入力される受信データパケット２１４を、制御部４１と改ざん判定部４２４に振り分ける。改ざん判定部４２４は、受信データパケット２１４と署名データパケット２１２を入力され、改ざんを検出した場合に制御部４１に通知する。
【００２３】
図１０は、受信データ判定部４２３の処理を示すフローチャートである。ステップＳ４２３２で受信したパケットを、ステップＳ４２３３でまず署名データであるかどうかを調べる。署名データである場合は、ステップＳ４２３５で受信データパケットを改ざん判定部４２４に入力し、ステップＳ４２３８でそのまま終了する。ステップＳ４２３３に判定で、署名データで無いと判定された場合は、ステップＳ４２３４に進み、署名付与対象であるかどうか調べる。対象データである場合は、ステップＳ４２３６で、受信データパケットと署名付与対象受信データ識別子データ４２１に格納されている対応する署名データ識別子を、改ざん判定部４２４に入力する。ステップＳ４２３４で対象でなかった場合は、ステップＳ４２３７をそのまま実行し、ステップＳ４２３８で処理を終了する。
【００２４】
図１１は、改ざん判定部４２４の構成を示す図である。署名データ識別子４２１３の種類ごとに、受信データパケット２１４に含まれる受信データを記憶する受信済みデータ記憶部４２４１と、記憶した受信済みデータからハッシュ値を生成するハッシュ値生成部４２４２がある。また署名データパケット２１２を復号し、送信装置から送信されたハッシュ値を抽出する復号処理部４２４４と、両ハッシュ値を比較し改ざんの有無を検出するデータ比較部４２４３から構成される。
【００２５】
図１２は、受信済みデータ記憶部４２４１の処理を示すフローチャートである。ステップＳ４２４１２で入力された、署名データ識別子４２１３の種類ごとに、ステップＳ４２４１３では受信データパケット２１４に含まれる受信データを記憶する。
【００２６】
図１３は、改ざん判定部４２４による改ざん判定の処理を示すフローチャートである。改ざん判定処理は、ステップＳ４２４２２における署名データパケットの入力をトリガに行われる。ステップＳ４２４２３では、入力された署名データパケットの識別子を参照し、受信済みデータ記憶部４２４１に記憶されている受信済みデータを読み出す。ステップＳ４２４２４では、ハッシュ値生成部４２４２にて、読み出した受信済みデータから受信済みデータのハッシュ値を算出する。ステップＳ４２４２５では、受信した署名データを復号処理部４２４４で復号し、送信装置３から送信されたハッシュ値を抽出する。ステップＳ４２４３６では、ステップＳ４２４２４とステップＳ４２４２５で算出した二つのハッシュが一致するか比較を行う。一致している場合、改ざんが行われていないとし、ステップＳ４２４２８でそのまま処理を終了する。またステップＳ４２４２６で一致しない場合は、ステップＳ４２４２７に進み、制御部４１に改ざんが行われている事を通知し、ステップＳ４２４２８で処理を終了する。
【００２７】
このように、本実施の形態によれば、改ざん検出の対象となるパケット通信データに変更を加えなくとも、別途送信する署名パケット通信データを検証することで、受信したパケット通信データに改ざんが行われているかどうかを検証することができる。受信したパケット通信データと署名の整合性が取れない場合、また署名パケット通信データ自体が受信できない場合は、通信システムに不正があったことが判明するため、速やかに安全処置に移行することができる。
【実施例２】
【００２８】
次に本発明の他の実施の形態について、これまで説明した実施例との差異点を中心に説明する。
【００２９】
図１４は、本実施の形態におけるネットワークシステムの構成を示す図である。送信装置６１及び受信装置５は、従来と同様のＥＣＵである。署名生成アダプタ６２は、送信装置６１と通信バス２の間に設けられ、送信装置６１から送信されるパケット通信データを入力され、パケット通信データを通信バス２に転送すると共に、署名付与対象データに対して署名パケット通信データを送信する。送信データ署名付与部６２１の構成及び処理は、実施例１と同様である。
【００３０】
また署名検証アダプタ７２は、受信装置５と通信バス２の間に設けられ、通信バス２から受信したパケット通信データを受信装置５に転送すると共に、署名付与対象データに対して、別途受信する署名パケット通信データを用いて、正当性の検証を行う。受信データ検証部７２１の構成及び処理は、実施例１の場合と同様である。
【００３１】
本実施例の形態によれば、送信装置と受信装置に従来のＥＣＵを用いて、通信バスとの間に備え付けられるアダプタの形態で、パケット通信データの正当性を検証することができる。
【実施例３】
【００３２】
更に、本発明の他の実施の形態について、これまで説明した実施例との差異点を中心に説明する。
【００３３】
図１５は、本実施の形態におけるネットワークシステムの構成を示す図である。データ転送装置８は、情報系通信バス２１から受信したパケット通信データを、制御系通信バス２２へ転送すると共に、送信データ署名付与部８２により、転送したパケット通信データに対応する署名パケット通信データを生成し制御系通信バス２２へ送信する。
【００３４】
また転送データ検証装置９は、データ転送装置８が転送するパケット通信データと、署名パケット通信データを受信し、受信データ検証部９２によって情報系通信バス２１から転送されるデータの正当性を検証する。転送データ検証装置９は、転送されたデータの改ざんを検出した場合、制御系通信バス２２へ改ざんを通知するパケット通信データを送信する。
【００３５】
送信データ署名付与部８２、及び受信データ検証部９２は、実施例１における送信データ署名付与部３２、及び受信データ検証部４２と同様の構成で実現される。
【００３６】
本実施の形態によれば、不正が生じやすい情報系通信バス２１から転送されるデータに着目し、転送装置と検証装置によりデータの検証を行うことで、他の通信装置は本発明が適用されていない、従来のＥＣＵを使用することができる。
【実施例４】
【００３７】
また、本発明の他の実施の形態についてこれまで説明した実施例との差異点を中心に説明する。
【００３８】
図１６は、本実施の形態における通信バスを介して送受信されるパケット通信データの構成を示す図である。ネットワーク通信においては、不正な改ざんのみならず、通信経路の不具合などにより必ずしも全てのデータの通信に成功する保証が無い。特に車載通信ネットワークでは、短い周期で繰り返しデータの送受信を行うため、一部のデータの受信に失敗しても再送信の要求を行わない。この場合、不正によらず、送信装置３が送信したデータと、受信装置４が受信したデータの間に差異が生じる。
【００３９】
そこで本実施の形態では、受信装置４が受信に成功した送信データパケット２１１についてのみ、署名データの生成を要求する署名要求パケット通信データ２１３を、受信装置４から送信装置３に送信する。送信装置３は、署名要求パケット通信データ２１３で要求されている、送信済みデータから署名データを生成し、署名パケット通信データ２１２を、受信装置４へ送信する。
【００４０】
本実施の形態によれば、不正によらない受信済みデータと署名データの不一致を、改ざんと誤検知することを回避し、システム処理の効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４１】
２…通信バス
３…送信装置
４，５…受信装置
８…データ転送装置
９…転送データ検証装置
２１１…送信データパケット
２１２…署名データパケット
２１４…受信データパケット
３１，６１１…送信データ生成部
３２，６２１，８２…送信データ署名付与部
３３，４３，８３，８４，６１２，６２２，７２２，９３…通信部
２１…情報系通信バス
２２…制御系通信バス
４１…制御部
４２，７２１，９２…受信データ検証部
３１１…データ算出部
３１２…送信データパケット生成部
３１３…送信データ識別子
３２１…署名付与対象送信データ識別子データ
３２２…送信データ判定部
３２３…署名データ生成部
３２１３，４２１３…署名データ識別子
３２３１…送信済みデータ記憶部
３２３２，４２４２…ハッシュ値生成部
３２３３…暗号処理部
３２３４…署名パケット生成部
４２１…署名付与対象受信データ識別子データ
４２２…署名データ識別子データ
４２３…受信データ判定部
４２４…改ざん判定部
４２４１…受信済みデータ記憶部
４２４３…データ比較部
４２４４…復号処理部
６２…署名生成アダプタ
７２…署名検証アダプタ
【図１】
2014195194.tif 000003
【図２】
2014195194.tif 000004
【図３】
2014195194.tif 000005
【図４】
2014195194.tif 000006
【図５】
2014195194.tif 000007
【図６】
2014195194.tif 000008
【図７】
2014195194.tif 000009
【図８】
2014195194.tif 000010
【図９】
2014195194.tif 000011
【図１０】
2014195194.tif 000012
【図１１】
2014195194.tif 000013
【図１２】
2014195194.tif 000014
【図１３】
2014195194.tif 000015
【図１４】
2014195194.tif 000016
【図１５】
2014195194.tif 000017
【図１６】
2014195194.tif 000018