(57)【要約】      （修正有）【課題】違法な方式の通信装置が要素間の通信に加入を試みる事態の発生に対処する。【解決手段】システム１０において、送信機として用いられる第１の通信回路１１は、出力側に、物理通信プロトコルに準拠した第１の信号ｓ１及び少なくとも１つの暗号データ１４を含む第２の信号ｓ２を供給する。第１の信号及び第２の信号は重畳信号Ｓとして出力側で相互に重畳されており、当該重畳信号は物理通信プロトコルを満足している。第２の通信回路１２は、受信機として用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
・出力側に、物理通信プロトコルに準拠した第１の信号（ｓ１）を供給し、
・前記出力側に、少なくとも１つの暗号データ（１４）を含む第２の信号（ｓ２）を供給するように構成された送信機（４２）を備えた通信機（４１）であって、
前記第１の信号（ｓ１）および前記第２の信号（ｓ２）は、重畳信号（ｓ）として前記出力側で相互に重畳されており、
前記重畳信号は、前記物理通信プロトコルを満足している、
通信機（４１）。
【請求項２】
前記第２の信号（ｓ２）は、パルス状信号または交流状信号である、
請求項１記載の通信機（４１）。
【請求項３】
前記第２の信号（ｓ２）は、前記物理通信プロトコルに準拠した前記第１の信号の少なくとも２つのレベルの一方のみにおいて前記第１の信号（ｓ１）に重畳される、
請求項１または２記載の通信機（４１）。
【請求項４】
所定の時間にわたって前記第１の信号（ｓ１）のレベル変化が起こらなかった場合、または、所定の時間にわたって前記第１の信号（ｓ１）のレベル変化が起こらない場合に、前記第２の信号（ｓ２）が重畳される、
請求項１から３までのいずれか１項記載の通信機（４１）。
【請求項５】
前記物理通信プロトコルの上位にある論理プロトコル層が、前記第１の信号（ｓ１）の形成に用いられる論理信号を供給する、
請求項１から４までのいずれか１項記載の通信機（４１）。
【請求項６】
前記論理プロトコル層は、送信すべきデータを暗号化して前記論理信号を供給するように構成されている、
請求項５記載の通信機（４１）。
【請求項７】
前記暗号データ（１４）は、前記通信機のセキュリティコードである、
請求項１から６までのいずれか１項記載の通信機（４１）。
【請求項８】
前記通信機には、前記暗号データ（１４）を形成するための鍵が供給される、
請求項１から７までのいずれか１項記載の通信機（４１）。
【請求項９】
前記鍵は、前記通信機（４１）の上位にある鍵インスタンス（２６１）によって供給される、
請求項８記載の通信機（４１）。
【請求項１０】
前記送信機（４２）は、前記重畳信号を供給するように構成されたドライバ回路（５０）を含み、前記送信機（４２）は、前記ドライバ回路を較正するように構成されている、
請求項１から９までのいずれか１項記載の通信機（４１）。
【請求項１１】
前記ドライバ回路（５０）は、第１のスイッチ（５６，５４）と第１の抵抗（５５，５３）とから成りかつ給電電圧と前記出力側との間に結合された第１の直列回路を含み、前記第１のスイッチ（５６，５４）は、前記第１の信号（ｓ１）に依存して駆動可能であり、
前記ドライバ回路は、第２のスイッチ（５２）と第２の抵抗（５１）とから成りかつ給電電圧と前記出力側との間に結合された第２の直列回路を含み、前記第２のスイッチ（５２）は、前記暗号データに依存して駆動可能である、
請求項１０記載の通信機（４１）。
【請求項１２】
・物理通信プロトコルに準拠した第１の信号と、暗号データ（１４）を含む第２の信号と、の重畳である受信信号（ｓ）を受信し、
・前記受信信号を前記物理通信プロトコルに準拠して処理し、これにより前記第１の信号において伝送された情報を取得し、
・前記受信信号から前記暗号データを取得する、
ように構成された受信機（４３）を備えた通信機（４１）。
【請求項１３】
前記第２の信号は、パルス状信号または交流状信号である、
請求項１２記載の通信機（４１）。
【請求項１４】
前記受信機（４３）は、前記物理通信プロトコルに準拠した前記第１の信号の少なくとも２つのレベルの一方のみにおいて前記第１の信号に前記第２の信号を重畳したものから前記暗号データを取得するように構成されている、
請求項１２または１３記載の通信機（４１）。
【請求項１５】
前記受信機（４３）は、所定の時間にわたって前記第１の信号のレベル変化が起こらなかった場合、または、所定の時間にわたって前記第１の信号のレベル変化が起こらない場合に、前記第１の信号に前記第２の信号を重畳したものから、前記暗号データを取得するように構成されている、
請求項１２から１４までのいずれか１項記載の通信機（４１）。
【請求項１６】
前記第１の信号から取得された情報が、論理信号として、前記物理通信プロトコルの上位にある論理プロトコル層に供給される、
請求項１２から１５までのいずれか１項記載の通信機（４１）。
【請求項１７】
前記論理プロトコル層は、前記論理信号から、復号により、送信されたデータを取得するように構成されている、
請求項１６記載の通信機（４１）。
【請求項１８】
前記暗号データは、前記受信信号を受信した別の通信機のセキュリティコードであり、
前記通信機（４１）は、前記暗号データを予測される暗号データと比較して前記別の通信機を認証するように構成されている、
請求項１２から１７までのいずれか１項記載の通信機（４１）。
【請求項１９】
前記通信機（４１）に、前記予測される暗号データを形成するための鍵が供給される、
請求項１８記載の通信機（４１）。
【請求項２０】
前記鍵は、前記通信機（４１）の上位にある鍵インスタンス（２６１）によって供給される、
請求項１９記載の通信機（４１）。
【請求項２１】
前記受信機（４３）は、前記暗号データを取得するように構成された受信回路（４３）を含み、
前記受信機（４３）は、前記受信回路を較正するように構成されている、
請求項１２から２０までのいずれか１項記載の通信機（４１）。
【請求項２２】
前記較正は、前記暗号データを取得するために基準電圧を決定することを含む、
請求項２１記載の通信機（４１）。
【請求項２３】
前記受信機（４３）は、前記受信信号が前記第２の信号を含まない場合、かつ／または、前記暗号データが前記受信信号から取得不能である場合、前記物理通信プロトコルに準拠して前記受信信号のみを処理し、これにより前記第１の信号において伝送された情報を取得するように構成されている、
請求項１２から２１までのいずれか１項記載の通信機（４１）。
【請求項２４】
請求項１から１１までのいずれか１項記載の第１の通信機と、
請求項１２から２３までのいずれか１項記載の、通信媒体（１３）を介して前記第１の通信機に結合された第２の通信機と、
を含むシステム（１０）。
【請求項２５】
前記第１の通信機および／または前記第２の通信機は、車両の制御ユニットの一部である、
請求項２４記載のシステム（１０）。
【請求項２６】
・物理通信プロトコルに準拠した第１の信号（ｓ１）と、
・少なくとも１つの暗号データを含む第２の信号（ｓ２）と、
の重畳を含む信号であって、
前記信号は、前記物理通信プロトコルを満足する、
信号。
【請求項２７】
前記第２の信号（ｓ２）は、パルス状信号または交流状信号である、
請求項２６記載の信号。
【請求項２８】
前記第２の信号（ｓ２）は、前記物理通信プロトコルに準拠した前記第１の信号（ｓ１）の少なくとも２つのレベルの一方のみにおいて前記第１の信号（ｓ１）に重畳されている、
請求項２６または２７記載の信号。
【請求項２９】
所定の時間にわたって前記第１の信号（ｓ１）のレベル変化が起こらなかった場合、または、所定の時間にわたって前記第１の信号（ｓ１）のレベル変化が起こらない場合に、前記第２の信号（ｓ２）が前記第１の信号（ｓ１）に重畳される、
請求項２６から２８までのいずれか１項記載の信号。
【請求項３０】
前記第１の信号（ｓ１）は、論理的に暗号化されたデータを含む、
請求項２６から２９までのいずれか１項記載の信号。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、通信機、こうした通信機を含むシステム、相応の信号ならびに相応の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの装置が、データ交換のために相互に通信する複数の要素を含んでいる。こうした装置の一例が車両であり、車両内では、種々の車両機能を制御するための複数の制御ユニット、例えばマイクロコントローラが相互に通信している。また、車両内では、センサが物理量を検出し、測定量を報知するため、上述した制御ユニットと通信する。こうした車両内の制御ユニットの例には、機関制御部、トランスミッション制御部、盗難防止制御ユニットおよびこれらに類似のものが含まれる。センサの例には、カメラ、速度センサ、レーダーセンサ、温度センサおよびこれらに類似のものが含まれる。
【０００３】
ここで、種々の要素相互間の通信は、無線または有線で行うことができ、多くの用途において有線通信が使用されている。車両では、しばしば、ＩＳＯ１１８９８に準拠して標準化されているＣＡＮ（controller area network）バスが使用されている。また、他のバスシステム、例えばＦｌｅｘＲａｙバス（ＩＳＯ１７４５８−１からＩＳＯ１７４５８−４）またはＬＩＮバス（将来的なＩＳＯ１７９８７−１）も使用可能である。
【０００４】
こうした装置では、違法な方式の通信装置が要素間の通信に加入を試みる事態が発生しうる。例えば、車両での不正操作を行うため、例えばタコメータの走行キロ数を操作するためまたは車両の盗難防止手段を無効化するために、外部の通信装置が車両のＣＡＮバスに接続されることがある。したがって、違法な介入を試みるこうした通信装置を識別できるようにすることが所望されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
各独立請求項に定義した通信機および信号を提案する。各従属請求項は、別の実施形態ならびにこうした通信機を含むシステムを定義する。
【０００６】
一実施例によれば、
・出力側に、物理通信プロトコルに準拠した第１の信号を供給し、
・出力側に、少なくとも１つの暗号データを含む第２の信号を供給する
ように構成された送信機を備え、第１の信号および第２の信号は、重畳信号として出力側で相互に重畳されており、重畳信号は、物理通信プロトコルを満足する、
通信機が提案される。
【０００７】
他の一実施例によれば、
・物理通信プロトコルに準拠した第１の信号と、暗号データを含む第２の信号と、の重畳である、受信信号を受信し、
・受信信号を物理通信プロトコルに準拠して処理し、これにより第１の信号において伝送された情報を取得し、
・受信信号から暗号データを取得する
ように構成された受信機を備える、
通信機が提案される。
【０００８】
別の一実施例によれば、
・物理通信プロトコルに準拠した第１の信号と、
・少なくとも１つの暗号データを含む第２の信号と、
の重畳を含み、かつ物理通信プロトコルを満足する、
信号が提案される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】いくつかの実施例によるシステムのブロック図である。
【図２】いくつかの実施例による方法のフローチャートである。
【図３】いくつかの実施例によるシステムを示す図である。
【図４】いくつかの実施例による通信機を備えた通信回路を示す図である。
【図５】いくつかの実施例において使用可能な、種々の信号レベルを形成するドライバ回路を示す図である。
【図６】いくつかの実施例による信号の例を示す図である。
【図７】いくつかの実施例による信号の例を示す図である。
【図８】いくつかの実施例による信号の例を示す図である。
【図９】いくつかの実施例による信号の例を示す図である。
【図１０】ＣＡＮバス用の通信機の一部分を示す図である。
【図１１】種々のパラメータが変化する際の図１０の回路の曲線を示す図である。
【図１２】種々のパラメータが変化する際の図１０の回路の曲線を示す図である。
【図１３】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図１４】いくつかの実施例を説明するための曲線を示す図である。
【図１５】いくつかの実施例による通信回路を示す図である。
【図１６】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図１７】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図１８】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図１９】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図２０】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図２１】いくつかの実施例を説明するための曲線を示す図である。
【図２２】電磁障害の影響を説明するために示すグラフである。
【図２３】電磁障害の影響を説明するために示すグラフである。
【図２４】いくつかの実施例によるシステムを示す図である。
【図２５】いくつかの実施例による方法を説明するために示すフローチャートである。
【図２６】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図２７】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図２８】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図２９】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図３０】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図３１】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図３２】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図３３】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図３４】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図３５】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図３６】いくつかの実施例による通信機用の通信回路を示す図である。
【図３７】いくつかの実施例による物理通信プロトコルおよび論理プロトコル層を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、種々の実施例を詳細に説明する。当該実施例は単に説明のためのみに用いるものであり、限定のために示したのでないことに注意されたい。なお、多数の特徴（例えば要素、特性、過程など）を含む１つの実施例の説明は、これらの特徴すべてが各実施例の実現にとって必須であることを示すものではない。むしろ、いくつかの特徴が、代替の特徴によって置換可能であるかまたは省略可能である。明示した特徴に加えて、付加的な特徴、例えば従来の通信回路で使用されている特徴を提供することもできる。
【００１１】
種々の実施例の各特徴は、別のことわりがないかぎり、相互に組み合わせ可能である。実施例の１つにつき説明した変形形態および修正形態は他の実施例にも適用可能であり、したがって繰り返しては説明しない。
【００１２】
以下では、通信回路およびこうした通信回路の配置の種々の実施例を詳細に説明する。当該通信回路を部分的に所定の通信媒体、特に所定のバスシステム、例えばＣＡＮバスに関連して説明するが、開示する技術は、他の通信媒体、例えば有線通信媒体、無線通信媒体、または光学通信媒体、例えばガラスファイバにも適用可能である。よって、ここでは、特定の例の使用は単に説明のために用いるものとする。
【００１３】
説明においては、部分的に、通信の物理通信プロトコルおよび通信の論理プロトコル層に言及する。物理通信プロトコルは、ＯＳＩ層モデルの物理層に対応する機能を定義しており、送信すべきデータ、例えばビットストリームが、どのように伝送媒体上の物理信号に変換されるかを定義している。論理プロトコル層は物理通信プロトコルの上位にあり、ＯＳＩモデルの、例えば物理通信プロトコルより高次の層、またはＯＳＩモデル（アプリケーション）より上位の層に関連しており、特に、データの符号化または暗号化を含めて、どのデータが伝送されるかに関連していてよい。このことは、物理通信プロトコル３７０および上位の論理プロトコル層３７１を含む図３７に示されている。
【００１４】
図１には、図示の例ではトランスミッタすなわち送信機として用いられる第１の通信回路１１と、図示の例ではレシーバすなわち受信機として用いられる第２の通信回路１２と、を含む、いくつかの実施例によるシステム１０の概略図が示されている。システム１０は、例えば車両の装置の一部分であり、通信回路１１，１２は、各要素相互間の通信を可能にするために、こうした装置の要素内に配置可能である。
【００１５】
通信回路１１は、通信媒体１３を介して信号を通信回路１２へ送信する。通信媒体１３は、無線通信媒体、有線通信媒体または光学通信媒体であってよい。有線通信媒体の場合、これは特にバスシステム、例えばＣＡＮバス、ＦｌｅｘＲａｙバスまたはＬＩＮバスであってよいが、これらに限定されない。
【００１６】
図１では、通信回路１１が送信機として、通信回路１２が受信機として示されているが、双方向通信を可能にするために、通信回路１１が信号を受信する付加的な回路部分をも含み、かつ／または通信回路１２が信号を送信する付加的な回路部分をも含み、これにより、通信回路１１，１２の双方が通信機（送受信機）として形成されていてもよい。
【００１７】
ここで、通信媒体１３を介した通信は、物理通信プロトコルに準拠して行われる。こうした物理通信プロトコルは、種々の方式の通信に対して定義されており、上述したように、特には（通信媒体上のまたは無線での）物理信号において送信される情報（有効データ、制御データおよびこれらに類似のもの）をどのように変換すべきかを定義している。例えば、ＣＡＮバスおよび類似のバスシステムに対して、論理１および論理０に対応する２つの異なる状態を定義する電圧レベルが定義され、信号がこうした電圧レベルのシーケンスとして送信される。ただし、他のタイプの信号、例えば周波数変調信号、交流状信号、直交振幅（ＱＡＭ）変調信号およびこれらに類似のものも可能である。
【００１８】
このために、信号形成回路１５は、送信すべき情報、例えば送信すべき有効データまたは制御データを受信し、物理通信プロトコルに対応する第１の信号ｓ１を形成する。送信すべき情報は、論理プロトコルに準拠した、物理通信プロトコルの上位にある論理プロトコル層から、論理信号として得ることができる。当該第１の信号ｓ１は、上述したように、情報を信号に変換するため、例えば２つ以上の異なる電圧レベルまたは電流レベルを有することができる。こうした信号形成は、各物理通信プロトコルに対するいずれの従来方式においても行うことができる。
【００１９】
また、変調回路１６により、第１の信号ｓ１には、暗号データ１４を含む第２の信号ｓ２が重畳される。ここで、暗号データは、特に、通信媒体１３を介して送信された信号を、権限を有する通信加入者（すなわち相互通信が許可されている通信加入者）から到来した信号として認証可能にする、コードまたは他のデータである。例えば、暗号データは、権限を有する通信加入者のみに既知であるかまたは当該通信加入者によって決定可能な、設定されたビット列であってよい。これに対して、権限を有さない通信加入者、例えば通信媒体１３に違法に結合された通信装置には、導入部で述べたように、例えば対応する鍵が当該通信加入者に供給されないため、暗号データは既知でない。暗号データは、従来の暗号化プロセスを用いて、例えば送信機１１が上位のインスタンスから取得可能な暗号鍵に基づいて形成可能であり、このことについては後述する。つまり「暗号」なる概念は、ここでは暗号化としての狭い意味で理解されるべきでなく、システム１０に不正操作への対抗力を設けることに寄与する要素としての広い意味で称していると理解されるべきである。暗号データは、ここでは特に、送信機１１を送信信号の源として識別することにより認証を可能にする、送信機１１のセキュリティコードであってよい。
【００２０】
変調回路１６では、重畳信号ｓを形成するために、暗号データを含む第２の信号ｓ２が、物理平面上で、例えば第１の信号ｓ１の信号レベルの変調により、信号形成回路１５によって形成された第１の信号ｓ１に重畳変調される。当該重畳変調は、送信すべき情報を暗号化するアプローチと区別され、論理プロトコル層での暗号化に対応する。なお、後述するように、論理プロトコル層でのこうした暗号化または他の符号化を付加的に行うこともできる。
【００２１】
いくつかの実施例では、通信プロトコルが、使用すべきレベルのトレランスを定義している。例えば、通信プロトコルは、それぞれ１または０として妥当であるかを識別するために、論理１に相当するレベルが第１の電圧領域内になければならず、かつ／または論理０に相当するレベルが第２の電圧領域内になければならないことを規定できる。実施例では、変調回路が、第２の信号との重畳により、信号レベルが規定された領域内にとどまるように、第１の信号を変調する。他の方式の通信プロトコルにおいても、第２の信号ｓ２の振幅は、重畳信号ｓが物理通信プロトコルを満足するように、すなわち第１の信号ｓ１の情報の再構成のために重畳信号ｓが物理通信プロトコルに準拠して処理可能となる程度に、小さくてよい。これにより、いくつかの実施例において、後方互換性、すなわち受信回路１２について後述するようには構成されていない受信機でも信号を正確に受信できることが保証可能となる。こうした信号重畳の例は、後に詳細に説明する。
【００２２】
また、信号形成回路１５および変調回路１６は、説明のため、相前後して接続されたブロックとして示されているが、後述するように、変調および信号形成は同時に行ってもよいことに注意されたい。このように、図示の配置は、単に種々の機能の説明のためのみに用いているものである。
【００２３】
ついで、このように変調された重畳信号ｓが、通信媒体１３を介して通信回路１２へ送信される。通信回路１２は、信号形成回路１５によって第１の信号ｓ１に変換された情報を再構成する信号受信回路１７を含む。さらに、通信回路１２は、変調回路１６によって重畳変調された第２の信号ｓ２に含まれている暗号データを再構成するコード受信回路１８を含む。このようにして再構成された暗号データが、予測される暗号データ（例えば通信回路１２内に格納されている暗号データ、または供給された鍵から取得された暗号データ）に一致しない場合、措置を導入することができる。例えば、受信信号およびそこから取得された情報を廃棄でき、認証されない信号が他の要素に報知されるように、かつ／またはユーザに報知可能となるように、相応の信号を形成できる。このようにすれば、いくつかの実施例において、権限を有さないアクセスの試みを識別して、対抗措置を導入することができる。
【００２４】
この場合、信号受信回路１７は、従来方式で、各物理通信プロトコルに対して構成可能である。コード受信回路１８および特にその較正手段の例については後に詳述する。通信回路１２は、第１の信号しか含まない受信信号、または例えば障害のために処理不能な第２の信号を含む受信信号も処理可能であることに注意されたい。この場合、例えば信号受信回路１７のみが処理を行う。
【００２５】
図２には、いくつかの実施例による方法を説明するためのフローチャートが示されている。繰り返しを回避するために、図１を参照しながら図２の方法を説明する。ただし、図２の方法は、図１の装置から独立して使用することもできる。
【００２６】
２０で、送信すべき情報が第１の信号へ変換される。信号形成回路１５について既に述べたように、当該変換は物理通信プロトコルに基づいて行うことができ、これにより、論理１および論理０を表示可能なレベルを有する信号、または別の方式で送信すべき情報を伝送する信号が形成される。
【００２７】
２１では、図１の変調回路１６について説明したように、送信信号が、暗号データを含む第２の信号によって変調される。暗号データは、鍵に基づいて形成可能である。こうして、物理通信プロトコルを満足する重畳信号が上述したように形成される。図１の信号形成回路１５および変調回路１６について説明したように、２０での変換および２１での変調は相前後して行われなくてもよく、例えば同時に行うこともできる。
【００２８】
その後、受信側では、２２において、信号受信回路１７について説明したように、重畳信号から情報が再構成され、２３において、図１のコード受信回路１８について説明したように、暗号データが重畳信号から再構成される。２２での情報の取得および２３での暗号データの取得も、図２に示されているように相前後して行う必要はなく、同時にまたは別の順序で行ってもよい。２３で取得される暗号データが予測される暗号データに一致しない場合、図１に即して既に述べたように、相応の措置を導入できる。
【００２９】
図３には、いくつかの実施例による、通信媒体としてＣＡＮバス３６を使用した通信回路装置が示されている。図３の実施例では、通信回路３０，３５が送信機として、通信回路３１，３７が受信機として用いられている。参照番号３０は、ここでは、通信機３５に送信すべきデータおよびセキュリティコードを供給する送信ノードを表している。通信機３５はさらにデータの受信にも使用可能であるが、このことは図３には明示されていない。送信ノード３０は、マイクロコントローラによって構成可能である。
【００３０】
送信すべきデータは、従来方式で、送信ノード３０の送信バッファ３３に書き込まれる。当該送信すべきデータは、送信回路３４により、送信すべきビット列、すなわち論理１および論理０のシーケンスへ変換され、ついで、信号Ｔｘとして通信機３５へ送信される。
【００３１】
セキュリティコード発生器３２は、鍵を受信し、この鍵に基づいてセキュリティコードを暗号データとして形成する。ここで、鍵は、特別に保護された鍵管理装置、特にはハードウェアセキュリティモジュール（ＨＳＭ；Hardware Security Module）から、後に詳述するように受信可能である。
【００３２】
セキュリティコード発生器３２は、さらに、送信すべきデータに関する情報およびいわゆる優勢送信ビットの位置に関する情報を受信し、図示のＣＡＮプロトコルの例では、セキュリティコードが伝送データ部分の優勢ビットのみに重畳変調されるように、このセキュリティコードを形成する。他の物理通信プロトコルにおいても、暗号データを含む第２の信号が重畳変調される所定のレベルを選択することができる。
【００３３】
ここで、優勢ビットとは、バス、例えばＣＡＮバス３６が、能動的に一方のレベルへ駆動されるビットであり、これに対して、いわゆる劣勢ビットでは、バスは抵抗により受動的に他方のレベルへ引かれる。ＣＡＮ伝送では、論理０を表すビットが優勢ビットであり、論理１を表すビットが劣勢ビットである。他の通信規格ではこれは異なっていてよく、例えばすべてのビットを能動的に駆動することができる。「１つのデータ部分にのみ」とは、ＣＡＮおよび他の通信プロトコルでの伝送が、いわゆるヘッダおよびこれに続く有効データ部分を含むいわゆるデータフレーム（frame）において行われることをいう。いくつかの実施例では、セキュリティコードは当該データ部分にのみ重畳変調される。このことは、ヘッダの期間中、複数の送信機が同時にＣＡＮバス上で送信を行いうるため、ＣＡＮプロトコルにおいて有利でありうる。他の実施例、特に他の物理通信プロトコルでは、ヘッダビットもセキュリティコードによる変調に使用することができる。
【００３４】
ついで、通信機３５は、セキュリティコードにしたがって優勢ビットの振幅を変調するが、このことは、当該実施例では第２の信号の重畳に対応する。データおよびビット位置の知識により、セキュリティコード発生器は、相応に、セキュリティコードの（０から１へのまたは１から０への）ビット変化が優勢ビットにおいてのみ発生するよう、このセキュリティコードを形成することができる。この例については後述する。つまり、ここでは、第２の信号は、０および１に対応する２つの状態を有するパルス状信号である。他の実施例では、暗号データが伝送可能であれば、他のタイプの第２の信号、例えばＱＡＭ変調信号などの交流状信号も使用可能である。
【００３５】
受信機側では、ＣＡＮ通信機３７が送信信号からセキュリティコードを復号し、さらに、受信ノード３１の受信回路３８が、ＣＡＮ通信プロトコルに準拠した受信レベルに基づく受信信号を供給する。受信回路３８は信号Ｒｘから受信データを取得し、これを受信バッファ３９に記憶する。
【００３６】
再構成されたセキュリティコード、受信ビットの位置および受信データは、検証回路３１０に供給される。検証回路３１０は、セキュリティコード発生器３２がセキュリティコードを形成した際の鍵を受信する。当該鍵、受信データおよび受信ビット位置に基づいて、検証回路３１０は、セキュリティコード発生器３２が鍵、送信データおよび送信位置からセキュリティコードを決定した際の規則と同じ規則にしたがい、予測されるセキュリティコードを決定することができる。この例については後述する。ついで、当該予測されるセキュリティコードが、受信されたセキュリティコードと比較される。一致した場合、認証は成功であり、受信データを使用することができる。不一致の場合、認証は失敗であり、図１に即して既に述べたように措置を導入することができる。
【００３７】
実施例によるＣＡＮ通信機、例えば図３のＣＡＮ通信機３５，３７の構造の例を、図４，図５に即して以下に説明する。
【００３８】
図４には、一実施例による、マイクロコントローラ４０と通信するＣＡＮ通信機４１が示されている。ここで、マイクロコントローラ４０は、特には図３の送信ノード３０および／または図３の受信ノード３１について説明した機能を担当しており、特に、第２の信号、暗号データ、例えばセキュリティコード、および送信すべき第１の信号を形成することができる。
【００３９】
図４には、第１の信号として、送信すべき送信データがＴｘで表されており、受信信号から再構成される受信データがＲｘで表されており、第２の信号として送信すべきセキュリティコードがｓｃ＿ｓｅｎｄで表されており、受信されたセキュリティコードがｓｃ＿ｅｍｐｆで表されている。
【００４０】
第１の信号を決定する、送信すべき第１の送信データＴｘ、および第２の信号として送信すべきセキュリティコードが、通信機４１の送信機４２へ伝送される。送信機４２は、ＣＡＮ線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬ上に、ＣＡＮ通信プロトコルに準拠して、セキュリティコードによって変調される相応の重畳信号を形成する。線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬは、ここでは、上述したＣＡＮ規格によって規定されているように、約６０Ωの抵抗４５に接続されている。劣勢ビットでは、線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬの電位が抵抗４５によって相互に補償され、これにより実質的には線路間の電位差がなくなる。優勢ビットでは、線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬは送信機４２から能動的に所定の電圧差へ駆動される。
【００４１】
このための送信機４２の構成例は、後に詳述する。受信に際して、線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬは、第１の信号ｓ１を再構成する受信機４３に接続されている。また、各線路は、線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬの電圧間の差電圧からセキュリティコードを再構成する監視回路４４にも接続されている。このために差電圧は特に閾値と比較可能であり、このことは後に詳述する。
【００４２】
図５には、送信機の一部分、特に図５の送信機４２の可能な構成例としてのドライバが示されている。一般に、優勢フェーズでは、線路ＣＡＮＨが抵抗を介して正の電圧（例えばＶＤＤ，ＶＣＣまたは他の給電電圧Ｖｓ）に接続され、線路ＣＡＮＬが抵抗を介してこれより低い電圧（例えばＶＳＳ、アースまたはこれに類似のもの）に接続される。当該接続は、複数の抵抗を介して段階的に行うことができる。図５には、線路ＣＡＮＨに対する相応の回路が示されている。また、相応の回路を線路ＣＡＮＬに対して設けることもできる。
【００４３】
図５のドライバは、それぞれ対応するスイッチ５６，５４，５２に直列に接続された複数の抵抗５５，５３，５１の並列回路５０を含む。各スイッチは、トランジスタによって構成可能である。抵抗５５，５３，５１の各第１の端子は給電電圧Ｖｓに接続されており、各第２の端子は対応する各スイッチの第１の端子に接続されている。スイッチ５６，５４，５２の各第２の端子は、ダイオード５７を介して線路ＣＡＮＨに接続されている。３つの抵抗および対応する３つのスイッチの個数は、ここでは例として理解すべきであり、任意の個数の抵抗をそれぞれ対応するスイッチとともに用意することができる。
【００４４】
劣勢ビットでは、すべてのスイッチ５６，５４，５２が開放され、図４の抵抗４５を介してＣＡＮＨ，ＣＡＮＬ間の電圧差が補償される。優勢ビットでは、スイッチ５６，５４，５２が連続して閉成され、これにより、線路ＣＡＮＨ上の電圧レベルは、最終的に、給電電圧Ｖｓ、抵抗５５，５３，５１の値、抵抗４５の値、および線路ＣＡＮＬに接続された対応する回路の対応する抵抗の値によって定められる。
【００４５】
図４の送信回路４２では、セキュリティコードは、優勢ビットにおいて、例えば図４のＴｘが１から０へ変化する際に幾つのスイッチが閉成されるかを定めている。例えば、スイッチ５６，５４，５２の一部、例えばスイッチ５２以外のすべてのスイッチが、優勢の場合につねに閉成される。スイッチの他の一部、例えばスイッチ５２は、優勢の場合にはセキュリティコードに依存して制御される。このように、例えば、スイッチ５６，５４の閉成により、ＣＡＮ伝送の優勢ビットのレベルが形成され、スイッチ５２の選択的閉成により、セキュリティコードが重畳変調される。抵抗５１は、この例では、スイッチ５２の開閉により、線路ＣＡＮＨ上の電圧レベルが、優勢レベルの、通信プロトコル、この場合ＣＡＮプロトコルによって規定される電圧領域を外れないように、設計される。当該抵抗は、いくつかの実施例において、後方互換性を保証することができる。また、他の実施例では、２つ以上のスイッチを、当該信号へのセキュリティコードの重畳変調に使用することができる。
【００４６】
図６には、さらなる説明のために、図４の実施例の信号の例が示されている。本願で開示する当該の信号形態および他の信号形態は説明のために用いているものに過ぎず、厳密な信号形態は、構成、伝送すべき情報および選択されたセキュリティコードまたは他の暗号データ、使用される通信プロトコルならびに外部条件、例えば温度に依存して変化しうる。
【００４７】
送信データＴｘ、すなわち第１の信号を決定する送信データであって、通信機４１内のマイクロコントローラ４０によって受信されるデータが、６０で図６に表されている。当該データは、論理１および論理０から成るシーケンスである。
【００４８】
第２の信号を決定する送信すべきセキュリティコードは、６１で表されている。最終的にＣＡＮバスへ送信される重畳信号は６２で表されており、ここで線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬの電圧間の差がＶｄｉｆｆとも称されることが表されている。送信データ６０が論理１である場合、バスの劣勢状態が生じており、すなわち線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬが能動的に駆動されておらず、抵抗４５を介した線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬの電位が相互に補償されている。つまり、差電圧Ｖｄｉｆｆを反映した重畳信号６２は０であるかまたは０に近似している。信号６０が論理０（ローレベル）であるとき、線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬはそれぞれ、図５に即して説明したように抵抗を介して電圧に接続され、これにより差電圧が生じる。当該優勢フェーズにおいて、第２の信号としてのセキュリティコード６１が重畳変調される。重畳信号６２から見て取れるように、優勢フェーズ中、信号６１が論理１（ハイレベル）にある場合には、電圧Ｖｄｉｆｆは幾分高く、レベル６５となり、信号６１が論理０（ローレベル）にある場合には、電圧Ｖｄｉｆｆは幾分低く、レベル６６となる。このことは、図５に即して説明したように、スイッチ、例えばスイッチ５２の選択的閉成により達成することができる。
【００４９】
信号６２から再構成された受信データＲｘが６３で表されている。当該受信データ６３は、サンプリング時点の選択に依存する遅延をともなう信号６０に対応する。再構成されたセキュリティコードは６４で表されている。当該セキュリティコード６４は、同様に遅延をともなう、送信されたセキュリティコード６１に対応する。これを可能とするためには、上で既に簡単に説明したセキュリティコード６１の信号変化が、優勢フェーズ中、例えば図６の図示のごとく、優勢フェーズの開始に一致して発生するように選択され、このために、図３に即して既に述べたように、セキュリティコード発生器が送信すべきデータに関する情報を受信する。これに対して、劣勢フェーズ中の信号６１のエッジ変化は直ちには信号６２に反映されず、場合により次の優勢ビットではじめて反映され、これにより、信号６４が信号６１に比較して変化する。
【００５０】
送信すべきデータに応じて比較的多数の劣勢ビットが連続的に送信可能となることに注意されたい。ただし、使用される物理通信プロトコルに応じて所定数の優勢フェーズが保証されており、これにより、セキュリティコードまたは一般に暗号データを含む第２の信号を重畳変調することができる。
【００５１】
上述したように、サンプリング時点の選択（および場合により信号実行時間などの他の効果）により、送信されるべき送信データＴｘと再構成される受信データＲｘとの間に遅延が生じる。このことを図７，図８に即して詳細に説明する。ここで、図７，図８は、特にセキュリティコードの再構成およびサンプリング時点の選択、すなわちセキュリティコードの取得のために電圧差Ｖｄｉｆｆを評価する時点の選択に関連している。
【００５２】
図７には、特性７０として送信データＴｘが示されており、重畳信号７１として電圧Ｖｄｉｆｆが示されており、特性７２として受信データＲｘが示されており、特性７３として再構成されるセキュリティコードが示されている。ここでの例では、信号Ｒｘの立ち下がりエッジでのセキュリティコードに関する電圧Ｖｄｉｆｆが評価される。言い換えれば、信号Ｒｘの立ち下がりエッジ、ひいては優勢フェーズへの移行が識別されると直ちに、セキュリティコードに対する値を再構成するため、電圧差Ｖｄｉｆｆが評価される。このことは、電圧差Ｖｄｉｆｆと、２つの可能な電圧レベル間に優勢の場合に生じる（図６に示されている２つのレベル６５，６６を参照、この場合、閾値としてこれらのレベル間の電圧が選択される）閾値と、の比較によって行うことができ、このことは後述する。この場合、再構成されるセキュリティコード７３は、エッジ変化の点で受信データ７２に同期している。このためには、当該時点で重畳信号７１がセキュリティコードの再構成のためのサンプリングにとって「妥当」であること、すなわちその定常値が達成されたことが必要である。これは、例えば、（英語でloop delayと称される）ループ遅延が（例えば１秒当たり５メガビットの場合に２００ナノ秒に相当する）最大ビットレートでのビットの持続時間より小さいケースである。なぜなら、そうでないとビット状態が再び変化しうるからである。
【００５３】
図８には、代替手段が示されている。図８には、送信データＴｘ、バス上の電圧差Ｖｄｉｆｆとしての重畳信号８１、受信データＲｘ、および再構成されるセキュリティコード８３が示されている。この場合、差電圧Ｖｄｉｆｆのサンプリングは、送信データ８０の立ち下がりエッジ後、設定時間ｄｔで行われ、ここで、時間ｄｔは、発生する最大ビットレートでの１ビットの持続時間よりも短く選定されている。よって、サンプリング時点で当該ビットがさらに変化しないことが保証される。この場合、再構成されるセキュリティコード８３は、エッジ変化の点で受信データ８２に対して同期していない。
【００５４】
当該サンプリング時点は単に例示に過ぎないと理解されたい。また一般に、サンプリング時点は、重畳変調されるセキュリティコードの種々のレベルが区別可能であるかぎり、当該信号がサンプリングされる信号レベルと見なされるように選定される。
【００５５】
いくつかの構成、例えばいくつかの通信プロトコルにおいて、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの特性に関して信号がつねに同じ挙動を呈することが望ましいとされることがある。ただし、第２の信号の重畳、例えばセキュリティコードの重畳変調により、いくつかの構成において、このことが保証されない事態が発生しうる。説明のために、図９に、送信すべきビット列を表す送信データＴｘが示されている。曲線９１は、セキュリティコードの論理ハイレベルが重畳変調される重畳信号の伝送のケースを示している。破線の曲線９２は、セキュリティコードの論理ローレベルが重畳変調される重畳信号のケースを示しており、ここで、曲線９１，９２の例では、図５に即して説明したように、スイッチが連続的に閉成される。見て取れるように、立ち上がりエッジは、双方のケースで、各信号レベルが達成されるまで同一である。しかし、立ち下がりエッジは時間的にずれることがある。信号９１または９２のサンプリングに所定のサンプリング閾値が使用される場合、曲線９３，９４で示されているように、異なる受信データＲｘが生じ、そのエッジが相互に僅かにずれる。このことは、高いビットレートを用いる多くの用途において欠点となりうる。
【００５６】
このような場合、セキュリティコードの論理１を表すハイレベルへの切り替えは、時間オフセットして行うことができ、このことが図９の下部に示されている。ここでは再び送信データＴｘが示されているが、特性９６は送信データ９５の遅延したバージョンを示している。この場合、重畳変調されたセキュリティコードなしで、遅延した信号９６に基づいて重畳信号９７の形成が行われる。これに対して、セキュリティコードの重畳変調の終了は、信号９５の立ち上がりエッジで行われ、これにより、セキュリティコードは信号のエッジに対して間隔を置いて、信号９７によって示されているように重畳変調される。言い換えれば、ここでは、所定の時間にわたって第１の信号のレベル変化が起こらなかった場合、また所定の時間にわたって第１の信号のレベル変化が起こらない場合に、セキュリティコードによる第２の信号の重畳が行われる。つまり、受信信号の信号変化を行うための閾値電圧９８は、重畳変調されたセキュリティコードに関係なく、つねに同じ時点で交差する。さらに、送信データ９５の立ち上がりエッジは、セキュリティコードのサンプリングに使用可能である（セキュリティコードのサンプリングについての図７，図８の説明を参照）。
【００５７】
重畳信号９７で行われているようなセキュリティコードの変調により、ループ遅延は僅かしか高まらない。なぜなら、遅延した送信データ９６が信号の形成の基礎として使用されるが、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに関する挙動は、いくつかの実施例において、重畳変調されたセキュリティコードに依存しないからである。
【００５８】
既に上で述べたように、セキュリティコードは、受信信号、すなわちＣＡＮバスの場合の差電圧を、閾値（例えば閾値電圧）と比較することにより、再構成可能である。当該閾値は、セキュリティコードの２つの可能なレベル間、例えば図６のレベル６５とレベル６６との間にあると好都合である。当該２つのレベルは、いくつかの実施例において比較的近接して並ぶように位置しており、これにより例えば、当該２つのレベルが通信プロトコルに準拠した信号の相応の信号レベルに対するトレランス領域内部に入ることが上述したように保証される。いくつかの構成で、当該レベルは、付加的に温度、給電電圧、各要素の製造トレランスおよびこれらに類似のものなどの条件に依存して変動し、このことにより、いくつかの実施例において、閾値電圧の適切な選択が困難となりうる。このことを図１０，図１１に即してＣＡＮバスの例において説明するが、さらに続いて、こうしたばらつきが発生する構成においても適切な閾値電圧を決定可能にするための種々の較正手段を説明する。
【００５９】
図１０には、優勢状態におけるＣＡＮバスに対する送信機のドライバが概略的に示されている。図１０には、ＣＡＮバスの上述した２つの線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬが示されており、これらは図４の負荷抵抗４５に対応する負荷抵抗１００を介して接続されている。負荷抵抗１００はＣＡＮバスでは６０Ωの値を有し、ここでは、約５０Ωから７５Ωまでの領域のトレランスが許容される。線路ＣＡＮＨは、抵抗値ＲＨを有する抵抗１０１およびダイオード１０２を介して正の給電電圧ＶＣＣに接続されており、線路ＣＡＮＬは、ダイオード１０３および抵抗値ＲＬを有する抵抗１０４を介してアースに接続されている。ここで、抵抗１０１は例えば、優勢状態で閉成されるスイッチをともなう図５の抵抗５５，５３，５１に対応し、よって、図５の並列のスイッチおよび抵抗の等価回路は優勢状態にあり、ダイオード１０２は図５のダイオード５７に対応する。ダイオード１０３および抵抗１０４は、ＣＡＮＬとアースとの間の相応の要素に対応する。ＣＡＮＨとＣＡＮＬとの間の差電圧Ｖｄｉｆｆは、
Ｖｄｉｆｆ＝（ＶＣＣ−２Ｕｄ）×Ｒｌｏａｄ／（ＲＨ＋ＲＬ＋Ｒｌｏａｄ）
で計算される。ここで、Ｒｌｏａｄは抵抗１００の抵抗値であり、Ｕｄはダイオード１０２，１０３のダイオード順方向電圧である。
【００６０】
ここで、ＲＨ，ＲＬは、図示のセキュリティコードで使用される２つのレベル間で変動する。数値例を挙げるならば、セキュリティコードの一方のレベルに対してＲＨ＝ＲＬ＝２０Ωであり、他方のレベルに対してＲＨ＝ＲＬ＝１５Ωであってよい。例値がＶＣＣ＝５Ｖ、Ｒｌｏａｄ＝６０Ω、Ｕｄ＝０．７Ｖである場合、上掲式により、セキュリティコードが変調される２つの可能なレベルに対して、Ｖｄｉｆｆ，ｌｏｗ＝２．１６Ｖ、Ｖｄｉｆｆ，ｈｉｇｈ＝２．４Ｖが得られる。よって、当該２つのレベル間の電圧差は、この例では約２００ｍＶ以上となる。
【００６１】
上掲式から見て取れるように、電圧Ｖｄｉｆｆは給電電圧ＶＣＣおよび負荷抵抗１００に依存する。また、式中のパラメータ、例えばダイオード電圧Ｕｄは温度にも依存する。給電電圧およびＲｌｏａｄへの依存性は、図１１に概略的に示されている。図１２にはさらに、温度への依存性が示されている。
【００６２】
図１１には、曲線１１０−１１５により、上掲式にしたがった電圧Ｖｄｉｆｆが負荷抵抗Ｒｌｏａｄに関して示されている。ここで、Ｒｌｏａｄは、５０Ωから７５Ωの間で変動し、このことは例えばＣＡＮバスに対する許容変動領域に相当しうる。図１２には、電圧Ｖｄｉｆｆが温度に関して記されている。
【００６３】
曲線１１０−１１５では、電圧Ｖｄｉｆｆが、種々の給電電圧に対して、また上述したＲＨ，ＲＬの例値１５Ωまたは２０Ωに対するハイレベル（上記Ｖｄｉｆｆ，ｈｉｇｈに相当）およびローレベル（上記Ｖｄｉｆｆ，ｌｏｗに相当）について示されている。特に、曲線１１０はＶＣＣ＝５．２５Ｖに対するＶｄｉｆｆ，ｈｉｇｈであり、曲線１１１はＶＣＣ＝５Ｖに対するＶｄｉｆｆ，ｈｉｇｈであり、曲線１１２はＶＣＣ＝５．２５Ｖに対するＶｄｉｆｆ，ｌｏｗであり、曲線１１３はＶＣＣ＝４．７５Ｖに対するＶｄｉｆｆ，ｈｉｇｈであり、曲線１１４はＶＣＣ＝５Ｖに対するＶｄｉｆｆ，ｌｏｗであり、曲線１１５はＶＣＣ＝４．７５Ｖに対するＶｄｉｆｆ，ｌｏｗである。図１２では、曲線１２０はＶＣＣ＝５ＶおよびＲｌｏａｄ＝７５Ωに対するＶｄｉｆｆ，ｈｉｇｈを示しており、曲線１２１はＶＣＣ＝５ＶおよびＲｌｏａｄ＝６０Ωに対するＶｄｉｆｆ，ｈｉｇｈを示しており、曲線１２２はＶＣＣ＝５ＶおよびＲｌｏａｄ＝７５Ωに対するＶｄｉｆｆ，ｌｏｗを示しており、曲線１２３はＶＣＣ＝５ＶおよびＲｌｏａｄ＝５０Ωに対するＶｄｉｆｆ，ｈｉｇｈを示しており、曲線１２４はＶＣＣ＝５ＶおよびＲｌｏａｄ＝６０Ωに対するＶｄｉｆｆ，ｌｏｗを示しており、曲線１２５はＶＣＣ＝５ＶおよびＲｌｏａｄ＝５０Ωに対するＶｄｉｆｆ，ｌｏｗを示している。
【００６４】
ここで、外部負荷抵抗１００はアプリオリに既知ではなく、上述したように変動しうる。給電電圧も、例えば図１１に示したように４．７５Ｖと５．２５Ｖとの間で変動しうる。図１１，図１２から見て取れるように、こうした変動が発生しうる構成では、発生するすべての負荷抵抗、電圧および温度に対するＶｄｉｆｆ，ｈｉｇｈとＶｄｉｆｆ，ｌｏｗとを区別できるようにする唯一の閾値（すなわちこの場合は閾値電圧）を定めることができない。例えば、図４から見て取れるように閾値が２．３０Ｖであって、抵抗Ｒｌｏａｄが６０Ω以上であり、給電電圧が５．７５Ｖである場合、Ｖｄｉｆｆ，ｈｉｇｈ（曲線１１０）およびＶｄｉｆｆ，ｌｏｗ（曲線１１２）の双方が当該閾値を上回るので、区別は不可能となる。同じことが他の可能な閾値についても当てはまる。
【００６５】
したがって、こうした変動が発生しうるいくつかの実施例において較正が行われ、これについては以下で種々の手段を説明する。これに対して、こうした変動が発生しないかまたは発生の規模が小さい実施例では、唯一の閾値を選定可能であり、較正を省略することができる。
【００６６】
図１３には、いくつかの実施例による、こうした較正に使用される回路が示されている。図１３の実施例では、基準電圧Ｖｒｅｆを取得するため、図１０に示したドライバのシミュレーション部が形成される。ここで、回路部分のシミュレーション部とは、一般に、当該回路部分に対応する複数の要素を含む回路であり、これらの要素は、回路部分に対してスケーリング可能である（例えば、スケーリング係数ぶんだけ縮小された面積を有してよく、スケーリング係数ぶんだけ増大された抵抗を有してよく、またこれに類似であってよい）。図１３の実施例のシミュレーション部は、抵抗１０１に対応する抵抗１３１、ダイオード１０２に対応するダイオード１３２、ダイオード１０３に対応するダイオード１３３、および抵抗１０４に対応する抵抗１３４を含む。図１３に示されているように、抵抗１３１，１３４は、抵抗１０１，１０４に対して係数ｎで、特にｎ倍に増大されるようにスケーリングされており、これによりシミュレーション部を通る電流の流れが制限される。ダイオード１３２，１３３は、ダイオード１０２，１０３と比較して、スケーリング係数ｎぶんだけ縮小された面積を有し、これによりシミュレーション部のための必要面積および電流消費量が低減される。シミュレーション部の電流消費量を１ｍＡ未満に保持するための典型値として、ｎ＞３０が成り立つ。ｎの値が著しく大きくなると、電流消費量はたしかに大幅に低減されるが、構成に応じて、シミュレーション部と図１０に示されているドライバとの適合度が劣化しうる。ここでは、抵抗１３１，１３４に対して、値ｎ×ＲＨと値ｎ×ＲＬとの間の中間値を、セキュリティコードのハイレベルおよびローレベルに使用可能である。この場合、抵抗１３０を介して、いくつかの実施例において基準電圧として使用される電圧が降下する。給電電圧ＶＣＣおよび温度の変動は、当該回路により、電圧Ｖｄｉｆｆとシミュレーション部で得られた基準電圧Ｖｒｅｆとに同様に作用するので、このようにすることで、変動する基準電圧および温度の影響を補償することができる。
【００６７】
ただし、このことによっても、抵抗１００の抵抗値Ｒｌｏａｄの変動は補償されない。抵抗１００は多数の構成において外部抵抗であるので、抵抗値はアプリオリには既知でないことが多い。
【００６８】
例えば上述したセキュリティコード（この場合は電圧Ｖｄｉｆｆ）に基づいて重畳変調された第２の信号のレベルに影響する負荷抵抗の変動が発生する実施例では、付加的に、抵抗１００をシミュレートした抵抗１３０を調整可能であり、値ＲＬ＿ＲＦ＝ｎ×Ｒｌｏａｄへ較正可能である。ここで、ｎは上述の場合と同様にスケーリング量である。こうした較正を行うことのできる手段については、後に詳述する。こうした較正の結果が図１４に示されている。図１４では、温度に関して、曲線１４０により、５Ｖの給電電圧および５５Ωの負荷抵抗Ｒｌｏａｄに対する電圧Ｖｄｉｆｆ，ｈｉｇｈが示されており、曲線１４２により、当該給電電圧および５５Ωの負荷抵抗に対する電圧Ｖｄｉｆｆ，ｌｏｗが示されている。曲線１４１は、５５Ω×ｎに調整された抵抗値ＲＬ＿ＲＦを有する抵抗１３０で得られた基準電圧Ｖｒｅｆを、温度に関して示している。ここで、抵抗１３１，１３４は、それぞれｎ×１７Ωであり、すなわちセキュリティコードのローレベルおよびハイレベルに対する上述した例値２０Ωと１５Ωとの間の値となる。
【００６９】
類似の結果が、Ｒｌｏａｄの他の値でも得られる。したがって、抵抗値ＲＬ＿ＲＦの較正により、いくつかの実施例において、２つのレベルを区別するための閾値電圧として利用可能な基準電圧を形成できる。
【００７０】
図１５には、いくつかの実施例による、閾値としての適切な閾値電圧（基準電圧）を決定するためにシミュレートされた抵抗のこうした較正を行うことのできる較正回路が示されている。図１５には、参照番号１００−１０４を付された送信機のドライバ部分が含まれており、これについては既に図１０に即して説明した。既に説明したように、抵抗１０１，１０４はそれぞれ２つの異なる値（例えば１５Ωおよび２０Ω）を取ることができ、このことは図１５ではＲ１，Ｒ２によって示されている。ここで、Ｒ１はローレベルの（上の例での２０Ω）に対する抵抗値に相当し、Ｒ２はハイレベル（上の例での１５Ω）に対する抵抗値に相当し、すなわちＲ２＜Ｒ１である。
【００７１】
図１５の回路は、当該ドライバの２つのシミュレーション部を含む。第１のシミュレーション部は、抵抗１０１に対応する抵抗１５３、ダイオード１０２に対応するダイオード１５４、抵抗１００に対応する調整可能抵抗１５５、ダイオード１０３に対応するダイオード１５６、および抵抗１０４に対応する抵抗１５７を含む。ダイオード１５４，１５６は、ダイオード１０２，１０３に対して係数ｎでスケーリングされており（例えばｎ分の１に縮小された面積を有し）、抵抗１５３，１５７の抵抗値はｎ×Ｒ２であって、つまり、セキュリティコードのハイレベルに対する抵抗１０１，１０４の抵抗値に対してスケーリングされている。
【００７２】
第２のシミュレーション部は、抵抗１０１に対応する抵抗１５８、ダイオード１０２に対応するダイオード１５９、負荷抵抗１００に対応する調整可能抵抗１５１０、ダイオード１０３に対応するダイオード１５１１、および抵抗１０４に対応する抵抗１５１２を含む。ダイオード１５９，１５１１は、上述の場合と同様に、ダイオード１０２，１０３に対して係数ｎでスケーリングされており、例えばｎ分の１に縮小された面積を有する。抵抗１５８，１５１２は、抵抗値Ｒ１に対して、すなわちローレベルに対する抵抗に対して、ｎでスケーリングされている。
【００７３】
較正回路１５２は、抵抗１００での差電圧Ｖｄｉｆｆを測定する。較正のために、例えばＣＡＮテレグラムの開始時または較正フェーズ中、送信回路が、まず抵抗１０１，１０４の抵抗Ｒ１を、ついで抵抗Ｒ２を調整することができ、または逆にまず抵抗Ｒ２を、ついで抵抗Ｒ１を調整することができる。
【００７４】
さらに、較正回路１５２は、図１５でＶｒｅｆ２として示されている、抵抗１５５を介した電圧降下と、図１５でＶｒｅｆ１として示されている、抵抗１５１０を介した電圧降下と、を測定する。ここで、抵抗１５５，１５１０は等しい抵抗値に調整されている。
【００７５】
抵抗１０１，１０４をＲ１に調整する較正フェーズ中、較正回路１５２は、Ｖｒｅｆ＝Ｖｄｉｆｆが成り立つように、抵抗１５１０および抵抗１５５を調整する。抵抗１５８，１５１２がｎ×Ｒ１に等しいので、当該調整により、抵抗１５１０，１５５の値はｎ×Ｒｌｏａｄに等しくなる。つまり、このようにして、基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２がセキュリティコードのハイレベルおよびローレベルに対する信号Ｖｄｉｆｆの２つの可能な値に対応するように、抵抗１５５，１５１０が抵抗の抵抗値Ｒｌｏａｄに適合化される。この場合、ＶｒｅｆをＶｒｅｆ１とＶｒｅｆ２との間の値へセットすることにより、値Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２から、セキュリティコードを再構成するための閾値Ｖｒｅｆを決定することができる。
【００７６】
図１６の実施例では、図１５の２つのシミュレーション部に加えて、第３のシミュレーション部が用意されており、この第３のシミュレーション部は、抵抗１０１に対応する抵抗１６０、ダイオード１０２に対応するダイオード１６１、負荷抵抗１００に対応する調整可能抵抗１６２、ダイオード１０３に対応するダイオード１６３、および抵抗１０４に対応する抵抗１６４を含む。抵抗１６０および抵抗１６４は、Ｒ１とＲ２との間にある抵抗値を有する抵抗に対して、係数ｎでスケーリングされている。数値例のごとくＲ１＝２０ΩおよびＲ２＝１５Ωである場合、抵抗１６０，１６４の抵抗値は、例えばｎ×１７Ω、またはＲ１とＲ２との間の他の値のｎ倍となりうる。ダイオード１６１，１６３は、ダイオード１０２，１０３と比較して同様に係数ｎでスケーリングされており、例えばｎ分の１に縮小された面積を有する。
【００７７】
この場合、抵抗１５５，１５１０，１６２は上述したように同時に調整され、これにより例えば、抵抗１０１，１０４がＲ１となるフェーズ中、Ｖｒｅｆ１＝Ｖｄｉｆｆが成り立つ。こうして、抵抗１６０，１６４を選択することにより、抵抗１６２で、Ｖｄｉｆｆ，ｈｉｇｈとＶｄｉｆｆ，ｌｏｗとの間にある基準電圧Ｖｒｅｆが降下し、この基準電圧Ｖｒｅｆを、受信信号からセキュリティコードを取得するための閾値として使用できる。
【００７８】
図１７には、閾値として利用可能な電圧Ｖｒｅｆを決定するための別の手段が示されている。図１５に比較して、図１７の実施例では、付加的に抵抗１７０，１７１，１７２，１７３が用意されており、これらは図１７に示されているように抵抗１５１０，１５５に接続されている。いくつかの実施例では、すべての抵抗１７０−１７３が等しい抵抗値Ｒを有する。この場合、抵抗１７０，１７１間にある第１のノードと、抵抗１７２，１７３間にある第２のノードと、の間で、閾値として利用可能な電圧Ｖｒｅｆを取り出すことができる。すべての抵抗１７０−１７３が等しい抵抗値を有する場合、
Ｖｒｅｆ＝（Ｖｒｅｆ１＋Ｖｒｅｆ２）／２
が成り立つ。これは、抵抗値１７０−１７３を変化させることで変化させることができ、例えばＶｒｅｆがよりＶｒｅｆ１に近づくようにまたはよりＶｒｅｆ２に近づくように、ずらすことができる。実施例では、抵抗１７０−１７３は、抵抗１５３，１５７，１５８，１５１２よりも高い抵抗値を有する。このことにより、いくつかの実施例において、基準電圧Ｖｒｅｆを決定する際の誤差を低減することができる。
【００７９】
いくつかの実施例において、通信線路上、例えばバス線路上、すなわちＣＡＮバスの場合の線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬ上に、障害が発生することがある。こうした障害の例には、例えば電磁クロストーク（ＥＭＩ、電磁干渉）によって発生しうる高周波障害（ＲＦ障害）が含まれる。
【００８０】
こうした障害が上述した較正過程中に発生する場合、較正の結果に誤りが生じうる。これを回避するため、いくつかの実施例において、措置を導入することができる。例えば、図１６の実施例では、付加的な電圧監視１５１３が任意の手段として用意されており、バス線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬ上の電圧が監視され、この電圧が許容領域内にあるかどうかが検査される。ＣＡＮバスの場合、当該許容領域は例えば１Ｖから４Ｖであってよい。他の通信媒体の場合、他の許容領域を設けることができる。
【００８１】
較正、すなわち測定された電圧Ｖｄｉｆｆにしたがった抵抗１５１０，１５５の調整は、バス上の線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬの電圧が許容領域内にある場合にのみ妥当性を有する。当該電圧が許容領域を外れる場合、較正は妥当性を有さず、反復されなければならない。
【００８２】
図１８に示されている他の実施例では、抵抗１５１０，１５５は相互に独立に２つの較正回路によって調整可能である。したがって、図１５に比較して、図１８では、較正回路１５２が、抵抗１５５を調整する第１の較正回路１８０と、抵抗１５１０を調整する第２の較正回路１８１と、によって置換されている。ここで、較正は、時間オフセットをともなって行うことができる。比較回路１８２により較正結果が比較される。適正な較正が行われていれば、抵抗１５５，１５１０に対して調整された抵抗値は少なくとも近似的に等しくなるはずである。設定された閾値を超えて相違する場合、いくつかの実施例において、抵抗１５５，１５１０の調整が廃棄され、較正が反復される。有意な較正を保証するためのこうした措置は、図１６，図１８に即して説明した較正の検証とも称することができ、他の実施例、例えば図１７の実施例にも適用可能である。
【００８３】
いくつかの実施例において、上述した較正は、通信の幾つかのフェーズにおいてのみ行われる。例えば、ＣＡＮバスには、多数の送信機が優勢状態にありうる通信フェーズ、例えば通信開始時のアービトレーションフェーズがある。当該時点での較正では、多くの場合、較正結果に誤りが発生しうる。したがって、いくつかの実施例において、較正は、こうしたアービトレーションフェーズ以外でのみ行われる。
【００８４】
いくつかの実施例において、較正は、別個の信号によりマイクロコントローラまたは他の制御部によって作動可能である。この例が図１９に示されている。図１９の実施例は図４の実施例の修正形態であり、同じ要素に同じ参照番号を付してあるので繰り返しては説明しない。
【００８５】
図４に示した要素に加えて、マイクロコントローラ４０は、矢印１９０により示されているように、信号ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ＿ｅｎにより、較正を作動可能および遮断可能である。したがって、マイクロコントローラ４０は、例えば、上述したアービトレーションフェーズ中の較正を遮断可能である。
【００８６】
上では、外部抵抗、例えば負荷抵抗１００が可変である場合にも、閾値としての基準電圧Ｖｒｅｆを取得するために較正を行うことのできる種々の手段を説明した。
【００８７】
他の実施例では、セキュリティコードに対する電圧レベル間の差は、負荷抵抗の許容領域全体において較正を必要としない等しい基準電圧が使用可能となるように選定可能である。これは、送信側でのドライバの較正と見なすことができる。相応の実施例が図２０に示されている。
【００８８】
図２０には、再び、参照番号１００−１０４の付された送信回路の上述した部分が示されている。さらに、抵抗１０１に対応する抵抗２０１、ダイオード１０２に対応するダイオード２０２、抵抗１００に対応する抵抗２００、ダイオード１０３に対応するダイオード２０３、および抵抗１０４に対応する抵抗２０４を含むシミュレーション部も用意されている。ダイオード２０２，２０３は、ダイオード１０２，１０３に対してスケーリング係数ｎでスケーリングされており、例えばｎ分の１に縮小された面積を有する。抵抗２００は、負荷抵抗１００の平均抵抗値に対して、係数ｎでスケーリングされている。ＣＡＮバスの場合、抵抗２００は、例えばｎ×６０Ωの抵抗値を有することができる。抵抗２０１，２０４は、抵抗１０１，１０４の平均値に対してスケーリング係数ｎでスケーリングされている。既に説明したように、セキュリティコードを変調するための２つのレベルを形成すべく、抵抗１０１，１０４は２つの異なる値を取ることができ、抵抗２０１，２０４はその中間の値に対してスケーリングされている。
【００８９】
数値例を挙げるならば、図２０の実施例では、抵抗１０１，１０４はハイレベルに対する１０Ωまたはローレベルに対する２０Ωにセットすることができ、これは、近似的に５００ｍＶとなる、上で既に使用した数値例のレベル間の差に対応する。この場合、抵抗２０１，２０４は、ｎ×１５Ωの値、またはｎに１０Ωから２０Ωの間の他の値を乗算した値、例えばｎ×１４Ωの値を有することができる。この場合、抵抗２００を介した電圧降下が、セキュリティコードを再構成するための基準電圧として使用される。こうした実施例では、抵抗２００の較正は必要ない。ただし、いくつかの実施例では、抵抗１０１，１０４の２つの値の差が大きいため、必要面積も大きくなる。さらに、レベル間の差は、レベルが特定の領域に保持される上述した後方互換性を取得すべき場合、使用される通信プロトコルに応じて任意の大きさに選定することはできない。
【００９０】
図２１には図２０に即して説明した回路のシミュレーション結果が示されている。図２１には特に、種々の負荷抵抗Ｒｌｏａｄおよび一定の給電電圧ＶＣＣ＝５Ｖに対し、電圧Ｖｄｉｆｆ，ｈｉｇｈおよびＶｄｉｆｆ，ｌｏｗが、温度［℃］に関して示されている。曲線２１０はＲｌｏａｄ＝７５Ωに対するＶｄｉｆｆ，ｈｉｇｈを示しており、曲線２１１はＲｌｏａｄ＝５０Ωに対するＶｄｉｆｆ，ｈｉｇｈを示しており、曲線２１３はＲｌｏａｄ＝７５Ωに対するＶｄｉｆｆ，ｌｏｗを示しており、曲線２１４はＲｌｏａｄ＝５０Ωに対するＶｄｉｆｆ，ｌｏｗを示している。曲線２１２は、ｎ×６０Ωの抵抗値に対する図２０の抵抗２００での基準電圧を示している。見て取れるように、５０Ωから７５ΩまでのＲｌｏａｄの領域全体にわたって、曲線２１２の基準電圧２１２により、Ｖｄｉｆｆ，ｈｉｇｈとＶｄｉｆｆ，ｌｏｗとを区別することができる。
【００９１】
つまり、例えば図２０に即して説明したごとく、Ｖｄｉｆｆ，ｈｉｇｈとＶｄｉｆｆ，ｌｏｗとの間隔が充分に大きくなるように、抵抗１０１，１０４に対する可能な抵抗値を選定することにより、上述した較正を行わない実施例も可能である。
【００９２】
上述したように、一般には、Ｖｄｉｆｆ，ｌｏｗとＶｄｉｆｆ，ｈｉｇｈとの間の差は比較的小さく、例えば上の例における約２００ｍＶまたは約５００ｍＶである。当該信号は、電磁障害による影響を受けることがある。電磁適合性（ＥＭＶ）を改善するために、いくつかの実施例で、当該信号への電磁障害の作用を少なくとも低減するための措置を導入することができる。このことを図２２，図２３に即して説明する。図２２，２３には、それぞれ、電磁障害の影響を受ける線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬを含むＣＡＮバスの出力段の等価回路図が示されている。
【００９３】
図２２においても図２３においても、参照番号２２０で、（先行の図の抵抗１００に対応する）約６０Ωの出力抵抗が示されている。各線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬは、図示の例では約１２０Ωの抵抗２２１，２２２をともなって示されている。さらに、４．７ｎＦのキャパシタンス値を有するキャパシタ２２３または２２４が用意されている。抵抗２２１，２２２およびキャパシタ２２３，２２４は、バス線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬへ障害を結合する結合回路網を表している。
【００９４】
図２２，図２３のケースでは、交流電圧源２２８および抵抗２２７によって表される障害源２２６による電磁障害が結合回路網（２２１−２２４）を介して線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬへ結合される。こうした障害がある場合、Ｖｄｉｆｆは、最大可能電流に対応する短絡電流によって形成される。なぜなら、この場合、ドライバのＣＡＮＨに結合された側またはＣＡＮＬに結合された側での電流制限が生じるからである。当該ドライバは、図２２では電流源２２９によって、図２３では電流源２３０によって表されている。（例えば障害により）電圧が大きくなった場合、ドライバは電流制限によって電流源のようにふるまう。したがって、電流源２２９または２３０は、図２２のケースでは正の電圧、例えばＶＣＣへ流れる短絡電流、さらに図２３のケースではアースへ流れる短絡電流も表す。こうした電流制限は、例えば１つもしくは複数のトランジスタによって構成されるスイッチの最大電流、例えば図５のスイッチ５６，５４，５２の最大電流によって発生しうる。
【００９５】
双方のケースで同様に、短絡電流は、２つの線路ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬを介して、例えば図２２，図２３の矢印２２１０，２２１１で示されているように流れる。
【００９６】
得られる差電圧Ｖｄｉｆｆは、この場合、
Ｖｄｉｆｆ＝Ｒｌｏａｄ×ｉｓｈｏｒｔ／２、ここでｉｓｈｏｒｔは短絡電流である、
となる。
【００９７】
当該短絡電流の電流制限を適切に選定することにより、電磁障害がある場合にも電圧Ｖｄｉｆｆを実質的に不変にとどめることができる。特に、短絡電流ｉｓｈｏｒｔは、通常状態で流れる電流（つまり優勢状態で流れる電流）の２倍となるように調整可能である。こうした電流制限は、いずれかの従来方式、例えば電流レベルによって達成することができる。
【００９８】
上述したように（電磁障害がない場合）、
Ｖｄｉｆｆ＝（ＶＣＣ−２Ｕｄ）×Ｒｌｏａｄ／（ＲＨ＋ＲＬ＋Ｒｌｏａｄ）
となる。
【００９９】
上述した、短絡電流ｉｓｈｏｒｔが通常状態で流れる電流の２倍であるという条件により、
ｉｓｈｏｒｔ＝２×（ＶＣＣ−２Ｕｄ）／（ＲＨ＋ＲＬ＋Ｒｌｏａｄ）
が得られる。ここから、電磁障害の影響した電圧Ｖｄｉｆｆ，ｅｎが、
Ｖｄｉｆｆ，ｅｎ＝Ｒｌｏａｄ×ｉｓｈｏｒｔ／２＝Ｒｌｏａｄ×（ＶＣＣ−２Ｕｄ）／（ＲＨ＋ＲＬ＋Ｒｌｏａｄ）
となり、つまり、電磁障害の影響のない上述したＶｄｉｆｆの値と等しくなる。こうして、短絡電流の上述した制限により、いくつかの実施例において、差電圧Ｖｄｉｆｆへの電磁障害の影響が、除去されない場合にも少なくとも低減される。この場合、電流制限値ｉｓｈｏｒｔは、第２の信号の種々のレベルに対するＲＨ，ＲＬの変化量にしたがってそれぞれ変化しうる。また、他の実施例において、ＲＨ，ＲＬの種々の値に対するｉｓｈｏｒｔの平均値を形成することもできる。
【０１００】
上では、第１の信号を暗号データによって物理平面で１つの信号に重畳変調するいくつかの実施例を検討した。当該セキュリティコードに加えて、論理プロトコル層における符号化も行うことができ、つまり、送信すべき情報は、暗号データの形成に用いられる鍵と同一であってよいかまたはこれと異なっていてよい（秘密）鍵に基づいて暗号化される。以下に説明するように、このことにより、冗長性と同時の多様性（種々の安全化方法、論理プロトコル層での暗号化、および暗号データを含む第２の信号の重畳）とを提供することができる。鍵を用いたこうした暗号化は、従来の種々の形式において実現可能である。
【０１０１】
図２４には、一実施例による、送信機として用いられる第１の通信回路２４１と受信機として用いられる第２の通信回路２４２とを備えた、対応する通信回路装置が示されている。ここで、図２４の実施例は図１の実施例を基礎としており、相互に対応する要素には同じ参照番号を付してある。特に、物理平面における、暗号データを含む第２の信号の変調は、図１に即して説明したように行われ、ここでは、図１〜図２３に即して説明したすべてのバリエーションおよび構成手段を適用可能である。
【０１０２】
したがって、以下では、通信回路装置２４０と図１の通信回路装置１０との間の相違点のみを説明する。
【０１０３】
通信回路２４１では、送信すべき情報が、信号形成および符号化回路２４５に供給される。当該信号形成および符号化回路は、論理プロトコルに準拠して動作する論理プロトコル層上の鍵に基づいて情報を暗号化する。この場合、暗号化された情報に基づき、図１の信号形成回路１５による信号形成に即して説明したのと同様の、ただし暗号化された情報が基礎として用いられる点がこれと相違する送信信号が形成される。ついで、当該信号に対し、変調回路１６において、上述したように、暗号データ１４を含む第２の信号が重畳変調され、この信号が通信媒体１３を介して伝送される。
【０１０４】
通信回路２４２では、一方で、既述のコード受信回路１８により、変調回路１６で重畳変調されたセキュリティコードが再構成される。他方、信号受信および復号回路２４７で、まずは暗号化された情報が受信信号から再構成され、ついで暗号化された情報が論理プロトコル層において復号される。このために、信号受信および復号回路には、暗号化に使用された鍵またはこれに適した相応の復号鍵が存在している。
【０１０５】
こうした暗号化および復号は、任意の従来方式で行うことができる。
【０１０６】
コード受信回路１８によって取得された暗号データが予測されたセキュリティコードに一致しない場合、上述したように措置を導入することができる。当該措置は、既述の措置に相当していてよい。また、信号受信および復号回路２４７における復号が適正に進行していれば、警報を出力するのみとしてもよいし、または論理プロトコル層における有効な復号による認証のみが許容可能な場合、措置を導入しなくてもよい。つまり、このようにすれば、２つの異なる安全機構（論理プロトコル層での暗号化および物理層での暗号データによる第２の信号の変調）による冗長性および同時の多様性（２つの異なる措置）が提供される。
【０１０７】
図２５では、いくつかの実施例による相応の方法が示されている。図２５の方法は、図２４の通信回路装置２４０において実現可能であり、繰り返しを避けるためにこれに即して説明するが、通信回路装置２４０から独立に使用することもできる。
【０１０８】
図２の方法につき既に述べたように、図２５の方法ステップは必ずしも図示の順序で実行しなくてよく、特に種々の過程を同時に実行することもできる。
【０１０９】
２５０で、例えば信号形成および符号化回路２１５について説明した鍵に基づき、情報が暗号化される。２５１では、暗号化された情報が、特に物理通信プロトコル、例えば上述したＣＡＮプロトコルまたは他の通信プロトコルに基づいて、第１の信号へ変換される。
【０１１０】
２５２では、第１の信号が第２の信号によって暗号データと重畳される。暗号データは、２５０での暗号化に使用されたものと同じ鍵から導出されたデータ、または他の暗号データであってよい。
【０１１１】
このようにして形成された重畳信号は受信機に送信され、２５３で、暗号化された情報が送信信号から再構成される。ついで、２５４で、暗号化された情報が復号される。２５５で、さらに、暗号データが重畳信号から再構成される。２５４での復号および／または２５５で得られた暗号データが予測される暗号データに一致するかどうかに応じて、同様に既に述べたように、情報を認証されたものと見なす、すなわち権限ある受信機から送信されたものと見なすことができる。
【０１１２】
説明した機能は、種々の方式で実現可能である。特に、いくつかの機能、例えば送信すべきデータに適合化されたセキュリティコードの形成が、図１９のマイクロコントローラ４０について説明したようにマイクロコントローラ内で提供可能であり、当該マイクロコントローラは、この場合、ＣＡＮ通信機、例えば図１９のＣＡＮ通信機４１へ対応する情報を供給し、またこのＣＡＮ通信機から対応する情報を受信する。こうした構成手段の詳細を、図２６〜図３６に即して説明する。
【０１１３】
図２６には、一実施例によるマイクロコントローラ２６０のブロック図が示されている。
【０１１４】
マイクロコントローラ２６０は、例えば車両の制御ユニット（ＭＣＵ：micro control unit）、例えば機関制御部、トランスミッション制御部または他の制御ユニットであってよい。車両にはしばしば多数のこうした制御ユニットが組み込まれている。
【０１１５】
以下に明示するマイクロコントローラ２６０および続いて説明するマイクロコントローラの各機能の他、他の従来の機能もマイクロコントローラ２６０内に構成されていてよい。
【０１１６】
マイクロコントローラ２６０は、上述した方法および装置で暗号データとして利用可能な鍵（キー）またはこうした暗号データ、例えば上述したセキュリティコードから形成可能な鍵（キー）を記憶したハードウェアセキュリティモジュール（ＭＳＭ）２６１を有する。ハードウェアセキュリティモジュール２６１は、それ自体は公知の付加的な措置により、不正アクセスおよび例えば粒子、電磁放射およびこれらに類似のものによる障害に対して保護されている。また、当該ハードウェアセキュリティモジュール２６１は、攻撃および不正アクセスに対しては、マイクロコントローラ２６０の残りの部分よりも良好に保護されている。ハードウェアセキュリティモジュール２６１のソフトウェアは例えば特別なメモリ領域において動作可能であり、アルゴリズムはサイドチャネル攻撃耐性を有することができる。
【０１１７】
さらにマイクロコントローラ２６０は、上述した技術を実現した、ＳＰＡＤ（safe physical anomaly detection）と称される１つもしくは複数の回路部分２６３Ａ−２６３Ｄを含む。特に、各ＳＰＡＤ２６３Ａ−２６３Ｄ（以下では集合的にＳＰＡＤ２６３と称する）は、通信機、例えばＣＡＮ通信機に対し、重畳変調されるセキュリティコードを、図４に即して説明したように形成する。この場合、図２６の４つのＳＰＡＤ２６３の個数は例として用いているに過ぎず、必要な任意の数のＳＰＡＤを選択することができる。
【０１１８】
ＳＰＡＤ２６３は、マイクロコントローラの内部バス２６２を介して制御データ情報を受信する。例えば、送信すべきデータおよび情報は、図３に即して説明した送信ビットおよび受信ビットの位置に関して形成可能である。付加的に、ＳＰＡＤ２６３は、ハードウェアセキュリティモジュール２６１から鍵を取得する。当該取得は、制御データバス２６２を介しても、または例えば破線で示されている別個の線路を介しても行うことができる。その後、当該鍵が上述した技術での暗号データとして使用可能となるか、または設定されたアルゴリズムにしたがって、鍵から暗号データ、例えば上述したセキュリティコードが形成可能となる。
【０１１９】
ＳＰＡＤはそれぞれ、通信インタフェースに割り当て可能である。当該割り当てが図２７に概略的に示されている。ここでは、マイクロコントローラ２７０がＳＰＡＤ２７３Ａ−２７４Ｄと図２７のハードウェアセキュリティモジュール２６１とを含む。ＳＰＡＤ２７３Ａ−２７３Ｄは以下では集合的にＳＰＡＤ２７３と称され、ここで、４つのＳＰＡＤ２７３の個数は上述の場合と同様に単に非限定の例と理解されるべきである。各ＳＰＡＤ２７３は、各通信インタフェース２７４Ａ，２７４Ｂ，２７４Ｃまたは２７４Ｄ（集合的に通信インタフェース２７４と称する）に割り当てられている。通信インタフェース２７４は、例えば上述したようにＣＡＮ通信機または他のタイプのバスに対する通信機に結合されるが、これに限定されない。
【０１２０】
図２７の実施例では、各ＳＰＡＤ２７３が各通信インタフェース２７４に割り当てられている。他の実施例においては、１つのＳＰＡＤを複数の通信インタフェースに割り当てることもできる。対応する実施例は、図２８のマイクロコントローラ２８０として示されている。図２８には、既述のハードウェアセキュリティモジュール２６１と内部バス２６２とを有するマイクロコントローラ２８０が示されている。バスには、集合的に通信インタフェース２８２と称される通信インタフェース２８２Ａ−２８２Ｃが配置されている。通信インタフェース２８２は、唯一のＳＰＡＤ２８１に割り当てられた唯一の通信インタフェースのサブモジュールと見なすことができる。ＳＰＡＤ２８１は、すべての通信インタフェース２８２Ａ−２８２Ｃに対して上述した技術を実行する。図２８に示されている３つの通信インタフェース２８２の個数は、ここでも上述の場合と同様に例示に過ぎない。つまり、図２７，図２８には、ＳＰＡＤが種々の方式で通信インタフェースに割り当て可能であることが示されている。いくつかのＳＰＡＤが複数の通信インタフェースに割り当てられかつ他のＳＰＡＤが唯一の通信インタフェースに割り当てられる、図２７と図２８との混合形態も可能である。
【０１２１】
図２９には、例えば図２６，図２７，図２８のＳＰＡＤとして使用可能なＳＰＡＤ２９０のブロック図が示されている。
【０１２２】
ＳＰＡＤ２９０は、ハードウェアセキュリティモジュール、例えば上述した図２６〜図２８のハードウェアセキュリティモジュール２６１と鍵を交換するモジュール２９１を含む。受信した鍵に基づいて、モジュール２９３は、上述したように、物理平面で１つの信号に重畳変調されるセキュリティコードを形成する。モジュール２９４は、受信した信号から得られたセキュリティコードを受信し、モジュール２９２において、上述したように、予測されるセキュリティコードを表す受信した鍵に基づいて認証を行う。２９２での認証は、ここでは冗長的に行われるものであってよい。また例えば、上述したように、論理プロトコル層での送信情報の符号化、または受信されたセキュリティコードの検査を、複数の回路部分において冗長的に行うこともできる。認証の成功に応じて、成功した認証または失敗した認証を示す信号を出力でき、認証失敗の場合、上述したように措置を導入できる。
【０１２３】
既に上で述べたように、装置、例えば車両には、多数のマイクロコントローラが配置可能である。いくつかの実施例において、成功した認証または失敗した認証に関する情報が複数のマイクロコントローラから収集可能となるので、この収集に基づいて、措置を導入することができる。このことは図３０に概略的に示されている。
【０１２４】
図３０には、複数のマイクロコントローラ３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ（３つのマイクロコントローラの個数は、上述の場合と同様に単に例示と理解されたい）が示されており、各マイクロコントローラ３００は、それぞれ１つの上述したＳＰＡＤを認証のために含み、かつ通信媒体、例えば共通のバスに接続されている。各マイクロコントローラ３００は、バス上の認証測定（例えば上述の受信された暗号データの検査）を行い、認証に関する情報（例えば認証失敗）をアグリゲーションユニット３０１へ報告する。アグリゲーションユニット３０１は、受信した情報を評価し、さらなる措置を生じさせる。例えば、唯一のＭＣＵが信号を認証できなかった場合、いくつかの実施例では措置はまだ導入されない。なぜなら当該認証失敗は例えば伝送エラーに基づきうるからである。複数のマイクロコントローラが認証不能なメッセージを受信した場合、これは例えば侵入の試みと評価され、上述したように措置を導入できる。このことはまた、許可されない通信装置の結合を検出する場合の冗長性も提供するので、安全要求の実現に寄与することができる。
【０１２５】
ＳＰＡＤは、伝送媒体、例えば図１の伝送媒体１３から各信号を種々の方式で受信可能である。このことを以下に図３１〜図３５に即して詳細に説明する。
【０１２６】
図３１では、ＳＰＡＤ３１２およびこれに属する通信インタフェース３１１がマイクロコントローラ３１０内に配置されている。上述した他の要素、特にハードウェアセキュリティモジュール、他の通信インタフェースおよび／または他のＳＰＡＤも、マイクロコントローラ内に設けることができる。通信インタフェース３１１は、通信の物理層を構成する通信機３１３、例えば上述したＣＡＮ通信機に接続されている。この場合、通信機３１３は、物理媒体３１５、例えばＣＡＮバスを介して通信する。
【０１２７】
図３１の装置では、ＳＰＡＤ３１２が、例えばセキュリティコードを再構成するために中間接続された保護回路３１４を介して、物理媒体３１５からの信号を直接に取得する。保護回路３１４は、通常の保護素子、例えば静電放電（ＥＳＤ保護素子、英語："electrostatic discharge"）に対する保護素子、過電流保護素子または過電圧保護素子を含んでいてよい。図３１の実施例は、従来の通信機を利用可能であるが、付加的な保護回路３１４を必要とする。
【０１２８】
図３２には、別の装置が示されている。ここでは、上述の場合と同様に、通信インタフェース３２１およびＳＰＡＤ３２２がマイクロコントローラ３２０内に配置されている。通信インタフェース３２１は通信機３２３と通信するが、これは、図３２の場合、幾らか詳細に、ドライバ回路３２７、送信機３２６、受信機３２５および保護回路３２４とともに示されている。図３１とは異なり、ここでのＳＰＡＤは、通信機３２３の保護回路３２４を利用しており、つまり、ＳＰＡＤは、保護回路３２４によってフィルタリングされた信号を利用している。図３２の実施例は、付加的な保護回路は必要としないものの、保護回路３２４から信号を直接にＳＰＡＤへ供給する、相応に構成された通信機３２３を必要とする。
【０１２９】
図３３には、別の装置が示されている。マイクロコントローラ３３０は、通信インタフェース３３１およびＳＰＡＤ３３２を含む。通信インタフェース３３１は、図３２の通信機と同様に、ドライバ回路３３５、送信機３３６、受信機３３７および保護回路３３８を含む通信機３３４に接続されている。保護回路３３８から測定回路３３９へ信号が供給されるが、この測定回路３３９は、例えばセキュリティコードを再構成可能であって、インタフェース３３１０を介し、再構成されたセキュリティコードをマイクロコントローラ３３０の対応するインタフェース３３３へ送信し、さらにそこからＳＰＡＤ３３２へ送信する。つまりこの場合、再構成は（図４の例で示されているように）通信機内で行われる。
【０１３０】
図３３の実施例は、測定回路３３９を備えた複雑な通信機３３４を必要とするが、一方で、正確な測定が可能である。
【０１３１】
図３４に示されている別の実施例では、測定ユニット３３９に対応する測定ユニット３４９が通信機３４４の外部かつマイクロコントローラ３４０の外部にインタフェース３４１０とともに配置可能であり、例えば直接に媒体３１５で測定を行うための固有のモジュール内に配置可能である。通信機３４４は、ドライバ回路３４５、送信機３４６、受信機３４７および保護回路３４８を含む。マイクロコントローラ３４０は、ＳＰＡＤ３４２、通信インタフェース３４１およびインタフェース３４３を含む。ここではさらに、場合により固有の保護回路を要する測定ユニット３４９およびインタフェース３４１０を含む、付加的なユニットが必要である。それ以外の点では、ここでの動作方式は、図３３の実施例と同様である。
【０１３２】
つまり、図３１〜図３４には、上述した機能の種々の分配および構成が可能であることが示されている。
【０１３３】
ＳＰＡＤの機能は、接続されたネットワークの中央においても提供可能である。図３５には、種々の通信加入者、図３５の例では第１のマイクロコントローラ３５０を第１の通信機３５１に、第２のマイクロコントローラ３５１１を第２の通信機３５９に、かつ第３のマイクロコントローラ３５１２を第３の通信機３５１０に選択的に相互接続するスイッチ３５２を含むこうしたネットワークが示されている。このために、スイッチ３５２は、上述したように通信機３５１，３５９，３５１０と通信するための通信機３５３，３５８，３５７を含む。また、スイッチ３５２には、ＳＰＡＤ３５６を含むプロセッサユニット３５５が設けられており、これにつき、マイクロコントローラ３５０，３５１１，３５１２から各通信機３５１，３５９，３５１０を介して送信された信号を認証しなければならない。つまり、この場合、各マイクロコントローラにＳＰＡＤを設ける必要はなく、認証（重畳変調された暗号データおよび／または論理プロトコル層での付加的な暗号化の検査）は中央のスイッチにおいて検査することができる。
【０１３４】
複数のチャネル、例えば１つもしくは複数のＣＡＮバス上の複数のチャネルを利用する通信機においても、すべてのチャネルに対するセキュリティコードの形成および検査を１つのユニット内で行うことができる。その一例が図３６に概略的に示されている。
【０１３５】
図３６の実施例では、送受信ノード３６１Ａ，３６１Ｂ，３６１Ｃが、対応する各ＣＡＮバス３６２Ａ，３６２Ｂまたは３６２Ｃに対する送信信号Ｔｘを供給し、対応する受信信号Ｒｘを受信する。これに関連して、ＣＡＮノード３６１Ａ，３６１Ｂ，３６１Ｃの機能は、図３の要素３３，３４，３９，３８に対応する。
【０１３６】
セキュリティコードの供給は、時間マルチプレクサによる時間制御に基づく時間多重方式で提供され、この時間マルチプレクサは、矢印３６５によって示されているように、マルチチャネル通信機３６４にセキュリティコードを供給し、さらに、どのＣＡＮバス３６２Ａ，３６２Ｂ，３６２Ｃがそれぞれ利用されるかを制御する。ここでは、ノード３６１Ａ，３６１Ｂ，３６１Ｃは、図３に即して説明したのと同様に、データおよびビット位置を時間マルチプレクサ３６０へ送出し、これにより時間マルチプレクサ３６０は、各ＣＡＮバスの優勢ビットに重畳変調すべき適切なセキュリティコードを形成することができる。ついで、通信機３６４が、セキュリティコードを、基本的には既に述べたように、各ＣＡＮバス上の信号へと重畳変調するが、時間多重プロセスでは各ＣＡＮバスに対して変調が交互に行われる点が相違する。このようにすれば、いくつかの実施例において、比較的少数の要素を含む複数のＣＡＮバスのための構成が実現可能となる。
【０１３７】
したがって、上述した各図から見て取れるように、上述した技術を実現するための種々の多数の手段が存在する。つまり、上述した技術の適用は、構成の特定のタイプに限定されない。
【０１３８】
以下の各例により、少なくとも幾つかの実施例を定義する。
【０１３９】
例１）・出力側に、物理通信プロトコルに準拠した第１の信号を供給し、
・出力側に、少なくとも１つの暗号データを含む第２の信号を供給する
ように構成された送信機を備え、第１の信号および第２の信号は重畳信号として出力側で相互に重畳されており、重畳信号は物理通信プロトコルを満足している、
通信機。
【０１４０】
例２）第２の信号が、パルス状信号または交流状信号である、
例１による通信機。
【０１４１】
例３）第２の信号が、物理通信プロトコルに準拠した第１の信号の少なくとも２つのレベルの一方のみにおいて第１の信号に重畳される、
例１または例２による通信機。
【０１４２】
例４）所定の時間にわたって第１の信号のレベル変化が起こらなかった場合、または所定の時間にわたって第１の信号のレベル変化が起こらない場合に、第２の信号が重畳される、
例１から例３までのいずれか１つによる通信機。
【０１４３】
例５）物理通信プロトコルの上位にある論理プロトコル層が、第１の信号の形成に用いられる論理信号を供給する、
例１から例４までのいずれか１つによる通信機。
【０１４４】
例６）論理プロトコル層が、送信すべきデータを暗号化して論理信号を供給するように構成されている、
例５による通信機。
【０１４５】
例７）暗号データが、通信機のセキュリティコードである、
例１から例６までのいずれか１つによる通信機。
【０１４６】
例８）通信機には、暗号データを形成するための鍵が供給される、
例１から例７までのいずれか１つによる通信機。
【０１４７】
例９）鍵は、通信機の上位にある鍵インスタンスによって供給される、
例８による通信機。
【０１４８】
例１０）送信機が、重畳信号を供給するように構成されたドライバ回路を含み、かつ送信機は、ドライバ回路を較正するように構成されている、
例１から例９までのいずれか１つによる通信機。
【０１４９】
例１１）ドライバ回路は、第１のスイッチと第１の抵抗とから成りかつ給電電圧と出力側との間に結合された第１の直列回路を含み、第１のスイッチは、第１の信号に依存して駆動可能であり、ドライバ回路は、第２のスイッチと第２の抵抗とから成りかつ給電電圧と出力側との間に結合された第２の直列回路を含み、第２のスイッチは、暗号データに依存して駆動可能である、
例１０による通信機。
【０１５０】
例１２）・物理通信プロトコルに準拠した第１の信号と、暗号データを含む第２の信号と、の重畳である、受信信号を受信し、
・受信信号を物理通信プロトコルに準拠して処理し、これにより第１の信号において伝送された情報を取得し、
・受信信号から暗号データを取得する
ように構成された受信機を備えた通信機。
【０１５１】
例１３）第２の信号は、パルス状信号または交流状信号である、
例１２による通信機。
【０１５２】
例１４）受信機が、物理通信プロトコルに準拠した第１の信号の少なくとも２つのレベルの一方のみにおいて第１の信号に第２の信号を重畳したものから暗号データを取得するように構成されている、
例１２または例１３による通信機。
【０１５３】
例１５）受信機は、所定の時間にわたって第１の信号のレベル変化が起こらなかった場合、または所定の時間にわたって第１の信号のレベル変化が起こらない場合に、第１の信号に第２の信号を重畳したものから、暗号データを取得するように構成されている、
例１から例３までのいずれか１つによる通信機。
【０１５４】
例１６）第１の信号から取得された情報が、論理信号として、物理通信プロトコルの上位にある論理プロトコル層に供給される、
例１２から例１５までのいずれか１つによる通信機。
【０１５５】
例１７）論理プロトコル層は、論理信号から、復号により、送信されたデータを取得するように構成されている、
例１６による通信機。
【０１５６】
例１８）暗号データは、受信信号を受信した別の通信機のセキュリティコードであり、通信機は、暗号データを予測される暗号データと比較して別の通信機を認証するように構成されている、
例１から例１７までのいずれか１つによる通信機。
【０１５７】
例１９）通信機に、予測される暗号データを形成するための鍵が供給される、
例１８による通信機。
【０１５８】
例２０）鍵は、通信機の上位にある鍵インスタンスによって供給される、
例１９による通信機。
【０１５９】
例２１）受信機は、暗号データを取得するように構成された受信回路を含み、受信機は、受信回路を較正するように構成されている、
例１２から例２０までのいずれか１つによる通信機。
【０１６０】
例２２）較正は、暗号データを取得するために基準電圧を決定することを含む、
例２１による通信機。
【０１６１】
例２３）通信回路は、給電電圧および／または温度に依存して基準電圧を決定するように構成された較正回路を含む、
例２２による通信機。
【０１６２】
例２４）較正回路は、受信信号を送信する送信路の少なくとも一部のスケーリングシミュレーション部を含み、較正回路は、当該シミュレーション部の一部を介した電圧降下に基づいて基準電圧を決定するように構成されている、
例２３による通信機。
【０１６３】
例２５）シミュレーション部の一部は、受信信号を受信可能な少なくとも１つの伝送線路に結合された抵抗をシミュレートする抵抗を含む、
例２４による通信機。
【０１６４】
例２６）シミュレーション部の一部は調整可能であり、較正回路は、シミュレーション部の一部を送信路の対応する部分に適応化するために調整するように構成されている、
例２４または例２５による通信機。
【０１６５】
例２７）較正回路は、シミュレーション部の一部を、較正フェーズ中、少なくとも２つの信号レベルの変化に基づいて調整するように構成されている、
例２６による通信機。
【０１６６】
例２８）較正回路は、シミュレーション部の一部の調整を検証するように構成されている、
例２６または例２８による通信機。
【０１６７】
例２９）受信機は、受信信号が第２の信号を含まない場合、かつ／または暗号データが受信信号から取得不能である場合に、物理通信プロトコルに準拠して受信信号のみを処理し、これにより第１の信号において伝送された情報を取得するように構成されている、
例１２から例２８までのいずれか１つによる通信機。
【０１６８】
例３０）例１から例１１までのいずれか１つの第１の通信機と、例１２から例２９までのいずれか１つの、通信媒体を介して第１の通信機に結合された第２の通信機と、
を含む、システム。
【０１６９】
例３１）第１の通信機および／または第２の通信機は、車両の制御ユニットの一部である、
例３０によるシステム。
【０１７０】
例３２）・物理通信プロトコルに準拠した第１の信号と、
・少なくとも１つの暗号データを含む第２の信号と、
の重畳を含む、信号であって、当該信号は、物理通信プロトコルを満足する、
信号。
【０１７１】
例３３）第２の信号は、パルス状信号または交流状信号である、
例３２による信号。
【０１７２】
例３４）第２の信号は、物理通信プロトコルに準拠した第１の信号の少なくとも２つのレベルの一方のみにおいて第１の信号に重畳されている、
例３２または例３３による信号。
【０１７３】
例３５）所定の時間にわたって第１の信号のレベル変化が起こらなかった場合、または所定の時間にわたって第１の信号のレベル変化が起こらない場合に、第２の信号が第１の信号に重畳される、
例３２および例３３のいずれか１つによる信号。
【０１７４】
例３６）第１の信号は論理的に暗号化されたデータを含む、
例３２から例３５までのいずれか１つによる信号。
【０１７５】
当該明細書において特定の実施例を図示および説明したが、通常の技術知識を有する者であれば、多数の代替かつ／または等価の構成を、当該明細書において図示および説明した特定の実施例に対する置換形態として、開示した本発明の範囲を逸脱することなく選択可能であることが認識されるであろう。本願によりここで説明した特定の実施例のすべての適応形態または変化形態がカバーされることが意図されている。したがって、本発明は、特許請求の範囲の各請求項およびその等価物によってのみ限定されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【外国語明細書】
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