(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の車載制御装置の間で通信データの送受信が行われる車両用ネットワークにあって前記車載制御装置の認証を行う車載制御装置の認証システムであって、
前記車載制御装置の各々が保有する基データに基づき算出されるハッシュ値と前記通信データとを共に暗号化するとともに、該暗号化した前記ハッシュ値と前記通信データとの復号化を通じて対象とする車載制御装置の認証を行う認証部と、
保有するハッシュ値による前記復号化されたハッシュ値の検証を通じて通信対象となる車載制御装置の改ざんを検証する改ざん検証部と、を備え、
前記認証部は、認証対象とする複数の車載制御装置の認証に際し、前記通信データを前記複数の車載制御装置にランダム方式もしくはラウンドロビン方式に基づき選定した転送ルートで順次送信させるとともに、該通信データを送信させる都度、該通信データに各々の車載制御装置に算出させたハッシュ値を関連付けて、それら通信データ及びハッシュ値を前記選定した順に順次暗号化する処理を行い、
一の車載制御装置から他の車載制御装置へは、前記暗号化した前記ハッシュ値と前記通信データと共に前記複数の車載制御装置による通信データの転送ルートを定めたルートデータを転送する
ことを特徴とする車載制御装置の認証システム。
【請求項２】
前記認証部は、認証対象とする複数の車載制御装置のグループの認証を行うものであり、該グループの認証に際し、前記通信データを前記グループに属する複数の車載制御装置に順次送信させる
請求項１に記載の車載制御装置の認証システム。
【請求項３】
前記認証部は、前記順次暗号化した通信データ及びハッシュ値に対する順次の復号化処理を実行し、それら通信データ及びハッシュ値の復号の成否に基づき前記グループに属する複数の車載制御装置を認証する処理を行い、
前記改ざん検証部は、前記復号化されたハッシュ値が自身の保有するハッシュ値と相違するとき、前記グループに属する複数の車載制御装置のいずれかが改ざんされているか否かを検証する
請求項２に記載の車載制御装置の認証システム。
【請求項４】
前記認証部は、前記複数の車載制御装置の各々に設けられて前記通信データと各々の車載制御装置が保有する基データとを暗号化する暗号部と、前記複数の車載制御装置のグループを代表する少なくとも一つの車載制御装置に設けられて前記グループの順次暗号化を通じて多重に暗号化された通信データ及びハッシュ値を順次復号化する復号部と、を備えてなり、
前記改ざん検証部は、前記グループを代表する少なくとも一つの車載制御装置に設けられてなる
請求項２または３に記載の車載制御装置の認証システム。
【請求項５】
前記グループを代表する少なくとも一つの車載制御装置が、前記車両用ネットワークに動的に接続される車載制御装置からなる
請求項２〜４のいずれか一項に記載の車載制御装置の認証システム。
【請求項６】
前記認証部は、前記通信データの暗号化及び復号化を、公開鍵暗号方式、共通鍵暗号方式、及び正規の車載制御装置に予め配布される秘密情報の少なくとも１つに基づき行う
請求項１〜５のいずれか一項に記載の車載制御装置の認証システム。
【請求項７】
複数の車載制御装置の間で通信データの送受信が行われる車両用ネットワークにあって前記車載制御装置の認証を行う車載制御装置の認証方法であって、
認証部により、前記車載制御装置の各々が保有する基データに基づき算出されるハッシュ値と前記通信データとを共に暗号化するとともに、該暗号化した前記ハッシュ値と前記通信データとの復号化を通じて認証対象とする車載制御装置の認証を行う認証ステップと、
改ざん検証部により、予め保有するハッシュ値による前記復号化したハッシュ値の検証を通じて通信対象となる車載制御装置の改ざんを検証する検証ステップと、を含み、
前記認証ステップでは、認証対象とする複数の車載制御装置の認証に際し、前記通信データを前記複数の車載制御装置にランダム方式もしくはラウンドロビン方式に基づき選定した転送ルートで順次送信させるとともに、該通信データを送信させる都度、該通信データに各々の車載制御装置に算出させたハッシュ値を関連付けて、それら通信データ及びハッシュ値を前記選定した順に順次暗号化する処理を行い、
一の車載制御装置から他の車載制御装置へは、前記暗号化した前記ハッシュ値と前記通信データと共に前記複数の車載制御装置による通信データの転送ルートを定めたルートデータを転送させる
ことを特徴とする車載制御装置の認証方法。
【請求項８】
前記認証ステップは、認証対象とする複数の車載制御装置のグループに属する複数の車載制御装置に前記通信データを順次送信させる順次送信ステップを含む
請求項７に記載の車載制御装置の認証方法。
【請求項９】
前記認証ステップでは、前記順次暗号化した通信データ及びハッシュ値に対する順次の復号化処理を実行するとともに、それら通信データ及びハッシュ値の復号の成否に基づき前記グループに属する複数の車載制御装置を認証し、
前記検証ステップにて、前記復号化したハッシュ値が自身の保有するハッシュ値と相違するとき、前記グループに属する複数の車載制御装置のいずれかが改ざんされていか否かを検証する
請求項８に記載の車載制御装置の認証方法。
【請求項１０】
前記認証ステップは、各々の車載制御装置に保有させた基データと前記通信データとを
前記複数の車載制御装置の各々に暗号化させる暗号化ステップと、前記グループの順次暗号化を通じて多重に暗号化された通信データ及びハッシュ値を前記複数の車載制御装置のグループを代表する少なくとも一つの車載制御装置に順次復号化させる復号化ステップと、を含み
前記検証ステップを、前記グループを代表する少なくとも一つの車載制御装置に実行させる
請求項８または９に記載の車載制御装置の認証方法。
【請求項１１】
前記グループを代表する少なくとも一つの車載制御装置として、前記車両用ネットワークに動的に接続される車載制御装置を選定する
請求項８〜１０のいずれか一項に記載の車載制御装置の認証方法。
【請求項１２】
前記認証ステップによる前記通信データの暗号化及び復号化を、公開鍵暗号方式、共通鍵暗号方式、及び正規の車載制御装置にのみ付与される秘密情報の少なくとも１つに基づき行う
請求項７〜１１のいずれか一項に記載の車載制御装置の認証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両に搭載される車載制御装置間での認証に適用して有益な車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車等の車両には、ナビゲーションシステムを構成する車載制御装置をはじめ、エンジンやブレーキ等の各種車載機器を電子的に制御する車載制御装置、車両の各種状態を表示するメータ等の機器を制御する車載制御装置などの多くの車載制御装置が搭載されている。そして、車両内では、それら各車載制御装置が通信線により電気的に接続されて車両用ネットワークが形成されており、この車両用ネットワークを介して各車載制御装置間での各種データの送受信が行われている。
【０００３】
また、こうした車両用ネットワークは、同車両用ネットワークに接続される各車載制御装置が車両に搭載されるエンジンやブレーキ等の各種車載機器の制御を担っていることから、極めて高いセキュリティーが要求されている。
【０００４】
一方、最近は、こうした車両用ネットワークと外部のネットワークとの各種データの授受や、車両に設けられたデータ・リンク・コネクタ（ＤＬＣ）に接続された外部機器との各種データの授受を可能とするシステムの開発も進められている。そして、こうしたシステムでは、そのセキュリティーを確保すべく、例えば、特許文献１に見られるように、車両用ネットワークに接続された車載制御装置間での相互認証を行うようにしている。すなわち、この特許文献１に記載のシステムは、車載制御装置によるデータ通信に際し、共通鍵による乱数の暗号化及び復号化を通じて、一方向認証と逆方向認証とを車載制御装置間で行う。そして、こうした車載制御装置間での双方向認証を通じて互いの正当性が確認されると、正当性の確認された車載制御装置間でデータ通信が開始される。また、正当性が確認されなかったときには、認証対象とされた車載制御装置が不正な車載制御装置として、この車載制御装置とのデータ通信が禁止される。これにより、正当性の確認された車載制御装置間でのみデータ通信が許可され、車両用ネットワークとしてのセキュリティーが維持されるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１４６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、こうした車載制御装置による認証は、該車載制御装置等に設けられた認証機能に基づき行われることが普通であるが、車載制御装置等の認証機能が適正に発揮されることによってはじめて車載制御装置による認証結果も有意なものとなる。このため、例えば、車載制御装置にインストールされているプログラム等が改ざんされることにより、車載制御装置の認証機能が無効化されたり、改変されたりすると、車載制御装置による認証も無意味なものとなってしまう。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車載制御装置等の認証手段の認証機能を適正に維持しつつ、その認証にかかる信頼性をより高めることのできる車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、複数の車載制御装置の間で通信データの送受信が行われる車両用ネットワークにあって前記車載制御装置の認証を行う車載制御装置の認証システムであって、前記車載制御装置の各々が保有する基データに基づき算出されるハッシュ値と前記通信データとを共に暗号化するとともに、該暗号化した前記ハッシュ値と前記通信データとの復号化を通じて対象とする車載制御装置の認証を行う認証部と、保有するハッシュ値による前記復号化されたハッシュ値の検証を通じて通信対象となる車載制御装置の改ざんを検証する改ざん検証部と、を備え、前記認証部は、認証対象とする複数の車載制御装置の認証に際し、前記通信データを前記複数の車載制御装置にランダム方式もしくはラウンドロビン方式に基づき選定した転送ルートで順次送信させるとともに、該通信データを送信させる都度、該通信データに各々の車載制御装置に算出させたハッシュ値を関連付けて、それら通信データ及びハッシュ値を前記選定した順に順次暗号化する処理を行い、一の車載制御装置から他の車載制御装置へは、前記暗号化した前記ハッシュ値と前記通信データと共に前記複数の車載制御装置による通信データの転送ルートを定めたルートデータを転送することを要旨とする。
【０００９】
請求項７に記載の発明は、複数の車載制御装置の間で通信データの送受信が行われる車両用ネットワークにあって前記車載制御装置の認証を行う車載制御装置の認証方法であって、認証部により、前記車載制御装置の各々が保有する基データに基づき算出されるハッシュ値と前記通信データとを共に暗号化するとともに、該暗号化した前記ハッシュ値と前記通信データとの復号化を通じて認証対象とする車載制御装置の認証を行う認証ステップと、改ざん検証部により、予め保有するハッシュ値による前記復号化したハッシュ値の検証を通じて通信対象となる車載制御装置の改ざんを検証する検証ステップと、を含み、前
記認証ステップでは、認証対象とする複数の車載制御装置の認証に際し、前記通信データを前記複数の車載制御装置にランダム方式もしくはラウンドロビン方式に基づき選定した転送ルートで順次送信させるとともに、該通信データを送信させる都度、該通信データに各々の車載制御装置に算出させたハッシュ値を関連付けて、それら通信データ及びハッシュ値を前記選定した順に順次暗号化する処理を行い、一の車載制御装置から他の車載制御装置へは、前記暗号化した前記ハッシュ値と前記通信データと共に前記複数の車載制御装置による通信データの転送ルートを定めたルートデータを転送させることを要旨とする。
【００１０】
上記構成あるいは方法によれば、車載制御装置の各々が保有する基データに基づき算出されるハッシュ値と通信データとが、例えば、車載制御装置やゲートウェイの保有する暗号化手段により共に暗号化される。そして、例えば車載制御装置やゲートウェイの保有する復号化手段により、この暗号化された通信データ及びハッシュ値の復号化が成功したときには、通信データ及びハッシュ値が予め規定された正規の暗号化手段により暗号化されており、通信対象が正規の暗号化手段を保有している正規の装置であると認証することが可能である。よって、上記構成あるいは方法では、こうした通信データ及びハッシュ値の暗号化及び復号化を通じて、認証対象の認証を行うことが可能となる。
【００１１】
また、上記構成あるいは方法では、復号化されたハッシュ値と予め保有されたハッシュ値とに基づき、通信対象となる装置の改ざんの検証が行われる。すなわち、基データが改ざん等により不正に書き換えられたときには、この基データに基づき算出されるハッシュ値も変化する。よって、たとえ、認証結果が正当なものであっても、復号化されたハッシュ値と改ざん検証部が予め保有するハッシュ値とが相違するときには、認証手段の認証機能が無効化されていたり、認証機能が不正に書き換えられたことにより、不正認証が行われたことを検知することが可能となる。こうした改ざんの検証を通じて、通信データ及びハッシュ値の暗号化と復号化とを通じて行われる認証が適正なものであるか否かについても検証することが可能となる。これにより、認証手段の認証機能を適正に維持しつつ、その認証にかかる信頼性をより高めることが可能となる。
さらに、車載制御装置が通信データを送信する際には、この車載制御装置が保有する基データに基づきハッシュ値が算出される。そして、この算出されたハッシュ値及び通信データが暗号化され、それら暗号化されたハッシュ値及び通信データが次の車載制御装置に転送される。こうして、通信データが転送される都度、この通信データが多重に暗号化されるとともに、各車載制御装置のハッシュ値が随時算出されて通信データとともに暗号化される。
また、通信データの転送ルートが、ランダム方式に基づき選定される。このため、通信データの転送ルートがランダムに選定されることとなり、転送ルートが特定され難くなる。これにより、順次の転送を通じて多重に暗号化される通信データ及びハッシュ値の暗号順、ひいては、通信データ及びハッシュ値の復号順が特定され難くなり、暗号化された通信データやハッシュ値の解読もより困難なものとなる。
または、通信データの転送ルートが、ラウンドロビン方式に基づき選定される。このため、通信データの転送ルートを特定の規則のもとに、各車載制御装置を周回する態様で選定することが可能となる。これにより、複数の車載制御装置を中継する転送ルートを選定しつつも、その選定を容易に行うことが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載制御装置の認証システムにおいて、前記認証部は、認証対象とする複数の車載制御装置のグループの認証を行うものであり、該グループの認証に際し、前記通信データを前記グループに属する複数の車載制御装置に順次送信させることを要旨とする。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の車載制御装置の認証方法において、前記認証ステップは、認証対象とする複数の車載制御装置のグループに属する複数の車載制御装置に前記通信データを順次送信させる順次送信ステップを含むことを要旨とする。
【００１４】
上記構成あるいは方法によれば、複数の車載制御装置が認証対象とされるとともに、それら複数の車載制御装置が認証に際してのグループとされる。そして、このグループに属する車載制御装置の認証に際しては、複数の車載制御装置に通信データを順次送信、転送させる。こうして、通信データが転送される都度、この通信データが多重に暗号化されるとともに、グループに属する各車載制御装置のハッシュ値が随時算出されて通信データとともに暗号化される。そして、複数の車載制御装置からなるグループのうちの或る車載制御装置に通信データが送信されるだけで、多重に暗号化された通信データ及びハッシュ値が取得されることが可能となる。これにより、複数の車載制御装置を認証及び改ざん検証の対象としながらも、各車載制御装置との間での通信回数を低減することが可能となる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の車載制御装置の認証システムにおいて、前記認証部は、前記順次暗号化した通信データ及びハッシュ値に対する順次の復号化処理を実行し、それら通信データ及びハッシュ値の復号の成否に基づき前記グループに属する複数の車載制御装置を認証する処理を行い、前記改ざん検証部は、前記復号化されたハッシュ値が自身の保有するハッシュ値と相違するとき、前記グループに属する複数の車載制御装置のいずれかが改ざんされているか否かを検証することを要旨とする。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の車載制御装置の認証方法において、前記認証ステップでは、前記順次暗号化した通信データ及びハッシュ値に対する順次の復号化処理を実行するとともに、それら通信データ及びハッシュ値の復号の成否に基づき前記グループに属する複数の車載制御装置を認証し、前記検証ステップにて、前記復号化したハッシュ値が自身の保有するハッシュ値と相違するとき、前記グループに属する複数の車載制御装置のいずれかが改ざんされていか否かを検証することを要旨とする。
【００２１】
上記構成あるいは方法によれば、通信データ及びハッシュ値の復号化が成功したときには、通信データ及びハッシュ値の暗号化が正規の暗号化手段や正規の車載制御装置によって行われたと判断され、この車載制御装置が認証される。一方、通信データ及びハッシュ値の復号化が失敗したときには、通信データ及びハッシュ値の暗号化が不正な暗号化手段や不正な装置によって行われたと判断される。これにより、複数の車載制御装置からなるグループの認証を復号化の成否に基づき行うことが可能となる。
【００２２】
さらに、上記構成あるいは方法によれば、復号化されたハッシュ値が予め保有されたハッシュ値と一致するときには、グループに属する複数の車載制御装置がいずれも改ざんされていないと判断される。一方、復号化されたハッシュ値が予め保有されたハッシュ値と相違するときには、ハッシュ値の相違する車載制御装置が改ざんされていると判断される。これにより、グループを構成する車載制御装置の改ざんの有無の検証、さらには改ざんされた車載制御装置の特定を精度よく行うことが可能となる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の車載制御装置の認証システムにおいて、前記認証部は、前記複数の車載制御装置の各々に設けられて前記通信データと各々の車載制御装置が保有する基データとを暗号化する暗号部と、前記複数の車載制御装置のグループを代表する少なくとも一つの車載制御装置に設けられて前記グループの順次暗号化を通じて多重に暗号化された通信データ及びハッシュ値を順次復号化する復号部と、を備えてなり、前記改ざん検証部は、前記グループを代表する少なくとも一つの車載制御装置に設けられてなることを要旨とする。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の車載制御装置の認証方法において、前記認証ステップは、各々の車載制御装置に保有させた基データと前記通信データとを前記複数の車載制御装置の各々に暗号化させる暗号化ステップと、前記グループの順次暗号化を通じて多重に暗号化された通信データ及びハッシュ値を前記複数の車載制御装置のグループを代表する少なくとも一つの車載制御装置に順次復号化させる復号化ステップと、を含み、前記検証ステップを、前記グループを代表する少なくとも一つの車載制御装置に実行させることを要旨とする。
【００２５】
上記構成あるいは方法によれば、或るグループを構成する複数の車載制御装置の各々が、通信データ及びハッシュ値を暗号化する。また、このグループを代表する車載制御装置が、通信データ及びハッシュ値を復号化し、その復号を通じて各車載制御装置を認証する。さらに、このグループを代表する車載制御装置が、復号したハッシュ値に基づいて、グループに属する各車載制御装置の改ざんを検証する。このため、認証対象の認証と改ざんの検証とが、代表として規定された特定の車載制御装置によって行われることとなり、最少数の車載制御装置による複数の車載制御装置の認証と改ざんの検証とを実現することが可能となる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の車載制御装置の認証システムにおいて、前記グループを代表する少なくとも一つの車載制御装置が、前記車両用ネットワークに動的に接続される車載制御装置からなることを要旨とする。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の車載制御装置の認証方法において、前記グループを代表する少なくとも一つの車載制御装置として、前記車両用ネットワークに動的に接続される車載制御装置を選定することを要旨とする。
【００２８】
車載制御装置の中には、例えば、車両に取り外し可能なナビゲーションシステムなど、車両用ネットワークに動的に接続される装置が存在する。一方、このように車両に取り外し可能なナビゲーションシステムは、盗難の対象とされることが多く、本来利用される車両とは異なる車両で不正利用されることが想定される。そして、このように、ナビゲーションシステムが不正利用されるときには、このナビゲーションシステムを制御する車載制御装置は、本来、通信対象となる車載制御装置とは異なる車載制御装置と通信を行うこととなる。
【００２９】
そこで、上記構成あるいは方法によるように、グループを代表する少なくとも一つの車載制御装置として、車両用ネットワークに動的に接続される車載制御装置を選定する。これによれば、車載制御装置に動的に接続される車載制御装置、換言すれば、盗難の対象とされ易い車載制御装置によって、通信対象となる車載制御装置の認証と改ざんの検証とが行われる。このため、この代表となる車載制御装置が盗難先の車両で不正利用されると、この車載制御装置は、認証結果や改ざんの検証結果に基づき、本来、自身が接続される車両用ネットワークとは異なるネットワークに接続されていると認識する。そして、例えば、認証結果や改ざんの検証結果に応じて、代表となる車載制御装置が動作の停止等を行うことで、この車載制御装置により制御されるナビゲーションシステムが盗難先等で不正利用されることが抑制される。これにより、車両用ネットワークに動的に接続可能な車載制御装置が不正に利用されることを抑制することが可能となる。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車載制御装置の認証システムにおいて、前記認証部は、前記通信データの暗号化及び復号化を、公開鍵暗号方式、共通鍵暗号方式、及び正規の車載制御装置に予め配布される秘密情報の少なくとも１つに基づき行うことを要旨とする。
【００３１】
請求項１２に記載の発明は、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の車載制御装置の認証方法において、前記認証ステップによる前記通信データの暗号化及び復号化を、公開鍵暗号方式、共通鍵暗号方式、及び正規の車載制御装置にのみ付与される秘密情報の少なくとも１つに基づき行うことを要旨とする。
【００３２】
上記構成あるいは方法によれば、通信データの暗号化及び復号化が、一対の秘密鍵と公開鍵とが用いられる公開鍵暗号方式に基づき行われる。そして通常、こうした公開鍵暗号方式は、暗号化されたデータの解読等が極めて困難なことから、公開鍵暗号方式による通信データの暗号化及び復号化を通じた認証を行うことで、その認証精度が高められるようになる。
【００３３】
また、上記構成あるいは方法によれば、通信データの暗号化及び復号化が、一対の共通した共通鍵が用いられる共通鍵暗号方式に基づき行われる。このため、簡易な暗号アルゴリズムが用いられる共通鍵によって、通信データの暗号化や復号化を行うことが可能となる。これにより、通信データの暗号化や復号化の演算負荷の低減が図られるようになる。
【００３４】
さらに、上記構成あるいは方法によれば、通信データの暗号化及び復号化が、正規の認証主体や認証対象に予め配布される特定の関数からなる秘密情報に基づき行われる。これによれば、秘密情報に基づく演算が通信データ及びハッシュ値に対して行われることによって、通信データ及びハッシュ値が暗号化される。また、これら暗号化された通信データ及びハッシュ値に対して秘密情報に基づく演算が行われることによって、一旦暗号化された通信データ及びハッシュ値が復号化される。そして、こうした復号化を通じて認証対象の認証が行われることとなる。これにより、車載制御装置の認証をより高い自由度のもとに行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明にかかる車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法の第１の実施の形態について、車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法が適用される車両の概略構成を示すブロック図。
【図２】同車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法による車載制御装置の認証手順及び改ざんの検証手順の一例を示すシーケンス図。
【図３】同車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法による車載制御装置の通信データ及びハッシュ値の転送態様の一例を示すブロック図。
【図４】同車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法による車載制御装置の認証手順及び改ざんの検証手順の一例を示すシーケンス図。
【図５】本発明にかかる車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法の第２の実施の形態について、車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法が適用される車両の概略構成を示すブロック図。
【図６】同車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法による車載制御装置の認証手順及び改ざんの検証手順の一例を示すシーケンス図。
【図７】同車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法による車載制御装置の通信データ及びハッシュ値の転送態様の一例を示すブロック図。
【図８】同車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法による車載制御装置の認証手順及び改ざんの検証手順の一例を示すシーケンス図。
【図９】本発明にかかる他の実施の形態について、車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法が適用される車両の概略構成を示すブロック図。
【図１０】本発明にかかる他の実施の形態について、車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法が適用される車両の概略構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法を具体化した第１の実施の形態について図１〜図４を参照して説明する。なお、本実施の形態の車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法は、車両に搭載された各種車載機器を制御する車載制御装置の正当性を検証するための認証を行うものである。
【００３７】
図１に示すように、車両１００には、該車両１００に搭載された各種車載機器を電子的に制御する車載制御装置１１０〜１４０等が設けられている。車載制御装置１１０〜１４０は、例えば、ナビゲーションシステムをはじめとする情報系の機器、エンジンやブレーキ、ステアリング等の各種車両駆動系の機器、エアコンや車両１００の各種状態を表示するメータ等のボディ系の機器等を制御する。なお、本実施の形態では、例えば、ナビゲーションシステムを制御する車載制御装置１１０は、取り外し可能な制御装置となっている。すなわち、車載制御装置１１０は、車両用ネットワークに動的に接続されることが可能となっている。また、本実施の形態では、この車載制御装置１１０が、例えば複数の車載制御装置１１０〜１４０からなるグループの代表として規定されている。
【００３８】
こうした車載制御装置１１０〜１４０は、例えば、車両ネットワークを構成する通信線１０１に接続されている。各車載制御装置１１０〜１４０は、当該車載制御装置１１０〜１４０に設けられて通信データの送受信を行う通信部１１５、１２３、１３３、及び１４３と通信線１０１とを介して、車両１００の状態を検出する各種センサの検出結果を示すセンサデータや各種車載機器の制御データなどの通信データを送受信する。なお、本実施の形態では、例えば、車両ネットワークの通信プロトコルとしてコントロール・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）が採用されている。そして、車両１００に予め搭載された車載制御装置１１０〜１４０は、ＣＡＮに規定された通信規定に従って通信データの送受信が行われる。
【００３９】
本実施の形態の車載制御装置１１０は、通信部１１５により送受信される通信データ等を暗号化する暗号部１１１、及び通信データ等を復号化する復号部１１２を備えている。暗号部１１１は、車載制御装置１１０が予め保有する該車載制御装置１１０用の秘密鍵Ｋｓａを用いて、通信データ等を暗号化する。また、復号部１１２は、車載制御装置１１０が予め保有する車載制御装置１１０、１２０、１３０、及び１４０の公開鍵Ｋｐａ、Ｋｐｂ、Ｋｐｃ、及びＫｐｄを用いて、通信部１１５が受信した通信データ等を復号する。そして、復号部１１２は、通信データ等の復号の可否に基づき、通信対象となる各車載制御装置１２０〜１４０を認証する。
【００４０】
また、本実施の形態の車載制御装置１１０は、当該車載制御装置１１０や通信対象となる車載制御装置１２０〜１４０等の改ざんの有無を検証する改ざん検証部１１３を備えている。改ざん検証部１１３は、車載制御装置１１０が予め保有する該車載制御装置１１０用のハッシュ値「Ｈａ」に基づき、該車載制御装置１１０の改ざんの有無を検証する。なお、ハッシュ値「Ｈａ」は、例えば、車載制御装置１１０にインストールされたプログラムや該車載制御装置１１０が予め保有する各種データ等の基データに対し、所定の演算が行われることによって得られる値である。そして、車載制御装置１１０が保有する基データが改ざん等によって変更されたとき、この基データに基づき算出されるハッシュ値も変化することとなる。そこで、本実施の形態の改ざん検証部１１３は、車載制御装置１１０が予め保有する車載制御装置１１０のハッシュ値「Ｈａ」に基づき車載制御装置１１０の改ざんの有無を検証する。そして、改ざん検証部１１３は、車載制御装置１１０が予め保有するハッシュ値「Ｈａ」と、車載制御装置１１０の改ざんの検証に際して該車載制御装置１１０が有する基データに基づき算出されたその都度のハッシュ値との比較を通じて、車載制御装置１１０の改ざんの有無を検証する。そして、改ざん検証部１１３は、比較したハッシュ値が一致するとき、車載制御装置１１０が改ざんされていないと判断する。また、改ざん検証部１１３は、復号部１１２による認証結果が自身の改ざんの影響を受けていないものであると判断する。
【００４１】
また、改ざん検証部１１３は、車載制御装置１１０が予め保有する各車載制御装置１２０〜１４０用のハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」と、各車載制御装置１２０〜１４０によって算出されてそれら車載制御装置１２０〜１４０から送信されるハッシュ値と、をそれぞれ比較する。そして、改ざん検証部１１３は、比較したハッシュ値が一致するとき、車載制御装置１２０〜１４０が改ざんされていないと判断する。また、これにより、改ざん検証部１１３は、復号部１１２による認証結果が、車載制御装置１２０〜１４０の改ざんの影響を受けていないものであると判断する。
【００４２】
さらに、本実施の形態の車載制御装置１１０は、認証及び改ざんの検証に際して通信データ等の転送ルートを生成するルート生成部１１４を備えている。ルート生成部１１４は、車載制御装置１１０が通信対象とする車載制御装置１２０〜１４０の認証に際し、通信データ等の転送ルートを生成する。そして、ルート生成部１１４は、この転送ルートを示すルートデータを、暗号部１１１が暗号化した通信データ等とともに通信部１１５に出力する。なお、本実施の形態のルート生成部１１４は、例えば、車載制御装置のグループである車載制御装置１１０〜１４０を中継する転送ルートを、ラウンドロビン方式やランダム方式に基づいて生成する。なお、転送ルートの始点及び終点としては、復号部１１２及び改ざん検証部１１３を備えた車載制御装置１１０が選定される。
【００４３】
こうした車載制御装置１１０の通信対象となる車載制御装置１２０、１３０、及び１４０は、通信データ等を暗号化する暗号部１２１、１３１、及び１４１をそれぞれ備えている。また、車載制御装置１２０、１３０、及び１４０は、それら車載制御装置１２０、１３０、及び１４０が保有する基データに基づいてハッシュ値を求めるハッシュ値計算部１２２、１３２、及び１４２をそれぞれ備えている。また同様に、車載制御装置１２０、１３０、及び１４０は、通信データ等の送受信を行う通信部１２３、１３３、及び１４３をそれぞれ備えている。
【００４４】
なお、本実施の形態では、上記認証部が、暗号部１１１、復号部１１２、並びに、暗号部１２１、１３１、及び１４１によって構成される。
このように構成される車載制御装置１２０、１３０、及び１４０はそれぞれ、それら車載制御装置１２０〜１４０に予め配布された秘密鍵Ｋｓｂ、Ｋｓｃ、及びＫｓｄを有している。また、車載制御装置１２０〜１４０は、車載制御装置１１０から予め配布された該車載制御装置１１０の公開鍵Ｋｐａを保有している。
【００４５】
これら車載制御装置１２０〜１４０では、例えば認証主体となる車載制御装置１１０から通信データ等とルートデータとが受信されると、ハッシュ値計算部１２２、１３２、及び１４２が、各車載制御装置１２０〜１４０の保有する各基データに基づいてハッシュ値を求める。また、各車載制御装置１２０〜１４０では、このハッシュ値と受信された通信データとが、各秘密鍵Ｋｓｂ、Ｋｓｃ、及びＫｓｄによって暗号化される。そして、暗号化されたハッシュ値及び通信データが、ルートデータによって示される転送ルートにしたがって転送される。こうして、転送ルートにしたがって通信データが転送される過程で通信データが順次暗号化される。また、各車載制御装置１２０〜１４０のハッシュ値が随時求められるとともに、この求められたハッシュ値も順次暗号化される。そして、これら順次暗号化された通信データ及びハッシュ値が車載制御装置１１０に転送され、これら通信データ及びハッシュ値に基づく車載制御装置１２０〜１４０の認証や改ざんの検証が行われることとなる。
【００４６】
以下、本実施の形態の作用について、図２〜図４を参照して説明する。
図２に示すように、車載制御装置１１０の通信対象となる車載制御装置１２０〜１４０の認証に際しては、まず、通信データ等の転送ルートを示すルートデータが、車載制御装置１１０にて生成される。ここでの例では、例えば、ラウンドロビン方式に基づき、車載制御装置１１０→車載制御装置１２０→車載制御装置１３０→車載制御装置１４０→車載制御装置１１０といった転送ルートを示すルートデータが生成される。次いで、ルートデータが生成されると、例えば、車載制御装置１１０の暗号部１１１が、秘密鍵Ｋｓａによって乱数αを生成する。また、この生成された乱数αが、秘密鍵Ｋｓａにより暗号化される。そして、ルートデータと暗号化された乱数αとが、転送ルートにしたがって、例えば車載制御装置１１０から車載制御装置１２０に転送される。なお、車載制御装置１１０では、乱数αの送信後、予め規定された所定期間が経過しても乱数αの応答となる通信データ等が返信されないときには、新たな乱数が生成される。そして、この新たな乱数が暗号化されて、新たに生成されたルートデータとともに車載制御装置１２０に送信される。
【００４７】
車載制御装置１２０では、ルートデータと暗号化された乱数αとが受信されると、改ざん検証値となるハッシュ値「Ｈｂ」が、当該車載制御装置１２０の保有する基データに基づいて算出される。次いで、車載制御装置１２０では、算出されたハッシュ値「Ｈｂ」と車載制御装置１１０から送信された乱数αとが、当該車載制御装置１２０の保有する秘密鍵Ｋｓｂによって暗号化される。これにより、乱数αは、秘密鍵Ｋｓａ及びＫｓｂによって２重に暗号化される。そして、ルートデータ、並びに、暗号化された乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」が、転送ルートにしたがって、例えば車載制御装置１２０から車載制御装置１３０に転送される。
【００４８】
車載制御装置１３０では、ルートデータ、並びに、暗号化された乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」が受信されると、改ざん検証値となるハッシュ値「Ｈｃ」が当該車載制御装置１３０の保有する基データに基づいて算出される。次いで、車載制御装置１３０では、算出されたハッシュ値「Ｈｃ」が、当該車載制御装置１３０の保有する秘密鍵Ｋｓｃによって暗号化される。また、車載制御装置１３０では、車載制御装置１２０から受信した乱数α及び車載制御装置１２０から受信したハッシュ値「Ｈｂ」も、当該車載制御装置１３０の保有する秘密鍵Ｋｓｃによってさらに暗号化される。そして、ルートデータ、並びに、各々暗号化された乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」及び「Ｈｃ」が、転送ルートにしたがって、例えば車載制御装置１３０から車載制御装置１４０に転送される。
【００４９】
車載制御装置１４０では、ルートデータ並びに暗号化された乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」及び「Ｈｃ」が受信されると、改ざん検証値となるハッシュ値「Ｈｄ」が当該車載制御装置１４０の保有する基データに基づいて算出される。次いで、車載制御装置１４０では、算出されたハッシュ値「Ｈｄ」が、当該車載制御装置１４０の保有する秘密鍵Ｋｓｄによって暗号化される。また、車載制御装置１４０では、車載制御装置１３０から受信した乱数α並びにハッシュ値「Ｈｂ」及び「Ｈｃ」が、当該車載制御装置１４０の保有する秘密鍵Ｋｓｄによってさらに暗号化される。そして、ルートデータ、並びに、各々暗号化された乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」が、転送ルートにしたがって、車載制御装置１４０から車載制御装置１１０に転送される。
【００５０】
こうして、図３に例示するように、乱数αが順次暗号化されて、車載制御装置１１０→車載制御装置１２０→車載制御装置１３０→車載制御装置１４０→車載制御装置１１０といった順に転送される。また併せて、車載制御装置１２０、１３０、及び１４０のハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」も、暗号化されたのちに転送ルートに従い順次転送される。
【００５１】
そして、図４に示すように、転送ルートの終点となる車載制御装置１１０では、まず、暗号化された乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」に対し、車載制御装置１４０の公開鍵Ｋｐｄによる復号化処理が行われる。そして、車載制御装置１４０が保有する正規の秘密鍵Ｋｓｄによって乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」が暗号化されているときには、乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」の復号化が成功する。これにより、秘密鍵Ｋｓｄにより１重に暗号化されていたハッシュ値「Ｈｄ」が平文に変換される。一方、乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」が、車両用ネットワークに不正に組み込まれた不正な装置や不正な鍵によって暗号化されていたときには、乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」の復号化が失敗する。そして、こうした処理を通じて、復号化が成功したときには、車載制御装置１４０が正規の装置であると認証され、復号化が失敗したときには、車載制御装置１４０が不正な装置であると判断される。なお、この図４に示すように、暗号化された乱数やハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」は、車載制御装置１４０と車載制御装置１１０との一度の通信によって、車載制御装置１１０に送信される。よって、本実施の形態では、車載制御装置１２０〜１４０の認証や改ざんの検証に際し、車載制御装置１１０と各車載制御装置１２０〜１４０との通信回数が低減されるようになっている。
【００５２】
次いで、暗号化された乱数α並びにハッシュ値「Ｈｂ」及び「Ｈｃ」に対し、車載制御装置１３０の公開鍵Ｋｐｃによる復号化処理が行われる。そして、車載制御装置１３０が保有する正規の秘密鍵Ｋｓｃによって乱数α並びにハッシュ値「Ｈｂ」及び「Ｈｃ」が暗号化されているときには、乱数α並びにハッシュ値「Ｈｂ」及び「Ｈｃ」の復号化が成功する。これにより、秘密鍵Ｋｓｃ及びＫｓｄによって２重に暗号化されていたハッシュ値「Ｈｃ」が平文に変換される。一方、乱数α並びにハッシュ値「Ｈｂ」及び「Ｈｃ」が、車両用ネットワークに不正に組み込まれた不正な装置や不正な鍵によって暗号化されていたときには、乱数α並びにハッシュ値「Ｈｂ」及び「Ｈｃ」の復号化が失敗する。そして、こうした処理を通じて、復号化が成功したときには、車載制御装置１３０が正規の装置であると認証され、復号化が失敗したときには、車載制御装置１３０が不正な装置であると認証される。
【００５３】
また、暗号化された乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」に対し、車載制御装置１２０の公開鍵Ｋｐｂによる復号化処理が行われる。そして、車載制御装置１２０が保有する正規の秘密鍵Ｋｓｂによって乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」が暗号化されているときには、乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」の復号化が成功する。これにより、秘密鍵Ｋｓｂ〜Ｋｓｄによって３重に暗号化されていたハッシュ値「Ｈｂ」が平文に変換される。一方、乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」が、車両用ネットワークに不正に組み込まれた不正な装置や不正な鍵によって暗号化されていたときには、乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」の復号化が失敗する。そして、こうした処理を通じて、復号化が成功したときには、車載制御装置１２０が正規の装置であると認証され、復号化が失敗したときには、車載制御装置１２０が不正な装置であると認証される。
【００５４】
こうして、乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」の順次の復号化を通じて、認証対象となる車載制御装置１２０〜１４０の認証が行われる。また、復号化されたハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」と車載制御装置１１０が予め保有するハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」との比較を通じて、車載制御装置１２０〜１４０の改ざんの検証が行われる。
【００５５】
そして、例えば、車載制御装置１２０〜１４０のいずれかが不正な車載制御装置であると認証されると、この不正な装置との通信が禁止される。これにより、不正な車載制御装置が車両用ネットワーク内に不正に取り付けられたとしても、この車載制御装置との通信が禁止されることで、車両用ネットワーク内のセキュリティーが維持されることとなる。
【００５６】
また、例えば、車載制御装置１１０は、車載制御装置１２０〜１４０の全てが不正な車載制御装置であると認証すると、当該車載制御装置１１０が出荷時に接続されていた車両用ネットワークから不正に取り外されて車両１００とは異なる車両に不正に取り付けられたと認識する。そして、車載制御装置１１０は、例えば、自身が不正利用されているとして動作を停止する。これにより、たとえ車載制御装置１１０が組み込まれたナビゲーションシステムが盗難され、盗難先の車両に取り付けられたとしても、このナビゲーションシステムの不正利用が抑制される。
【００５７】
一方、車載制御装置１２０〜１４０が正当な装置であると認証されたとしても、改ざんが検知されたときには、改ざんが検知された車載制御装置との通信が禁止される。これにより、車載制御装置にインストールされているプログラム等が改ざんされたことにより該車載制御装置が保有する基データが変更されたとしても、この車載制御装置との通信が禁止されることで、車両用ネットワーク内のセキュリティーが維持されることとなる。
【００５８】
また、車載制御装置１１０は、例えば、車載制御装置１２０〜１４０の全てが改ざんされていると検知すると、当該車載制御装置１１０が出荷時に接続されていた車両用ネットワークから不正に取り外されて車両１００とは異なる車両に不正に取り付けられたと認識する。すなわち、車載制御装置１１０が保有するハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」は、車載制御装置１２０〜１４０が保有する基データとは異なるデータに基づき生成されたものであり、車載制御装置１１０自身が正規の車両用ネットワークとは異なるネットワークに接続されたと判断される。そして、車載制御装置１１０は、例えば、自身が不正利用されているとして動作を停止する。これにより、たとえ車載制御装置１１０が組み込まれたナビゲーションシステムが盗難され、盗難先の車両に取り付けられたとしても、このナビゲーションシステムの不正利用が抑制される。
【００５９】
以上説明したように、本実施の形態にかかる車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）認証対象となる車載制御装置１２０〜１４０の各々が保有する基データに基づき算出されるハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」及び通信データ（乱数α）を共に暗号化した。そして、暗号化したハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」及び通信データの復号化を通じて対象とする車載制御装置１２０〜１４０の認証を行った。さらに、車載制御装置１１０が保有するハッシュ値をもとに、復号化されたハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」の検証を行い、この検証結果に基づき車載制御装置１２０〜１４０の改ざんを検証した。このため、こうした改ざんの検証を通じて、通信データ及びハッシュ値の暗号化と復号化とを通じて行われる認証が適正なものであるか否かについても検証することが可能となる。これにより、認証手段の認証機能を適正に維持しつつ、その認証にかかる信頼性をより高めることが可能となる。
【００６０】
（２）認証対象として、複数の車載制御装置１２０〜１４０のグループを選定した。そして、このグループの認証に際し、通信データ（乱数α）をグループに属する車載制御装置１２０〜１４０に順次送信させた。また、車載制御装置１２０〜１４０に通信データを送信させる都度、通信データに各車載制御装置１２０〜１４０に算出させたハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」を関連付けて、それら通信データ及びハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」を順次暗号化する処理を行った。これにより、複数の車載制御装置１２０〜１４０を認証及び改ざん検証の対象としながらも、認証主体となる車載制御装置１１０と各車載制御装置１２０〜１４０との間での通信回数を低減することが可能となる。
【００６１】
（３）通信データの転送ルートをラウンドロビン方式に基づき選定し、該選定した順に通信データ及びハッシュ値「Ｈａ」〜「Ｈｄ」を暗号化する処理を行った。このため、通信データの転送ルートを特定の規則のもとに、各車載制御装置１１０〜１４０を周回する態様で選定することが可能となる。これにより、複数の車載制御装置１１０〜１４０を中継する転送ルートを選定しつつも、その選定を容易に行うことが可能となる。
【００６２】
（４）順次暗号化した通信データ及びハッシュ値「Ｈａ」〜「Ｈｄ」に対する順次の復号化処理を実行した。そして、こうした通信データ及びハッシュ値「Ｈａ」〜「Ｈｄ」の復号の成否に基づきグループに属する車載制御装置１２０〜１４０を認証する処理を行った。また、復号化されたハッシュ値「Ｈａ」〜「Ｈｄ」が車載制御装置１１０の保有するハッシュ値と相違するとき、グループに属する車載制御装置１２０〜１４０のいずれかが改ざんされているか否かを検証した。これにより、複数の車載制御装置１２０〜１４０からなるグループの認証を復号化の成否に基づき行うことが可能となる。また、これにより、グループを構成する車載制御装置１２０〜１４０の改ざんの有無の検証、さらには改ざんされた装置の特定を精度よく行うことが可能となる。
【００６３】
（５）通信データの暗号化を、複数の車載制御装置１１０〜１４０に行わせるとともに、通信データの復号化をグループの代表となる車載制御装置１１０に行わせた。そして、車載制御装置１２０〜１４０の認証とハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」に基づく改ざんの検証とを、車載制御装置１１０に行わせた。このため、認証対象の認証と改ざんの検証とが、代表として規定された特定の車載制御装置１１０によって行われることとなり、最少数の装置による複数の車載制御装置１２０〜１４０の認証と改ざんの検証とを実現することが可能となる。
【００６４】
（６）グループを代表する少なくとも一つの車載制御装置として、車両用ネットワークに動的に接続される車載制御装置１１０を選定した。これにより、車両用ネットワークに動的に接続可能な車載制御装置１１０、ひいては、この車載制御装置１１０により制御されるナビゲーションシステムが不正に利用されることを抑制することが可能となる。
【００６５】
（７）通信データの暗号化及び復号化を、公開鍵暗号方式に基づき行った。これにより、公開鍵暗号方式に基づく車載制御装置１２０〜１４０の認証精度が高められるようになる。
【００６６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明にかかる車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法の第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に、図５〜図８を参照して説明する。なお、本実施の形態にかかる車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法も、その基本的な構成は第１の実施の形態と同等であり、図５〜図８においても第１の実施の形態と実質的に同一の要素にはそれぞれ同一の符号を付して示し、重複する説明は割愛する。
【００６７】
図５に示すように、本実施の形態の車載制御装置１１０Ａは、ルート生成部１１４を備えない構成となっている。すなわち、本実施の形態の車載制御装置１１０Ａは、車載制御装置１２０〜１４０の認証に際し、ルートデータを生成することなく、各車載制御装置１２０〜１４０との通信を個々に行う。
【００６８】
以下、本実施の形態の車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法の作用を図６〜図８を参照して説明する。
図６に示すように、車載制御装置１１０の通信対象となる車載制御装置１２０〜１４０の認証に際しては、まず、車載制御装置１１０の秘密鍵Ｋｓａによって乱数αが生成される。そして、この生成された乱数αが秘密鍵Ｋｓａにより暗号化され、この暗号化された乱数αが例えば車載制御装置１２０に送信される。
【００６９】
車載制御装置１２０では、暗号化された乱数αが受信されると、改ざん検証値となるハッシュ値「Ｈｂ」が、当該車載制御装置１２０の保有する基データに基づいて算出される。次いで、車載制御装置１２０では、算出されたハッシュ値「Ｈｂ」と車載制御装置１１０から受信した乱数αとが、当該車載制御装置１２０の保有する秘密鍵Ｋｓｂによって暗号化される。次いで、暗号化された乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」が、車載制御装置１２０から車載制御装置１１０に送信される。
【００７０】
車載制御装置１１０では、暗号化された乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」に対し、車載制御装置１２０の公開鍵Ｋｐｂによる復号化処理が行われる。そして、車載制御装置１２０が保有する正規の秘密鍵Ｋｓｂによって乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」が暗号化されているときには、乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」の復号化が成功する。これにより、秘密鍵Ｋｓｂにより暗号化されていたハッシュ値「Ｈｂ」が平文に変換される。一方、乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」が、車両用ネットワークに不正に組み込まれた不正な装置や不正な鍵によって暗号化されていたときには、乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」の復号化が失敗する。こうした処理を通じて、復号化が成功したときには、車載制御装置１２０が正規の装置であると認証され、復号化が失敗したときには、車載制御装置１２０が不正な装置であると認証される。
【００７１】
次に、車載制御装置１２０の認証及び改ざんの検証が完了すると、車載制御装置１１０の秘密鍵Ｋｓａにより暗号化された乱数αが車載制御装置１３０に送信される。そして、この車載制御装置１３０においても、ハッシュ値「Ｈｃ」が算出されるとともに、算出されたハッシュ値「Ｈｃ」及び乱数αの秘密鍵Ｋｓｃによる暗号化が行われる。また、これら暗号化されたハッシュ値「Ｈｃ」及び乱数αが車載制御装置１３０から車載制御装置１１０に送信され、ハッシュ値「Ｈｃ」及び乱数αの復号化処理及びハッシュ値「Ｈｃ」の比較処理を通じて、車載制御装置１３０の認証及び改ざんの検証が行われる。
【００７２】
こうして、図７に示すように、車載制御装置１１０と車載制御装置１２０〜１４０との間で、乱数α及びハッシュ値「Ｈａ」〜「Ｈｄ」が送受信される。そして、図８に示すように、例えば、車載制御装置１２０、１３０の認証及び改ざんの検証が終了したのちに、車載制御装置１４０の認証及び改ざんの検証が終了すると、車載制御装置１１０による車載制御装置１２０〜１４０の認証及び改ざんの検証が完了する。こうして、認証結果及び改ざんの検証結果に応じて、車載制御装置１１０と車載制御装置１２０〜１４０との通信が許可もしくは禁止されることとなる。
【００７３】
以上説明したように、本実施の形態にかかる車載制御装置の認証システム及び車載制御装置の認証方法によれば、前記（１）、（７）の効果が得られるとともに、前記（２）〜（６）に代えて以下の効果が得られるようになる。
【００７４】
（２Ａ）車載制御装置１２０〜１４０の認証及び改ざんの検証を、車載制御装置１１０Ａと車載制御装置１２０〜１４０との間での通信データ及びハッシュ値「Ｈａ」〜「Ｈｄ」の送受信を通じて行った。これにより、車載制御装置１１０は、車載制御装置１２０〜１４０の認証と改ざんの検証を個々に行うことが可能となる。
【００７５】
（他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。
・上記各実施の形態では、車載制御装置１２０〜１４０のいずれかが不正な車載制御装置であると認証されたとき、この不正な装置との通信を禁止した。これに限らず、車載制御装置１２０〜１４０のいずれかが不正な車載制御装置であると認証されたとき、その旨をドライバに報知したり、車両１００の情報を管理するセンターに通知したりするようにしてもよい。同様に、車載制御装置１２０〜１４０のいずれかが改ざんされていると検知されたときにも、その旨をドライバに報知したり、車両１００の情報を管理するセンターに通知したりするようにしてもよい。
【００７６】
・上記各実施の形態では、車載制御装置１２０〜１４０の全てが不正な車載制御装置であると認証されたとき、車載制御装置１１０の動作を停止させた。これに限らず、車載制御装置１２０〜１４０のいずれかが不正な車載制御装置であると認証されたとき、車載制御装置１１０の動作を停止させてもよい。また、上記各実施の形態では、車載制御装置１２０〜１４０の全てが改ざんされていると検知されたときにも、車載制御装置１１０の動作を停止させた。これに限らず、車載制御装置１２０〜１４０のいずれかが改ざんされていると検知されたときにも、車載制御装置１１０の動作を停止させてもよい。
【００７７】
・上記各実施の形態では、車載制御装置１２０〜１４０のハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」に基づき、車載制御装置１２０〜１４０の改ざんの検証を行った。これに限らず、車載制御装置１２０〜１４０の認証や改ざんの検証に先立ち、認証や改ざんの検証の主体となる車載制御装置１１０、１１０Ａが自身のハッシュ値「Ｈａ」を算出してもよい。そして、車載制御装置１１０、１１０Ａが算出したハッシュ値と、該車載制御装置１１０、１１０Ａが予め保有するハッシュ値との比較を通じて、当該車載制御装置１１０、１１０Ａが改ざんされているか否かを検証することとしてもよい。これによれば、車載制御装置１２０〜１４０の認証や改ざんの検証に先立ち、その主体となる車載制御装置１１０、１１０Ａの改ざんの検証が行われることで、車載制御装置１１０、１１０Ａによる車載制御装置１２０〜１４０の認証や改ざんの検証にかかる信頼性がさらに向上されるようになる。
【００７８】
・上記第１の実施の形態では、乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」を順次復号化するとともに、復号の成否に基づく認証と復号されたハッシュ値に基づく改ざんの検証とを行った。また、上記第２の実施の形態では、車載制御装置１１０Ａに乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」が返信される都度、乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」の復号化を通じた認証と、復号されたハッシュ値に基づく改ざんの検証とを行った。これに限らず、乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」の全てが車載制御装置１１０、１１０Ａにて復号化されたのちに、車載制御装置１２０〜１４０の認証と改ざんの検証とを纏めて行うこととしてもよい。この他、乱数α及びハッシュ値「Ｈｂ」〜「Ｈｄ」の復号化のタイミングや、復号結果に基づく認証や改ざんの検証のタイミングは任意であり、適宜変更することが可能である。
【００７９】
・上記各実施の形態では、認証に際して車載制御装置１１０、１１０Ａが送信する通信データとして、車載制御装置１１０、１１０Ａの秘密鍵Ｋｓａによって生成された乱数αを用いた。これに限らず、認証に利用される通信データとしては、例えば、車載制御装置１１０、１１０Ａに固有のＩＤであってもよい。またこの他、認証に利用される通信データとは、その受信先が該通信データの送信源を特定できるデータであればよく、適宜変更することが可能である。
【００８０】
・上記各実施の形態では、通信データやハッシュ値の暗号化及び復号化を、一対の秘密鍵と公開鍵とを用いた公開鍵暗号方式により行った。これに限らず、通信データやハッシュ値の暗号化及び復号化を、暗号化と復号化に共通した共通鍵が用いられる共通鍵暗号方式により行ってもよい。これによれば、車載制御装置１１０、１１０Ａは、車載制御装置１２０〜１４０にそれぞれ対応する各別の共通鍵を保有する。同様に、車載制御装置１２０〜１４０は、車載制御装置１１０、１１０Ａが保有する共通鍵と同種の共通鍵をそれぞれ保有する。そして、認証に際しては、車載制御装置１２０〜１４０は、車載制御装置１１０、１１０Ａから受信した通信データとハッシュ値とを自身が保有する共通鍵によって暗号化する。車載制御装置１１０、１１０Ａは、暗号化された通信データとハッシュ値とを、暗号化に用いられた共通鍵と同種の共通鍵を用いて復号化する。そして、車載制御装置１１０、１１０Ａは、こうした共通鍵による通信データ及びハッシュ値の復号の成否に基づいて、認証対象となる車載制御装置１２０〜１４０を認証する。これによれば、秘密鍵や公開鍵よりも簡易な暗号アルゴリズムが用いられる共通鍵によって、通信データの暗号化や復号化を行うことが可能となる。これにより、通信データの暗号化や復号化の演算負荷の低減が図られるようになる。また、例えば、通信データやハッシュ値の暗号化及び復号化を、正規の車載制御装置１１０、１１０Ａ、１２０〜１４０に予め配布される特性の関数からなる秘密情報によって行ってもよい。これによれば、秘密情報に基づく演算が通信データ及びハッシュ値に対して行われることによって、通信データ及びハッシュ値が暗号化される。また、これら暗号化された通信データ及びハッシュ値に対して秘密情報に基づく演算が行われることによって、一旦暗号化された通信データ及びハッシュ値が復号化される。そして、こうした復号の成否に基づいて、認証対象の認証が行われることとなる。
【００８１】
・上記第１の実施の形態では、改ざん検証部１１３及びルート生成部１１４を、車載制御装置１１０〜１４０の代表として規定した車載制御装置１１０のみに設けた。さらに、図１に対応する図として図９に例示するように、改ざん検証部１１３及びルート生成部１１４に準じた機能を有する改ざん検証部１２４、１３４、１４４及びルート生成部１２５、１３５、及び１４５を、車載制御装置１２０Ｂ、１３０Ｂ、及び１４０Ｂに設ける構成としてもよい。また、この構成では、車載制御装置１２０Ｂ、１３０Ｂ、及び１４０Ｂも、予め算出されたハッシュ値「Ｈａ」〜「Ｈｄ」と公開鍵Ｋｐａ〜Ｋｐｄとを保有する。この構成では、車載制御装置１１０Ｂ〜１４０Ｂのいずれもが、認証や改ざんの検証に際しての乱数等の送信起点、認証主体、及び改ざんの検証主体となることが可能となる。そして、この構成では、車載制御装置１１０Ｂ〜１４０Ｂから選定された一の車載制御装置が乱数等の送信起点、認証主体、及び改ざんの検証主体とされる。もしくは、この構成では、通信データの送信主体となる車載制御装置が、乱数等の送信起点、認証主体、及び改ざんの検証主体とされる。これにより、認証や改ざんの検証にかかる自由度が高められるようになる。
【００８２】
・上記第２の実施の形態では、改ざん検証部１１３を、車載制御装置１１０〜１４０の代表として規定した車載制御装置１１０Ａのみに設けた。さらに、図５に対応する図として図１０に例示するように、改ざん検証部１１３に準じた機能を有する改ざん検証部１２４、１３４、及び１４４を、車載制御装置１２０Ａ、１３０Ａ、及び１４０Ａに設ける構成としてもよい。また、この構成では、車載制御装置１２０Ａ、１３０Ａ、及び１４０Ａも、予め算出されたハッシュ値「Ｈａ」〜「Ｈｄ」と公開鍵Ｋｐａ〜Ｋｐｄとを保有する。この構成では、車載制御装置１１０Ａ〜１４０Ａのいずれもが、認証主体、及び改ざんの検証主体となることが可能となる。そして、この構成では、例えば、車載制御装置１１０Ａ〜１４０Ａがデータ通信を行う都度、通信対象の認証や改ざんの検証を行う。これにより、いずれの車載制御装置１１０Ａ〜１４０Ａがデータ通信を開始する際にも通信対象の認証や改ざん検証を行うことが可能となり、セキュリティーのさらなる向上が図られるようになる。
【００８３】
・上記各実施の形態では、認証対象として３つの車載制御装置１２０〜１４０を選定した。これに限らず、認証対象としては、車両用ネットワークに接続された全ての車載制御装置であってもよく、認証対象とする車載制御装置の数は２つ以下でも４つ以上であってもよい。また、上記各実施の形態では、複数の車載制御装置のグループとして一つの車載制御装置１１０を選定した。これに限らず、グループの代表として２つ以上の車載制御装置を選定してもよく、各車載制御装置による認証や改ざんの検証を行うこととしてもよい。
【００８４】
・上記第１の実施の形態では、車載制御装置１１０→車載制御装置１２０→車載制御装置１３０→車載制御装置１４０→車載制御装置１１０といった転送ルートを選定した。これに限らず、転送ルートとは、複数の車載制御装置１１０〜１４０のグループを代表する車載制御装置１１０を通信データの起点及び終点として、車載制御装置１２０〜１４０を経由するルートであればよく、適宜変更することが可能である。
【００８５】
・上記第１の実施の形態では、通信データ等の転送ルートを、ラウンドロビン方式に基づき選定した。これに限らず、通信データ等の転送ルートを、例えば、ランダム方式に基づき選定してもよい。これによれば、通信データ等の転送ルートがランダムで決定されることから、認証や改ざんの検証に際して通信データ等の転送ルートが特定されることが一層困難となり、この転送ルートにしたがって行われる通信データ等の暗号化処理の秘匿性が高められるようになる。なお、車載制御装置１１０は、ランダム方式で転送ルートが選定されたとしても、その転送ルートを把握することが可能となっており、この転送ルートに基づき、車載制御装置１２０〜１４０から受信した通信データ等の順次の復号化を行う。また、この他、通信データ等の転送ルートとは、車載制御装置１１０等によって予め規定されたルートであってもよい。また、この転送ルートの選定タイミング、換言すれば、ルートデータの生成タイミングとは、例えば、車載制御装置１２０〜１４０の認証や改ざんの検証が行われるタイミング、イグニッションのオン時やオフ時、及び所定期間が経過したタイミング等、適宜設定することが可能である。なお、一旦選定した転送ルートを固定して利用することも可能である。
【００８６】
・上記各実施の形態では、認証部及び改ざん検証部を、車載制御装置に設けた。これに限らず、例えば、車両用ネットワークに接続されたゲートウェイに認証部及び改ざん検証部を設けてもよい。そして、このゲートウェイに設けられた認証部及び改ざん検証部によって、車両用ネットワークに接続された車載制御装置や各種機器等の認証や改ざんの検証を行ってもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１００…車両、１０１…通信線、１１０…車載制御装置、１１０Ａ、１１０Ｂ…車載制御装置、１１１…暗号部、１１２…復号部、１１３…検証部、１１４…ルート生成部、１１５…通信部、１２０…車載制御装置、１２０Ａ…車載制御装置、１２０Ｂ…車載制御装置、１２１…暗号部、１２２…ハッシュ値計算部、１２３…通信部、１２４…検証部、１２５…ルート生成部、１３０…車載制御装置、１３０Ａ…車載制御装置、１３０Ｂ…車載制御装置、１３１…暗号部、１３２…ハッシュ値計算部、１３３…通信部、１３４…検証部、１３５…ルート生成部、１４０、１４０Ａ、１４０Ｂ…車載制御装置、１４１…暗号部、１４２…ハッシュ値計算部、１４３…通信部、１４４…検証部、１４５…ルート生成部、Ｋｐａ〜Ｋｐｄ…公開鍵、Ｋｓｂ〜Ｋｓｄ…秘密鍵。
【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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