(57)【要約】ａ）特に、コイル型の少なくとも１つのアンテナ・ユニット（１６：１６ａ、１６ｂ）を有する少なくとも１つの基地局（１０）であって、特に、許可されていない使用および／または許可されていないアクセスから保護される対象物の上または中、例えば移送手段の上または中や、アクセス・システムの上または中に配置される基地局（１０）と、ｂ）特に、コイル型の少なくとも１つのアンテナ・ユニット（４４：４４ａ、４４ｂ）を有する、特に、データ・キャリア型の少なくとも１つの応答局（４０）とを有する電子通信システム（１００）であって、応答局（４０）は、ｃ）特に、許可されたユーザによって持ち運ぶことができ、および／または、ｄ）基地局（１０）とデータ信号（２２、２４）を交換するように設計され、この場合、データ信号（２２、２４）を用いて、ｅ）使用および／またはアクセスの許可を決定することができ、および／または、ｆ）それにしたがって基地局（１０）を制御することができる電子通信システムにおいて、かつ、少なくとも１つの、特に、この種類の電子通信システム（１００）に対する外部攻撃、好ましくは少なくとも１つの中継攻撃を検出し、および／または攻撃から保護する方法において、攻撃が少なくとも実質的により難しくされ、可能な場合は攻撃から完全に保護され攻撃が妨げられるように、電子通信システム（１００）および方法をさらに開発することを可能にするために、ｇ）基地局（１０）で、確定した、特に、ほぼ一定の信号伝送時間（ｔ１）を設定する少なくとも１つの第１の遅延素子（１７）が、基地局（１０）に配置され、および／または、ｈ）応答局（４０）で、確定した、特に、ほぼ一定の信号伝送時間（ｔ２）を設定する少なくとも１つの第２の遅延素子（４７）が、応答局（４０）に配置されることを提案する。
2006511988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に、コイル型の少なくとも１つのアンテナ・ユニットを有する少なくとも１つの基地局であって、特に、許可されていない使用および／または許可されていないアクセスから保護される対象物の上または中、たとえば移送手段の上または中や、アクセス・システムの上または中に配置される基地局と、
特に、コイル型の少なくとも１つのアンテナ・ユニットを有する、特に、データ・キャリア型の少なくとも１つの応答局を有する電子通信システムであって、前記応答局は、
特に、許可されたユーザによって持ち運ぶことができ、および／または、
前記基地局とデータ信号を交換するように設計され、この場合、前記データ信号を用いて、
使用および／またはアクセスの許可を決定することができ、および／または、
それにしたがって前記基地局を制御することができる通信システムであって、
前記基地局で、確定した、特に、ほぼ一定の第１信号伝送時間を設定する少なくとも１つの第１の遅延素子が、前記基地局に配置され、および／または
前記応答局で確定した、特に、ほぼ一定の第２信号伝送時間を設定する少なくとも１つの第２の遅延素子が前記応答局に配置されることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記第１の遅延素子および／または前記第２の遅延素子が、設定可能、多段階、かつ切換え可能に構成され、
既知の信号伝送時間の影響を受ける少なくとも１つのデジタル・ゲート、および／または
少なくとも１つのフィルタ、および／または
少なくとも１つのクロックト・シフト・レジスタを有することを特徴とする、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記基地局の少なくとも１つの制御ユニット、および／または前記基地局の少なくとも１つの受信ユニットに接続される少なくとも１つの第１の意思決定ユニットが、前記第１の遅延素子の最終段階のダウンストリームに接続され、かつ／あるいは
前記応答局の少なくとも１つの制御ユニット、および／または前記応答局の少なくとも１つの受信ユニットに接続される少なくとも１つの第２の意思決定ユニットが、前記第２の遅延素子の最終段階のダウンストリームに接続されることを特徴とする、請求項１または２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記基地局から前記データ信号を受信する少なくとも１つの受信ユニットであって、前記応答局に関連づけられた前記アンテナ・ユニットに接続される受信ユニットと、
前記基地局を制御する少なくとも１つの制御ユニット、特に、マイクロコントローラ・ユニットであって、前記受信ユニットに接続され、好ましくは前記第１の遅延素子のアップストリームに接続される制御ユニットと、
前記基地局での、前記確定した、特に、ほぼ一定の第１信号伝送時間を設定する前記少なくとも１つの第１の遅延素子と、
前記応答局に前記データ信号を伝送する少なくとも１つの送信ユニットであって、前記基地局に関連づけられた前記アンテナ・ユニットに接続され、好ましくは前記第１の遅延素子のダウンストリームに接続される送信ユニットを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子通信システム用の基地局。
【請求項５】
前記応答局から前記データ信号を受信する少なくとも１つの受信ユニットであって、前記基地局に関連づけられた前記アンテナ・ユニットに接続され、好ましくは前記第２の遅延素子のアップストリームに接続される受信ユニットと、
前記応答局での、前記確定した、特に、ほぼ一定の第２信号伝送時間を設定する前記少なくとも１つの第２の遅延素子と、
前記応答局を制御する少なくとも１つの制御ユニット、特に、マイクロコントローラ・ユニットであって、好ましくは前記第２の遅延素子のダウンストリームに接続される制御ユニットと、
前記基地局に前記データ信号を伝送する少なくとも１つの送信ユニットであって、前記応答局に関連づけられた前記アンテナ・ユニットに接続され、好ましくは前記制御ユニットのダウンストリームに接続される送信ユニットを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子通信システム用の応答局。
【請求項６】
前記応答局が、少なくとも１つのデータ・キャリア、特に、少なくとも１つのカード、特に少なくとも１つのチップ・カードとして構成されることを特徴とする、請求項５に記載の応答局。
【請求項７】
請求項１のプリアンブルに記載の少なくとも１つの電子通信システムに対する少なくとも１つの、特に、外部攻撃、好ましくは少なくとも１つの中継攻撃を検出し、および／または攻撃から保護する方法であって、
前記基地局での、確定した、特に、ほぼ一定の第１信号伝送時間、および／または
前記応答局での、確定した、特に、ほぼ一定の第２信号伝送時間が設定され、
したがって、
前記基地局での第１信号伝送時間と、
前記応答局での第２信号伝送時間と、
前記基地局と前記応答局の間の前記データ信号の第３信号伝送時間の２倍との合計が、定義されている閾値を超える場合、前記攻撃の検出を可能にすることを特徴とする方法。
【請求項８】
［ａ．１］前記応答局に伝送される前記データ信号の少なくとも一部を形成するパルスが、前記基地局内で、少なくとも１つの第１の遅延素子に伝えられ、
［ａ．２］前記第１の遅延素子によって遅延されている前記パルスが、次いで、前記基地局に関連づけられた少なくとも１つの送信ユニットに供給され、直接、すなわち関連追加遅延なしで、前記基地局に関連づけられた少なくとも１つの受信ユニットによって受信され、
［ｂ］前記応答局に伝送される前記データ信号の少なくとも一部を形成するパルスが、前記第１の遅延素子全体にほぼ同時に供給され、
［ｃ］前記第１の遅延素子の最終段階のダウンストリームに接続される少なくとも１つの第１の意思決定ユニットが、前記第１の意思決定ユニットに最初に届くのは、前記遅延パルス（方法ステップ［ａ．２］を参照）であるか、それとも前記第１の遅延素子全体に供給される前記パルス（方法ステップ［ｂ］を参照）であるかを、前記基地局の少なくとも１つの制御ユニットに信号通知し、
［ｄ］前記遅延パルス（方法ステップ［ａ．２］を参照）、および前記第１の遅延素子全体に供給される前記パルス（方法ステップ［ｂ］を参照）ができるだけ同時に届くように、前記第１の遅延素子が設定され、切り換えられ、または訂正されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
［ｅ］前記基地局から受信される前記データ信号の少なくとも一部を形成するパルスが前記応答局内で、少なくとも１つの第２の遅延素子に伝えられ、
［ｆ］前記基地局から受信される前記データ信号の少なくとも一部を形成する前記パルスが、前記第１の遅延要素全体にほぼ同時に供給され、
［ｃ］前記第２の遅延素子の最終段階のダウンストリームに接続される少なくとも１つの第２の意思決定ユニットが、前記第２の意思決定ユニットに最初に届くのは、前記遅延パルス（方法ステップ［ｅ］を参照）であるか、それとも前記第２の遅延素子全体に供給される前記パルス（方法ステップ［ｆ］を参照）であるかを、前記応答局の少なくとも１つの制御ユニットに信号通知し、
［ｄ］前記遅延パルス（方法ステップ［ｅ］を参照）、および前期第２の遅延素子全体に供給される前記パルス（方法ステップ［ｆ］を参照）ができるだけ同時に届くように、前記第２の遅延素子が設定され、切り換えられ、または訂正されることを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
たとえば移送手段やアクセス・システムなどの通信システムを用いて、保護される対象物を使用し、前記対象物に入るためなどの権限を認証し、および／または識別し、および／または調べる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の少なくとも１つの電子通信システム、特に請求項５または６に記載の少なくとも１つの応答局の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、セキュリティおよび／またはアクセス・システムの技術分野に関し、より詳細には、たとえば、移送手段の領域、特に自動車用アクセス・システムの領域で使われるような、いわゆるＰＫＥ（パッシブ・キーレス・エントリ）システムの分野に関する。
【０００２】
詳細には、本発明は、主クレームのプリアンブルで詳述される電子通信システム、ならびに主クレームのプリアンブルで詳述される、少なくとも１つの電子通信システムに対する少なくとも１つの攻撃、特に外部攻撃および好ましくは少なくとも１つの中継攻撃を検出し、および／またはそうした攻撃から保護する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
電子通信システム、とりわけ従来のパッシブ・トランスポンダ・システムを有する、上で指定した種類のＰＫＥ（パッシブ・キーレス・エントリ）システムを製造するために、従来、様々な構成が使用されている。可能な一構成を図１Ａおよび１Ｂに示す。使われている例は、自動車用のＰＫＥ（パッシブ・キーレス・エントリ）システムである。
【０００４】
コイル型のアンテナ・ユニット１６を取り付けられた、いわゆる基地局１０と、応答局４０の間で、データ交換の形での通信シーケンスが発生する。
【０００５】
詳細には、基地局１０と応答局４０の間の信号伝送リンクとして、たとえば少なくとも１つの誘導結合ＬＦ（低周波）チャネルによって形成され、信号がそれを介して基地局１０から応答局４０に伝送されるいわゆるアップリンク・フレーム２２と、たとえば少なくとも１つのＵＨＦ（極超短波）チャネルによって形成され、信号がそれを介して応答局４０から基地局１０に伝送されるいわゆるダウンリンク・フレーム２４とが存在する。これに対する別法として、アップリンク・フレーム２２およびダウンリンク・フレーム２４は両方とも、それぞれ少なくとも１つのＬＦ（低周波）チャネルによって形成することもでき、これに対する別法として、アップリンク・フレーム２２およびダウンリンク・フレーム２４は両方とも、それぞれ少なくとも１つのＵＨＦ（極超短波）チャネルによって形成することもできる。
【０００６】
たとえば、自動車のドアの取っ手、または車のドアの押しボタンが開けられた後、空間的、機能的に自動車に関連づけられた基地局１０は、「呼びかけ（challenge）」と呼ばれる信号の生成を開始し、この信号は、アップリンク・フレーム２２を介して応答局４０に伝送される。好ましくは少なくとも１つのマイクロプロセッサを装備する応答局４０内の回路装置４２は次いで、暗号アルゴリズムおよび秘密鍵を使って、「応答」と呼ばれる信号シーケンスを呼びかけから計算する。この応答信号は次いで、ダウンリンク・フレーム２４を介して応答局４０から基地局１０に伝送される。
【０００７】
基地局１０は次いで、同一の暗号アルゴリズムおよび同一の秘密鍵を使って応答を比較する。識別が見つかった場合、基地局１０は、自動車のドア・ロックを開かせて、すなわち、概して一例として与えられる実施形態において、暗号方法を使うことによって、認証処理が、応答局４０を有効と認識した場合のみ、自動車のドア・ロックが開く。
【０００８】
ただし、この回路装置が、図１Ａおよび１Ｂに示す形で、他の如何なる追加技術の準備もなしで操作される場合、許可されていないにも拘わらず車のドアを開こうとしている外部攻撃者が、後で説明するように技術的資源をあまり使わずに、いわゆる「中継攻撃」を実施する可能性がある。
【０００９】
図２Ａおよび２Ｂに、この種類の中継攻撃を実施するための構成が示される。この目的のために、図１Ａおよび１Ｂに示す構成に、応答局用エミュレータ型の第１の中継器３２と、基地局用エミュレータ型の第２の中継器３６と、第１の中継器３２と第２の中継器３６の間の通信リンク３５とを備える追加伝送リンク３０の形の「攻撃者キット」が導入される。
【００１０】
この点について、第１の中継器３２と第２の中継器３６の間の通信リンク３５は、第１の中継器３２と第２の中継器３６の間に任意の距離をとらせる、少なくとも１つの、所望のどのタイプの双方向伝送チャネルの形をもとり得る。
【００１１】
基地局１０のアンテナ・ユニット１６への誘導結合を可能にするために、応答局エミュレータ型の第１の中継器３２は、コイル型の、関連づけられたアンテナ・ユニット３４を取り付けられる。同様に、基地局エミュレータ型の第２の中継器３６は、応答局４０の、コイル型のアンテナ・ユニット４４への誘導結合のために、コイル型の、関連づけられたアンテナ・ユニット３８を取り付けられる。
【００１２】
ある攻撃者は、次いで、第１の中継器３２がある、自動車のすぐ近くの位置に現れる。第２の攻撃者は、第２の中継器３６がある有効な応答局４０に十分に接近する。例えば、自動車のドアの取っ手、または自動車のドアの押しボタンの操作にトリガされて、自動車内の基地局１０は、元の、すなわちエミュレートしていないアップリンク・フレーム２２を用いて、第１の中継器３２に呼びかけを伝送する。
【００１３】
この第１の中継器３２から、呼びかけは、上述した通信リンク３５を介して第２の中継器３６に渡される。第２の中継器３６は、アップリンク２２をエミュレートし、このようにして、コイル型のアンテナ・ユニット３８を用いて、有効な応答局４０に呼びかけを渡す。有効な応答局４０において応答が計算されると、この応答局４０は、元の、すなわちエミュレートされていないダウンリンク・フレーム２４を用いてこの応答を伝送することによって、第２の中継器３６に応答する。
【００１４】
この第２の中継器３６から、応答は上述した通信リンク３５を介して第１の中継器３２に渡される。第１の中継器３２は、ダウンリンク・フレーム２４をエミュレートし、このようにして、コイル型のアンテナ・ユニット３４を用いて、自動車内の有効な基地局１０に応答を渡す。
【００１５】
応答は、基地局１０からの認証呼びかけに基づいて、正しい暗号アルゴリズムおよび正しいキーを使って認証応答局４０によって生成されたので、応答は有効と認識され、許可され権限をもつユーザがドアを開けたくない場合でも、自動車のドアが開く。
【００１６】
現今では、特定の構成要素の操作およびセキュリティにおいて、厳密には、たとえば自動車の分野およびアクセスの分野において、より厳格な要求が行なわれているという事実に鑑みて、図２Ａおよび２Ｂに示す対策によって妨害することができる図１Ａおよび１Ｂに示す構成は、十分に安全ではなくなっている。
【００１７】
したがって、この種類の中継攻撃を検出し、攻撃から保護する提案が、これまでにいくつかなされている。特許文献１では、たとえば、基地局１０および応答局４０の相対配向を計算することができる、安全なアクセスのための保護システム（ＰＫＥ―パッシブ・キーレス・エントリ―システム）の構成が開示されている。
【００１８】
別の提案においては、このような中継攻撃を検出し、攻撃から保護するために、中継電子機器によって引き起こされる遅延、および中継局の間での信号の追加伝送時間に起因する追加遅延を検出させるように、呼びかけと応答の間の時間が決定される（通過時間測定方法）。
【００１９】
しかし、キャリア周波数が１２５キロヘルツである、現在のトランスポンダ・システムでは、信号通過時間測定方法によって中継攻撃を検出させることはほぼ不可能であり、そのわけは、時間測定における、正確さに関する厳格な要求は、主として、使用されるフィルタ中の許容差および温度の問題により、実際にはほとんど満たすことができないからである。
【００２０】
したがって、中継攻撃を、通過時間測定によって安全かつ確実に検出することを可能にするために、時間が測定される際の正確さに関して、非常に厳しい要求がなされることになる。図１Ａおよび１Ｂに示す従来技術の実施形態の場合に使われるような、図２Ａおよび２Ｂに示す中継攻撃を検出する、この種類の信号通過時間測定原理の概略形が、図３に示される。全信号通過時間は、この場合、以下のように算出される。
ｔｔｏｔａ１＝ｔＴＸＤ１＋ｔｓ＋ｔＲＸＤ２＋ｔＣＡＲＤ＋ｔＴＸＤ２＋ｔｓ＋ｔＲＸＤ１
【００２１】
中継攻撃の出現基準はしたがって、追加中継リンクのせいで、基地局１０と応答局４０の間の距離が所与の最大許容距離ｓｍａｘを超えることである。中継攻撃が検出されるようにするために、公式ｓ＝ｖｓ・ｔｓを使って、信号２２、２４の伝送時間ｔｓ、および信号２２、２４の既知の伝播速度から計算することができるこの距離は、できるだけ正確に決定されなければならない。
【００２２】
ただし、図３のような信号通過時間測定の場合、追加遅延ｔＴＸＤ１、ｔＲＸＤ２、ｔＣＡＲＤ、ｔＴＸＤ２、およびｔＲＸＤ１が望まれる信号伝送時間ｔｓに加えられることに留意されるべきである。基地局１０と応答局４０の間の距離が正確に決定され、したがって十分に短い最大許容距離ｓｍａｘ（あまり安全性が確保されない）も選択されるためには、信号伝送時間のこうした追加構成要素が既知であり、または十分正確に決定される必要がある。
【００２３】
この場合に留意する必要があるもう１つのことは、低コストで大量生産される実際のシステムでは、基地局１０および／または応答局４０の電子機器に起因する信号伝送時間に対して、かなりの許容差ΔｔＴＸＤ１、ΔｔＴＸＤ２、ΔｔＲＸＤ１、およびΔｔＲＸＤ２を予想することができることである。こうした許容差は、エージングの影響、使われる構成要素でのばらつき（scatter）、および温度の影響を受ける。追加ステップが取られない限り、こうした許容差も、閾値ｓｍａｘを決定するときに認められなければならない。
【特許文献１】欧州特許出願公開  ＥＰ１１３６９５５Ａ２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
上述した欠点および不備に基づいて、概括した従来技術を認識した上で、本発明の目的は、冒頭で述べた種類の電子通信システム、および冒頭で述べた種類の少なくとも１つの電子通信システムに対する少なくとも１つの外部攻撃、好ましくは少なくとも１つの中継攻撃を検出し、および／または攻撃が少なくともかなり難しくされ、可能な場合は、攻撃から完全に保護され攻撃が妨げられるように、攻撃から保護する方法をさらに開発することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
この目的は、請求項１に指定される特徴を有する電子通信システム、および請求項７に指定される特徴を有する方法によって達成される。本発明の有利な実施形態および有用な改良は、それぞれの組の従属請求項で特徴づけられる。
【００２６】
本発明の教示において、
・基地局内での、確定した、特に、ほぼ一定の第１信号伝送時間ｔ１を設定する少なくとも１つの第１の調節可能な遅延素子が、基地局内に配置され、および／または
・応答局内での、確定した、特に、ほぼ一定の第２信号伝送時間ｔ２を設定する少なくとも１つの第２の調節可能な遅延素子が、応答局内に配置される。
【００２７】
さらに、本発明よると、調節可能な信号伝播遅延が、伝送チェーン中にもたらされる。
【００２８】
第１の調節可能な遅延素子を用いると共に第２の調節可能な遅延素子を用いて、基地局における第１信号伝送時間ｔ１および応答局での第２信号伝送時間ｔ２をそれぞれ設定することができる。すなわち、基地局での第１信号伝送時間ｔ１と、応答局での第２信号伝送時間ｔ２と、基地局と応答局の間の、データ信号の第３信号伝送時間ｔｓの２倍との合計が、定義された閾値ｔｓ，ｍａｘを超える場合、攻撃が検出されるということである。
【００２９】
したがって、本発明の背景にある基本概念はＰＫＥ（パッシブ・キーレス・エントリ）システムの送受信ユニットの信号伝送時間を補償するために、適切な技術的ステップをとる（＝基地局内での、確定した、特に、ほぼ一定の第１信号伝送時間ｔ１を設定する少なくとも１つの第１の調節可能な遅延素子を、基地局内に配置し、および／または応答局内での、確定した、特に、ほぼ一定の第２信号伝送時間ｔ２を設定する少なくとも１つの第２の調節可能な遅延素子を、応答局内に配置する）ことによって、たとえば保護される車の上または中にある基地局側、およびＰＫＥデータ・キャリア（ＰＫＥカード）の上または中にあるトランスポンダ側両方でサブアセンブリを送信し受信する信号伝播遅延をできるだけ一定にさせることである。
【００３０】
基地局および応答局それぞれにおける、それぞれの追加遅延素子を用いた、具体的な遅延ｔＤ１およびｔＤ２の適切な調整および設定によって、中継攻撃を検出し、および／または攻撃から保護するための条件が、以下の等式で示すように改善される。
ｔ１＝ｔＲＸＤ１＋ｔＤ１＋ｔＴＸＤ１＝ほぼ一定、
ｔ２＝ｔＲＸＤ２＋ｔＤ２＋ｔＣＡＲＤ＋ｔＴＸＤ２＝ほぼ一定。
【００３１】
したがって、以下の閾値条件が満たされる場合に、中継攻撃が起こっている。
ｔｓ，ｍａｘ＜ｔ１＋ｔ２＋２ｔｓ
＝ｔＲＸＤ１＋ｔＤＩ＋ｔＴＸＤ1＋ｔＲＸＤ２＋ｔＤ２＋ｔＣＡＲＤ＋ｔＴＸＤ２＋２ｔｓ
【００３２】
したがって、実際の実装では、有利には、固定閾値ｔｓ，ｍａｘが定義されると、固定閾値ｔｓ，ｍａｘとの比較を行なうことができ、この場合、有利にはシステム許容差ＤｔＴＸＤ１、ＤｔＴＸＤ２、ＤｔＲＸＤ１、およびＤｔＲＸＤ２への、信号伝送時間の依存が認められている。
【００３３】
本電子通信システム、および本システムに対する中継攻撃を検出する方法の、特に発明性のある改良において、任意選択の温度測定を規定することができ、これを用いることにより、追加遅延素子を使うことによって、それぞれ一定であり、特に温度に依存しない基地局での全体遅延ｔ１および応答局での遅延ｔ２を得るために温度依存性を補償することができる。
【００３４】
本発明による方法を実現する（調整）アルゴリズムは好ましくは、基地局と応答局の間の通信中でも実行し、中継攻撃の検出によって調整アルゴリズムに対する外部攻撃を妨害することができる。この場合、プロトコルが損なわれない場合、中継は、データを渡さなければならない。
【００３５】
本発明の有利な実施形態において、第１および第２信号伝送時間ｔ１およびｔ２を生じる調整アルゴリズムは、たとえば、カウント方法や逐次近似方法など、所望のどの方法によっても実行することができる。
【００３６】
好ましくは多段階であり、好ましくは切換え可能である遅延素子は有用には、例えば、
・既知の信号伝送時間の影響を受ける、少なくとも１つのデジタル・ゲート、および／または
・少なくとも１つのフィルタ、および／または
・少なくとも１つのクロックト・シフト・レジスタなど、所望のどの種類の適切な構成要素も備え得る。
【００３７】
たとえば、セキュリティ・システム分野における詳細な知識を有する電気技術者など、通信電子機器の当業者には、本発明は、外部攻撃に強く抵抗する、すなわち正確な時間測定によって、いわゆる「中継攻撃」を非常に難しくするＰＫＥ（パッシブ・キーレス・エントリ）システムの製造を支援することが特に理解されよう。このようにして、より信頼性のある、中継攻撃を検出するさらに正確な時間測定を、実際のアプリケーションに適切なやり方で実装することが可能になる。
【００３８】
時間測定を実際に実装するために、許容差がわずかである固定閾値ｔｓ，ｍａｘとの、測定される全信号伝送時間の比較は有利には、かなり正確に行なうことができ、この場合、可能な安価モードの実装により、電子通信システムおよび関連する方法は、大量生産にとって非常に魅力的なものとなる。
【００３９】
上述した種類の少なくとも１つの基地局および上述した種類のうち少なくとも１つの応答局両方に及ぶ本発明は、有利には、移送手段、特に自動車用のいわゆる「車両固定装置（immobilizer）」システムの分野で広く利用されているシステムにおいても用いることができる。
【００４０】
本発明の別の適用範囲は、建物のセキュリティ分野である。というのは、基地局および応答局を有する電子通信システムは、トランスポンダ、特に、たとえばチップ・カードやＰＫＥ（パッシブ・キーレス・エントリ）カードなどのデータ・キャリアに基づく、安全なアクセス・システムの作成にも見事に適合するからである。
【００４１】
したがって、基地局は、許可されていない使用および／または許可されていないアクセスから保護される対象物または建物の上または中、たとえば移送手段の上または中、たとえばアクセス・システムの上または中に配置することができる。
【００４２】
上述したように、本発明の教示を有利に実施し改良することができる、可能な様々な方法がある。本発明のこうしたおよび他の態様は、後で説明する実施形態を参照することによって明らかであり、明瞭になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
図１Ａないし図５において同じまたは類似する構成、要素、または特徴には、同じ参照番号を与えてある。
【００４４】
一実施形態による図４に示すように、本発明を用いて実装されるのは、他のものの中でも、トランスポンダ・システム（＝データ・キャリア、すなわちＰＫＥ―パッシブ・キーレス・エントリ―カード型）の応答局４０を有する電子通信システム１００であり、このシステムは、自動車のドア・ロックを開閉するシステムの一部である。
【００４５】
ＰＫＥカード４０は、信号伝送時間がｔＲＸＤ２である受信ユニット４９ａを有し、受信ユニット４９ａは、アンテナ・ユニット４４ａに接続され、基地局１０からデータ信号２２を受信するのに使われる。ＰＫＥカード４０は、信号伝送時間がｔＴＸＤ２である送信ユニット４９ｂも有し、送信ユニット４９ｂは、アンテナ・ユニット４４ｂに接続され、基地局１０にデータ信号２４を伝送するのに使われる。受信ユニット４９ａのダウンストリームおよび送信ユニット４９ｂのアップストリームには、ＰＫＥカード４０を制御するために提供されるマイクロコントローラ・ユニット型の制御ユニット４２（→信号伝送時間ｔＣＡＲＤ）が接続される。
【００４６】
やはり図４に示す基地局１０は、信号伝送時間がｔＲＸＤ１である受信ユニット１９ｂを有し、受信ユニット１９ｂは、アンテナ・ユニット１６ｂに接続され、ＰＫＥカード４０からデータ信号２４を受信するのに使われる。基地局１０は、信号伝送時間がｔＴＸＤ１である送信ユニット１９ａも有し、送信ユニット１９ａは、アンテナ・ユニット１６ａに接続され、ＰＫＥカード４０にデータ信号２２を伝送するのに使われる。受信ユニット１９ｂのダウンストリームおよび送信ユニット１９ａのアップストリームには、基地局１０を制御するために提供されるマイクロコントローラ・ユニット型の制御ユニット１２が接続される。
【００４７】
ＰＫＥカード４０がアクティブ状態にあるとき（図４を参照）、認証を目的とした通信シーケンスが、基地局１０とＰＫＥカード４０の間のデータ交換の形で起こる。認証のために、データ信号２２、２４が、基地局１０と応答局４０の間で交換される。こうしたデータ信号２２、２４を用いて、自動車を使用し、および／またはアクセスするための許可を決定することができるだけでなく、基地局１０を適切に制御することもできる。本明細書で上述したＰＫＥ（パッシブ・キーレス・エントリ）の場合、電源は好ましくは、少なくとも１つのバッテリ・ユニットによって供給することができる。
【００４８】
詳細には、基地局１０とＰＫＥカード４０の間の信号伝送リンクとして存在するのは、たとえば少なくとも１つの誘導結合ＬＦ（低周波）チャネルによって形成され、信号がそれを介して基地局１０からＰＫＥカード４０に伝送されるいわゆる「アップリンク・フレーム」２２、ならびに、たとえば少なくとも１つのＵＨＦ（極超短波）チャネルによって形成され、信号がそれを介してＰＫＥカード４０から基地局１０に伝送されるいわゆる「ダウンリンク・フレーム」２４である。
【００４９】
しかし、アップリンク・フレーム２２およびダウンリンク・フレーム２４両方がそれぞれ、図４および５に示す実施形態において、少なくとも１つのＬＦ（低周波）チャネルによって形成されることも、本発明の範囲内である。これに対する別法として、アップリンク・フレーム２２およびダウンリンク・フレーム２４両方がそれぞれ、少なくとも１つのＵＨＦ（極超短波）チャネルによって形成されることも可能である。
【００５０】
ひとたび、例えば自動車のドア・ロックが開けられると、自動車に機能的、空間的に関連づけられた基地局１０は、「呼びかけ」と呼ばれる信号の生成を開始し、この信号は、アップリンク・フレーム２２を介してＰＫＥカード４０に伝送される。好ましくは少なくとも１つのマイクロプロセッサを有するように構成される、ＰＫＥカード４０の形の電子回路装置は次いで、呼びかけから、暗号アルゴリズムおよび秘密鍵を使って、「応答」と呼ばれる信号シーケンスを計算する。この応答信号は次いで、ＰＫＥカード４０から、ダウンリンク・フレーム２４を介して基地局１０に伝送される。
【００５１】
基地局１０は次いで、同一の暗号アルゴリズムおよび同一の秘密鍵を使って、応答を比較する。識別が見つかった場合、基地局１０は次いで、自動車のドア・ロックを開けさせる。言い換えると、認証が、概して暗号方法を使用して、ＰＫＥカード４０を有効と認識した場合のみ、上述した実施形態において自動車のドア・ロックが開けられる。
【００５２】
ここで、図２Ａおよび２Ｂを参照すると、上述した種類の中継攻撃への抵抗を可能にするために、基地局１０には、制御ユニット１２のダウンストリームおよび送信ユニット１９ａのアップストリームに接続され、基地局１０内で、確定したほぼ一定の信号伝送時間ｔ１を設定するのに使われる第１の遅延素子１７が配置されている。同様に、ＰＫＥカード４０には、受信ユニット４９ａのダウンストリームおよび制御ユニット４２のアップストリームに接続され、ＰＫＥカード４０内で、確定したほぼ一定の信号伝送時間ｔ２を設定するのに使われる第２の遅延素子４７が配置されている。
【００５３】
ここで、
・基地局１０での信号伝送時間ｔ１、
・ＰＫＥカード４０での信号伝送時間ｔ２、ならびに
・基地局１０とＰＫＥカード４０の間の信号伝送時間ｔｓの２倍（←→「アウト」信号２２および「バック」信号２４）
の合計が、定義されている閾値ｔｓ，ｍａｘを超える場合、すなわち、閾値条件
ｔｓ，ｍａｘ＜ｔ１＋ｔ２＋２ｔｓ、または
ｔｓ，ｍａｘ＜ｔＲＸＤ１＋ｔＤ１＋ｔＴＸＤ１＋ｔＲＸＤ２＋ｔＤ２＋ｔＣＡＲＤ＋２ｔｓ
が満たされる場合、外部中継攻撃が検出される。上の条件において、
・基地局１０での信号伝送時間ｔ１は、本質的に、
・受信ユニット１９ｂでの信号伝送時間ｔＲＸＤ１、
・第１の遅延素子１７によって引き起こされる信号伝送時間における遅延ｔＤ１、および
・送信ユニット１９ａでの信号伝送時間ｔＴＸＤ１からなり、
かつ
・ＰＫＥカード４０での信号伝送時間ｔ２は、本質的に、
・受信ユニット４９ａでの信号伝送時間ｔＲＸＤ２、
・第２の遅延素子４７によって引き起こされる信号伝送時間における遅延ｔＤ２、
・制御ユニット４２での信号伝送時間ｔＣＡＲＤ、および
・送信ユニット４９ａでの信号伝送時間ｔＴＸＤ２からなり、
ｔｓは、基地局１０とＰＫＥカード４０の間の信号通過であり、２ｔｓはしたがって、この信号伝送時間の２倍である。
【００５４】
次いで、本発明のこの基本概念の実装、つまり、自動車（→基地局１０）とＰＫＥ（パッシブ・キーレス・エントリ）カード４０の間で交換されるデータを送信し受信する電子サブアセンブリに対して、一度定義された一定信号伝播遅延ｔ１（→基地局１０）またはｔ２（→ＰＫＥカード４０）の使用を可能にするために、基地局１０での第１の遅延素子１７およびＰＫＥカード４０での第２の遅延素子４７（それぞれ、参照番号１７ｅおよび４７ｅを参照）は両方とも４段階（それぞれ、参照番号１７ａ、１７ｂ、１７ｙ、１７ｚおよび４７ａ、４７ｂ、４７ｙ、４７ｚを参照）で調節可能であり切換え可能（それぞれ参照番号１７ｓおよび４７ｓを参照）であるように、たとえば
・既知の信号伝送時間の影響を受ける、少なくとも１つのデジタル・ゲート、および／または
・少なくとも１つのフィルタ、および／または
・少なくとも１つのクロックト・シフト・レジスタの形で配置されている。
【００５５】
信号伝播に適用可能な遅延時間ｔ１およびｔ２を定数値に調整するために、明らかに可能である様々な技術的実装形態がある。以下で、伝送時間の調整を利用する容易かつ安価な実装を、図５の詳細な表現を参照し、最初に基地局１０を例に挙げて説明する。
【００５６】
基地局１０からＰＫＥカード４０に伝送されるパルスは、多段階（参照番号１７ａ、１７ｂ、１７ｙを参照）であり切換え可能（参照番号１７ｓを参照）な第１の遅延素子１７に伝えられる。遅延パルスは次いで、送信機（＝基地局１０の送信ユニット１９ａ）に供給され、直接、すなわち信号伝播における関連追加遅延なしで、受信機（＝基地局１０の受信ユニット１９ｂ）によって受信される。同時にパルスは、遅延ライン全体を介しすなわち第１の遅延素子１７の全４段階１７ａ、１７ｂ、１７ｙ、１７ｚ（→遅延時間ｔ１）を介しても供給される。
【００５７】
遅延素子１７の第４の、かつ最終段階１７ｚのダウンストリームに接続され、受信ユニット１９ｂに接続される意思決定装置（＝基地局１０の第１の意思決定ユニット１８）は２つのパルス（「遅延パルス」または「遅延ライン全体を介して供給されるパルス」）のどちらが、第１の意思決定ユニット１８に最初に届くかを、制御ユニット１２に信号通知する。
【００５８】
制御ユニット１２内で実装される調整アルゴリズムに関連して、切換え可能遅延素子１７は、２つのパルスができるだけ同時に届くように設定され、または訂正される。この場合、遅延パルスおよび遅延ライン全体を介して供給されているパルスがほぼ同時に届くと、信号伝播における所望の一定の全体遅延ｔ１が生じる。
【００５９】
以下で、伝送時間の調整を利用する容易かつ安価な実装を、やはり図５の詳細な表現を参照し、ＰＫＥカード４０を例に挙げて説明する。この実装は、信号伝送時間を容易かつ安価に調整する上述した方法を、ＰＫＥカード４０での信号伝送時間を補償するのと同様のまたは類似したやり方で使うことができることを示す。
【００６０】
基地局１０からＰＫＥカード４０に伝送されるパルスは、多段階（参照番号４７ａ、４７ｂ、４７ｙを参照）であり切換え可能（参照番号４７ｓを参照）な第２の遅延素子４７に伝えられる。同時にパルスは、遅延ライン全体を介してすなわち第２の遅延素子４７の全４段階４７ａ、４７ｂ、４７ｙ、４７ｚ（→遅延時間ｔ２）を介しても供給される。
【００６１】
遅延素子４７の第４の、かつ最終段階４７ｚのダウンストリームに接続され、送信ユニット４９ｂに接続される意思決定装置（＝ＰＫＥカード４０の第２の意思決定ユニット４８）は、２つのパルス（「遅延パルス」または「遅延ライン全体を介して供給されるパルス」）のどちらが、第２の意思決定ユニット４８に最初に届くかを、制御ユニット４２に信号通知する。
【００６２】
制御ユニット４２内で実装される調整アルゴリズムに関連して、切換え可能遅延素子４７は、２つのパルスができるだけ同時に届くように設定され、または訂正される。この場合、遅延パルスおよび遅延ライン全体を介して供給されているパルスがほぼ同時に届くと信号伝播における所望の一定の全体遅延ｔ２が生じる。
【００６３】
したがって、結果として、送信ユニットおよび受信ユニットの信号伝送時間に対する許容差の補償は、図４および５に示す電子通信システム１００を用いて得られ、この通信システム１００に関連する方法を用いて、この補償は有利には、ＰＫＥ（パッシブ・キーレス・エントリ）システムでも同様の構成でも利用することができると言うことができる。このようなシステムにおいて、本発明は、いわゆる中継攻撃の形をした、起こり得る外部攻撃を検出し、および／または保護するのに用いるための、ある形の伝送時間測定を実装する。
【００６４】
この場合、上述した電子通信システム１００および上述した方法は両方とも、従来技術において可能だった信号伝送時間測定を、柔軟で、コスト効率が高く、新規であり、発明性があるように拡張したものであり、従来技術での測定を、実際の条件下でも使うことができるようにするものである。この場合、時間測定原理（図４の時間測定ユニット５０を参照）の正確さおよび信頼性が高まる。
【００６５】
この状況において、信号伝送時間測定が従来使われることを困難にしていた一般的な付随条件、たとえば、
・構成要素に対する許容差に起因する、送信機および受信機での信号伝送時間におけるばらつき、
・温度の影響およびエージングに起因する、送信機および受信機での信号伝送時間の変化および／または
・大量生産において用いられる場合のコストの圧力は、本発明によって克服される。
【００６６】
本発明は有利には、自動車用アクセス・システム分野においてますます使用されつつあるＰＫＥ（パッシブ・キーレス・エントリ）システムにおいて利用することができる。さらに、上述した電子通信システム１００および上述した方法は、建物のセキュリティの分野におけるチップ・カード４０に基づく安全なアクセス・システムの製造にも適しており、この場合、図４および５に示す上述した構成は、アクセス／エントリ・システムに対する中継攻撃から保護するために、同様に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１Ａ】従来技術の実施形態における基地局と、関連づけられた応答局との間の誘導結合に基づく通信原理を示す概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す通信原理を示す、等価な電気回路図である。
【図２Ａ】図１Ａおよび１Ｂに示す従来技術の実施形態に対する、いわゆる「中継攻撃」を示す概略図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示す中継攻撃を示す等価な電気回路図である。
【図３】図１Ａおよび１Ｂに示す従来技術の実施形態の場合に、図２Ａおよび２Ｂに示す中継攻撃を検出させる、信号伝送時間が測定される原理を示す概略図である。
【図４】本発明による実施形態において、図２Ａおよび２Ｂに示す中継攻撃を検出する、一定した信号伝送時間の生成に基づく本発明による測定原理を示す概略図である。
【図５】基地局および／または応答局での信号伝播に対する遅延を、図４に示す一定した信号伝送時間値に調整する、本発明による対策を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６８】
１００  電子通信システム
１０  基地局
１１  基地局１０の第１の抵抗
１２  基地局１０の制御ユニット、特に、マイクロコントローラ・ユニット
１３  基地局１０の容量性ユニット
１４  基地局１０のアナログ・インタフェース
１５  基地局１０の第２の抵抗
１６  基地局１０のアンテナ・ユニット
１６ａ  送信ユニット１９ａに関連づけられた基地局１０のアンテナ・ユニット
１６ｂ  受信ユニット１９ｂに関連づけられた基地局１０のアンテナ・ユニット
１７  基地局１０の第１の遅延素子
１７ａ  第１の遅延素子１７の第１段階
１７ｂ  第１の遅延素子１７の第２段階
１７ｅ  第１の遅延素子１７の設定機構
１７ｓ  第１の遅延素子１７の切換え機構
１７ｙ  第１の遅延素子１７の最終段階の前の段階
１７ｚ  第１の遅延素子１７の最終段階
１８  基地局１０の第１の意思決定ユニット
１９ａ  基地局１０の送信ユニット
１９ｂ  基地局１０の受信ユニット
２２  アップリンク・フレーム
２３  アップリンク・フレーム・エミュレーション
２４  ダウンリンク・フレーム
２５  ダウンリンク・フレーム・エミュレーション
３０  追加伝送リンク
３２  応答局４０用エミュレータを形成する第１の中継
３４  第１の中継器３２のアンテナ・ユニット
３５  第１の中継器３２と第２の中継器３６の間の通信リンク
３６  基地局１０用エミュレータを形成する第２の中継
３８  第２の中継器３６のアンテナ・ユニット
４０  応答局、特に、データ・キャリア、特にＰＫＥ（パッシブ・キーレス・エントリ）カード
４２  応答局４０の回路装置または制御ユニット、特に、マイクロコントローラ・ユニット
４４  応答局４０のアンテナ・ユニット
４４ａ  受信ユニット４９ａに関連づけられた応答局４０のアンテナ・ユニット
４４ｂ  送信ユニット４９ｂに関連づけられた応答局４０のアンテナ・ユニット
４７  応答局４０の第２の遅延素子
４７ａ  第２の遅延素子４７の第１段階
４７ｂ  第２の遅延素子４７の第２段階
４７ｅ  第２の遅延素子４７の設定機構
４７ｓ  第２の遅延素子４７の切換え機構
４７ｙ  第２の遅延素子４７の最終段階の前の段階
４７ｚ  第２の遅延素子４７の最終段階
４８  応答局４０の第２の意思決定ユニット
４９ａ  基地局４０の受信ユニット
４９ｂ  基地局４０の送信ユニット
５０  時間測定機構
ｓ  基地局１０と応答局４０の間の距離
ｔ１  基地局１０での信号伝送時間
ｔ２  応答局４０での信号伝送時間
ｔＣＡＲＤ  応答局４０の制御ユニット４２での信号伝送時間
ｔＤ１  基地局１０の第１の遅延素子１７での伝送時間の遅延
ｔＤ２  応答局４０の第２の遅延素子４７での伝送時間の遅延
ｔＲＸＤ１  基地局１０の受信ユニット１９ｂでの信号伝送時間
ΔｔＲＸＤ１  基地局１０の受信ユニット１９ｂでの信号伝送時間に対する許容差
ｔＲＸＤ２  応答局４０の受信ユニット４９ａでの信号伝送時間
ΔｔＲＸＤ２  応答局４０の受信ユニット４９ａでの信号伝送時間に対する許容差
ｔｓ  基地局１０と応答局４０の間の信号伝送時間
ｔｔｏｔａｌ  電子通信システム１００内での全信号伝送時間
ｔＴＸＤ１  基地局１０の送信ユニット１９ａでの信号伝送時間
ΔｔＴＸＤ１  基地局１０の送信ユニット１９ａでの信号伝送時間に対する許容差
ｔＴＸＤ２  応答局４０の送信ユニット４９ｂでの信号伝送時間
ΔｔＴＸＤ２  応答局４０の送信ユニット４９ｂでの信号伝送時間に対する許容差
Ｖｓ  基地局１０と応答局４０の間の信号伝播速度
2006511988.tif 000003
2006511988.tif 000004
2006511988.tif 000005
2006511988.tif 000006
【図３】
2006511988.tif 000007
【図４】
2006511988.tif 000008
【図５】
2006511988.tif 000009
【国際調査報告】
2006511988.tif 000010
2006511988.tif 000011