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特集● IoT、Big data と交通／論説

コネクティッドカーのセキュリティ
竹森敬祐＊
スマートフォンやネットワークと連携することで、遠隔操作や自動運転を実現するコネクティッドカーへの期待が高まる中で、つながるが故のサイバー攻撃への脅威が指摘されている。車両のセキュリティ対策には、製造〜利用〜廃棄までの長いライフタイムの中で、さまざまな開発者、所有者、整備員が関わる特有の難しさがある。本稿では、車両セキュ
リティに関わる組織論と技術論を概観し、特に技術の基本となるElectronic Control Unit
（ECU）向け鍵管理、Virtual Private Network（VPN）の構築、セキュアな診断･リプログ
ラミングについて掘り下げてみる。

Security for Connected Car
Keisuke TAKEMORI＊
Smartphone apps can be used to control multiple functions of a car as well as
providinga self-driving mode that is controlled via remote systems. As a lifetime of a caris very long cyber-attacks can be a serious threat. Adding security countermeasures canbe proven difficult due to i various developers, owners, and maintenance operators
participating in the creation of the car. In this paper, security management systems andtechniques to combat cyber-attacks for the connected car are surveyed. Basic security
techniques, i.e., cipher-key management of electronic control units (ECUs), virtual private
network (VPN), secure diagnosis and reprogramming, will be discussed.

財産、プライバシーが脅かされることになる。この１．はじめにため事前の防御、攻撃の検知、迅速な回復などの対スマートフォン（以下、「スマホ」とする）から車策が喫緊で求められている。しかし、車両のセキュ

載エアコンなどの遠隔操作、走行ログの収集によるリティ対策の設計には、製造〜利用〜廃棄までの長開発支援、通信と交通インフラが連携する自動運転

いライフタイムの中で、さまざまな開発者、所有者、など、車両にスマホがつながり、車両がネットワー

整備員が関わる特有の難しさがある。特に、サプラクにつながるコネクティッドカーへの期待が高まっ

イヤー（以下、SUP）、車両メーカー（以下、OEM）、ている。しかし、外部機器やネットワークと連携す

板 金 店 の 間 で、 電 子 制 御 装 置（Electric Control

るが故に、サイバー攻撃へのリスクが潜在する。

Unit：ECU）の組み付け、交換、リプログラミング

2010年ころから、研究レベルでの攻撃事例が多く発をセキュアに行う必要があり、暗号鍵の管理、セキュ

表されるようになり、リモートPCからの侵入や運アな通信、診断ツールや作業の管理が課題となる。

転操作の乗っ取り、成り済ましスマホからの不正操

本稿では、昨今の車両に対する攻撃事例を振り返作などが報告されてきた

１）〜７）。もし、ちまたを走る車両にこうした攻撃が突然仕掛けられると、人命、＊ 株式会社KDDI総合研究所

KDDI Research, Inc.
原稿受付日 2017年６月16日
掲載決定日 2017年７月19日

IATSS Review Vol. 42, No. 2

るとともに、セキュリティに関する組織論と技術論について公開資料から概観する。その中から、セキュリティ技術の基本となる（i）ECU向け鍵管理、（ii）
車外とのVirtual Private Network（VPN）通信、（iii）
セキュアな診断･リプログラミングについて、例を挙げて掘り下げてみる。
（i）〜（iii）を適切に設計・（ 39 ）

Oct., 2017

122

竹森敬祐

実装することで、他に実現したい機能やサービスへ有線の応用も可能になる。
２．車両に対する攻撃事例
２−１

診断・
リプログラミング
ツール

偽のECUを取り付けるローカル攻撃

自動運転が期待されるコネクティッドカーでは、
正規のECUに、正規のソフトが搭載され、正規品以外のECUから制御を受け付けない仕組みが必要である。しかし、診断ポートから、Controller Area
Network（CAN）を便利にモニター・制御するアフターマーケット品が出回る中で、こうした物品の不具合や悪意の制御への不安がある。また、CANのハーネスをタップして、偽のCANパケットを注入する攻撃や、ECUコードの改ざんによる運転妨害
が実験レベルで検証されるようになってきた１）〜６）。
２−２

Fig. 1

Table 1
1
2
3
4
5
6

スマホ連携の弱点を突くリモート攻撃

スマホから車載Wi-Fiスポットへ接続し、ドアロッ
ク解除を行えるサービスがある。これに対して、悪7

意のWi-Fiスポットが偽の公開鍵証明書をスマホに渡して組み込ませ、スマホからの車両操作の通信を
このWi-Fiスポットに引き込むことで、スマホと正規のサーバーとの間に割り込むMan-in-the-Middle
攻撃が発表された７）。この攻撃で、サーバーからスマホに発行されるアクセス認証子であるトークンが盗聴され、盗んだトークンを用いて成り済ましスマ
ホからドアロックが解除された。
２−３

診断ポート

不正な診断・リプログラミング

販売店や板金店で行われている診断･リプログラ
ミングの構成をFig. 1に示す。診断ポートに専用のツールを接続し、セキュリティアクセスの認証を経て、Central GWで隔たれた先にあるECUの診断やリプログラミングを行う。使い方次第で、速度リミッターの解除や燃調変更によるエンジン出力の増加、

8Central GW

ECU

ECU
車両

診断･リプログラミングツールによるローカルなメン
テナンス
NHTSAセキュリティベストプラクティス

Vehicle Development Process with Explicit Cybersecurity
Considerations（セキュリティを考慮した開発プロセス）
Leadership Priority on Product Cybersecurity（優先決め）
Information Sharing（情報共有）
ぜいじゃく

Vulnerability Reporting/Disclosure Policy（脆 弱 性の公表）
Vulnerability / Exploit / Incident Response Process（インシデントレスポンス）
Self-Auditing（自己監査）
1 Risk Assessment（リスク評価）
2 Penetration Testing and Documentation（ペネトレー
ションテスト）3 Self-Review（自己レビュー）
Fundamental Vehicle Cybersecurity Protections（セキュリティ要素技術）
1 Limit Developer/Debugging Access in Production
Devices（開発者の制限）
2 Control Keys（鍵管理）3 Control Vehicle Maintenance Diagnostic Access（診断アクセスの保護）
4 Control Access to Firmware（F/Wの保護）
5 Limit Ability to Modify Firmware（不正なリプログラ
ミング対策）
6 Control Proliferation of Network Ports, Protocols andServices（通信サービスの制限）
7 Use Segmentation and Isolation Techniques in Vehicle Architecture Design（ネットワークの分離）
8 Control Internal Vehicle Communications（制御信号の保護）
9 Log Events（ログの収集と監査）
10 Control Communication to Back-End Servers（サーバー -to-車両間のセキュアな通信）
11 Control Wireless Interfaces（無線インターフェースの管理）
Education（社員教育）

安全運転支援システムの解除など、望ましくないリ
プログラミングが可能である。ローカルな作業であ術対策について公表された ８）。Table 1に項目を列り、誰が、どの車両に、何を実施したのか、OEM挙する。

で把握できず、故障や事故発生時の原因の切り分けが難しくなる課題がある。

本稿では、上記に紹介した対策技術のうち、特に重要な鍵管理、セキュアな通信、セキュアな診断･

３．サイバーセキュリティのベストプラクティス

リプログラミングについて事例を挙げて、次章から掘り下げてみる。

車両に対するさまざまな攻撃実験を受け、米国運

４．ECU向け鍵管理

輸省（National Highway Traﬃc Safety Administration : NHTSA）から、“Automotive Industry Cyber-

車載ネットワークの堅牢化に向け、CANパケッ

security Guidance”として、OEMにおける開発プロ

トへのCipher-based Message Authentication Code

セスや体制構築の在り方、具体的なセキュリティ技（CMAC）付与や９）、10）、正規ECUの認証、ECUコード

国際交通安全学会誌

Vol. 42, No. 2（ 40 ）

平成 29 年 10 月

123

コネクティッドカーのセキュリティのリモートリプログラミングなどの研究開発11）〜 13）

Table 2が進められている。これらを実現するには、ECU
14）への暗号鍵の設定･管理が必要となる 。本章では、車両向けセキュアエレメントの代表格であるSecure
Hardware Extension（SHE）に準拠したマイコンへ
安全に鍵を設定する際の考え方を紹介する。
４−１

SHE準拠の鍵管理レジスターとその用途
鍵更新

暗号復号

CMAC

✓
✓

MEK
BMK
BM
KEY̲n
RMK

✓

✓
✓

セキュア
ブート
✓
✓

✓
✓

SHE

初めに、SHEレジスターに設定する鍵とその略号、鍵の役割をTable 2にまとめる

15）
、16）

。

● MASTER̲ECU̲KEY（MEK）

MEK、BMK、KEY̲nを更新するための鍵。
● BOOT̲MAC̲KEY（BMK）

Start ／ Endアドレスで指定される一つのコード
領域に対するセキュアブートの期待値（CMAC）
を算出する鍵。BMの更新にも用いられる。
● BOOT̲MAC（BM）

セキュアブートの期待値（CMAC）。
● KEY̲n

Table 3

MEK、MAC、ENCに関する設定の単位

単位

管理の容易性
漏えい時の影響（コスト）（セキュリティ）OEM OEM単位で鍵を設定する。攻撃者の解析結果が、他車
全車両のECUで同じ鍵を 両まで影響する。
持つ。
影響：大（リコール）
コスト：小車両 車両単位で鍵を設定する。漏えい車両の全ECUを制御
車両内のECUは同じ鍵を できる。ただし、解析者の持つが、他車両とは異な 自己責任の範ちゅうと見なる鍵となる。
され得る。
コスト：中
影響：小（該当車両）
ECU ECU単位で鍵を設定する。漏えいECUを制御できる。
全てのECUで異なる鍵を 重 要 なECUが 狙 わ れ る と持つ。
車両単位と同じ影響となる。
コスト：大
影響：小（該当車両）

CMAC算出もしくは暗号･復号のいずれかの用途

SUPでのECU製造を指定して、総計10個まで設定される鍵。例えば、■ 課題
・正規ECU/コードであることの担保・OEMからSUPへの最低限の要求

KEY̲１にCMAC算出用の鍵（MAC）を、KEY̲２に暗号･復号の鍵（ENC）を設定する。
● RAM̲KEY（RMK）

RAMに一時的に設定して利用する鍵。電源OFF

SUP X

SUP Y

ECU̲X1ECU̲Y1で消去されるが、高速アクセスが可能。

MEK X

MEK Y

４−２

BMK X

BMK Y

鍵設定の単位次に、鍵の設定単位について考える。もし統一的な鍵を全ての車両やECUに設定してこれが漏えい

BM X1

BM Y1

MAC初
ENC初

MAC初
ENC初

き たい

した場合には、CMACやECU認証の危 殆 化が全車

 SUPへの要求両に及んでしまう。では、セキュリティを重視して、

MEK、BMK、BMは、
初期値 or OEM値 or SUP値 or 派生 or 乱数

全てのECUに異なる鍵を設定する場合には、SUP
やOEMの生産ライン、市場での保守作業、CANで

低のCMAC検証において、個々のECUを識別しなが低ら鍵を特定する煩雑な対応が必要となる。車両間でセキュリティ
コスト

高高

MAC、ENCは、
初期値 or OEM値 or SUP値 or 派生 or 乱数

異なるものの、車両内のECU間では共通の鍵を設定する場合、漏えい時の影響は対象車両のみとなり、低

鍵管理も車両単位で良いことから、生産や保守、

低

CMAC検証が比較的容易となる。これらの考察をFig. 2

Table 3に ま と め る。MEK、MAC、ENCは、 車 両

セキュリティ
コスト

高高

SUPでの鍵設定の一例

改造されていないことを保証するために、鍵更新に単位で発行するのがリーズナブルといえよう。
次節より、正規ECU／コードの認証、車両単位で利用されるMEK、セキュアブートに利用するBMKの鍵の設定、板金店での交換ECUへの鍵の設定にとBMに、SUPごとに割り当てられた鍵と、これかついて考える。

ら算出される値を書き込んでおくと良い。MACと４−３

ENCは、初期値のままで良い。この様子をFig. 2にSUPでの鍵設定

SUPでは、ECUが正規品であること、コードをIATSS Review Vol. 42, No. 2

記す。

（ 41 ）

Oct., 2017

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竹森敬祐
市場でのECU交換、故障ECUの調査

OEMの生産ラインでの車両製造■ 課題
・鍵管理責任者のOEMへの移行
・車両毎に異なる鍵の設定
・鍵管理コストの抑制■ 課題
・新規ECUへの交換
・中古ECUの再利用
・故障ECU解析にMEK、MAC、ECNの利用

車両 α
ECU̲a1
MEK α
鍵設定装置

MAC α
ENC α

車両 α

新規

ECU̲b1

MEK X

MEK α

交換

MAC α
ENC α

鍵設定装置

ECU̲X1ECU̲Y1

MEK α

MEK α

MAC α
ENC α

MAC α
ENC α

MEK β

セキュリティ

低コスト

低 ECU交換時のECUに残存する鍵更新
ECUの交換時に残MEK、MAC、ENCはそのまま or 更新

高高低

セキュリティ

Fig. 4
鍵設定装置

OEM生産ラインでの鍵設定

高

コスト

低

書換えの場合のMEK、MAC、ENCの単位は
OEM or 車両 or ECU
セキュリティ
低高
コスト
低高

Fig. 3

調査

中古OEM工場でのMEK、MAC、ECNの設定
MEK、MAC、ENCは、そのまま or 書換え（OEM値 or 派生or 乱数）

高販売店／板金店での鍵設定

車外サーバーで鍵生成

車載セキュアエレメントで鍵生成

鍵設定装置
Master Secret
ECU̲X1

４−４

診断
ツール

OEMでの鍵設定

診断
ポート

MEK α
MAC α
ENC α

ECU̲X1
鍵設定装置
Master Secret

MEK α
MAC α
ENC α

前節で、SUP鍵もしくは初期値が書き込まれた
ECUがOEMに納品される。ここで、走行安全やデー

Fig. 5サーバー型鍵生成と車載型鍵生成

タ通信に関わるMEK、ENC、MACについて、OEM
しか知らない鍵へと置き換えることで、鍵管理の責

４−５

任者をSUPからOEMへ移行する必要がある。その際、ちまたを走る車両のECUが故障した場合には、車両単位の鍵に書き換えることで、漏えい時の影響

販売店や板金店で新品もしくは中古品のECUへとを抑える。

交換する必要がある。その際、新たに取り付けられ

そこで、出荷車両のセキュリティに関わるMEK、販売店／板金店での鍵設定

るECUに 設 定 さ れ て い るMEK、ENC、MACの 鍵

MAC、ENCを、OEM以外の第三者が知り得ないよ

値を使って、該当車両の鍵値へと書き換える必要がう に、MEKに つ い て はSUP固 有 値 か ら、MACとある。この様子をFig. 4に示す。

ENCについては初期値から、個車鍵へと更新する。

Fig. 4では、鍵設定装置が新品もしくは中古の更新は、車両単位で、安全性とコストに鑑みて乱数

ECUに設定されているMEK、ENC、MACを把握

鍵もしくは派生鍵とする。ここで派生鍵とは、派生して、これを用いて対象車両の個車鍵を設定する様

す る 際 の 種 と し て、OEMが 秘 匿 管 理 す るMaster

子を示している。もし派生鍵が設定されている場合

Secretと、車両識別子（Vehicle Identiﬁcation Num-には、対象車両のVINから車両αの個車鍵を算出でber : VIN）の組み合わせから、きる。その際、新品ECUへと交換する場合は、SUP

派生鍵＝ダイジェスト（Master Secret、VIN）

鍵や初期鍵を用いて個車鍵αを書き込むと良い。中のように生成される鍵である。OEMがMaster Se-

古ECUへと交換する場合は、旧車両βのVINを鍵設

cretを安全に管理しておくことで、ECU交換の際に、 定装置に入力することで、旧個車鍵を算出でき、こ板金店からVINの通知を受けると、当該車両に設定

れを用いて対象の個車鍵αに書き換える。
４−６

されている個車鍵を算出して通知できる、メンテナ

サーバー型と車載型の鍵設定装置

Fig. 5に、鍵設定装置を、車外のサーバーとする

ンスに適した特性を持つ。この様子をFig. 3にまとモデル、車両に搭載するモデルを示す。

める。

サーバー型は、攻撃者の目に触れにくい長所があ

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Vol. 42, No. 2（ 42 ）

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コネクティッドカーのセキュリティ

る半面、車両と鍵設定装置を接続する必要があり、存車両の互換性のためには許容とされている。鍵長

OEMの生産ラインへの影響や、世界中に分布するは長いほどセキュリティ強度は高まるが、処理時間

販売店や板金店に通信ネットワークを整備する必要を要し、非力なマイコンではメモリ使用量の関係かがある。通信を利用できないへき地で、簡単にECU

ら動作が不安定になる。これから出荷され、そこかを交換できない課題がある。

ら10年以上のライフタイムを持つ車両に搭載される車載型は、鍵設定装置が攻撃者の目に触れやすい
短所がある。特に、Master Secretと鍵の派生関数

暗号アルゴリズムと鍵長について、設計と運用指針をあらかじめ決めておく必要がある。

を内包する鍵設定装置の場合、これらの漏えいに対

例えば、VPNをRSA2048で構築しつつ、これとする脅威が潜在する。その半面、鍵設定が車両内では独立したAES128の事前共有鍵を用いて、データ

自己完結するため、OEMの生産ラインへ与える影の暗号化を併用する。ライフタイムの短いスマホや響が小さいこと、販売店や板金店、もしくはへき地

PCでは、VPNだけで十分であったが、車両についでのECUの交換作業の手順が変わらないなどの長てはデータの暗号化を追加するなどの多層防御の考所がある。

え方もあり得る。

４−７

ECU向け鍵管理の考察

この他、まずはRSA2048を適用しつつ、2030年

本章では、正規ECUの認証、CANパケットへのころに、通信サービスの見直しと併せて暗号アルゴ

CMAC付与、ECUコードのリモートリプログラミ

リズムを強化するために、高性能なTelecommuni-

ングなどで必要となるECU向け暗号鍵の設定につcation Unit（TCU）へと交換するなどの計画もあり

いて、さまざまなモデルを振り返ってみた。鍵設定得る。

には、SUPとOEMの責任境界を勘案しつつ、安全

５−２

性とコスト、市場保守のバランスを加味することが車両-to-サーバー間のVPNの構築には、サーバー

車両-to-サーバー間のVPN重要である。鍵設定サーバーを守り切ることで鍵管認証、クライアントである車両認証を経たVPNの理の安全性を保つ考え方、セキュアエレメントの堅構築が必要である。その際の認証に用いる鍵は、堅牢性を頼りに車載化して、生産や保守の担保を軽く牢なセキュアエレメントで保護する必要がある。こする考え方などがある。

の様子をFig. 6に示す。Fig. 6では、TCUとサーバー間で、サーバー公開鍵証明書／秘密鍵とクライアン

５．通信のセキュリティ

ト公開鍵証明書／秘密鍵を用いたVPNの構築と、本章では、車両-to-サーバー、車両-to-サーバー-to-スマホ間のVPNを堅牢にする仕組みについて考サーバーと車両が事前に共有された共通鍵を持つ
VPNの構築について記している。

える。なお、スマホ-to-車両をWi-FiやBluetoothに

公開鍵／秘密鍵を用いるVPNの場合、車両ごとよる近距離無線を介した直接的な接続構成は、脆弱にクライアント証明書の発行と、ペアを成す秘密鍵性が露見した場合において、すぐに停止させるなどを安全に保持する仕組みが必要である。Certiﬁca-のリカバリーが難しく、人命や財産の侵害に至りか

tion Authorityの公開鍵証明書を安全に管理しつつ、ねない車両には望ましいモデルとはいえないため、高い堅牢性を有するSIMやTPMなどのセキュアエ

ここでは検討から外す。

レメントクライアント秘密鍵を保管すると良い。

以下では、まず初めに暗号の強度について振り返

事前に共有された共通鍵を用いるVPNの場合、り、その後、車両-to-サーバー、車両-to-サーバー

車両ごとに異なる共通鍵の発行と、安全に保持する-to-スマホ間のVPNの構築について、図例を挙げて仕組みが必要である。これについても同様に、堅牢考えてみる。
５−１

サーバー公開鍵証明書と秘密鍵、クライアント公開鍵証明書と秘密鍵

暗号アルゴリズムと鍵長

IVI
サーバー

IPAから、各種アルゴリズムと鍵長の耐性について、VPN

2030年を基準に利用の可否が報告されている17）。
AES128は、2030年 以 降 も 安 全 と さ れ て い る が、
RSA2048は、新規車両への適用は不可であり、既IATSS Review Vol. 42, No. 2

Fig. 6（ 43 ）

TCU

セントラルGW

VPNの構築には、RSAに代表される認証や鍵共有、
AESに代表されるデータの暗号化が欠かせない。

車両

共通鍵＝ダイジェスト（Master Secret、VIN、鍵種別）

車両-to-サーバーのVPN

Oct., 2017

126

竹森敬祐

てトークンとしておき、これをユーザーに変更

なセキュアエレメントで管理すると良い。SIMを用いたVPNの構築の事例については、携帯通信事業

さ せ て も 良 い。 そ し て サ ー バ ー は、ICCID/

者の世界的な業界団体であるGSMAから、ホワイト

IMEI、VIN、パスワードを管理する。
【操作フェーズ】

ペーパーが公開されている18）。
なお、
本来であれば、通信を行う車載アプリとサー

１）スマホとサーバー間でVPNを構築する。そして、

バー間でエンド-to-エンドのVPN構築が望ましい。

スマホからサーバーへICCID/IMEI、パスワー

しかし、アプリ内に鍵を安全に隠し込む難しさや、ドを送付する。

隠し込めない場合にアプリを搭載するIn-vehicle In-２）サーバーは、ICCID/IMEIとパスワードでスマfotainment（IVI）やECUの個々にセキュアエレメン

ホを認証し、バインドされているVINを確認する。

トを搭載するコスト的な課題がある。そこで、車載
ネットワークは信頼できると仮定して、車両からの３）サーバーから車両にSMSを送付するなどして、出口であり、SIMを搭載するTCUで、VPNを終端車両を呼び起こし、サーバーへのVPN構築を促す。

する考え方もあり得る。
５−３

車両-to-サーバー -toスマホ間のVPN

４）スマホからサーバーへ車両の操作コマンドを送車両にとって、成り済ましスマホからの操作を付し、サーバーはこれを車両へ転送する。

受け付けるわけにはいかない。そこで、正規のス

５）車両は操作コマンドを実行し、結果をサーバー

マホと車両を安全にバインドする仕組みについて、へ返送する。サーバーはこれをスマホへ転送す

Fig. 7の処理シーケンスを例に考えてみる。

る。

【初期設定フェーズ】

６．診断・リプログラミング

１）IVIやインパネの画面に、サーバーのURL、当該車両のVIN、車両が発行したトークンを含む

現在、ECUの診断やリプログラミングは、整備

２次元バーコードを表示し、スマホで読み取る。

士が専用のツールを診断ポートに接続して、ローカ

２）車両とサーバー間で VPNを構築する。そして、ルな作業として行われている。この場合、誰が、どVINとトークンを通知することで、スマホがの車両に、何を行ったか、ログを一元管理できるよ

サーバーへアクセスしてくることを知らせる。

うにはなっていない。
本章では、作業員を認証し、診断・リプログラミ３）スマホとサーバー間でVPNを構築する。そして、SIM ／スマホ固有の識別子であるICCID/IMEI、ングの認可を与える仕組みについて、Fig. 8を例に２次元バーコードで読み取ったVINとトークン

紹介する19）。その際、診断ツールが主体となってコをサーバーに送付する。

マンドを発行する構成と、Webサーバーが診断・リ

４）サーバーは、車両から送られてきたVINとトークンと同じ値であることを確認する。

プログラミングの主体となる構成の二つを例に考える。なお、管理サーバーと車両には、認証・認可の

５）車両操作の際のアクセス認証に用いるパスワー

ための暗号鍵を生成する種となるMaster Secretとドをスマホから設定させる。デフォルト値とし暗号鍵生成式を安全に保持するためのセキュアエレ

スマホ

サーバー

メントを具備するものとする。また、正確な日付も車両保持できる仕組みを持つものとする。

サーバーURL、VIN、トークン

セキュアエレメント

VPN構築

VPN構築

スマホ登録通知、VIN、トークン

Master Secret

通信路
（LTE）

バーコード

ICCID/IMEI、VIN、トークン
パスワード設定、トークン

ICCID/IMEI、VIN、パスワード

Fig. 7

操作コマンド結果

結果

スマホと車両のバインド･シーケンス

Vol. 42, No. 2

セキュアエレメント

Master Secret（OBDコネクター）

診断ポート

C-GW

ECU

ECU

VPN構築

操作コマンド国際交通安全学会誌

管理サーバー
通信路

操作
フェーズ

VPN構築
ICCID/IMEI、パスワード

初期設定
フェーズ

診断ツール

Fig. 8（ 44 ）

車両

サーバー連携型の診断･リプログラミング

平成 29 年 10 月

127

コネクティッドカーのセキュリティ
認証鍵Ka ＝ ダイジェスト（Master Secret、VIN、日付、鍵種別a）
暗号鍵Kc ＝ ダイジェスト（Master Secret、VIN、日付、鍵種別c）
管理サーバー
車両
診断ツール
セキュアエレメント VIN
セキュアエレメント

Master Secret 日付

Master Secret 日付
ログ保全

認証

診断機能

認証鍵発行

TCU、IVI、
診断ポート

C-GW

ECU

ECU

VPN構築
認証鍵Ka生成
暗号鍵Kc生成
権限の暗号化

作業員ID、PWD、VIN
認証鍵Ka、Kc（権限）Ka保持
レスポンス検証

認証鍵Ka生成チャレンジ（乱数t）暗号鍵Kc生成
レスポンスKa（乱数t）、チャレンジ（乱数v） レスポンス生成
レスポンスKa（乱数v）、Kc（権限）

レスポンス検証権限確認権限に沿った診断コマンド
レスポンス

診断

…

VPN構築
診断ログ保全Fig. 9６−１

作業員ID、PWD、診断ログ

Ka消去
Kc（権限）消去

認証･認可型のローカルツール主体の診断･リプログラミング

５）診断ツールは、認証鍵KaでレスポンスKa（乱ローカル診断・リプログラミング数t）を検証し、かつレスポンスKa（乱数v）を

ここではFig. 9を例に、診断ツールから管理サー

生成する。

バーに、作業員ID、パスワードによる認証を経て、VINと日付から生成される鍵を用いて、ローカルで

６）診断ツールから車両へ、レスポンスKa（乱数v）と、暗号化された権限Kc（権限）を送付する。

行われる診断･リプログラミングを認可する処理

７）車両は、認証鍵KaでレスポンスKa（乱数v）をシーケンスについて考える。
【作業員の認証フェーズ】

検証し、暗号鍵Kcで権限を復号する。

１）診断ツールと管理サーバー間でVPNを構築する。 【診断フェーズ】
以 後、 診 断 ツ ー ル と サ ー バ ー 間 の 通 信 は、

１）診断ツールから車両へ、作業員の権限に合わせ

VPNを通じて行われるものとする。

た診断コマンドを発行する。

２）作業員が、診断ツールから管理サーバーへログ

２）車両から診断ツールへ、診断結果が送付される。

イン（ID/PWD）を行う。このとき、診断対象車【診断ログ保全と完了処理】

両のVINをサーバーへ通知する。

１）診断が終了すると診断ツールと管理サーバーの３）サーバーは、K＝ダイジェスト（Master Secret、
VIN、日付、鍵種別）で算出される認証鍵Kaと間でVPNを構築する。
２）診断ツールは、VIN、診断ログを管理サーバーへ送付する。

暗号鍵Kcを生成する。
４）サーバーは、認証鍵Kaと、作業員の暗号化さ

３）診断ツールは、認証鍵Ka、Kc（権限）を消去する。

れた権限Kc（権限）を診断ツールに返信する。

管理サーバーは、診断ログを保全する。
ここで、認証鍵KaとKc（権限）を消去する理由は、【診断ツールの認証フェーズ】
１）診断ツールから車両へ、チャレンジ（乱数t）を

これらを蓄積しておき、車両の日付を認証鍵KaとKc（権限）が発行された日に狂わせることで、いつ送付する。
２）車 両 は、K＝ ダ イ ジ ェ ス ト（Master Secret、
VIN、日付、鍵種別）で算出される認証鍵Kaとでも診断・リプロを行えてしまう攻撃を防ぐためである。
作業員によっては、サーバーへの完了処理を行わ

暗号鍵Kcを生成する。
３）車両は、認証鍵Kaで、レスポンスKa（乱数t）の際にサーバーへアクセスするタイミングで、前回を生成する。
４）車両から診断ツールへ、レスポンスKa（乱数t）、チャレンジ（乱数v）を送付する。

IATSS Review Vol. 42, No. 2

ないこともあり得る。これに対しては、次回の診断の診断結果を送付して、不要となった認証鍵KaとKc（権限）を消去する仕組みを設けると良い。

（ 45 ）

Oct., 2017

128

竹森敬祐
診断・リプロ
サーバー
ログ保全

認証

診断・リプロ機能

操作端末

車両

Kpサーバー公開鍵証明書

Kpサーバー公開鍵証明書

Kpサーバー公開鍵証明書
Ksサーバー秘密鍵

TCU、 IVI、
診断ポート

C-GW

ECU

ECU

VPN構築
作業員ID、PWD、VIN
VPN構築
VIN 、トークン
OK、トークン

認証
フェーズ

トークン保持コマンドの送付依頼、トークン
診断・リプロコマンド、トークン

診断・
リプロ
フェーズ

結果、トークン
結果の閲覧、トークン

Fig. 10６−２

認証･認可型のサーバー主体の診断・リプログラミング

リモート診断・リプログラミング

４）サーバーから操作端末へ結果が送られる。

ここではFig. 10を例に、診断機能を管理サーバー

７．おわりにに搭載して、管理サーバーから発行される診断･リ

本稿では、コネクティッドカーのセキュリティ対

プログラミングコマンドを操作ツールで中継して車策として、組織論と技術論があることを概観し、中両に届ける処理シーケンスについて考える。
【作業員の認証、準備フェーズ】

でも重要な鍵管理技術、セキュアなVPN構築技術、

１）操作端末と診断･リプログラミングサーバー間

認証･認可型の診断･リプログラミング技術について、のVPNを構築する。以後、操作端末とサーバー

図例を挙げて考えてみた。長いライフタイムの中で、間の通信は、VPNを通じて行われるものとする。

さまざまな開発者、保守者、所有者が関わる車両の２）作業員が、操作端末からサーバーへログイン（ID/

セキュリティを一貫して守るためには、暗号アルゴ

PWD）を行う。その際、対象となる車両のVIN

リズムの選定に始まり、セキュアエレメントの搭載、を通知する。

ログの保全や認可のためのサーバー連携を考える必

３）操作端末を土管として、車両とサーバー間の要がある。

VPNを構築する。以後、車両とサーバー間の脆弱性の発覚や時間の経過に伴いセキュリティ技

通信は、VPNを通じて行われるものとする。

術の危殆化も進む。本稿では深掘りできなかったが、

４）車両からサーバーへ、VINとトークンを送付す技術だけでは解決できない組織論としてのインシデ
ントレスポンス体制の構築、セキュリティ考慮の開る。
５）サーバーから操作端末へ、トークンが渡される。
これを診断･リプログラミングのセッション管

発プロセスの整備、ログの定期的な監査についても、併せて考えていく必要がある。

理に用いる。
【診断･リプログラミングフェーズ】

参考文献

１）作業員は、サーバーから操作端末に送られてく

１）Koscher, K., Czeskis, A., Roesner, F., Patel, S.,

る診断･リプログラミングのウェブ画面を通じKohno, T. : Experimental Security Analysis ofて、車両へのコマンドを、トークンを添えて要a Modern Automobile, IEEE Symposium on
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求する。
２）サーバーは要求されたコマンドを、トークンを２）Checkoway, S., McCoy, D., Kantor, B., Anderson,
D., Shacham, H., Savage, S. : Comprehensive

添えて車両へ送信する。

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され、結果を、トークンを添えてサーバーへ返

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