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JP7307117B2 - 車載システム - Google Patents

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Description

本発明は、車載システムに関し、特にセキュリティ対策のための技術に関する。
車載システムにおいては、例えばインターネットなどを経由して、車両外部の機器からの不正な通信により攻撃を受ける可能性がある。また、車両上の多数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）のいずれか１つが不正な機器と交換されたり、不正な機器が車載通信ネットワークに直接接続される可能性があり、その場合は、車載通信ネットワーク上で不正な機器による攻撃が発生する。したがって、不正な機器の通信による攻撃に対して、車載システムの動作を保護し車両の安全を確保する必要がある。
例えば特許文献１には、攻撃を受けた車載機器からの不正な制御を停止する車載中継装置が開示されている。すなわち、車載機器間のデータの送受信を中継する車載中継装置は、第１の通信部又は第２の通信部から受信された受信データに不正がある場合、車両の走行状態に応じて中継を停止する。
特開２０１９－２２２１０号公報
特許文献１のような車載中継装置を利用する場合には、不正な受信データを確実に検出する必要がある。したがって、車両外部からの攻撃を検知するために、車両上と車外との間で通信を中継するゲートウェイの箇所にファイアウォールを設置することが一般的に行われている。
一方、車載機器を、車載通信ネットワークに接続された不正な機器による攻撃から守るためには、車載通信ネットワークは、通信を行う車載機器毎に個別に所定の認証を行った上で、車載通信ネットワーク上の通信を暗号化するなどの対策を行う必要がある。
しかしながら、車載通信ネットワーク上に接続される車載機器の数は膨大であり、しかも車種、グレード、各種オプションの有無などの違いにより、実際に接続される車載機器の数や種類が様々に変化する。そのため、全ての車載機器に認証機能や暗号化通信の機能を搭載すると、車載システムのコストが大幅に上昇するという問題が発生する。また、認証処理や暗号化通信に起因して、車載機器間の通信の実効速度が低下する懸念もある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車載通信ネットワークの全体について認証処理や暗号化通信を行わなくても、不正な機器の攻撃に対して安全を確保することが可能な車載システムを提供することにある。
前述した目的を達成するために、本発明に係る車載システムは、下記（１）～（５）を特徴としている。
（１） 車両上と車両外との間を跨ぐ通信のセキュリティを管理する上位制御部と、第１の車載通信網を介して前記上位制御部と接続され前記車両上の１つのゾーンを管理する１つ以上のゾーン制御部と、第２の車載通信網を介して前記ゾーン制御部の下流側に接続された複数の下位制御部とを有する車載システムであって、
前記ゾーン制御部が、
前記複数の下位制御部のそれぞれに対する電源電力供給を制御する電源制御部と、
前記複数の下位制御部のそれぞれの通信を制御する通信制御部と、
前記複数の下位制御部のそれぞれの異常の有無を検知する異常検知部とを備え、
前記異常検知部は、前記下位制御部のそれぞれについて、電源電流値と、通信レスポンス時間と、ＭＡＣアドレスとを含む３以上の要素を監視し、前記要素の複数の異常を検知した場合に、該当する前記下位制御部の不正を認識する、
車載システム。
（２） 前記ゾーン制御部として、第１ゾーン制御部、及び第２ゾーン制御部がそれぞれ前記第１の車載通信網を介して前記上位制御部と接続され、
前記第１ゾーン制御部の下流側に、第１ゾーンの複数の下位制御部が接続され、
前記第２ゾーン制御部の下流側に、第２ゾーンの複数の下位制御部が接続され、
前記第１ゾーン制御部は前記第１ゾーンの前記複数の下位制御部に関するセキュリティ異常を検知する機能を有し、
前記第２ゾーン制御部は前記第２ゾーンの前記複数の下位制御部に関するセキュリティ異常を検知する機能を有する、
上記（１）に記載の車載システム。
（３） 前記第１の車載通信網は第１通信規格に従って制御され、
前記第２の車載通信網は、前記第１通信規格よりも低速の第２通信規格に従って制御される、
上記（１）又は（２）に記載の車載システム。
（４） 前記ゾーン制御部は、前記第２の車載通信網を介してその下流側に接続されている全ての前記下位制御部のそれぞれを監視対象とする、
上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の車載システム。
（５） 前記ゾーン制御部は、不正を認識した場合に、該当する前記下位制御部に対する電源電力の供給を遮断すると共に、不正の発生を前記上位制御部に通知する、
上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の車載システム。
上記（１）の構成の車載システムによれば、第２の車載通信網上で各下位制御部の認証処理や通信の暗号化処理を行わなくても、第２の車載通信網に接続された不正な機器の存在の有無を検出できる。したがって、大きなコスト上昇を伴うことなく、第２の車載通信網上の不正な機器からの攻撃に対して、車載システムのセキュリティを確保できる。しかも、要素の複数の異常を検知した場合に、異常検知部が該当する下位制御部の不正を認識するので、不正な機器と正規の機器とを高精度で識別できる。
上記（２）の構成の車載システムによれば、車両上の複数ゾーンのそれぞれを独立した複数のゾーン制御部で管理できるので、車載システムの適正な制御が容易になる。例えば、車載システムが、第１ゾーン制御部と第２ゾーン制御部を備えた場合には、車載システム上の多数の下位制御部を、これらの２つのゾーン制御部に振り分けて接続させることができるので、第２の車載通信網の通信速度が比較的低速であっても、各ゾーン制御部は、管理対象の複数の下位制御部の全ての状態を短時間で把握し、大きな遅延を生じることなく制御可能になる。
上記（３）の構成の車載システムによれば、車両内と車両外との間の通信や、車両上の複数ゾーン間の通信を高速で行うことができる。また、例えばイーサネット（登録商標）のように汎用性の高い通信規格を第１の車載通信網で使用することにより、既存の様々な技術を利用してファイアウォール等を構築しセキュリティを確保することが容易になる。また、例えばＣＡＮ (Controller Area Network)のように車載機器に適した通信規格を第２の車載通信網で使用することにより、多数の車載機器を低コストで接続することが容易になる。
上記（４）の構成の車載システムによれば、下流側に接続されている全ての下位制御部が監視対象になるので、車載システムの安全を確保することが容易になる。例えば、不正な機器が未登録の機器として下流側に接続されている場合や、不正な機器が登録済みの正規の機器になりすまして下流側に接続されている場合であっても、それらをゾーン制御部で監視することができる。
上記（５）の構成の車載システムによれば、不正が検知された機器に対して電源電力の供給が遮断されるので、不正な機器が攻撃するのをそれ以降は回避できる。また、不正な機器の存在を上位制御部が把握できるので、車載システムに対する安全の確保が容易になる。例えば、不正な機器から車外への通信や、その逆方向への通信を上位制御部で遮断することが可能である。
本発明の車載システムによれば、車載通信ネットワークの全体について認証処理や暗号化通信を行わなくても、不正な機器の攻撃に対して安全を確保することが容易になる。したがって、セキュリティ対策のコストを大幅に低減できる。
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
図１は、本発明の実施形態に係る車載システムの構成を示すブロック図である。 図２は、ゾーンＥＣＵの主要部の構成を示すブロック図である。 図３は、ゾーンＥＣＵの主要動作の一部分を示すフローチャートである。 図４は、ゾーンＥＣＵの主要動作の残り部分を示すフローチャートである。 図５は、車載システムの変形例の構成を示すブロック図である。
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
＜車載システムの構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る車載システム１００の構成を示すブロック図である。
図１に示した車載システム１００は、セントラルＥＣＵ１０、ゾーンＥＣＵ２０、下流ＥＣＵ３１、３２、負荷４１、４２、４３、４４、上流側通信網５１、下流側通信網５２、電源供給線５３、５４、及び無線通信モジュール６０を備えている。
負荷４１～４４は、例えばランプ、ホーン、監視カメラ、エアコンのように、この車両上の各部に補機として搭載されている各種電装品に相当する。
下流ＥＣＵ３１は、車両上の所定部位に配置されている負荷４１、４２等を制御するために必要な機能を搭載している。また、下流ＥＣＵ３１は、下流側通信網５２と接続するための通信機能、及びマイクロコンピュータを備えている。更に、下流ＥＣＵ３１はそれ自身に予め割り当てられた固有のＭＡＣ（Media Access Control）アドレスを表す情報を保持するＭＡＣアドレス保持部３１ａを備えている。
下流ＥＣＵ３２は、車両上の所定部位に配置されている負荷４３、４４等を制御するために必要な機能を搭載している。また、下流ＥＣＵ３２は、下流側通信網５２と接続するための通信機能、及びマイクロコンピュータを備えている。更に、下流ＥＣＵ３２はそれ自身に予め割り当てられた固有のＭＡＣアドレスを表す情報を保持するＭＡＣアドレス保持部３２ａを備えている。
ゾーンＥＣＵ２０は、車両上のあるゾーンを管理するようになっている。このゾーンは、例えば車両空間上の特定領域の割り当てや、機能上の特定グループへの割り当てなどを意味する。図１に示した例では、ゾーンＥＣＵ２０が管理しているゾーンの中に負荷４１～４４が含まれている。したがって、負荷４１及び４２を制御する下流ＥＣＵ３１と、負荷４３及び４４を制御する下流ＥＣＵ３２とがそれぞれゾーンＥＣＵ２０の下流側に接続されている。つまり、下流ＥＣＵ３１及び３２はそれぞれゾーンＥＣＵ２０の管理下にある。
ゾーンＥＣＵ２０の通信系統の下流側と、下流ＥＣＵ３１及び３２の通信系統の上流側とはそれぞれ共通の下流側通信網５２に接続されている。この下流側通信網５２は、例えばＣＡＮ (Controller Area Network）のような通信規格に従って制御され、比較的低速のデータ通信が可能になっている。
また、下流ＥＣＵ３１の電源供給線５３はゾーンＥＣＵ２０の１つの出力と接続され、下流ＥＣＵ３２の電源供給線５４はゾーンＥＣＵ２０の別の出力と接続されている。つまり、ゾーンＥＣＵ２０は下流ＥＣＵ３１に対する電源電力供給と、下流ＥＣＵ３２に対する電源電力供給とを個別に制御することができる。
ゾーンＥＣＵ２０は、下流側通信網５２を介して下流ＥＣＵ３１及び３２との間でそれぞれ個別にデータ通信を行うことができる。ゾーンＥＣＵ２０は、下流ＥＣＵ３１と通信する際に、ＭＡＣアドレス保持部３１ａに保持されている下流ＥＣＵ３１の固有のＭＡＣアドレスにより、下流ＥＣＵ３１を認識することができる。また、ゾーンＥＣＵ２０は、下流ＥＣＵ３２と通信する際に、ＭＡＣアドレス保持部３２ａに保持されている下流ＥＣＵ３２の固有のＭＡＣアドレスにより、下流ＥＣＵ３２を認識することができる。
また、ゾーンＥＣＵ２０が把握している下流ＥＣＵ３１のＭＡＣアドレス、及び下流ＥＣＵ３２のＭＡＣアドレスをそれぞれ保持するために、ゾーンＥＣＵ２０は、前回ＭＡＣアドレス記憶部２１ｂを備えている。詳細については後述するが、ゾーンＥＣＵ２０はＭＡＣアドレスやその他の情報を管理することで、下流側における何らかの攻撃や不正なＥＣＵなどを検知することができる。
なお、ゾーンＥＣＵ２０の下流側に図示しないスマートアクチュエータを接続しても良い。但し、そのスマートアクチュエータには下流側通信網５２と接続するための通信機能を搭載すると共に、それに割り当てられた固有のＭＡＣアドレスの情報を下流側通信網５２に送出できるように構成する必要がある。
ゾーンＥＣＵ２０の通信系統の上流側は、上流側通信網５１を介してセントラルＥＣＵ１０と接続されている。上流側通信網５１は、例えばイーサネット（登録商標）のような通信規格に従って制御され、比較的高速のデータ通信が可能になっている。
セントラルＥＣＵ１０は、車両上の複数のネットワークを統合的に管理すると共に、車両外部のインターネット等の通信網と安全に接続するための制御を実施する。図１の車載システム１００においては、セントラルＥＣＵ１０は、上流側通信網５１を介してゾーンＥＣＵ２０と接続されている。また、セントラルＥＣＵ１０は、無線通信モジュール６０を介して車両外部と通信することができる。
セントラルＥＣＵ１０は、上流側通信網５１上の通信、及び車両外部との通信に関し、一般的なサイバーセキュリティに対応した機能を備えている。すなわち、ファイアウォール、鍵管理、上位ＥＣＵ間のメッセージ認証、暗号化通信などの機能をセントラルＥＣＵ１０、若しくは上流側通信網５１上の他の上位ＥＣＵ（図示せず）が管理している。
＜ゾーンＥＣＵの構成＞
図２は、ゾーンＥＣＵ２０の主要部の構成を示すブロック図である。
図２に示したゾーンＥＣＵ２０は、ＭＡＣアドレス監視部２１、通信レスポンス監視部２２、電源電流監視部２３、下流側異常判定部２４、電源電力供給部２５、及び電力供給制御部２６を備えている。
また、ＭＡＣアドレス監視部２１は、通信レスポンス検出部２２ａ、レスポンス閾値記憶部２２ｂ、及び通信レスポンス比較部２２ｃを備えている。
ＭＡＣアドレス取得部２１ａは、ゾーンＥＣＵ２０の下流側に接続されている全ての下位ＥＣＵのそれぞれから下流側通信網５２を介した通信によりＭＡＣアドレスの情報を取得する。
前回ＭＡＣアドレス記憶部２１ｂは、ゾーンＥＣＵ２０の下流側に接続されている全ての下位ＥＣＵのそれぞれについて、前回取得したＭＡＣアドレスの情報を記憶する機能を有している。また、ゾーンＥＣＵ２０への電源供給が遮断された場合でも情報を保持できるように、前回ＭＡＣアドレス記憶部２１ｂは不揮発性メモリ上に配置されている。
ＭＡＣアドレス比較部２１ｃは、ゾーンＥＣＵ２０の下流側に接続されている全ての下位ＥＣＵのそれぞれについて、ＭＡＣアドレス取得部２１ａが今回取得したＭＡＣアドレスと、前回ＭＡＣアドレス記憶部２１ｂに保持されている前回のＭＡＣアドレスとを比較する機能を有している。ＭＡＣアドレス比較部２１ｃは、各下位ＥＣＵの比較結果Ｃ１を下流側異常判定部２４に出力する。
通信レスポンス監視部２２は、通信レスポンス検出部２２ａ、レスポンス閾値記憶部２２ｂ、及び通信レスポンス比較部２２ｃを備えている。
通信レスポンス検出部２２ａは、ゾーンＥＣＵ２０の下流側に接続されている全ての下位ＥＣＵのそれぞれについて、ゾーンＥＣＵ２０がデータを送信してから各下位ＥＣＵからの応答を受信するまでの所要時間を通信レスポンスとして測定する機能を有している。
レスポンス閾値記憶部２２ｂは、ゾーンＥＣＵ２０の下流側に接続されている全ての下位ＥＣＵのそれぞれについて、通信レスポンスの閾値（設定値）を表すデータを保持している。また、ゾーンＥＣＵ２０への電源供給が遮断された場合でも情報を保持できるように、レスポンス閾値記憶部２２ｂは不揮発性メモリ上に配置されている。
通信レスポンス比較部２２ｃは、ゾーンＥＣＵ２０の下流側に接続されている全ての下位ＥＣＵのそれぞれについて、通信レスポンス検出部２２ａが測定した通信レスポンスの時間の長さとレスポンス閾値記憶部２２ｂが保持している閾値とを比較する機能を有している。通信レスポンス比較部２２ｃは、各下位ＥＣＵの比較結果Ｃ２を下流側異常判定部２４に出力する。
電源電流監視部２３は、電源電流検出部２３ａ、電流閾値記憶部２３ｂ、及び電源電流比較部２３ｃを備えている。
一方、電源電力供給部２５は複数の電源供給線５３、５４、５５のいずれかを介して各下位ＥＣＵに電源電力を供給することができる。したがって、各電源供給線５３、５４、５５に流れる電流から、各下位ＥＣＵが消費している電源電流及び電力の大きさを把握できる。
電源電流検出部２３ａは、複数の電源供給線５３、５４、５５のそれぞれを流れる電流を検出し、各下位ＥＣＵに流れる電源電流の大きさを把握する。実際には、各電源供給線５３、５４、５５に連続的に電流が流れているときの平均的な電流の大きさを検知する。
電流閾値記憶部２３ｂは、ゾーンＥＣＵ２０の下流側に接続されている全ての下位ＥＣＵのそれぞれについて、電源電流の閾値（設定値）を表すデータを保持している。また、ゾーンＥＣＵ２０への電源供給が遮断された場合でも情報を保持できるように、電流閾値記憶部２３ｂは不揮発性メモリ上に配置されている。
電源電流比較部２３ｃは、ゾーンＥＣＵ２０の下流側に接続されている全ての下位ＥＣＵのそれぞれについて、電源電流検出部２３ａが検出した電源電流の大きさと電流閾値記憶部２３ｂが保持している閾値とを比較する機能を有している。電源電流比較部２３ｃは各下位ＥＣＵの比較結果Ｃ３を下流側異常判定部２４に出力する。
下流側異常判定部２４は、ＭＡＣアドレス監視部２１の比較結果Ｃ１、通信レスポンス監視部２２の比較結果Ｃ２、及び電源電流監視部２３の比較結果Ｃ３に基づき、ゾーンＥＣＵ２０の下流側に接続されている全ての下位ＥＣＵのそれぞれについて、異常の有無を個別に判定する。
下流側異常判定部２４は、異常を検知した場合には電力制御信号ＳＧ１を電力供給制御部２６に出力し、異常の検知された下位ＥＣＵに対する電源電力供給を電源電力供給部２５が遮断するように制御する。また、下流側異常判定部２４は異常を検知した下位ＥＣＵの情報を異常通知信号ＳＧ２により上流側通信網５１を介してセントラルＥＣＵ１０に通知する。
＜ゾーンＥＣＵの動作＞
ゾーンＥＣＵ２０における主要な動作を図３及び図４に示す。なお、図３及び図４に示した動作は、ゾーンＥＣＵ２０の下流側の下流側通信網５２に接続されている全ての下流ＥＣＵ３１、３２のそれぞれに対して個別に実施される。また、図３及び図４に示した動作は、一定の時間周期で繰り返し実行される。
以下の説明においては、ゾーンＥＣＵ２０が図１中に示した下流ＥＣＵ３１の異常の有無を調べる場合を例に説明する。
ゾーンＥＣＵ２０は、車両のイグニッション（ＩＧ）がオフからオンに切り替わった後で、下位ＥＣＵ毎のＭＡＣアドレス整合の確認をそれぞれ１回だけ実施する。既に実施した場合はＳ１１からＳ１６に進む。まだ実施してなければ、Ｓ１１からＳ１２に進みＭＡＣアドレス整合の確認を実施する。
ゾーンＥＣＵ２０のＭＡＣアドレス取得部２１ａは、下流側通信網５２を介して該当する下流ＥＣＵ３１との間で通信を行い、下流ＥＣＵ３１のＭＡＣアドレスの情報を取得する（Ｓ１２）。なお、ＭＡＣアドレスの情報は全体で４８ビット、すなわち６バイトのデータで構成されているが必ずしもその全体を取得する必要はない。例えば、ＭＡＣアドレスの下位８ビット（１バイト）だけをＳ１２で取得してもよい。また、同じ下流ＥＣＵ３１からＭＡＣアドレスの情報を所定回数、例えば１６回、Ｓ１２で繰り返し取得する。
ゾーンＥＣＵ２０のＭＡＣアドレス比較部２１ｃは、下流ＥＣＵ３１から今回取得したＭＡＣアドレスの値と、前回ＭＡＣアドレス記憶部２１ｂが保持している前回のＭＡＣアドレスの値とを比較して一致しているか否かをＳ１３で識別する。
また、ＭＡＣアドレス比較部２１ｃは、ＭＡＣアドレスの整合を比較した回数をカウントするＭＡＣカウンタを備えている。そして、ＭＡＣアドレス比較部２１ｃは、Ｓ１３でＭＡＣアドレスの一致を検出する毎に、ＭＡＣカウンタをＳ１４でカウントアップする。また、ＭＡＣアドレスの不一致をＳ１３で検出した場合は、Ｓ１５でＭＡＣカウンタをリセットする。
ＭＡＣアドレス比較部２１ｃは、ＭＡＣカウンタの値と事前に定めた設定値、例えば「１６」とをＳ１６で比較する。そして、ＭＡＣカウンタの値が設定値以上であればＳ１７に進み、設定値未満であればＳ１８に進む。
例えば、ゾーンＥＣＵ２０は、Ｓ１２で取得した下流ＥＣＵ３１のＭＡＣアドレスに不一致がない状態が１６回連続的に生じた場合には、Ｓ１６からＳ１７に進み、ＭＡＣアドレス比較部２１ｃは、「ＭＡＣアドレス不一致フラグ」を「０」にクリアする。
また、ゾーンＥＣＵ２０は、Ｓ１２で取得した下流ＥＣＵ３１のＭＡＣアドレスの不一致を１回でも検知した場合には、Ｓ１６からＳ１８に進むので、ＭＡＣアドレス比較部２１ｃは「ＭＡＣアドレス不一致フラグ」に「１」をセットする。
この「ＭＡＣアドレス不一致フラグ」が、図２中の比較結果Ｃ１として下位ＥＣＵ毎に下流側異常判定部２４に出力される。
一方、ゾーンＥＣＵ２０の通信レスポンス検出部２２ａは、図４のＳ１９で下流ＥＣＵ３１に対して所定のデータを送信する。そして、その直後に下流ＥＣＵ３１からのレスポンスを受信する（Ｓ２０）。これにより、通信レスポンス検出部２２ａがデータを送信してから送信先からのレスポンスが戻ってくるまでのレスポンス時間を下位ＥＣＵ毎に測定できる。
ゾーンＥＣＵ２０の通信レスポンス比較部２２ｃは、Ｓ１９、Ｓ２０で測定した下流ＥＣＵ３１のレスポンス時間を、レスポンス閾値記憶部２２ｂが保持している設定値と比較する（Ｓ２１）。そして、Ｓ２１の条件を満たす場合は通信レスポンス比較部２２ｃがＳ２２で下流ＥＣＵ３１の「通信レスポンス遅延フラグ」を「０」にクリアする。また、Ｓ２１の条件を満たさない場合は、Ｓ２３で下流ＥＣＵ３１の「通信レスポンス遅延フラグ」に「１」をセットする。
この「通信レスポンス遅延フラグ」が図２中の比較結果Ｃ２として下位ＥＣＵ毎に下流側異常判定部２４に出力される。
また、ゾーンＥＣＵ２０の電源電流検出部２３ａは、検査対象の下流ＥＣＵ３１が接続されている電源供給線５３に流れる電源電流を測定し、電源電流比較部２３ｃは電源電流検出部２３ａが測定した電流値と、電流閾値記憶部２３ｂが保持している電流の設定値とを比較する（Ｓ２４）。
そして、ゾーンＥＣＵ２０は、Ｓ２４の条件を満たす場合はＳ２５に進み、電源電流比較部２３ｃは下流ＥＣＵ３１の「電流値増加フラグ」を「０」にクリアする。また、Ｓ２４の条件を満たさない場合は、電源電流比較部２３ｃはＳ２６で下流ＥＣＵ３１の「電流値増加フラグ」に「１」をセットする。
この「電流値増加フラグ」は、図２中の比較結果Ｃ３として、下位ＥＣＵ毎に下流側異常判定部２４に出力される。
下流側異常判定部２４は、比較結果Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を参照し、上記「ＭＡＣアドレス不一致フラグ」、「通信レスポンス遅延フラグ」、及び「電流値増加フラグ」の合計値を下位ＥＣＵ毎に算出し、それを「２」と比較する（Ｓ２７）。
そして、同時に複数のフラグが立っている場合、つまりＳ２７でフラグ合計値が２以上の場合には、下流側異常判定部２４が異常検出とみなしＳ２８の処理に進む。したがって、下流ＥＣＵ３１の異常を検知した場合は、下流ＥＣＵ３１と接続されている電源供給線５３に対する電源供給を遮断するように、下流側異常判定部２４が電力制御信号ＳＧ１をＳ２８で制御する。また、下流ＥＣＵ３１の異常が発生したことを、下流側異常判定部２４は上流側通信網５１を介してセントラルＥＣＵ１０に通知する（Ｓ２９）。
＜検出される事象と不正ＥＣＵの攻撃との関係＞
次に、検出される異常な事象と不正ＥＣＵの攻撃との関係について説明する。
（１）各下位ＥＣＵにおける消費電流増加の検出
（１ａ）サイバー攻撃を受けたと考えられるケース：
該当する下位ＥＣＵ上で不正なプログラムが動作することで攻撃の前と比べて電源電力の消費が平均的に増大している。
（１ｂ）サイバー攻撃を受けていないケース：
機能追加のために、該当する下位ＥＣＵに新たな補機（アクチュエータ等）が取り付けられ、電源電力の消費が平均的に増大している。
（２）各下位ＥＣＵにおける通信レスポンス低下の検出
（２ａ）サイバー攻撃を受けたと考えられるケース：
該当する下位ＥＣＵ上で不正なプログラムが動作して処理が多くなり、正規の通信動作の処理に遅れが発生し、通信レスポンスが低下している。
（２ｂ）サイバー攻撃を受けていないケース：
ノイズなどに起因して各下位ＥＣＵに発生する一時的な通信レスポンスの低下。
（３）各下位ＥＣＵのＭＡＣアドレス不一致の検出
（３ａ）サイバー攻撃を受けたと考えられるケース：
該当する下位ＥＣＵが正規のＥＣＵから不正なＥＣＵに交換された。
（３ｂ）サイバー攻撃を受けていないケース：
故障などに対応するため、正規ディーラー以外で下位ＥＣＵが正規のＥＣＵと交換された後、所定の登録作業が行われていない。
したがって、上記（１）、（２）、及び（３）のいずれの異常を検出した場合でも、それだけでは該当する下位ＥＣＵが攻撃を受けているかどうかは判別不能である。しかし、上記（１）、（２）、及び（３）の複数が重なって同時に発生した場合には、該当する下位ＥＣＵがサイバー攻撃を受けている可能性が極めて高いと考えられる。
つまり、図４に示したＳ２７で同じ下位ＥＣＵに対して２以上のフラグ異常を同時に検知した場合に、ゾーンＥＣＵ２０が該当する下位ＥＣＵを車載システム１００上から排除するようにＳ２８、Ｓ２９で処理することにより、サイバー攻撃に対して安全を確保できる。しかも、末端の多数の下位ＥＣＵが接続される下流側通信網５２上に各下位ＥＣＵを認証する機能や、通信を暗号化する機能などを追加する必要がないので、システム全体のコスト増大を抑制しつつ安全を確保することが容易になる。
＜変形例＞
図５は、車載システム１００Ａの変形例の構成を示すブロック図である。
図５の車載システム１００Ａにおいては、同じ車両上のゾーン１及びゾーン２を、それぞれ独立したゾーンＥＣＵ２０Ａ及び２０Ｂが管理している。ゾーンＥＣＵ２０Ａ及び２０Ｂは、それぞれ上流側通信網５１を介してセントラルＥＣＵ１０と接続されている。
図５のゾーン１においては、下流ＥＣＵ３１に負荷４１、４２が接続され、下流ＥＣＵ３２に負荷４３、４４が接続されている。また、２つの下流ＥＣＵ３１、３２が同じ下流側通信網５２Ａを介してゾーンＥＣＵ２０Ａと接続されている。また、下流ＥＣＵ３１の電源供給線５３Ａと、下流ＥＣＵ３２の電源供給線５４ＡはそれぞれゾーンＥＣＵ２０Ａと接続されている。
図５のゾーン２においては、下流ＥＣＵ３３に負荷４５が接続され、下流ＥＣＵ３４に負荷４６が接続されている。また、２つの下流ＥＣＵ３３、３４が同じ下流側通信網５２Ｂを介してゾーンＥＣＵ２０Ｂと接続されている。また、下流ＥＣＵ３３の電源供給線５３Ｂと、下流ＥＣＵ３４の電源供給線５４ＢはそれぞれゾーンＥＣＵ２０Ｂと接続されている。
図５に示した２つのゾーンＥＣＵ２０Ａ及び２０Ｂの構成及び動作は、図１のゾーンＥＣＵ２０と同様である。したがって、ゾーンＥＣＵ２０Ａはゾーン１において各下流ＥＣＵ３１、３２の攻撃に対し安全を確保できる。また、ゾーンＥＣＵ２０Ｂはゾーン２において各下流ＥＣＵ３３、３４の攻撃に対し安全を確保できる。
ここで、上述した本発明の実施形態に係る車載システムの特徴をそれぞれ以下［１］～［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 車両上と車両外との間を跨ぐ通信のセキュリティを管理する上位制御部（セントラルＥＣＵ１０）と、第１の車載通信網（上流側通信網５１）を介して前記上位制御部と接続され前記車両上の１つのゾーンを管理する１つ以上のゾーン制御部（ゾーンＥＣＵ２０）と、第２の車載通信網（下流側通信網５２）を介して前記ゾーン制御部の下流側に接続された複数の下位制御部（下流ＥＣＵ３１、３２）とを有する車載システム（１００）であって、
前記ゾーン制御部が、
前記複数の下位制御部のそれぞれに対する電源電力供給を制御する電源制御部（電源電力供給部２５）と、
前記複数の下位制御部のそれぞれの通信を制御する通信制御部（ＭＡＣアドレス監視部２１、通信レスポンス監視部２２）と、
前記複数の下位制御部のそれぞれの異常の有無を検知する異常検知部（下流側異常判定部２４）とを備え、
前記異常検知部は、前記下位制御部のそれぞれについて、電源電流値と、通信レスポンス時間と、ＭＡＣアドレスとを含む３以上の要素を監視し、前記要素の複数の異常を検知した場合に、該当する前記下位制御部の不正を認識する（Ｓ２７）、
車載システム。
［２］ 前記ゾーン制御部として、第１ゾーン制御部（ゾーンＥＣＵ２０Ａ）、及び第２ゾーン制御部（ゾーンＥＣＵ２０Ｂ）がそれぞれ前記第１の車載通信網（上流側通信網５１）を介して前記上位制御部（セントラルＥＣＵ１０）と接続され、
前記第１ゾーン制御部の下流側に、第１ゾーン（ゾーン１）の複数の下位制御部（下流ＥＣＵ３１、３２）が接続され、
前記第２ゾーン制御部の下流側に、第２ゾーン（ゾーン２）の複数の下位制御部（下流ＥＣＵ３３、３４）が接続され、
前記第１ゾーン制御部は前記第１ゾーンの前記複数の下位制御部に関するセキュリティ異常を検知する機能を有し、
前記第２ゾーン制御部は前記第２ゾーンの前記複数の下位制御部に関するセキュリティ異常を検知する機能を有する、
上記［１］に記載の車載システム。
［３］ 前記第１の車載通信網（上流側通信網５１）は第１通信規格に従って制御され、
前記第２の車載通信網（下流側通信網５２）は、前記第１通信規格よりも低速の第２通信規格に従って制御される、
上記［１］又は［２］に記載の車載システム。
［４］ 前記ゾーン制御部（ゾーンＥＣＵ２０）は、前記第２の車載通信網を介してその下流側に接続されている全ての前記下位制御部（下流ＥＣＵ３１、３２）のそれぞれを監視対象とする、
上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の車載システム。
［５］ 前記ゾーン制御部は、不正を認識した場合に、該当する前記下位制御部に対する電源電力の供給を遮断する（Ｓ２８）と共に、不正の発生を前記上位制御部に通知する（Ｓ２９）、
上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の車載システム。
１０ セントラルＥＣＵ
２０，２０Ａ，２０Ｂ ゾーンＥＣＵ
２１ ＭＡＣアドレス監視部
２１ａ ＭＡＣアドレス取得部
２１ｂ 前回ＭＡＣアドレス記憶部
２１ｃ ＭＡＣアドレス比較部
２２ 通信レスポンス監視部
２２ａ 通信レスポンス検出部
２２ｂ レスポンス閾値記憶部
２２ｃ 通信レスポンス比較部
２３ 電源電流監視部
２３ａ 電源電流検出部
２３ｂ 電流閾値記憶部
２３ｃ 電源電流比較部
２４ 下流側異常判定部
２５ 電源電力供給部
２６ 電力供給制御部
３１，３２，３３，３４ 下流ＥＣＵ
３１ａ，３２ａ ＭＡＣアドレス保持部
４１，４２，４３，４４，４５，４６ 負荷
５１ 上流側通信網
５２，５２Ａ，５２Ｂ 下流側通信網
５３，５３Ａ，５３Ｂ，５４，５４Ａ，５４Ｂ，５５ 電源供給線
６０ 無線通信モジュール
１００，１００Ａ 車載システム
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 比較結果
ＳＧ１ 電力制御信号
ＳＧ２ 異常通知信号

Claims (5)

  1. 車両上と車両外との間を跨ぐ通信のセキュリティを管理する上位制御部と、第１の車載通信網を介して前記上位制御部と接続され前記車両上の１つのゾーンを管理する１つ以上のゾーン制御部と、第２の車載通信網を介して前記ゾーン制御部の下流側に接続された複数の下位制御部とを有する車載システムであって、
    前記ゾーン制御部が、
    前記複数の下位制御部のそれぞれに対する電源電力供給を制御する電源制御部と、
    前記複数の下位制御部のそれぞれの通信を制御する通信制御部と、
    前記複数の下位制御部のそれぞれの異常の有無を検知する異常検知部とを備え、
    前記異常検知部は、前記下位制御部のそれぞれについて、電源電流値と、通信レスポンス時間と、ＭＡＣアドレスとを含む３以上の要素を監視し、前記要素の複数の異常を検知した場合に、該当する前記下位制御部の不正を認識する、
    車載システム。
  2. 前記ゾーン制御部として、第１ゾーン制御部、及び第２ゾーン制御部がそれぞれ前記第１の車載通信網を介して前記上位制御部と接続され、
    前記第１ゾーン制御部の下流側に、第１ゾーンの複数の下位制御部が接続され、
    前記第２ゾーン制御部の下流側に、第２ゾーンの複数の下位制御部が接続され、
    前記第１ゾーン制御部は前記第１ゾーンの前記複数の下位制御部に関するセキュリティ異常を検知する機能を有し、
    前記第２ゾーン制御部は前記第２ゾーンの前記複数の下位制御部に関するセキュリティ異常を検知する機能を有する、
    請求項１に記載の車載システム。
  3. 前記第１の車載通信網は第１通信規格に従って制御され、
    前記第２の車載通信網は、前記第１通信規格よりも低速の第２通信規格に従って制御される、
    請求項１又は請求項２に記載の車載システム。
  4. 前記ゾーン制御部は、前記第２の車載通信網を介してその下流側に接続されている全ての前記下位制御部のそれぞれを監視対象とする、
    請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車載システム。
  5. 前記ゾーン制御部は、不正を認識した場合に、該当する前記下位制御部に対する電源電力の供給を遮断すると共に、不正の発生を前記上位制御部に通知する、
    請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車載システム。
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