JP6192673B2 - 鍵管理システム、鍵管理方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、鍵管理システム、鍵管理方法およびコンピュータプログラムに関する。

近年、自動車に組み込まれている車載制御システムには、２０個〜１００個程度のＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ；車載制御マイコン）が搭載されている。ＭＣＵとは、コンピュータの一種であり、コンピュータプログラムによって、ＭＣＵは所望の機能を実現する。これらのＭＣＵが、ネットワークデバイス用のシリアルバスであるＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に繋がり、各ＭＣＵが互いに連携をすることで、車載制御システムは、走る、止まる、曲がるといった自動車の基本的な制御や、その他の応用的な制御を行っている。ＣＡＮとは、自動車などの機械の内部で電子回路や各装置を接続するためのネットワーク規格であり、ＩＳＯ（国際標準化機構）によって標準化されている。
また、自動車には、ＭＣＵに繋がるＯＢＤ（Ｏｎ−Ｂｏａｒｄ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ；自己故障診断）ポートと呼ばれる診断ポートのインタフェースが設けられている。このＯＢＤポートに、メンテナンス専用の診断端末を接続して、該診断端末から更新プログラムのインストールおよびデータの設定変更などを行うことができる。すでに使用されている自動車について、ＭＣＵのコンピュータプログラムの更新等をする場合には、通常、車検時や自動車の定期点検時などに、正規販売店（ディーラー）や一般の自動車整備工場の工員によって更新がなされる。

Ｃ．Ｍｉｌｌｅｒ、Ｃ．Ｖａｌａｓｅｋ、"Ａｄｖｅｎｔｕｒｅｓ ｉｎ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔｓ"、ＤＥＦ ＣＯＮ ２１、２０１３年８月． 吉岡顕、小熊寿、西川真、繁富利恵、大塚玲、今井秀樹、"構成証明機能を持つ車内通信プロトコルの提案"、情報処理学会、ＤＩＣＯＭＯ２００８、２００８年７月．

従来の車載制御システムには、ＭＣＵのコンピュータプログラムの不正書き換え防止機能、ＣＡＮに流れるパケットの送信元認証機能、等のセキュリティ機能が備わっていない。そのため、ＭＣＵの制御プログラムの改ざん、なりすましパケットによる制御機能の乗っ取り、悪意によるＭＣＵ自体の取り替え、等の問題がある。これらの問題が発生した場合には、人命に影響する可能性もある。したがって、自動車等の車両に備わるコンピュータで使用されるコンピュータプログラム等のデータの適用については、信頼性を向上させることが望まれる。
信頼性を向上させる手段の１つとして、例えば、各ＭＣＵが、起動後に、自己のＭＣＵが保持する認証用の鍵を用いて、データの交換相手と相互に認証をするようにすることが考えられる。それによって、車両外部からの攻撃に対する車載制御システムの防御能力を向上させることができる。または、ＭＣＵに使用されるコンピュータプログラム等のデータに電子署名を付してＭＣＵへ配布し、該ＭＣＵが保持する検証用の鍵を用いて該データの電子署名を検証することによって、ＭＣＵに使用されるコンピュータプログラム等のデータの検査をすることが考えられる。上記のような場面等においては、車載制御システムのコンピュータに保持される鍵の管理や更新をどのような手段で実現するのかという点が、保安上の課題となっている。

非特許文献１では、ＯＢＤポートからＭＣＵへ偽のコードを送信することで、車載制御システムへの攻撃が可能であることを実証している。非特許文献２では、システム全体のＭＣＵを統括するマスタとしての役割を持つマスタＭＣＵを設けることによって、マスタＭＣＵがその他のＭＣＵ（エンドＭＣＵ）の制御コードに関するハッシュの期待値を管理する。そして、エンジン始動時に、マスタＭＣＵがハッシュの期待値を測定・比較する手法が提示されている。しかしながら非特許文献２では、ハッシュの期待値の測定において、ハッシュの期待値を安全に計算すること、およびハッシュの期待値を安全に管理すること、が保証されていないという問題がある。

上記の従来技術では、マスタＭＣＵが認証用の鍵を用いてエンドＭＣＵを認証している。そのためマスタＭＣＵは、エンドＭＣＵを認証するための共通鍵または公開鍵を、事前に入手しておく必要がある。しかしながら従来技術では、このエンドＭＣＵを認証すするための共通鍵または公開鍵をマスタＭＣＵへ配布する方法、および配布された共通鍵または公開鍵の正しさを保証する方法、については言及されていない。すなわち従来技術では、自動車等の車両の車載制御システムに保持される鍵の管理や更新を実現することができないという課題がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、複数のＭＣＵで構成される車載制御システムにおける認証用の鍵を管理するための、鍵管理システムに関するものである。本発明では、車載制御システムにおいて、各ＭＣＵ（エンドＭＣＵ）の認証用の鍵の更新時に新しい鍵（更新鍵）を生成および管理したりする、マスタの役割を持ったマスタＭＣＵを設ける。また、本発明におけるマスタＭＣＵは、車両を特定するＩＤが記憶されたｅＳＩＭ（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ ＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＩｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）またはＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）を有している。また、本発明における鍵管理システムは、マスタＭＣＵおよびエンドＭＣＵの初回鍵の生成と、マスタＭＣＵの更新鍵の生成および管理と、を行うための、車両外部に設置されたリモートサーバを有する。
以上によって、本発明は、自動車等の車両に保持される鍵の更新や管理を実現できる、鍵管理システム、鍵管理方法およびコンピュータプログラムを提供する。

（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、 車両に備わる第２のコンピュータとデータを送受信する前記車両に備わる第１のコンピュータと、前記第１のコンピュータと無線通信ネットワークを介してデータを送受信する鍵管理サーバ装置と、を備える鍵管理システムであり、前記第１のコンピュータは、前記第２のコンピュータの認証に用いる第２の鍵を記憶する第２の鍵記憶部と、前記第２の鍵の更新鍵を生成して前記第２の鍵記憶部に記憶された前記第２の鍵を更新する第２の鍵管理部と、を備え、前記鍵管理サーバ装置は、前記第１のコンピュータの認証に用いる第１の鍵および前記第２の鍵を記憶する第１の鍵記憶部と、前記第１の鍵を生成して前記第１の鍵記憶部に記憶された前記第１の鍵を更新し、前記第２の鍵の初回鍵を生成して前記第１の鍵記憶部に記憶された前記第２の鍵を更新する第１の鍵管理部と、を備える鍵管理システムである。

（２）本発明の一態様は、車両に備わる第２のコンピュータとデータを送受信する前記車両に備わる第１のコンピュータと、前記第１のコンピュータと無線通信ネットワークを介してデータを送受信する鍵管理サーバ装置と、を備える鍵管理システムであり、前記第１のコンピュータは、前記第２のコンピュータの認証に用いる第２の鍵を記憶する第２の鍵記憶部と、前記鍵管理サーバ装置から送付された前記第２の鍵で前記第２の鍵記憶部に記憶された前記第２の鍵を更新する第２の鍵管理部と、を備え、前記鍵管理サーバ装置は、 前記第１のコンピュータの認証に用いる第１の鍵および前記第２の鍵を記憶する第１の鍵記憶部と、前記第１の鍵を生成して前記第１の鍵記憶部に記憶された前記第１の鍵を更新し、前記第２の鍵を生成して前記第１の鍵記憶部に記憶された前記第２の鍵を更新する第１の鍵管理部と、を備える鍵管理システムである。

（３）本発明の一態様は、車両に備わる第２のコンピュータとデータを送受信する前記車両に備わる第１のコンピュータと、前記第１のコンピュータと無線通信ネットワークを介してデータを送受信する鍵管理サーバ装置と、を備える鍵管理システムにおいて、前記第１のコンピュータは、前記第２のコンピュータの認証に用いる第２の鍵を記憶する第２の鍵記憶ステップと、前記第２の鍵の更新鍵を生成して前記第２の鍵記憶ステップにおいて記憶された前記第２の鍵を更新する第２の鍵管理ステップと、を含み、前記鍵管理サーバ装置は、前記第１のコンピュータの認証に用いる第１の鍵および前記第２の鍵を記憶する第１の鍵記憶ステップと、前記第１の鍵を生成して前記第１の鍵記憶ステップにおいて記憶された前記第１の鍵を更新し、前記第２の鍵の初回鍵を生成して前記第１の鍵記憶ステップにおいて記憶された前記第２の鍵を更新する第１の鍵管理ステップと、を含む鍵管理方法である。

（４）本発明の一態様は、車両に備わる第２のコンピュータとデータを送受信する前記車両に備わる第１のコンピュータに、前記第２のコンピュータの認証に用いる第２の鍵を記憶する第２の鍵記憶機能と、前記第２の鍵の更新鍵を生成して前記第２の鍵記憶機能によって記憶された前記第２の鍵を更新する第２の鍵管理機能と、を実現するためのコンピュータプログラムである。

（５）本発明の一態様は、第１のコンピュータと無線通信ネットワークを介してデータを送受信する鍵管理サーバコンピュータに、前記第１のコンピュータの認証に用いる第１の鍵および第２の鍵を記憶する第１の鍵記憶機能と、前記第１の鍵を生成して前記第１の鍵記憶機能によって記憶された前記第１の鍵を更新し、前記第２の鍵の初回鍵を生成して前記第１の鍵記憶機能によって記憶された前記第２の鍵を更新する第１の鍵管理機能と、 を実現するためのコンピュータプログラムである。

本発明によれば、自動車等の車両に保持される鍵の更新や管理を実現できる。

本発明の一実施形態に係る鍵管理システムの構成図である。 本発明の一実施形態に係る鍵管理サーバ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るマスタＭＣＵおよびエンドＭＣＵの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る鍵管理サーバ装置とマスタＭＣＵとの間の認証方法の手順を示すシーケンスチャートである。 本発明の一実施形態に係るマスタＭＣＵへの初回鍵の配布方法の手順を示すシーケンスチャートである。 本発明の一実施形態に係るエンドＭＣＵへの初回鍵の配布方法の手順を示すシーケンスチャートである。 本発明の一実施形態に係るマスタＭＣＵ鍵の更新方法の手順を示すシーケンスチャートである。 本発明の一実施形態に係るエンドＭＣＵ鍵の更新方法の手順を示すシーケンスチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態では、車両として自動車を例に挙げて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る鍵管理システムの構成図である。
図１において、鍵管理システムは、鍵管理サーバ装置１０と、１つのマスタＭＣＵ＿２０と、複数のエンドＭＣＵ＿５０と、を備える。なお、エンドＭＣＵ＿５０は、１つだけであってもかまわない。鍵管理サーバ装置１０は、自動車１の製造会社（車メーカとも称する）に備わる。マスタＭＣＵ＿２０および各エンドＭＣＵ＿５０は、自動車１に備わる。鍵管理サーバ装置１０とマスタＭＣＵ＿２０とは、無線通信ネットワーク２を介して通信をする。無線通信ネットワーク２は、通信事業者によって運用される。無線通信ネットワーク２を利用するためには、無線通信ネットワーク２の契約者情報が書き込まれたｅＳＩＭまたはＳＩＭが必要である。

自動車１において、マスタＭＣＵ＿２０は制御用車載ネットワーク４０に接続される。制御用車載ネットワーク４０として、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）が使用される。本実施形態では、制御用車載ネットワーク４０はＣＡＮである。

制御用車載ネットワーク４０には、マスタＭＣＵ＿２０および各種のエンドＭＣＵ＿５０が接続される。各エンドＭＣＵ＿５０は、例えば、駆動系ＭＣＵ、車体系ＭＣＵ、安全制御系ＭＣＵなどである。マスタＭＣＵ＿２０は、制御用車載ネットワーク４０を介して、各エンドＭＣＵ＿５０との間でデータを交換する。

図２は、本発明の一実施形態に係る鍵管理サーバ装置の構成を示すブロック図である。
図２において、鍵管理サーバ装置１０は、無線通信部１１とｅＳＩＭ＿１２と鍵管理部１３と暗号処理部１４と鍵管理データ記憶部１５とを備える。これら各部はデータを交換できるように構成されている。

無線通信部１１は無線通信によりデータを送受信する。ｅＳＩＭ＿１２は、無線通信ネットワーク２の契約者情報が書き込まれたｅＳＩＭである。よって、無線通信部１１は、ｅＳＩＭ＿１２を使用することにより無線通信ネットワーク２を利用できる。なお、ｅＳＩＭ＿１２の代わりにＳＩＭを利用してもよい。

鍵管理部１３は、自動車１の鍵の管理を行う。ここで管理する鍵とは、マスタＭＣＵ鍵、エンドＭＣＵ鍵、および全てのマスタＭＣＵおよびエンドＭＣＵが予め持っているメーカＭＣＵ鍵である。

マスタＭＣＵ鍵は、鍵管理サーバ装置１０で生成および管理され、マスタＭＣＵに配布される鍵である。マスタＭＣＵ鍵は、マスタＭＣＵと各エンドＭＣＵとの間の認証、またはマスタＭＣＵと鍵管理サーバ装置との間の認証等に用いられる

エンドＭＣＵ鍵は、初回（初回鍵）は鍵管理サーバ装置で生成され、２回目以降（更新鍵）はマスタＭＣＵで生成され、エンドＭＣＵ＿５０に配布される鍵である。エンドＭＣＵ鍵は、マスタＭＣＵ＿２０および鍵管理サーバ装置１０によって管理される。エンドＭＣＵ鍵は、エンドＭＣＵとマスタＭＣＵとの間の認証、または各エンドＭＣＵ間の認証等に用いられる。

メーカＭＣＵ鍵は、ＭＣＵの製造者が、ＭＣＵの製造時に予め、ＭＣＵが有するセキュアＲＯＭに記憶させている。全てのマスタＭＣＵ＿２０およびエンドＭＣＵ＿５０は、メーカＭＣＵ鍵を予め持っている。車メーカは、各メーカＭＣＵ鍵の内容について、何らかの方法（メール等により電子データとして送付、または書類による送付など）によって、予め情報を得ているものとする。メーカＭＣＵ鍵の内容は、ＭＣＵの製造者と車メーカとだけが知り得るものであるとする。

暗号処理部１４は、鍵管理データ記憶部１５に記憶されたマスタＭＣＵ鍵またはエンドＭＣＵ鍵またはメーカ鍵ＭＣＵ鍵を用いて、マスタＭＣＵ＿２０との認証およびデータの送受信において必要な暗号化、複合化の暗号処理を行う。

鍵管理データ記憶部１５は、ＭＣＵを一意に特定するＭＣＵ＿ＩＤと該ＭＣＵが持つ鍵とが紐付られた鍵管理データを記憶する。ここで言う鍵管理データとは、例えば、マスタＭＣＵ＿２０のＭＣＵ＿ＩＤ（マスタＭＣＵ＿ＩＤとも称する）に紐付られた、マスタＭＣＵ＿２０のマスタＭＣＵ鍵およびメーカＭＣＵ鍵のデータである。また例えば、エンドＭＣＵ＿５０のＭＣＵ＿ＩＤ（エンドＭＣＵ＿ＩＤとも称する）に紐付られた、エンドＭＣＵ＿５０のエンドＭＣＵ鍵およびメーカＭＣＵ鍵のデータである。

なお、ＭＣＵ＿ＩＤとは、ＭＣＵを一意に特定するためのＩＤである。このＭＣＵ＿ＩＤから、車載制御システムは、車両におけるどのＭＣＵであるかを特定できるものとする。また、ここで言う車載制御システムとは、自動車１に搭載されている、マスタＭＣＵ＿２０と、各エンドＭＣＵ＿５０と、およびそれらの各ＭＣＵをつなぐ制御用車載ネットワーク４０と、を含んで構成される。

図３は、本発明の一実施形態に係るマスタＭＣＵおよびエンドＭＣＵの構成を示すブロック図である。図３に示されるマスタＭＣＵ＿２０および各エンドＭＣＵ＿５０は、自動車等の車両の車載制御システムに搭載される。

図３において、マスタＭＣＵ＿２０およびエンドＭＣＵ＿５０は、コンピュータの一種である。マスタＭＣＵ＿２０は、制御用車載ネットワーク４０に、１つだけ接続される。一方、エンドＭＣＵ＿５０は、制御用車載ネットワーク４０に、複数個（エンドＭＣＵ＿５０−ａ，５０−ｂ等）接続されている。なお、エンドＭＣＵ＿５０は１つだけあってもかまわない。制御用車載ネットワーク４０は、マスタＭＣＵ＿２０と各エンドＭＣＵ＿５０との間、またはエンドＭＣＵ＿５０と他のエンドＭＣＵ＿５０との間で交換されるデータを伝送する。

制御用車載ネットワーク４０として、本実施形態ではＣＡＮを使用する。マスタＭＣＵ＿２０および各エンドＭＣＵ＿５０は、制御用車載ネットワーク４０を介して、相互にデータを送受信する。マスタＭＣＵ＿２０および各エンドＭＣＵ＿５０は、車両内の機器を制御する電子制御ユニット（ＭＣＵ）として利用される。
マスタＭＣＵ＿２０は、制御用車載ネットワーク４０に接続される各エンドＭＣＵ＿５０を認証する処理において、マスタとして動作する。

まず、図３を参照して、マスタＭＣＵ＿２０の構成を説明する。
マスタＭＣＵ＿２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ；中央演算処理装置）＿２１と、フラッシュメモリ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ）２２と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）＿２３と、ブートローダ（ｂｏｏｔ ｌｏａｄｅｒ）２４と、セキュアエレメント（ｓｅｃｕｒｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）２５と、ｅＳＩＭ２７と、無線通信部２６と、を有する。

セキュアエレメント２５は、セキュアＲＡＭ＿３１と、セキュアＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ；リードオンリメモリ）＿３２と、を有する。
セキュアＲＡＭ＿３１は、暗号処理部３４と、鍵更新部３５と、鍵保持部３６と、鍵管理部３７と、鍵管理データ記憶部３８と、を有する。

ＣＰＵ＿２１はコンピュータプログラムを実行することにより、車両内の機器を制御する制御ユニットとして機能する。
フラッシュメモリ２２は、ＣＰＵ＿２１で実行されるコンピュータプログラムと該コンピュータプログラムについての署名とを記憶する。

ＲＡＭ＿２３はデータを記憶する。ＲＡＭ＿２３は、ＣＰＵ＿２１がコンピュータプログラムを実行する際の実行領域となる。
ブートローダ２４は、マスタＭＣＵ＿２０の電源投入に伴ってブート処理を行う。ブートローダ２４は、該ブート処理の内容を変更できないようにＲＯＭ化されている。

セキュアエレメント２５は、セキュアエレメント２５の内部で保持されるデータに対して、セキュアエレメント２５の外部からはアクセスをすることができない安全な要素として構成される。
無線通信部２６は、無線通信ネットワーク２と接続し、無線通信によりデータを送受信する。

ｅＳＩＭ＿２７は、無線通信ネットワーク２の契約者情報が書き込まれたｅＳＩＭである。無線通信部２６は、ｅＳＩＭ＿２７を使用することにより無線通信ネットワーク２を利用できる。なお、ｅＳＩＭ＿２７の代わりにＳＩＭを利用してもよい。ｅＳＩＭおよびＳＩＭは、コンピュータの一種であり、コンピュータプログラムによって所望の機能を実現する。

セキュアＲＡＭ＿３１は、セキュアエレメント２５の内部で保持されるデータの一時記憶領域である。セキュアＲＡＭ＿３１に対してセキュアエレメント２５の外部からはアクセスをすることができないように構成される。

セキュアＲＯＭ＿３２は、セキュアエレメント２５の内部で使用される鍵を記憶する。セキュアＲＯＭ＿３２に対してセキュアエレメント２５の外部からはアクセスをすることができないように構成される。セキュアＲＯＭ＿３２には、マスタＭＣＵ＿２０の製造時などに、予め安全に鍵（メーカＭＣＵ鍵）が書き込まれる。

暗号処理部３４は、自己のマスタＭＣＵ＿２０と各エンドＭＣＵ＿５０との間、または自己のマスタＭＣＵ＿２０と鍵管理サーバ装置１０との間で交換される情報についての暗号処理を、鍵保持部３６または鍵管理データ記憶部３８またはセキュアＲＯＭ＿３２にそれぞれ記憶されている、マスタＭＣＵ鍵またはエンドＭＣＵ鍵またはメーカＭＣＵ鍵を使用して行う。該暗号処理は、暗号化処理または復号化処理である。暗号処理部３４は、該暗号処理において、セキュアＲＡＭ＿３１を一時記憶領域として使用する。

また、暗号処理部３４は、ブートローダ２４によるブート処理におけるプログラム正当性検証処理を、セキュアＲＯＭ＿３２に保持されるメーカＭＣＵ鍵を使用して行う。暗号処理部３４は、該プログラム正当性検証処理において、セキュアＲＡＭ＿３１を一時記憶領域として使用する。

鍵更新部３５は、鍵保持部３６に保持しているマスタＭＣＵ鍵を、鍵管理サーバ装置１０から送られてくる新しいマスタＭＣＵ鍵（新規マスタＭＣＵ鍵とも称する）で更新（上書き）する。

鍵保持部３６は、最新のマスタＭＣＵ鍵を保持する。
鍵管理部３７は、各エンドＭＣＵ＿５０のエンドＭＣＵ鍵の鍵管理を行う。
鍵管理データ記憶部３８は、各エンドＭＣＵ＿５０のエンドＭＣＵ鍵の鍵管理データを記憶する。

次に、図３を参照して、エンドＭＣＵ＿５０の構成を説明する。
エンドＭＣＵ＿５０は、ＣＰＵ＿５１と、フラッシュメモリ５２と、ＲＡＭ＿５３と、ブートローダ５４と、セキュアエレメント５５と、を有する。

セキュアエレメント５５は、セキュアＲＡＭ＿６１と、セキュアＲＯＭ＿６２と、を有する。
セキュアＲＡＭ＿６１は、暗号処理部６４と、鍵更新部６５と、鍵保持部６６と、を有する。

ＣＰＵ＿５１、フラッシュメモリ５２、ＲＡＭ＿５３は、それぞれ、マスタＭＣＵ＿２０のＣＰＵ＿２１、フラッシュメモリ２２、ＲＡＭ＿２３と同様の構成であるので、説明を省略する。
ブートローダ５４は、エンドＭＣＵ＿５０の電源投入に伴ってブート処理を行う。ブートローダ５４は、該ブート処理の内容を変更できないようにＲＯＭ化されている。

セキュアエレメント５５は、セキュアエレメント５５の内部で保持されるデータに対してセキュアエレメント５５の外部からアクセスできない安全な要素として構成される。

セキュアＲＡＭ＿６１は、セキュアエレメント５５の内部で保持されるデータの一時記憶領域である。セキュアＲＡＭ＿６１に対してセキュアエレメント５５の外部からはアクセスをすることができないように構成される。

セキュアＲＯＭ＿６２は、セキュアエレメント５５の内部で使用される鍵を記憶する。セキュアＲＯＭ＿６２に対してセキュアエレメント５５の外部からはアクセスをすることができないように構成される。セキュアＲＯＭ＿６２には、各エンドＭＣＵ＿５０の製造時などに、予め安全に鍵（メーカＭＣＵ鍵）が書き込まれる。

暗号処理部６４は、自己のエンドＭＣＵ＿５０とマスタＭＣＵ＿２０との間、または自己のエンドＭＣＵ＿５０と他の各エンドＭＣＵ＿５０との間で交換される情報についての暗号処理を、鍵保持部６６またはセキュアＲＯＭ＿６２にそれぞれ記憶されているエンドＭＣＵ鍵またはメーカＭＣＵ鍵を使用して行う。該暗号処理は、暗号化処理または復号化処理である。暗号処理部６４は、該暗号処理において、セキュアＲＡＭ＿６１を一時記憶領域として使用する。

また、暗号処理部６４は、ブートローダ５４によるブート処理におけるプログラム正当性検証処理を、セキュアＲＯＭ＿６２に保持されるメーカＭＣＵ鍵を使用して行う。暗号処理部６４は、該プログラム正当性検証処理において、セキュアＲＡＭ＿６１を一時記憶領域として使用する。

鍵更新部６５は、鍵保持部６６に保持しているエンドＭＣＵ鍵を、マスタＭＣＵ＿２０から送られてくる新しいエンドＭＣＵ鍵（新規エンドＭＣＵ鍵とも称する）で更新（上書き）する。
鍵保持部６６は、最新のエンドＭＣＵ鍵を保持する。

次に、本実施形態に係る鍵管理システムの動作を説明する。なお、以下の説明において、鍵管理サーバ装置１０とマスタＭＣＵ＿２０とは、無線通信ネットワーク２を介して、データを送受信する。
まず、本実施形態に係る車載制御システムの初回起動時における、鍵管理システムの動作の概要を説明し、その後で各動作について詳細な説明をする。

［車載制御システムの初回起動時における鍵管理システムの動作の概要］
（ステップＳ００１）自動車１の車載制御システムに電源が入り、マスタＭＣＵ＿２０および各エンドＭＣＵ＿５０が起動する。その後、ステップＳ００２へ進む。

（ステップＳ００２）マスタＭＣＵ＿２０が鍵管理サーバ装置１０と、無線通信ネットワーク２を介して、通信接続をする。このとき、マスタＭＣＵ＿２０が有するｅＳＩＭ＿２７（またはＳＩＭでもよい）が、チャレンジ＆レスポンスの認証方法で鍵管理サーバ装置１０と認証を行う。そして、鍵管理サーバ装置１０は、車載制御システムとｅＳＩＭとの紐付けをした後、鍵管理サーバ装置１０とマスタＭＣＵ＿２０との間の通信セッションを確立する。その後、ステップＳ００３へ進む。

（ステップＳ００３）鍵管理サーバ装置１０は、マスタＭＣＵ＿２０が正規のＭＣＵであるか否かの判定をする。正規のＭＣＵであると判定した場合には、鍵管理サーバ装置１０は、マスタＭＣＵ＿２０のマスタＭＣＵ鍵を生成し、そのマスタＭＣＵ鍵をマスタＭＣＵ＿２０へ送信する。マスタＭＣＵ＿２０は、鍵管理サーバ装置１０から送られてきたマスタＭＣＵ鍵を保管する。その後、ステップＳ００４へ進む。

（ステップＳ００４）マスタＭＣＵ＿２０は、エンドＭＣＵ＿５０の初回起動命令を受けて、無線通信ネットワーク２を介し、鍵管理サーバ装置１０に問い合わせを行う。その後、ステップＳ００５へ進む。

（ステップＳ００５）鍵管理サーバ装置１０は、エンドＭＣＵ＿５０が正規のＭＣＵであるか否かの判定をする。正規のＭＣＵであると判定した場合には、鍵管理サーバ装置１０は、エンドＭＣＵ＿５０のエンドＭＣＵ鍵を生成し、そのエンドＭＣＵ鍵をマスタＭＣＵ＿２０へ送信する。その後、ステップＳ００６へ進む。

（ステップＳ００６）マスタＭＣＵ＿２０は、鍵管理サーバ装置１０から送られてきたエンドＭＣＵ鍵を保管する。また、マスタＭＣＵ＿２０は、該エンドＭＣＵ鍵をエンドＭＣＵ＿５０へ送信（転送）する。

（ステップＳ００７）エンドＭＣＵ＿５０は、マスタＭＣＵ＿２０から送られてきたエンドＭＣＵ鍵を保管する。そして、その後、エンドＭＣＵ＿５０は、該エンドＭＣＵ鍵を利用してマスタＭＣＵ＿２０または他の各エンドＭＣＵ＿５０と認証を行う。以上が、車載制御システムの初回起動時における、鍵管理システムの動作の概要である。
次に、鍵管理システムの各動作について、詳細な説明をする。

［鍵管理サーバ装置とマスタＭＣＵとの認証方法］
図４を参照して、本発明の一実施形態に係る鍵管理サーバ装置とマスタＭＣＵとの認証方法について説明する。
本実施形態では、車載制御システムのマスタＭＣＵ＿２０に、ｅＳＩＭ＿２７を搭載する。これは、車両外部との通信手段として搭載しているだけではなく、自己の自動車１の車載制御システムを一意に特定して、成りすましによる攻撃に対する防御のために搭載しているという意味も持っている。

車載制御システムを一意に特定するため、ｅＳＩＭ＿２７には、自己の自動車１を特定するための車ＩＤと、鍵管理サーバ装置１０（車メーカサーバ）と認証するための鍵と、を保管しているものとする。ｅＳＩＭ＿２７と鍵管理サーバ装置１０との間の認証手順としては、例えば、一般的なチャレンジ＆レスポンスの認証方法を使用することが挙げられる。なお、本実施形態ではｅＳＩＭ＿２７を用いているが、代わりにＳＩＭを用いてもよい。
図４は、本発明の一実施形態に係る鍵管理サーバ装置とマスタＭＣＵとの間の認証方法の手順を示すシーケンスチャートである。

（ステップＳ１０１）マスタＭＣＵ＿２０のＣＰＵ＿２１が、ｅＳＩＭ＿２７に通信要求をする。その後、ステップＳ１０２へ進む。

（ステップＳ１０２）マスタＭＣＵの＿２０のｅＳＩＭ＿２７は、無線通信部２６により、鍵管理サーバ装置１０（車メーカサーバ）へ、認証要求メッセージを送信する。その際、車載制御システムを一意に特定するため、自己の自動車１の車載制御システムを特定するための車ＩＤを、無線通信部２６により、認証要求メッセージとともに送信する。その後、ステップＳ１０３へ進む。

（ステップＳ１０３）鍵管理サーバ装置１０の暗号処理部１４は、乱数を生成し、該生成された乱数をチャレンジ値とする。暗号処理部１４は、認証要求メッセージの応答として、マスタＭＣＵ＿２０に対して、該チャレンジ値（乱数）を、無線通信部１１により送信する。その後、ステップＳ１０４へ進む。

（ステップＳ１０４）マスタＭＣＵ＿２０は、無線通信部２６により、チャレンジ値（乱数）を受信し、暗号処理部３４へ送る。暗号処理部３４は、チャレンジ値（乱数）を、鍵保持部３６に記憶されているマスタＭＣＵ鍵（または、セキュアＲＯＭ３２に記憶されるメーカＭＣＵ鍵）で暗号化し、データ（乱数）を生成する。暗号処理部３４は、生成されたデータ（乱数）をレスポンス値として、無線通信部２６により鍵管理サーバ装置１０へ送信する。その後、ステップＳ１０５へ進む。

（ステップＳ１０５）鍵管理サーバ装置１０の暗号処理部１４は、無線通信部１１により、レスポンス値（乱数）を受信し、暗号処理部１４へ送る。暗号処理部１４は、チャレンジ＆レスポンスの認証方法の一例であるレスポンスマッチ処理を実行する。このレスポンスマッチ処理では、鍵管理データ記憶部１５に格納された鍵管理データに記憶されているマスタＭＣＵ＿２０に対応付けられたマスタＭＣＵ鍵（またはマスタＭＣＵ＿２０に対応付けられたメーカＭＣＵ鍵）でレスポンス値（乱数）を復号化し、各復号結果がチャレンジ値（乱数）に一致するかを判定する。したがって、鍵管理データ記憶部１５の鍵管理データは、発行済みの全てのマスタＭＣＵ鍵、エンドＭＣＵ鍵、メーカＭＣＵ鍵、のデータを記憶していることが好ましい。

該判定の結果、チャレンジ値（乱数）に一致する復号結果が一つだけある場合には、レスポンス値（乱数）の検証が成功である。レスポンス値（乱数）の検証が成功である場合には、鍵管理サーバ装置１０とマスタＭＣＵ＿２０との間の、セキュアチャネルの構築が完了する。

一方、該判定の結果、チャレンジ値（乱数）に一致する復号結果がない場合、およびチャレンジ値（乱数）に一致する復号結果が複数ある場合には、レスポンス値（乱数）の検証が失敗である。レスポンス値（乱数）の検証が失敗である場合には、図４の処理を終了する。なお、レスポンス値（乱数）の検証が失敗である場合には、所定のエラー処理を行ってもよい。

以上により、鍵管理サーバ装置１０とマスタＭＣＵ＿２０とが認証をし、セキュアチャネルの構築をすることができる。

［マスタＭＣＵへの初回鍵の配布方法］
図５を参照して、本発明の一実施形態に係るマスタＭＣＵへの初回鍵の配布方法について説明する。
図５は、本発明の一実施形態に係るマスタＭＣＵへの初回鍵の配布方法の手順を示すシーケンスチャートである。

（ステップＳ２０１）マスタＭＣＵ＿２０は、初回起動であるか否かのフラグを持ち、そのフラグによって、自己のマスタＭＣＵ＿２０の今回の起動が、初回起動であるか否かを判定する。その後、ステップＳ２０２へ進む。

（ステップＳ２０２）マスタＭＣＵ＿２０は、鍵管理サーバ装置１０（車メーカサーバ）に対して、アクティベート要求を送信する。なお、アクティベートとは、機能を有効な状態にすることであり、主に、サーバ側でクライアントの機器が正規のライセンスを所有しているかどうかを認証すること、を意味する。該アクティベート要求には、アクティベートを要求するメッセージと、自己のマスタＭＣＵ＿２０のマスタＭＣＵ＿ＩＤと、セキュアＲＯＭ＿３２に格納されたメーカＭＣＵ鍵で暗号化した自己のマスタＭＣＵのマスタＭＣＵ＿ＩＤと、が含まれている。その後、ステップＳ２０３へ進む。

（ステップＳ２０３）鍵管理サーバ装置１０は、鍵管理データ記憶部＿１５に記憶されている、マスタＭＣＵ＿ＩＤに紐づくマスタＭＣＵ＿２０のメーカＭＣＵ鍵を利用して、暗号化データを復号する。復号できた場合は、正規のマスタＭＣＵ＿２０からのアクティベート要求であると判断をする。その後、ステップＳ２０４へ進む。
なお、復号できなかった場合は、図５の処理を終了する。その場合、所定のエラー処理を行ってもよい。

（ステップＳ２０４）鍵管理サーバ装置１０は、マスタＭＣＵ＿２０のマスタＭＣＵ鍵を生成する。その後、ステップＳ２０５へ進む。

（ステップＳ２０５）鍵管理サーバ装置１０は、マスタＭＣＵ＿ＩＤに紐づくメーカＭＣＵ鍵で暗号化した、アクティベート完了を示すメッセージと生成したマスタＭＣＵ鍵とを、無線通信部１１により送信する。その後、ステップＳ２０６へ進む。

（ステップＳ２０６）マスタＭＣＵ＿２０は、無線通信部２６により受信した、暗号化されたデータをセキュアＲＯＭ３２に格納されたメーカＭＣＵ鍵で復号し、マスタＭＣＵ鍵を取得する。その後、ステップＳ２０７へ進む。

（ステップＳ２０７）マスタＭＣＵ＿２０は、安全な領域であるセキュアエレメント２５において、鍵更新部３５により、ステップＳ２０６で復号して得られたマスタＭＣＵ鍵を鍵保持部３６に保持する。以上で、処理を終了する。

なお、ステップ２０７において、マスタＭＣＵ鍵が鍵保持部３６に保持されるまでは、自動車１の該マスタＭＣＵ＿２０はマスタＭＣＵ鍵を持っておらず、鍵保持部３６は空の状態である。例えば、自動車１が完成したばかりの新車の状態であって、工場から出荷される前の時点等において、上記にて説明したマスタＭＣＵ＿２０への初回鍵の配布の処理が行われる。

上述した鍵管理サーバ装置１０からマスタＭＣＵ＿２０への初回鍵の配布方法によれば、鍵管理サーバ装置１０が生成し保管したマスタＭＣＵ鍵を、マスタＭＣＵ＿２０が搭載された自動車１に初回鍵として鍵を配布することができる。この初回鍵の配布方法により、鍵管理サーバ装置１０の鍵管理データ記憶部１５に記憶された鍵管理データが示す自動車１の管理内容と、該自動車１に備わるマスタＭＣＵ＿２０の鍵保持部３６に保持されるマスタＭＣＵ鍵と、を一致させることができる。

以上により、鍵管理サーバ装置１０は、マスタＭＣＵ＿２０への初回鍵の配布を行うことができる。

［エンドＭＣＵへの初回鍵の配布方法］
図６を参照して、本発明の一実施形態に係るエンドＭＣＵへの初回鍵の配布方法について説明する。
図６は、本発明の一実施形態に係るエンドＭＣＵへの初回鍵の配布方法の手順を示すシーケンスチャートである。

（ステップＳ３０１）エンドＭＣＵ＿５０は、初回起動であるか否かのフラグを持ち、そのフラグによって、自己のエンドＭＣＵ＿５０の今回の起動が、初回起動かあるか否かを判定する。その後、ステップＳ３０２へ進む。

（ステップＳ３０２）エンドＭＣＵ＿５０は、マスタＭＣＵ＿２０に対して、アクティベート要求を送信する。該アクティベート要求には、アクティベートを要求するメッセージと、自己のエンドＭＣＵ＿５０のエンドＭＣＵ＿ＩＤと、自己のエンドＭＣＵ＿５０のセキュアＲＯＭ＿６２に格納されたメーカＭＣＵ鍵で暗号化した自己のエンドＭＣＵのエンドＭＣＵ＿ＩＤが含まれている。その後、ステップＳ３０３へ進む。

（ステップＳ３０３）マスタＭＣＵ＿２０は、エンドＭＣＵ＿５０からアクティベート要求を受信する。マスタＭＣＵ＿２０は、エンドＭＣＵから受信したアクティベートを要求するメッセージと、エンドＭＣＵ＿５０のエンドＭＣＵ＿ＩＤと、マスタＭＣＵ＿２０のマスタＭＣＵ＿ＩＤと、エンドＭＣＵ＿５０が自己のメーカＭＣＵ鍵で暗号化したエンドＭＣＵ＿ＩＤと、を鍵管理サーバ装置１０に対して、無線通信部２６により、送信する。なお、その際、エンドＭＣＵ＿５０が自己のメーカＭＣＵ鍵で暗号化したエンドＭＣＵ＿ＩＤについては、マスタＭＣＵ＿２０は、自己のマスタＭＣＵ鍵で更に暗号化をしてから、鍵管理サーバ装置１０へ送信する。その後、ステップＳ３０４へ進む。

（ステップＳ３０４）鍵管理サーバ装置１０は、鍵管理データ記憶部＿１５に記憶されている、エンドＭＣＵ＿ＩＤに紐づくエンドＭＣＵ＿５０のメーカＭＣＵ鍵、およびマスタＭＣＵ＿ＩＤに紐づくマスタＭＣＵ＿２０のマスタＭＣＵ鍵を利用して、暗号化データを復号する。復号できた場合は、正規のエンドＭＣＵ＿５０からのアクティベート要求であると判断をする。その後、ステップＳ３０５へ進む。
なお、復号できなかった場合は、図６の処理を終了する。その場合、所定のエラー処理を行ってもよい。

（ステップＳ３０５）鍵管理サーバ装置１０は、該エンドＭＣＵ＿２０のエンドＭＣＵ鍵を生成する。その後、ステップＳ３０６へ進む。

（ステップＳ３０６）鍵管理サーバ装置１０は、該マスタＭＣＵ＿ＩＤに紐づくマスタＭＣＵ鍵で暗号化した、アクティベート完了を示すメッセージとエンドＭＣＵ＿ＩＤと（ステップＳ３０５で生成した）エンドＭＣＵ鍵と、を無線通信部１１により送信する。また、それと併せて、該エンドＭＣＵ＿ＩＤに紐づくメーカＭＣＵ鍵で暗号化した（ステップＳ３０５で生成した）エンドＭＣＵ鍵を、無線通信部１１により送信する。その後、ステップＳ３０７へ進む。

（ステップＳ３０７）マスタＭＣＵ＿２０は、無線通信部２６により受信したデータのうち、鍵管理サーバ装置１０によりマスタＭＣＵ鍵で暗号化されたデータについて、復号をする。復号により、マスタＭＣＵ＿２０は、アクティベート完了を示すメッセージと、エンドＭＣＵ＿ＩＤと、エンドＭＣＵ鍵と、を取得する。マスタＭＣＵ＿２０は、安全な領域であるセキュアエレメント２５において、鍵管理部３７により、取得したエンドＭＣＵ＿ＩＤおよびエンドＭＣＵ鍵を互いに紐づけて、鍵管理データ記憶部３８に記憶する。その後、ステップＳ３０８へ進む。

（ステップＳ３０８）マスタＭＣＵ＿２０は、無線通信部２６により受信したデータのうち、鍵管理サーバ装置１０によりエンドＭＣＵのメーカＭＣＵ鍵で暗号化されたデータを、エンドＭＣＵ＿５０へ転送する。その後、ステップＳ３０９へ進む。

（ステップＳ３０９）エンドＭＣＵ＿５０は、マスタＭＣＵ＿２０から送られてきたデータを、セキュアＲＯＭ６２に格納されたメーカＭＣＵ鍵で復号し、エンドＭＣＵ鍵を取得する。その後、ステップＳ３１０へ進む。

（ステップＳ３１０）エンドＭＣＵ＿５０は、安全な領域であるセキュアエレメント５５において、鍵更新部６５により、ステップＳ３０９での復号によって取得したエンドＭＣＵ鍵を鍵保持部６６に保持する。以上で、処理を終了する。

なお、ステップ３１０において、エンドＭＣＵ鍵が鍵保持部６６に保持されるまでは、自動車１の該エンドＭＣＵ＿５０はエンドＭＣＵ鍵を持っておらず、鍵保持部６６は空の状態である。例えば、自動車１が完成したばかりの新車の状態であって、工場から出荷される前の時点等において、上記にて説明したエンドＭＣＵ＿５０への初回鍵の配布の処理が行われる。

上述した鍵管理サーバ装置１０からマスタＭＣＵ＿２０を介しての、エンドＭＣＵ＿５０への初回鍵の配布方法によれば、鍵管理サーバ装置１０が生成し保管したエンドＭＣＵ鍵を、マスタＭＣＵ＿２０が搭載された自動車１のエンドＭＣＵ＿５０に初回鍵として鍵を配布することができる。この初回鍵の配布方法により、鍵管理サーバ装置１０の鍵管理データ記憶部１５に記憶された鍵管理データが示す自動車１の各エンドＭＣＵ＿５０の管理内容と、該自動車１に備わるマスタＭＣＵ＿２０の鍵管理データ記憶部３８に記憶された鍵管理データが示す各エンドＭＣＵ＿５０の管理内容と、各エンドＭＣＵ＿５０の鍵保持部６６に記憶されるエンドＭＣＵ鍵と、を一致させることができる。
以上により、鍵管理サーバ装置１０は、各エンドＭＣＵ＿５０およびマスタＭＣＵ＿２０への、エンドＭＣＵ鍵の初回鍵の配布を行うことができる。

［マスタＭＣＵ鍵の更新方法］
図７を参照して、本発明の一実施形態に係るマスタＭＣＵ鍵の更新方法について説明する。上述の図５の説明において、マスタＭＣＵ鍵の初回鍵の配布方法について説明をした。以下においては、既にマスタＭＣＵ＿２０の鍵保持部３６に保管されているマスタＭＣＵ鍵を、新規のマスタＭＣＵ鍵に更新する場合について説明をする。マスタＭＣＵ鍵の更新は、実際には例えば、予めマスタＭＣＵ鍵に設定されている有効期限を過ぎることによって、マスタＭＣＵ鍵が失効してしまうような場面等において行われる。
図７は、本発明の一実施形態に係るマスタＭＣＵ鍵の更新方法の手順を示すシーケンスチャートである。

（ステップＳ４０１）鍵管理サーバ装置１０は、マスタＭＣＵ鍵の有効期限が近づいたタイミング、あるいは任意のタイミングで、新規のマスタＭＣＵ鍵（新規マスタＭＣＵ鍵と称する）を生成する。その後、ステップＳ４０２へ進む。

（ステップＳ４０２）鍵管理サーバ装置１０は、マスタＭＣＵ＿２０に対し、マスタＭＣＵ鍵の鍵更新要求通知を、無線通信部１１により送信する。この鍵更新要求通知には、マスタＭＣＵ鍵から新規マスタＭＣＵ鍵への更新を要求する鍵更新要求メッセージと、鍵管理サーバ装置１０がマスタＭＣＵ鍵で暗号化したマスタＭＣＵ＿ＩＤおよび新規マスタＭＣＵ鍵と、を含むデータが含まれている。その後、ステップＳ４０３へ進む。

（ステップＳ４０３）マスタＭＣＵ＿２０は、無線通信部２６により、鍵更新要求メッセージおよび暗号化されたデータが含まれた鍵更新要求通知を受信する。マスタＭＣＵ＿２０は、鍵保持部３６に格納されたマスタＭＣＵ鍵で、暗号化されたデータを復号し、マスタＭＣＵ＿ＩＤおよび新規マスタＭＣＵ鍵を取得する。その後ステップＳ４０４へ進む。

（ステップＳ４０４）マスタＭＣＵ＿２０は、安全な領域であるセキュアエレメント２５において、鍵更新部３５により、ステップＳ４０３で復号して得られた新規マスタＭＣＵ鍵で、鍵保持部３６に保持されているマスタＭＣＵ鍵を更新（上書き保存）する。その後、ステップＳ４０５へ進む。

（ステップＳ４０５）マスタＭＣＵ＿２０は、マスタＭＣＵ鍵から新規マスタＭＣＵ鍵への更新が完了したことを知らせる鍵更新完了通知を、無線通信部２６により、鍵管理サーバ装置１０に送信する。この鍵更新完了通知には、鍵更新完了を知らせるメッセージと、鍵保持部３６に保管した新規マスタＭＣＵ鍵で暗号化したマスタＭＣＵ＿ＩＤを含むデータと、が含まれている。その後、ステップＳ４０６へ進む。

（ステップＳ４０６）鍵管理サーバ装置１０は、無線通信部１１により、マスタＭＣＵ＿２０が送信した鍵更新完了を知らせるメッセージと暗号化されたデータとを含む鍵更新完了通知を受信する。鍵管理サーバ装置１０は、暗号処理部１４により、鍵管理データ記憶部１５に記憶された新規マスタＭＣＵ鍵を用いて暗号化されたデータを復号する。鍵管理サーバ装置１０は、復号によって得られたデータと、自己の鍵管理サーバ装置が鍵更新要求通知を送った送信先であるマスタＭＣＵ＿２０のマスタＭＣＵ＿ＩＤと、が一致していた場合には、マスタＭＣＵ＿２０におけるマスタＭＣＵ鍵から新規マスタＭＣＵ鍵への更新が正しく完了したものと判断をする。その後、ステップＳ４０７へ進む。

もし、復号によって得られたデータと、鍵更新要求通知を送った送信先であるマスタＭＣＵ＿２０のマスタＭＣＵ＿ＩＤと、が一致していなかった場合には、図７の処理を終了する。その場合、所定のエラー処理を行ってから、再度、鍵更新要求通知を送信するようにしてもよい。

（ステップＳ４０７）鍵管理サーバ装置１０は、鍵管理部１３によって、取得したマスタＭＣＵ＿ＩＤを検索キーとして、鍵管理データ記憶部１５に格納されている鍵管理データを検索する。鍵管理部１３は、取得したマスタＭＣＵ＿ＩＤに紐づくマスタＭＣＵ鍵を、新規マスタＭＣＵ鍵に更新（上書き保存）する。以上で、処理を終了する。

上述した鍵管理サーバ装置１０からマスタＭＣＵ＿２０への鍵更新方法によれば、鍵管理サーバ装置１０にて生成した新規マスタＭＣＵ鍵によって、マスタＭＣＵ＿２０が搭載された自動車１に保管されているマスタＭＣＵ鍵を更新（上書き保存）することができる。この鍵更新方法により、鍵管理サーバ装置１０の鍵管理データ記憶部１５内の鍵管理データによる自動車１の管理内容と、該自動車１に備わるマスタＭＣＵ＿２０に保持される（新規）マスタＭＣＵ鍵とを一致させることができる。

以上により、鍵管理サーバ装置１０は、新規マスタＭＣＵ鍵をマスタＭＣＵ＿２０へ配布することができ、マスタＭＣＵ鍵を更新することができる。

［エンドＭＣＵ鍵の更新方法］
図８を参照して、本発明の一実施形態に係るエンドＭＣＵ鍵の更新方法について説明する。上述の図６の説明において、エンドＭＣＵ鍵の初回鍵の配布方法について説明をした。以下においては、既にエンドＭＣＵ＿５０の鍵保持部６６に保管されているエンドＭＣＵ鍵を、新規のエンドＭＣＵ鍵に更新する場合について説明をする。エンドＭＣＵ鍵の更新は、実際には例えば、予めエンドＭＣＵ鍵に設定されている有効期限を過ぎることによって、エンドＭＣＵ鍵が失効してしまうような場面等において行われる。
図８は、本発明の一実施形態に係るエンドＭＣＵ鍵の更新方法の手順を示すシーケンスチャートである。

（ステップＳ５０１）マスタＭＣＵ＿２０は、エンドＭＣＵ鍵の有効期限が近づいたタイミング、あるいは任意のタイミングで、新規のエンドＭＣＵ鍵（新規エンドＭＣＵ鍵と称する）を生成する。その後、ステップＳ５０２へ進む。

（ステップＳ５０２）マスタＭＣＵ＿２０は、エンドＭＣＵ＿５０に対し、エンドＭＣＵ鍵から新規エンドＭＣＵ鍵への更新を要求する鍵更新要求通知を送信する。この鍵更新要求通知には、エンドＭＣＵ鍵から新規エンドＭＣＵ鍵への更新を要求する鍵更新要求メッセージと、鍵更新要求通知を送る送信先のエンドＭＣＵ＿５０のエンドＭＣＵ＿ＩＤと、マスタＭＣＵ＿２０が鍵管理データ記憶部３８に記憶しているエンドＭＣＵ鍵で暗号化したエンドＭＣＵ＿ＩＤおよび新規エンドＭＣＵ鍵と、を含むデータが含まれている。その後、ステップＳ５０３へ進む。

（ステップＳ５０３）エンドＭＣＵ＿５０は、マスタＭＣＵ＿２０から鍵更新要求メッセージおよびエンドＭＣＵ＿ＩＤおよび暗号化されたデータを含む鍵更新要求通知を受信する。エンドＭＣＵ＿５０は、鍵保持部６６に格納されたエンドＭＣＵ鍵で、暗号化されたデータを復号し、新規エンドＭＣＵ鍵を取得する。その後ステップＳ５０４へ進む。

（ステップＳ５０４）エンドＭＣＵ＿５０は、安全な領域であるセキュアエレメント５５において、鍵更新部６５により、ステップＳ５０３で復号して得られた新規エンドＭＣＵ鍵で、鍵保持部６６に記憶されているエンドＭＣＵ鍵を更新（上書き保存）する。その後、ステップＳ５０５へ進む。

（ステップＳ５０５）エンドＭＣＵ＿５０は、エンドＭＣＵ鍵から新規エンドＭＣＵ鍵への更新が完了したことを知らせる鍵更新完了通知を、マスタＭＣＵ＿２０へ送信する。この鍵更新完了通知には、鍵更新完了を知らせるメッセージと、自己のエンドＭＣＵ＿ＩＤと、鍵保持部６６に保管した新規エンドＭＣＵ鍵で暗号化したエンドＭＣＵ＿ＩＤを含むデータと、が含まれている。その後、ステップＳ５０６へ進む。

（ステップＳ５０６）マスタＭＣＵ＿２０は、エンドＭＣＵ＿５０が送信した鍵更新完了を知らせるメッセージとエンドＭＣＵ＿５０と暗号化されたデータとを含む鍵更新完了通知を受信する。マスタＭＣＵ＿２０は、暗号処理部３４により、暗号化されたデータを復号する。マスタＭＣＵ＿２０は、復号によって得られたデータと、自己のマスタＭＣＵ＿２０が鍵更新要求通知を送った送信先であるエンドＭＣＵ＿５０のエンドＭＣＵ＿ＩＤと、が一致していた場合には、エンドＭＣＵ＿５０におけるエンドＭＣＵ鍵から新規エンドＭＣＵ鍵への更新が正しく完了したものと判断をする。その後、ステップＳ５０７へ進む。

もし、復号によって得られたデータと、鍵更新要求通知を送った送信先であるエンドＭＣＵ＿５０のエンドＭＣＵ＿ＩＤと、が一致していなかった場合には、図８の処理を終了する。その場合、所定のエラー処理を行ってから、再度、鍵更新要求通知を送信するようにしてもよい。

（ステップＳ５０７）マスタＭＣＵ＿２０は、鍵管理部３７によって、取得したエンドＭＣＵ＿ＩＤを検索キーとして、鍵管理データ記憶部３８に格納されている鍵管理データを検索する。鍵管理部３７は、取得したエンドＭＣＵ＿ＩＤに紐づくエンドＭＣＵ鍵を、新規エンドＭＣＵ鍵で更新（上書き保存）する。その後、ステップＳ５０８へ進む。

（ステップＳ５０８）マスタＭＣＵ＿２０は、鍵管理サーバ装置１０に対し、無線通信部２６により、エンドＭＣＵ鍵から新規エンドＭＣＵ鍵への更新を要求する鍵更新要求通知を送信する。この鍵更新要求通知には、エンドＭＣＵ鍵から新規エンドＭＣＵ鍵への更新を要求する鍵更新要求メッセージと、マスタＭＣＵ＿２０が鍵保持部３６に記憶しているマスタＭＣＵ鍵で暗号化したエンドＭＣＵ＿５０（エンドＭＣＵ鍵を更新したエンドＭＣＵ＿５０）のエンドＭＣＵ＿ＩＤおよび新規エンドＭＣＵ鍵と、を含むデータが含まれている。その後、ステップＳ５０９へ進む。

（ステップＳ５０９）鍵管理サーバ装置１０は、無線通信部１１により、マスタＭＣＵ＿２０が送信した鍵更新要求メッセージと暗号化されたデータとを含む鍵更新要求通知を受信する。鍵管理サーバ装置１０は、暗号処理部１４により、鍵管理データ記憶部１５に記憶されたマスタＭＣＵ鍵を用いて暗号化されたデータを復号し、エンドＭＣＵ＿ＩＤおよび新規エンドＭＣＵ鍵を取得する。その後、ステップＳ５１０へ進む。

（ステップＳ５１０）鍵管理サーバ装置１０は、鍵管理部１３によって、取得したエンドＭＣＵ＿ＩＤを検索キーとして、鍵管理データ記憶部１５に格納されている鍵管理データを検索する。鍵管理部１３は、取得したエンドＭＣＵ＿ＩＤに紐づくエンドＭＣＵ鍵を、新規エンドＭＣＵ鍵で更新（上書き保存）する。以上で、処理を終了する。

上述したマスタＭＣＵ＿２０からエンドＭＣＵ＿５０への鍵更新方法によれば、マスタＭＣＵ＿２０にて生成した新規エンドＭＣＵ鍵によって、マスタＭＣＵ＿２０が搭載された自動車１に搭載されている各エンドＭＣＵ＿５０に保管されているエンドＭＣＵ鍵を更新（上書き保存）することができる。この鍵更新方法により、マスタＭＣＵ＿２０の鍵管理データ記憶部３８内の鍵管理データによる自動車１に搭載された各エンドＭＣＵ＿５０の管理内容と、該自動車１に備わるエンドＭＣＵ＿５０に保持される（新規）エンドＭＣＵ鍵と、さらには、鍵管理サーバ装置１０の鍵管理データ記憶部１５内の鍵管理データによる自動車１の管理内容と、を一致させることができる。

以上により、マスタＭＣＵ＿２０は、新規エンドＭＣＵ鍵を各エンドＭＣＵ＿５０へ配布することができ、エンドＭＣＵ鍵を更新することができる。

このように、本実施形態によれば、自動車等の車両に保持される鍵の更新や管理を実現できる。これにより、車両外部から車載制御システムへの攻撃を防御し、車載制御システムをセキュアな状態に保つことができる。

上述の通り、本発明は、マスタＭＣＵまたはエンドＭＣＵの初回起動時に、マスタＭＣＵが、自己のマスタＭＣＵが有するｅＳＩＭ（またはＳＩＭ）を利用して、無線通信ネットワークを介し、車メーカ等が運用するリモートサーバである鍵管理サーバ装置と認証して通信をする。そして、鍵管理サーバ装置が、初回のマスタＭＣＵ鍵またはエンドＭＣＵ鍵を生成して、その鍵を無線通信ネットワークを介して安全に配布する。
また、鍵の更新時においては、新規マスタＭＣＵ鍵は鍵管理サーバ装置によって、新規エンドＭＣＵ鍵はマスタＭＣＵによって生成され安全に配布される。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

なお、上述した実施形態では、マスタＭＣＵ＿２０が、自己の自動車１の各エンドＭＣＵ＿５０のエンドＭＣＵ鍵の更新を行ったが、例えば、鍵管理サーバ装置１０が、各エンドＭＣＵ＿５０のエンドＭＣＵ鍵の更新を行うようにしてもよい。

また、さらに、例えば、マスタＭＣＵ＿２０のｅＳＩＭ＿２７と同様のｅＳＩＭまたはＳＩＭおよび無線通信部を、各エンドＭＣＵ＿５０に備えてもよい。この場合、エンドＭＣＵ＿５０は、制御用車載ネットワーク４０およびマスタＭＣＵ＿２０を経由することなく、直接、自己の無線通信部により無線通信ネットワーク２を介して鍵管理サーバ装置１０との間で、認証およびデータの送受信することができる。各エンドＭＣＵ＿５０は、直接、鍵管理サーバ装置１０と通信接続し、エンドＭＣＵ鍵の取得および更新を行うことができる。

自動車１の車ＩＤは、自動車１内で安全に管理されていることが好ましい。例えば、ｅＳＩＭ＿２１のセキュア領域に車ＩＤを保持することが好ましい。

セキュアエレメントとして、ｅＳＩＭまたはＳＩＭのいずれかを使用してもよい。ｅＳＩＭは、通常、電子基板にハンダ付け（ハードウェア・バインド（Ｈ／Ｗバインド））される。ＳＩＭは、通常、電子基板にプログラム的に紐付けられる（ソフトウェア・バインド（Ｓ／Ｗバインド））。

マスタＭＣＵ鍵、エンドＭＣＵ鍵、メーカＭＣＵ鍵は、対称鍵（共通鍵）であってもよいし、非対称鍵（公開鍵）であってもよい。

マスタＭＣＵ＿２０およびエンドＭＣＵ＿５０において、セキュアブート（Ｓｅｃｕｒｅ Ｂｏｏｔ）を行うことも好ましい。セキュアブートによれば、コンピュータの起動時に当該コンピュータのオペレーティングシステム（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：ＯＳ）の正当性を検証することができる。

上述した実施形態に係る鍵管理システムは、自動車１の販売、定期点検、車両検査、転売、廃車など、自動車１の様々な管理の場面に適用可能である。
上述した実施形態では、車両として自動車を例に挙げたが、原動機付自転車や鉄道車両等の自動車以外の他の車両にも適用が可能である。また、その他、旅客機や船舶等の乗り物全般にも適用が可能である。

上述した実施形態では、本発明に係るコンピュータシステムの一態様として、車両に搭載されるコンピュータシステムを例に挙げて説明したが、本発明に係るコンピュータシステムは、乗り物以外も含む様々な分野に適用が可能である。例えば、家電製品を制御するコンピュータとしてマスタＭＣＵ＿２０を適用し、宅内の各家電製品の各エンドＭＣＵ＿５０を宅内ネットワークで接続するように構成してもよい。また、スマートメーターとしてマスタＭＣＵ＿２０を適用し、各スマートメーターの各エンドＭＣＵ＿５０を通信ネットワークで接続するように構成してもよい。

例えば、マスタＭＣＵ＿２０および各エンドＭＣＵ＿５０が、一つの半導体装置として構成されてもよい。一つの半導体集積回路としてワンチップ化されることにより、安全性がさらに向上する。

また上記のとおり、ｅＳＩＭおよびＳＩＭはコンピュータの一種であり、コンピュータプログラムによって所望の機能を実現できるため、ｅＳＩＭ＿２７またはＳＩＭにマスタＭＣＵ＿２０の鍵管理機能を持たせるようにしてもよい。すなわち、上記の実施形態において、マスタＭＣＵ＿２０のセキュアエレメント＿２５に含まれるセキュアＲＡＭ＿３１及びセキュアＲＯＭ＿３２、そしてセキュアＲＡＭ＿３１に含まれる暗号処理部３４、鍵更新部３５、鍵保持部３６、鍵管理部３７、及び鍵管理データ記憶部３８、をｅＳＩＭ＿２７またはＳＩＭが備える構成にしてもよい。
また、上述した実施形態における鍵管理サーバ装置１０、マスタＭＣＵ＿２０、エンドＭＣＵ＿５０の機能の一部または全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、上記の機能を実現するためのコンピュータプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにして実現してもよい。

なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、鍵管理サーバ装置１０、マスタＭＣＵ＿２０、エンドＭＣＵ＿５０に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

また、上述した実施形態における鍵管理サーバ装置１０、マスタＭＣＵ＿２０、エンドＭＣＵ＿５０の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。鍵管理サーバ装置１０、マスタＭＣＵ＿２０、エンドＭＣＵ＿５０の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。

１・・・自動車、２・・・無線通信ネットワーク、１０・・・鍵管理サーバ装置、１１・・・無線通信部、１２・・・ｅＳＩＭ、１３・・・鍵管理部、１４・・・暗号処理部、１５・・・鍵管理データ記憶部、２０・・・マスタＭＣＵ、２１・・・ＣＰＵ、２２・・・フラッシュメモリ、２３・・・ＲＡＭ、２４・・・ブートローダ、２５・・・セキュアエレメント、２６・・・無線通信部、２７・・・ｅＳＩＭ、３１・・・セキュアＲＡＭ、３２・・・セキュアＲＯＭ、３４・・・暗号処理部、３５・・・鍵更新部、３６・・・鍵保持部、３７・・・鍵管理部、３８・・・鍵管理データ記憶部、４０・・・制御用車載ネットワーク、５０，５０−ａ，５０−ｂ・・・エンドＭＣＵ、５１・・・ＣＰＵ、５２・・・フラッシュメモリ、５３・・・ＲＡＭ、５４・・・ブートローダ、５５・・・セキュアエレメント、６１・・・セキュアＲＡＭ、６２・・・セキュアＲＯＭ、６４・・・暗号処理部、６５・・・鍵更新部、６６・・・鍵保持部

Claims (3)

1. 車両に備わる第２のコンピュータとデータを送受信する前記車両に備わる第１のコンピュータと、前記第１のコンピュータと無線通信ネットワークを介してデータを送受信する鍵管理サーバ装置と、を備える鍵管理システムであり、
   前記第１のコンピュータは、
   前記第２のコンピュータの認証に用いる第２の鍵を記憶する第２の鍵記憶部と、
   前記第２の鍵の更新鍵を生成して前記第２の鍵記憶部に記憶された前記第２の鍵を更新する第２の鍵管理部と、を備え、
   前記鍵管理サーバ装置は、
   前記第１のコンピュータの認証に用いる第１の鍵および前記第２の鍵を記憶する第１の鍵記憶部と、
   前記第１の鍵を生成して前記第１の鍵記憶部に記憶された前記第１の鍵を更新し、前記第２の鍵の初回鍵を生成して前記第１のコンピュータへ送信し、前記第１のコンピュータから前記更新鍵を受信して前記第１の鍵記憶部に記憶された前記第２の鍵を更新する第１の鍵管理部と、
   を備える鍵管理システム。
2. 車両に備わる第２のコンピュータとデータを送受信する前記車両に備わる第１のコンピュータと、前記第１のコンピュータと無線通信ネットワークを介してデータを送受信する鍵管理サーバ装置と、を備える鍵管理システムにおいて、
   前記第１のコンピュータは、
   前記第２のコンピュータの認証に用いる第２の鍵を記憶する第２の鍵記憶ステップと、
   前記第２の鍵の更新鍵を生成して前記第２の鍵記憶ステップにおいて記憶された前記第２の鍵を更新する第２の鍵管理ステップと、を含み、
   前記鍵管理サーバ装置は、
   前記第１のコンピュータの認証に用いる第１の鍵および前記第２の鍵を記憶する第１の鍵記憶ステップと、
   前記第１の鍵を生成して前記第１の鍵記憶ステップにおいて記憶された前記第１の鍵を更新し、前記第２の鍵の初回鍵を生成して前記第１のコンピュータへ送信し、前記第１のコンピュータから前記更新鍵を受信して前記第１の鍵記憶ステップにおいて記憶された前記第２の鍵を更新する第１の鍵管理ステップと、
   を含む鍵管理方法。
3. 第１のコンピュータと無線通信ネットワークを介してデータを送受信する鍵管理サーバコンピュータに、
   前記第１のコンピュータの認証に用いる第１の鍵および第２の鍵を記憶する第１の鍵記憶機能と、
   前記第１の鍵を生成して前記第１の鍵記憶機能によって記憶された前記第１の鍵を更新し、前記第２の鍵の初回鍵を生成して前記第１のコンピュータへ送信し、前記第１のコンピュータから前記更新鍵を受信して前記第１の鍵記憶機能によって記憶された前記第２の鍵を更新する第１の鍵管理機能と、
   を実現するためのコンピュータプログラム。

Images