認証システム及び認証方法
【課題】暗号演算式の不正解析を生じ難くすることができる認証システム及び認証方法を提供する。
【解決手段】イモビライザーシステムにより車両キー２と照合が可能な車両１に、車両キー２のキー番号Ｎと暗号演算式Ｆ(ｘ)とを関連付けたテーブル２０を用意する。テーブル２０は、例えば第１マスターキー２ａに第１暗号演算式Ｆ１(ｘ)、第２マスターキー２ｂに第２暗号演算式Ｆ２(ｘ)というように、キー番号Ｎごとに暗号演算式Ｆ(ｘ)が割り当てられている。そして、チャレンジレスポンス認証の際には、認証に使用する暗号演算式Ｆ(ｘ)を、これらキー２ａ〜２ｈのキー番号Ｎごとに変更する。
【解決手段】イモビライザーシステムにより車両キー２と照合が可能な車両１に、車両キー２のキー番号Ｎと暗号演算式Ｆ(ｘ)とを関連付けたテーブル２０を用意する。テーブル２０は、例えば第１マスターキー２ａに第１暗号演算式Ｆ１(ｘ)、第２マスターキー２ｂに第２暗号演算式Ｆ２(ｘ)というように、キー番号Ｎごとに暗号演算式Ｆ(ｘ)が割り当てられている。そして、チャレンジレスポンス認証の際には、認証に使用する暗号演算式Ｆ(ｘ)を、これらキー２ａ〜２ｈのキー番号Ｎごとに変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信マスタがその通信相手である通信相手と個人認証を行う際に使用される認証システム及び認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信相手が本人であるか否かを確認する認証システムの認証方式として、例えばチャレンジレスポンス認証（特許文献１〜３等参照）が広く使用されている。チャレンジレスポンス認証は暗号認証の一種であって、まずは最初に認証側が、発信の度に毎回値が変わる乱数コードをチャレンジとして受け側に送る。この乱数コードを受け取った受け側は、この乱数コードを自身が持つ暗号演算式によって演算し、これをレスポンスとして認証側に送り返す。認証側は、受け側に送った乱数コードを自身も同様の暗号演算式を使った演算でレスポンスを求め、受け側から送られてきたレスポンスと自身が演算したレスポンスとを照合し、これらが一致してレスポンス照合が成立すれば、両者の通信が許可される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３２０７０号公報
【特許文献２】特開２００８−４８１６６号公報
【特許文献３】特表２００６−５１２５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の認証システムが例えば車両の電子キーシステムに使用されたときなどは、１つの認証側、即ち車両に対して、受け側である電子キーを複数使用する場合がある。しかし、この場合、全ての受け側で同じ暗号演算式が使用されることになるので、例えば１つの受け側で暗号演算式が盗まれてしまうと、その時点で認証システムの暗号がやぶられる、即ち無効化されてしまうことになる。このため、暗号演算式が解析され難い新たな認証方式の開発が要望されていた。
【０００５】
本発明の目的は、暗号演算式の不正解析を生じ難くすることができる認証システム及び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】
【０００６】
前記問題点を解決するために、本発明では、通信マスタからその通信相手である通信端末にチャレンジを送って、当該通信端末にその暗号演算式により当該チャレンジのレスポンスを演算させ、該演算後に当該レスポンスを前記通信マスタに送り返し、前記通信マスタにも該通信マスタが持つ暗号演算式により前記チャレンジのレスポンスを演算させて、これら２者のレスポンスを照らし合わせることで前記２者の認証を行うチャレンジレスポンス式の認証システムにおいて、前記通信マスタに設けられ、前記通信端末の端末種と前記暗号演算式とが予め対応付けられたテーブルと、前記通信マスタが前記通信端末と認証状態に入った際、そのときに通信相手となっている前記通信端末の端末種を確認する端末種別確認手段と、前記端末種別確認手段により割り出された前記端末種に対応する前記暗号演算式を前記テーブルから選び出し、当該選び出した前記暗号演算式を前記認証時に使用することにより、前記暗号演算式を前記端末種ごとに切り換える暗号演算式切換手段と
を備えたことを要旨とする。
【０００７】
この構成によれば、通信端末が通信マスタとアクセスする際、これら２者の間でチャレンジレスポンス式の認証が行われるが、まずは通信端末の種別が端末種別確認手段によって確認される。そして、複数用意されたチャレンジレスポンス認証用の暗号演算式の中から、通信相手となっている通信端末に応じた暗号演算式が暗号演算式切換手段によって選択され、この暗号演算式によって認証が実行される。このため、認証の暗号演算式を端末種ごとに変更することが可能となるので、各通信端末で各々異なる暗号演算式で認証実行が可能となる。よって、暗号演算式の不正な読み取りに対して耐性を高くすることが可能となり、ひいては認証を解析され難いものとすることが可能となる。
【０００８】
本発明では、前記端末種は、前記通信端末の各々に割り振られた端末番号であることを要旨とする。
この構成によれば、暗号演算式を通信端末の端末番号ごとに切り換えることが可能となるので、端末番号という区分けに最適な単位により使用暗号演算式を振り分けることが可能となる。
【０００９】
本発明では、前記端末種別確認手段は、前記チャレンジに前記通信端末の端末番号を含ませることにより前記通信端末に前記端末番号の照合を実行させ、当該照合が成立せずに前記レスポンスが前記通信マスタに返信されてこなければ、今度は次番号の前記端末番号を前記チャレンジに付加して前記端末番号の照合を実行させ、この動作を前記レスポンスの返信を受け付けるまで繰り返すことにより、前記通信マスタの通信相手を確認することを要旨とする。
【００１０】
この構成によれば、通信相手に対して順番にキー番号を出し、これに応答できるかどうかを見ることにより通信相手を確認する。このため、キー番号を出してその応答の有無を見るという簡単な形式により通信相手を確認することが可能となる。
【００１１】
本発明では、通信マスタからその通信相手である通信端末にチャレンジを送って、当該通信端末にその暗号演算式により当該チャレンジのレスポンスを演算させ、該演算後に当該レスポンスを前記通信マスタに送り返し、前記通信マスタにも該通信マスタが持つ暗号演算式により前記チャレンジのレスポンスを演算させて、これら２者のレスポンスを照らし合わせることで前記２者の認証を行うチャレンジレスポンス式の認証方法において、前記通信端末の端末種と前記暗号演算式とが予め対応付けられたテーブルが前記通信マスタに設けられ、前記通信マスタが前記通信端末と認証状態に入った際、そのときに通信相手となっている前記通信端末の端末種を確認するとともに、当該通信端末に対応する前記暗号演算式を前記テーブルから選び出し、当該選び出した前記暗号演算式を前記認証時に使用することにより、前記暗号演算式を前記端末種ごとに切り換えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、チャレンジレスポンス認証に用いる暗号演算式の不正解析を生じ難くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態におけるイモビライザーシステムの構成を示すブロック図。
【図２】キー番号と暗号演算式との関連を定義付けるテーブル。
【図３】暗号演算式切換システムの構成を示すブロック図。
【図４】暗号演算式の切り換え動作を示すシーケンスチャート。
【図５】暗号演算式の切り換え動作を示すシーケンスチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した認証システム及び認証方法の一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、車両１には、例えばステアリングホイールの近傍等に、メカニカルキーからなる車両キー２の挿し込み先としてキーシリンダ３が設けられている。この場合、キーシリンダ３に車両キー２が挿し込まれて同キー２が回し操作されると、車両キー２のキー溝（キーコード）がキーシリンダ３に合致してキー照合が成立すれば、キーシリンダ３のロータの回転が許容される。そして、キーシリンダ３のロータ回転位置がエンジンスタート位置（ＳＴ位置）まで操作されると、イグニッションスイッチ４のスタータリレーがそれまでのオフからオンに切り換わるとともに、エンジン５を統括制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）６が起動して、エンジン５が始動状態をとる。
【００１５】
また、車両１には、車両１の盗難防止を図る一システムとしてイモビライザーシステム７が搭載されている。この場合、車両１には、イモビライザーシステム７を管理するコントロールユニットとしてイモビライザーＥＣＵ８が設けられている。イモビライザーＥＣＵ８には、イモビライザーシステム７の車両側のアンテナとしてコイルアンテナ９が接続されている。コイルアンテナ９は、キーシリンダ３のキー穴を囲むように複数回に亘り巻回されている。イモビライザーＥＣＵ８は、車内の一ネットワークである車内バス１０を介してエンジンＥＣＵ６と接続されている。なお、イモビライザーＥＣＵ８が通信マスタに相当する。
【００１６】
一方、車両キー２には、固有ＩＤを無線発信することが可能なＩＤタグとしてトランスポンダ１１が組み込まれている。このトランスポンダ１１には、トランスポンダ１１を統括管理するトランスポンダＥＣＵ１２と、トランスポンダ１１のアンテナとして送受信アンテナ１３とが設けられている。トランスポンダＥＣＵ１２のメモリ１４には、前述した固有ＩＤとしてトランスポンダコードが登録されている。トランスポンダ１１は、イモビライザーＥＣＵ８と互いに接近した状態で相互通信する、いわゆる近距離無線通信により通信が可能で、この通信形式として例えばＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）が使用されている。また、トランスポンダ１１は、自ら電源を持たず、イモビライザーＥＣＵ８から発信された電波を電源として動くパッシブ型となっている。なお、トランスポンダ１１が通信端末（通信相手）に相当する。
【００１７】
また、イモビライザーシステム７の無線通信、いわゆるイモビライザー通信は、チャレンジレスポンス認証により暗号化された暗号通信となっている。この場合、イモビライザーＥＣＵ８のメモリ１５には、チャレンジレスポンス認証のイモビライザーＥＣＵ８側の演算式として暗号演算式Ｆ(ｘ)が登録されている。また、トランスポンダ１１のメモリ１４にも、チャレンジレスポンス認証のトランスポンダ１１側の演算式として暗号演算式Ｆ(ｘ)が登録されている。この暗号演算式Ｆ(ｘ)は、暗号鍵や暗号アルゴリズムに相当するものであり、車両１と車両キー２が組をなしていれば、これらは同じアルゴリズムのものが設定される。
【００１８】
イモビライザーＥＣＵ８は、キーシリンダ３に車両キー２が挿し込まれたことを確認すると、イモビライザー通信を開始する。このとき、イモビライザーＥＣＵ８は、まずコイルアンテナ９から、トランスポンダ１１の電源として駆動電波Ｓvcと、チャレンジレスポンス認証のチャレンジＳchとしてチャレンジコードとを発信させる。駆動電波Ｓvc及びチャレンジＳchは、ＬＦ（Low Frequency）帯の電波で発信される。また、チャレンジコードは、発信の度に値が毎回変わるデータ列（乱数コード）である。トランスポンダＥＣＵ１２は、この駆動電波Ｓvcを受信すると、これを電源として起動し、この後に受信するチャレンジＳchを自身の暗号演算式Ｆ(ｘ)により計算してレスポンスコードを生成する。そして、トランスポンダＥＣＵ１２は、このレスポンスコードと自身のトランスポンダコードとを、レスポンスＳrsとしてイモビライザーＥＣＵ８にＬＦ帯の電波で返信する。
【００１９】
一方、イモビライザーＥＣＵ８は、チャレンジＳchを発信した際、自らもチャレンジコードを自身の暗号演算式Ｆ(ｘ)により計算してレスポンスＳrsを計算する。そして、イモビライザーＥＣＵ８は、トランスポンダ１１から発信されたレスポンスＳrsをコイルアンテナ９で受信すると、まずは自ら計算したレスポンスコードと、トランスポンダ１１が計算したレスポンスコードとを照らし合わせてレスポンス照合を行う。そして、イモビライザーＥＣＵ８は、これらレスポンスコードが一致してチャレンジレスポンス認証が成立することを確認すると、今度は同じレスポンスＳrs内に含まれるトランスポンダコードと、自身のメモリ１５に登録されたトランスポンダコードと照らし合わせてコード照合を行う。イモビライザーＥＣＵ８は、これら両照合が一致してレスポンス認証が成立することを確認すると、イモビライザーロックを解除する。
【００２０】
イモビライザーロックが解除された際、イモビライザーＥＣＵ８はエンジンＥＣＵ６によるエンジン始動を許可するが、このときはイモビライザーＥＣＵ８とエンジンＥＣＵ６との間でペアリング確認が行われ、この確認にもチャレンジレスポンス認証が使用される。このため、エンジンＥＣＵ６のメモリ１６にも、チャレンジレスポンス認証のエンジンＥＣＵ６側の演算式として暗号演算式Ｆ(ｘ)が登録されている。そして、エンジンＥＣＵ６は、イモビライザーロックが解除された際、イモビライザーＥＣＵ８にチャレンジＳchを送ってチャレンジレスポンス認証を実行し、この認証が成立すればエンジン５を起動状態に切り換える。
【００２１】
図３に示すように、車両１には、例えば一家族で１台の車両１を持ち合わせたり、或いは車両キー２を紛失したりしてしまったときのために、１台の車両１に対して複数の車両キー２，２…が登録可能となっている。本例の場合、１台の車両１に対して８本の車両キー２，２…が登録可能となっている。図３の例では、５本の車両キー２がマスターキー２ａ〜２ｅとされ、３本の車両キー２がサブキー２ｆ〜２ｈとされている。なお、マスターキー２ａ〜２ｅは、車両１の使用が制限されずに全機能が使用可能な位置付けのキーである。また、サブキー２ｆ〜２ｈは、車両１の使用が制限されて所定機能のみしか操作できない位置付けのキーである。
【００２２】
本例のイモビライザーシステム７には、イモビライザー照合時（チャレンジレスポンス認証時）に使用する暗号演算式Ｆ(ｘ)を、これら車両キー２，２…の種類ごとに切り換える暗号演算式切換システム１７が設けられている。本例の暗号演算式切換システム１７は、マスターキー２ａ〜２ｅやサブキー２ｆ〜２ｈが各々持っているキー番号Ｎによって、認証に使用する暗号演算式Ｆ(ｘ)を切り換えるキー番号選択式となっている。なお、キー番号Ｎとは、車両キー２がマスターキー２ａ〜２ｅ及びサブキー２ｆ〜２ｈの中のどの種のキーであるのかを通知する数ビットのデータ列からなる情報である。なお、キー番号Ｎが端末種、端末番号を構成する。
【００２３】
この場合、トランスポンダＥＣＵ１２のメモリ１４には、自身がマスターキー２ａ〜２ｅ及びサブキー２ｆ〜２ｈの中のどの種のキーであるのかを認識するためにキー番号Ｎが登録されている。また、トランスポンダＥＣＵ１２には、トランスポンダ１１側でキー番号Ｎの照合を行うキー番号照合部１８が設けられている。また、トランスポンダＥＣＵ１２には、イモビライザーＥＣＵ８から送られてくるチャレンジＳchを自身の暗号演算式Ｆ(ｘ)により演算してレスポンスＳrsを生成するレスポンス演算部１９が設けられている。
【００２４】
一方、イモビライザーＥＣＵ８のメモリ１５には、キー番号Ｎと暗号演算式Ｆ(ｘ)とが対応付けられた図２に示すテーブル２０が登録されている。このテーブル２０は、メモリ１５における同テーブル２０の書き込み領域内に、どのキー番号Ｎのときにどの種の暗号演算式Ｆ(ｘ)を使用するのかの情報が書き込まれている。本例の場合、第１マスターキー２ａのキー番号Ｎ１に第１暗号演算式Ｆ１(ｘ)が、第２マスターキー２ｂのキー番号Ｎ２に第２暗号演算式Ｆ２(ｘ)が、第３マスターキー２ｃのキー番号Ｎ３に第３暗号演算式Ｆ３(ｘ)が、第４マスターキー２ｄのキー番号Ｎ４に第４暗号演算式Ｆ４(ｘ)が、第５マスターキー２ｅのキー番号Ｎ５に第５暗号演算式Ｆ５(ｘ)が、第１サブキー２ｆのキー番号Ｎ６に第６暗号演算式Ｆ６(ｘ)が、第２サブキー２ｇのキー番号Ｎ７に第７暗号演算式Ｆ７(ｘ)が、第３サブキー２ｈのキー番号Ｎ８に第８暗号演算式Ｆ８(ｘ)が各々割り振られている。また、各キー番号Ｎ１〜Ｎ８には、それぞれのキー２ａ〜２ｈのトランスポンダコードが対応付けて登録されている。
【００２５】
図３に示すように、イモビライザーＥＣＵ８には、車両１側においてチャレンジレスポンス認証を管理する認証実行部２１が設けられている。認証実行部２１は、例えばトランスポンダ１１へのチャレンジＳch（駆動電波Ｓvc、チャレンジコード、キー番号Ｎ等）の発信や、イモビライザーＥＣＵ８側における暗号演算式Ｆ(ｘ)でのレスポンスコードの演算や、トランスポンダ１１から受信したレスポンスＳrsの正否を見る認証などの各種動作を実行する。
【００２６】
イモビライザーＥＣＵ８には、チャレンジレスポンス認証の通信相手が何であるか、即ち認証相手の車両キー２の種別を確認するキー種別確認部２２が設けられている。本例の場合、イモビライザー照合時は、チャレンジＳchにキー番号Ｎが含ませられて発信され、このチャレンジＳchに含まれるキー番号Ｎの照合がトランスポンダ１１側において成立してトランスポンダ１１がレスポンスＳrsを返してくるか否かが確認され、これをレスポンスＳrsが返されるまで登録キー順に繰り返される。よって、キー種別確認部２２は、チャレンジＳchに対するレスポンスＳrsの受け付け有無を監視し、レスポンス受け付けを確認すると、このときに発信したチャレンジＳchに含まれていたキー番号Ｎの登録キーを認証相手の車両キー２として認識する。なお、キー種別確認部２２が端末種別確認手段に相当する。
【００２７】
また、イモビライザーＥＣＵ８には、チャレンジレスポンス認証時に使用する暗号演算式Ｆ(ｘ)を設定する暗号演算式設定部２３が設けられている。暗号演算式設定部２３は、キー種別確認部２２の確認結果から認証相手を確認し、テーブル２０を参照して通信相手に対応する暗号演算式Ｆ(ｘ)を同テーブル２０から読み出す。続いて、暗号演算式設定部２３は、テーブル２０から読み出した暗号演算式Ｆ(ｘ)を、チャレンジレスポンス認証に使用する暗号演算式Ｆ(ｘ)として設定する。そして、暗号演算式設定部２３は、この暗号演算式Ｆ(ｘ)で認証実行部２１にレスポンス照合を実行させる。なお、暗号演算式設定部２３が暗号演算式切換手段に相当する。
【００２８】
次に、本例の暗号演算式切換システム２１がとる動作を図４及び図５に従って説明する。
キーシリンダ３に車両キー２が挿し込まれると、まず認証実行部２１は、図４に示すように、コイルアンテナ９から駆動電波Ｓvcを発信する。車両キー２は、トランスポンダ１１でこの駆動電波Ｓvcを受信する。トランスポンダＥＣＵ１２は、駆動電波Ｓvcを受信すると、この駆動電波Ｓvcを電源として起動状態に切り換わり、自身が起動状態に入ったことをイモビライザーＥＣＵ８に通知すべくアックをＬＦ電波により発信する。認証実行部２１は、駆動電波Ｓvcの発信の後にコイルアンテナ９でアックを受信すると、先に発信した駆動電波Ｓvcによりトランスポンダ１１が起動状態に切り換わったことを認識する。
【００２９】
認証実行部２１は、トランスポンダ１１が起動状態に切り換わったことを確認すると、このとき通信相手となっているトランスポンダ１１（車両キー２）を特定する動作に入る。本例の場合、認証実行部２１は、まずは最初に、テーブル２０の先頭アドレスに書き込まれているキー番号Ｎ、即ち第１マスターキー２ａのキー番号Ｎ１と、チャレンジレスポンス認証用のチャレンジコードとを、本例のチャレンジＳchとしてコイルアンテナ９からＬＦ電波で発信させる。
【００３０】
キー番号照合部１８は、イモビライザーＥＣＵ８からチャレンジＳchを受信すると、まずはこのチャレンジＳchに含まれるキー番号Ｎを、自身のそれと照らし合わせることによりキー番号照合を行う。このとき、キー番号照合部１８は、イモビライザーＥＣＵ８から受け付けたキー番号Ｎと、トランスポンダＥＣＵ１２のメモリ１４に登録されたキー番号Ｎとを照らし合わせることによりキー番号照合を行う。キー番号照合部１８は、キー番号照合が成立することを確認すると次動作に移行し、キー番号照合が成立しなければ、その時点で照合動作を終了して待機する。
【００３１】
このとき、通信相手の車両キー２が例えば第１マスターキー２ａであれば、キー番号照合部１８はキー番号照合が成立することを確認する。そして、レスポンス演算部１９は、チャレンジＳch内に含まれるチャレンジコードを、自身が持つ第１暗号演算式Ｆ１(ｘ)により計算して、レスポンスコードを演算する。レスポンス演算部１９は、レスポンスコードの演算が終了すると、演算結果であるこのレスポンスコードと、自身のメモリ１４に登録されたトランスポンダコードとを、レスポンスＳrsとして送受信アンテナ１３からＬＦ電波で発信させる。
【００３２】
また、キー種別確認部２２は、第１マスターキー２ａのキー番号Ｎ１を乗せたチャレンジＳchの発信の後、所定時間内にレスポンスＳrsをコイルアンテナ９で受信すると、通信相手の車両キー２が第１マスターキー２ａであることを認識する。即ち、キー種別確認部２２は、チャレンジＳchを発信した後の所定時間内に、アックとしてレスポンスＳrsを受信できれば、このときにチャレンジＳchに乗せたキー番号Ｎの車両キー２が通信相手であると認識する。そして、キー種別確認部２２は、キー種別確認結果として通信相手が何番目の登録キーであるかを暗号演算式設定部２３に通知する。本例の場合、キー種別確認部２２は、通信相手がキー番号Ｎ１の第１マスターキー２ａであることを暗号演算式設定部２３に通知する。
【００３３】
暗号演算式設定部２３は、キー種別確認部２２からキー種別確認結果を受け付けると、テーブル２０を参照してこのときの通信相手に応じた暗号演算式Ｆ(ｘ)を選び出し、選び出した暗号演算式Ｆ(ｘ)を使用暗号演算式として設定する。このとき、暗号演算式設定部２３は、通信相手がキー番号Ｎ１のキーであること、即ち第１マスターキー２ａであることを受け付けるので、第１マスターキー２ａ用の暗号演算式である第１暗号演算式Ｆ１(ｘ)を使用暗号演算式として設定する。
【００３４】
この暗号演算式設定後、認証実行部２１は、第１暗号演算式Ｆ１(ｘ)で自身もチャレンジコードを演算してレスポンスコードを作成し、このレスポンスコードを、トランスポンダ１１から受け付けたレスポンスコードに照らし合わせてレスポンス照合を行う。そして、認証実行部２１は、レスポンス照合の成立を確認すると、続いては同じレスポンスＳrs内に含まれるトランスポンダコードによりコード照合を実行する。認証実行部２１は、このコード照合も成立を確認すると、チャレンジレスポンス認証が成立したと認識し、イモビライザーロックを解除する。
【００３５】
一方、例えば図５に示すように、イモビライザーＥＣＵ８から第１マスターキー２ａのキー番号Ｎ１が乗せられたチャレンジＳchが発信された際、通信相手が第１マスターキー２ａではないと、イモビライザーＥＣＵ８とトランスポンダＥＣＵ１２とでキー番号Ｎが一致しないので、キー番号照合部１８はキー番号照合の成立を認識しない。このため、トランスポンダＥＣＵ１２は、以降に続く動作、即ちレスポンス演算の動作をとることができず、レスポンスＳrsをイモビライザーＥＣＵ８に返す動作をとらない。
【００３６】
よって、認証実行部２１は、第１マスターキー２ａのキー番号Ｎ１を乗せたチャレンジＳchを発信しても、所定時間内にこのレスポンスＳrsを受け取ることができないので、次の動作に移り、今度は次番号キーである第２マスターキー２ｂのキー番号Ｎ２を乗せたチャレンジＳchを発信させて、通信相手を確認する。そして、認証実行部２１は、チャレンジ発信の後の所定時間内にレスポンスを受け付けることができなければ、次番号のキー番号Ｎを乗せたチャレンジＳchを発信し、レスポンスＳrsを受け付けるまでこの動作を繰り返し行う。そして、認証実行部２１は、レスポンスＳrsを受け付けることができた番号のキーに準じた暗号演算式Ｆ(ｘ)を使用暗号演算式として設定し、レスポンス照合を実行する。
【００３７】
また、認証実行部２１は、チャレンジＳchの発信に際して、自身に登録された８本の車両キー２のキー番号Ｎを全て送っても、トランスポンダ１１からレスポンスＳrsを受け付けることができなければ、通信相手の車両キー２は他車両のキーであると認識して、認証動作を強制終了する。一方、トランスポンダ１１は、駆動電波Ｓvcによる電源が切れた時点で電源オフに戻る。
【００３８】
以上により、本例は、１台の車両１に対して複数のキー２ａ〜２ｈが割り当てられた条件下において、チャレンジレスポンス認証用の暗号演算式Ｆ(ｘ)を、これら複数のキー２ａ〜２ｈの数に合わせて車両１に複数用意し、この暗号演算式Ｆ(ｘ)をキー２ａ〜２ｈのキー番号Ｎごとに変更可能とした。このため、例えば１つの暗号演算式Ｆ(ｘ)を複数のキー２ａ〜２ｈで共用する場合に比べて、暗号演算式Ｆ(ｘ)の解析を困難にすることが可能となるので、認証を不正に成立させられる心配が少なくなる。よって、車両盗難に対して高いセキュリティ性が確保される。
【００３９】
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）イモビライザーＥＣＵ８（テーブル１８）にキー番号Ｎ単位で振り分けられている車両キー２ごとに暗号演算式Ｆ(ｘ)を用意したので、チャレンジレスポンス認証で使用する暗号演算式Ｆ(ｘ)を、キー番号Ｎごとに変更することができる。このため、各車両キー２では各々異なる暗号演算式Ｆ(ｘ)で認証が実行されるので、例えば複数の車両キー２で１つの同じ暗号演算式Ｆ(ｘ)を共用する場合に比べて、暗号演算式Ｆ(ｘ)の不正読み取りに対する耐性を高くすることができる。これにより、暗号演算式Ｆ(ｘ)を解析し難くすることが可能となり、ひいては車両盗難に対するセキュリティ性も高いものとすることができる。
【００４０】
（２）暗号演算式Ｆ(ｘ)の振り分けをキー番号Ｎとしたので、キー番号Ｎという振り分けに最適な単位で暗号演算式Ｆ(ｘ)の使用を変更することができる。
（３）チャレンジレスポンス認証の際、車両キー２に対して順番にキー番号Ｎを出して、これに応答できるか否かを見ることにより、車両キー２がマスターキー２ａ〜２ｅ及びサブキー２ｆ〜２ｈの中のどのキー種であるのかが確認される。このため、キー番号Ｎを出してその応答の有無を見るという簡単な形式で車両キー２の種別を確認することができる。
【００４１】
（４）チャレンジレスポンス認証の際、キー番号Ｎを順番に車両キー２に送って、通信相手を１つずつ順番に確認する。このため、本例のように１つの車両１に対して複数の車両キー２が通信相手として存在する場合であっても、複数の車両キー２が一度に同時に車両１にアクセスするような状況にならずに済むので、認証を問題なく実行させることができる。
【００４２】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・ 暗号演算式切換システム１７の採用対象は、必ずしもイモビライザーシステム７であることに限定されない。例えば、車両１からキー返信要求としてリクエストを発信させ、このリクエストに応答してキー２が返信してくるＩＤコードで照合を行うシステム、いわゆるキー操作フリーシステムに応用してもよい。
【００４３】
・ 車両１は、前述したキー操作フリーシステムとイモビライザーシステム７の両方を備えるものでもよい。また、この場合、キー操作フリーシステムを管理する制御ＩＣ（Integrated Circuit）に、本例のトランスポンダ１１の機能を組み込んで一体化してもよい。
【００４４】
・ イモビライザー照合の開始条件は、必ずしも車両キー２がキーシリンダ３に挿し込まれたことに限定されない。例えば、シフトレバーがパーキング位置に位置した状態でブレーキペダルが踏み込まれたことを開始条件としてもよい。
【００４５】
・ イモビライザー通信の周波数は、必ずしもＬＦ帯の電波で行われることに限らず、例えばＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯を使用してもよい。
・ テーブル２０は、必ずしもキー番号Ｎと暗号演算式Ｆ(ｘ)とを関連付けた表のような形式をとることに限らず、要はどのキー番号Ｎのときにどの暗号演算式Ｆ(ｘ)を使用するのかが分かれば、その形式は特に限定されない。
【００４６】
・ イモビライザーＥＣＵ８及びトランスポンダ１１の間の認証と、イモビライザーＥＣＵ８及びエンジンＥＣＵ６の間の認証とで、必ずしも同じ暗号演算式Ｆ(ｘ)を用いることに限らず、これらの間で暗号演算式Ｆ(ｘ)を異ならせてもよい。
【００４７】
・ 車両キー２の種別を確認する方式は、例えば車両キー２に種別を問い合わせて、キー種が何であるかを判定する方式を採用してもよい。
・ 暗号演算式Ｆ(ｘ)は、例えばAES（Advanced Encryption Standard）暗号やDES（Data Encryption Standard）暗号などの種々の形式のものが採用可能である。
【００４８】
・ 通信マスタと通信端末との通信形式は、必ずしも無線に限定されず、例えば有線としてもよい。
・ 本例の技術思想の採用対象は、必ずしも車両１に限定されず、種々の装置や機器に応用してもよい。よって、通信マスタはイモビライザーＥＣＵ８（車両１）に限らないし、また通信端末はトランスポンダ１１（車両キー２）に限るものではなく、種々のものが採用可能である。
【００４９】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（１）請求項１〜３のいずれかにおいて、前記レスポンスには、前記チャレンジレスポンス認証の応答であるレスポンスコードと、前記通信端末の固有ＩＤである認証コードとが含まれ、前記チャレンジレスポンス認証は、前記レスポンスと前記認証コードとの両方の照合成立を判定する認証となっている。この場合、認証レベルをより高いものとすることができる。
【符号の説明】
【００５０】
８…通信マスタとしてのイモビライザーＥＣＵ、１１…通信端末（通信相手）としてのトランスポンダ、２０…テーブル、２２…端末種別確認手段としてのキー種別確認部、２３…暗号演算式切換手段としての暗号演算式設定部、Ｓch…チャレンジ、Ｓrs…レスポンス、Ｆ(ｘ)（Ｆ１(ｘ)〜Ｆ８(ｘ)）…暗号演算式、Ｎ…端末種、端末番号を構成するキー番号。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信マスタがその通信相手である通信相手と個人認証を行う際に使用される認証システム及び認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信相手が本人であるか否かを確認する認証システムの認証方式として、例えばチャレンジレスポンス認証（特許文献１〜３等参照）が広く使用されている。チャレンジレスポンス認証は暗号認証の一種であって、まずは最初に認証側が、発信の度に毎回値が変わる乱数コードをチャレンジとして受け側に送る。この乱数コードを受け取った受け側は、この乱数コードを自身が持つ暗号演算式によって演算し、これをレスポンスとして認証側に送り返す。認証側は、受け側に送った乱数コードを自身も同様の暗号演算式を使った演算でレスポンスを求め、受け側から送られてきたレスポンスと自身が演算したレスポンスとを照合し、これらが一致してレスポンス照合が成立すれば、両者の通信が許可される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３２０７０号公報
【特許文献２】特開２００８−４８１６６号公報
【特許文献３】特表２００６−５１２５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の認証システムが例えば車両の電子キーシステムに使用されたときなどは、１つの認証側、即ち車両に対して、受け側である電子キーを複数使用する場合がある。しかし、この場合、全ての受け側で同じ暗号演算式が使用されることになるので、例えば１つの受け側で暗号演算式が盗まれてしまうと、その時点で認証システムの暗号がやぶられる、即ち無効化されてしまうことになる。このため、暗号演算式が解析され難い新たな認証方式の開発が要望されていた。
【０００５】
本発明の目的は、暗号演算式の不正解析を生じ難くすることができる認証システム及び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】
【０００６】
前記問題点を解決するために、本発明では、通信マスタからその通信相手である通信端末にチャレンジを送って、当該通信端末にその暗号演算式により当該チャレンジのレスポンスを演算させ、該演算後に当該レスポンスを前記通信マスタに送り返し、前記通信マスタにも該通信マスタが持つ暗号演算式により前記チャレンジのレスポンスを演算させて、これら２者のレスポンスを照らし合わせることで前記２者の認証を行うチャレンジレスポンス式の認証システムにおいて、前記通信マスタに設けられ、前記通信端末の端末種と前記暗号演算式とが予め対応付けられたテーブルと、前記通信マスタが前記通信端末と認証状態に入った際、そのときに通信相手となっている前記通信端末の端末種を確認する端末種別確認手段と、前記端末種別確認手段により割り出された前記端末種に対応する前記暗号演算式を前記テーブルから選び出し、当該選び出した前記暗号演算式を前記認証時に使用することにより、前記暗号演算式を前記端末種ごとに切り換える暗号演算式切換手段と
を備えたことを要旨とする。
【０００７】
この構成によれば、通信端末が通信マスタとアクセスする際、これら２者の間でチャレンジレスポンス式の認証が行われるが、まずは通信端末の種別が端末種別確認手段によって確認される。そして、複数用意されたチャレンジレスポンス認証用の暗号演算式の中から、通信相手となっている通信端末に応じた暗号演算式が暗号演算式切換手段によって選択され、この暗号演算式によって認証が実行される。このため、認証の暗号演算式を端末種ごとに変更することが可能となるので、各通信端末で各々異なる暗号演算式で認証実行が可能となる。よって、暗号演算式の不正な読み取りに対して耐性を高くすることが可能となり、ひいては認証を解析され難いものとすることが可能となる。
【０００８】
本発明では、前記端末種は、前記通信端末の各々に割り振られた端末番号であることを要旨とする。
この構成によれば、暗号演算式を通信端末の端末番号ごとに切り換えることが可能となるので、端末番号という区分けに最適な単位により使用暗号演算式を振り分けることが可能となる。
【０００９】
本発明では、前記端末種別確認手段は、前記チャレンジに前記通信端末の端末番号を含ませることにより前記通信端末に前記端末番号の照合を実行させ、当該照合が成立せずに前記レスポンスが前記通信マスタに返信されてこなければ、今度は次番号の前記端末番号を前記チャレンジに付加して前記端末番号の照合を実行させ、この動作を前記レスポンスの返信を受け付けるまで繰り返すことにより、前記通信マスタの通信相手を確認することを要旨とする。
【００１０】
この構成によれば、通信相手に対して順番にキー番号を出し、これに応答できるかどうかを見ることにより通信相手を確認する。このため、キー番号を出してその応答の有無を見るという簡単な形式により通信相手を確認することが可能となる。
【００１１】
本発明では、通信マスタからその通信相手である通信端末にチャレンジを送って、当該通信端末にその暗号演算式により当該チャレンジのレスポンスを演算させ、該演算後に当該レスポンスを前記通信マスタに送り返し、前記通信マスタにも該通信マスタが持つ暗号演算式により前記チャレンジのレスポンスを演算させて、これら２者のレスポンスを照らし合わせることで前記２者の認証を行うチャレンジレスポンス式の認証方法において、前記通信端末の端末種と前記暗号演算式とが予め対応付けられたテーブルが前記通信マスタに設けられ、前記通信マスタが前記通信端末と認証状態に入った際、そのときに通信相手となっている前記通信端末の端末種を確認するとともに、当該通信端末に対応する前記暗号演算式を前記テーブルから選び出し、当該選び出した前記暗号演算式を前記認証時に使用することにより、前記暗号演算式を前記端末種ごとに切り換えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、チャレンジレスポンス認証に用いる暗号演算式の不正解析を生じ難くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態におけるイモビライザーシステムの構成を示すブロック図。
【図２】キー番号と暗号演算式との関連を定義付けるテーブル。
【図３】暗号演算式切換システムの構成を示すブロック図。
【図４】暗号演算式の切り換え動作を示すシーケンスチャート。
【図５】暗号演算式の切り換え動作を示すシーケンスチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した認証システム及び認証方法の一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、車両１には、例えばステアリングホイールの近傍等に、メカニカルキーからなる車両キー２の挿し込み先としてキーシリンダ３が設けられている。この場合、キーシリンダ３に車両キー２が挿し込まれて同キー２が回し操作されると、車両キー２のキー溝（キーコード）がキーシリンダ３に合致してキー照合が成立すれば、キーシリンダ３のロータの回転が許容される。そして、キーシリンダ３のロータ回転位置がエンジンスタート位置（ＳＴ位置）まで操作されると、イグニッションスイッチ４のスタータリレーがそれまでのオフからオンに切り換わるとともに、エンジン５を統括制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）６が起動して、エンジン５が始動状態をとる。
【００１５】
また、車両１には、車両１の盗難防止を図る一システムとしてイモビライザーシステム７が搭載されている。この場合、車両１には、イモビライザーシステム７を管理するコントロールユニットとしてイモビライザーＥＣＵ８が設けられている。イモビライザーＥＣＵ８には、イモビライザーシステム７の車両側のアンテナとしてコイルアンテナ９が接続されている。コイルアンテナ９は、キーシリンダ３のキー穴を囲むように複数回に亘り巻回されている。イモビライザーＥＣＵ８は、車内の一ネットワークである車内バス１０を介してエンジンＥＣＵ６と接続されている。なお、イモビライザーＥＣＵ８が通信マスタに相当する。
【００１６】
一方、車両キー２には、固有ＩＤを無線発信することが可能なＩＤタグとしてトランスポンダ１１が組み込まれている。このトランスポンダ１１には、トランスポンダ１１を統括管理するトランスポンダＥＣＵ１２と、トランスポンダ１１のアンテナとして送受信アンテナ１３とが設けられている。トランスポンダＥＣＵ１２のメモリ１４には、前述した固有ＩＤとしてトランスポンダコードが登録されている。トランスポンダ１１は、イモビライザーＥＣＵ８と互いに接近した状態で相互通信する、いわゆる近距離無線通信により通信が可能で、この通信形式として例えばＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）が使用されている。また、トランスポンダ１１は、自ら電源を持たず、イモビライザーＥＣＵ８から発信された電波を電源として動くパッシブ型となっている。なお、トランスポンダ１１が通信端末（通信相手）に相当する。
【００１７】
また、イモビライザーシステム７の無線通信、いわゆるイモビライザー通信は、チャレンジレスポンス認証により暗号化された暗号通信となっている。この場合、イモビライザーＥＣＵ８のメモリ１５には、チャレンジレスポンス認証のイモビライザーＥＣＵ８側の演算式として暗号演算式Ｆ(ｘ)が登録されている。また、トランスポンダ１１のメモリ１４にも、チャレンジレスポンス認証のトランスポンダ１１側の演算式として暗号演算式Ｆ(ｘ)が登録されている。この暗号演算式Ｆ(ｘ)は、暗号鍵や暗号アルゴリズムに相当するものであり、車両１と車両キー２が組をなしていれば、これらは同じアルゴリズムのものが設定される。
【００１８】
イモビライザーＥＣＵ８は、キーシリンダ３に車両キー２が挿し込まれたことを確認すると、イモビライザー通信を開始する。このとき、イモビライザーＥＣＵ８は、まずコイルアンテナ９から、トランスポンダ１１の電源として駆動電波Ｓvcと、チャレンジレスポンス認証のチャレンジＳchとしてチャレンジコードとを発信させる。駆動電波Ｓvc及びチャレンジＳchは、ＬＦ（Low Frequency）帯の電波で発信される。また、チャレンジコードは、発信の度に値が毎回変わるデータ列（乱数コード）である。トランスポンダＥＣＵ１２は、この駆動電波Ｓvcを受信すると、これを電源として起動し、この後に受信するチャレンジＳchを自身の暗号演算式Ｆ(ｘ)により計算してレスポンスコードを生成する。そして、トランスポンダＥＣＵ１２は、このレスポンスコードと自身のトランスポンダコードとを、レスポンスＳrsとしてイモビライザーＥＣＵ８にＬＦ帯の電波で返信する。
【００１９】
一方、イモビライザーＥＣＵ８は、チャレンジＳchを発信した際、自らもチャレンジコードを自身の暗号演算式Ｆ(ｘ)により計算してレスポンスＳrsを計算する。そして、イモビライザーＥＣＵ８は、トランスポンダ１１から発信されたレスポンスＳrsをコイルアンテナ９で受信すると、まずは自ら計算したレスポンスコードと、トランスポンダ１１が計算したレスポンスコードとを照らし合わせてレスポンス照合を行う。そして、イモビライザーＥＣＵ８は、これらレスポンスコードが一致してチャレンジレスポンス認証が成立することを確認すると、今度は同じレスポンスＳrs内に含まれるトランスポンダコードと、自身のメモリ１５に登録されたトランスポンダコードと照らし合わせてコード照合を行う。イモビライザーＥＣＵ８は、これら両照合が一致してレスポンス認証が成立することを確認すると、イモビライザーロックを解除する。
【００２０】
イモビライザーロックが解除された際、イモビライザーＥＣＵ８はエンジンＥＣＵ６によるエンジン始動を許可するが、このときはイモビライザーＥＣＵ８とエンジンＥＣＵ６との間でペアリング確認が行われ、この確認にもチャレンジレスポンス認証が使用される。このため、エンジンＥＣＵ６のメモリ１６にも、チャレンジレスポンス認証のエンジンＥＣＵ６側の演算式として暗号演算式Ｆ(ｘ)が登録されている。そして、エンジンＥＣＵ６は、イモビライザーロックが解除された際、イモビライザーＥＣＵ８にチャレンジＳchを送ってチャレンジレスポンス認証を実行し、この認証が成立すればエンジン５を起動状態に切り換える。
【００２１】
図３に示すように、車両１には、例えば一家族で１台の車両１を持ち合わせたり、或いは車両キー２を紛失したりしてしまったときのために、１台の車両１に対して複数の車両キー２，２…が登録可能となっている。本例の場合、１台の車両１に対して８本の車両キー２，２…が登録可能となっている。図３の例では、５本の車両キー２がマスターキー２ａ〜２ｅとされ、３本の車両キー２がサブキー２ｆ〜２ｈとされている。なお、マスターキー２ａ〜２ｅは、車両１の使用が制限されずに全機能が使用可能な位置付けのキーである。また、サブキー２ｆ〜２ｈは、車両１の使用が制限されて所定機能のみしか操作できない位置付けのキーである。
【００２２】
本例のイモビライザーシステム７には、イモビライザー照合時（チャレンジレスポンス認証時）に使用する暗号演算式Ｆ(ｘ)を、これら車両キー２，２…の種類ごとに切り換える暗号演算式切換システム１７が設けられている。本例の暗号演算式切換システム１７は、マスターキー２ａ〜２ｅやサブキー２ｆ〜２ｈが各々持っているキー番号Ｎによって、認証に使用する暗号演算式Ｆ(ｘ)を切り換えるキー番号選択式となっている。なお、キー番号Ｎとは、車両キー２がマスターキー２ａ〜２ｅ及びサブキー２ｆ〜２ｈの中のどの種のキーであるのかを通知する数ビットのデータ列からなる情報である。なお、キー番号Ｎが端末種、端末番号を構成する。
【００２３】
この場合、トランスポンダＥＣＵ１２のメモリ１４には、自身がマスターキー２ａ〜２ｅ及びサブキー２ｆ〜２ｈの中のどの種のキーであるのかを認識するためにキー番号Ｎが登録されている。また、トランスポンダＥＣＵ１２には、トランスポンダ１１側でキー番号Ｎの照合を行うキー番号照合部１８が設けられている。また、トランスポンダＥＣＵ１２には、イモビライザーＥＣＵ８から送られてくるチャレンジＳchを自身の暗号演算式Ｆ(ｘ)により演算してレスポンスＳrsを生成するレスポンス演算部１９が設けられている。
【００２４】
一方、イモビライザーＥＣＵ８のメモリ１５には、キー番号Ｎと暗号演算式Ｆ(ｘ)とが対応付けられた図２に示すテーブル２０が登録されている。このテーブル２０は、メモリ１５における同テーブル２０の書き込み領域内に、どのキー番号Ｎのときにどの種の暗号演算式Ｆ(ｘ)を使用するのかの情報が書き込まれている。本例の場合、第１マスターキー２ａのキー番号Ｎ１に第１暗号演算式Ｆ１(ｘ)が、第２マスターキー２ｂのキー番号Ｎ２に第２暗号演算式Ｆ２(ｘ)が、第３マスターキー２ｃのキー番号Ｎ３に第３暗号演算式Ｆ３(ｘ)が、第４マスターキー２ｄのキー番号Ｎ４に第４暗号演算式Ｆ４(ｘ)が、第５マスターキー２ｅのキー番号Ｎ５に第５暗号演算式Ｆ５(ｘ)が、第１サブキー２ｆのキー番号Ｎ６に第６暗号演算式Ｆ６(ｘ)が、第２サブキー２ｇのキー番号Ｎ７に第７暗号演算式Ｆ７(ｘ)が、第３サブキー２ｈのキー番号Ｎ８に第８暗号演算式Ｆ８(ｘ)が各々割り振られている。また、各キー番号Ｎ１〜Ｎ８には、それぞれのキー２ａ〜２ｈのトランスポンダコードが対応付けて登録されている。
【００２５】
図３に示すように、イモビライザーＥＣＵ８には、車両１側においてチャレンジレスポンス認証を管理する認証実行部２１が設けられている。認証実行部２１は、例えばトランスポンダ１１へのチャレンジＳch（駆動電波Ｓvc、チャレンジコード、キー番号Ｎ等）の発信や、イモビライザーＥＣＵ８側における暗号演算式Ｆ(ｘ)でのレスポンスコードの演算や、トランスポンダ１１から受信したレスポンスＳrsの正否を見る認証などの各種動作を実行する。
【００２６】
イモビライザーＥＣＵ８には、チャレンジレスポンス認証の通信相手が何であるか、即ち認証相手の車両キー２の種別を確認するキー種別確認部２２が設けられている。本例の場合、イモビライザー照合時は、チャレンジＳchにキー番号Ｎが含ませられて発信され、このチャレンジＳchに含まれるキー番号Ｎの照合がトランスポンダ１１側において成立してトランスポンダ１１がレスポンスＳrsを返してくるか否かが確認され、これをレスポンスＳrsが返されるまで登録キー順に繰り返される。よって、キー種別確認部２２は、チャレンジＳchに対するレスポンスＳrsの受け付け有無を監視し、レスポンス受け付けを確認すると、このときに発信したチャレンジＳchに含まれていたキー番号Ｎの登録キーを認証相手の車両キー２として認識する。なお、キー種別確認部２２が端末種別確認手段に相当する。
【００２７】
また、イモビライザーＥＣＵ８には、チャレンジレスポンス認証時に使用する暗号演算式Ｆ(ｘ)を設定する暗号演算式設定部２３が設けられている。暗号演算式設定部２３は、キー種別確認部２２の確認結果から認証相手を確認し、テーブル２０を参照して通信相手に対応する暗号演算式Ｆ(ｘ)を同テーブル２０から読み出す。続いて、暗号演算式設定部２３は、テーブル２０から読み出した暗号演算式Ｆ(ｘ)を、チャレンジレスポンス認証に使用する暗号演算式Ｆ(ｘ)として設定する。そして、暗号演算式設定部２３は、この暗号演算式Ｆ(ｘ)で認証実行部２１にレスポンス照合を実行させる。なお、暗号演算式設定部２３が暗号演算式切換手段に相当する。
【００２８】
次に、本例の暗号演算式切換システム２１がとる動作を図４及び図５に従って説明する。
キーシリンダ３に車両キー２が挿し込まれると、まず認証実行部２１は、図４に示すように、コイルアンテナ９から駆動電波Ｓvcを発信する。車両キー２は、トランスポンダ１１でこの駆動電波Ｓvcを受信する。トランスポンダＥＣＵ１２は、駆動電波Ｓvcを受信すると、この駆動電波Ｓvcを電源として起動状態に切り換わり、自身が起動状態に入ったことをイモビライザーＥＣＵ８に通知すべくアックをＬＦ電波により発信する。認証実行部２１は、駆動電波Ｓvcの発信の後にコイルアンテナ９でアックを受信すると、先に発信した駆動電波Ｓvcによりトランスポンダ１１が起動状態に切り換わったことを認識する。
【００２９】
認証実行部２１は、トランスポンダ１１が起動状態に切り換わったことを確認すると、このとき通信相手となっているトランスポンダ１１（車両キー２）を特定する動作に入る。本例の場合、認証実行部２１は、まずは最初に、テーブル２０の先頭アドレスに書き込まれているキー番号Ｎ、即ち第１マスターキー２ａのキー番号Ｎ１と、チャレンジレスポンス認証用のチャレンジコードとを、本例のチャレンジＳchとしてコイルアンテナ９からＬＦ電波で発信させる。
【００３０】
キー番号照合部１８は、イモビライザーＥＣＵ８からチャレンジＳchを受信すると、まずはこのチャレンジＳchに含まれるキー番号Ｎを、自身のそれと照らし合わせることによりキー番号照合を行う。このとき、キー番号照合部１８は、イモビライザーＥＣＵ８から受け付けたキー番号Ｎと、トランスポンダＥＣＵ１２のメモリ１４に登録されたキー番号Ｎとを照らし合わせることによりキー番号照合を行う。キー番号照合部１８は、キー番号照合が成立することを確認すると次動作に移行し、キー番号照合が成立しなければ、その時点で照合動作を終了して待機する。
【００３１】
このとき、通信相手の車両キー２が例えば第１マスターキー２ａであれば、キー番号照合部１８はキー番号照合が成立することを確認する。そして、レスポンス演算部１９は、チャレンジＳch内に含まれるチャレンジコードを、自身が持つ第１暗号演算式Ｆ１(ｘ)により計算して、レスポンスコードを演算する。レスポンス演算部１９は、レスポンスコードの演算が終了すると、演算結果であるこのレスポンスコードと、自身のメモリ１４に登録されたトランスポンダコードとを、レスポンスＳrsとして送受信アンテナ１３からＬＦ電波で発信させる。
【００３２】
また、キー種別確認部２２は、第１マスターキー２ａのキー番号Ｎ１を乗せたチャレンジＳchの発信の後、所定時間内にレスポンスＳrsをコイルアンテナ９で受信すると、通信相手の車両キー２が第１マスターキー２ａであることを認識する。即ち、キー種別確認部２２は、チャレンジＳchを発信した後の所定時間内に、アックとしてレスポンスＳrsを受信できれば、このときにチャレンジＳchに乗せたキー番号Ｎの車両キー２が通信相手であると認識する。そして、キー種別確認部２２は、キー種別確認結果として通信相手が何番目の登録キーであるかを暗号演算式設定部２３に通知する。本例の場合、キー種別確認部２２は、通信相手がキー番号Ｎ１の第１マスターキー２ａであることを暗号演算式設定部２３に通知する。
【００３３】
暗号演算式設定部２３は、キー種別確認部２２からキー種別確認結果を受け付けると、テーブル２０を参照してこのときの通信相手に応じた暗号演算式Ｆ(ｘ)を選び出し、選び出した暗号演算式Ｆ(ｘ)を使用暗号演算式として設定する。このとき、暗号演算式設定部２３は、通信相手がキー番号Ｎ１のキーであること、即ち第１マスターキー２ａであることを受け付けるので、第１マスターキー２ａ用の暗号演算式である第１暗号演算式Ｆ１(ｘ)を使用暗号演算式として設定する。
【００３４】
この暗号演算式設定後、認証実行部２１は、第１暗号演算式Ｆ１(ｘ)で自身もチャレンジコードを演算してレスポンスコードを作成し、このレスポンスコードを、トランスポンダ１１から受け付けたレスポンスコードに照らし合わせてレスポンス照合を行う。そして、認証実行部２１は、レスポンス照合の成立を確認すると、続いては同じレスポンスＳrs内に含まれるトランスポンダコードによりコード照合を実行する。認証実行部２１は、このコード照合も成立を確認すると、チャレンジレスポンス認証が成立したと認識し、イモビライザーロックを解除する。
【００３５】
一方、例えば図５に示すように、イモビライザーＥＣＵ８から第１マスターキー２ａのキー番号Ｎ１が乗せられたチャレンジＳchが発信された際、通信相手が第１マスターキー２ａではないと、イモビライザーＥＣＵ８とトランスポンダＥＣＵ１２とでキー番号Ｎが一致しないので、キー番号照合部１８はキー番号照合の成立を認識しない。このため、トランスポンダＥＣＵ１２は、以降に続く動作、即ちレスポンス演算の動作をとることができず、レスポンスＳrsをイモビライザーＥＣＵ８に返す動作をとらない。
【００３６】
よって、認証実行部２１は、第１マスターキー２ａのキー番号Ｎ１を乗せたチャレンジＳchを発信しても、所定時間内にこのレスポンスＳrsを受け取ることができないので、次の動作に移り、今度は次番号キーである第２マスターキー２ｂのキー番号Ｎ２を乗せたチャレンジＳchを発信させて、通信相手を確認する。そして、認証実行部２１は、チャレンジ発信の後の所定時間内にレスポンスを受け付けることができなければ、次番号のキー番号Ｎを乗せたチャレンジＳchを発信し、レスポンスＳrsを受け付けるまでこの動作を繰り返し行う。そして、認証実行部２１は、レスポンスＳrsを受け付けることができた番号のキーに準じた暗号演算式Ｆ(ｘ)を使用暗号演算式として設定し、レスポンス照合を実行する。
【００３７】
また、認証実行部２１は、チャレンジＳchの発信に際して、自身に登録された８本の車両キー２のキー番号Ｎを全て送っても、トランスポンダ１１からレスポンスＳrsを受け付けることができなければ、通信相手の車両キー２は他車両のキーであると認識して、認証動作を強制終了する。一方、トランスポンダ１１は、駆動電波Ｓvcによる電源が切れた時点で電源オフに戻る。
【００３８】
以上により、本例は、１台の車両１に対して複数のキー２ａ〜２ｈが割り当てられた条件下において、チャレンジレスポンス認証用の暗号演算式Ｆ(ｘ)を、これら複数のキー２ａ〜２ｈの数に合わせて車両１に複数用意し、この暗号演算式Ｆ(ｘ)をキー２ａ〜２ｈのキー番号Ｎごとに変更可能とした。このため、例えば１つの暗号演算式Ｆ(ｘ)を複数のキー２ａ〜２ｈで共用する場合に比べて、暗号演算式Ｆ(ｘ)の解析を困難にすることが可能となるので、認証を不正に成立させられる心配が少なくなる。よって、車両盗難に対して高いセキュリティ性が確保される。
【００３９】
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）イモビライザーＥＣＵ８（テーブル１８）にキー番号Ｎ単位で振り分けられている車両キー２ごとに暗号演算式Ｆ(ｘ)を用意したので、チャレンジレスポンス認証で使用する暗号演算式Ｆ(ｘ)を、キー番号Ｎごとに変更することができる。このため、各車両キー２では各々異なる暗号演算式Ｆ(ｘ)で認証が実行されるので、例えば複数の車両キー２で１つの同じ暗号演算式Ｆ(ｘ)を共用する場合に比べて、暗号演算式Ｆ(ｘ)の不正読み取りに対する耐性を高くすることができる。これにより、暗号演算式Ｆ(ｘ)を解析し難くすることが可能となり、ひいては車両盗難に対するセキュリティ性も高いものとすることができる。
【００４０】
（２）暗号演算式Ｆ(ｘ)の振り分けをキー番号Ｎとしたので、キー番号Ｎという振り分けに最適な単位で暗号演算式Ｆ(ｘ)の使用を変更することができる。
（３）チャレンジレスポンス認証の際、車両キー２に対して順番にキー番号Ｎを出して、これに応答できるか否かを見ることにより、車両キー２がマスターキー２ａ〜２ｅ及びサブキー２ｆ〜２ｈの中のどのキー種であるのかが確認される。このため、キー番号Ｎを出してその応答の有無を見るという簡単な形式で車両キー２の種別を確認することができる。
【００４１】
（４）チャレンジレスポンス認証の際、キー番号Ｎを順番に車両キー２に送って、通信相手を１つずつ順番に確認する。このため、本例のように１つの車両１に対して複数の車両キー２が通信相手として存在する場合であっても、複数の車両キー２が一度に同時に車両１にアクセスするような状況にならずに済むので、認証を問題なく実行させることができる。
【００４２】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・ 暗号演算式切換システム１７の採用対象は、必ずしもイモビライザーシステム７であることに限定されない。例えば、車両１からキー返信要求としてリクエストを発信させ、このリクエストに応答してキー２が返信してくるＩＤコードで照合を行うシステム、いわゆるキー操作フリーシステムに応用してもよい。
【００４３】
・ 車両１は、前述したキー操作フリーシステムとイモビライザーシステム７の両方を備えるものでもよい。また、この場合、キー操作フリーシステムを管理する制御ＩＣ（Integrated Circuit）に、本例のトランスポンダ１１の機能を組み込んで一体化してもよい。
【００４４】
・ イモビライザー照合の開始条件は、必ずしも車両キー２がキーシリンダ３に挿し込まれたことに限定されない。例えば、シフトレバーがパーキング位置に位置した状態でブレーキペダルが踏み込まれたことを開始条件としてもよい。
【００４５】
・ イモビライザー通信の周波数は、必ずしもＬＦ帯の電波で行われることに限らず、例えばＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯を使用してもよい。
・ テーブル２０は、必ずしもキー番号Ｎと暗号演算式Ｆ(ｘ)とを関連付けた表のような形式をとることに限らず、要はどのキー番号Ｎのときにどの暗号演算式Ｆ(ｘ)を使用するのかが分かれば、その形式は特に限定されない。
【００４６】
・ イモビライザーＥＣＵ８及びトランスポンダ１１の間の認証と、イモビライザーＥＣＵ８及びエンジンＥＣＵ６の間の認証とで、必ずしも同じ暗号演算式Ｆ(ｘ)を用いることに限らず、これらの間で暗号演算式Ｆ(ｘ)を異ならせてもよい。
【００４７】
・ 車両キー２の種別を確認する方式は、例えば車両キー２に種別を問い合わせて、キー種が何であるかを判定する方式を採用してもよい。
・ 暗号演算式Ｆ(ｘ)は、例えばAES（Advanced Encryption Standard）暗号やDES（Data Encryption Standard）暗号などの種々の形式のものが採用可能である。
【００４８】
・ 通信マスタと通信端末との通信形式は、必ずしも無線に限定されず、例えば有線としてもよい。
・ 本例の技術思想の採用対象は、必ずしも車両１に限定されず、種々の装置や機器に応用してもよい。よって、通信マスタはイモビライザーＥＣＵ８（車両１）に限らないし、また通信端末はトランスポンダ１１（車両キー２）に限るものではなく、種々のものが採用可能である。
【００４９】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（１）請求項１〜３のいずれかにおいて、前記レスポンスには、前記チャレンジレスポンス認証の応答であるレスポンスコードと、前記通信端末の固有ＩＤである認証コードとが含まれ、前記チャレンジレスポンス認証は、前記レスポンスと前記認証コードとの両方の照合成立を判定する認証となっている。この場合、認証レベルをより高いものとすることができる。
【符号の説明】
【００５０】
８…通信マスタとしてのイモビライザーＥＣＵ、１１…通信端末（通信相手）としてのトランスポンダ、２０…テーブル、２２…端末種別確認手段としてのキー種別確認部、２３…暗号演算式切換手段としての暗号演算式設定部、Ｓch…チャレンジ、Ｓrs…レスポンス、Ｆ(ｘ)（Ｆ１(ｘ)〜Ｆ８(ｘ)）…暗号演算式、Ｎ…端末種、端末番号を構成するキー番号。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信マスタからその通信相手である通信端末にチャレンジを送って、当該通信端末にその暗号演算式により当該チャレンジのレスポンスを演算させ、該演算後に当該レスポンスを前記通信マスタに送り返し、前記通信マスタにも該通信マスタが持つ暗号演算式により前記チャレンジのレスポンスを演算させて、これら２者のレスポンスを照らし合わせることで前記２者の認証を行うチャレンジレスポンス式の認証システムにおいて、
前記通信マスタに設けられ、前記通信端末の端末種と前記暗号演算式とが予め対応付けられたテーブルと、
前記通信マスタが前記通信端末と認証状態に入った際、そのときに通信相手となっている前記通信端末の端末種を確認する端末種別確認手段と、
前記端末種別確認手段により割り出された前記端末種に対応する前記暗号演算式を前記テーブルから選び出し、当該選び出した前記暗号演算式を前記認証時に使用することにより、前記暗号演算式を前記端末種ごとに切り換える暗号演算式切換手段と
を備えたことを特徴とする認証システム。
【請求項２】
前記端末種は、前記通信端末の各々に割り振られた端末番号であることを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
【請求項３】
前記端末種別確認手段は、前記チャレンジに前記通信端末の端末番号を含ませることにより前記通信端末に前記端末番号の照合を実行させ、当該照合が成立せずに前記レスポンスが前記通信マスタに返信されてこなければ、今度は次番号の前記端末番号を前記チャレンジに付加して前記端末番号の照合を実行させ、この動作を前記レスポンスの返信を受け付けるまで繰り返すことにより、前記通信マスタの通信相手を確認することを特徴とする請求項１又は２に記載の認証システム。
【請求項４】
通信マスタからその通信相手である通信端末にチャレンジを送って、当該通信端末にその暗号演算式により当該チャレンジのレスポンスを演算させ、該演算後に当該レスポンスを前記通信マスタに送り返し、前記通信マスタにも該通信マスタが持つ暗号演算式により前記チャレンジのレスポンスを演算させて、これら２者のレスポンスを照らし合わせることで前記２者の認証を行うチャレンジレスポンス式の認証方法において、
前記通信端末の端末種と前記暗号演算式とが予め対応付けられたテーブルが前記通信マスタに設けられ、前記通信マスタが前記通信端末と認証状態に入った際、そのときに通信相手となっている前記通信端末の端末種を確認するとともに、当該通信端末に対応する前記暗号演算式を前記テーブルから選び出し、当該選び出した前記暗号演算式を前記認証時に使用することにより、前記暗号演算式を前記端末種ごとに切り換えることを特徴とする認証方法。
【請求項１】
通信マスタからその通信相手である通信端末にチャレンジを送って、当該通信端末にその暗号演算式により当該チャレンジのレスポンスを演算させ、該演算後に当該レスポンスを前記通信マスタに送り返し、前記通信マスタにも該通信マスタが持つ暗号演算式により前記チャレンジのレスポンスを演算させて、これら２者のレスポンスを照らし合わせることで前記２者の認証を行うチャレンジレスポンス式の認証システムにおいて、
前記通信マスタに設けられ、前記通信端末の端末種と前記暗号演算式とが予め対応付けられたテーブルと、
前記通信マスタが前記通信端末と認証状態に入った際、そのときに通信相手となっている前記通信端末の端末種を確認する端末種別確認手段と、
前記端末種別確認手段により割り出された前記端末種に対応する前記暗号演算式を前記テーブルから選び出し、当該選び出した前記暗号演算式を前記認証時に使用することにより、前記暗号演算式を前記端末種ごとに切り換える暗号演算式切換手段と
を備えたことを特徴とする認証システム。
【請求項２】
前記端末種は、前記通信端末の各々に割り振られた端末番号であることを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
【請求項３】
前記端末種別確認手段は、前記チャレンジに前記通信端末の端末番号を含ませることにより前記通信端末に前記端末番号の照合を実行させ、当該照合が成立せずに前記レスポンスが前記通信マスタに返信されてこなければ、今度は次番号の前記端末番号を前記チャレンジに付加して前記端末番号の照合を実行させ、この動作を前記レスポンスの返信を受け付けるまで繰り返すことにより、前記通信マスタの通信相手を確認することを特徴とする請求項１又は２に記載の認証システム。
【請求項４】
通信マスタからその通信相手である通信端末にチャレンジを送って、当該通信端末にその暗号演算式により当該チャレンジのレスポンスを演算させ、該演算後に当該レスポンスを前記通信マスタに送り返し、前記通信マスタにも該通信マスタが持つ暗号演算式により前記チャレンジのレスポンスを演算させて、これら２者のレスポンスを照らし合わせることで前記２者の認証を行うチャレンジレスポンス式の認証方法において、
前記通信端末の端末種と前記暗号演算式とが予め対応付けられたテーブルが前記通信マスタに設けられ、前記通信マスタが前記通信端末と認証状態に入った際、そのときに通信相手となっている前記通信端末の端末種を確認するとともに、当該通信端末に対応する前記暗号演算式を前記テーブルから選び出し、当該選び出した前記暗号演算式を前記認証時に使用することにより、前記暗号演算式を前記端末種ごとに切り換えることを特徴とする認証方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２５０７４６（Ｐ２０１０−２５０７４６Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０２１４１（Ｐ２００９−１０２１４１）
【出願日】平成２１年４月２０日（２００９．４．２０）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２０日（２００９．４．２０）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
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