JP6678995B2 - 無線通信機、情報登録方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信機、情報登録方法、及びコンピュータプログラムに関する。

近年、路車間通信、車車間通信による高度道路交通システム（ＩＴＳ）が検討されている。路車間通信とは、路側通信機と車載通信機（移動通信機）との間の通信であり、車車間通信とは、車載通信機（移動通信機）間の通信である。
このような高度道路交通システムのための通信方式やセキュリティについては、標準規格及びガイドラインが制定されている（例えば、非特許文献１，２参照）。

高度道路交通システムにおいて、各通信機は、セキュリティに関する各種機能を有しているが、その中で、いわゆるリプレイ攻撃に対する防御機能を有していることがある。
リプレイ攻撃とは、下記非特許文献２に記載されているように、以前に送信された情報を再利用して送信し、路側通信機や車載通信機になりすまして、誤った情報を配信することでシステムに混乱を生じさせるといった攻撃のことである。

例えば、下記特許文献１には、リプレイ攻撃を防御するための防御処理が記載されている。すなわち、送信時刻の情報を格納したパケットを送信側の通信機に送信させ、このパケットを受信した受信側の通信機は、前記パケットに格納された送信時刻の情報を抽出し、抽出した情報が示す送信時刻と現在の時刻とを比較する。両時刻の時間差が許容誤差範囲外であれば、受信側の通信機は、リプレイ攻撃と判定してそのパケットを廃棄する。

また、下記特許文献２には、送信時刻として現在のシステム時刻を含んでいる認証用暗号化メッセージを、送信側の装置が通知し、この暗号化メッセージを受信した受信側の装置は、前記メッセージに含まれているシステム時刻を抽出し、当該受信側の装置が予め記憶している前回認証時に受信したメッセージのシステム時刻と、今回受信したメッセージのシステム時刻とを比較し、その妥当性を判定することで、リプレイ攻撃を排除することが記載されている。

一般社団法人電波産業会、"７００ＭＨｚ 帯高度道路交通システムＡＲＩＢ−ＳＴＤ−Ｔ１０９ １．２版"，［ｏｎｌｉｎｅ］、平成２５年１２月１０日、［平成２８年７月１９日検索］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｒｉｂ．ｏｒ．ｊｐ／ｔｙｏｓａｋｅｎｋｙｕ／ｋｉｋａｋｕ＿ｔｕｓｈｉｎ／ｔｓｕｓｈｉｎ＿ｋｉｋａｋｕ＿ｎｕｍｂｅｒ．ｈｔｍｌ＞ ＩＴＳ情報通信システム推進会議、"運転支援通信システムに関するセキュリティガイドライン ＩＴＳＦＯＲＵＭ ＲＣ−００９ １．２版"，［ｏｎｌｉｎｅ］、平成２５年１１月２５日、［平成２８年７月１９日検索］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｔｓｆｏｒｕｍ．ｇｒ．ｊｐ／Ｐｕｂｌｉｃ／Ｊ７Ｄａｔａｂａｓｅ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ＞

特開２００８−１５４１６４号公報 特開２００６−７４４８７号公報

上記特許文献２に記載されているリプレイ攻撃を排除するための処理において、送信側の装置によって送信されたパケットを受信側の装置が受信すると、当該受信側の装置は、受信したパケットに含まれている送信時刻に関する情報（送信日時情報）を送信側の装置ごとに記憶しておく必要がある。

一方、受信側の装置が送信日時情報を装置ごとに記憶するための容量には上限があるため、記憶する送信日時情報の量を適切に制限する必要がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、記憶する送信日時情報の量を適切に制限することができる技術を提供することを目的とする。

一実施形態である無線通信機は、複数の他の無線通信機からのパケットを受信する無線通信機であって、前記パケットに含まれている、前記他の無線通信機の機器識別情報と、前記パケットが送信されたときの送信日時を示す送信日時情報とが登録される記憶部と、前記機器識別情報ごとに前記送信日時情報を前記記憶部に登録する処理部と、を備え、前記処理部は、前記記憶部に登録されていない機器識別情報を含んだ前記パケットを受信しかつ所定の条件を満たす場合、前記記憶部に登録されている前記機器識別情報及び前記送信日時情報の内、登録された順番に基づいて特定される対象情報に、受信した前記パケットの機器識別情報及び送信日時情報を上書きして登録する。

また、一実施形態である登録方法は、複数の他の無線通信機からのパケットに含まれる情報を受信し記憶部に登録する無線通信機の情報登録方法であって、前記パケットを受信する受信ステップと、前記パケットに含まれている、前記他の無線通信機の機器識別情報と、前記機器識別情報ごとに、前記パケットが送信されたときの送信日時を示す送信日時情報とを前記記憶部に登録する登録ステップと、を含み、前記登録ステップは、前記記憶部に登録されていない機器識別情報を含んだ前記パケットを受信しかつ所定の条件を満たす場合、前記記憶部に登録されている前記機器識別情報及び前記送信日時情報の内、登録された順番に基づいて特定される対象情報に、受信した前記パケットの機器識別情報及び送信日時情報を上書きして登録する。

また、一実施形態であるコンピュータプログラムは、複数の他の無線通信機からのパケットに含まれる情報を受信し記憶部に登録する無線通信機の処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記処理は、前記パケットを受信する受信ステップと、前記パケットに含まれている、前記複数の他の無線通信機の機器識別情報と、前記パケットが送信されたときの送信日時を示す送信日時情報とを記憶部に登録するとともに、前記機器識別情報ごとに前記送信日時情報を登録する登録ステップと、を含み、前記登録ステップは、前記記憶部に登録されていない機器識別情報を含んだ前記パケットを受信しかつ所定の条件を満たす場合、前記記憶部に登録されている前記機器識別情報及び前記送信日時情報の内、登録された順番に基づいて特定される対象情報に、受信した前記パケットの機器識別情報及び送信日時情報を上書きして登録する。

本発明によれば、記憶する送信日時情報の量を適切に制限することができる。

実施形態に係る高度道路交通システム（ＩＴＳ）の全体構成を示す概略斜視図である。 本実施形態に係る路側通信機及び車載通信機の構成を示すブロック図である。 本無線通信システムにて用いられる無線フレームを（ａ）に示し、無線フレームに従って設定される路側通信機の送信期間及び送信禁止期間の一例を（ｂ）に示し、車載通信機の送信禁止期間の一例を（ｃ）に示した図である。 路側通信機が送信する通信パケットの一例を示す図である。 非特許文献１の標準規格に示されているプロトコルスタックに、非特許文献２のガイドラインに示す拡張層（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｌａｙｅｒ）ＥＬを加えたものを示している。 路側通信機の通信処理装置が有している機能の一部を示したブロック図である。 第１実施形態に係る受信記録テーブルの一例を示す図である。 第１実施形態に係る登録処理部が実行する登録処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る受信記録テーブルの一例を示す図である。 第２実施形態に係る登録処理部が実行する登録処理の一例を示すフローチャートである。

［実施形態の説明］
最初に実施形態の内容を列記して説明する。
（１）一実施形態である無線通信機は、複数の他の無線通信機からのパケットを受信する無線通信機であって、前記パケットに含まれている、前記他の無線通信機の機器識別情報と、前記パケットが送信されたときの送信日時を示す送信日時情報とが登録される記憶部と、前記機器識別情報ごとに前記送信日時情報を前記記憶部に登録する処理部と、を備え、前記処理部は、前記記憶部に登録されていない機器識別情報を含んだ前記パケットを受信しかつ所定の条件を満たす場合、前記記憶部に登録されている前記機器識別情報及び前記送信日時情報の内、登録された順番に基づいて特定される対象情報に、受信した前記パケットの機器識別情報及び送信日時情報を上書きして登録する。

上記構成の無線通信機によれば、対象情報に、受信したパケットの機器識別情報及び送信日時情報を上書きして登録するので、記憶部に登録されている機器識別情報及び送信日時情報を更新し、記憶部に登録される送信日時情報の量を適切に制限することができる。

（２）上記無線通信機において、
前記所定の条件は、前記記憶部に登録される前記機器識別情報の数が、予め設定された上限値を超えることであることが好ましい。
この場合、記憶部に登録される機器識別情報の数を上限値に制限することができる。

（３）上記無線通信機において、
前記処理部は、前記記憶部に登録されている前記機器識別情報の内、登録された順番が最も早い前記機器識別情報、及び前記最も早い前記機器識別情報に対応付けられた前記送信日時情報を、前記対象情報として特定してもよい。
この場合、機器識別情報及びこれに対応付けられた送信日時情報をできるだけ新しい状態で記憶部に登録することができる。

（４）また、上記無線通信機において、前記パケットは、無線通信に用いられる複数の通信鍵を識別するための鍵識別情報をさらに含み、前記処理部は、前記鍵識別情報ごとに前記送信日時情報を前記記憶部に登録してもよい。
この場合、複数の通信鍵に対応付けて送信日時情報を登録することができる。

（５）また、上記（４）において、前記処理部は、受信した前記パケットの鍵識別情報が予め設定された所定の鍵識別情報でない場合、前記パケットのアプリケーションデータを処理するためのアプリケーション部に受信した前記パケットを与えるのを中止してもよい。
この場合、受信した前記パケットの鍵識別情報が予め設定された所定の鍵識別情報か否かを判定することで、パケットが不正なものであるか否かを判定することができる。この結果、不正なパケットがアプリケーション部に与えられるのを防止することができ、当該無線通信機が属するシステムのセキュリティ性を高めることができる。

（６）また、上記（４）において、前記処理部は、前記送信日時情報と、前記送信日時情報に対応する前記鍵識別情報とを前記記憶部に登録するとともに、受信した前記パケットの鍵識別情報と同じ鍵識別情報が前記記憶部に登録されていない場合、前記パケットのアプリケーションデータを処理するためのアプリケーション部に受信した前記パケットを与えるのを中止してもよい。
この場合も、受信した前記パケットの鍵識別情報と同じ鍵識別情報が記憶部に登録されているか否かを判定することで、パケットが不正なものであるか否かを判定することができる。この結果、不正なパケットがアプリケーション部に与えられるのを防止することができ、当該無線通信機が属するシステムのセキュリティ性を高めることができる。

（７）また、一実施形態である情報登録方法は、複数の他の無線通信機からのパケットに含まれる情報を受信し記憶部に登録する無線通信機の情報登録方法であって、前記パケットを受信する受信ステップと、前記パケットに含まれている、前記他の無線通信機の機器識別情報と、前記機器識別情報ごとに、前記パケットが送信されたときの送信日時を示す送信日時情報とを前記記憶部に登録する登録ステップと、を含み、前記登録ステップは、前記記憶部に登録されていない機器識別情報を含んだ前記パケットを受信しかつ所定の条件を満たす場合、前記記憶部に登録されている前記機器識別情報及び前記送信日時情報の内、登録された順番に基づいて特定される対象情報に、受信した前記パケットの機器識別情報及び送信日時情報を上書きして登録する。

（８）また、一実施形態であるコンピュータプログラムは、複数の他の無線通信機からのパケットに含まれる情報を受信し記憶部に登録する無線通信機の処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記処理は、前記パケットを受信する受信ステップと、前記パケットに含まれている、前記複数の他の無線通信機の機器識別情報と、前記パケットが送信されたときの送信日時を示す送信日時情報とを記憶部に登録するとともに、前記機器識別情報ごとに前記送信日時情報を登録する登録ステップと、を含み、前記登録ステップは、前記記憶部に登録されていない機器識別情報を含んだ前記パケットを受信しかつ所定の条件を満たす場合、前記記憶部に登録されている前記機器識別情報及び前記送信日時情報の内、登録された順番に基づいて特定される対象情報に、受信した前記パケットの機器識別情報及び送信日時情報を上書きして登録する。

［実施形態の詳細］
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、以下に記載する各実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
〔通信システムの構成について〕
図１は、実施形態に係る高度道路交通システム（ＩＴＳ）の全体構成を示す概略斜視図である。なお、本実施形態では、道路構造の一例として、南北方向と東西方向の複数の道路が互いに交差した碁盤目構造を想定している。
図１に示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、交通信号機１、路側通信機２、車載通信機（移動通信機）３、中央装置４、車載通信機３を搭載した車両５、及び、車両感知器や監視カメラ等よりなる路側センサ６を含む。
なお、本実施形態において特に説明しない点については、非特許文献１に準拠する。

交通信号機１と路側通信機２は、複数の交差点Ｊ１〜Ｊ１２のそれぞれに設置されており、電話回線等の有線通信回線７を介してルータ８に接続されている。このルータ８は交通管制センター内の中央装置４に接続されている。
中央装置４は、自身が管轄するエリアの交通信号機１および路側通信機２とＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構成している。なお、中央装置４は、交通管制センターではなく道路上に設置してもよい。

路側センサ６は、各交差点に流入もしくは流出する車両台数をカウントする等の目的で、管轄エリア内の道路の各所に設置されている。この路側センサ６は、直下を通行する車両５を超音波感知する車両感知器、或いは、道路の交通状況を時系列に撮影する監視カメラ等よりなり、感知情報や画像データは有線通信回線７を介して中央装置４に送信する。なお、図１では、図示を簡略化するために、各交差点に信号灯器が１つだけ描写されているが、実際の各交差点には、互いに交差する道路の上り及び下り用として少なくとも４つの信号灯器が設置されている。

高度道路交通システムにおいて、無線通信システムを構成する、複数の交差点それぞれに設置された複数の路側通信機２は、その周囲を走行する車両の車載通信機３との間で無線通信（路車間通信）が可能である。
また、各路側通信機２は、自己の送信波が到達する所定範囲内に位置する他の路側通信機２とも無線通信（路路間通信）が可能である。
また、同じく無線通信システムを構成する車載通信機３は、キャリアセンス方式で路側通信機２との間で無線通信（車路間通信）を行うとともに、他の車載通信機３と無線通信（車車間通信）が可能である。

なお、路路間通信とは、路側通信機２同士の間で行われる通信であり、一の路側通信機２が他の路側通信機２に向けて通信パケットを送信することによって行われる。
また、路車間通信とは、路側通信機２と車載通信機３との間で行われる通信であり、路側通信機２が車載通信機３に向けて通信パケット（路車間通信情報）をブロードキャスト送信することによって行われる。
また、車車間通信とは、車載通信機３同士で行われる通信であり、キャリアセンス方式によって通信パケット（車車間通信情報）を送信することによって行われる。
また、車路間通信とは、車載通信機３と路側通信機２との間で行われる通信であり、車載通信機３が路側通信機２に向けてキャリアセンス方式で通信パケット（車路間通信情報）を送信することによって行われる。

図２は、本実施形態に係る路側通信機２及び車載通信機３の構成を示すブロック図である。
路側通信機２は、図２に示すように、無線通信のためのアンテナ２０が接続された無線通信部２１と、有線通信回線７を介して中央装置４と通信するための有線通信部２２と、通信の制御に関する処理を行う通信処理装置２３とを備えている。
通信処理装置２３は、無線通信部２１を制御するとともに、無線通信及び有線通信の通信に関する処理を行う機能を有している。これにより通信処理装置２３は、路車もしくは車路間通信や、路路間通信を行うとともに、有線通信回線７を介して中央装置４との間で有線通信を行う。

通信処理装置２３は、記憶部（図示省略）を備えており、この記憶部に無線通信及び有線通信のために必要な情報を記憶するとともに、後述する各機能を実現するためのプログラムや、その他の各種処理を実行するためのアプリケーション等がインストールされている。

車載通信機３は、無線通信のためのアンテナ２７が接続された無線通信部２８と、通信処理装置２９とを備えている。
通信処理装置２９は、路側通信機２の通信処理装置２３と同様の構成であり、無線通信部２８を制御するとともに、無線通信に関する機能を有している。これにより通信処理装置２９は、車車間通信や路車間通信を行う。また、通信処理装置２９は、記憶部（図示省略）を備えており、車車間通信や、路車間通信のために必要な情報や、後述する各種処理を実行するためのアプリケーション等がインストールされている。

通信処理装置２３及び通信処理装置２９は、その機能の一部又は全部が、ハードウェア回路によって構成されていてもよいし、その機能の一部又は全部が、コンピュータプログラムによって実現されていてもよい。その機能の一部又は全部がコンピュータプログラムによって実現される場合、通信処理装置２３及び通信処理装置２９はコンピュータを含み、コンピュータによって実行されるコンピュータプログラムは記憶部に記憶される。

図３（ａ）は、本無線通信システムにて用いられる無線フレームを示す図である。
図３（ａ）に示すように、無線フレーム（スーパーフレーム）は、その時間軸方向の長さ（フレーム長）が１００ミリ秒に設定されている。また、無線フレームは、時間軸方向に並べて配置されている。つまり、無線フレームは、１秒間に１０フレーム配置される。
無線フレームは、例えば、路側通信機２が有するＧＰＳ受信機（図示せず）によって受信したＧＰＳ信号から得られる１ＰＰＳ（Ｏｎｅ Ｐｕｌｓｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）信号（１秒周期の信号）に基づいて設定される。

一つの無線フレームには、複数のタイムスロット３０が含まれている。
タイムスロット３０は、路側通信機２に割り当てられる通信用のタイムスロット（路側機通信期間）であり、タイムスロット３０のいずれかに送信期間が割り当てられている路側通信機２は、その割り当てられているタイムスロット３０内に、当該路側通信機２が無線送信する送信期間を設定する。タイムスロット３０は、一つの無線フレーム（１００ミリ秒）内に最大１６個まで設定可能である。

タイムスロット３０には、それぞれスロット番号（路車間通信期間番号）ｎ（＝１〜１６）が付されている。路側通信機２は、スロット番号ｎによっていずれのタイムスロット３０が自路側通信機２に割り当てられるかを認識することができる。スロット番号ｎが付された各タイムスロット３０は、それぞれ、無線フレームに一つずつ配置されているので、１００ミリ秒周期（制御周期）で配置されている。

路側通信機２に割り当てられているタイムスロット３０以外の期間は、車載通信機３によるキャリアセンス方式の無線送信用として開放する期間である。このため、路側通信機２に割り当てられているタイムスロット３０以外の期間では、路側通信機２による無線送信は行われない。

無線フレームに含まれる複数のタイムスロット３０の内、一つまたは複数のタイムスロット３０が路側通信機２に割り当てられる。路側通信機２は、自機２に割り当てられているタイムスロット３０以外の期間では送信が禁止される。すなわち、路側通信機２にとっては、自機２に割り当てられているタイムスロット３０以外の期間は、送信禁止期間となる。

図３（ｂ）は、無線フレームに従って設定される路側通信機２の送信期間及び送信禁止期間の一例を示す図である。図３（ｂ）では、路側通信機２にｎ＝４の１つのタイムスロット３０が割り当てられている場合の送信禁止期間を示している。路側通信機２は、送信禁止期間以外の期間（送信期間）で無線送信を行う。

複数のタイムスロット３０は、互いに隣接する路側通信機２同士の間で干渉が生じないように、各路側通信機２に割り当てられる。
各路側通信機２は、割り当てられたタイムスロット３０で定まる送信期間で無線送信を行う。

路側通信機２は、自路側通信機２のアプリケーションが生成したアプリケーションデータをパケット化し、アプリケーションデータが格納されたパケットを自路側通信機２に割り当てられたタイムスロット３０（送信期間）にて送信する。
路側通信機２のアプリケーションが生成するアプリケーションデータには、本システムが車載通信機３に対して提供する安全運転支援等に関する路車間通信情報や、他の路側通信機２に対して提供される本システムの管理等に関する路路間通信情報が含まれている。
路側通信機２は、路車間通信情報を格納した通信パケットである路車間通信パケットと、路路間通信情報を格納した通信パケットである路路間通信パケットとを送信する。

なお、路側通信機２は、送信禁止期間においては、車車間通信を傍受するとともに、他の路側通信機２が送信する路車間通信パケット及び路路間通信パケットを受信する。

図３（ｃ）は、車載通信機３の送信禁止期間の一例を示す図である。図３（ｃ）では、全てのタイムスロット３０がいずれかの路側通信機２に割り当てられている場合の送信禁止期間を示している。
上述のように、路側通信機２に割り当てられているタイムスロット３０以外の期間が、車載通信機３によるキャリアセンス方式の無線送信用として割り当てられる。つまり、全てのタイムスロット３０が路側通信機２に割り当てられている図３（ｃ）の場合、各タイムスロット３０に対応する期間が送信禁止期間となっている。
車載通信機３は、これら送信禁止期間以外の期間において、キャリアセンス方式で無線送信を行う。

なお、上述したように、路側通信機２に割り当てられているタイムスロット３０以外の期間が車載通信機３の無線送信用の期間として割り当てられるので、タイムスロット３０の内、いずれの路側通信機２にも割り当てられず、使用されていないタイムスロット３０があれば、その期間については車載通信機３の無線送信に割り当てられる。

図４は、路側通信機２が送信する通信パケットの一例を示す図である。
この通信パケットは、路側通信機２が路路間通信又は路車間通信によって他の路側通信機２又は車載通信機３へ向けて各種情報を格納し送信するためのものである。通信パケットは、アプリケーションデータをパケット化することによって生成される。

通信パケットは、最前部及び最後部に通信ヘッダ及び通信フッタを有するとともに、通信ヘッダと通信フッタとの間に、セキュリティヘッダ、データ領域、及びセキュリティフッタを有している。データ領域は、セキュリティヘッダとセキュリティフッタとの間に設けられている。

データ領域には、主として、路側通信機２のアプリケーションが生成した路路間通信情報や路車間通信情報といったアプリケーションデータが格納される。
路車間通信に用いる通信パケットの場合、データ領域には、車載通信機３に向けたサービスに関する情報がアプリケーションデータとして格納される。
また、路路間通信に用いる通信パケットの場合、データ領域には、路路間通信において共有されるサービスに関する情報や、設備の保守に関する情報等がアプリケーションデータとして格納される。

データ領域がアプリケーションデータを格納するフィールドであるのに対して、通信ヘッダ、セキュリティヘッダ、セキュリティフッタ、及び通信フッタは、無線通信のために必要な制御データを格納する制御フィールドを構成している。

通信ヘッダには、路側通信機２に対して送信期間として割り当てられているタイムスロットに関する送信設定値情報等が格納されている。送信設定値情報は、無線フレームにおいて路側通信機２の送信タイミングを示している情報である。

セキュリティヘッダには、自機である路側通信機２の機器ＩＤや、無線通信の暗号化に用いられる通信鍵（共通鍵）の鍵ＩＤ、送信日時情報等が格納されている。

機器ＩＤ（機器識別情報）は、当該通信パケットを送信した通信機を識別するための通信機固有の識別情報である。よって、セキュリティヘッダに格納されている機器ＩＤは、通信パケットの送信元である通信機を示している。
鍵ＩＤ（鍵識別情報）は、通信鍵を識別し選択するための情報である。通信鍵は、路路間通信及び路車間通信といった通信種別に応じて異なる鍵が用いられる。よって、通信鍵の鍵ＩＤを参照することで、通信パケットの通信種別（送信カテゴリ）を判定することができる。
送信日時情報は、送信元である路側通信機２が当該通信パケットを送信するときの送信時刻を示す情報である。

セキュリティフッタには、メッセージの改ざんを検出しメッセージの安全性を保証するためのＭＡＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）等が格納される。

通信パケット（セキュリティヘッダ）に格納される送信日時情報は、当該通信パケットを受信する通信機（路側通信機２及び車載通信機３）によって、当該通信パケットがリプレイ攻撃目的のパケットであるか否かの判定に用いられる。

図５は、非特許文献１の標準規格に示されているプロトコルスタックに、非特許文献２のガイドラインに示す拡張層（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｌａｙｅｒ）ＥＬを加えたものを示している。
非特許文献１に規定されるプロトコルスタックは、レイヤ１（Ｌ１，物理層：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ）、レイヤ２（Ｌ２，データリンク層：Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｌａｙｅｒ）、車車間・路車間共用通信制御情報層（ＩＶＣ−ＲＶＣ層：Ｉｎｔｅｒ−Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ − Ｒｏａｄ ｔｏ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）及びレイヤ７（Ｌ７，アプリケーション層：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）の４構造である。各層及びアプリケーションＡＰは、システム管理のための情報を有するシステム管理にアクセスすることができる。

レイヤ１は、ＩＥＥＥ８０２．１１において規定される物理層に準拠して動作する。
レイヤ２は、ＭＡＣ副層（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｕｂｌａｙｅｒ）と、ＬＬＣ副層（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｕｂｌａｙｅｒ）と、から構成される。ＭＡＣ副層は、無線チャネルの通信管理として、フレーム制御及び同報通信（ブロードキャスト）を行う。ＬＬＣ副層は、上位層のエンティティ間でパケット伝送を行うために、確認なしコネクションレス型通信のサービスを提供する。

車車間・路車間共用通信制御情報層（ＩＶＣ−ＲＶＣ層）は、車車間・路車間共用通信制御に必要な情報の生成と管理を行う。
より具体的に、ＩＶＣ−ＲＶＣ層は、送信元の識別情報や、同期制御情報、通信パケットを送信する際の無線フレームにおけるタイムスロットの期間長に関する送信設定値に関する情報（送信設定値情報）をアプリケーションデータに付加する。

レイヤ７は、アプリケーションＡＰに対して通信制御手段を提供するためのものである。
アプリケーションＡＰは、車両情報や、サービス支援情報、信号情報などのアプリケーションデータに対する処理を行う機能を有している。アプリケーションＡＰは、他の通信機に送信するアプリケーションデータをレイヤ７に与えるとともに、受信した通信パケットに格納されていたアプリケーションデータをレイヤ７から取得する。

拡張層ＥＬは、レイヤ７の上位層として存在し、アプリケーションＡＰとレイヤ７との間の通信機能を拡張するためのものである。
拡張層ＥＬは、レイヤ７とともに、セキュリティ管理ＳＥＣにアクセスすることができる。

セキュリティ管理ＳＥＣは、通信パケットのセキュリティに関する処理を行う。
受信側の通信機２，３の拡張層ＥＬには、セキュリティヘッダ及びセキュリティフッタが付加されるとともに暗号化されたアプリケーションデータが、下位レイヤ（レイヤ７）から与えられる。アプリケーションデータが与えられると、拡張層ＥＬは、このアプリケーションデータをセキュリティ管理ＳＥＣに与える。セキュリティ管理ＳＥＣは、与えられたアプリケーションデータに対して復号等のセキュリティ処理を行う。セキュリティ管理ＳＥＣは、セキュリティ処理を施したアプリケーションデータを拡張層ＥＬに与える。拡張層ＥＬは、このアプリケーションデータをアプリケーションＡＰに与える。

また、送信側の通信機２，３の拡張層ＥＬは、アプリケーションＡＰからアプリケーションデータが与えられると、このアプリケーションデータをセキュリティ管理ＳＥＣに与える。
セキュリティ管理ＳＥＣは、与えられたアプリケーションデータに対して暗号化等のセキュリティ処理を行う。
さらに、セキュリティ管理ＳＥＣは、セキュリティヘッダ及びセキュリティフッタをアプリケーションデータに付加する（図４）。つまり、セキュリティ管理ＳＥＣは、機器ＩＤ、鍵ＩＤ、及び送信日時情報を通信パケットに付加する。

セキュリティ管理ＳＥＣは、例えば、アプリケーションデータが与えられると、送信日時情報を付加する。セキュリティ管理ＳＥＣは、送信日時情報を付加する直前に自機において計時される時刻を送信日時情報として生成する。セキュリティ管理ＳＥＣは、生成した送信日時情報をアプリケーションデータに付加する。

セキュリティ管理ＳＥＣは、暗号化等のセキュリティ処理を施したアプリケーションデータを拡張層ＥＬに与える。その後、拡張層ＥＬは、送信に必要な処理をアプリケーションデータに対して行うとともに、処理後のアプリケーションデータを下位レイヤ（レイヤ７）に与える。
次いでアプリケーションデータは、ＩＶＣ−ＲＶＣ層に与えられ、ＩＶＣ−ＲＶＣ層によって送信設定値情報が通信ヘッダに付加される。その後、アプリケーションデータは、レイヤ２に与えられてパケット化され、通信パケットとされる。さらに、この通信パケットは、レイヤ１に与えられて無線送信される。

図５に示す拡張層ＥＬ、レイヤ７、ＩＶＣ−ＲＶＣ層、レイヤ２、アプリケーションＡＰ、セキュリティ管理ＳＥＣ、及びシステム管理に相当する機能は、路側通信機２の通信処理装置２３及び車載通信機３の通信処理装置２９によって実現される。また、レイヤ１の機能は、路側通信機２の無線通信部２１及び車載通信機３の無線通信部２８によって実現される。

なお、通信処理装置２３の内、図５中、アプリケーションＡＰに相当する機能を「アプリケーション部３１」といい、図５中、アプリケーションＡＰよりも下位の機能（拡張層ＥＬ、レイヤ７、ＩＶＣ−ＲＶＣ層、レイヤ２、セキュリティ管理ＳＥＣ、及びシステム管理）を「通信処理部３２」という。

〔第１実施形態に係る判定処理及び登録処理について〕
図６は、路側通信機２の通信処理装置２３が有している機能の一部を示したブロック図である。
通信処理装置２３は、上述のアプリケーション部３１と、通信処理部３２とを機能的に備えている。また、通信処理部３２は、判定部３６と、記憶部３８と、登録処理部４０とを機能的に備えている。

判定部３６は、自路側通信機２が受信した通信パケットがリプレイ攻撃を目的として送信されたか否かを判定するための判定処理を実行する機能を有している。
記憶部３８の記憶領域には、自路側通信機２が受信した通信パケットの受信記録を登録するための受信記録テーブルが記憶されている。この受信記録テーブルは、判定部３６により行われるリプレイ攻撃の判定処理に用いられる。

受信記録テーブルは、受信した通信パケットの送信元の機器ＩＤと、送信日時情報とを登録するためのテーブルである。受信記録テーブルには、受信した通信パケットに含まれている送信元の機器ＩＤと、送信日時情報とが対応付けられて登録される。

図７は、第１実施形態に係る受信記録テーブルの一例を示す図である。
この受信記録テーブルには、受信した通信パケットに含まれている機器ＩＤと、送信日時情報とを登録するための領域が確保されている。

図７中、パラメータＰは、受信記録テーブルに対して機器ＩＤ及び送信日時情報を登録する際に、機器ＩＤ及び送信日時情報を登録すべき場所（領域）を特定するための情報である。
この例では、パラメータＰは、「０」から「９９」までの値であり、受信記録テーブルの各領域に対応する。
機器ＩＤは、各パラメータＰに対応して受信記録テーブルに登録される。なお、このパラメータＰに基づいた機器ＩＤ及び送信日時情報の登録処理については後に説明する。

図７中、受信記録テーブルには、機器ＩＤを登録するための領域である、領域ｍＩＤ［０］、領域ｍＩＤ［１］、領域ｍＩＤ［２］・・・・領域ｍＩＤ［９８］、領域ｍＩＤ［９９］が設けられている。機器ＩＤは、これら各領域のそれぞれに登録される。本実施形態の受信記録テーブルは、パラメータＰの数に応じて１００個の機器ＩＤを登録することができるように構成されている。つまり、受信記録テーブルに機器ＩＤを登録することができる上限登録数は１００個である。
なお、各領域ｍＩＤ［０］・・の括弧（［］）内の数字は対応するパラメータＰの値を示している。

図７の受信記録テーブルにおいて、送信日時情報は、機器ＩＤごとに登録される。送信日時情報は、一つの機器ＩＤに対して複数（図例では２つ）登録することができる。
同じ通信機からの通信パケットには、路路間通信や路車間通信といった通信種別に応じて異なる鍵ＩＤが含まれているものがある。このため、図７の受信記録テーブルでは、異なる鍵ＩＤごとに送信日時情報を登録するための領域が確保されている。
よって、送信日時情報は、受信した通信パケットに含まれる鍵ＩＤごとに受信記録テーブルに登録される。これにより、送信日時情報は、鍵ＩＤに対応付けて受信記録テーブルに登録される。

図７の受信記録テーブルには、鍵ＩＤが「Ａ」である場合における送信日時情報を登録するための領域と、鍵ＩＤが「Ｂ」である場合における送信日時情報を登録するための領域とが設けられている。
例えば、本実施形態において、鍵ＩＤが「Ａ」である通信パケットの通信種別が路路間通信であるとすると、鍵ＩＤが「Ｂ」である通信パケットの通信種別は路車間通信である。

図７中、「送信日時情報［０］」の行には、鍵ＩＤが「Ａ」である通信パケットの送信日時情報を登録するための領域（領域Ｔｉｍ［０，０］、領域Ｔｉｍ［０，１］、領域Ｔｉｍ［０，２］・・・領域Ｔｉｍ［０，９８］、領域Ｔｉｍ［０，９９］）が設けられている。通信パケットに含まれている鍵ＩＤが「Ａ」である場合の送信日時情報は、対応する機器ＩＤごとにこれら各領域に登録される。

図７中、「送信日時情報［１］」の行には、鍵ＩＤが「Ｂ」である通信パケットの送信日時情報を登録するための領域（領域Ｔｉｍ［１，０］、領域Ｔｉｍ［１，１］、領域Ｔｉｍ［１，２］・・・領域Ｔｉｍ［１，９８］、領域Ｔｉｍ［１，９９］）が設けられている。通信パケットに含まれている鍵ＩＤが「Ｂ」である場合の送信日時情報は、対応する機器ＩＤごとにこれら各領域に登録される。

なお、各領域Ｔｉｍ［数字，数字］の括弧（［］）内の左側の数字は対応する行を特定するための数字であり、Ｔｉｍ［０，数字］のとき、鍵ＩＤが「Ａ」であることを示しており、Ｔｉｍ［１，数字］のとき、鍵ＩＤが「Ｂ」であることを示している。また、各領域Ｔｉｍ［数字，数字］の括弧（［］）内の右側の数字は対応するパラメータＰの値を示している。

このように、本実施形態の受信記録テーブルには、予め設定された所定の鍵ＩＤ（「Ａ」及び「Ｂ」）を含む通信パケットの送信日時情報を登録するための領域が設定されている。なお、鍵ＩＤが「Ａ」又は「Ｂ」以外の鍵ＩＤを含む通信パケットの送信日時情報を登録するための領域については設定されていない。
これによって、受信記録テーブルにおいて、所定の鍵ＩＤと、送信日時情報とを互いに対応付けることができるように設定されている。

図６に戻って、判定部３６は、受信した通信パケットのセキュリティヘッダに格納されている通信鍵の鍵ＩＤ、送信元の機器ＩＤ、及び送信日時情報を参照するとともに、受信記録テーブルを参照し、判定処理（第１判定処理）を実行する。

判定処理を実行する際、判定部３６は、まず、受信記録テーブルに登録されている送信日時情報の内、受信した通信パケットに含まれる機器ＩＤ及び鍵ＩＤが同じである送信日時情報を参照する。

次いで判定部３６は、受信記録テーブルに登録されている送信日時情報と、受信した通信パケットに含まれる送信日時情報とを比較する。
判定部３６は、受信記録テーブルに登録されている送信日時情報に対して、受信した通信パケットに含まれる送信日時情報が示す時刻が進んでいない場合、この受信した通信パケットをリプレイ攻撃を目的として送信されたものと判定する。

受信記録テーブルに登録されている送信日時情報が示す時刻は過去の時刻であり、過去の時刻に対して通信パケットに含まれる送信日時情報が示す時刻が進んでいなければ、通信パケットに含まれる送信日時情報が示す時刻は妥当な時刻ではないからである。よって、この場合、判定部３６は、受信した通信パケットをリプレイ攻撃を目的として送信されたものと判定する。

なお、過去の時刻に対して通信パケットの送信日時情報が示す時刻が進んでいない場合とは、通信パケットの送信日時情報が示す時刻が、過去の時刻と同一又はより過去を示している場合をいう。

一方、判定部３６は、受信した通信パケットの送信日時情報が示す時刻が、受信記録テーブルに登録されている送信日時情報の時刻よりも進んでいる場合、この受信した通信パケットをリプレイ攻撃を目的として送信されたものでないと判定する。この場合、通信パケットに含まれる送信日時情報が示す時刻は妥当な時刻ではあると考えることができるからである。

以上のようにして、判定部３６は、受信記録テーブルを参照し、受信した通信パケットがリプレイ攻撃を目的として送信されたものか否かを判定する。

なお、判定部３６は、リプレイ攻撃の判定処理として、受信記録テーブルを用いずに、以下に示す処理（第２判定処理）も行うことができる。

判定部３６は、受信した通信パケットに含まれる送信日時情報と、自機２が計時する現在時刻とを比較し、両時刻の時間差が許容誤差範囲外であれば、その受信した通信パケットをリプレイ攻撃目的のパケットであると判定する。
一方、両時刻の時間差が許容誤差範囲内である場合、判定部３６は、受信した通信パケットをリプレイ攻撃目的のパケットでないと判定する。

以上のように、判定部３６は、受信した通信パケットの送信日時情報と、自機２が計時する現在時刻とに基づいて、受信した通信パケットがリプレイ攻撃目的のパケットであるか否かを判定することもできる。

登録処理部４０は、受信した通信パケットに含まれる機器ＩＤと、送信日時情報とを受信記録テーブルに登録する登録処理を実行する機能を有している。
図８は、第１実施形態に係る登録処理部４０が実行する登録処理の一例を示すフローチャートである。
まず、登録処理部４０は、パラメータＰを「０」に設定する（ステップＳ２）。次いで、登録処理部４０は、通信パケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ４）。通信パケットを受信していないと判定すると、登録処理部４０は、再度ステップＳ４に戻る。これにより、登録処理部４０は、通信パケットを受信するまで、ステップＳ４の判定を繰り返す。

ステップＳ４において通信パケットを受信したと判定すると、登録処理部４０は、受信した通信パケットに含まれている機器ＩＤ、鍵ＩＤ、及び送信日時情報を参照する（ステップＳ６）。
次いで、登録処理部４０は、記憶部３８に記憶された受信記録テーブルを参照し、受信した通信パケットの鍵ＩＤが、所定の鍵ＩＤであるか否かを判定する（ステップＳ８）。

ステップＳ８において受信した通信パケットの鍵ＩＤが、所定の鍵ＩＤであると判定すると、登録処理部４０は、記憶部３８に記憶された受信記録テーブルを参照し、受信記録テーブルに登録されている機器ＩＤの中に、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤが登録されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。

なお、所定の鍵ＩＤとは、上述したように、受信記録テーブルにおいて機器ＩＤ及び送信日時情報と対応付けることができるように設定されている鍵ＩＤであり、本実施形態において所定の鍵ＩＤは、「Ａ」及び「Ｂ」である。上述したように、本実施形態の受信記録テーブルは、所定の鍵ＩＤ（「Ａ」及び「Ｂ」）を含む通信パケットの送信日時情報を登録するための領域が設定されており、それ以外の鍵ＩＤを含む通信パケットの送信日時情報を登録するための領域については設定されていない。このため、登録処理部４０は、ステップＳ８の判定を行う。

ステップＳ１０において受信記録テーブルに登録されている機器ＩＤの中に、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤが登録されていると判定する場合、登録処理部４０は、受信した通信パケットがリプレイ攻撃を目的として送信されたものか否かを判定部３６に判定させる（ステップＳ１２）。
判定部３６によるリプレイ攻撃に関する判定処理は上述の通りである。なおここでは、判定部３６は、受信記録テーブルを参照して行う第１判定処理を実行する。

ステップＳ１２において判定部３６がリプレイ攻撃の判定処理を実行すると、登録処理部４０は、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１２による判定処理の結果、受信した通信パケットがリプレイ攻撃目的でないと判定されると、登録処理部４０は、ステップＳ１６に進み（ステップＳ１４）、受信した通信パケットの送信日時情報を受信記録テーブルに登録、更新する（ステップＳ１６）。
ステップＳ１６において、登録処理部４０は、受信した通信パケットの機器ＩＤ及び鍵ＩＤに対応して受信記録テーブルに登録されている送信日時情報を、受信した通信パケットの送信日時情報で上書きし更新する（ステップＳ１６）。
例えば、図７において、領域ｍＩＤ［０］には、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤが登録されており、受信した通信パケットの鍵ＩＤが「Ａ」である場合、登録処理部４０は、領域Ｔｉｍ［０，０］に登録されている送信日時情報を上書きし更新する。

ステップＳ１６の処理を終えると、登録処理部４０は、ステップＳ１８に進み、受信した通信パケットに格納されているアプリケーションデータが通信処理部３２からアプリケーション部３１に与えられるように制御する。これにより、受信した通信パケットに格納されているアプリケーションデータはアプリケーション部３１によって処理される（ステップＳ１８）。
ステップＳ１８の処理を終えると、登録処理部４０はステップＳ４に戻る。

一方、ステップＳ１４において、ステップＳ１２による判定処理の結果、受信した通信パケットがリプレイ攻撃目的であると判定されると、登録処理部４０は、ステップＳ２０に進み（ステップＳ１４）、受信した通信パケットのアプリケーションデータをアプリケーション部３１に与えないように制御した上で、ステップＳ４に戻る（ステップＳ２０）。よってこの場合、登録処理部４０は、受信記録テーブルについての処理は実行しない。

これにより、受信した通信パケットに格納されているアプリケーションデータはアプリケーション部３１によって処理されることはない。
この結果、リプレイ攻撃目的であると判定された通信パケットに格納されているアプリケーションデータが処理されるのを防止することができる。

また、ステップＳ８において受信した通信パケットの鍵ＩＤが、所定の鍵ＩＤでないと判定すると、登録処理部４０は、ステップＳ２０に進み、受信した通信パケットのアプリケーションデータをアプリケーション部３１に与えないように制御した後、ステップＳ４に戻る。よってこの場合、登録処理部４０は、受信記録テーブルについての処理は実行しない。

この場合、所定の鍵ＩＤ以外の鍵ＩＤを含む通信パケットは、リプレイ攻撃等、攻撃を目的とした不正な通信パケットである可能性がある。よって、登録処理部４０が受信した通信パケットの鍵ＩＤが予め設定された所定の鍵ＩＤか否かを判定することで（ステップＳ８）、通信パケットが不正なものであるか否かを判定することができる。この結果、不正と判定される通信パケットのアプリケーションデータがアプリケーション部３１に与えられないように制御することができ（ステップＳ２０）、路側通信機２が属するシステムのセキュリティ性を高めることができる。

また、ステップＳ１０において、受信記録テーブルに登録されている機器ＩＤの中に、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤが登録されていないと判定する場合、登録処理部４０は、ステップＳ２２に進み、受信した通信パケットの機器ＩＤを受信記録テーブルにおける領域ｍＩＤ［Ｐ］（Ｐ＝０〜９９）（図７）に登録する。さらに、登録処理部４０は、受信した通信パケットの送信日時情報を、登録した機器ＩＤ及び所定の鍵ＩＤに対応付けて受信記録テーブルに登録する（ステップＳ２２）。

これにより、登録処理部４０は、登録されている機器ＩＤごとに送信日時情報を受信記録テーブルに登録するとともに、所定の鍵ＩＤごとに送信日時情報を受信記録テーブルに登録する。
なお、受信記録テーブルにおける領域ｍＩＤ［Ｐ］の「Ｐ」は、上述したようにパラメータＰの値であり、ステップＳ２において初期値が「０」に設定される。

ステップＳ２２において受信記録テーブルに受信した通信パケットの機器ＩＤ及び送信日時情報を登録すると、登録処理部４０は、ステップＳ２４に進んでパラメータＰに「１」を加えた後（ステップＳ２４）、パラメータＰが１００以上であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。

ステップＳ２６においてパラメータＰが１００以上であると判定すると、登録処理部４０は、パラメータＰを「０」に設定してステップＳ１８に進み、ステップＳ１８の処理を行ってステップＳ４に戻る。
一方、ステップＳ２６においてパラメータＰが１００以上でないと判定すると、登録処理部４０は、ステップＳ１８に進み、ステップＳ１８の処理を行ってステップＳ４に戻る。

このように、受信記録テーブルに登録されている機器ＩＤの中に、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤが登録されていないと判定する場合、登録処理部４０は、パラメータＰをインクリメントしつつ、受信記録テーブルにおける領域ｍＩＤ［Ｐ］（Ｐ＝０〜９９）（図７）に受信した通信パケットの機器ＩＤを登録する。

以下、登録処理部４０によるステップＳ１０、及びステップＳ２２からＳ２８に関する処理について、より具体的に説明する。

例えば、受信記録テーブルに機器ＩＤ及び送信日時情報が全く登録されていない状態で、登録処理部４０が登録処理の実行を開始し、ステップＳ２２に進んで機器ＩＤ及び送信日時情報を受信記録テーブルに登録する場合について説明する。また、ここでは、受信した通信パケットの鍵ＩＤが「Ａ」である場合のみについて説明する。

この場合、パラメータＰは、ステップＳ２において「０」に設定されているので、登録処理部４０は、受信した通信パケットの機器ＩＤを受信記録テーブルの領域ｍＩＤ［０］（図７）に登録する。
さらに、登録処理部４０は、送信日時情報を領域Ｔｉｍ［０，０］（図７）に登録する。領域Ｔｉｍ［０，０］は、鍵ＩＤが「Ａ」である通信パケットの送信日時情報を登録するための領域であるとともに、領域ｍＩＤ［０］に対応する領域である。
これによって、登録処理部４０は、送信日時情報を、機器ＩＤ及び鍵ＩＤに対応付けて登録する。

機器ＩＤ及び送信日時情報を受信記録テーブルに登録すると、登録処理部４０は、パラメータＰをインクリメントして「１」に設定し（ステップＳ２４）、ステップＳ２６、及びステップＳ１８を経てステップＳ４に戻る。

引き続いて、新たに通信パケットを受信することで、登録処理部４０が、受信記録テーブルに登録されている機器ＩＤの中に、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤが登録されていないと判定し（ステップＳ１０）、受信記録テーブルにおける領域ｍＩＤ［Ｐ］に受信した通信パケットの機器ＩＤを登録するとする（ステップＳ２２）。
ここで、パラメータＰは、上述のように「１」に設定されているので、登録処理部４０は、受信した通信パケットの機器ＩＤを受信記録テーブルの領域ｍＩＤ［１］（図７）に登録する。次いで、登録処理部４０は、受信した通信パケットの送信日時情報を、機器ＩＤ及び鍵ＩＤに対応付けて登録する。

このように、登録処理部４０は、受信記録テーブルに登録されていない機器ＩＤを含んだ通信パケットを受信するごとに、パラメータＰが示す受信記録テーブル上の領域に新たな機器ＩＤを登録するとともに、送信日時情報を機器ＩＤ及び鍵ＩＤに対応付けて登録し、パラメータＰを増加させる。
これにより、登録処理部４０は、受信記録テーブルに登録されていない機器ＩＤを含む通信パケットを受信するごとに、機器ＩＤ、及び送信日時情報をパラメータＰの値の増加に従って順次受信記録テーブルに登録していく。

パラメータＰが「９９」にまでインクリメントされ、受信記録テーブルに登録された機器ＩＤが１００個に到達すると、登録処理部４０は、１００個目の機器ＩＤを領域ｍＩＤ［９９］（図７）に登録し、送信日時情報を領域Ｔｉｍ［０，９９］（図７）に登録する。これにより、受信記録テーブルにおける機器ＩＤを登録するための領域は全て埋まることになる。

登録処理部４０は、１００個目の機器ＩＤ及び送信日時情報を受信記録テーブルに登録すると、ステップＳ２４においてパラメータＰをインクリメントする。これによって、パラメータＰは、「１００」となるので、ステップＳ２８において「０」にリセットされる。
パラメータＰが「１００」に設定されると、登録処理部４０は、受信記録テーブルに対して１０１個目の機器ＩＤを登録しようとするが、受信記録テーブルは、１００個の機器ＩＤしか登録することができない。
このため、登録処理部４０は、受信記録テーブルに登録される機器ＩＤの数の上限値を１００個とし、上限値としての１００個を超えると判定すると（ステップＳ２６）、パラメータＰをリセットする。なおパラメータＰの上限値は「９９」である。

その後、受信記録テーブルに登録されていない機器ＩＤを含む通信パケットを受信し、機器ＩＤを受信記録テーブルに登録する際、パラメータＰは「０」であるので、登録処理部４０は、受信記録テーブルの領域ｍＩＤ［０］（図７）に登録する。
この場合、受信記録テーブルの領域ｍＩＤ［０］には、過去に登録した機器ＩＤが登録されているが、登録処理部４０は、この過去の機器ＩＤに、今回受信した通信パケットの新たな機器ＩＤを上書きして登録する。

登録処理部４０は、新たな機器ＩＤを領域ｍＩＤ［０］に上書きして登録すると、この新たな機器ＩＤとともに通信パケットに含まれていた送信日時情報を領域Ｔｉｍ［０，０］に上書きして登録する。また、このとき、登録処理部４０は、領域ｍＩＤ［０］に登録されていた過去の機器ＩＤに対応付けられた送信日時情報の全てを削除する。

なお、領域ｍＩＤ［０］に登録されていた過去の機器ＩＤは、受信記録テーブルに登録されている中で、登録された順番が最も早い機器ＩＤである。

さらにその後、受信記録テーブルに登録されていない機器ＩＤを含む通信パケットを受信し、機器ＩＤを受信記録テーブルに登録する際、パラメータＰは「１」であるので、登録処理部４０は、受信記録テーブルの領域ｍＩＤ［１］（図７）に登録されている過去の機器ＩＤに、今回受信した通信パケットの新たな機器ＩＤを上書きして登録する。
登録処理部４０は、新たな機器ＩＤを領域ｍＩＤ［１］に上書きして登録すると、この新たな機器ＩＤとともに通信パケットに含まれていた送信日時情報を領域Ｔｉｍ［０，１］に上書きして登録する。また、領域ｍＩＤ［１］に登録されていた過去の機器ＩＤに対応付けられた送信日時情報の全てを削除する。

この場合も、領域ｍＩＤ［１］に登録されていた過去の機器ＩＤは、受信記録テーブルに登録されている中で、登録された順番が最も早い機器ＩＤである。

このように、パラメータＰは、受信記録テーブルにおいて機器ＩＤが登録されている各領域の内、登録された順番が最も早い機器ＩＤが登録されている領域を示している。
つまり、登録処理部４０は、受信記録テーブルに登録されている機器ＩＤの内、登録された順番が最も早い機器ＩＤをパラメータＰによって特定する。
登録処理部４０は、受信記録テーブルに登録されている機器ＩＤ及び送信日時情報の内、特定した機器ＩＤ及び当該特定した機器ＩＤに対応付けられた送信日時情報に、受信した通信パケットの機器ＩＤ及び送信日時情報を上書きして登録する。

上記構成において、登録処理部４０は、受信記録テーブルに登録されていない機器ＩＤを含んだ通信パケットを受信し、かつ受信記録テーブルに登録しようとする機器ＩＤの数が上限値である１００個よりも多くなる場合、受信記録テーブルに登録されている複数の機器ＩＤ及び送信日時情報の内、登録された順番に基づいて特定される対象情報である、機器ＩＤ（特定の機器ＩＤ）及びこの特定の機器ＩＤに対応付けられた送信日時情報に、受信した通信パケットの機器ＩＤ及び送信日時情報を上書きして登録する。

上記構成によれば、特定の機器ＩＤ及びこれに対応付けられた送信日時情報（特定情報）に、受信した通信パケットの機器ＩＤ及び送信日時情報を上書きして登録するので、受信記録テーブルに登録されている機器ＩＤ及び送信日時情報を更新し、受信記録テーブルに登録される送信日時情報の量を適切に制限することができる。
さらに、登録された順番に基づいて特定の機器ＩＤ及びこれに対応付けられた送信日時情報を特定すればよいので、機器ＩＤ及び送信日時情報の内容を参照することなく、容易に特定の機器ＩＤ及びこれに対応付けられた送信日時情報を特定することができる。

また、登録処理部４０は、受信記録テーブルに登録される機器ＩＤの数が上限値である１００個を超えるという所定の条件を満たすと判定すると（ステップＳ２６）、パラメータＰをリセットし（ステップＳ２８）、特定の機器ＩＤ及びこの特定の機器ＩＤに対応付けられた送信日時情報に対する上書き登録を開始するように構成されている。これにより、受信記録テーブルに登録される機器ＩＤの数を上限値である１００個に制限することができる。

また、本実施形態の登録処理部４０は、受信記録テーブルに登録されている機器ＩＤの内、登録された順番が最も早い機器ＩＤ及びこの機器ＩＤに対応付けられた送信日時情報を対象情報として特定する。
この場合、登録された順番が早いことから古い情報から上書きされるので、機器ＩＤ及びこの機器ＩＤに対応付けられた送信日時情報をできるだけ新しい状態で受信記録テーブルに登録することができる。

なお、受信記録テーブルに登録されている機器ＩＤの内、登録された順番が２番目に早い機器ＩＤ及びこの機器ＩＤに対応付けられた送信日時情報を対象情報として特定するように構成してもよい。
この場合、最も早い機器ＩＤ及びこの機器ＩＤに対応付けられた送信日時情報を上書きさせずに受信記録テーブルに残しておくことができる。
さらに、より多くの機器ＩＤ及びこの機器ＩＤに対応付けられた送信日時情報を受信記録テーブルに残しておくために、機器ＩＤの登録された順番がより遅いものを対象情報として特定するように構成してもよい。

なお、本実施形態では、理解を容易にするために、受信した通信パケットの鍵ＩＤが「Ａ」である場合のみについて説明したが、受信した通信パケットの鍵ＩＤとして「Ａ」以外に「Ｂ」や、その他の鍵ＩＤが受信した通信パケットに含まれていたとしても、登録処理部４０は、同様の処理を行う。

〔第２実施形態について〕
図９は、第２実施形態に係る受信記録テーブルの一例を示す図である。
本実施形態の受信記録テーブルは、送信日時情報に対応する鍵ＩＤを登録する領域が設けられている点で第１実施形態と相違している。

同じ通信機からの通信パケットには、通信種別等に応じて異なる鍵ＩＤが含まれているものがある。
そこで、図９の受信記録テーブルでは、複数の鍵ＩＤと、複数の鍵ＩＤそれぞれに対応する送信日時情報とを登録するための領域が設けられている。
よって、送信日時情報は、受信した通信パケットに含まれる鍵ＩＤごとに受信記録テーブルに登録される。これにより、送信日時情報は、鍵ＩＤに対応付けて受信記録テーブルに登録される。

図９中、「ｋｅｙ＿ｉｄ［０］」、「ｋｅｙ＿ｉｄ［１］」、「ｋｅｙ＿ｉｄ［２］」の行には、鍵ＩＤを登録するための領域（領域ｋＩＤ［０，０］、領域ｋＩＤ［０，１］、領域ｋＩＤ［０，２］、・・・）が機器ＩＤごとに設定されている。
また、「送信日時情報［０］」、「送信日時情報［１］」、「送信日時情報［２］」の行には、送信日時情報を登録するための領域（領域Ｔｉｍ［０，０］、領域Ｔｉｍ［０，１］、領域Ｔｉｍ［０，２］、・・・）が機器ＩＤごとに設定されている。

例えば、パラメータＰの値が「０」である場合に各種情報が登録される領域に着目すると、領域ｍＩＤ［０］には、機器ＩＤが登録される。
また、領域ｋＩＤ［０，０］、領域ｋＩＤ［１，０］、及び領域ｋＩＤ［２，０］には、それぞれ互いに異なる鍵ＩＤが登録される。これら互いに異なる鍵ＩＤは、異なる通信パケットに含まれていた鍵ＩＤである。よって、各鍵ＩＤそれぞれに送信日時情報が存在する。

領域Ｔｉｍ［０，０］には、領域ｋＩＤ［０，０］に登録される鍵ＩＤを含んだ通信パケットの送信日時情報が登録される。
領域Ｔｉｍ［１，０］には、領域ｋＩＤ［１，０］に登録される鍵ＩＤを含んだ通信パケットの送信日時情報が登録される。
領域Ｔｉｍ［２，０］には、領域ｋＩＤ［２，０］に登録される鍵ＩＤを含んだ通信パケットの送信日時情報が登録される。

このように、本実施形態の受信記録テーブルは、一つの機器ＩＤに対して複数の鍵ＩＤとともにこれら複数の鍵ＩＤに対応する送信日時情報を登録することができる。
これにより、本実施形態の受信記録テーブルは、登録される複数の機器ＩＤごとに、複数の鍵ＩＤとともにこれら複数の鍵ＩＤに対応する送信日時情報を登録することができる。

なお、受信記録テーブルにおいて、一つの機器ＩＤに対して登録することができる鍵ＩＤの数は、当該機器ＩＤに対して登録する必要がある鍵ＩＤの数に設定されている。

図１０は、第２実施形態に係る登録処理部４０が実行する登録処理の一例を示すフローチャートである。
本実施形態の登録処理は、ステップＳ６において、受信した通信パケットに含まれている機器ＩＤ、鍵ＩＤ、及び送信日時情報を参照した後に、受信した通信パケットの鍵ＩＤが、所定の鍵ＩＤであるか否かを判定することなく、ステップＳ１０に進み、その後、受信した通信パケットの鍵ＩＤと同じ鍵ＩＤが受信記録テーブルに登録されているか否かを判定する点で、第１実施形態に係る登録処理とは相違している。

なお、図１０中、ステップＳ２、ステップＳ４、ステップＳ６、ステップＳ１０、ステップＳ１４、ステップＳ１６、ステップＳ１８、ステップＳ２０、ステップＳ２４、ステップＳ２６、及びステップＳ２８は、図８中の同じ番号のステップと同様の処理である。

図１０中、ステップＳ６において、受信した通信パケットに含まれている機器ＩＤ、鍵ＩＤ、及び送信日時情報を参照すると（ステップＳ６）、登録処理部４０は、記憶部３８に記憶された受信記録テーブルを参照し、受信記録テーブルに登録されている機器ＩＤの中に、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤが登録されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。

ステップＳ１０において受信記録テーブルに登録されている機器ＩＤの中に、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤが登録されていないと判定する場合、登録処理部４０は、受信した通信パケットの機器ＩＤを受信記録テーブルにおける領域ｍＩＤ［Ｐ］（Ｐ＝０〜９９）に登録する。さらに、登録処理部４０は、受信した通信パケットの鍵ＩＤ及び送信日時情報を、登録した機器ＩＤに対応付けて受信記録テーブルに登録する（ステップＳ２３）。以下の処理は第１実施形態と同様である。

ステップＳ１０において受信記録テーブルに登録されている機器ＩＤの中に、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤが登録されていると判定する場合、登録処理部４０は、受信記録テーブルを参照し、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤに対応付けて登録されている鍵ＩＤの中に、受信した通信パケットの鍵ＩＤと同じ鍵ＩＤが登録されているか否かを判定する（ステップＳ１１）。

ステップＳ１１において、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤに対応付けて登録されている鍵ＩＤの中に、受信した通信パケットの鍵ＩＤと同じ鍵ＩＤが登録されていると判定する場合、登録処理部４０は、受信した通信パケットがリプレイ攻撃を目的として送信されたものか否かを判定部３６に判定させる（ステップＳ１２）。
以下の処理は、第１実施形態と同様である。

一方、ステップＳ１１において、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤに対応付けて登録されている鍵ＩＤの中に、受信した通信パケットの鍵ＩＤと同じ鍵ＩＤが登録されていないと判定する場合、登録処理部４０は、受信した通信パケットの鍵ＩＤを受信記録テーブルに登録可能であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。

ステップＳ３０において、受信記録テーブル中、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤに対応付けて鍵ＩＤを登録するための領域に空き領域がある場合、登録処理部４０は、ステップＳ３２に進み、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤに対応付けて、受信した通信パケットの鍵ＩＤ及び送信日時情報を登録する（ステップＳ３２）。
受信した通信パケットの鍵ＩＤ及び送信日時情報を受信記録テーブルに登録すると、登録処理部４０は、ステップＳ１８に進み、ステップＳ４に戻る。

ステップＳ３０において、受信記録テーブル中、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤに対応付けて鍵ＩＤを登録するための領域に空き領域がない場合、登録処理部４０は、鍵ＩＤを登録できないと判断してステップＳ２０に進み、受信した通信パケットのアプリケーションデータをアプリケーション部３１に与えないように制御した上で、ステップＳ４に戻る（ステップＳ２０）。よってこの場合、登録処理部４０は、受信記録テーブルについての処理は実行しない。

ステップＳ３０において、受信記録テーブル中、受信した通信パケットの機器ＩＤと同じ機器ＩＤに対応付けて鍵ＩＤを登録するための領域に空き領域がない場合、受信記録テーブルには、当該機器ＩＤに対して登録する必要がある鍵ＩＤの全てが登録されていると判断することができる。
このため、鍵ＩＤを登録するための領域に空き領域がない場合において、受信記録テーブルに登録されている鍵ＩＤ以外の鍵ＩＤを含む通信パケットは、リプレイ攻撃等、攻撃を目的とした不正な通信パケットである可能性がある。
つまり、ステップＳ３０において、鍵ＩＤが登録できないと判断される場合、受信した通信パケットは不正な通信パケットである可能性がある。

この点、本実施形態では、ステップＳ３０において、鍵ＩＤを登録するための領域に空き領域がなく鍵ＩＤを登録できないと判断する場合、登録処理部４０は、受信した通信パケットのアプリケーションデータをアプリケーション部３１に与えないように制御するので、不正な通信パケットのアプリケーションデータがアプリケーション部３１に与えられるのを防止することができ、路側通信機２が属するシステムのセキュリティ性を高めることができる。

〔その他〕
上記各実施形態では、ステップＳ１２におけるリプレイ攻撃の判定において、受信記録テーブルを参照して行う第１判定処理によってリプレイ攻撃の判定を行ったが、第１判定処理に加えて、受信記録テーブルを用いずに行う第２判定処理も行ってもよい。
この場合、ステップＳ６において、受信した通信パケットの送信日時情報を参照した後に、第２判定処理を実行してもよい。第２判定処理は、受信記録テーブルを用いる必要がないため、ステップＳ６の直後に実施することができる。
また、第１判定処理と第２判定処理の両方をステップＳ１２のタイミングで行うこともできる。
なお、この第２判定処理で受信した通信パケットがリプレイ攻撃目的と判定すれば、登録処理部４０は、ステップＳ２０に進み、ステップＳ４に戻る。

また、上記各実施形態では、受信記録テーブルに登録することができる機器ＩＤの上限登録数が１００個であり、登録処理部４０がパラメータＰをリセットするときの機器ＩＤの数の上限値を１００個に設定した場合を示したが、登録処理部４０がパラメータＰをリセットするときの機器ＩＤの数の上限値は、受信記録テーブルに登録することができる機器ＩＤの上限登録数よりも少ない数に設定してもよい。この場合、受信記録テーブルに登録される機器ＩＤの数を制限することができる。
さらに、登録処理部４０がパラメータＰをリセットするときの機器ＩＤの数の上限値は、自路側通信機２の周囲の他の通信機の設置状況に応じて適宜調整するように構成してもよい。

なお、上記各実施形態では、路側通信機２の通信処理装置２３について説明したが、車載通信機３の通信処理装置２９についても、同様の構成とすることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 交通信号機
２ 路側通信機
３ 車載通信機
４ 中央装置
５ 車両
６ 路側センサ
７ 有線通信回線
８ ルータ
２０ アンテナ
２１ 無線通信部
２２ 有線通信部
２３ 通信処理装置
２７ アンテナ
２８ 無線通信部
２９ 通信処理装置
３０ タイムスロット
３１ アプリケーション部
３２ 通信処理部
３６ 判定部
３８ 記憶部
４０ 登録処理部
Ｊ１〜Ｊ１２ 交差点

Claims (8)

1. 複数の他の無線通信機からのパケットを受信する無線通信機であって、
   前記パケットに含まれている、前記他の無線通信機の機器識別情報と、前記パケットが送信されたときの送信日時を示す送信日時情報とが登録される記憶部と、
   前記機器識別情報ごとに前記送信日時情報を前記記憶部に登録する処理部と、を備え、
   前記処理部は、前記記憶部に登録されていない機器識別情報を含んだ前記パケットを受信しかつ所定の条件を満たす場合、前記記憶部に登録されている前記機器識別情報及び前記送信日時情報の内、登録された順番に基づいて特定される対象情報に、受信した前記パケットの機器識別情報及び送信日時情報を上書きして登録する
   無線通信機。
2. 前記所定の条件は、前記記憶部に登録される前記機器識別情報の数が、予め設定された上限値を超えることである請求項１に記載の無線通信機。
3. 前記処理部は、前記記憶部に登録されている前記機器識別情報の内、登録された順番が最も早い前記機器識別情報、及び前記最も早い前記機器識別情報に対応付けられた前記送信日時情報を、前記対象情報として特定する
   請求項１又は請求項２に記載の無線通信機。
4. 前記パケットは、無線通信に用いられる複数の通信鍵を識別するための鍵識別情報をさらに含み、
   前記処理部は、前記鍵識別情報ごとに前記送信日時情報を前記記憶部に登録する
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線通信機。
5. 前記処理部は、受信した前記パケットの鍵識別情報が予め設定された所定の鍵識別情報でない場合、前記パケットのアプリケーションデータを処理するためのアプリケーション部に受信した前記パケットを与えるのを中止する請求項４に記載の無線通信機。
6. 前記処理部は、前記送信日時情報と、前記送信日時情報に対応する前記鍵識別情報とを前記記憶部に登録するとともに、受信した前記パケットの鍵識別情報と同じ鍵識別情報が前記記憶部に登録されていない場合、前記パケットのアプリケーションデータを処理するためのアプリケーション部に受信した前記パケットを与えるのを中止する請求項４に記載の無線通信機。
7. 複数の他の無線通信機からのパケットに含まれる情報を受信し記憶部に登録する無線通信機の情報登録方法であって、
   前記パケットを受信する受信ステップと、
   前記パケットに含まれている、前記他の無線通信機の機器識別情報と、前記機器識別情報ごとに、前記パケットが送信されたときの送信日時を示す送信日時情報とを前記記憶部に登録する登録ステップと、を含み、
   前記登録ステップは、前記記憶部に登録されていない機器識別情報を含んだ前記パケットを受信しかつ所定の条件を満たす場合、前記記憶部に登録されている前記機器識別情報及び前記送信日時情報の内、登録された順番に基づいて特定される対象情報に、受信した前記パケットの機器識別情報及び送信日時情報を上書きして登録する情報登録方法。
8. 複数の他の無線通信機からのパケットに含まれる情報を受信し記憶部に登録する無線通信機の処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
   前記処理は、
   前記パケットを受信する受信ステップと、
   前記パケットに含まれている、前記複数の他の無線通信機の機器識別情報と、前記パケットが送信されたときの送信日時を示す送信日時情報とを記憶部に登録するとともに、前記機器識別情報ごとに前記送信日時情報を登録する登録ステップと、を含み、
   前記登録ステップは、前記記憶部に登録されていない機器識別情報を含んだ前記パケットを受信しかつ所定の条件を満たす場合、前記記憶部に登録されている前記機器識別情報及び前記送信日時情報の内、登録された順番に基づいて特定される対象情報に、受信した前記パケットの機器識別情報及び送信日時情報を上書きして登録する
   コンピュータプログラム。

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