JP6838147B2 - ECU - Google Patents

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Description

本発明は、ＥＣＵに関し、特に車載ネットワーク上に配置されるＥＣＵに適用して好適なものである。 The present invention relates to an ECU, and is particularly suitable for an ECU arranged on an in-vehicle network.

近年、ＣＡＮ（Controller Area Network）と呼ばれる通信規格を利用した車載ネットワーク（ＣＡＮネットワーク）が普及している。このＣＡＮネットワークは、車両に設置された複数の電子制御装置（ECU：Electronic Control Unit）と、ＣＡＮを利用した通信バス（ＣＡＮバス）とが接続されて構成される。ＥＣＵは、このＣＡＮバスを介して、他のＥＣＵと互いに通信（ＣＡＮ通信）することができる。 In recent years, an in-vehicle network (CAN network) using a communication standard called CAN (Controller Area Network) has become widespread. This CAN network is configured by connecting a plurality of electronic control units (ECUs) installed in a vehicle and a communication bus (CAN bus) using CAN. The ECU can communicate with each other (CAN communication) with other ECUs via this CAN bus.

ＣＡＮバスは、ＥＣＵ同士を互いに通信可能に接続する一方で、データリンクコネクタ（DLC：Data Link Connector）を備える。このデータリンクコネクタに専用の機器を接続することで、ＥＣＵが備える自己診断機能（OBD：On Board Diagnostics）により生成される故障コードを読み取ることができる。故障コードを参照することで、例えばサービスエンジニアは故障箇所を容易に特定することができる。 The CAN bus includes a data link connector (DLC) while connecting the ECUs to each other so as to be able to communicate with each other. By connecting a dedicated device to this data link connector, it is possible to read the failure code generated by the self-diagnosis function (OBD: On Board Diagnostics) provided in the ECU. By referring to the failure code, for example, a service engineer can easily identify the failure location.

ところで、このＤＬＣが不正に利用された場合、具体的にはＤＬＣを介して、正規のデータとＩＤが同一で中身が異なる不正なデータが外部からＣＡＮバスに送信された場合、ＣＡＮバスに接続されているＥＣＵがこの不正なデータを受信して誤動作するおそれがある。よってセキュリティ保護の観点から、このような不正なデータを防御する技術が必要となる。 By the way, when this DLC is used illegally, specifically, when illegal data having the same ID and different contents as the legitimate data is transmitted from the outside to the CAN bus, it connects to the CAN bus. There is a possibility that the ECU being used receives this invalid data and malfunctions. Therefore, from the viewpoint of security protection, a technology for preventing such malicious data is required.

なお不正なデータは、ＤＬＣに有線で接続された機器からＣＡＮバスに送信される場合と、ＤＬＣに無線通信可能な機器が接続されて、この機器を介して無線でＣＡＮバスに送信される場合とが考えられる。 Incorrect data is transmitted to the CAN bus from a device connected to the DLC by wire, or when a device capable of wireless communication is connected to the DLC and transmitted wirelessly to the CAN bus via this device. You could think so.

特許文献１には、ＣＡＮバスに対して送信されたデータについて、前回の送信タイミングと、今回の送信タイミングとの間の差分を送信周期として算出し、この送信周期と、予め記憶する不正データ判定用の送信周期とを比較し、比較した結果、算出した送信周期が不正データ判定用の送信周期よりも短い場合、今回送信されたデータを不正データとして判定する技術が開示されている。 In Patent Document 1, regarding the data transmitted to the CAN bus, the difference between the previous transmission timing and the current transmission timing is calculated as the transmission cycle, and this transmission cycle and the invalid data determination to be stored in advance are determined. When the calculated transmission cycle is shorter than the transmission cycle for determining invalid data as a result of comparing with the transmission cycle for determining the data transmitted this time, a technique for determining the data transmitted this time as invalid data is disclosed.

この特許文献１に記載の技術によれば、一のＥＣＵがＣＡＮバスを監視し、他のＥＣＵが不正データの受信を完了する前にこれを検出して無効化することができる。これにより正規なデータとＩＤが同一で中身が異なる不正なデータがＣＡＮバスに侵入し、ＣＡＮバスに接続されているＥＣＵの誤動作を引き起こすなりすまし攻撃から、車載ネットワークに接続している全てのＥＣＵを防御することができるとしている。 According to the technique described in Patent Document 1, one ECU monitors the CAN bus, and the other ECU can detect and invalidate the CAN bus before completing the reception of the illegal data. As a result, illegal data with the same ID and different contents invades the CAN bus, causing spoofing attacks that cause malfunction of the ECU connected to the CAN bus, and all ECUs connected to the in-vehicle network are removed. It is said that it can be defended.

特開２０１４−２３６２４８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-236248

しかしこの特許文献１に記載の技術では、ＣＡＮバスに対して送信されたデータを常時監視するための追加の機器が必要になる。具体的には、ＥＣＵとＣＡＮバスとを接続する通常の通信線に加えて、これと並列にこのＥＣＵとＣＡＮバスとを接続する追加の通信線が更に必要となる。またＣＡＮバス上のデータを常時監視する処理、不正データか否かを判定する処理及び不正データである場合の無効化処理等の追加の処理が必要になる。 However, the technique described in Patent Document 1 requires an additional device for constantly monitoring the data transmitted to the CAN bus. Specifically, in addition to the normal communication line connecting the ECU and the CAN bus, an additional communication line connecting the ECU and the CAN bus in parallel with this is further required. In addition, additional processing such as a process of constantly monitoring the data on the CAN bus, a process of determining whether or not the data is invalid, and a process of invalidating the data when the data is invalid is required.

よって車載ネットワークのハードウェア構成及びソフトウェア構成が複雑化し、これに伴い、車載ネットワークを実現するための全体のコストが増加するという課題が生じる。 Therefore, the hardware configuration and software configuration of the in-vehicle network become complicated, and as a result, there arises a problem that the overall cost for realizing the in-vehicle network increases.

本発明は以上の点を考慮してなされたものであり、車載ネットワークの複雑化及びコストの増加を回避しつつ、セキュリティの保護を実現し得るＥＣＵを提案する。 The present invention has been made in consideration of the above points, and proposes an ECU that can realize security protection while avoiding the complexity of the in-vehicle network and the increase in cost.

かかる課題を解決するために、本発明においては、ＣＡＮバス（２０）に接続されているＥＣＵ（１０）において、ＥＣＵ（１０）のＣＰＵ（１００）は、通信バス（２０）を介して正規のデータ（Ｄ１）を受信した後、正規のデータ（Ｄ１）とＩＤが同一のデータ（Ｄ２〜Ｄ８）を受信し、ＩＤが同一のデータ（Ｄ２〜Ｄ８）の一定期間内における受信回数が予め定められた規定回数（ＤＣ）以上である場合、異常な状態であると判断して、安全な制御状態に移行することを特徴とする。 In order to solve such a problem, in the present invention, in the ECU (10) connected to the CAN bus (20), the CPU (100) of the ECU (10) is a regular one via the communication bus (20). After receiving the data (D1), the data (D2 to D8) having the same ID as the regular data (D1) is received, and the number of times the data (D2 to D8) having the same ID is received within a certain period is predetermined. When the number of times (DC) or more is specified, it is determined that the state is abnormal, and the state shifts to a safe control state.

本発明によれば、車載ネットワークの複雑化及びコストの増加を回避しつつ、セキュリティの保護を実現することができる。 According to the present invention, security protection can be realized while avoiding the complexity of the in-vehicle network and the increase in cost.

車載ネットワークの全体構成図である。It is an overall block diagram of an in-vehicle network. ＥＣＵの内部構成図である。It is an internal block diagram of an ECU. 受信処理のフローチャートである。It is a flowchart of a reception process. 受信処理の概念図である。It is a conceptual diagram of a reception process.

以下本発明について、図面を参照しながら本発明の一実施の形態を詳述する。なお以下の説明はあくまで本発明の一実施の形態にすぎず、本発明の技術的範囲がこれに限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description is merely an embodiment of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited thereto.

図１は、車両１における車載ネットワークＮ１の全体構成を示す。車載ネットワークＮ１は、ＣＡＮ（Controller Area Network）と呼ばれる通信規格を利用したネットワークであり、電子制御装置（ECU：Electronic Control Unit）１０及びＣＡＮバス２０を備えて構成される。 FIG. 1 shows the overall configuration of the vehicle-mounted network N1 in the vehicle 1. The in-vehicle network N1 is a network using a communication standard called CAN (Controller Area Network), and is configured to include an electronic control unit (ECU) 10 and a CAN bus 20.

ＥＣＵ１０は、車両１の各種動作を制御する制御装置である。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及び入出力インタフェース等を備えて構成される。各ＥＣＵ１０は、それぞれＣＡＮバス２０に接続される。これにより各ＥＣＵ１０は、ＣＡＮバス２０を介して互いに通信可能に接続される。 The ECU 10 is a control device that controls various operations of the vehicle 1. The ECU 10 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an input / output interface, and the like. Each ECU 10 is connected to the CAN bus 20. As a result, the ECUs 10 are communicatively connected to each other via the CAN bus 20.

なおＣＡＮバス２０に接続されるＥＣＵ１０のうち、エンジンＥＣＵと呼ばれるＥＣＵ１０は、車両１の動作を統括的に制御する。そのため本実施の形態においては、このエンジンＥＣＵに本発明を適用することで、特に走行に関する制御についてセキュリティの保護を実現しようとするものである。 Of the ECUs 10 connected to the CAN bus 20, the ECU 10 called the engine ECU controls the operation of the vehicle 1 in an integrated manner. Therefore, in the present embodiment, by applying the present invention to this engine ECU, it is intended to realize security protection particularly for control related to traveling.

ＣＡＮバス２０は、ＣＡＮを利用した通信バスであり、各ＥＣＵ１０を互いに通信可能に接続する。またＣＡＮバス２０は、データリンクコネクタ（DLC：Data Link Connector）３０を備える。ＤＬＣ３０は、スキャンツール４０を有線又は無線によりＣＡＮバス２０に接続するための接続コネクタである。 The CAN bus 20 is a communication bus using CAN, and connects each ECU 10 so as to be able to communicate with each other. Further, the CAN bus 20 includes a data link connector (DLC: Data Link Connector) 30. The DLC 30 is a connector for connecting the scan tool 40 to the CAN bus 20 by wire or wirelessly.

ＤＬＣ３０にスキャンツール４０を接続し、スキャンツール４０上で特定の操作を行うと、ＥＣＵ１０が備える自己診断機能（OBD：On Board Diagnostics）により生成される故障コードを読み取ることができる。例えばサービスエンジニアは、スキャンツール４０の表示画面上に表示される故障コードを参照して、車両１の故障箇所を特定することができる。 When the scan tool 40 is connected to the DLC 30 and a specific operation is performed on the scan tool 40, the failure code generated by the self-diagnosis function (OBD: On Board Diagnostics) provided in the ECU 10 can be read. For example, the service engineer can identify the failure location of the vehicle 1 by referring to the failure code displayed on the display screen of the scan tool 40.

ここで、ＤＬＣ３０を介して車両１の外部から不正なデータがＣＡＮバス２０に送信される場合が考えられる。ここでいう不正なデータとは、少なくともＣＡＮバス２０に送信されるタイミングが正規のデータとは異なるデータをいう。 Here, it is conceivable that invalid data may be transmitted to the CAN bus 20 from the outside of the vehicle 1 via the DLC 30. The invalid data here means data whose timing of transmission to the CAN bus 20 is different from that of the regular data.

例えば一の正規のデータのＩＤが「１」で、「１００ｍｓ」ごとにＣＡＮバス２０に送信される場合、ＩＤが「１」で、「１２０ｍｓ」ごとにＣＡＮバス２０に送信されるデータは本実施の形態においては不正なデータとして取り扱われる。またこのＩＤが「１」のデータとの関係において、ＩＤが異なるデータ、或いは、ＩＤが同一であっても内容が異なるデータも当然に不正なデータとなる。 For example, if the ID of one regular data is "1" and is transmitted to the CAN bus 20 every "100 ms", the data transmitted to the CAN bus 20 every "1" and "120 ms" is the book. In the embodiment, it is treated as invalid data. Further, in relation to the data whose ID is "1", the data having different IDs or the data having the same ID but different contents are naturally invalid data.

このような不正なデータがＤＬＣ３０を介してＣＡＮバス２０に送信された場合であって何らの防御手段もない場合、ＣＡＮバス２０に接続されているＥＣＵ１０がこれを受信して演算処理してしまう。特にエンジンＥＣＵが不正なデータを受信して演算処理すると、走行に関する制御が不能になるおそれがある。 If such invalid data is transmitted to the CAN bus 20 via the DLC 30 and there is no protective means, the ECU 10 connected to the CAN bus 20 receives the data and performs arithmetic processing. .. In particular, if the engine ECU receives invalid data and performs arithmetic processing, control related to running may become impossible.

本実施の形態においては、たとえ不正なデータがＣＡＮバス２０に送信された場合であっても、ＥＣＵ１０においてこの不正なデータは演算処理の対象から除外し、正規のデータだけを演算処理の対象とするようにしている。またＥＣＵ１０がＣＡＮバス２０を介して、不正なデータを受信する受信回数が増加した場合、これを異常な状態と判断し、安全な制御状態に移行するようにしている。 In the present embodiment, even when invalid data is transmitted to the CAN bus 20, the illegal data is excluded from the target of the arithmetic processing in the ECU 10, and only the regular data is the target of the arithmetic processing. I try to do it. Further, when the number of times that the ECU 10 receives invalid data via the CAN bus 20 increases, it is determined that this is an abnormal state, and the state shifts to a safe control state.

安全な制御状態には、エンジンを停止させた状態（エンストさせた状態）、ＣＡＮバス２０からのデータの受信を拒否した状態、最小のギア段による走行を維持するリンプホームモードに移行した状態などがある。 Safe control states include a state in which the engine is stopped (state in which the engine is stalled), a state in which data reception from the CAN bus 20 is refused, and a state in which the vehicle has shifted to a limp home mode that maintains running with the minimum gear. There is.

図２は、ＥＣＵ１０の内部構成を示す。ＥＣＵ１０は、ここでは図示しないＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリや入出力インタフェースを備えるとともに、ＣＰＵ１００を備える。ＣＰＵ１００は、データ送受信部１０１、受信データ監視部１０２、ＣＡＮバッファ１０３及び制御判断部１０４及び演算部１０５等のプログラム又はメモリを備える。 FIG. 2 shows the internal configuration of the ECU 10. The ECU 10 includes a memory such as a RAM and a ROM (not shown here) and an input / output interface, and also includes a CPU 100. The CPU 100 includes programs or memories such as a data transmission / reception unit 101, a reception data monitoring unit 102, a CAN buffer 103, a control determination unit 104, and a calculation unit 105.

データ送受信部１０１は、ＣＡＮバス２０からの正規又は不正なデータＤ０〜Ｄ８を受信して、受信データ監視部１０２に出力する。またデータ送受信部１０１は、これらのデータＤ０〜Ｄ８のうちの正規のデータに対する演算結果Ｄ２１、Ｄ２２又は安全な制御状態に移行するためのフェールセーフデータＤ２３をＣＡＮバス２０に送信する。 The data transmission / reception unit 101 receives the regular or invalid data D0 to D8 from the CAN bus 20 and outputs the data to the reception data monitoring unit 102. Further, the data transmission / reception unit 101 transmits the calculation results D21 and D22 for the regular data among the data D0 to D8 or the fail-safe data D23 for shifting to the safe control state to the CAN bus 20.

演算結果Ｄ２１、Ｄ２２、フェールセーフデータＤ２３は、その後他のＥＣＵ１０や他の機器の動作に用いられる。他のＥＣＵ１０や他の機器がフェールセーフデータＤ２３を受信した場合、安全な制御がドライバの操作によらずに実行されることになる。 The calculation results D21 and D22 and the fail-safe data D23 are subsequently used for the operation of another ECU 10 and other devices. When another ECU 10 or another device receives the fail-safe data D23, safe control is executed without the operation of the driver.

受信データ監視部１０２は、データ送受信部１０１からの正規又は不正なデータＤ０〜Ｄ８を入力すると、これらのデータをＣＡＮバッファ１０３に出力するとともに、これらのデータＤ０〜Ｄ８の受信回数をカウントして異常な状態であるか否かを判断する。 When the received data monitoring unit 102 inputs normal or invalid data D0 to D8 from the data transmitting / receiving unit 101, the received data monitoring unit 102 outputs these data to the CAN buffer 103 and counts the number of times the data D0 to D8 are received. Determine if it is in an abnormal state.

具体的に、受信データ監視部１０２は、基準となる一の正規のデータＤ０を受信すると、これをＣＡＮバッファ１０３に出力するとともに、ＣＰＵ１００の内部に保持するタイマＴを起動して時間のカウントを開始する。 Specifically, when the reception data monitoring unit 102 receives one regular data D0 as a reference, it outputs the data to the CAN buffer 103 and activates the timer T held inside the CPU 100 to count the time. Start.

受信データ監視部１０２は、ＩＤごとに予め対応付けられた規定時間ＤＴを参照して、この規定時間ＤＴが経過するまでの間に受信したデータＤ０〜Ｄ８をＣＡＮバッファ１０３に出力する。またこれらのデータＤ０〜Ｄ８の受信回数をカウンタＣによりカウントする。すなわち受信データ監視部１０２は、単位時間当たりのデータの受信回数をカウントする。 The reception data monitoring unit 102 refers to the predetermined time DT associated with each ID in advance, and outputs the data D0 to D8 received until the specified time DT elapses to the CAN buffer 103. Further, the number of times of receiving these data D0 to D8 is counted by the counter C. That is, the reception data monitoring unit 102 counts the number of times data is received per unit time.

そして受信データ監視部１０２は、予め定められた規定回数ＤＣを参照して、カウンタＣによりカウントされた受信回数が規定回数ＤＣ以上であるか否かを判断する。受信回数が規定回数ＤＣ以上になった場合、受信データ監視部１０２は異常な状態であるものと判断する。そして受信データ監視部１０２は、異常な状態であることを示す監視結果を制御判断部１０４に出力する。 Then, the reception data monitoring unit 102 refers to a predetermined number of times DC and determines whether or not the number of times of reception counted by the counter C is equal to or more than the specified number of times DC. When the number of receptions exceeds the specified number of times DC, the reception data monitoring unit 102 determines that the state is abnormal. Then, the reception data monitoring unit 102 outputs a monitoring result indicating that the state is abnormal to the control determination unit 104.

ＣＡＮバッファ１０３は、演算処理待ちのデータを格納するメモリである。
制御判断部１０４は、受信データ監視部１０２からの監視結果に基づいて、ＣＡＮバッファ１０３に格納されているデータを演算対象とするか、或いは、演算対象から除外するかを判断する。そして制御判断部１０４は、判断結果を演算部１０５に出力する。The CAN buffer 103 is a memory for storing data waiting for arithmetic processing.
Based on the monitoring result from the received data monitoring unit 102, the control determination unit 104 determines whether the data stored in the CAN buffer 103 is to be calculated or excluded from the calculation target. Then, the control determination unit 104 outputs the determination result to the calculation unit 105.

演算部１０５は、制御判断部１０４からの判断結果に基づいて、ＣＡＮバッファ１０３に格納されたデータＤ０〜Ｄ８のうちの規定時間ＤＴの経過後で所定時間内（ウインドウ内）に受信したデータを演算処理して、演算結果Ｄ２１、Ｄ２２を生成する。或いは、演算処理の対象から除外してフェールセーフデータＤ２３を生成する。 Based on the determination result from the control determination unit 104, the calculation unit 105 receives the data received within the predetermined time (in the window) after the lapse of the specified time DT among the data D0 to D8 stored in the CAN buffer 103. Calculation processing is performed to generate calculation results D21 and D22. Alternatively, the fail-safe data D23 is generated by excluding it from the target of arithmetic processing.

例えば演算部１０５は、データＤ０のＩＤが「１」であり、このＩＤに予め対応付けられている規定時間ＤＴが「１００ｍｓ」である場合、ＩＤが「１」のデータについてはデータＤ０を受信してから１００ｍｓ〜１１０ｍｓ、或いは、９５ｍｓ〜１０５ｍｓの間のウインドウ内に受信したデータを演算処理して、演算結果Ｄ２１、Ｄ２２を生成する。 For example, when the ID of the data D0 is "1" and the predetermined time DT associated with the ID is "100 ms", the calculation unit 105 receives the data D0 for the data whose ID is "1". Then, the data received in the window between 100 ms and 110 ms or 95 ms and 105 ms is subjected to arithmetic processing to generate arithmetic results D21 and D22.

一方で演算部１０５は、異常な状態である場合、ＣＡＮバッファ１０３に格納されたデータＤ０〜Ｄ８を演算対象から除外し、安全な制御状態に移行するためのフェールセーフデータＤ２３を生成する。演算部１０５は、生成した演算結果Ｄ２１、Ｄ２２又はフェールセーフデータＤ２３をデータ送受信部１０１に出力する。 On the other hand, when the calculation unit 105 is in an abnormal state, the data D0 to D8 stored in the CAN buffer 103 are excluded from the calculation target, and the fail-safe data D23 for shifting to the safe control state is generated. The calculation unit 105 outputs the generated calculation results D21, D22 or fail-safe data D23 to the data transmission / reception unit 101.

図３は、本実施の形態における受信処理のフローチャートを示す。受信処理は、ＥＣＵ１０のＣＰＵ１００により、カウンタＣが起動された時点から開始され、それ以後は常時実行される。カウンタＣの起動タイミングは、ＥＣＵ１０の電源ＯＮ時であることを想定しているが、必ずしもこれに限られない。 FIG. 3 shows a flowchart of the reception process according to the present embodiment. The reception process is started from the time when the counter C is started by the CPU 100 of the ECU 10, and is always executed thereafter. The start timing of the counter C is assumed to be when the power of the ECU 10 is turned on, but it is not necessarily limited to this.

またここでは、基準となる一の正規のデータを受信した後の一定期間に限って説明する。ここで説明するデータのＩＤは全て同一である（例えば「１」）。すなわちＩＤごとに本処理が行われる。説明の便宜上、処理主体をＣＰＵ１００として説明する。 Further, here, only a certain period of time after receiving one regular data as a reference will be described. The IDs of the data described here are all the same (for example, "1"). That is, this process is performed for each ID. For convenience of explanation, the processing subject will be described as the CPU 100.

まずＣＰＵ１００は、カウンタＣを起動して受信回数のカウントを開始する（Ｓ１）。その後ＣＰＵ１００は、ＣＡＮバス２０から一の正規のデータを受信すると（Ｓ２）、タイマＴを起動して時間のカウントを開始する（Ｓ３）。 First, the CPU 100 activates the counter C to start counting the number of receptions (S1). After that, when the CPU 100 receives one regular data from the CAN bus 20 (S2), the CPU 100 activates the timer T and starts counting the time (S3).

ＣＰＵ１００は、タイマＴを起動した後、ステップＳ２で正規のデータを受信しているので受信回数ｉを＋１だけカウントアップする（Ｓ４）。そしてＣＰＵ１００は、受信回数ｉがｉ≧規定回数ＤＣであるか否かを判断する（Ｓ５）。 After starting the timer T, the CPU 100 receives the regular data in step S2, so the reception count i is counted up by +1 (S4). Then, the CPU 100 determines whether or not the number of receptions i is i ≧ the specified number of times DC (S5).

例えば規定回数ＤＣが「６」回であるものとして定められている場合、一の正規のデータを受信した時点では受信回数ｉは「１」回であるため受信回数ｉ＜規定回数ＤＣであり、ステップＳ５の判断では否定結果を得ることになる。 For example, when the specified number of times DC is set to be "6" times, the number of times received i is "1" times when one regular data is received, so the number of times received i <the specified number of times DC. The judgment in step S5 will give a negative result.

ＣＰＵ１００は、ステップＳ５の判断で否定結果を得ると（Ｓ５：Ｎ）、受信した正規のデータをＣＡＮバッファ１０３に出力する（Ｓ６）。そしてＣＰＵ１００は、タイマＴを起動した以後で他に受信したデータがあるか否かを判断する（Ｓ７）。ＣＰＵ１００は、ステップＳ７の判断で肯定結果を得ると（Ｓ７：Ｙ）、ステップＳ４に移行して上述の処理を繰り返す。 When the CPU 100 obtains a negative result in the determination in step S5 (S5: N), the CPU 100 outputs the received regular data to the CAN buffer 103 (S6). Then, the CPU 100 determines whether or not there is other received data after the timer T is started (S7). When the CPU 100 obtains an affirmative result in the determination in step S7 (S7: Y), the CPU 100 proceeds to step S4 and repeats the above process.

これに対しＣＰＵ１００は、ステップＳ７の判断で否定結果を得ると（Ｓ７：Ｎ）、ステップＳ２で受信した正規のデータのＩＤに対応付けられている規定時間ＤＴと、ステップＳ３でカウントを開始したカウント時間とを参照して、カウント時間が規定時間ＤＴを経過したか否かを判断する（Ｓ８）。 On the other hand, when the CPU 100 obtains a negative result in the judgment of step S7 (S7: N), the CPU 100 starts counting in the specified time DT associated with the ID of the regular data received in step S2 and in step S3. With reference to the count time, it is determined whether or not the count time has passed the specified time DT (S8).

ＣＰＵ１００は、ステップＳ８の判断で否定結果を得ると（Ｓ８：Ｎ）、カウント時間が規定時間ＤＴを経過するまでステップＳ４に移行して、上述の処理を繰り返す。そしてＣＰＵ１００は、ステップＳ５の判断で肯定結果を得ると（Ｓ５：Ｙ）、異常な状態であるものと判断する（Ｓ９）。そしてＣＰＵ１００は、安全な制御状態に移行して（Ｓ１０）、本処理を終了する。 When the CPU 100 obtains a negative result in the determination of step S8 (S8: N), the CPU 100 proceeds to step S4 until the count time elapses the specified time DT, and repeats the above-mentioned process. Then, when the CPU 100 obtains an affirmative result in the determination in step S5 (S5: Y), it determines that it is in an abnormal state (S9). Then, the CPU 100 shifts to a safe control state (S10), and ends this process.

これに対しＣＰＵ１００は、ステップＳ８の判断で肯定結果を得ると（Ｓ８：Ｙ）、カウンタＣを停止及び再起動することにより、カウント回数を一旦リセットして受信回数のカウントを再度開始する（Ｓ１２）。 On the other hand, when the CPU 100 obtains an affirmative result in the determination in step S8 (S8: Y), the counter C is stopped and restarted to temporarily reset the count count and restart the reception count (S12). ).

次いでＣＰＵ１００は、ＣＡＮバッファ１０３に格納されているデータのうち、規定時間ＤＴの経過後から所定時間内（ウインドウ内）に受信したデータがあるか否かを判断する（Ｓ１３）。 Next, the CPU 100 determines whether or not there is data received within a predetermined time (in the window) after the lapse of the specified time DT among the data stored in the CAN buffer 103 (S13).

ＣＰＵ１００は、ステップＳ１３の判断で否定結果を得ると（Ｓ１３：Ｎ）、ＣＡＮバッファ１０３に格納されているデータを演算処理せずに本処理を終了する。これに対しＣＰＵ１００は、肯定結果を得ると（Ｓ１３：Ｙ）、ＣＡＮバッファ１０３に格納されているデータのうち、ウインドウ内に受信したデータを演算処理して（Ｓ１４）、本処理を終了する。 When the CPU 100 obtains a negative result in the determination in step S13 (S13: N), the CPU 100 ends this process without performing arithmetic processing on the data stored in the CAN buffer 103. On the other hand, when the CPU 100 obtains an affirmative result (S13: Y), among the data stored in the CAN buffer 103, the CPU 100 performs arithmetic processing on the data received in the window (S14), and ends this processing.

なおＣＰＵ１００は、これ以降に受信するＩＤが同一のデータについてはステップＳ４に移行して上述の処理を繰り返すことになる。 The CPU 100 will move to step S4 and repeat the above-mentioned process for the data having the same ID to be received thereafter.

図４は、図３で説明した受信処理の概念図を示す。以下時系列に沿って、データＤ０〜Ｄ８の処理について説明する。 FIG. 4 shows a conceptual diagram of the reception process described with reference to FIG. The processing of the data D0 to D8 will be described below in chronological order.

時間ｔ＝ｔ０のタイミングで、基準となる正規のデータＤ０がデータ送受信部１０１により受信される。また受信データ監視部１０２により、タイマＴが起動されるとともに規定時間ＤＴが参照される。またカウンタＣの受信回数が＋１だけカウントアップされる。 At the timing of time t = t0, the reference regular data D0 is received by the data transmission / reception unit 101. Further, the reception data monitoring unit 102 starts the timer T and refers to the specified time DT. Further, the number of receptions of the counter C is counted up by +1.

その後データＤ０は、ＣＡＮバッファ１０３に出力される。ＣＡＮバッファ１０３に格納されたデータＤ０は、制御判断部１０４により演算対象であると判断された後、演算部１０５により演算処理される。その結果、演算結果Ｄ２１が生成される。 After that, the data D0 is output to the CAN buffer 103. The data D0 stored in the CAN buffer 103 is calculated by the calculation unit 105 after being determined by the control determination unit 104 to be the calculation target. As a result, the calculation result D21 is generated.

時間ｔがｔ０≦ｔ＜ｔ１の間では、受信されるデータの監視が受信データ監視部１０２により行われる。具体的にはタイマＴにより時間がカウントされ、カウンタＣにより受信回数がカウントされる。ここではデータＤ０のみが受信されただけであるため、受信回数は１回である。 When the time t is t0 ≦ t <t1, the received data monitoring unit 102 monitors the received data. Specifically, the timer T counts the time, and the counter C counts the number of receptions. Here, since only the data D0 is received, the number of receptions is one.

時間ｔ＝ｔ１のタイミングで、タイマＴ及びカウンタＣが受信データ監視部１０２により停止及び再起動されて、カウント時間及び受信回数がリセットされる。リセットされた後はカウントが再開される。ここでのタイマＴは、時間ｔ＝ｔ２のタイミングで時間のカウントを再開し、カウンタＣはリセットされた後すぐにデータのカウントを再開する。 At the timing of time t = t1, the timer T and the counter C are stopped and restarted by the reception data monitoring unit 102, and the count time and the number of receptions are reset. After being reset, counting will resume. The timer T here restarts the time count at the timing of the time t = t2, and the counter C restarts the data count immediately after being reset.

時間ｔがｔ１＜ｔ≦ｔ３の間は、受信したデータを演算処理の対象とする期間を示す。この期間をここではウインドウＷと呼ぶ。正規のデータＤ１は、時間ｔ＝ｔ２のタイミングで受信されたデータであり、このウインドウＷ内で受信されたデータである。 When the time t is t1 <t ≦ t3, it indicates a period during which the received data is subject to arithmetic processing. This period is referred to as window W here. The regular data D1 is the data received at the timing of time t = t2, and is the data received in this window W.

よってデータＤ１は、その後ＣＡＮバッファ１０３に出力されて、制御判断部１０４により演算対象と判断された後、演算部１０５により演算処理される。その結果、演算結果Ｄ２２が生成される。 Therefore, the data D1 is then output to the CAN buffer 103, is determined by the control determination unit 104 to be a calculation target, and then is subjected to calculation processing by the calculation unit 105. As a result, the calculation result D22 is generated.

時間ｔがｔ２≦ｔ＜ｔ５の間は、受信されるデータの監視が再び行われる。ここではこの間に複数の不正なデータＤ２〜Ｄ７が受信されている。カウンタＣにより不正なデータＤ２〜Ｄ７が受信されるたびに受信回数が＋１だけカウントアップされる。 While the time t is t2 ≦ t <t5, the reception data is monitored again. Here, a plurality of invalid data D2 to D7 are received during this period. Each time the counter C receives invalid data D2 to D7, the number of receptions is counted up by +1.

時間ｔ＝ｔ４のタイミングで、受信回数が規定回数ＤＣに到達していることが示されている。この場合、受信データ監視部１０２からの監視結果が制御判断部１０４に出力され、制御判断部１０４により以降に受信するデータは演算処理の対象から除外される。 It is shown that the number of receptions has reached the specified number of times DC at the timing of time t = t4. In this case, the monitoring result from the received data monitoring unit 102 is output to the control determination unit 104, and the data received thereafter by the control determination unit 104 is excluded from the target of the arithmetic processing.

時間ｔがｔ５＜ｔ≦ｔ７の間は、ここでは２回目のウインドウＷが設定されている。このようにウインドウＷは規定時間ＤＴが経過するたびに定期的に設けられる。正規のデータＤ８は、時間ｔ＝ｔ６のタイミングで受信されたデータであり、このウインドウＷ内で受信されたデータであるが、演算処理の対象から除外される。そしてこれに代えてフェールセーフデータＤ２３が生成される。 While the time t is t5 <t ≦ t7, the second window W is set here. In this way, the window W is periodically provided every time the specified time DT elapses. The regular data D8 is data received at the timing of time t = t6, and is data received in this window W, but is excluded from the target of arithmetic processing. Then, instead of this, fail-safe data D23 is generated.

以上のように本実施の形態によれば、基準となる正規のデータＤ０を受信した場合、その後に受信するデータのうち、データＤ０と同一のＩＤのデータの受信回数をカウントし、一定期間内における受信回数が規定回数ＤＣに到達しない場合はその後に受信するデータＤ１を演算処理し、受信回数が規定回数ＤＣ以上になる場合は異常な状態であると判断して、安全な制御状態に移行するようにした。 As described above, according to the present embodiment, when the reference regular data D0 is received, the number of times of receiving the data having the same ID as the data D0 is counted among the data received thereafter, and within a certain period of time. If the number of receptions in the above does not reach the specified number of times DC, the data D1 to be received after that is processed, and if the number of times of reception exceeds the specified number of times DC, it is judged to be an abnormal state and the state shifts to a safe control state. I tried to do it.

より具体的には、正規のデータＤ０を受信した時点でタイマＴを起動し、カウント時間が規定時間ＤＴを経過するまでの間に受信したデータの受信回数をカウントし、受信回数が規定回数ＤＣに到達しない場合はその後にウインドウＷ内で受信した正規のデータＤ１を演算処理するようにする一方で、受信回数が規定回数ＤＣに到達した場合は正規のデータＤ８を演算処理の対象から除外し、代わりにフェールセーフデータＤ２３を生成し、これに基づいて安全な制御状態に移行するようにした。 More specifically, the timer T is activated when the regular data D0 is received, the number of times the received data is received before the specified time DT elapses, and the number of times of reception is DC. If it does not reach, the regular data D1 received in the window W is processed after that, while if the number of receptions reaches the specified number DC, the regular data D8 is excluded from the calculation processing. Instead, fail-safe data D23 was generated, and based on this, a safe control state was entered.

これにより、なりすまし攻撃に対する防御手段として追加の機器を必要とすることなく、また不正な受信データを監視、判定及び無効化する等の煩雑な処理を必要とすることなく、単にソフトウェアの制御によって不正なデータを防御することができる。よって本実施の形態によれば、車載ネットワークの複雑化及びコストの増加を回避しつつ、セキュリティの保護を実現することができる。 As a result, fraud is simply controlled by software without the need for additional equipment as a defense against spoofing attacks and without the need for complicated processing such as monitoring, determining, and invalidating unauthorized received data. Data can be protected. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to realize security protection while avoiding the complexity of the in-vehicle network and the increase in cost.

なお本実施の形態においては、ＩＤと規定時間ＤＴとが予め対応付けられているが、これに加えて規定時間ＤＴとウインドウ幅（図４においては時間ｔ１とｔ３との間の時間）とが対応付けられているとしてもよい。 In the present embodiment, the ID and the specified time DT are associated with each other in advance, but in addition to this, the specified time DT and the window width (the time between the times t1 and t3 in FIG. 4) are It may be associated.

例えばＩＤが「１」については、規定時間ＤＴが「９９ｍｓ」、ウインドウ幅が「１０ｍｓ」が予め対応付けられており、ＩＤが「２」については、規定時間ＤＴが「５０ｍｓ」、ウインドウ幅が「５ｍｓ」が予め対応付けられているとしてもよい。すなわち単位時間当たりの受信回数に応じてウインドウ幅を可変にしてもよい。 For example, when the ID is "1", the specified time DT is "99 ms" and the window width is "10 ms" in advance, and when the ID is "2", the specified time DT is "50 ms" and the window width is "50 ms". "5 ms" may be associated in advance. That is, the window width may be changed according to the number of receptions per unit time.

この場合、単位時間当たりの受信回数が多いデータについてはウインドウ幅を短くするようにして、不正なデータを演算処理の対象から除外し易くすることができる。よってより確実にセキュリティの保護を実現することができる。 In this case, the window width can be shortened for data that is received a large number of times per unit time, so that invalid data can be easily excluded from the target of arithmetic processing. Therefore, security protection can be realized more reliably.

また本実施の形態においては、カウント時間が規定時間ＤＴを経過した時点で受信回数を一旦リセットするとしているが、これに限らず、受信回数の累計が規定回数ＤＣに到達するまでリセットしないとしてもよい。すなわちカウンタＣが受信回数のカウントを開始してから、定期的に設けるウインドウＷの範囲外で受信したデータの受信回数の累計が規定回数ＤＣに到達したタイミングで、受信回数をリセットするとしてもよい。 Further, in the present embodiment, the number of receptions is reset once when the count time elapses from the specified time DT, but the present invention is not limited to this, and even if the cumulative number of receptions does not reset until the specified number of times DC is reached. Good. That is, after the counter C starts counting the number of receptions, the number of receptions may be reset at the timing when the cumulative number of receptions of the data received outside the range of the window W provided periodically reaches the specified number DC. ..

この場合、カウント時間が規定時間ＤＴを経過するたびに受信回数をリセットする必要がなくなるため処理の簡素化を図ることができる。また異常な状態と判断されるほどに不正なデータを受信していなくとも、定常的に不正なデータを受信している場合、これを異常な状態と判断することができる。 In this case, it is not necessary to reset the number of receptions each time the count time elapses for the specified time DT, so that the processing can be simplified. Further, even if the invalid data is not received to the extent that it is determined to be an abnormal state, if the invalid data is constantly received, this can be determined to be an abnormal state.

１ 車両
１０ ＥＣＵ
２０ ＣＡＮバス
３０ ＤＬＣ
４０ スキャンツール
１００ ＣＰＵ
１０１ データ送受信部
１０２ 受信データ監視部
１０３ ＣＡＮバッファ
１０４ 制御判断部
１０５ 演算部
1 vehicle 10 ECU
20 CAN Bus 30 DLC
40 Scan Tool 100 CPU
101 Data transmission / reception unit 102 Received data monitoring unit 103 CAN buffer 104 Control judgment unit 105 Calculation unit

Claims (5)

通信バス（２０）に接続されているＥＣＵ（１０）において、
前記ＥＣＵ（１０）のＣＰＵ（１００）は、
規定時間（ＤＴ）毎に設けられるウインドウ（Ｗ）内において前記通信バス（２０）を介して正規のデータ（Ｄ１）を受信した後、前記正規のデータ（Ｄ１）とＩＤが同一のデータ（Ｄ２〜Ｄ８）を受信し、前記ＩＤが同一のデータ（Ｄ２〜Ｄ８）の前記規定時間（ＤＴ）内における受信回数が予め定められた規定回数（ＤＣ）以上である場合、異常な状態であると判断して、安全な制御状態に移行し、
前記ＩＤが同一のデータ（Ｄ２〜Ｄ８）の前記規定時間（ＤＴ）における受信回数が前記規定回数（ＤＣ）未満である場合、前記ウインドウ（Ｗ）内で受信した前記正規のデータ（Ｄ１）を演算処理の対象とし、
前記正規のデータ（Ｄ１）の受信時に時間のカウントを開始し、カウント時間が前記規定時間（ＤＴ）を経過した時点（ｔ５）から所定時間が経過するまで（ｔ７）の間に前記ウインドウ（Ｗ）を設定する、
ことを特徴とするＥＣＵ。 In the ECU (10) connected to the communication bus (20)
The CPU (100) of the ECU (10) is
After receiving the regular data (D1) via the communication bus (20) in the window (W) provided every specified time (DT) , the data (D2) having the same ID as the regular data (D1). ~ D8) is received, and when the number of times of receiving the same data (D2 to D8) within the specified time (DT) is equal to or more than the predetermined number of times (DC), it is considered to be an abnormal state. Judge, move to a safe control state,
When the number of times of receiving the data (D2 to D8) having the same ID in the specified time (DT) is less than the specified number of times (DC), the regular data (D1) received in the window (W) is displayed. Target of arithmetic processing
The time count is started when the regular data (D1) is received, and the window (W) is between the time when the count time elapses from the specified time (DT) (t5) and the time when the predetermined time elapses (t7). ) To set
An ECU characterized by that. 前記ＣＰＵ（１００）は、
異常な状態であると判断した場合、
前記ウインドウ（Ｗ）内で受信したデータ（Ｄ８）を演算処理の対象から除外し、安全な制御状態に移行するためのフェールセーフデータを生成する
ことを特徴とする請求項１に記載のＥＣＵ。 The CPU (100)
If it is determined that the condition is abnormal,
The ECU according to claim 1 , wherein the data (D8) received in the window (W) is excluded from the target of arithmetic processing, and fail-safe data for shifting to a safe control state is generated. 前記規定時間（ＤＴ）は、
前記正規のデータ（Ｄ１）のＩＤごとに異なる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＣＵ。 The specified time (DT) is
The ECU according to claim 1 or 2 , wherein the ECU differs for each ID of the regular data (D1). 前記ウインドウ（Ｗ）は、
前記正規のデータ（Ｄ１）のＩＤごとに幅が異なる
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のＥＣＵ。 The window (W) is
The ECU according to any one of claims 1 to 3 , wherein the width is different for each ID of the regular data (D1). 前記ＣＰＵ（１００）は、
異常な状態であると判断した場合、
エンジンを停止させる制御、前記通信バス（２０）からのデータの受信を拒否する制御又は最小のギア段による走行を維持する制御のうち、何れかの制御を実行することより、安全な制御状態に移行する
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のＥＣＵ。 The CPU (100)
If it is determined that the condition is abnormal,
By executing any of the control of stopping the engine, the control of rejecting the reception of data from the communication bus (20), and the control of maintaining the running by the minimum gear stage, a safe control state can be obtained. The ECU according to any one of claims 1 to 4 , characterized in that the transition is performed.
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