JPH086520B2 - 遠隔アクセスシステム - Google Patents

遠隔アクセスシステム

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JPH086520B2
JPH086520B2 JP33868591A JP33868591A JPH086520B2 JP H086520 B2 JPH086520 B2 JP H086520B2 JP 33868591 A JP33868591 A JP 33868591A JP 33868591 A JP33868591 A JP 33868591A JP H086520 B2 JPH086520 B2 JP H086520B2
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デルコ・エレクトロニクス・コーポレーション
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車への入力等に応
用可能な遠隔アクセスシステムの駆動方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】ガレージ扉あるいはロックされていない
自動車扉を開けるために、遠隔送信機等から無線リンク
を介してデジタルに符号化された信号を使用することが
公知である。通常、このような制御方法を用いるシステ
ムは、ポケットに入れて持ち運び可能であるかキーチェ
ーンに取り付けられる遠隔装置および命令信号を出す押
しボタンを有する。このようなシステムは認められてい
ない利用から保護することが非常に望ましい。特に、遠
隔送信機が自動車扉を開けるだけでなくイグニションを
起動させる場合これが重要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】無線周波数電波で信号
が送信されれば、その信号を傍受し、記録しておき、後
で再送信することで自動車を操作できる。信号の送信手
順をさらに入念なものにするには、このような可能性を
排除する必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】国家安全保障あるいはコ
ンピュータセキュリティ等の領域において安全な通信の
ためにこれまで暗号化が使用されてきた。最も安全性を
高めるため、最近では多くの方法が採用されている。最
近の開発例の多くはディフィーによる論文、「公開鍵暗
号の初期１０年間」（「電気電子学会会報」第５巻７６
号、５６０頁乃至５７７頁、１９８８年５月）に記述さ
れており、引用したこの論文の内容は本明細書の一部と
して開示される。この中で記述されているＲＳＡ公開鍵
方式は、小型遠隔装置の車両システムにおける操作時間
および電力限界を超えるほど非常に多くの鍵と大量の計
算をしなければならないが、自動車セキュリティ用のセ
キュリティ対策として広く利用されている。ディフィー
は公開鍵方式の先駆けである指数鍵交換についても触れ
ている。これは後述するシステムの他の暗号技術ととも
に用いられている。ＲＳＡ公開鍵方式は、さらに少ない
鍵で必要なレベルの安全性を保つ場合に利用される。
【０００５】本発明の目的は、遠隔アクセスシステムを
駆動する改善された方法を提供することにある。本発明
のある面によれば、請求項１において明示するような遠
隔アクセスシステムを駆動する方法を提供する。本発明
によれば、以下のひとつあるいはそれ以上が適用できる
システムを提供することができる。
【０００６】１ すべての通信がモニタ可能であり設計
のすべての点が公知であるとしても、このシステムは高
レベルの安全性を任意に有することができる。
【０００７】２ 遠隔装置へたとえ物理的なアクセスを
かけても、コピーしたり偽造することが不可能である。
【０００８】３ ひとつの遠隔装置で何台もの基本装置
と使用することができる。
【０００９】４ 同じ遠隔装置は、ある基本装置と使用
できても、別の基本装置と使用できるわけではない。
【００１０】５ 契約が開始すれば、オペレータが入力
する必要がない。
【００１１】６ 無線送信以外のすべての機能はそれぞ
れの装置に対して１個の集積回路で実現され、この装置
は非常に低電力で操作でき、通常の機能はたちまち終え
てしまう。
【００１２】実際の実施例では、次のような手順より成
る暗号化通信の方法が提供されている。まず、基本装置
と遠隔装置の通信で共通鍵を確立することで遠隔装置を
基本装置に登録し、共通鍵および共通鍵の暗号化形式を
基本装置へ格納する。基本装置において共通鍵で乱数を
暗号化することにより遠隔装置を認証し、暗号化された
共通鍵および申込番号を基本装置から遠隔装置へ送る。
遠隔装置ではこの申込番号が乱数あるいは暗号化された
乱数より構成される。続いて、遠隔装置において共通鍵
を暗号化し、遠隔装置の共通鍵で申込番号を操作し、結
果を比較する。
【００１３】本発明の実施例を、添付図面を参照しなが
ら説明のみを目的として後述する。
【００１４】
【実施例】下記の説明は、無線リンクで自動車へ結合し
た電子鍵により自動車の開扉及び／またはイグニション
スイッチを利用できるよう設計されたセキュリティの方
法およびセキュリティシステムに関する。同一の電子鍵
あるいは遠隔装置は、家庭や事務所、他の自動車等へア
クセスできる何台もの基本装置と利用することができ
る。しかしながら、この方法では自動車内の信号送信、
コンピュータシステムセキュリティ、料金支払いあるい
はレンタカー返却用の自動車識別等の他の使用目的でも
使用できるということになる。
【００１５】図１には、基本装置（ベースユニット）１
２を有する遠隔アクセスシステムを備えた自動車１０
と、通常運転手のポケットあるいは財布の中に入ってい
る遠隔装置（リモートユニット）１４を示す。この装置
は短距離で有効な無線通信により結合されている。それ
ぞれの自動車扉取手１８に隣接する点線１６および自動
車トランクに隣接する線２０で示されるように、さらに
大きな半径で通信が提供可能であるが、最低限数フィー
トの距離が必要である。運転手が遠隔装置を基本装置の
無線範囲内で持っている場合、システムはオペレータに
よる起動なしに自動的に開扉するよう作動し、遠隔装置
の識別を確認することができる。ある応用例では、この
装置は運転手が触れるか、扉取手１８を操作しようとし
た場合にのみ起動する。
【００１６】少なくとも５６ビット長であるランダムに
選ばれた秘密鍵コードＳおよび固有識別コードＩＤは、
製造時に（消去可能ＲＯＭを用いて）遠隔装置１４の中
に永久にプログラムすることができる。膨大な可能性の
中から秘密鍵コードＳを選ぶことで、それは唯一のもの
として有効であり、それを解読する方法がないようにす
ることだけが必要である。特に、その固有の識別コード
および秘密鍵コードＳを遠隔装置にプログラムする製造
装置の秘密鍵コードＳに関するすべてのメモリーは、プ
ログラミングの適性を確認した後で破壊しなければなら
ない。鍵コードＳを秘密にしておくため、読み取りや変
更をさせない別のビットが鍵コードＳへプログラムされ
る。
【００１７】基本装置１２および遠隔装置１４は図２に
示されるようにさまざまなモードで操作できる。これら
の装置はランダムに共通鍵を選択し、遠隔装置１４の識
別コードＩＤを基本装置１２へ登録するため、まず初期
化しなければならない。このモードは自動車のキーボー
ドにアクセスコードを入力する等のオペレータの入力に
より認められる。その他のモードではオペレータの入力
は必要ではない。初期化は遠隔装置１４を基本装置１２
へ導くため一度だけ行えば良いが、遠隔装置１４が複数
の基本装置１２と使用される場合、あるいは基本装置１
２が複数の遠隔装置１４と使用される場合には、それぞ
れの装置の組み合わせに対して初期化が必要である。
【００１８】初期化が終了すると、遠隔装置１４は低電
力消費にするためスリープ状態となる。遠隔装置１４が
基本装置１２の無線範囲に入った場合、ウェイクアップ
モードとなり、基本装置１２からの信号が問合わせのた
めに遠隔装置１４の回路を用意するように遠隔装置１４
をウェイクアップさせるかあるいは知らせる。これによ
り識別モードが開始される。基本装置１２は、基本装置
１２に格納されたさまざまな遠隔装置の識別コードに対
応する識別信号を送り出す。識別信号がその範囲の特定
の遠隔装置１４の識別コードＩＤと一致すれば、遠隔装
置１４は一致した旨応答する。すると、認証モードとな
り遠隔装置１４が実際に認証された装置であるというこ
とを確認する。このモード時に、事前に確立された秘密
鍵コードＳに基づいて暗号化された信号が交換される。
【００１９】ウェイクアップの後、通常の方法では基本
装置１２のために、認証されたいくつかの遠隔装置１４
がもしあれば、従来のポーリング計画によりそのうちど
の装置が付近にあるかをまず識別する。基本装置１２は
遠隔装置１４へ合法的な遠隔装置１４のみがもっている
情報を要求する。この要求および適切な応答は、以前の
正しい応答の再生を受け取らないために、各時間ごと異
なるものでなければならない。正しい応答が時間毎に同
一であると、適切な無線周波数を利用する違法者に記録
されそして後に再生されて適法な遠隔装置であるとまね
される恐れがある。正しい応答は簡単な方法でその要求
に対して行ってはならない。システムを保護するため、
このシステムおよびこれまでのすべての通信について完
全に理解されても、この適切な応答が推論できるようで
あってはならない。
【００２０】暗号技術がこれを満足する手段を提供す
る。暗号システムを利用すれば、入力から出力までさま
ざまに名付けられた鍵の制御のもとで変換を完了させる
ことができる。適切な鍵を知っていれば、逆変換も可能
でありもとの入力を復元できる。理想的な暗号システム
であるためには、出力されたものから入力されたものを
確定する場合、可能性のあるすべての鍵を試す以外にな
いのが最も望ましい。この可能性の数値が十分膨大であ
れば、たとえ非常に高速のコンピュータを使用しても鍵
を壊すことは不可能となってくる。このようなシステム
の一例が、コンピュータデータセキュリティ、電子資金
伝送等の国家安全保障に適当であると米国規格基準局お
よび米国国家安全保障局により認められているデータ暗
号標準規格（ＤＥＳ）である。ＤＥＳは５６ビット利用
しており、その組み合わせ可能性は約７２０００兆あ
る。
【００２１】ＤＥＳのような従来の暗号システムは暗号
化および復号に対して同一の鍵を用いる。それぞれが安
全に通信するためには第三者ではない通信元と通信相手
の双方が個別の鍵を持っていなくてはならない。公開鍵
暗号システムでは暗号化と復号について異なる鍵を使用
し、一方から他方が容易に割り出せないようになってい
る。鍵を長くすることで解読の不能性を任意に高めるこ
とができる。
【００２２】固有鍵暗号システムと、米国特許第４２０
０７７０号において開示されており既に説明したＲＳＡ
公開鍵システムあるいは指数鍵交換のいずれかを組み合
わせれば、低電力消費であり高速応答できるという制約
内で上述の目的が達成できる。指数鍵交換により遠隔装
置および基本装置を以下のような保護されていないチャ
ネルで固有鍵を用いて一致させることができる。遠隔装
置も基本装置もそれぞれ秘密に数ＦとＢを選択してい
る。それぞれＭF・ｍｏｄ・ＮおよびＭB・ｍｏｄ・Ｎを
計算し、ここでＮは最初の素数でありＭおよびＮはいず
れも公開されている。それぞれの解答を交換し、今度は
Ｐ＝（ＭB・ｍｏｄ・Ｎ）F・ｍｏｄ・ＮおよびＰ＝（Ｍ
F・ｍｏｄ・Ｎ）B・ｍｏｄ・Ｎをそれぞれ計算する。そ
れぞれ秘密情報および公開情報の異なる組み合わせから
同一の値、Ｐ＝ＭFXB・ｍｏｄ・Ｎに達する。大数Ｎに
対してＭF・ｍｏｄ・ＮあるいはＭB・ｍｏｄ・ＮからＦ
あるいはＢを引き出すのは困難なため、傍受してもこの
値は引き出せない。Ｐは適当な長さへ縮められ、この特
定の遠隔装置および基本装置の組み合わせのための固有
鍵として利用される。
【００２３】ＦあるいはＢを引き出すのを確実に困難な
ものとするため、実際のシステムでは２５６ビット足ら
ずであるが、それらが数百ビットの長さであることが好
ましい。基本装置１２は乱数発生法を有するが、これは
遠隔装置１４には望ましくない。乱数性を有するこのよ
うな大数を提供するため、小乱数あるいは疑似乱数シー
ド数が基本装置１２によって提供され、遠隔装置１４へ
送られる。このシードは秘密鍵Ｓに関して作動し、指数
Ｆとして使用される２５６ビット有する数を生成させ
る。
【００２４】一個の遠隔装置１４で何台もの基本装置１
２を操作できるようにするため（異なる値Ｐを使用す
る）、遠隔装置１４はＰのコピーを格納するわけではな
い。基本装置を記憶装置とする。遠隔装置１４はまずＱ
＝Ｓ（Ｐ）を与えるため組込の秘密鍵Ｓを用いてＰのコ
ピーを暗号化する。次に、Ｑを無線リンクを介して基本
装置１２へ送る。基本装置１２はＰのコピーおよび認め
られたユーザのテーブルにある遠隔装置１４の識別コー
ドＩＤと共にＱを格納する。これにより初期化あるいは
契約手順が終了する。
【００２５】初期化については図３に示され、基本装置
および遠隔装置それぞれの動作と相互間の通信について
図示する。第一に、基本装置１２は、指数Ｂを選択する
間に、秘密鍵コードＳより指数Ｆを得る遠隔装置１４へ
シードＡを送信する。それぞれの装置ではそれぞれ計算
された指数に対する固有剰余を計算し、その剰余だけを
他方の装置へ送る。局所剰余と受け取った剰余を組み合
わせそれぞれの装置はＰを計算する。遠隔装置１４が秘
密鍵Ｓを利用してＰを暗号化しそれを記憶用に基本装置
１２へ送ると同時に、基本装置１２はＰを格納する。識
別コードＩＤも同様に記憶用に基本装置へ送られる。
【００２６】通常の鍵を選択するには他の方法を利用で
きる。第一に必要なのは装置同士が安全な方法でランダ
ムに選択された鍵を用いて一致するということである。
公開鍵暗号はこの目的で利用することができる。公開鍵
暗号システムは、一方から他方が容易に割り出せないよ
うに符号化と復号に対して異なる鍵を利用する。この場
合、上記ＲＳＡ公開鍵システムが適当である。公開鍵シ
ステムは基本装置と遠隔装置で共通鍵を通信するために
使用され、鍵は遠隔装置によって暗号化され、上述のよ
うに基本装置へ格納される。
【００２７】遠隔装置１４が認められたユーザとして基
本装置へ登録された後、遠隔装置は秘密鍵Ｓおよび識別
コードＩＤを除くすべての記憶を消すことができる。基
本装置が遠隔装置へその識別を確認するよう申し込む
と、遠隔装置へ暗号化された固有鍵Ｑおよび乱数Ｒを送
る。この対になった数値は申込より成る。遠隔装置は秘
密鍵を用いてＱを暗号化し、Ｐ＝Ｓ’（Ｑ）を与える。
次に遠隔装置はＰを用いてＲを暗号化しＸ＝Ｐ（Ｒ）を
与え、これを基本装置へ返す。その間に基本装置１２は
Ｐのコピーを用いてＲを暗号化しＸ＝Ｐ（Ｒ）を与え
る。基本装置１２はＸの値を比較し、もし一致すれば遠
隔装置１４は認証されたものとして受け入れられる。
【００２８】認証方法が（ＩＤ質問と共に）図４に基本
装置と遠隔装置の動作として示される。基本装置１２は
その内部に鍵Ｐ、識別コードＩＤ、暗号化された鍵Ｑが
格納されており、遠隔装置１４には識別コードＩＤおよ
び鍵Ｓが格納されている。基本装置１２はこのＩＤを送
信し、遠隔装置は自身のＩＤと比較する。一致すれば応
答が基本装置１２へ送信される。応答がなければ、基本
装置１２に格納されている次のＩＤが送信される。応答
を受信すれば、乱数Ｒが発生し、遠隔装置１４において
一致したＩＤに対応するＱと共に遠隔装置１４へ送られ
る。遠隔装置１４はＰを得るためにＱを復号し、次にＸ
を得るためにＲを暗号化してそれを基本装置へ送る。そ
の間に、基本装置１２もＸを得るためにＲを暗号化し、
二つのＸの値を比較する。
【００２９】図５は上述の認証動作の変形を示す。ここ
ではＸを得るためにＲが暗号化され、申込はＸおよびＱ
より構成されており、双方ともＲを得るために遠隔装置
１４において暗号化されている。Ｒは基本装置１２へ送
られ、もとのＲと比較され一致するかどうか確定され
る。
【００３０】誤った通信を許容するため、二つの異なる
戦略が使用される。暗号化プロセスは入力ビットがわず
かでも変更されていればすべての出力のランダム化に関
して影響を及ぼすため、申込および鍵交換のような通信
は完全でなければならない。通常の通信は良好であるが
非常に通信不良となることがあり、再送信が可能である
場合、誤り訂正符号を付すよりも効果的な誤り検査を行
うことができる。重要なメッセージについては再送を要
求し巡回冗長検査を行うのが好ましい。
【００３１】その他の通信のためには近距離の方が良
い。申込に対する適切な応答はすでに基本装置に知らさ
れている。ランダム応答が全６４ビットの９０％適切で
ある可能性は約２０００億分の１である。ポーリングの
間に、遠隔装置は特定のＩＤを探す。ＩＤを製造時に適
切に選択することで、すべてのＩＤがビット数により異
なることが保証される。たとえば少なくとも４ビットで
６７百万通りの異なった３２ビットＩＤをつくることが
できる。遠隔装置は１あるいは２あるいは３ビット以内
で送られるＩＤに非常に高い信頼性をもって応答するこ
とができる。これは誤り訂正の消極的な形式である。同
様に、認証手順での最終的な比較段階では、遠隔装置が
申込に応じて適切な値を決定している確率が高ければす
べてのビットが正確に一致する必要はない。
【００３２】単一集積回路をのせた無線トランシーバー
以外のすべての機能を載せることでセキュリティおよび
経済性の要求を両方とも満たすことができる。秘密情報
は集積回路を壊さずに抜き出すことが不可能であり、秘
密情報を抜き出すのは非常に困難である。基本装置１２
は遠隔装置１４と同様の多くの機能を果たす。モード選
択およびホストコンピュータポートを与えることで、集
積回路はどちらの機能も果たせるように設計できる。基
本装置１２は自動車へインタフェースし許可リストを維
持するホストコンピュータを有する。ホストポートは本
番テストも容易に行うことができる。
【００３３】集積回路には乱数発生法を含む必要はな
い。基本装置１２用に、ホストコンピュータがこの機能
をソフトウェアにおいて果たす。遠隔装置１４はそれ自
身の乱数を必要としない。契約中に遠隔装置１４は時間
毎に異なるシード数が必要となる。上述のように、基本
装置１２が異なる数を提供し、遠隔装置１４はそれを秘
密にするため秘密鍵Ｓで暗号化する。この数値は事前に
は予想できないし、乱数発生法が明らかでない限り秘密
のままである。
【００３４】鍵が最初に交換された適切な遠隔装置１４
だけが、ＱをＰへ変換できる適切な鍵コードＳを有する
ため、適切な応答を提供できる。実際に、鍵コードＳは
後に遠隔装置１４自身によって利用されるだけである。
この鍵コードＳが共有される必要がないと同時に、共有
することもできない。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用遠隔アクセスシステムの概略図。
【図２】図１のシステムのための基本装置および遠隔装
置モードの概略図。
【図３】初期化動作の実施例の図。
【図４】認証動作の実施例の図。
【図５】認証動作の実施例の図。
【符号の説明】
１０・・・自動車 １２・・・基本装置 １４・・・遠隔装置 １８・・・自動車扉取手
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド・リン・リベスト アメリカ合衆国マサチューセッツ州02174, アーリントン，カンディア・ストリート 24

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】システムが通信リンクを介して互いに通信
    できるような基本装置（１２）および遠隔装置（１４）
    を含み、前記遠隔装置に個別鍵（Ｓ）を与える段階と、
    前記遠隔装置を前記基本装置へ登録する段階と、前記遠
    隔装置を認証する段階を含み、前記登録段階が（ｉ）共
    通鍵（Ｐ）を前記基本装置および前記遠隔装置に確立す
    ること、（ｉｉ）前記個別鍵（Ｓ）を基準として暗号化
    された共通鍵（Ｑ）を前記遠隔装置において得ること、
    （ｉｉｉ）前記暗号化された共通鍵（Ｑ）を前記基本装
    置へ転送すること、および（ｉｖ）前記共通鍵（Ｐ）お
    よび前記暗号化された共通鍵（Ｑ）を前記基本装置へ記
    憶することを含み、さらに前記認証段階が（ｉ）前記基
    本装置において乱数（Ｒ）および前記乱数（Ｒ）より派
    生した暗号化された乱数（Ｘ）および前記共通鍵（Ｐ）
    を得ること、（ｉｉ）前記遠隔装置へ前記暗号化された
    共通鍵（Ｑ）そして前記乱数（Ｒ）あるいは前記暗号化
    された乱数（Ｘ）のいずれかを転送すること、（ｉｉ
    ｉ）前記遠隔装置において前記共通鍵（Ｐ）を得るため
    前記個別鍵（Ｓ）を基準とする前記暗号化された共通鍵
    （Ｑ）を復号し、そして得られた前記共通鍵（Ｐ）を基
    準として、受信した前記乱数（Ｒ）を暗号化するかある
    いは受信した前記暗号化された乱数（Ｘ）を復号するか
    のいずれかにより値を形成すること、（ｉｖ）前記値を
    前記基本装置へ転送すること、（ｖ）前記値を関連する
    前記乱数（Ｒ）あるいは前記基本装置で得られた前記暗
    号化された乱数（Ｘ）と比較することを含む、ことを特
    徴とする遠隔アクセスシステムの駆動方法。
  2. 【請求項２】前記共通鍵（Ｐ）が指数鍵変換によって確
    立されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記共通鍵（Ｐ）が暗号方法により確立さ
    れることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】共通鍵（Ｐ）を確立する段階がランダムシ
    ード（Ａ）を前記遠隔装置（１４）へ送り、前記個別鍵
    （Ｓ）および前記シード（Ａ）とで前記共通鍵（Ｐ）を
    確立するために用いられる数値（Ｆ）を生成させること
    から構成されることを特徴とする請求項１および請求項
    ２もしくは請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記値とその関連する乱数（Ｒ）あるいは
    暗号化された乱数（Ｘ）との前記比較段階は、前記値が
    関連する乱数（Ｒ）あるいは前記暗号化された乱数
    （Ｘ）に実質的に等しい時に一致していると決定するこ
    とを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方
    法。
  6. 【請求項６】前記遠隔装置（１４）を認証する前記段階
    が、前記遠隔装置へ識別コード（ＩＤ）を転送するこ
    と、前記遠隔装置において受信した前記識別コード（Ｉ
    Ｄ）と前記遠隔装置に記憶された識別コードとを比較す
    ること、そして受信した前記識別コードが記憶された前
    記識別コードと実質的に一致する時に応答信号を前記基
    本装置へ転送することを含み、前記基本装置が前記応答
    信号を受け取り前記乱数（Ｒ）および前記暗号化された
    乱数（Ｘ）を得ることを特徴とする請求項１乃至５のい
    ずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】前記通信リンクが無線周波数を使用する通
    信リンクであることを特徴とする請求項１乃至６のいず
    れかに記載の方法。
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