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WO2013094072A1 - 通信システム及び通信方法 - Google Patents

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WO2013094072A1
WO2013094072A1 PCT/JP2011/079934 JP2011079934W WO2013094072A1 WO 2013094072 A1 WO2013094072 A1 WO 2013094072A1 JP 2011079934 W JP2011079934 W JP 2011079934W WO 2013094072 A1 WO2013094072 A1 WO 2013094072A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
message
communication
interval
ecu
communication interval
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2011/079934
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
充啓 馬渕
和宏 奥出
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2013550043A priority Critical patent/JP5664799B2/ja
Priority to CN201180075622.5A priority patent/CN103999410B/zh
Priority to EP11877833.1A priority patent/EP2797263B1/en
Priority to US14/366,465 priority patent/US9225544B2/en
Priority to PCT/JP2011/079934 priority patent/WO2013094072A1/ja
Publication of WO2013094072A1 publication Critical patent/WO2013094072A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/403—Bus networks with centralised control, e.g. polling
    • H04L12/4035—Bus networks with centralised control, e.g. polling in which slots of a TDMA packet structure are assigned based on a contention resolution carried out at a master unit
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215—Controller Area Network CAN
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40267—Bus for use in transportation systems
    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
    • H04L63/14—Network architectures or network communication protocols for network security for detecting or protecting against malicious traffic
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    • H04L63/14—Network architectures or network communication protocols for network security for detecting or protecting against malicious traffic
    • H04L63/1408—Network architectures or network communication protocols for network security for detecting or protecting against malicious traffic by monitoring network traffic

Definitions

  • the present invention relates to a communication system and a communication method in which a plurality of communication devices are connected to a network in a vehicle or the like.
  • CAN can easily transmit a message from each ECU to the bus because each ECU that shares the bus, which is a communication line, can send a message on the bus according to each judgment. Therefore, for example, it is possible to connect an unauthorized ECU to a CAN bus and transmit an unauthorized message to the bus. When such an unauthorized message is transmitted, the ECU receiving the unauthorized message There is a risk of processing the message in the same way as a regular message.
  • Patent Document 1 a technique for detecting an unauthorized ECU that transmits an unauthorized message has been proposed, and an example thereof is described in Patent Document 1.
  • a plurality of ECUs and one gateway are connected to a communication line (communication line) in a vehicle so that they can communicate with each other.
  • Each of these ECUs transmits a hash value of data built in itself to the gateway when the ignition switch is turned off.
  • the gateway stores the transmitted hash value of each ECU in the EEPROM as comparison data.
  • each ECU that has started operating when the ignition switch is turned on transmits the hash value of the data built in itself to the gateway. Accordingly, the gateway compares the newly transmitted hash value with the corresponding comparison data (hash value) stored in the EEPROM for each ECU.
  • a vehicle diagnostic device prepared by a manufacturer or a card dealer, a device for updating an ECU program, or the like is connected to the vehicle CAN via a data link connector (DLC) as a connection terminal to the CAN.
  • DLC data link connector
  • devices and the like prepared by users are often connected to the CAN via the data link connector. For this reason, it is necessary to determine whether or not an unauthorized message is transmitted even for a device or the like prepared by such a user.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a communication system and a communication method capable of determining whether the message communicated in the communication system is correct / incorrect with a simple configuration. Is to provide.
  • a communication system provided by the present invention is a communication system in which a plurality of communication devices are connected to a communication line so as to be able to communicate messages.
  • a communication interval specified in the above is set, a communication device that transmits a message transmits a message based on the specified communication interval, and a communication device that receives the transmitted message.
  • the communication interval of the received message is detected, and whether the received message is correct or incorrect is determined based on a comparison between the detected communication interval and the specified communication interval.
  • a communication method provided by the present invention is a communication method used in a communication system in which a plurality of communication devices are connected to a communication line so that messages can be communicated.
  • a communication device that receives a message is set each time a communication device that sends a message is set based on the set communication interval.
  • a communication interval is detected, and whether the received message is correct or incorrect is determined based on a comparison between the detected communication interval and the specified communication interval.
  • a communication apparatus that transmits a message and a communication apparatus that receives the message share a communication interval defined for messages communicated between the communication apparatuses.
  • the communication device that receives the message can detect the communication interval of the received message, and determine whether the communicated message is correct or incorrect based on a comparison between the detected communication interval and the specified communication interval.
  • a communication device that receives a message determines that a message received according to a specified communication interval is a regular message, while a message received outside the specified communication interval is an illegal message. It is determined that As a result, an unauthorized message mixed in the communicated message is discriminated, and the unauthorized message is excluded from the received message. That is, in the communication system, whether the message communicated between the communication devices is correct / incorrect is determined with a simple configuration.
  • the communication line is a communication line corresponding to a protocol of the control area network
  • the message to be communicated is a message based on the protocol of the control area network
  • the message to be transmitted and the message to be received are communicated as messages based on the protocol of the control area network.
  • CAN control area network
  • a communication device connected to a bus can start communication by self-judgment, that is, each communication device can transmit a message on the bus for its own convenience. You can add communication devices flexibly. For this reason, by making it possible to easily determine whether the message is correct / incorrect, the reliability of the communication system including the CAN system can be improved.
  • the specified communication interval is associated with a control area network protocol identifier, and the communication device that transmits the message is based on the control area network protocol identifier assigned to the message. Select the specified communication interval.
  • the message communication interval is determined for each message content, that is, for each identifier assigned to each message content in the CAN protocol. For this reason, according to such a configuration, it becomes possible to perform management and selection of the specified communication interval in association with the content of the message.
  • the identifier can be recognized by the CAN controller that performs communication processing of a message corresponding to the CAN protocol in the CAN. For this reason, it becomes easy for the CAN controller to select a specified communication interval based on the identifier and transmit a message at the specified communication interval. Thereby, the applicability as a communication system is improved.
  • a communication device that receives the message selects a specified communication interval used for determining whether the message is correct or incorrect based on a control area network protocol identifier assigned to the message.
  • a specified communication interval is selected based on an identifier that can be recognized by the CAN controller, it is determined whether a message has been received at the specified communication interval, that is, whether the message is correct. / Judgment of fraud can be easily performed.
  • a communication interval is defined for each of the plurality of types of messages.
  • the specified communication interval is transmitted to the communication device from a communication device that transmits a message.
  • the communication device that receives the message has the specified communication interval.
  • the communication device that is set as appropriate and receives the same can determine whether the message to be communicated is correct / incorrect based on a specified communication interval. Thereby, the applicability and convenience of this communication system can be improved.
  • the specified communication interval can be changed dynamically, security can be improved.
  • the communication device is provided with a timer for detecting the communication interval, and the time of the timer is a synchronization message transmitted from one communication device of the plurality of communication devices. Is synchronized in all communication devices.
  • the communication interval of the message can be any message communicated between the communication devices. Detection is based on a synchronized timer. As a result, it is expected to improve the accuracy of the comparison result between the detected communication interval and the communication interval defined for the message. Therefore, it is possible to more suitably determine whether the message is correct or illegal by this communication system.
  • the synchronization message is transmitted from a communication device that transmits the message.
  • the timer of the communication device that receives the message is synchronized with the timer of the communication device that transmits the message, the communication interval of the communicated message is detected with higher accuracy. It is expected. As a result, the correct / incorrect determination of the message by this communication system is made even more favorable.
  • the block diagram which shows the schematic structure about one Embodiment which actualized the communication system which concerns on this invention The block diagram which shows schematic structure of the controller shown in FIG.
  • the schematic diagram explaining the aspect which the communication system shown in FIG. 1 determines the right / wrong of a message.
  • the sequence diagram which shows the aspect in which a communication system communicates a message about other embodiment which actualized the communication system which concerns on this invention.
  • FIGS. 1-10 A first embodiment embodying a communication system according to the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the vehicle 1 includes an in-vehicle network system as a communication system.
  • the in-vehicle network system includes first to fourth electronic control units (ECUs) 10 to 13 and a communication bus 15 to which the first to fourth ECUs 10 to 13 are connected.
  • the first to fourth ECUs 10 to 13 can exchange (transmit / receive) various information used for control and the like via the communication bus 15.
  • the in-vehicle network system is configured as a CAN network to which a CAN (Control Area Network) protocol is applied as a communication protocol.
  • CAN Control Area Network
  • the specification of the high-speed CAN stipulates that the transmission rate is 500 kbps, the maximum bus length is 40 m, and the maximum number of connected nodes is 16.
  • the maximum amount of data that can be transmitted in a data frame used for data transfer, which is a unit of communication in the CAN protocol is 64 bits (8 bytes).
  • the communication bus 15 is, for example, a twisted pair cable.
  • the communication bus 15 is provided with a data link connector (DLC) 14 as a connection terminal that can connect an external device to the communication bus 15 so as to be communicable.
  • DLC data link connector
  • the DLC 14 as a regular communication device prepared by a manufacturer or a car dealer, a diagnostic tool 30 for diagnosing a vehicle state or the like, or a regular tool that is a device for updating software of the first to fourth ECUs 10 to 13 31 etc. are wired.
  • the diagnostic device 30 diagnoses a vehicle state and the like based on vehicle information and the like from the first to fourth ECUs 10 to 13 collected via the communication bus 15.
  • the regular tool 31 can be reprogrammed to update the software stored in the first to fourth ECUs 10 to 13 so as to be updated.
  • the user tool 32 can be connected to the DLC 14 as an unauthorized communication device prepared by the user. Since the user tool 32 is, for example, an unauthorized tester or a smartphone, it is not necessarily guaranteed that the communication of the CAN is not adversely affected when connected to the CAN.
  • application software such as a speed display arbitrarily selected by the user transmits and receives messages based on the CAN protocol. Since communication using such application software conforms to the CAN protocol, does not cause inconvenience in communication, and does not always include verification of whether a malicious function is included, the communication system cannot send messages. It is necessary to monitor and determine whether the message is correct or incorrect.
  • Each of the first to fourth ECUs 10 to 13 is a control device used for various controls of the vehicle 1, and is, for example, an ECU whose control target is a drive system, a traveling system, a vehicle body system, an information equipment system, or the like.
  • an ECU for a drive system is an ECU for an engine
  • an ECU for a travel system is an ECU for a steering or a brake ECU
  • An ECU for a light and an ECU for a window can be mentioned
  • an ECU for controlling an information device system includes an ECU for car navigation.
  • the number of ECUs connected to the communication bus 15 is not limited to four, and may be three or less or five or more. Since the first to fourth ECUs 10 to 13 have the same structure, the structure of the first ECU 10 will be described below, and the description of the structures of the second to fourth ECUs 11 to 13 will be omitted.
  • the first ECU 10 performs a process required for various controls and a communication unit 20 that communicates messages based on the CAN protocol via the communication bus 15, and exchanges communication data with the communication unit 20.
  • a processing unit 23 is provided.
  • the processing unit 23 is configured to include a microcomputer, and includes a calculation device that performs various processes, and a storage device that holds programs that provide calculation results and various control functions. Then, the processing unit 23 provides the predetermined control function by executing a program that provides the predetermined control function on the arithmetic device.
  • various sensors such as a speed sensor and an engine rotation sensor are connected to the processing unit 23 via an input / output interface (not shown) of the first ECU 10, and the processing unit 23 sets the detection value of the sensor at a predetermined interval, For example, detection is performed every 12 msec, every 100 msec, or every 500 msec.
  • the processing unit 23 obtains communication data acquired from the communication unit 20 by a message and gives the communication data to be transmitted to the communication unit 20. That is, the processing unit 23 can acquire various data necessary for the control function via the communication bus 15 and can transmit various data to be distributed to other ECUs to the communication bus 15. It is like that.
  • the acquired communication data and communication data to be distributed include data based on detection values of various sensors and data based on information from information-related equipment.
  • the data length of data based on the detection values of various sensors is often the data length that can be contained in one data frame. Normally, this data transfer is completed by communication of one message, but this message is detected by the sensor. Sent periodically according to the interval. Note that, for convenience of explanation, in the present embodiment, a message that is transmitted periodically with a single message is referred to as a “periodic message”.
  • the data length of data based on information from information-related equipment may be longer than the data length that can be contained in one data frame, and the information is divided into a plurality of data, and each divided data is stored.
  • the plurality of data frames are sequentially communicated as messages at predetermined intervals.
  • messages that sequentially transmit divided data at predetermined intervals are referred to as “continuous messages”. That is, the data transfer by the “continuous message” is completed when all the messages storing the data divided into a plurality of parts are communicated.
  • the communication unit 20 is provided with a transceiver 21 and a controller 22.
  • the transceiver 21 relays a message based on the CAN protocol between the communication bus 15 and the controller 22. Specifically, the transceiver 21 is communicated on the communication bus 15 by converting the electrical characteristics of the message communicated on the communication bus 15 into an electrical characteristic suitable for the input of the controller 22. A message is input to the controller 22. In addition, the transceiver 21 converts the electrical characteristics of the message input from the controller 22 into electrical characteristics suitable for communication on the communication bus 15, thereby converting the message output from the controller 22 to the communication bus 15. To communicate.
  • the controller 22 is a so-called CAN controller that analyzes a received message, acquires communication data included in the message, and based on the communication data input from the processing unit 23, a message corresponding to the communication data. Generate and send. That is, the controller 22 provides communication data included in the message input from the transceiver 21 to the processing unit 23, and outputs a message generated based on the communication data input from the processing unit 23 to the transceiver 21.
  • the controller 22 includes a storage area 24 that holds various parameters relating to the determination of whether the message is correct or invalid, a CAN frame monitoring function 26 that monitors the CAN communication state, A control determination function 27 for determining the message communication timing is provided. Further, the controller 22 transmits a message based on the determination of the control determination function 27, a transmission / reception control function 28 for determining whether the received message is correct / incorrect, a timer 29A used for measuring a communication interval, and the like, A synchronization function 29 for ensuring synchronization of the timer 29A is provided.
  • the storage area 24 is an area where data secured in a non-volatile memory, a hard disk, or the like can be stored, and various parameters relating to whether the message is correct / incorrect are stored as timing specifications 25. Note that the storage area 24 may hold various parameters of the CAN protocol.
  • the timing specification 25 a communication interval specified for a message is held for each message type.
  • the message type is distinguished by an identifier (ID) given to the message. Therefore, the timing specification 25 holds the communication interval specified for the message in a manner associated with the identifier. .
  • the message identifier “1A0” is associated with the communication interval “12 msec”
  • the message identifier “1A1” is associated with the communication interval “500 msec”
  • the timing specification 25 includes information required for determining whether the message is correct / invalid, such as the time to start transmitting a message, the condition to stop / pause transmission, the timing to perform synchronous control of the timer, A predetermined range serving as a reference for determining whether the communication interval is correct / incorrect, such as an error range and a margin period, is also held.
  • the error range and margin period are set based on tests, experience, simulations, and the like.
  • the CAN frame monitoring function 26 calculates a communication interval of messages (frames) transmitted to the communication bus 15 by monitoring messages input from the transceiver 21 and loads on the communication capacity of the communication bus 15. The communication state of the communication bus 15 is grasped based on calculating the state.
  • the control determination function 27 determines whether or not the message can be transmitted based on the communication state of the communication bus 15 obtained from the CAN frame monitoring function 26. If the message can be transmitted, the control determination function 27 is stored in the storage area 24. The transmission / reception control function 28 is instructed to transmit a message to be communicated according to the communication interval defined in the timing definition 25. That is, the control determination function 27 suppresses transmission from the controller 22 when a message exceeding a predetermined communication amount flows through the communication bus 15.
  • the predetermined communication amount is an amount corresponding to 30 to 40% of the maximum communication capacity of the communication bus 15, but may be smaller than 30% or larger than 40%. Also good.
  • control determination function 27 obtains the communication interval defined for the message received by the transmission / reception control function 28 with reference to the timing specification 25 and calculates the communication interval of the received message. Then, the control determination function 27 calculates the difference by comparing the calculated communication interval with the specified communication interval, and when the communication interval difference is within a predetermined error range, the message is a regular message. It is determined that the message exists, and the transmission / reception control function 28 is instructed to process the message as usual. On the other hand, when the difference in the communication interval exceeds a predetermined error range, the control determination function 27 determines that the message is an invalid message and instructs the transmission / reception control function 28 to discard the message. If the communication interval of the received message cannot be calculated, such as when there is only one received message, the correct / invalid determination of the message is temporarily suspended and the received message is held. The transmission / reception control function 28 is instructed to keep it.
  • the transmission / reception control function 28 causes the message generated by the controller 22 based on the communication data input from the processing unit 23 to be transmitted via the transceiver 21 in accordance with the instruction of the control determination function 27.
  • the transmission / reception control function 28 notifies the control determination function 27 of the identifier of the message to be transmitted, and then transmits the message in accordance with the transmission timing instructed from the control determination function 27 according to the notification. For this reason, the message is transmitted at the communication interval instructed by the control determination function 27, while the message transmission is stopped until the transmission is instructed from the control determination function 27.
  • the transmission / reception control function 28 temporarily stores the message together with the identifier and the reception time in the storage area 24 and notifies the control determination function 27 that the message has been received. Then, the received message is processed according to the instruction received from the control determination function 27 in response to this notification. For example, when the transmission / reception control function 28 receives an instruction to process normally from the control determination function 27, the controller 22 analyzes the target message and enables the processing unit 23 to acquire communication data. Further, when the transmission / reception control function 28 receives an instruction to discard the message from the control determination function 27, the transmission / reception control function 28 discards the temporarily retained message from the storage area 24 and discards the message.
  • the transmission / reception control function 28 receives an instruction for suspension from the control determination function 27, the transmission / reception control function 28 continues to temporarily hold the message in the storage area 24 and maintains the message. Further, when the message being communicated is a “continuous message”, the transmission / reception control function 28 may stop receiving subsequent messages when an invalid message is detected during data transfer.
  • the timer 29A is a so-called clock, and the communication interval of two messages having the same identifier is measured in the range of, for example, several milliseconds to several seconds based on the measured time. Therefore, it is preferable that no error occurs in time with other ECUs that are communicating during measurement of the communication interval. Therefore, the timer 29A can be corrected so that the measured time is synchronized with the master timer set in the communication system.
  • the synchronization function 29 has a function of synchronizing the time of the timer 29A with another ECU connected to the communication system.
  • the synchronization function 29 includes a master mode that generates a time synchronization message M5 (see FIG. 1) that instructs synchronization timing based on the time of the timer 29A, and a slave mode that synchronizes the timer 29A according to the received time synchronization message M5. It is provided so that it can be selected.
  • this synchronization is defined in the CAN protocol and is different from the synchronization performed between the ECUs (nodes) in order to accurately transmit and receive messages (frames).
  • the synchronization function 29 of the first ECU 10 is set to the master mode, and the synchronization function 29 generates a time synchronization message M5 every time the timer 29A measures a predetermined period, and sends it to the communication bus 15. Send.
  • the time synchronization message M5 is given a predetermined identifier (ID) and includes an elapsed time since the last transmission.
  • the synchronization function 29 of the second to fourth ECUs 11 to 13 is set to the slave mode. That is, when the synchronization function 29 of the second to fourth ECUs 11 to 13 receives the time synchronization message M5, the elapsed time of the timer 29A from the “previous time synchronization message M5” to the “current time synchronization message M5” is time-synchronized. It synchronizes with the elapsed time included in the message M5, that is, the time of the timer 29A is corrected.
  • the diagnostic device 30, the regular tool 31, and the user tool 32 are provided with a communication unit 20 and a processing unit 40, respectively.
  • the communication unit 20 has the same function as the communication unit 20 of the first ECU 10 described above, and enables message communication based on the CAN protocol through the communication bus 15 connected via the DLC 14.
  • the timing specification 25 is set in each of the diagnostic device 30, the regular tool 31, and the user tool 32, the specified communication interval held in the timing specification 25, together with the first to fourth ECUs 10 to 13, The diagnostic device 30, the regular tool 31, and the user tool 32 are also shared.
  • the processing unit 40 is configured to include a microcomputer having performance capable of performing necessary processing by the diagnostic device 30, the regular tool 31, the user tool 32, and the like. It has a storage device that holds a program for providing a control function. That is, the processing unit 40 has the same function as the processing unit 23 of the first ECU 10 described above, and the predetermined function is provided by executing a program that provides the predetermined function on the arithmetic device.
  • the processing unit 40 obtains communication data from the communication unit 20 and gives the communication data to be transmitted to the communication unit 20 in the same manner as the processing unit 23 of the first ECU 10. That is, the processing unit 40 can acquire various data necessary for providing functions via the communication bus 15 and can transmit various data desired to be distributed to other ECUs to the communication bus 15.
  • the diagnostic device 30, the regular tool 31, and the user tool 32 can transmit a message to the communication bus 15 in accordance with the communication interval defined for the message, similarly to the first ECU 10 described above. Similarly to the second ECU 11 described above, whether the message received from the communication bus 15 is correct / incorrect can be determined based on the communication interval defined for the message.
  • any of the first to fourth ECUs 10 to 13, the diagnostic device 30, the regular tool 31, and the user tool 32 can transmit and receive messages.
  • the first ECU 10 will be described below. Only when the second ECU 11 receives the transmitted message will be described.
  • the message includes “periodic messages” such as sensor detection values and “continuous messages” such as information from information-related devices.
  • the processing for “periodic messages” and “continuous messages” The process is similar. For this reason, the processing for “periodic message” will be mainly described below, and the processing for “continuous message” will be described only for the difference from the processing for “periodic message”.
  • the controller 22 acquires a communication interval defined for the message (step S10). Thereafter, a communication interval is secured based on the time measured by the timer 29A (step S11). Specifically, the controller 22 measures the elapsed time from the transmission timing of the message having the same identifier that was transmitted immediately before, and proceeds to the next step until the measured elapsed time becomes equal to the specified communication interval. Wait for. If a message with the same identifier has not been sent before, or if the previous transmission is earlier than the specified communication interval, it is not necessary to secure the specified communication interval, so the process immediately moves to the next step. To do. For example, when the “periodic message” is transmitted for the first time or when the “first message” of the “continuous messages” is transmitted, the process immediately proceeds to the next step.
  • the controller 22 transmits a message to be communicated to the communication bus 15 (step S12) and confirms that the message to be communicated remains, that is, whether or not the message to be communicated has ended (step S13). If it is determined that the message to be communicated has ended (YES in step S13), the controller 22 ends the message transmission.
  • step S13 the controller 22 returns to step S11 to repeat the above-described steps in order to transmit the next message.
  • the message transmission (step S12) is completed once.
  • the message transmission (step S12) is not completed once but is performed a plurality of times.
  • the controller 22 receives the communicated message (step S20), and calculates a communication interval corresponding to the received message (step S21). ). Then, the controller 22 determines whether or not the calculated communication interval matches the communication interval specified for the communicated message (step S22). Whether the calculated communication interval is compatible with the specified communication interval is determined by including the calculated communication interval within an error range with respect to the specified communication interval.
  • step S22 When it is determined that the calculated communication interval matches the specified communication interval (YES in step S22), the controller 22 determines that the received message is a regular message, and normally processes the message as normal. Process (step S23). Then, the message reception ends.
  • step S22 when it is determined that the calculated communication interval does not match the specified communication interval (NO in step S22), the controller 22 determines that the received message is an invalid message, and the received message Is discarded (step S24).
  • the transmission interval Tc1 corresponding to the prescribed communication interval is set in the first and second ECUs 10 and 11, and the second ECU 11 calculates the reception interval Tc2 as the communication interval calculated from the received message. ing.
  • the first message M1 and the second message M2 are messages set with the same identifier.
  • the first message M ⁇ b> 1 that is the first message is received by the second ECU 11 via the communication bus 15.
  • the second ECU 11 that has received the first message M1 thus stores the reception time together with the identifier of the first message M1. Note that if only one message is received, it is not possible to determine whether the message is correct or incorrect. Therefore, in the case of a “periodic message”, the second ECU 11 discards the message. The second ECU 11 may hold the “periodic message” or use it immediately. On the other hand, in the case of “continuous message”, it is preferable to keep the message because data transfer is not completed unless all messages are received.
  • the first ECU 10 that has transmitted the first message M1 waits for transmission of the next second message M2 by the transmission interval Tc1 corresponding to the communication interval defined for the first message M1, and transmits the transmission. As the interval Tc1 elapses, the second message M2 is transmitted. The second message M2 thus transmitted is received by the second ECU 11, and the received time is stored in the received second ECU 11 together with the identifier of the second message M2.
  • the second ECU 11 determines the validity of the message M2 based on the reception of the two messages. That is, the second ECU 11 calculates the reception interval Tc2 as the communication interval between messages, and compares the calculated reception interval Tc2 with the transmission interval Tc1 as the specified communication interval. If the difference between the calculated reception interval Tc2 and the specified transmission interval Tc1 is within an error range that is a predetermined range, it is determined that the received second message M2 is a regular message. At this time, it may be determined that the first message M1 is also a regular message. In the case of “periodic message”, the first message M1 may be used if necessary, but is discarded because it is past data. On the other hand, in the case of “continuous message”, since the first message M1 constitutes a part of communication data, the first message M1 is also determined to be a regular message and processed as usual.
  • the received second message M2 is determined to be an invalid message.
  • the first message M1 is a legitimate message. Cannot be determined.
  • the unauthorized tool 33 is connected to the communication bus 15 and the unauthorized tool 33 transmits an unauthorized message Mb3 having the same identifier after the second message M2 transmitted by the first ECU 10. To do.
  • the second ECU 11 determines that the unauthorized message Mb3 is an unauthorized message and discards it.
  • the first ECU 10 transmits the third message M3 as the transmission interval Tc1 elapses after the second message M2 is transmitted, and the second ECU 11 receives the third message M3 thus transmitted. Is done. Then, the second ECU 11 compares the reception interval Tc2 calculated as the communication interval between messages with the transmission interval Tc1 as the defined communication interval. At this time, since the invalid message Mb3 has been discarded, the reception time of the second message M2 is used to calculate the reception interval. Since the difference between the calculated reception interval Tc2 and the prescribed transmission interval Tc1 is within an error range that is a predetermined range, it is determined that the received third message M3 is a regular message. At the same time, process as usual.
  • the communication system including the communication device according to the present embodiment has the effects listed below.
  • the first ECU 10 that transmits a message and the second ECU 11 that receives the message share a communication interval defined for messages communicated between the first and second ECUs 10 and 11.
  • the second ECU 11 that receives the message detects the communication interval (reception interval Tc2) of the received message, and communicates based on the comparison between the detected communication interval and the specified communication interval (transmission interval Tc1). It is possible to determine whether the message is correct or incorrect.
  • the second ECU 11 that receives the message determines that the message received according to the specified communication interval is a regular message, while the message received outside the specified communication interval is an illegal message.
  • the unauthorized message (Mb3) mixed in the communicated message is discriminated, so that the unauthorized message (Mb3) is excluded from the received message (M1, M2, Mb3, M3).
  • the communication system whether the message communicated among the ECUs 10 to 13, the diagnostic device 30, the regular tool 31, and the user tool 32 is correct / incorrect is determined with a simple configuration.
  • Whether the message communicated by the CAN protocol is correct or incorrect can be determined based on the specified communication interval.
  • an ECU or the like connected to the communication bus 15 can start communication by self-determination, that is, each ECU or the like can transmit a message on the communication bus for their own convenience.
  • the ECU, the user tool 32, the unauthorized tool 33, and the like can be flexibly added to the bus 15. For this reason, by making it possible to easily determine whether the message is correct / incorrect, the reliability of the communication system including the CAN system can be improved.
  • the message communication interval is determined for each message content, that is, for each identifier (IC) assigned to each message content in the CAN protocol. I made it correspond.
  • the identifier can be recognized in the CAN by the controller 22 that performs message communication processing corresponding to the CAN protocol. For this reason, it becomes easy for the controller 22 to select a specified communication interval based on the identifier, and to transmit a message at the specified communication interval. Thereby, the applicability as a communication system is improved.
  • the timer 29A used for detecting the communication interval is synchronized among a plurality of ECUs and the like, the communication interval of the message is synchronized regardless of the message communicated between any of the ECUs and the like. It is detected based on the timer 29A. As a result, it is expected to improve the accuracy of the comparison result between the detected communication interval and the communication interval defined for the message. Therefore, it is possible to more suitably determine whether the message is correct or illegal by this communication system.
  • the present invention is not limited to this, and it is also possible to appropriately determine an unauthorized message even when a message is not communicated at a prescribed communication interval.
  • the communication bus is used at that timing.
  • the message may not be sent due to the above reasons.
  • the message cannot be sent in this way, for example, when the first ECU 10 transmits the message, a collision (collision) occurs, and as a result of the arbitration, the first ECU 10 cannot obtain the transmission right and the transmission is stopped. .
  • transmission of the second message M2 from the first ECU 10 is slightly delayed.
  • an error range in consideration of the occurrence of arbitration for example, a margin period Tm, is set, the second ECU 11 The second message M2 received a little later can be determined as a regular message.
  • a collision (collision) occurring in the communication bus is detected from an error frame defined in the CAN protocol, and both the transmission side and the reception side communicate at a transmission interval Tc1 defined from the timing.
  • communication may be performed after waiting for the retransmission interval Tr from the same timing.
  • the second ECU 11 may add a margin period Tm to the error range in advance or as necessary, or extend the error range by the margin period Tm in advance or as necessary.
  • the elapsed time is included in the time synchronization message M5 .
  • the present invention is not limited to this, and if the communication cycle of the time synchronization message is predetermined, the elapsed time is included in the message. It does not have to be included. This simplifies the communication system and improves the degree of design freedom.
  • the present invention is not limited to this, and the ECUs may synchronize the timers based on monitoring messages periodically transmitted from the transmission / reception control function. This also simplifies the communication system and improves the degree of design freedom.
  • the controller 22 is exemplified for the case where the synchronization function 29 is included.
  • the present invention is not limited to this, and the timers may not be synchronized as long as the communication interval can be appropriately measured. This simplifies the communication system.
  • the unauthorized tool 33 (see FIG. 6) is directly connected to the communication bus 15 is illustrated.
  • the present invention is not limited to this, and the unauthorized tool may be connected via the DLC.
  • the unauthorized tool may be connected via the DLC.
  • the user tool connected to the DLC transmits an unauthorized message as an unauthorized tool, the transmitted unauthorized message can be determined. As a result, the reliability of the communication system is improved.
  • an external device is wired to the DLC 14 in the above embodiment, the case where an external device is wired to the DLC 14 is illustrated.
  • the present invention is not limited to this, and an external device may be connected to the DLC via wireless communication.
  • a wireless communication terminal may be connected to the DLC, a wireless communication device may be provided in the external device, and communication between the DLC and the external device may be performed wirelessly. This makes it possible to determine whether the message is correct / incorrect regardless of the connection mode of the external device to the DLC.
  • the message In the above embodiment, the case where there are a “periodic message” such as sensor output and a “continuous message” such as information from the information device is exemplified as the message.
  • the present invention is not limited to this, and the same message may be sent multiple times, or all communications by other messages may be temporarily stopped, and reprogramming program data, etc.
  • the message may be sent continuously using. That is, regardless of the communication data included in the message, whether the message is communicated a plurality of times with the same identifier can determine whether the message is correct or incorrect by this communication system. As a result, the convenience of the communication system is improved and the applicability is improved.
  • the communication interval may be dynamically set in the ECU or the like.
  • the first ECU 10 that transmits a message transmits a communication interval defined according to the message to the second ECU 11 that receives the message and dynamically sets the communication interval.
  • a communication interval message M6 to which an identifier of the CAN protocol for setting the communication interval is provided, and each ECU or the like receives the communication interval message M6 and responds to the identifier.
  • the communication interval may be set.
  • a predetermined ECU may transmit the communication interval to the communication destination ECU and dynamically set the communication interval.
  • the prescribed communication interval is appropriately set in the ECU that receives the message, and the ECU that receives the message is prescribed. It is possible to determine whether the message to be communicated is correct / incorrect based on the communication interval. Thereby, the applicability and convenience of this communication system can be improved.
  • a message transmitted from a legitimate device such as a diagnostic device or a legitimate tool prepared by a manufacturer or card dealer connected to the communication bus via a data link connector is also a message communicated from the device.
  • the communication interval defined for the communication can be transmitted to the communication system. As a result, in the communication system, it is possible to determine whether the message is correct / incorrect for a device connected via the data link connector.
  • the specified communication interval can be changed dynamically, security can be improved.
  • the present invention is not limited to this, and a plurality of communication intervals having rules may be associated with one message identifier.
  • the message identifier “1A5” may be set such that two communication intervals “20 msec” and “40 msec” are alternately repeated.
  • the communication interval specified for the message may be an interval secured based on the communication cycle, or secured based on a predetermined time.
  • the interval may be a predetermined interval or an interval secured based on a predetermined condition. That is, a communication cycle, a time, or a predetermined condition may be set as the communication interval. This makes it possible to increase the types of messages that can be determined to be correct / incorrect.
  • the communication interval is specified for the message.
  • the present invention is not limited to this, and the communication interval only needs to be determined so as to ensure the security of the message between the ECUs and the like, and the communication interval for the message is defined for each ECU or diagnostic device. You may do it. This simplifies the setting of the communication interval and facilitates the application of the communication system.
  • the communication system is mounted on the vehicle 1 .
  • the present invention is not limited to this, and a part or all of the communication system may be provided other than the vehicle. As a result, it is possible to determine whether the message is correct / incorrect even for a communication system including a CAN used outside the vehicle, so that the applicability of the communication system can be improved.
  • the communication system is a system based on the CAN protocol.
  • the present invention is not limited to this, and the communication system is an arbitration for appropriately giving an access right when accessing a communication protocol in which a plurality of communication devices can start communication at an arbitrary timing, for example, a communication line such as a bus.
  • the present invention can also be applied to a protocol that performs the above. Thereby, the applicability of such a communication system can be improved.

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Abstract

通信システムにて通信されているメッセージの正／不正を簡易な構成で判定することのできる通信システム及び、通信方法を提供するために、通信システムでは複数のＥＣＵが、メッセージを通信可能に通信用バスに接続される。各ＥＣＵには、通信されるメッセージに対して規定された通信間隔が設定されており、メッセージを送信するＥＣＵは、この規定された通信間隔に基づいてメッセージを送信する。送信されたメッセージを受信するＥＣＵは、当該受信したメッセージの通信間隔を検出し、この検出した通信間隔と前記規定された通信間隔との比較に基づいて、当該受信したメッセージの正／不正を判定する。

Description

通信システム及び通信方法
　本発明は、車両などにおいて複数の通信装置がネットワーク接続されている通信システム、及び通信方法に関する。
　周知のように、車両に搭載された複数の電子制御装置（ＥＣＵ）にあっては、それぞれがネットワーク接続されることによってそれら電子制御装置の有する情報（車両情報）を相互に通信可能とする通信システム、すなわち車両ネットワークシステムを構成していることが多い。そして、このような車両ネットワークシステムの一つにコントロールエリアネットワーク（ＣＡＮ）がある。
　ＣＡＮは、通信線であるバスを共有する各ＥＣＵが各々の判断でバス上にメッセージを流すことができるようになっているため、各ＥＣＵからバスへのメッセージの送信が容易である。そのため、例えばＣＡＮのバスに不正なＥＣＵを接続して、当該バスに不正なメッセージを送信することも可能であり、そうした不正なメッセージが送信されると、これを受信したＥＣＵでは、当該不正なメッセージを正規のメッセージと同様に処理してしまうおそれもある。
　そこで従来は、不正なメッセージを送信する不正なＥＣＵを検出する技術なども提案されており、その一例が特許文献１に記載されている。
　特許文献１に記載の通信システムには、車両内の通信線（通信ライン）に複数のＥＣＵと１つのゲートウェイとが各々相互通信可能に接続されている。これら各ＥＣＵは、イグニッションスイッチのオフに伴い、自装置に内蔵されているデータのハッシュ値をゲートウェイへ送信する。これを受けたゲートウェイは、送信された各ＥＣＵのハッシュ値を比較用データとしてＥＥＰＲＯＭに記憶する。一方、イグニッションスイッチがオンされて動作を開始した各ＥＣＵは、自装置に内蔵されているデータのハッシュ値をゲートウェイへ送信する。これによりゲートウェイは、各ＥＣＵについて、新たに送信されたハッシュ値と、上記ＥＥＰＲＯＭ内に記憶されている対応する比較用データ（ハッシュ値）とを比較する。そして、この比較の結果が不一致と判断された場合、そのＥＣＵのデータが改ざんされていると判定する。これにより、改ざんされているＥＣＵを確実に検出することができるようになり、ひいてはこのようなＥＣＵからＣＡＮのバスに不正なメッセージが送信されることを防止することができるようになる。
特開２００５－２４２８７１号公報
　ところで、車両用のＣＡＮには、ＣＡＮへの接続端子としてのデータリンクコネクタ（ＤＬＣ）を介して、メーカやカーディーラ等により用意された車両診断装置やＥＣＵのプログラムをアップデートさせる装置などを接続することができる。また近年は、上述の車両診断装置等の他に、ユーザが独自に用意した機器等が上記データリンクコネクタを介してＣＡＮに接続されることも多くなってきている。このため、こうしたユーザが独自に用意した機器等についても、不正なメッセージを送信することがないか否かを判断する必要がある。
　ところが、上述の特許文献１に記載の通信システムは、イグニッションスイッチのオフ及びオンのいずれの際にも接続されているＥＣＵの改ざんを検出することはできるものの、イグニッションスイッチの状態にかかわらず、ＤＬＣを介して接続される機器となると、その改ざんの有無等を判定することはできない。
　本発明は、このような実情に鑑みなされたものであって、その目的は、通信システムにて通信されているメッセージの正／不正を簡易な構成で判定することのできる通信システム及び、通信方法を提供することにある。
　以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果を記載する。
　上記目的を達成するために本発明が提供する通信システムは、複数の通信装置がメッセージを通信可能に通信線に接続された通信システムであって、前記通信装置には、通信されるメッセージに対して規定された通信間隔が設定されており、メッセージを送信する通信装置はこの規定された通信間隔に基づいてメッセージを送信するものであり、前記送信されたメッセージを受信する通信装置は、当該受信したメッセージの通信間隔を検出し、この検出した通信間隔と前記規定された通信間隔との比較に基づいて当該受信したメッセージの正／不正を判定する。
　上記目的を達成するために本発明が提供する通信方法は、複数の通信装置がメッセージを通信可能に通信線に接続された通信システムに用いられる通信方法であって、前記通信装置には、通信されるメッセージに対して規定された通信間隔を設定し、メッセージを送信する通信装置が前記設定された通信間隔に基づいてメッセージを送信する都度、メッセージを受信する通信装置は、当該受信したメッセージの通信間隔を検出し、この検出した通信間隔と前記規定された通信間隔との比較に基づいて当該受信したメッセージの正／不正を判定する。
　このような構成もしくは方法によれば、メッセージを送信する通信装置と当該メッセージを受信する通信装置とが、それら通信装置の間で通信されるメッセージに対して規定された通信間隔を共有する。これにより、メッセージを受信する通信装置では、受信したメッセージの通信間隔を検出し、当該検出した通信間隔と規定された通信間隔との比較に基づいて通信されたメッセージの正／不正が判定できるようになる。具体的には、メッセージを受信する通信装置は、規定された通信間隔に従って受信されたメッセージを正規のメッセージであると判定する一方、規定された通信間隔から外れて受信されたメッセージを不正なメッセージであると判定する。これにより、通信されたメッセージに紛れ込んだ不正なメッセージが判別されるようになるため、受信されたメッセージから不正なメッセージが除外されるようになる。つまり、通信システムでは、通信装置間で通信されたメッセージの正／不正が簡易な構成で判定されるようになる。
　好ましい構成として、前記通信線はコントロールエリアネットワークのプロトコルに対応する通信線であるとともに、前記通信されるメッセージがコントロールエリアネットワークのプロトコルに基づくメッセージである。
　好ましい方法として、前記送信するメッセージ、及び受信するメッセージをコントロールエリアネットワークのプロトコルに基づくメッセージとして通信する。
　このような構成もしくは方法によれば、コントロールエリアネットワーク（ＣＡＮ）のプロトコルで通信されるメッセージの正／不正を、規定された通信間隔に基づいて判定することができるようになる。ＣＡＮでは、バスに接続された通信装置は自己判断で通信を開始することができる、つまり各通信装置がそれぞれの都合でバス上にメッセージを送信することができるため、バスとしての通信線への通信装置の追加などが柔軟に行える。このため、このようにメッセージの正／不正を簡易に判定することができるようにすることで、ＣＡＮシステムからなる通信システムとしての信頼性を向上させることができるようになる。
　好ましい構成として、前記規定された通信間隔は、コントロールエリアネットワークのプロトコルの識別子に対応付けられており、前記メッセージを送信する通信装置は、前記メッセージに付与するコントロールエリアネットワークのプロトコルの識別子に基づいて規定された通信間隔を選択する。
　通常、メッセージの通信間隔はそのメッセージの内容、つまりＣＡＮプロトコルにおいてメッセージの内容毎に付与される識別子毎に定まる。このため、このような構成によれば、規定された通信間隔の管理や選択をメッセージの内容に対応付けて行うことができるようになる。また、識別子は、ＣＡＮにおいて、ＣＡＮプロトコルに対応するメッセージの通信処理を行うＣＡＮコントローラにより認識可能である。このため、ＣＡＮコントローラが識別子に基づいて規定された通信間隔を選択し、当該規定された通信間隔でメッセージを送信することも容易にもなる。これにより、通信システムとしての適用可能性が高められる。
　好ましい構成として、前記メッセージを受信する通信装置は、前記メッセージに付与されているコントロールエリアネットワークのプロトコルの識別子に基づいて当該メッセージの正／不正の判定に用いる規定された通信間隔を選択する。
　このような構成によれば、ＣＡＮコントローラにより認識可能な識別子に基づいて規定された通信間隔が選択されるため、当該規定された通信間隔でメッセージが受信されたか否かの判定、つまりメッセージの正／不正の判定が容易に行えるようになる。
　好ましい構成として、前記通信されるメッセージは複数種類あり、それら複数種類のメッセージの別に通信間隔がそれぞれ規定されている。
　このような構成によれば、複数種類の通信されるメッセージのそれぞれに対し、それぞれに対応する規定された通信間隔に基づいて当該通信されるメッセージの正／不正が判定されるようになる。これにより、通信システムは、そこで通信される様々なメッセージについても、それらメッセージの正／不正を判定することができるようになる。
　好ましい構成として、前記通信装置には、前記規定された通信間隔がメッセージを送信する通信装置から伝達される。
　このような構成によれば、通信されるメッセージに対して規定された通信間隔がメッセージを受信する通信装置に設定されていない場合であれ、メッセージを受信する通信装置には規定された通信間隔が適宜設定され、同受信する通信装置は規定された通信間隔に基づいて通信されるメッセージの正／不正を判定することができるようになる。これにより、この通信システムの適用可能性や利便性の向上が図られるようになる。
　また、通信線（ＣＡＮバス）にデータリンクコネクタを介して接続されたメーカやカーディーラ等で用意された診断装置やアップデート装置などの正規の装置が送信するメッセージに対しても、それら装置から通信するメッセージに対して規定された通信間隔を通信システムに伝達することができる。これにより、通信システムでは、データリンクコネクタを介して接続された装置に対してもメッセージの正／不正の判定が行えるようになる。
　さらに、規定された通信間隔を動的に変更することもできるようになるため、セキュリティーを向上させることができるようにもなる。
　これらのことによっても、この通信システムの適用可能性や利便性の向上が図られる。
　好ましい構成として、前記通信装置には前記通信間隔を検出するためのタイマが設けられており、前記タイマの時刻が、前記複数の通信装置のうちの一つの通信装置から送信される同期用のメッセージに基づき全ての通信装置で同期される。
　このような構成によれば、通信間隔の検出に用いられるタイマが複数の通信装置間で同期されるようになるため、いずれの通信装置間で通信されたメッセージであれ、当該メッセージの通信間隔が同期されたタイマに基づいて検出されるようになる。これにより、検出された通信間隔とメッセージに対して規定された通信間隔との比較結果の精度向上が期待されるようになる。よって、この通信システムによるメッセージの正／不正の判定がより好適になされるようになる。
　好ましい構成として、前記同期用のメッセージは、メッセージを送信する通信装置から送信される。
　このような構成によれば、メッセージを送信する通信装置のタイマに、メッセージを受信する通信装置のタイマが同期されるようになるため、通信されたメッセージの通信間隔がより高精度で検出されることが期待される。これにより、この通信システムによるメッセージの正／不正の判定がより一層好適になされるようになる。
本発明に係る通信システムを具体化した一つの実施形態について、その概略構成を示すブロック図。 図１に示すコントローラの概略構成を示すブロック図。 図１に示すコントローラがメッセージを送信する手順を示すフローチャート。 図１に示すコントローラがメッセージを受信する手順を示すフローチャート。 図１に示す通信システムがメッセージを通信する態様を示すシーケンス図。 図１に示す通信システムがメッセージの正／不正を判定する態様を説明する模式図。 本発明に係る通信システムを具体化した他の実施形態について、通信システムがメッセージを通信する態様を示すシーケンス図。 本発明に係る通信システムを具体化したその他の実施形態について、その概略構成を示すブロック図。
　本発明に係る通信システムを具体化した第１の実施形態について、図１～６に従って説明する。
　図１に示すように、車両１は、通信システムとしての車載ネットワークシステムを備えている。車載ネットワークシステムは、第１～第４電子制御装置（ＥＣＵ）１０～１３と、第１～第４ＥＣＵ１０～１３が接続される通信用バス１５とを備えている。これにより、第１～第４ＥＣＵ１０～１３は、制御などに用いられる各種情報を通信用バス１５を介して相互に授受（送信受信）できるようになっている。なお、車載ネットワークシステムは、通信プロトコルとしてＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコルの適用されるＣＡＮネットワークとして構成されている。例えば、高速ＣＡＮの仕様は、伝送レートが５００ｋｂｐｓ、最大バス長が４０ｍ、最大接続ノード数が１６個と規定されている。また、ＣＡＮプロトコルで通信における１単位となるフレームであって、データ転送に用いられるデータ・フレームに含めて送信できるデータ量が最大で６４ビット（８バイト）に定められている。通信用バス１５は、例えばツイストペアケーブルである。
　また、通信用バス１５には、当該通信用バス１５に外部機器を通信可能に接続させることのできる接続端子としてのデータリンクコネクタ（ＤＬＣ）１４が設けられている。ＤＬＣ１４には、メーカやカーディーラ等で用意された正規の通信装置として、車両状態等の診断を行う診断機器３０や、第１～第４ＥＣＵ１０～１３のソフトウェアをアップデートするための機器である正規ツール３１などが有線接続されている。診断機器３０は、通信用バス１５を介して収集した第１～第４ＥＣＵ１０～１３からの車両情報等に基づいて車両状態等の診断を行う。正規ツール３１は、第１～第４ＥＣＵ１０～１３に記憶されているソフトウェアをアップデートさせるために書き換えさせる、いわゆるリプログラミングさせることができる。
　さらに、ＤＬＣ１４には、ユーザが独自に用意した非正規の通信装置として、ユーザツール３２を接続させることもできる。ユーザツール３２は、例えば非正規のテスターやスマートフォンなどであるため、ＣＡＮに接続されたときＣＡＮの通信に悪影響を与えないことが必ずしも保証されていない。特に、スマートフォン等では、ユーザが任意に選択した速度表示などのアプリケーションソフトウェアがＣＡＮプロトコルに基づくメッセージの送信受信を行うこととなる。こうしたアプリケーションソフトウェアによる通信は、ＣＡＮプロトコルに適合しているか、通信に不都合を生じさせないか、悪意のある機能が含まれていないかの検証が十分とは限らないため、通信システムとしては、メッセージを監視し、そのメッセージの正／不正を判定する必要がある。
　第１～第４ＥＣＵ１０～１３はそれぞれ、車両１の各種制御に用いられる制御装置であって、例えば、駆動系や、走行系や、車体系や、情報機器系等を制御対象としているＥＣＵである。例えば、駆動系を制御対象とするＥＣＵとしては、エンジン用ＥＣＵが挙げられ、走行系を制御対象とするＥＣＵとしては、ステアリング用ＥＣＵやブレーキ用ＥＣＵが挙げられ、車体系を制御するＥＣＵとしては、ライト用ＥＣＵやウィンドウ用ＥＣＵが挙げられ、情報機器系を制御対象とするＥＣＵとしては、カーナビゲーション用ＥＣＵが挙げられる。なお、通信用バス１５に接続されるＥＣＵの数は、４つに限られず、３つ以下であっても、５つ以上であってもよい。なお、第１～第４ＥＣＵ１０～１３は、同様の構造を有しているため、以下では第１ＥＣＵ１０の構造について説明し、第２～第４ＥＣＵ１１～１３の構造についての説明を割愛する。
　第１ＥＣＵ１０には、通信用バス１５を介してＣＡＮプロトコルに基づくメッセージの通信を行う通信部２０と、各種制御に必要とされる処理を行うとともに、通信部２０との間で通信データの授受を行う処理部２３とが設けられている。
　処理部２３は、マイクロコンピュータを含み構成されており、各種処理を行う演算装置や、演算結果や各種制御機能を提供するプログラムなどを保持する記憶装置を有している。そして、処理部２３では、所定の制御機能を提供するプログラムが演算装置で実行処理されることによって当該所定の制御機能が提供される。
　また、処理部２３には、速度センサやエンジン回転センサなど図示しない各種センサが第１ＥＣＵ１０の図示しない入出力インターフェースを介して接続されており、処理部２３は、センサの検出値を所定の間隔、例えば１２ｍｓｅｃ毎や、１００ｍｓｅｃ毎や、５００ｍｓｅｃ毎に検出する。
　さらに、処理部２３は、通信部２０からメッセージにより取得された通信データを得るとともに、送信したい通信データを通信部２０に付与する。つまり、処理部２３は、制御機能に必要とされる各種データを通信用バス１５を介して取得することができるとともに、他のＥＣＵに配布したい各種データを通信用バス１５に送信することができるようになっている。
　取得された通信データや、配布したい通信データとしては、各種センサの検出値に基づくデータや、情報系機器からの情報に基づくデータなどがある。各種センサの検出値に基づくデータのデータ長は、１つのデータ・フレームに収まるデータ長であることが多く、通常、このデータ転送は一つのメッセージの通信で完了するものの、このメッセージはセンサの検出間隔に従って定期的に送信される。なお、説明の便宜上、本実施形態では、一つのメッセージで通信が完了するとともに、定期的に送信されるメッセージを「定期メッセージ」と称する。また、情報系機器からの情報に基づくデータのデータ長は、１つのデータ・フレームに収まるデータ長よりも長いものもあり、その情報は複数のデータに分割され、該分割された各データを格納した複数のデータ・フレームがメッセージとして所定の間隔で順次連続的に通信される。なお、説明の便宜上、本実施形態では、分割されたデータを所定の間隔で順次連続的に送信するメッセージを「連続メッセージ」と称する。すなわち、「連続メッセージ」によるデータ転送は、複数に分割された各データを格納した各メッセージが全て通信されることにより完了する。
　通信部２０には、トランシーバ２１とコントローラ２２とが設けられている。
　トランシーバ２１は、通信用バス１５とコントローラ２２との間でＣＡＮプロトコルに基づくメッセージの中継を行う。具体的には、トランシーバ２１は、通信用バス１５にて通信されているメッセージの電気的特性をコントローラ２２の入力に適合する電気的特性に変換することで、通信用バス１５にて通信されたメッセージをコントローラ２２に入力させる。また、トランシーバ２１は、コントローラ２２から入力されたメッセージの電気的特性を通信用バス１５での通信に適合する電気的特性に変換することで、コントローラ２２から出力されたメッセージを通信用バス１５に伝達させるようにする。
　コントローラ２２は、いわゆるＣＡＮコントローラであって、受信したメッセージを解析し、当該メッセージに含まれる通信データを取得するとともに、処理部２３から入力された通信データに基づいて、当該通信データに対応するメッセージを生成して送信する。すなわち、コントローラ２２は、トランシーバ２１から入力されたメッセージに含まれる通信データを処理部２３に提供するとともに、処理部２３から入力された通信データに基づいて生成したメッセージをトランシーバ２１に出力する。
　図２に示すように、本実施形態では、コントローラ２２には、メッセージの正／不正の判定に関する各種パラメータ等を保持する保存領域２４と、ＣＡＮの通信状態を監視するＣＡＮフレーム監視機能２６と、メッセージの通信タイミングを判断する制御判断機能２７とが設けられている。また、コントローラ２２には、制御判断機能２７の判断に基づいてメッセージを送信するとともに、受信したメッセージの正／不正を判定する送受信制御機能２８と、通信間隔の測定等に用いられるタイマ２９Ａと、タイマ２９Ａの同期を確保させる同期機能２９とが設けられている。
　保存領域２４は、不揮発性メモリやハードディスクなどに確保されたデータを保持することのできる領域であって、メッセージの正／不正の判定に関する各種パラメータがタイミング規定２５として保持されている。なお、保存領域２４には、ＣＡＮプロトコルの各種パラメータが保持されていてもよい。
　タイミング規定２５には、メッセージに対して規定された通信間隔がメッセージの種類毎に保持されている。ＣＡＮプロトコルではメッセージの種類がメッセージに付与された識別子（ＩＤ）により区別されるため、タイミング規定２５には、メッセージに対して規定された通信間隔が識別子に対応付けられた態様で保持されている。タイミング規定２５には、例えば、メッセージの識別子「１Ａ０」には通信間隔「１２ｍｓｅｃ」が対応付けられ、メッセージの識別子「１Ａ１」には通信間隔「５００ｍｓｅｃ」が対応付けられ、メッセージの識別子「１Ａ２」には通信間隔「１００ｍｓｅｃ」が対応付けられて保持されている。つまり、タイミング規定２５は、第１～第４ＥＣＵ１０～１３に設定されているため、タイミング規定２５に保持されている規定された通信間隔は、第１～第４ＥＣＵ１０～１３で共有される。
　また、タイミング規定２５には、メッセージの正／不正の判定に必要とされる情報として、メッセージの送信を開始する時間や、送信が停止・休止される条件や、タイマの同期制御を行うタイミングや、通信間隔の正／不正判定をするための基準となる所定の範囲、例えば、誤差範囲やマージン期間なども保持されている。誤差範囲やマージン期間は、試験や経験、シミュレーションなどに基づいて設定される。
　ＣＡＮフレーム監視機能２６は、トランシーバ２１から入力されるメッセージを監視することにより、通信用バス１５に送信されているメッセージ（フレーム）の通信間隔を算出したり、通信用バス１５の通信容量に対する負荷状態を算出したりすることなどに基づいて通信用バス１５の通信状態を把握する。
　制御判断機能２７は、ＣＡＮフレーム監視機能２６から得られる通信用バス１５の通信状態に基づいてメッセージの送信の可否を判定するとともに、メッセージの送信が可能な場合、保存領域２４内に格納されているタイミング規定２５に規定される通信間隔に従って通信させるメッセージの送信タイミングを送受信制御機能２８へ指示する。つまり、制御判断機能２７は、通信用バス１５に所定の通信量以上のメッセージが流れているときには、コントローラ２２からの送信を抑制させる。なお、本実施形態では、所定の通信量は、当該通信用バス１５の最大通信容量の３０～４０％に相当する量としているが、３０％よりも小さくしたり、４０％よりも大きくしてもよい。
　また、制御判断機能２７は、送受信制御機能２８が受信したメッセージに対して規定された通信間隔をタイミング規定２５を参照して取得するとともに、受信されたメッセージの通信間隔を算出する。そして、制御判断機能２７は、算出された通信間隔と規定された通信間隔とを比較して差を算出し、通信間隔の差が所定の誤差範囲内である場合、当該メッセージは正規のメッセージであると判定するとともに、当該メッセージを通常通り処理するように送受信制御機能２８に指示する。一方、制御判断機能２７は、同通信間隔の差が所定の誤差範囲を超える場合、当該メッセージが不正なメッセージであると判定するとともに、当該メッセージを破棄するように送受信制御機能２８に指示する。なお、受信されたメッセージが１つだけであるなど、受信されたメッセージの通信間隔を算出することができない場合、メッセージの正／不正の判定を一旦保留して、当該受信されたメッセージを保持しておくように送受信制御機能２８に指示する。
　送受信制御機能２８は、処理部２３から入力された通信データに基づきコントローラ２２で作成されたメッセージを制御判断機能２７の指示に従いトランシーバ２１を介して送信させる。つまり、送受信制御機能２８は、送信するメッセージの識別子を制御判断機能２７に通知した後、制御判断機能２７から当該通知に応じて指示される送信タイミングに対応してメッセージを送信する。このため、メッセージは制御判断機能２７の指示する通信間隔により送信されるようになる一方、制御判断機能２７から送信が指示されるまでメッセージの送信が停止される。
　また、送受信制御機能２８は、メッセージを受信すると当該メッセージを識別子と受信時刻とともに保存領域２４に一時保存するとともに、当該メッセージを受信した旨を制御判断機能２７に通知する。そして、この通知に応答して制御判断機能２７から受けた指示に従って、受信したメッセージを処理する。例えば、送受信制御機能２８は、制御判断機能２７から通常通り処理する旨の指示を受けると当該対象とするメッセージをコントローラ２２で解析処理し通信データを処理部２３が取得可能にする。また、送受信制御機能２８は、制御判断機能２７からメッセージを破棄する旨の指示を受けると一時保持したメッセージ等を保存領域２４から消去させることで当該メッセージを破棄する。さらに、送受信制御機能２８は、制御判断機能２７から保留する旨の指示を受けると保存領域２４におけるメッセージ等の一時保持を継続させて当該メッセージを維持する。また、送受信制御機能２８は、通信されているメッセージが「連続メッセージ」の場合、データ転送の途中で不正なメッセージが検出されたとき、以降のメッセージの受信を停止するようにしてもよい。
　タイマ２９Ａは、いわゆる時計であって、計測される時間に基づいて同一の識別子を有する２つのメッセージの通信間隔が、例えば数ミリ秒から数秒の範囲で計測される。そのため、通信間隔の計測中に通信している他のＥＣＵとの間で時刻に誤差が生じないことが好ましい。そこでタイマ２９Ａは、計測している時刻が通信システムに設定されたマスタのタイマに同期するように修正可能となっている。
　同期機能２９は、タイマ２９Ａの時刻を、通信システムに接続されている他のＥＣＵに同期させる機能を有している。同期機能２９には、タイマ２９Ａの時刻に基づいて同期タイミングを指示する時刻同期メッセージＭ５（図１参照）を発生するマスタモードと、受け取った時刻同期メッセージＭ５に従ってタイマ２９Ａを同期させるスレーブモードとが選択可能に設けられている。このように、この同期は、ＣＡＮプロトコルに規定されており、メッセージ（フレーム）を正確に送受信するためにＥＣＵ（ノード）間で行われる同期とは異なるものである。
　本実施形態では、第１ＥＣＵ１０の同期機能２９はマスタモードに設定されており、該同期機能２９はタイマ２９Ａが所定期間を計測する毎に時刻同期メッセージＭ５を生成し、それを通信用バス１５に送信する。なお、時刻同期メッセージＭ５には、所定の識別子（ＩＤ）が付与されているとともに、前回送信されてからの経過時間などが含まれている。
　一方、第２～第４ＥＣＵ１１～１３の同期機能２９はスレーブモードに設定されている。つまり第２～第４ＥＣＵ１１～１３の同期機能２９は、時刻同期メッセージＭ５を受信すると、「前回の時刻同期メッセージＭ５」から「今回の時刻同期メッセージＭ５」までのタイマ２９Ａの経過時間を、時刻同期メッセージＭ５に含まれている経過時間に同期させる、つまりタイマ２９Ａの時刻を修正させる。
　図１に示すように、診断機器３０、正規ツール３１及びユーザツール３２には、通信部２０及び処理部４０がそれぞれ設けられている。
　通信部２０は、上述の第１ＥＣＵ１０の通信部２０と同様の機能を有するものであって、ＤＬＣ１４を介して接続した通信用バス１５を通じてＣＡＮプロトコルに基づくメッセージの通信を可能にさせる。つまり、タイミング規定２５は、診断機器３０、正規ツール３１及びユーザツール３２にそれぞれ設定されているため、タイミング規定２５に保持されている規定された通信間隔は、第１～第４ＥＣＵ１０～１３とともに、診断機器３０、正規ツール３１及びユーザツール３２でも共有される。
　処理部４０は、診断機器３０、正規ツール３１及びユーザツール３２などで必要な処理を行うことができる性能を有するマイクロコンピュータを含み構成されており、各種処理を行う演算装置や、演算結果や各種制御機能を提供するプログラムなどを保持する記憶装置を有している。つまり、処理部４０は、上述の第１ＥＣＵ１０の処理部２３と同様の機能を有するものであって、所定の機能を提供するプログラムが演算装置で実行処理されることによって当該所定の機能が提供される。また、処理部４０は、第１ＥＣＵ１０の処理部２３と同様に、通信部２０から通信データを得るとともに、送信したい通信データを通信部２０に付与する。つまり、処理部４０は、機能提供に必要とされる各種データを通信用バス１５を介して取得するとともに、他のＥＣＵに配布したい各種データを通信用バス１５に送信することができる。
　このように、診断機器３０、正規ツール３１及びユーザツール３２は、上述した第１ＥＣＵ１０と同様に、メッセージを当該メッセージに対して規定された通信間隔に従って通信用バス１５に送信することができる。また、上述した第２ＥＣＵ１１と同様に、通信用バス１５から受信したメッセージの正／不正を当該メッセージに対して規定された通信間隔に基づいて判定することができる。
　次に、メッセージの正／不正を判定可能にする通信処理について、図３及び図４を参照して説明する。
　なお、本実施形態では、第１～第４ＥＣＵ１０～１３、診断機器３０、正規ツール３１及びユーザツール３２のいずれもメッセージを送信受信することができるが、説明の便宜上、以下では、第１ＥＣＵ１０がメッセージを送信するとともに、当該送信されたメッセージを第２ＥＣＵ１１が受信する場合についてのみ説明する。また、メッセージには、上述のようにセンサ検出値などの「定期メッセージ」と、情報系機器からの情報などの「連続メッセージ」とがあるが、「定期メッセージ」に対する処理と「連続メッセージ」に対する処理は類似している。このため、以下では主に「定期メッセージ」に対する処理について説明し、「連続メッセージ」に対する処理については「定期メッセージ」の処理に対して相違する点についてのみ説明する。
　まず、メッセージを送信する場合について説明する。なおこの処理は、メッセージが送信される都度、実行される。
　図３に示すように、第１ＥＣＵ１０において、メッセージの送信が開始されると、コントローラ２２は、当該メッセージに対して規定された通信間隔を取得する（ステップＳ１０）。その後、タイマ２９Ａの計測する時間に基づいて通信間隔を確保する（ステップＳ１１）。具体的には、コントローラ２２は、直前に送信した同じ識別子を有するメッセージの送信タイミングからの経過時間を計測し、計測される経過時間が規定された通信間隔に等しくなるまで次のステップへの移行を待つ。なお、以前に同じ識別子のメッセージを送信していない場合や、以前の送信が規定された通信間隔よりも前の場合、規定された通信間隔を確保する必要がないため、直ちに次のステップに移行する。例えば、「定期メッセージ」が初めて送信される場合や、「連続メッセージ」のうちの「最初のメッセージ」が送信される場合、直ちに次のステップに移行される。
　そして、コントローラ２２は、通信させるメッセージを通信用バス１５に送信する（ステップＳ１２）とともに、通信させるメッセージが残っていること、つまり通信させるメッセージが終了したか否かを確認する（ステップＳ１３）。通信させるメッセージが終了したと判断された場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、コントローラ２２は、メッセージの送信を終了する。
　一方、通信させるメッセージが終了していないと判断された場合（ステップＳ１３でＮＯ）、コントローラ２２は、次のメッセージを送信するためにステップＳ１１に戻り、上述したステップを繰り返す。
　つまり、「定期メッセージ」の場合は、送信するメッセージが１つであることからメッセージの送信（ステップＳ１２）は一度で終了する。一方、「連続メッセージ」の場合は、送信するメッセージが複数であることからメッセージの送信（ステップＳ１２）は一度では終了せず複数回実行される。
　続いて、メッセージを受信する場合について説明する。なお、この処理は、メッセージの受信の都度、実行される。
　図４に示すように、第２ＥＣＵ１１において、メッセージの受信が開始されると、コントローラ２２は、通信されたメッセージを受信し（ステップＳ２０）、受信したメッセージに対応する通信間隔を算出する（ステップＳ２１）。そして、コントローラ２２は、算出された通信間隔が当該通信されたメッセージに対して規定された通信間隔に適合するか否かを判断する（ステップＳ２２）。算出された通信間隔が規定された通信間隔に適合していることは、算出された通信間隔が規定された通信間隔に対する誤差範囲内に含まれることで判断される。
　算出された通信間隔が規定された通信間隔に適合すると判断された場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、コントローラ２２は、受信したメッセージは正規のメッセージであると判断して、当該メッセージを正常に通常通り処理する（ステップＳ２３）。そして、メッセージの受信を終了する。
　一方、算出された通信間隔が規定された通信間隔に適合しないと判断された場合（ステップＳ２２でＮＯ）、コントローラ２２は、受信したメッセージを不正なメッセージであると判断して、当該受信したメッセージを破棄する（ステップＳ２４）。
　つまり、「定期メッセージ」の場合は、送信されたメッセージが１つであることからこれで通信が終了（データ転送が完了）する。一方、「連続メッセージ」の場合は、送信されるメッセージが複数であることから最後のメッセージが受信されるまで上記処理が繰り返されることで通信が終了（データ転送が完了）する。
　次に、この通信システムの作用について、図５及び図６を参照して説明する。なおここでは、規定された通信間隔に対応する送信間隔Ｔｃ１が第１及び第２ＥＣＵ１０，１１に設定されており、第２ＥＣＵ１１は、受信したメッセージから算出した通信間隔として受信間隔Ｔｃ２を算出するようにしている。また、第１のメッセージＭ１と第２のメッセージＭ２とは同一の識別子が設定されているメッセージとする。
　図５に示すように、第１ＥＣＵ１０からメッセージの送信が開始されると、最初のメッセージである第１のメッセージＭ１が通信用バス１５を介して第２ＥＣＵ１１に受信される。こうして第１のメッセージＭ１を受信した第２ＥＣＵ１１は、第１のメッセージＭ１の識別子とともに受信時刻を記憶する。なお、メッセージを１つしか受信していない場合、メッセージの正／不正を判定することはできないため、第２ＥＣＵ１１は、「定期メッセージ」の場合、メッセージを破棄するようにしている。なお、第２ＥＣＵ１１は、「定期メッセージ」を、保持してもよいし、直ちに使用してもよい。一方、「連続メッセージ」の場合、全てのメッセージを受信しないとデータ転送が完了しないことから、メッセージを保持しておくようにすることが好ましい。
　一方、第１のメッセージＭ１を送信した第１ＥＣＵ１０は、当該第１のメッセージＭ１に対して規定された通信間隔に対応する送信間隔Ｔｃ１だけ次の第２のメッセージＭ２の送信を待つとともに、当該送信間隔Ｔｃ１が経過することに伴って、第２のメッセージＭ２を送信する。こうして送信された第２のメッセージＭ２は、第２ＥＣＵ１１に受信されるとともに、受信された第２ＥＣＵ１１にて、第２のメッセージＭ２の識別子とともに受信時刻が記憶される。
　そして、第２ＥＣＵ１１は、２つのメッセージを受信したことに基づいて、当該メッセージＭ２の正当性の判定を行う。つまり第２ＥＣＵ１１は、メッセージ間の通信間隔として受信間隔Ｔｃ２を算出するとともに、当該算出された受信間隔Ｔｃ２と規定された通信間隔としての送信間隔Ｔｃ１とを比較する。そして、算出された受信間隔Ｔｃ２と規定された送信間隔Ｔｃ１との差が、所定の範囲である誤差範囲内である場合、受信された第２のメッセージＭ２は正規のメッセージであると判定する。なおこのとき、第１のメッセージＭ１も正規のメッセージであったと判定してもよい。「定期メッセージ」の場合、第１のメッセージＭ１を、必要があれば用いてもよいが、過去のデータであるため破棄するようにしている。一方、「連続メッセージ」の場合は、第１のメッセージＭ１は通信データの一部を構成するため、第１のメッセージＭ１も正規のメッセージと判定して通常通り処理を行うようにしている。
　一方、算出された通信間隔と規定された通信間隔との差が、所定の範囲である誤差範囲を超える場合、受信された第２のメッセージＭ２を不正なメッセージであると判定する。なお本来、２つ目のメッセージまでしか受信していない時点では、第１のメッセージＭ１と第２のメッセージＭ２のいずれが不正なメッセージであるか特定できないため、第１のメッセージＭ１は正規のメッセージであると判定することはできない。
　図６に示すように、通信用バス１５に不正ツール３３が接続されており、第１ＥＣＵ１０が送信する第２のメッセージＭ２の後に、不正ツール３３が同じ識別子を有する不正なメッセージＭｂ３を送信したとする。このとき、不正なメッセージＭｂ３を受信した第２ＥＣＵ１１は、第２のメッセージＭ２と不正なメッセージＭｂ３との間の通信間隔を算出するとともに、算出された通信間隔と規定された通信間隔（送信間隔Ｔｃ１）とを比較してその差（＝Ｔｃ１－Ｔｂ）を得る。このとき、前記差（Ｔｃ１－Ｔｂ）が、送信間隔Ｔｃ１に対する誤差範囲（例えば±１ｍｓｅｃ）を超えるため、第２ＥＣＵ１１は、不正なメッセージＭｂ３を不正なメッセージと判定し、破棄する。
　その後、第１ＥＣＵ１０は、第２のメッセージＭ２を送信してから送信間隔Ｔｃ１経過することに伴って第３のメッセージＭ３を送信させて、こうして送信された第３のメッセージＭ３が、第２ＥＣＵ１１に受信される。そして第２ＥＣＵ１１は、メッセージ間の通信間隔として算出された受信間隔Ｔｃ２と規定された通信間隔としての送信間隔Ｔｃ１とを比較する。このとき、不正なメッセージＭｂ３は破棄されているため、受信間隔の算出には第２のメッセージＭ２の受信時刻が用いられる。そして、算出された受信間隔Ｔｃ２と規定された送信間隔Ｔｃ１との差が、所定の範囲である誤差範囲内であることから、受信された第３のメッセージＭ３は正規のメッセージであると判定するとともに、通常通り処理するようにする。
　以上説明したように、本実施形態に係る通信装置を備える通信システムは、以下に列記する効果を有する。
　（１）メッセージを送信する第１ＥＣＵ１０と当該メッセージを受信する第２ＥＣＵ１１とが、それら第１及び第２ＥＣＵ１０，１１の間で通信されるメッセージに対して規定された通信間隔を共有する。これにより、メッセージを受信する第２ＥＣＵ１１は、受信したメッセージの通信間隔（受信間隔Ｔｃ２）を検出し、当該検出した通信間隔と規定された通信間隔（送信間隔Ｔｃ１）との比較に基づいて通信されたメッセージの正／不正が判定できるようになる。具体的には、メッセージを受信する第２ＥＣＵ１１は、規定された通信間隔に従って受信されたメッセージを正規のメッセージであると判定する一方、規定された通信間隔から外れて受信されたメッセージを不正なメッセージであると判定する。これにより、通信されたメッセージに紛れ込んだ不正メッセージ（Ｍｂ３）が判別されるようになるため、受信されたメッセージ（Ｍ１，Ｍ２，Ｍｂ３，Ｍ３）から不正なメッセージ（Ｍｂ３）が除外されるようになる。つまり、通信システムでは、ＥＣＵ１０～１３、診断機器３０、正規ツール３１及びユーザツール３２間で通信されたメッセージの正／不正が簡易な構成で判定されるようになる。
　（２）ＣＡＮプロトコルで通信されるメッセージの正／不正を、規定された通信間隔に基づいて判定することができる。ＣＡＮでは、通信用バス１５に接続されたＥＣＵ等は自己判断で通信を開始することができる、つまり各ＥＣＵ等がそれぞれの都合で通信用バス上にメッセージを送信することができるため、通信用バス１５へのＥＣＵやユーザツール３２や不正ツール３３等の追加などが柔軟に行える。このため、このようにメッセージの正／不正を簡易に判定することができるようにすることで、ＣＡＮシステムからなる通信システムとしての信頼性を向上させることができるようになる。
　（３）通常、メッセージの通信間隔はそのメッセージの内容、つまりＣＡＮプロトコルにおいてメッセージの内容毎に付与される識別子（ＩＣ）毎に定まるため、規定された通信間隔の管理や選択をメッセージの内容に対応付けて行うようにした。また、識別子は、ＣＡＮにおいて、ＣＡＮプロトコルに対応するメッセージの通信処理を行うコントローラ２２により認識可能である。このため、コントローラ２２が識別子に基づいて規定された通信間隔を選択し、当該規定された通信間隔でメッセージを送信することも容易にもなる。これにより、通信システムとしての適用可能性が高められる。
　（４）コントローラ２２により認識可能な識別子に基づいて規定された通信間隔が選択されるため、当該規定された通信間隔でメッセージが受信されたか否かの判定、つまりメッセージの正／不正の判定が容易に行えるようになる。
　（５）複数種類のメッセージの別に通信間隔がそれぞれ規定されているため、複数種類の通信されるメッセージのそれぞれに対しメッセージの正／不正が判定できる。これにより、通信システムは、そこで通信される様々なメッセージについても、それらメッセージの正／不正を判定することができるようになる。
　（６）通信間隔の検出に用いられるタイマ２９Ａが複数のＥＣＵなどの間で同期されるようになるため、いずれのＥＣＵ等の間で通信されたメッセージであれ、当該メッセージの通信間隔が同期されたタイマ２９Ａに基づいて検出される。これにより、検出された通信間隔とメッセージに対して規定された通信間隔との比較結果の精度向上が期待されるようになる。よって、この通信システムによるメッセージの正／不正の判定がより好適になされるようになる。
　（７）メッセージを送信する第１ＥＣＵ１０のタイマ２９Ａに、メッセージを受信する第２ＥＣＵ１１のタイマ２９Ａが同期されるようになるため、通信されたメッセージの通信間隔がより高精度で検出されることが期待される。これにより、この通信システムによるメッセージの正／不正の判定がより一層好適になるようになされる。
　（その他の実施形態）
　なお上記実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
　・上記実施形態では、規定された通信間隔でメッセージが通信される場合について例示した。しかしこれに限らず、メッセージが規定された通信間隔で通信されない場合にも不正なメッセージを適切に判定できるようにすることもできる。
　例えば、図７に示すように、第１ＥＣＵ１０が第１のメッセージＭ１を送信した後、送信間隔Ｔｃ１が経過したタイミングで次の第２のメッセージＭ２を送信しようとしたとき、当該タイミングでは通信用バス上の都合でメッセージが送れない場合もある。このようにメッセージが送れない場合としては、例えば第１ＥＣＵ１０がメッセージを送信した際にコリジョン（衝突）が生じ、アービトレーションの結果、第１ＥＣＵ１０は送信権が得られず送信が中止される場合などがある。このようなとき、第１ＥＣＵ１０からの第２のメッセージＭ２の送信が少しだけ遅れることとなるが、アービトレーションが生じた場合を考慮した誤差範囲、例えばマージン期間Ｔｍを設定しておけば、第２ＥＣＵ１１は、少し遅れて受信された第２のメッセージＭ２を正規のメッセージと判定することができるようになる。
　また、例えば、第１ＥＣＵ１０が規定された通信間隔で第２のメッセージＭ２を送信ができなかったとき、予め定められた再送間隔Ｔｒだけ待機することを決めておくこともできる。このように決めておけば、第２ＥＣＵ１１では、算出された通信間隔（＝Ｔｃ２＋Ｔｒ）と規定された通信間隔（＝Ｔｃ１＋Ｔｒ）との比較を通じて受信された第２のメッセージＭ２の正／不正を判定することができる。
　さらに、通信用バスに生じたコリジョン（衝突）をＣＡＮプロトコルに規定されているエラー・フレームから検知し、送信側及び受信側ともに、そのタイミングから規定された送信間隔Ｔｃ１で通信するようにしてもよいし、同タイミングから再送間隔Ｔｒだけ待機してから通信するようにしてもよい。
　また、第２ＥＣＵ１１は、誤差範囲に、予めもしくは必要に応じて、マージン期間Ｔｍを追加したり、誤差範囲を、予めもしくは必要に応じて、マージン期間Ｔｍだけ広げたりするようにしてもよい。
　上述のように、メッセージが規定された通信間隔で通信されない場合であれ、不正なメッセージを判定することができるようにする、換言すれば、正規なメッセージを不正なメッセージと判定しないようにすることで、メッセージの転送を効率化することができるようになる。これにより通信システムの適用可能性の向上が図られるようになる。
　・上記実施形態では、時刻同期メッセージＭ５には経過時間が含まれている場合について例示したがこれに限らず、時刻同期メッセージの通信周期が予め定められているのであれば当該メッセージに経過時間が含まれていなくてもよい。これにより、通信システムが簡易になるとともに設計自由度が向上するようになる。
　・上記実施形態では、送受信制御機能２８から送信される時刻同期メッセージＭ５により各ＥＣＵのタイマ２９Ａの時刻が同期される場合について例示した。しかしこれに限らず、送受信制御機能から定期的に送信されるメッセージをモニタすることに基づいて各ＥＣＵがタイマを同期させてもよい。これによっても、通信システムが簡易になるとともに設計自由度が向上するようになる。
　・上記実施形態では、コントローラ２２には、同期機能２９が含まれている場合について例示したがこれに限らず、通信間隔の計測が適切に行えるのであれば各タイマを同期させなくてもよい。これにより、通信システムが簡易になる。
　・上記実施形態では、不正ツール３３（図６参照）は、通信用バス１５に直接接続されている場合について例示した。しかしこれに限らず、不正ツールはＤＬＣを介して接続されていても構わない。例えば、ＤＬＣに接続されたユーザツールが不正ツールとして不正メッセージを送信したとしても、その送信された不正なメッセージを判定することができる。これにより、通信システムの信頼性が向上されるようになる。
　・上記実施形態では、ＤＬＣ１４に外部機器が有線接続される場合について例示した。しかしこれに限らず、ＤＬＣには外部機器が無線通信を介して接続されてもよい。例えば、ＤＬＣに無線通信端末を接続して、外部機器にも無線通信装置を設け、ＤＬＣと外部機器との間の通信を無線通信させるようにすればよい。これにより、ＤＬＣへの外部機器の接続態様にかかわらずメッセージの正／不正を判定することができるようになる。
　・上記実施形態では、メッセージとしてセンサ出力などの「定期メッセージ」と情報機器からの情報などの「連続メッセージ」とがある場合について例示した。しかしこれに限らず、メッセージは、全く同一のメッセージが複数回送出されるものでもよいし、他のメッセージによる通信を一時的に全て停止させ、リプログラミング用のプログラムデータなどを大量のデータ・フレームを用いて連続して送るようなメッセージであってもよい。つまり、メッセージに含まれる通信データにかかわらず、同一の識別子で複数回通信されるメッセージであれば、この通信システムによって、メッセージの正／不正を判定することができる。これにより、この通信システムの利便性が向上し、適用可能性の向上が図られるようになる。
　・上記実施形態では、第１～第４ＥＣＵ１０～１３や診断機器３０、正規ツール３１などに通信間隔が予め静的に設定されている場合について例示した。しかしこれに限らず、ＥＣＵなどには、動的に通信間隔が設定されるようにしてもよい。具体的には、図８に示すように、メッセージを送信する第１ＥＣＵ１０が、メッセージを受信する第２ＥＣＵ１１などにメッセージに応じて規定された通信間隔を伝送するとともに、動的に設定させるようにしてもよい。このような動的な通信間隔の設定は、通信間隔設定するためのＣＡＮプロトコルの識別子を付与した通信間隔メッセージＭ６を用意し、各ＥＣＵ等は、当該通信間隔メッセージＭ６を受信して識別子に応じた通信間隔を設定するようにすればよい。また、通信間隔を設定すると予め決められたＥＣＵが、通信先のＥＣＵに通信間隔を伝送するとともに、動的に設定させるようにしてもよい。
　これにより、通信されるメッセージに対して規定された通信間隔が設定されていない場合であれ、メッセージを受信するＥＣＵ等には規定された通信間隔が適宜設定され、同受信するＥＣＵ等は規定された通信間隔に基づいて通信されるメッセージの正／不正を判定することができるようになる。これにより、この通信システムの適用可能性や利便性の向上が図られるようになる。
　また、通信用バスにデータリンクコネクタを介して接続されたメーカやカーディーラ等で用意された診断装置や正規ツールなどの正規の装置が送信するメッセージに対しても、それら装置から通信するメッセージに対して規定された通信間隔を通信システムに伝達することができる。これにより、通信システムでは、データリンクコネクタを介して接続された装置に対してもメッセージの正／不正の判定が行えるようになる。
　さらに、規定された通信間隔を動的に変更することもできるようになるため、セキュリティーを向上させることができるようにもなる。
　これらのことによっても、この通信システムの適用可能性や利便性の向上が図られる。
　・上記実施形態では、１つのメッセージの識別子に、１つの通信間隔が対応する場合について例示した。しかしこれに限らず、１つのメッセージの識別子に、ルールを有する複数の通信間隔を対応させてもよい。例えば、メッセージの識別子「１Ａ５」は２つの通信間隔「２０ｍｓｅｃ」と「４０ｍｓｅｃ」とが交互に繰り返されるものと設定されていてもよい。これにより、正／不正を判定することのできるメッセージの種類をさらに増やすことができるようになるとともに、模倣が難しくなりセキュリティーが向上するようになる。
　・上記実施形態では、メッセージに対して通信間隔が設定されている場合について例示した。しかしこれに限らず、メッセージの通信間隔が規定されるのであれば、メッセージに対して規定された通信間隔は、通信周期に基づき確保される間隔であってもよいし、所定の時刻に基づき確保される間隔でもよいし、所定の条件に基づき確保される間隔であってもよい。つまり、通信間隔として、通信周期や、時刻や、所定の条件を設定するようにしてもよい。これにより、正／不正を判定することのできるメッセージの種類を増やすことができるようになる。
　・上記実施形態では、通信間隔がメッセージに対して規定されている場合について例示した。しかしこれに限らず、通信間隔は、ＥＣＵ等の間でのメッセージのセキュリティーを確保できるように定められていればよいものであり、ＥＣＵや診断機器等毎にメッセージに対して通信間隔を規定するようにしてもよい。これにより、通信間隔の規定の設定が簡単になり、通信システムの適用を容易にすることができるようになる。
　・上記実施形態では、通信システムが車両１に搭載されている場合について例示した。しかしこれに限らず、通信システムは、その一部もしくは全部が車両以外に設けられていてもよい。これにより、車両以外で用いられているＣＡＮからなる通信システムに対してもメッセージの正／不正の判定ができるようになるため、この通信システムの適用可能性の向上が図られるようになる。
　・上記実施形態では、通信システムがＣＡＮプロトコルに基づくシステムである場合について例示した。しかしこれに限らず、通信システムは、複数の通信装置が任意のタイミングで通信を開始することのできる通信プロトコル、例えば、バスなどの通信線にアクセスする際、アクセス権を適切に与えるためのアービトレーションが行われるようなプロトコルに対しても適用することができる。これにより、このような通信システムの適用可能性の向上が図られるようになる。
　１…車両、１０～１３…第１～第４電子制御装置（ＥＣＵ）、１４…データリンクコネクタ（ＤＬＣ）、１５…通信用バス、２０…通信部、２１…トランシーバ、２２…コントローラ、２３…処理部、２４…保存領域、２５…タイミング規定、２６…ＣＡＮフレーム監視機能、２７…制御判断機能、２８…送受信制御機能、２９…同期機能、２９Ａ…タイマ、３０…診断機器、３１…正規ツール、３２…ユーザツール、３３…不正ツール、４０…処理部。

Claims (10)

  1. 　複数の通信装置がメッセージを通信可能に通信線に接続された通信システムであって、
    　前記通信装置には、通信されるメッセージに対して規定された通信間隔が設定されており、
    　メッセージを送信する通信装置はこの規定された通信間隔に基づいてメッセージを送信するものであり、
    　前記送信されたメッセージを受信する通信装置は、当該受信したメッセージの通信間隔を検出し、この検出した通信間隔と前記規定された通信間隔との比較に基づいて当該受信したメッセージの正／不正を判定する
    　ことを特徴とする通信システム。
  2. 　前記通信線はコントロールエリアネットワークのプロトコルに対応する通信線であるとともに、前記通信されるメッセージがコントロールエリアネットワークのプロトコルに基づくメッセージである
    　請求項１に記載の通信システム。
  3. 　前記規定された通信間隔は、コントロールエリアネットワークのプロトコルの識別子に対応付けられており、
    　前記メッセージを送信する通信装置は、前記メッセージに付与するコントロールエリアネットワークのプロトコルの識別子に基づいて規定された通信間隔を選択する
    　請求項２に記載の通信システム。
  4. 　前記メッセージを受信する通信装置は、前記メッセージに付与されているコントロールエリアネットワークのプロトコルの識別子に基づいて当該メッセージの正／不正の判定に用いる規定された通信間隔を選択する
    　請求項３に記載の通信システム。
  5. 　前記通信されるメッセージは複数種類あり、それら複数種類のメッセージの別に通信間隔がそれぞれ規定されている
    　請求項１～４のいずれか一項に記載の通信システム。
  6. 　前記通信装置には、前記規定された通信間隔がメッセージを送信する通信装置から伝達される
    　請求項１～５のいずれか一項に記載の通信システム。
  7. 　前記通信装置には前記通信間隔を検出するためのタイマが設けられており、前記タイマの時刻が、前記複数の通信装置のうちの一つの通信装置から送信される同期用のメッセージに基づき全ての通信装置で同期される
    　請求項１～６のいずれか一項に記載の通信システム。
  8. 　前記同期用のメッセージは、メッセージを送信する通信装置から送信される
    　請求項７に記載の通信システム。
  9. 　複数の通信装置がメッセージを通信可能に通信線に接続された通信システムに用いられる通信方法であって、
    　前記通信装置には、通信されるメッセージに対して規定された通信間隔を設定し、
    　メッセージを送信する通信装置が前記設定された通信間隔に基づいてメッセージを送信する都度、メッセージを受信する通信装置は、当該受信したメッセージの通信間隔を検出し、この検出した通信間隔と前記規定された通信間隔との比較に基づいて当該受信したメッセージの正／不正を判定する
    　ことを特徴とする通信方法。
  10. 　前記送信するメッセージ、及び受信するメッセージをコントロールエリアネットワークのプロトコルに基づくメッセージとして通信する
    　請求項９に記載の通信方法。
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