JP6588389B2 - 通信不正成立防止システム - Google Patents

Description

本発明は、不正な通信成立を防止する通信不正成立防止システムに関する。

従来、車両等において、電子キーから電子キーＩＤを車両に無線送信してＩＤ照合を行う電子キーシステムが周知である。ところで、この種の電子キーシステムにおいては、ユーザの意志によらないところでＩＤ照合成立を謀る不正行為として、中継器を使った不正行為（中継器使用不正行為：特許文献１等参照）というものがある。中継器使用不正行為は、例えば電子キーが車両から遠い場所に位置する際に、この電子キーを複数の中継器によって車両と繋いで電波を中継し、これら２者間の通信を成立させる行為である。よって、ユーザが気付かないところでＩＤ照合が成立されてしまうので、第三者によって不正にドア解錠やエンジンが始動されてしまう可能性がある。

特開２００６−１６１５４５号公報

中継器を使用した不正通信に対する対策をとるにあたっては、この不正通信を確実に検出したいニーズがあった。
本発明の目的は、不正通信を精度よく検出することができる通信不正成立防止システムを提供することにある。

前記問題点を解決する通信不正成立防止システムは、通信マスタからの送信電波を端末に受信させて当該端末から返信電波を返信させることにより、前記送信電波を送信してから前記返信電波を受信するまでの遅延時間を測定し、当該遅延時間から２者間の通信の正否を判定する構成において、前記返信電波又は前記送信電波における搬送波のパラメータを設定するパラメータ設定部と、受信された前記返信電波又は送信電波において前記搬送波のパラメータを確認することにより、通信の正否を判定する正否判定部とを備えた。

本構成によれば、通信マスタ及び端末の間で送受信される電波の遅延時間を確認して通信の正否を確認するにあたり、返信電波又は送信電波の搬送波パラメータを変化させ、送信電波の搬送波パラメータと返信電波の搬送波パラメータとを基に通信の正否を判定する。ところで、中継器を使用した不正通信の場合、両者の搬送波パラメータの相関がなくなり、このときの通信を、中継器を使用した不正通信であると判定することが可能となる。よって、不正通信を精度よく検出することが可能となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記通信マスタ及び端末の間で電波を送受信して前記遅延時間を測定する処理は、複数周期で実行され、前記パラメータ設定部は、複数周期の中のある周期の搬送波において当該搬送波のパラメータを変化させることが好ましい。この構成によれば、複数周期のうちの所定周期の搬送波パラメータを変化させるので、どの周期で搬送波パラメータが変化するのかを予想され難くすることが可能となる。よって、不正通信を成立させ難くするのに一層有利となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記通信マスタは、前記送信電波を複数の搬送波周波数で送信して、その電波に準じた複数の搬送波周波数を有する前記返信電波を前記端末に返信させる通信を通じて、前記遅延時間を測定することが好ましい。この構成によれば、搬送波周波数を複数有するようにしたので、例えば搬送波周波数が１つのときに比べて、不正通信をより正しく検出するのに一層有利となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記パラメータ設定部は、搬送波パラメータの設定にあたり、ある周期の搬送波において搬送波周波数を変化させることが好ましい。この構成によれば、搬送波周波数を変化させる処理により、精度よく不正通信を検出することが可能となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記パラメータ設定部は、搬送波パラメータの設定にあたり、ある周期の搬送波において１周期内の搬送波周波数の送信順番を変化させることが好ましい。この構成によれば、搬送波周波数の送信順番を変化させる処理により、精度よく不正通信を検出することが可能となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記パラメータ設定部は、搬送波パラメータの設定にあたり、ある周期の搬送波において１周期内の搬送波周波数の組み合わせを変化させることが好ましい。この構成によれば、搬送波周波数の組み合わせを変化させる処理により、精度よく不正通信を検出することが可能となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記パラメータ設定部は、搬送波パラメータの設定にあたり、ある周期の搬送波において１周期内の搬送波周波数同士の振幅比を変化させることが好ましい。この構成によれば、搬送波周波数同士の振幅比を変化させる処理により、精度よく不正通信を検出することが可能となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記パラメータ設定部は、搬送波パラメータの設定にあたり、ある周期の搬送波において搬送波周波数の初期位相を変化させることが好ましい。この構成によれば、搬送波周波数の初期位相を変化させる処理により、精度よく不正通信を検出することが可能となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記パラメータ設定部は、搬送波パラメータの設定にあたり、ある周期の搬送波において１周期内の搬送波周波数の周波数間隔を変化させることが好ましい。この構成によれば、搬送波周波数の周波数間隔を変化させる処理により、精度よく不正通信を検出することが可能となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、搬送波パラメータを変更して通信の正否を判定する処理は、複数回実行されることが好ましい。この構成によれば、不正通信か否かの判定が複数の周期に亘って行われるので、不正通信をより正しく検出するのに有利となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、搬送波パラメータの設定は、端末側で実行されることが好ましい。この構成によれば、搬送波パラメータを変化させる機能を通信マスタに設けなくてもよいので、通信マスタの構成を複雑化させずに済む。

前記通信不正成立防止システムにおいて、搬送波パラメータの設定は、通信マスタ側で実行されることが好ましい。この構成によれば、通信マスタからの送信電波を中継器で中継する不正通信において、実際の遅延時間とは異なる時間を遅延させ、通信を不正に成立させてしまう行為が行われても、これを不正通信として検出することが可能となる。よって、不正通信の成立防止に一層有利となる。

本発明によれば、不正通信を精度よく検出することができる。

第１実施形態の通信不正成立防止システムの構成図。 （ａ），（ｂ）は不正通信の具体例を示す説明図。 遅延時間推定の通信シーケンス図。 第２実施形態の遅延時間推定の通信シーケンス図。 第３実施形態の遅延時間推定の通信シーケンス図。 第４実施形態の遅延時間推定の通信シーケンス図。 （ａ），（ｂ）は第５実施形態の搬送波周波数の初期位相を示す波形図。 遅延時間推定の通信シーケンス図。 第６実施形態の遅延時間推定の通信シーケンス図。 中継器を使用した不正通信の具体例を示す説明図。 第７実施形態の通信不正成立防止システムの構成図。 遅延時間推定の通信シーケンス図。

（第１実施形態）
以下、通信不正成立防止システムの第１実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、車両１は、電子キー２との間で無線によるＩＤ照合を行う電子キーシステム３を備える。本例の電子キーシステム３は、車両１からの通信を契機に狭域通信を通じて電子キー２とＩＤ照合を実施するキー操作フリーシステムである。一般に、キー操作フリーシステムで実施されるＩＤ照合を「スマート照合」といい、その通信を「スマート通信」という。

車両１は、ＩＤ照合（スマート照合）を行う照合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４と、車載電装品の電源を管理するボディＥＣＵ５と、エンジン７を制御するエンジンＥＣＵ６とを備える。これらＥＣＵは、車内の通信線８を通じて接続されている。通信線８は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）からなる。照合ＥＣＵ４には、車両１に登録された電子キー２の電子キーＩＤ及び暗号鍵がメモリ（図示略）に書き込み保存されている。暗号鍵は、ＩＤ照合の過程で実施されるチャレンジレスポンス認証で使用される。

車両１は、室外に電波を送信する室外送信機１１と、室内に電波を送信する室内送信機１２と、車両１において電波を受信する電波受信機１３とを備える。室外送信機１１及び室内送信機１２は、例えばＬＦ（Low Frequency）帯の電波を送信する。電波受信機１３は、例えばＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を受信する。電子キーシステム３は、ＬＦ−ＵＨＦの双方向通信によって電子キー２を認証する。ボディＥＣＵ５は、車両ドアに設けられたドアロック機構１４の作動を制御することにより、車両ドアの施解錠を切り替える。

電子キー２は、電子キー２の動作を制御するキー制御部１７と、電子キー２において電波を受信する受信部１８と、電子キー２において電波を送信する送信部１９とを備える。キー制御部１７には、キー固有のＩＤとして電子キーＩＤと、ＩＤ照合のチャレンジレスポンス認証で使用する暗号鍵とが、メモリ（図示略）に書き込み保存されている。受信部１８は、例えばＬＦ電波を受信する。送信部１９は、例えばＵＨＦ電波を送信する。

照合ＥＣＵ４は、ウェイク信号Ｓwkを室外送信機１１又は室内送信機１２から定期的にＬＦ送信し、電子キー２との通信確立を監視する。照合ＥＣＵ４は、ウェイク信号Ｓwkを受信した電子キー２からアック信号Ｓackを受信すると、具体的な照合通信を実行する。照合通信時に実施されるＩＤ照合には、例えば電子キー２に登録されている電子キーＩＤの正否を確認する電子キーＩＤ照合や、車両１及び電子キー２の双方でチャレンジコードを暗号鍵で演算してレスポンスコードを確認するチャレンジレスポンス認証などが含まれることが好ましい。

電子キー２が室外のときには、車両１との間で室外のスマート照合が実行され、同照合が成立すれば、ボディＥＣＵ５による車両ドアの施解錠が許可又は実行される。また、電子キー２が室内のときには、車両１との間で室内のスマート照合が実行され、同照合が成立すれば、車両電源の遷移操作（エンジン始動操作等）が許可される。

電子キーシステム３は、通信の不正成立を防止する通信不正成立防止機能（通信不正成立防止システム２２）を備える。本例の通信不正成立防止システム２２は、通信マスタ２３（本例は照合ＥＣＵ４）からの送信電波Ｓａを端末２４（本例は電子キー２）に受信させて、端末２４から送信電波Ｓａに応じた返信電波Ｓｂを返信させる。そして、通信不正成立防止システム２２は、送信電波Ｓａを送信してから返信電波Ｓｂを受信するまでの遅延時間Ｔｘを測定し、遅延時間Ｔｘから２者間の通信の正否を判定する遅延時間推定によって、通信の正否を判定する。このように、本例の通信不正成立防止システム２２は、通信マスタ２３及び端末２４の間で交互に電波を送信する半二重方式により、遅延時間推定を行う。遅延時間Ｔｘは、車両１から電波を送信してから、その電波に対する電子キー２の応答を受信するまでの伝搬時間に相当する。通信不正成立防止システム２２は、この遅延時間Ｔｘが規定時間内に収まるか否かを確認することにより、ＩＤ照合の通信の正否を判定する。なお、通信マスタ２３及び端末２４の間で電波を送受信して遅延時間Ｔｘを測定する処理は、複数回実施されることが好ましい。

通信不正成立防止システム２２は、返信電波Ｓｂ又は送信電波における搬送波のパラメータを設定するパラメータ設定部２６を備える。本例では、搬送波パラメータの設定を端末２４（本例は電子キー２）側で実行する。このため、パラメータ設定部２６は、キー制御部１７に設けられるとともに、電子キー２から車両１に送信される返信電波Ｓｂの搬送波パラメータを設定する。

本例の通信不正成立防止システム２２は、搬送波パラメータをどの送信パターンに設定するのかのデータであるタイミング情報Ｓｔに基づき、搬送波パラメータを設定する。すなわち、搬送波パラメータの決め方を通信マスタ２３及び端末２４の両方で予め共有しておき、相手側から送信されてくる電波が正規のパターンをとるか否かを確認する。この場合、通信マスタ２３（本例は照合ＥＣＵ４）には、タイミング情報Ｓｔを端末２４に通知する情報通知部２７が設けられる。タイミング情報Ｓｔは、搬送波パラメータの送信パターンを相手に通知できる情報であればよい。

通信不正成立防止システム２２は、受信された返信電波Ｓｂ又は送信電波Ｓａにおいて搬送波のパラメータを確認することにより、通信の正否を判定する正否判定部２８を備える。本例の正否判定部２８は、照合ＥＣＵ４に設けられている。正否判定部２８は、遅延時間Ｔｘが規定時間内に収まるか否かを確認する遅延時間推定と、電子キー２から受信した返信電波Ｓｂの搬送波パラメータを確認する搬送波パラメータ認証とにより、通信の正否を判定する。また、通信マスタ２３は、端末２４（電子キー２）に登録されたＩＤ（電子キーＩＤ）の正否を確認するＩＤ照合と、遅延時間推定と、搬送波パラメータ認証とを行い、これら全てが成立することを確認すると、通信成立を許可する。

次に、図２及び図３を用いて、通信不正成立防止システム２２の作用及び効果を説明する。
図２（ａ）から図２（ｂ）の流れで図示するように、第三者がＩＤ照合の通信を不正に成立させる一例としては、例えば第三者が中継器２９を所持して、正規ユーザが所持する電子キー２と不正に通信を確立させる行為がある。この場合、例えば車両１からの電波を、中継器２９を通じて電子キー２に中継し、車両１及び電子キー２の間の照合通信を成立させてから、正規ユーザが車両１から離れても、遅延時間Ｔｘの推定の際に第三者が中継器２９にて電波を送り返すことによって、スマート照合を不正に成立させてしまう場合がある。本例は、この不正通信を防止するための対処案である。

図３に示すように、本例の場合、スマート通信を行うにあたり、照合ＥＣＵ４は、ウェイク信号Ｓwkを定期的に送信する。電子キー２は、ウェイク信号Ｓwkを受信して起動すると、アック信号ＳackをＵＨＦ送信する。照合ＥＣＵ４は、ウェイク信号Ｓwkを送信してから規定時間内にアック信号Ｓackを受信すると、電子キー２の正否を確認する照合通信を開始する。

照合ＥＣＵ４は、照合通信として、まずチャレンジレスポンス認証を実行する。このとき、照合ＥＣＵ４は、送信の度に値が毎回変化するチャレンジコード（乱数）を含むチャレンジ信号Ｓchを電子キー２に送信する。電子キー２は、チャレンジ信号Ｓchを受信すると、チャレンジコードを自身の暗号鍵に通すことにより、レスポンスコードを演算する。照合ＥＣＵ４は、チャレンジ信号Ｓchを電子キー２に送信するにあたり、自身も同様にレスポンスコードを演算する。そして、照合ＥＣＵ４は、電子キー２からレスポンスコードを受信すると、このレスポンスコードを自身のレスポンスコードと比較して、レスポンスコードの正否を確認する。照合ＥＣＵ４は、これらレスポンスコードが一致することを確認すると、チャレンジレスポンス認証を成立として処理する。

チャレンジレスポンス認証の成立後、照合ＥＣＵ４は、遅延時間推定も実行する。本例の場合、遅延時間推定で使用する返信電波Ｓｂの搬送波をどのパラメータ（搬送波パラメータ）で返信するかのデータであるタイミング情報Ｓｔを相手側に通知し、このタイミング情報Ｓｔに基づき返信電波Ｓｂの搬送波パラメータを設定する。特に、本例は、タイミング情報Ｓｔを通信マスタ２３から端末２４に事前に相手に送信して、返信電波Ｓｂの搬送波パラメータを決める方式である。

また、遅延時間推定にあたり、本例の通信マスタ２３は、送信電波Ｓａを複数の搬送波周波数で送信して、その電波に準じた複数の搬送波周波数を有する返信電波Ｓｂを端末２４に返信させる通信を通じて、遅延時間Ｔｘを測定する。通信マスタ２３及び端末２４の間で電波を送受信して遅延時間Ｔｘを測定する処理は、複数周期で実行される。そして、本例のパラメータ設定部２６は、複数周期の中のある周期（本例の場合は２周期目）の搬送波において搬送波のパラメータを変化させる。本例の搬送波パラメータは、搬送波周波数となっている。

チャレンジレスポンス認証の成立後、情報通知部２７は、返信電波Ｓｂの搬送波パラメータに関するタイミング情報Ｓｔを室外送信機１１からＬＦ送信する。本例のタイミング情報Ｓｔは、１周期目の返信電波Ｓｂの搬送波周波数を「ｆ１，ｆ２，ｆ３」とするように指定し、２周期目の返信電波Ｓｂの搬送波周波数を「ｆ１’，ｆ２’，ｆ３’」とするように指定する情報群となっている。これにより、照合ＥＣＵ４から電子キー２に知らせたタイミング情報Ｓｔによって、返信電波Ｓｂの搬送波パラメータが設定される。

照合ＥＣＵ４は、タイミング情報Ｓｔの送信後、遅延時間推定を行うための送信電波Ｓａを、室外送信機１１から電子キー２にＬＦ送信する。送信電波Ｓａは、電子キー２に返信電波Ｓｂの送信を指示できる電波であれば、どのような情報を含んだ電波でもよい。電子キー２は、送信電波Ｓａを受信すると、この送信電波Ｓａに対する応答として、返信電波Ｓｂを送信部１９から車両１にＵＨＦ送信する。このとき、パラメータ設定部２６は、タイミング情報Ｓｔから決まる搬送波パターンで、返信電波Ｓｂを送信する。

本例の場合、１周期目は、返信電波Ｓｂを搬送波周波数「ｆ１，ｆ２，ｆ３」で送信するように指示されているので、電子キー２は、返信電波Ｓｂを搬送波周波数「ｆ１，ｆ２，ｆ３」で同時に送信する。

照合ＥＣＵ４は、電子キー２から１周期目の返信電波Ｓｂを受信すると、１周期目において送信電波Ｓａを送信してから返信電波Ｓｂを受信するまでに要した遅延時間Ｔｘを測定する。照合ＥＣＵ４は、例えば自身が備えるカウンタ等を用いて遅延時間Ｔｘを計測するとよい。

また、正否判定部２８、受信した１周期目の返信電波Ｓｂの搬送波周波数を確認する。すなわち、１周期目の返信電波Ｓｂは搬送波周波数が「ｆ１，ｆ２，ｆ３」で送信されてくるように決められているため、受信した返信電波Ｓｂの搬送波周波数が「ｆ１，ｆ２，ｆ３」であるか否かを確認する。正否判定部２８は、１周期目の返信電波Ｓｂが指定した搬送波周波数で返信されていることを確認できれば、通信を継続し、１周期目の返信電波Ｓｂが指定した搬送波周波数で返信されていないことを確認すると、通信を強制終了する。ここでは、正当な通信を想定しているので、返信電波Ｓｂは正規の搬送波周波数で返信されており、２周期目の電波送受信に移行する。

続いて、照合ＥＣＵ４は、２周期目において、遅延時間推定を行うための送信電波Ｓａを、再度送信する。電子キー２は、送信電波Ｓａを受信すると返信電波Ｓｂの応答を返す動作を行うが、本例の場合、２周期目の返信電波Ｓｂは、搬送波周波数を「ｆ１’，ｆ２’，ｆ３’」で送信するように指示されているので、電子キー２は、返信電波Ｓｂを搬送波周波数「ｆ１’，ｆ２’，ｆ３’」で同時に送信する。

照合ＥＣＵ４は、電子キー２から２周期目の返信電波Ｓｂを受信すると、２周期目において送信電波Ｓａを送信してから返信電波Ｓｂを受信するまでに要した遅延時間Ｔｘを計測する。

また、正否判定部２８は、受信した２周期目の返信電波Ｓｂの搬送波周波数を確認する。すなわち、２周期目の返信電波Ｓｂは搬送波周波数が「ｆ１’，ｆ２’，ｆ３’」で送信されてくるように決められているため、受信した返信電波Ｓｂが指定した搬送周波数「ｆ１’，ｆ２’，ｆ３’」で返信されていることを確認する。正否判定部２８は、２周期目の返信電波Ｓｂが指定した搬送周波数で返信されていることを確認できれば、通信を継続し、２周期目の返信電波Ｓｂが指定した搬送波周波数で返信されていないことを確認すると、通信を強制終了する。ここでは、正当な通信を想定しているので、返信電波Ｓｂは正規の搬送波周波数で返信されており、３周期目の電波送受信に移行する。

電子キー２及び照合ＥＣＵ４は、３周期目以降も同様の電波送受信を繰り返し、遅延時間推定及び搬送波周波数判定を行う。照合ＥＣＵ４は、受信した全ての返信電波Ｓｂにおいて遅延時間Ｔｘが判定閾値（規定時間）内に収まることを確認できれば、遅延時間推定を成立とする。また、照合ＥＣＵ４は、返信電波Ｓｂの搬送波周波数がタイミング情報Ｓｔに準じた規定の変化をとることを確認すると、搬送波周波数判定を成立とする。

照合ＥＣＵ４は、チャレンジレスポンス認証、電子キーＩＤ照合、遅延時間推定及び搬送波周波数判定の全てが成立することを確認すると、スマート照合を成立とする。これにより、照合ＥＣＵ４は、車両１の操作を許可する。すなわち、車外の電子キー２との間でスマート照合が成立すれば、車両ドアの施解錠操作が許可又は実行される。また、車内の電子キー２との間でスマート照合が成立すれば、車両電源の遷移操作（エンジン始動操作）が許可される。

ところで、中継器２９を使用してスマート照合の通信を不正に成立する場合、中継器２９はデータを送受信することはできても、搬送波周波数をタイミング情報Ｓｔに基づくパターンに沿って切り替えて相手側に送ることはできない。すなわち、中継器２９は、車両１から受信した送信電波Ｓａを単にそのまま車両１に送り返すのみである。このため、中継器２９を使用した不正通信の場合、搬送波周波数判定が不成立となり、スマート照合の成立が許可されない。よって、第三者による中継器２９を使用した不正通信成立を防止することが可能となる。

通信マスタ２３及び端末２４の間、すなわち車両１及び電子キー２の間で電波を送受信して遅延時間Ｔｘを測定する処理は、複数周期で実行される。そして、パラメータ設定部２６は、複数周期の中のある周期の搬送波において搬送波のパラメータを変化させる。これにより、どの周期で搬送波パラメータが変化するのかを予想され難くすることが可能となる。よって、不正通信を成立させ難くするのに一層有利となる。

通信マスタ２３（照合ＥＣＵ４）は、送信電波Ｓａを複数の搬送波周波数で送信して、この電波に準じた複数の搬送波周波数を有する返信電波Ｓｂを端末２４（電子キー２）に返信させる通信を通じて、遅延時間Ｔｘを測定する。よって、例えば搬送周波数が１つのときに比べて、不正通信をより正しく検出するのに一層有利となる。

搬送波パラメータの設定は、端末２４（電子キー２）側で実行される。よって、搬送波パラメータを変化させる機能を通信マスタ２３（照合ＥＣＵ４）に設けなくてもよいので、通信マスタ２３の構成を複雑化させずに済む。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図４に従って説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態の搬送波パターンを変更した実施例である。よって、第１実施形態と同一部分については同じ符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分のみ詳述する。

図４に示すように、本例の搬送波パラメータは、返信電波Ｓｂの搬送波周波数の送信順番となっている。すなわち、遅延時間推定の通信課程において、搬送波周波数の送信順番を、不規則なタイミングで変化させる方法となっている。また、本例のタイミング情報Ｓｔは、１周期目の返信電波Ｓｂの搬送波周波数を「ｆ１，ｆ２，ｆ３」と指定し、２周期目の返信電波Ｓｂの搬送波周波数を「ｆ１，ｆ３，ｆ２」と指定する情報群となっている。

本例の場合、１周期目は、返信電波Ｓｂを搬送波周波数「ｆ１，ｆ２，ｆ３」で送信するように指示されているので、電子キー２は、返信電波Ｓｂを搬送波周波数「ｆ１，ｆ２，ｆ３」で順次送信する。すなわち、返信電波Ｓｂは、最初、搬送波周波数が「ｆ１」で送信され、途中で搬送波周波数が「ｆ２」に切り替えられ、そして搬送波周波数が「ｆ３」に切り替えられて送信される。続いて、電子キー２は、以降の各周期において、タイミング情報Ｓｔに則った搬送波周波数の送信順番で返信電波Ｓｂを車両１に適宜送信する。

ここで、スマート照合が正当な通信であれば、搬送波周波数の送信順番が予め決められたパターンと一致するので、スマート照合の成立が許可される。一方、中継器２９を使用した不正通信であれば、返信電波Ｓｂの搬送波周波数の送信順番が決められたパターンと一致せず、スマート照合の成立が許可されない。よって、車両１からのデータを電子キー２まで中継して認証を成立させてから、遅延時間推定の際に車両１から受信した電波をそのまま車両１に送り返す行為（図２（ａ），（ｂ）で示す攻撃パターン）に対し、この通信が中継器２９を使用したものであることを判定することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態を図５に従って説明する。本例も、第１及び第２実施形態に対して異なる部分のみ詳述する。

図５に示すように、本例の搬送波パラメータは、同時に送信する搬送波周波数の組み合わせとなっている。すなわち、遅延時間推定の通信課程において、同時に送信される搬送波周波数の組み合わせを、不規則なタイミングで変化させる方法となっている。本例の場合、選択可能な搬送波周波数をｆ１〜ｆ４とし、その中から２つの周波数が選択されて組み合わされる。本例のタイミング情報Ｓｔは、１周期目の返信電波Ｓｂの搬送波周波数の組み合わせを「ｆ１，ｆ２」と指定し、２周期目の返信電波Ｓｂの搬送波周波数の組み合わせを「ｆ１，ｆ４」と指定する情報群となっている。

照合ＥＣＵ４は、タイミング情報Ｓｔの送信後、遅延時間推定を行うための送信電波Ｓａを、室外送信機１１から電子キー２にＬＦ送信する。本例の１周期目の送信電波Ｓａは、搬送波周波数が「ｆ１，ｆ２」の電波となっている。電子キー２は、１周期目において送信電波Ｓａを受信すると、この送信電波Ｓａに対する応答として、タイミング情報Ｓｔに準じた返信電波Ｓｂを送信部１９から車両１にＵＨＦ送信する。

本例の場合、１周期目は、返信電波Ｓｂを搬送波周波数「ｆ１，ｆ２」で送信するように指示されているので、電子キー２は、返信電波Ｓｂを搬送波周波数「ｆ１，ｆ２」で順次送信する。すなわち、返信電波Ｓｂは、最初、搬送波周波数が「ｆ１」で送信され、途中で搬送波周波数が「ｆ２」に切り替えられて送信される。

続いて、照合ＥＣＵ４は、２周期目において、遅延時間推定を行うための送信電波Ｓａを、再度送信する。本例の２周期目の送信電波Ｓａは、搬送波周波数が「ｆ３，ｆ４」となっている。これは、電波返信時の選択肢となる搬送波周波数の値が「ｆ３」，「ｆ４」であることを電子キー２に通知するためである。但し、電子キー２がｆ３，ｆ４の値を予め知っているのであれば、送信電波Ｓａの搬送波周波数は「ｆ１，ｆ２」でもよい。

本例の場合、２周期目の返信電波Ｓｂは、搬送波周波数の組み合わせが「ｆ１，ｆ４」で送信するように指示されているので、電子キー２は、返信電波Ｓｂを送信周波数「ｆ１，ｆ４」の組み合わせで送信する。すなわち、返信電波Ｓｂは、最初、搬送波周波数が「ｆ１」で送信され、途中で搬送波周波数が「ｆ４」に切り替えられて送信される。そして、電子キー２は、以降の各周期において、タイミング情報Ｓｔに則った搬送波周波数の組み合わせパターンで返信電波Ｓｂを車両１に適宜送信する。

ここで、スマート照合が正当な通信であれば、搬送波周波数の組み合わせが予め決められたパターンと一致するので、スマート照合の成立が許可される。一方、中継器２９を使用した不正通信であれば、返信電波Ｓｂの搬送波周波数の組み合わせが予め決められたパターンと一致せず、スマート照合の成立が許可されない。よって、図２（ａ），（ｂ）で示す攻撃パターンに対し、この通信が中継器２９を使用したものであることを判定することができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態を図６に従って説明する。本例も、第１〜第３実施形態に対して異なる部分のみ詳述する。

図６に示すように、本例の搬送波パラメータは、搬送波周波数同士の振幅比となっている。すなわち、遅延時間推定の通信課程において、搬送波周波数同士の振幅比を、不規則なタイミングで変化させる方法となっている。本例のタイミング情報Ｓｔは、１周期目の返信電波Ｓｂの搬送波周波数同士の振幅比を「１：１：２」と指定し、２周期目の返信電波Ｓｂの搬送波周波数同士の振幅比を「１：２：１」と指定する情報群となっている。

本例の場合、電子キー２は、遅延時間推定の通信時、１周期目において、搬送波周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３同士の振幅比を「１：１：２」にして返信電波Ｓｂを車両１に送信する。また、電子キー２は、遅延時間推定の通信時、２周期目において、搬送波周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３同士の振幅比を「１：２：１」にして返信電波Ｓｂを車両１に送信する。すなわち、２周期目において搬送波周波数同士の振幅比が、これまでの「１：１：２」から「１：２：１」に切り替えられる。そして、電子キー２は、以降の各周期において、タイミング情報Ｓｔに則った振幅比パターンで返信電波Ｓｂを車両１に適宜送信する。

ここで、スマート照合が正当な通信であれば、搬送波周波数同士の振幅比が予め決められたパターンと一致するので、スマート照合の成立が許可される。一方、中継器２９を使用した不正通信であれば、返信電波Ｓｂの搬送波周波数同士の振幅比が予め決められたパターンと一致せず、スマート照合の成立が許可されない。よって、図２（ａ），（ｂ）で示す攻撃パターンに対し、この通信が中継器２９を使用したものであることを判定することができる。

ところで、本例の場合、車両１及び電子キー２の間で予めタイミング情報Ｓｔによって振幅比パターンが共有され、電子キー２はその振幅比パターンを基に振幅を変更して、車両１に返信電波Ｓｂを送り返している。車両１は、共有している振幅比パターンで返信電波Ｓｂが送信されてくることを知っているので、共有している振幅比パターンの情報を基に、電子キー２から得た振幅比を補正することにより、遅延時間Ｔｘを求める。このとき、振幅の補正を正確に行わないと、正しい遅延時間Ｔｘを求めることができない。

この考え方を踏まえ、例えば図２（ａ），（ｂ）で示す攻撃パターンが行われたとき、車両１は、共有する振幅比パターンで電子キー２から返信電波Ｓｂが送信されてくると想定して、共有する振幅比パターンの情報を基に補正をかける。しかし、不正通信時、車両１が受け付ける電波の振幅は変動していないので、正しく補正が行われず、正確な遅延時間Ｔｘが推定されない。よって、求めた遅延時間Ｔｘが実際の距離の時間と異なるので、結果、通信が不正であることを判定することができる。

また、本例の場合、搬送波周波数の振幅比パターンを変更して遅延時間Ｔｘを測定する動作を、複数回実施してもよい。すなわち、搬送波周波数同士の振幅比を「１：１：２」から「１：２：１」に変えて遅延時間推定を行うことに加え、以降、さらに振幅比を「２：１：１」に変えて遅延時間推定を行ってもよい。こうすれば、正規通信であれば、いずれの遅延時間Ｔｘも全て等しい値となるはずである。一方、図２（ａ），（ｂ）で示す攻撃パターンのときのように、車両１からの電波を中継器２９がただ送り返す場合には、求めた遅延時間Ｔｘが全て異なる値となるので、これをもって不正通信を検出することができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態を図７及び図８に従って説明する。本例も、第１〜第３実施形態に対して異なる部分のみ詳述する。

図７（ａ），（ｂ）に示すように、本例の搬送波パラメータは、搬送波周波数の初期位相となっている。初期位相を変えるとは、例えば図７（ａ）の初期位相φ１を、初期位相φ２に切り替える例がある。そして、本例は、遅延時間推定の通信課程において、返信電波Ｓｂの搬送波周波数の初期位相を、不規則なタイミングで変化させる方法となっている。本例のタイミング情報Ｓｔは、１周期目の返信電波Ｓｂにおける搬送波周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の各初期位相を「φ１，φ１，φ１」と指定し、２周期目の返信電波Ｓｂにおける搬送波周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の各初期位相を「φ１，φ１，φ２」と指定する情報群となっている。

図８に示すように、電子キー２は、遅延時間推定の通信時、１周期目において、搬送波周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の各初期位相を「φ１，φ１，φ１」にして返信電波Ｓｂを車両１に送信する。また、電子キー２は、遅延時間推定の通信時、２周期目において、搬送波周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の各初期位相を「φ１，φ１，φ２」にして返信電波Ｓｂを車両１に送信する。すなわち、２周期目において搬送波周波数ｆ３の初期位相が「φ１」から「φ２」に切り替えられる。そして、電子キー２は、以降の各周期において、タイミング情報Ｓｔに則った初期位相パターンで返信電波Ｓｂを車両１に適宜送信する。

ここで、スマート照合が正当な通信であれば、搬送波周波数の各初期位相が予め決められたパターンと一致するので、スマート照合の成立が許可される。一方、中継器２９を使用した不正通信であれば、返信電波Ｓｂの搬送波周波数の初期位相が予め決められたパターンと一致せず、スマート照合の成立が許可されない。よって、図２（ａ），（ｂ）で示す攻撃パターンに対し、この通信が中継器２９を使用したものであることを判定することができる。

また、図２（ａ），（ｂ）で示す攻撃パターンが行われたとき、車両１は、共有する初期位相パターンで電子キー２から返信電波Ｓｂが送信されてくると想定して、共有する初期位相パターンの情報を基に補正をかける。しかし、不正通信時、車両１が受け付ける電波の初期位相は変動していないので、正しく補正が行われず、正確な遅延時間Ｔｘが推定されない。よって、求めた遅延時間Ｔｘが実際の距離の時間と異なるので、結果、通信が不正であることを判定することができる。また、搬送波周波数の初期位相パターンを変更して遅延時間Ｔｘを測定する動作を、複数回実施すれば、不正通信をより正しく検出するのに有利となる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態を図９及び図１０に従って説明する。本例も、第１〜第３実施形態に対して異なる部分のみ詳述する。

図９に示すように、本例の搬送波パラメータは、搬送波周波数の周波数間隔Δｆとなっている。搬送波周波数の周波数間隔Δｆは、例えば返信電波Ｓｂにおける「ｆ１」及び「ｆ２」の間の間隔と、返信電波Ｓｂにおける「ｆ２」及び「ｆ３」の間の間隔とをいい、これらが同じ値に設定されている。本例のタイミング情報Ｓｔは、１周期目の周波数間隔ΔｆをΔｆａと指定し、２周期目の周波数間隔ΔｆをΔｆｂと指定する情報群となっている。

電子キー２は、遅延時間推定の通信時、１周期目において、搬送波周波数の周波数間隔Δｆが「Δｆａ」となった返信電波Ｓｂを車両１に送信する。また、電子キー２は、遅延時間推定の通信時、２周期目において、搬送波周波数の周波数間隔Δｆを「Δｆｂ」に切り替えて返信電波Ｓｂを車両１に送信する。すなわち、２周期目において搬送波周波数の周波数間隔Δｆが「Δｆａ」から「Δｆｂ」に切り替えられる。そして、電子キー２は、以降の各周期において、タイミング情報Ｓｔに則った搬送波周波数の周波数間隔パターンで返信電波Ｓｂを車両１に適宜送信する。

ここで、スマート照合が正当な通信であれば、搬送波周波数の周波数間隔Δｆが予め決められたパターンと一致するので、スマート照合の成立が許可される。一方、中継器２９を使用した不正通信であれば、返信電波Ｓｂの搬送波周波数の周波数間隔Δｆが予め決められたパターンと一致せず、スマート照合の成立が許可されない。よって、図２（ａ），（ｂ）で示す攻撃パターンに対し、この通信が中継器２９を使用したものであることを判定することができる。

ところで、図１０に示すように、車両１からの送信電波Ｓａを中継器２９で中継する不正通信において、実際の遅延時間Ｔｘとは異なる時間を遅延させ、通信を不正に成立させてしまう行為が想定される。これは、遅延時間推定の周期性（推定可能な遅延時間Ｔｋの繰り返し）を利用した攻撃であって、遅延時間推定の演算に際して周波数の位相を基に演算する手法を用いた場合に発生する特性である。

さて、本例の場合、搬送波周波数の周波数間隔Δｆが変わると、推定する遅延時間Ｔｘも変わる。そこで、搬送波周波数の周波数間隔Δｆを切り替えて遅延時間Ｔｘを測定する動作を複数回実行する。このとき、スマート通信が正規通信であれば、車両１と電子キー２との距離が近いので、仮に搬送波周波数が変わっても全て同じ遅延時間Ｔｘが求まる。一方、中継器２９を使用した不正通信において、実際とは異なる時間を推定させる行為が行われた場合には、演算結果の遅延時間Ｔｘが異なる値をとるので、不正通信と判定することができる。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態を図１０〜図１２に従って説明する。本例は、搬送波周波数の搬送波パラメータ設定（搬送波パラメータ変更）を通信マスタ２３側（車両１側）で切り替える実施例である。よって、本例も第１〜第６実施形態に対して異なる部分のみ詳述する。

図１１に示すように、本例のパラメータ設定部２６は、端末２４ではなく通信マスタ２３（照合ＥＣＵ４）に設けられている。これにより、本例は、送信電波Ｓａの搬送波パラメータを変更するものとなっている。また、電子キー２は、車両１側で搬送波パラメータが設定された送信電波Ｓａを受信したとき、これをそのまま返信電波Ｓｂとして車両１に送り返す。すなわち、車両１側から送信された送信電波Ｓａに準じた返信電波Ｓｂを電子キー２に返信させ、搬送波パラメータ変更を行う車両１側において通信の正否を判定する。

車両１側で搬送波（送信電波Ｓａの搬送波）のパラメータを変更する場合、搬送波周波数の周波数間隔Δｆを変更する手法（第６実施形態の例）を採用するとよい。この場合、図１０に示すような実際の遅延時間Ｔｘとは異なる時間を遅延させて通信を不正に成立させてしまう攻撃を受けても、これを不正通信と判定することができる。

また、車両１側で搬送波（送信電波Ｓａの搬送波）のパラメータを変更する場合、搬送波周波数同士の振幅比を変更する手法（第４実施形態の例）を採用するとよい。ところで、図１２に示すように、車両１からの送信電波Ｓａを中継器２９で中継する不正通信において、実際の遅延時間Ｔｘとは異なる時間を遅延させ、通信を不正に成立させてしまう行為が行われたとする。ここで、２周期目で搬送波パラメータが「パターン１」の返信電波Ｓｂを車両１側が受信したときは、搬送波パラメータが「パターン２」の送信電波Ｓａを送信した後であるので、「パターン２」の搬送波パラメータで振幅を補正することになる。しかし、車両１が２周期目で受信した返信電波Ｓｂは、「パターン１」の搬送波周波数同士の振幅比となっているので、２周期目で送信する「パターン２」の送信電波Ｓａで、返信電波Ｓｂの振幅比を補正すると、遅延時間Ｔｘが正確な値で求まらない。よって、通信が不正であると判定することができる。

さらに、車両１側で搬送波（送信電波Ｓａの搬送波）のパラメータを変更する場合に、搬送波周波数の振幅比パターンを変更して遅延時間Ｔｘを測定する動作を、複数回実施する手法（第４実施形態の例）を採用してもよい。これにより、仮に図１０に示すような不正通信が試みられても、求まる遅延時間Ｔｘが毎回異なる値となるので、通信が不正であると判定することができる。

また、車両１側で搬送波（送信電波Ｓａの搬送波）のパラメータを変更する場合、搬送波周波数の初期位相を変更する手法（第５実施形態の例）を採用してもよい。また、この場合、搬送波周波数の初期位相を変更して遅延時間Ｔｘを測定する動作を、複数回実施するようにしてもよい。いずれの場合も、図１０に示すような不正通信が試みられたとき、この通信を不正として判定することができる。

なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・各実施形態において、搬送波周波数のパラメータを「変更しない」及び「変更する」の組み合わせにより、レスポンスコードの一部を表現してもよい。具体的には、レスポンスコードは「０」及び「１」の２値情報の組み合わせからなるが、例えば「変更しない」を「０」とし、「変更する」を「１」とすることにより、レスポンスコードの一部分を利用して、遅延時間推定及び搬送波パラメータ認証を行うことも可能である。

・第６実施形態において、ｆ１，ｆ２の間の周波数間隔とｆ２，ｆ３の周波数間隔とが同じとなっているが、これらを異なる値としてもよい。
・各実施形態において、返信電波Ｓｂは、送信電波Ｓａと同じデータ内容であることが好ましい。

・各実施形態において、遅延時間推定時のデータ送受信は、ＩＤ照合の通信時のどのタイミングで実施されてもよい。
・各実施形態において、不正通信か否かの判定は、車両１側で行うことに限らず、電子キー２側で実施してもよい。この場合、正否判定部２８は、電子キー２に設けられることになる。

・各実施形態において、搬送波パラメータの変更は、複数周期の中のどの周期で実施してもよい。
・各実施形態において、１周期内の搬送波周波数の数は、実施例のような３つに限らず、２つでもよいし、４つ以上としてもよい。

・各実施形態において、電子キーシステム３は、スマート通信を行うシステムに限定されず、他の通信形式や周波数を用いたシステムとしてもよい。
・各実施形態において、タイミング情報Ｓｔは、電子キー２から車両１に通知されてもよい。

・各実施形態において、端末２４は、電子キー２以外の他の端末（例えば高機能携帯電話）に変更可能である。
・各実施形態において、通信マスタ２３は、照合ＥＣＵ４以外の他のコントローラを適用可能である。

・各実施形態において、本例の通信不正成立防止システム２２は、車両１に適用されることに限らず、他の機器や装置に適用してもよい。
・各実施形態において、通信不正成立防止システム２２は、半二重方式に限らず、全二重方式により通信を行ってもよい。

１…車両、２…端末の一例である電子キー、４…通信マスタの一例である車両、２２…通信不正成立防止システム、２３…通信マスタ、２４…端末、２６…パラメータ設定部、２８…正否判定部、Ｓａ…送信電波、Ｓｂ…返信電波、Ｔｘ…遅延時間、ｆ１〜ｆ４…搬送波周波数、ｆ１’〜ｆ３’…搬送波周波数、φ１，φ２…初期位相、Δｆ…周波数間隔。

Claims (12)

1. 通信マスタからの送信電波を端末に受信させて当該端末から返信電波を返信させることにより、前記送信電波を送信してから前記返信電波を受信するまでの遅延時間を測定し、当該遅延時間から２者間の通信の正否を判定する通信不正成立防止システムにおいて、
   前記返信電波又は前記送信電波における搬送波のパラメータを設定するパラメータ設定部と、
   受信された前記返信電波又は送信電波において前記搬送波のパラメータを確認することにより、通信の正否を判定する正否判定部と
   を備えたことを特徴とする通信不正成立防止システム。
2. 前記通信マスタ及び端末の間で電波を送受信して前記遅延時間を測定する処理は、複数周期で実行され、
   前記パラメータ設定部は、複数周期の中のある周期の搬送波において当該搬送波のパラメータを変化させる
   請求項１に記載の通信不正成立防止システム。
3. 前記通信マスタは、前記送信電波を複数の搬送波周波数で送信して、その電波に準じた複数の搬送波周波数を有する前記返信電波を前記端末に返信させる通信を通じて、前記遅延時間を測定する
   請求項１又は２に記載の通信不正成立防止システム。
4. 前記パラメータ設定部は、搬送波パラメータの設定にあたり、ある周期の搬送波において搬送波周波数を変化させる
   請求項３に記載の通信不正成立防止システム。
5. 前記パラメータ設定部は、搬送波パラメータの設定にあたり、ある周期の搬送波において１周期内の搬送波周波数の送信順番を変化させる
   請求項３に記載の通信不正成立防止システム。
6. 前記パラメータ設定部は、搬送波パラメータの設定にあたり、ある周期の搬送波において１周期内の搬送波周波数の組み合わせを変化させる
   請求項３に記載の通信不正成立防止システム。
7. 前記パラメータ設定部は、搬送波パラメータの設定にあたり、ある周期の搬送波において１周期内の搬送波周波数同士の振幅比を変化させる
   請求項３に記載の通信不正成立防止システム。
8. 前記パラメータ設定部は、搬送波パラメータの設定にあたり、ある周期の搬送波において搬送波周波数の初期位相を変化させる
   請求項３に記載の通信不正成立防止システム。
9. 前記パラメータ設定部は、搬送波パラメータの設定にあたり、ある周期の搬送波において１周期内の搬送波周波数の周波数間隔を変化させる
   請求項３に記載の通信不正成立防止システム。
10. 搬送波パラメータを変更して通信の正否を判定する処理は、複数回実行される
    請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の通信不正成立防止システム。
11. 搬送波パラメータの設定は、端末側で実行される
    請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の通信不正成立防止システム。
12. 搬送波パラメータの設定は、通信マスタ側で実行される
    請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の通信不正成立防止システム。