キーレスエントリシステム

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【発明の名称】	キーレスエントリシステム
【発明者】	【氏名】樋口淑夫
【要約】	【課題】送信されるコードを毎回変更することで安全性を保ち、且つ一方向通信のみで扉の開閉判定を可能にすること。【解決手段】トランスミッタ１１において、開閉要求の回数を発信カウンタ１１２で計数する。シード記憶部１１１内のシード値を送信毎に更新し、暗号化処理部１１３で暗号化して、送信部１１４が発信カウンタのデータと共に送信する。レシーバ１２においては、前回正当な処理を行ったときの送信回数と照合用データとを発信カウンタ１２１及びシード記憶部１２２に保持する。そして発信カウンタ１２１の更新データに基づいてシード値を予測する。検証部１２６は予測された暗号化シード値と、送信されてきた暗号化シード値と比較し、扉の開錠施錠の判定を行う。

【特許請求の範囲】
【請求項１】トランスミッタとレシーバ間で通信を行い、遠隔操作で鍵の開錠施錠を行うキーレスエントリシステムであって、前記トランスミッタは、開閉信号の送信回数を計数する発信カウンタと、前記開閉信号の送信毎にシード値を更新するシード記憶部と、前記シード記憶部に保持されているシード値を暗号化して暗号化シード値を出力する暗号処理部と、を有するものであることを特徴とするキーレスエントリシステム。
【請求項２】トランスミッタとレシーバ間で通信を行い、遠隔操作で鍵の開錠施錠を行うキーレスエントリシステムであって、前記トランスミッタは、開閉信号の送信回数を計数する第１の発信カウンタと、前記開閉信号の送信毎にシード値を更新する第１のシード記憶部と、前記第１のシード記憶部に保持されているシード値を暗号化して暗号化シード値を出力する第１の暗号処理部と、を有するものであり、前記レシーバは、前記トランスミッタからの開閉判定成功時の送信回数を少なくとも保持する第２の発信カウンタと、前記トランスミッタから受信した前記送信回数と前記第２の発信カウンタに保持されている送信回数との差分値から計数更新値を求め、前記計数更新値から前記第１のシード記憶部と同一系列のシード値を演算することにより新たなシード値を求め、これを照合用データとして出力する第２の演算処理部と、前記第２の演算処理部で演算され、開閉判定成功時のシード値を照合用データとして保持する第２のシード記憶部と、前記第２の演算処理部で求めた前記照合用データを暗号化して照合用開閉コードを出力する第２の暗号処理部と、前記第２の暗号処理部の照合用開閉コードと前記トランスミッタから受信した前記暗号化シード値とを比較することにより開閉判定を行う検証部と、を有するものであることを特徴とするキーレスエントリシステム。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠隔操作で扉の施錠及び開錠を行うキーレスエントリシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車のセキュリティ装置にも電子回路が使用されており、扉に鍵を差し込まなくても遠隔操作で扉を開閉できるキーレスエントリシステムが広く普及している。このキーレスエントリシステムは、扉の開閉信号を送信するトランスミッタと、トランスミッタから送られた信号を受信し、正当な機器によるものか否かを判別して正規の信号の場合は扉を開閉する信号を出力するレシーバとから成り立っている。
【０００３】トランスミッタは、例えばアンテナ、変調回路、記憶回路、演算装置等がキーと一体化された構成となっている。また、トランスミッタには送信ボタンが設けられており、この送信ボタンを押すことにより、離れた場所から自動車内に設置されたレシーバに向けて電波を送信する。そしてレシーバでは送信されたコードの判別を行い、扉の開閉の制御を行う。
【０００４】従来のキーレスエントリシステムでは固定コードが利用されている。例えば錠の開閉要求を行うトランスミッタと、開閉判定を行うレシーバとの間で、同一の特定コードを記憶部等に記録しておく。錠の開閉を行う際には、トランスミッタから特定コードを送信し、レシーバでは受信した特定コードが保持している特定コードと同一か否かの比較を行う。組となるトランスミッタとレシーバでは、同じコードを共有しているはずであるので、同一コードであれば、正当な機器から送信されたコードと判断し、扉の開錠又は施錠の動作を行う。
【０００５】別の例としては、毎回使い捨てのコードを利用する方法がある。この例では、トランスミッタから毎回異なるコードを送信して、レシーバでは送られたコードが正しいものかを演算処理を行って判別する。図４は毎回使い捨てのコードを用いたキーレスエントリシステムの構成図である。このキーレスエントリシステムは双方向に通信を行うレシーバ４０とトランスミッタ４１とからなり、レシーバ４０には数値情報生成部４２と暗号処理部４３が設けられ、トランスミッタ４１には暗号処理部４４が設けられている。
【０００６】数値情報生成部４２は毎回異なる数値情報を生成するものである。トランスミッタ４１の暗号処理部４４はレシーバ４０から送信された数値情報を元に、暗号化コードを生成するものである。レシーバ４０の暗号処理部４３はトランスミッタ４１の暗号処理部４４と同じ暗号処理を行うものであり、数値情報生成部４２から出力された数値情報に基づいて暗号化コードを生成するものである。
【０００７】このような構成のキーレスエントリシステムにおける動作について説明する。扉の開閉要求が発生した場合、トランスミッタ４１から起動信号が送信される。レシーバ４０はこの起動信号を受信すると、数値情報生成部４２で前回と異なる数値情報を生成し、トランスミッタ４１に対して数値情報を送信する。トランスミッタ４１はこの数値情報を受信すると、数値情報を暗号処理部４３に与え、暗号化コードを生成し、レシーバ４０に対して暗号化コードを送信する。
【０００８】レシーバ４０においても、数値情報生成部４２で生成した数値情報に基づき、暗号処理部４３で暗号化コードを生成する。このとき、トランスミッタ４１及びレシーバ４０で生成された暗号化コードは、暗号化コードの元になる数値情報が毎回異なっているので、毎回異なる値となる。また、暗号処理部４３及び４４では、同一の暗号処理を行っているので、同じ数値情報から生成される暗号化コードはトランスミッタ４１側とレシーバ４０側で同一であるはずである。
【０００９】そこで、レシーバ４０は、受信した暗号化コードと、暗号処理部４３が生成した暗号化コードとを照合し、同一であれば正当な機器から送信されたコードと判断し、開錠又は施錠の動作を行う。前述した固定コードを利用するキーレスエントリシステムの例とは異なり、毎回異なるコードが通信に利用される。このため、送信されるコードが仮に盗聴されたとしても、レシーバ４０では、次の扉の開閉要求が生じたときには、異なるコードを用いて照合することになる。従って盗聴したコードを利用して更めて扉を開閉をすることは不可能である。また暗号化されたコードを利用しているので、送信したコードからコードの生成処理方法を解析されにくい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、使用者毎に固定されたコードを利用するキーレスエントリシステムの場合、トランスミッタからレシーバへの一方向通信のみで、開錠又は施錠の動作が可能であるが、毎回同じコードを利用して通信を行うので、通信するコードの盗聴は容易である。通信するコードを盗聴すれば、同様の装置を偽造することが可能である。通信するコードの暗号化を行ったとしても、元となるコードが同じであれば、暗号化コードも同じものが生成されるので、盗聴者としては、暗号化方法を知らずとも盗聴した暗号化コードをそのまま伝送すれば、扉の開錠閉錠は可能であり、安全とはいえない。
【００１１】また、使い捨てコードを利用するキーレスエントリシステムの場合、暗号化コードを生成するために、毎回レシーバとトランスミッタの間で共有している値（数値情報）の同期を取る必要がある。例えば、レシーバ４０とトランスミッタ４１の間で双方向通信を行い、暗号処理のシードとなるコードをやり取りする処理が必要である。そのため、レシーバ４０において暗号処理のシードとなるコードを送信する回路や、トランスミッタ４１において暗号処理のシードとなるコードを受信する回路が必要となり、製造コストの低減及び装置の小型化に限界がある。
【００１２】本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、トランスミッタにおいては、データの同期を行うための受信回路を必要とせず、またレシーバにおいては、データの同期を行うための送信回路を必要とせず、送信コードから扉の開閉用のコードを容易に予測できないキーレスエントリシステムを実現することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明は、トランスミッタとレシーバ間で通信を行い、遠隔操作で鍵の開錠施錠を行うキーレスエントリシステムであって、前記トランスミッタは、開閉信号の送信回数を計数する発信カウンタと、前記開閉信号の送信毎にシード値を更新するシード記憶部と、前記シード記憶部に保持されているシード値を暗号化して暗号化シード値を出力する暗号処理部と、を有することを特徴とするものである。
【００１４】本願の請求項２の発明は、トランスミッタとレシーバ間で通信を行い、遠隔操作で鍵の開錠施錠を行うキーレスエントリシステムであって、前記トランスミッタは、開閉信号の送信回数を計数する第１の発信カウンタと、前記開閉信号の送信毎にシード値を更新する第１のシード記憶部と、前記第１のシード記憶部に保持されているシード値を暗号化して暗号化シード値を出力する第１の暗号処理部と、を有するものであり、前記レシーバは、前記トランスミッタからの開閉判定成功時の送信回数を少なくとも保持する第２の発信カウンタと、前記トランスミッタから受信した前記送信回数と前記第２の発信カウンタに保持されている送信回数との差分値から計数更新値を求め、前記計数更新値から前記第１のシード記憶部と同一系列のシード値を演算することにより新たなシード値を求め、これを照合用データとして出力する第２の演算処理部と、前記第２の演算処理部で演算され、開閉判定成功時のシード値を照合用データとして保持する第２のシード記憶部と、前記第２の演算処理部で求めた前記照合用データを暗号化して照合用開閉コードを出力する第２の暗号処理部と、前記第２の暗号処理部の照合用開閉コードと前記トランスミッタから受信した前記暗号化シード値とを比較することにより開閉判定を行う検証部と、を有することを特徴とするものである。
【００１５】このような構成によれば、トランスミッタから毎回異なる暗号化シード値が送信されるため、一度盗聴された送信コードから扉を開閉される心配がなくなる。また、レシーバで送信されてくるデータを予測して開閉の判定を行うため、トランスミッタでデータの同期を行うための受信回路、及びレシーバにおいてデータの同期を行うための送信回路を必要としなくなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけるキーレスエントリシステムについて、図面を参照しながら説明する。図１は本実施の形態におけるキーレスエントリシステムの構成図である。このキーレスエントリシステムは、トランスミッタ１１、レシーバ１２、扉開閉制御部１３を含んで構成される。トランスミッタ１１は扉の開閉コードを送信する装置であり、例えば鍵（キー）の内部に設けられる。トランスミッタ１１は、第１のシード記憶部１１１、第１の発信カウンタ１１２、第１の暗号処理部１１３、送信部１１４を有している。
【００１７】シード記憶部１１１はトランスミッタ１１のシード値を開閉信号（開閉コード）の送信毎に所定規則に基づいて発行し、そのデータを保持する記憶部である。発信カウンタ１１２はトランスミッタ１１から開閉コードを送信した送信回数を計数して計数値を記憶するカウンタである。暗号処理部１１３はシード記憶部１１１から読み出されたシード値を暗号化し、暗号化シード値を生成する処理部である。送信部１１４は発信カウンタ１１２の計数値と暗号化シード値とを開閉コードとして送信するものである。
【００１８】レシーバ１２は、トランスミッタ１１から送信された開閉コードを受信して判定処理を行い、判定結果に基づいて扉の施錠又は開錠信号を出力するものである。図１に示すようにレシーバ１２は、第２の発信カウンタ１２１、第２のシード記憶部１２２、演算処理部１２３、受信部１２４、第２の暗号処理部１２５、検証部１２５を有している。
【００１９】発信カウンタ１２１は、トランスミッタ１１から送信された開閉コードの送信回数を、開閉成功時の回数と開閉コードが受け付けられなった回数も含めて計数し、その計数値を記憶するカウンタである。シード記憶部１２２は、発信カウンタ１２１の計数値に基づいて、演算処理部１２３で演算されたシード値を記憶する記憶部である。演算処理部１２３は、発信カウンタ１２１の計数値に基づいて新たなシード値をシード記憶部１１１と同一系列で発行し、そのシード値を照合用データとして生成する処理部である。受信部１２４はトランスミッタ１１から送信された開閉コードを受信する回路である。暗号処理部１２５は演算処理部１２３で生成された照合用データ（更新シード値）の暗号処理を行い、照合用開閉コードを生成する処理部である。検証部１２６は暗号処理部１２５で生成された照合用開閉コードと、受信した開閉コード（暗号化シード値）との照合を行い、照合結果を演算処理部１２３と扉開閉制御部１３とに通知するものである。扉開閉制御部１３は検証部１２６での照合結果をもとに、扉の開閉制御を行う制御部である。
【００２０】このように構成されたキーレスエントリシステムの動作について説明する。先ず、図１に示すトランスミッタ１１とレシーバ１２は一対の組となる装置とし、トランスミッタ１１の暗号処理部１１３と、レシーバ１２の暗号処理部１２５は同一の暗号処理を行うものとする。一例としては、ＤＥＳ暗号のような公開アルゴリズムを用いた共通鍵暗号方式で実現しておけば、装置の量産後に同一の鍵を組となったトランスミッタ及びレシーバで同じ鍵値を設定するだけでよい。また設定段階において、トランスミッタ１１のシード記憶部１１１、及びレシーバ１２のシード記憶部１２２では、同一の値を初期シード値として設定しておく。
【００２１】先ず最初に使用者がトランスミッタ１１で開閉要求を設定する。トランスミッタ１１では、開閉要求が設定されると、シード記憶部１１１、発信カウンタ１１２の内容を更新する。更新方法については、対となるトランスミッタ１１とレシーバ１２間で同一の更新内容としておく。更新方法の一例として、現在保持しているデータの内容、即ちシード記憶部１１１のデータ、発信カウンタ１１２のデータを１番づつ増加させる方法がある。発信カウンタ１１２の計数値をｎとし、シード記憶部１１１のデータであるシード値をｆ（ｎ）とすると、シード値ｆ（ｎ）は、計数値ｎと非線形の関係になるのが好ましい。
【００２２】シード記憶部１１１は、所定のアルゴリズムに基づいて毎回異なるシード値を発行して保持し、更新したシード値を暗号処理部１１３に与える。暗号処理部１１３はシード値ｆ（ｎ）を所定の規則で暗号化し、暗号化シードＦ（ｎ）を生成する。送信部１１４は、暗号化シードＦ（ｎ）及び発信カウンタ１１２の計数値ｎを開閉コードとしてレシーバ１２に送信する。
【００２３】次にレシーバ１２は、送信された開閉コードを受信すると、受信された発信カウンタ１１２の計数値と、発信カウンタ１２１に保持されている計数値とに基づいて演算処理部１２３で計数更新値を生成する。次に演算処理部１２３は得られた計数更新値を用いて新たなシード値を演算し、照合用データとして出力する。暗号処理部１２５は入力された照合用データを暗号処理し、照合用開閉コードを生成する。検証部１２６は、生成した照合用開閉コードと、受信した暗号化シード値との照合を行う。照合結果が同一の値であれば、検証部１２６はそのことを演算処理部１２３を通知すると共に、扉開閉制御部１３に制御信号を送り、扉の錠が開いている場合には施錠の動作を行い、扉の錠が閉じている場合には開錠の動作を行う。そして演算処理部１２３は更新されたシード値をシード記憶部１２２に記憶させる。
【００２４】以上の動作を更に具体化するため、図２及び図３のフローチャートを参照して説明する。先ず図２を用いてトランスミッタ１１における送信処理について説明する。送信の開始時にステップＳ２１では、シード記憶部１１１、発信カウンタ１１２のデータを更新する。本実施の形態では、データ値を１番ずつ増加させるものとする。具体的には前回の発信カウンタ１１２の計数値をｎとすると、計数値をｎ＋１にし、シード記憶部１１１のデータをｆ（ｎ）とすると、シード値をｆ（ｎ）＋１（＝ｆ（ｎ＋１））にする。次のステップＳ２２では、シード記憶部１１１で保持されているシード値ｆ（ｎ＋１）を暗号化し、暗号化シードＦ（ｎ＋１）を生成する。ステップＳ２３に進むと、生成された暗号化シードＦ（ｎ＋１）と発信カウンタ１１２に保持されている送信回数のデータ（ｎ＋１）を開閉コードとして送信する。
【００２５】次に、図３を用いてレシーバ１２における受信処理について説明する。ステップＳ３１において受信部１２４がトランスミッタ１１から送信された開閉コードを受信したとする。次のステップＳ３２では、受信した開閉コードからトランスミッタ１１の発信カウンタ１１２のデータ（ｎ＋１）と、レシーバ１２の発信カウンタ１２１のデータｎ’（＝ｎ）の比較を行う。正当な機器同士であれば、次の関係が成立する。発信カウンタ１１２の値＞発信カウンタ１２１の値上記の条件を満たしていれば、ステップＳ３３に進み、そうでなければ、不正なデータと判断し、処理を中断又は終了する。
【００２６】ステップＳ３３では、送信された発信カウンタ１１２のデータと発信カウンタ１２１のデータから、次の計数更新値を計算する。発信カウンタ１１２の値－発信カウンタ１２１の値＝計数更新値【００２７】次のステップＳ３４では、計算された計数更新値を用いてシード値を更新し、照合用データを生成する。照合用データとしては、トランスミッタ１１で送信された計数値に対応するようレシーバ１２のシード値を更新すればよい。次式で照合用データを求める。シード記憶部１２２に保持されているシード値＋シード更新値＝照合用データ【００２８】ステップＳ３５に進むと、得られた照合用データを暗号処理部１２５に与えて暗号化する。そして暗号化された照合用データを照合用開閉コードとする。次のステップＳ３６では、検証部１２６はトランスミッタ１１から送られてきた開閉コードに含まれる暗号化シードと、レシーバ１２で生成した照合用開閉コードの照合を行う。正しいコードであれば、トランスミッタ１１から送信されたシード値と照合用データは同一であり、暗号化処理も同一であるので、次の関係が成立する。トランスミッタ１１の暗号化シード＝照合用開閉コードこの条件を満たしていればステップＳ３７に進み、扉開閉制御部１３に対してデータは正当なものであると判断し、錠の開錠又は施錠動作を行う。ここでは、正当な開閉コードを受信する毎に、開錠動作と閉錠動作を交互に繰り返す。また開閉成功の信号を成功開閉信号として演算処理部１２３に通知する。上記条件を満たしていなければ、不正なデータと判断し、処理を中断又は終了する。この場合、閉じられた扉を開けることはできない。
【００２９】次のステップＳ３８では、次回の送信に用いられる開閉コードを予測するため、演算処理部１２３は発信カウンタ１２１のデータとシード記憶部１２２のデータとを更新する。即ちシード記憶部１２２のデータを照合用データｆ（ｎ＋１）に更新し、発信カウンタ１２１のデータをトランスミッタ１１から送信されてきた計数値（ｎ＋１）に更新する。正当な処理が行われていれば、照合用データはトランスミッタ１１のシード記憶部１１１に保持されているシード値と同一のはずである。従ってトランスミッタ１１とレシーバ１２間で共通のシード値ｆを保有することになる。
【００３０】ここで検証動作について更に詳しく説明する。レシーバ１２は、シード値の変更規則と、シード記憶部１２２で保持されている前回受信の正当な照合データとにより、トランスミッタ１１から送信される暗号化データのシード値を推測している。即ち、トランスミッタ１１及びレシーバ１２の各発信カウンタのデータからその差分値を求めることにより、前回開閉判定が成功したときから計数して、トランスミッタ１１側でシード値の更新が行われた回数を判明できる。
【００３１】レシーバ１２では、前回開閉判定に成功したときの照合用データ、即ちトランスミッタ１１のおけるシード値が保持されているので、このシード値をトランスミッタ１１側で更新を行った回数と同じ回数分、所望の規則性に基づき更新すれば、トランスミッタ１１から送信されてくるシード値と同じ値がレシーバ１２側で得られるはずである。しかし、正規のデータ以外では、シード値を求めることはできないので、通信の安全性は補償されることになる。
【００３２】ここで、通信の安全性について更に説明する。受信処理において、トランスミッタの発信カウンタ１１２は、開閉要求を送信した回数を計数している。また、レシーバの発信カウンタ１２１は、前回正当な開閉信号（成功開閉信号）を受信したときにおける送信回数を少なくとも保持している。発信カウンタの値をアップカウントに設定している限り、正常な機器間であれば、前述したように次の関係が常に成立する。発信カウンタ１１２の値＞発信カウンタ１２１の値ステップＳ３２でこの関係が成立しない場合は、正当なデータでないとして処理が中断される。従って前回送信したデータを盗聴して用いても、上記の発信カウンタの条件を満たさないので、正当なコードと認められない。この場合、正規の鍵を持つ運転者が、その鍵を用いて扉を手動で開けたとき、レシーバ１２の発信カウンタ１２１がカウントダウンを行い、今回の発信カウンタ１２１の計数値が発信カウンタ１１２の計数値と一致するように制御すれば良い。
【００３３】さて、機器製造時に各シード記憶部に初期設定されたシード値は、盗聴者にとって不明である。且つシード値が毎回変化するので、シード値を暗号化したデータは毎回異なり、予測不可能なものとなる。更に、送信されてくるデータは暗号化されており、通信時にお互いに保持しているシード値そのものは送信されていない。従って、通信に用いられているデータから、お互いに保持されているシード値を解読することは不可能である。よって、盗聴した通信データから、開閉に用いるデータを推測することは困難であり、通信時のセキュリティが十分確保されることになる。
【００３４】以上のように本実施の形態のキーレスエントリシステムによれば、トランスミッタ１１及びレシーバ１２で保持している発信カウンタのデータから共有すべきシード値を推測しているので、毎回変化するコードを利用してセキュリティを高めることができ、且つトランスミッタ１１からレシーバ１２への一方向の通信を実現することができる。また、送信されたコードがレシーバ１２に直接受信されず、トランスミッタ１１のシード値のみが更新された場合でも、レシーバ１２側では、シード値を正確に予測する。このため、シード値が等しいかどうかの判定を一回行うだけで、開閉の判断を行うことができる。
【００３５】なお、本実施の形態におけるシード値の更新方法に関しては、更新値からシード値を推測できる規則性があればよく、シード値の更新における変化方法を変更したり、シード値の更新にテーブル等を用いてランダム性を持たせてもよい。また更新毎にシード値に暗号化処理をしたり、更新パターンに変化を持たせることによって、より強固なセキュリティを実現することができる。
【００３６】なお、以上の実施の形態では、正当な開閉コードを受信する毎に、開錠動作と閉錠動作を交互に繰り返すものとした。これはトランスミッタ１１に１つの押圧ボタンが設けられた場合を想定している。鍵に２つの押圧ボタンを設け、一方をロックボタン（施錠）とし、他方をアンロックボタン（開錠）とし、アンロックボタンの押圧時にのみ、上記の開錠動作を行うようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、トランスミッタにおいて毎回異なるシード値を暗号化することによって、送信するコードのセキュリティを保つことができる。また、レシーバの発信カウンタが、前回正当な処理を行ったときの送信回数を保持し、シード記憶部がそのときのシード値を保持しているので、レシーバで保持しているデータと開閉コードから、次回に送信されるシード値を予測することができる。こうすると、トランスミッタからレシーバへの一方向の通信のみで、扉の開錠施錠を行うことができる。

【出願人】	【識別番号】０００００５８２１【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】	平成１２年２月１４日（２０００．２．１４）
【代理人】	【識別番号】１０００８４３６４【弁理士】【氏名又は名称】岡本宜喜
【公開番号】	特開２００１－２２７２１７（Ｐ２００１－２２７２１７Ａ）
【公開日】	平成１３年８月２４日（２００１．８．２４）
【出願番号】	特願２０００－３４９２２（Ｐ２０００－３４９２２）