ゼロ知識からのADAS機能解析

バスオフ攻撃と完全なりすまし装置

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バスオフ攻撃の手法と状態遷移

バスオフ攻撃と完全なりすまし装置の概要

バスオフ攻撃は，CAN（Controller Area Network）バス上で特定のECUを意図的に離脱させる手法です．ターゲットECUが送信したフレームを連続してエラーにすることで，エラー・カウンタ（TEC）が上昇し，しきい値を超えるとバスオフ状態に遷移します．この状態では対象のECUは通信を停止し，ほかのECUは異常を検知せずに動作を継続できます．

完全なりすまし装置は，このバスオフ攻撃を応用して，ターゲットECUの送信メッセージを模倣し，CANバスに注入する装置です．これにより，正規のECUを停止させた状態で，攻撃者が任意の制御信号を送信できます．

バスオフ攻撃の手法と状態遷移

CAN仕様では，ECUはエラー検出時にエラー・フレームを送信します．エラー・フレームにはアクティブ・エラー・フレームとパッシブエラー・フレームがあり，前者はほかのデータ送信を阻止可能で，後者は阻止できません．各ECUはTECとRECのカウンタをもち，送信時にエラーが発生するとTECが増加します．

攻撃には複数の方式があります．

1. スタッフ・エラー方式：ターゲットECUの送信フレームを連続してエラー化し，TECを255以上にしてバスオフ状態にする．攻撃中も他ECUのフレーム送信を許す
2. 1フレーム方式：ターゲットのフレーム送信中に255ビット期間ドミナント（0）を送信し，1回の攻撃でECUを離脱させる．攻撃中は他ECUのフレーム送信を許さない

ゼロ知識解析とADAS機能への応用

ゼロ知識解析により，ECUの内部仕様を知らなくても，送受信されるCANメッセージの周期やIDパターンから機能を特定できます．解析に基づき，ADAS（自動ブレーキ，全車速追従型オートクルーズ）などの制御信号を理解し，なりすまし攻撃で注入可能なメッセージを作成できます．

実車に適用する場合，解析装置はFPGAを利用して任意タイミングでエラー・フレームを送信し，バスオフ状態を再現します．OBD端子経由で完全なりすましを実現し，ブレーキ，アクセル，ハンドルを操作することや，外部スマホ・アプリからの制御も可能です．

この手法により，ADAS機能のブラックボックス解析が可能になり，ハードウェアを分解せずにメッセージ注入やリプレイ・アタックの効果を確認できます．解析結果を安全な環境で評価することで，車両制御信号の構造理解や安全性評価に活用できます．

〈著：ZEPマガジン〉

著者紹介

• 井上 博之
• 1989年　住友電気工業にて，Unixワークステーションの開発やインターネット通信機器の研究開発に従事
• 2000年 インターネット総合研究所にて，ネットワーク関連企業のコンサルティングや事業の立ち上げに従事
• 2007年　広島市立大学 大学院情報科学研究科
• 2021年　京都産業大学 情報理工学部

著書

1. マスタリングTCP/IP IPv6編 第2版，共著，オーム社．

参考文献

1. 強度128ビット! AES暗号セキュリティ・プログラミング入門，ZEPエンジニアリング．
2. "宇宙ロケットの高セキュア暗号通信技術，ZEPエンジニアリング．