CANとCANopenの基礎と応用および車載セキュリティ技術

CANとは何か

CAN（Controller Area Network）は、1980年代にボッシュ社が開発した車載ネットワーク技術です。
この技術は、車の電子制御装置（ECU同士）が互いに通信を行うための標準化された方法として採用されています。
CANはリアルタイム通信を可能にし、車両内の多くのECUが共同して動作するために重要な役割を果たします。

CANの主要な特徴は、データの信頼性と効率的な通信です。
これは、エラー検出や優先度制御機能が備わったメッセージ方式を用いて実現されています。
CANはまた、他のノードが影響を受けることなく通信エラーを処理できるため、非常に堅牢なネットワークとされています。

CANopenとは何か

CANopenは、CANプロトコルを基にしたアプリケーション層プロトコルです。
これにより、異なるメーカーの装置間での相互運用性が高まり、工場自動化や産業機械、医療機器などさまざまな分野での応用が可能になりました。
CANopenは、通信プロファイルだけでなく、デバイスプロファイルやパラメータといった装置の使い方も規定しています。

そのため、CANopenは単なるプロトコルにとどまらず、デバイスネットワーク全体の設計に関わる要素をカバーしていると言えます。
この標準化により、システムの拡張性が向上し、システム間のインテグレーションが容易になります。

CANとCANopenの応用

自動車産業での利用

CANは自動車のECU間の通信手段として広く利用されています。
エンジン制御、トランスミッション、オーディオシステム、空調システムなどに使われています。
これにより、複雑な車両制御が可能となり、精密で安全な自動車運行を実現しています。

CANopenは、車両のアフターマーケット装置や特殊車両向けに使用されることがあります。
これにより、既存の車両システムに対して新しい装置や機能を安全に追加できます。

産業機械での利用

工場の自動化システムにおいても、CANは採用されています。
機械間の情報共有や制御がリアルタイムで行えるため、生産効率の向上に寄与しています。
特に、ロボットアームや工作機械などの精度を要する装置では、その信頼性が重要視されています。

CANopenは、産業機械の標準化と相互運用性を確保するための選択肢として利用されています。
例えば、異なるメーカーのセンサーやアクチュエーターを同一ネットワーク上で統合するために活用されています。

車載セキュリティ技術

現代の自動車には、多くの通信プロトコルによる情報伝送が行われており、セキュリティの重要性がますます高まっています。
CANを利用する車両ネットワークにおいても、セキュリティ対策が不可欠です。

セキュリティ脆弱性とその影響

CANは本来、内部通信のために設計されたため、セキュリティ脆弱性が存在します。
例えば、物理的アクセスがあればデータの改ざんや乗っ取りが可能です。
これが悪意ある第三者に利用された場合、車両の制御が乗っ取られたり、機密情報が漏洩する可能性があります。

セキュリティ強化の取り組み

近年、メーカーはCANネットワークのセキュリティを強化する取り組みを進めています。
暗号化技術の導入や認証プロトコルの適用、ネットワークモニタリング技術の開発が進められています。
これにより、不正アクセスの検出や予防が可能となり、車両の安全性が向上しています。

CANopenにおけるセキュリティの重要性

CANopenにおいても、産業機械やメディカルデバイスのデータが守られることは重要です。
特に、工場全体をネットワークで統制している場合、セキュリティの脅威は重大な生産障害やデータ漏洩として商業上のリスクとなります。
したがって、CANopenネットワークには、プロトコルレベルでのセキュリティ強化が求められる場面が増えています。

まとめ

CANとCANopenは、車載ネットワークおよび産業分野で非常に重要な役割を果たす通信技術です。
その信頼性と柔軟性から多くの場面で活用されていますが、増大するサイバーセキュリティの脅威を考慮に入れた対策が不可欠です。
今後もこれらの技術が進化し続ける中で、セキュリティと効率性を兼ね備えたシステム開発が期待されます。