前言

自2011年OPEN聯(lián)盟成立以來，其成立的技術(shù)委員會(huì)致力于制定統(tǒng)一的通信方式的物理層、協(xié)議一致性和互操作性等規(guī)范。在IEEE、OPEN聯(lián)盟和AVNU等組織的共同發(fā)展與合作下， 規(guī)范了車載以太網(wǎng)符合OSI模型的整體架構(gòu)。其架構(gòu)共包含Layer 1~7共7層架構(gòu)，分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。

物理層

物理層作為最底層，承擔(dān)著信號(hào)傳輸和硬件接口的任務(wù)。它負(fù)責(zé)在設(shè)備和物理傳輸介質(zhì)之間傳輸和接收非結(jié)構(gòu)化的原始數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)以太網(wǎng)不同，車載以太網(wǎng)僅需要使用1對(duì)雙絞線，且傳統(tǒng)以太網(wǎng)一般使用RJ45連接器連接，而車載以太網(wǎng)并未指定特定的連接器，連接方式更為靈活小巧，能夠大大減輕線束重量。

當(dāng)下主流的車載以太網(wǎng)協(xié)議主要為100BASE-T1（IEEE 802.3bw）、1000BASE-T1（IEEE 802.3bp）和2.5G/5G/10GBASE-T1（IEEE 802.3ch），其中，速率越高，對(duì)車載以太網(wǎng)物理層一致性測(cè)試就更為嚴(yán)格。

數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層是指兩個(gè)直接連接的節(jié)點(diǎn)之間的鏈路，提供節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。它定義了在兩個(gè)物理連接的設(shè)備之間建立和終止連接的協(xié)議。數(shù)據(jù)鏈路層可細(xì)分為L(zhǎng)LC(Logic Link Control)以及MAC（Media Access Control）兩個(gè)層級(jí)，其中：

LLC：負(fù)責(zé)識(shí)別和封裝網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，并控制錯(cuò)誤檢查和幀同步，與所用物理介質(zhì)沒有關(guān)系；

MAC：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)幀的封裝，總線訪問方式，尋址方式以及差錯(cuò)控制等，MAC層的存在則可以使得上層軟件與所用物理鏈路完全隔離，保證了MAC層的統(tǒng)一性。

網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層就是IP協(xié)議所在的層級(jí)，提供將數(shù)據(jù)包從一個(gè)連接到“不同網(wǎng)絡(luò)”的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的功能和程序方法。IP協(xié)議可以分為IPV4以及IPV6，車載以太網(wǎng)主要使用IPV4協(xié)議，IP協(xié)議的主要作用就是基于IP地址轉(zhuǎn)發(fā)分包數(shù)據(jù)。

ipv4信息

ipv6信息

傳輸層

傳輸層提供了在源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)之間通過網(wǎng)絡(luò)從一個(gè)應(yīng)用程序傳輸?shù)搅硪粋€(gè)應(yīng)用程序的可變長(zhǎng)度數(shù)據(jù)序列的功能和程序方法，同時(shí)保持服務(wù)質(zhì)量功能。傳輸協(xié)議可以面向連接或無連接。傳輸層的協(xié)議是TCP/UDP，這兩者協(xié)議彼此獨(dú)立，也可以同時(shí)存在。

TCPSegment 結(jié)構(gòu)

UDPSegment 結(jié)構(gòu)

會(huì)話層

會(huì)話層在兩個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)之間創(chuàng)建、控制連接并結(jié)束連接，稱為“會(huì)話”。會(huì)話層的常見功能包括用戶登錄（建立）、名稱查找（管理）和用戶注銷（終止）功能。

表示層

表示層處理協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)解密、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)解壓縮、操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)表示不兼容以及圖形命令。表示層將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為應(yīng)用程序?qū)咏邮艿男问剑酝ㄟ^網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。

應(yīng)用層

應(yīng)用程序?qū)邮荗SI模型中與最終用戶最接近的層，應(yīng)用層功能通常包括通過應(yīng)用層最常見的協(xié)議（稱為 HTTP、FTP、SMB/CIFS、TFTP 和 SMTP）來進(jìn)行文件共享、消息處理和數(shù)據(jù)庫(kù)訪問。

OSI與TCP模型

總結(jié)

隨著汽車智能化發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)化程度不斷提高，汽車內(nèi)部的通信需求也越來越多。OSI 模型可以為汽車網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)統(tǒng)一的框架，幫助汽車制造商和供應(yīng)商設(shè)計(jì)和開發(fā)汽車網(wǎng)絡(luò)。OSI網(wǎng)絡(luò)模型將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)分解為更容易管理的7層，各層級(jí)獨(dú)立完成各自任務(wù)，互不影響，分工明確，既有益于網(wǎng)絡(luò)排錯(cuò)，也能有利于各廠商的方案和設(shè)備發(fā)揮自己的特長(zhǎng)。

來源：汽車以太網(wǎng)技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室