前言

自2011年OPEN聯(lián)盟成立以來，其成立的技術委員會致力于制定統(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。其架構共包含Layer 1~7共7層架構，分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。

物理層

物理層作為最底層，承擔著信號傳輸和硬件接口的任務。它負責在設備和物理傳輸介質(zhì)之間傳輸和接收非結構化的原始數(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，對車載以太網(wǎng)物理層一致性測試就更為嚴格。

數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層是指兩個直接連接的節(jié)點之間的鏈路，提供節(jié)點到節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸。它定義了在兩個物理連接的設備之間建立和終止連接的協(xié)議。數(shù)據(jù)鏈路層可細分為LLC(Logic Link Control)以及MAC（Media Access Control）兩個層級，其中：

LLC：負責識別和封裝網(wǎng)絡層協(xié)議，并控制錯誤檢查和幀同步，與所用物理介質(zhì)沒有關系；

MAC：負責數(shù)據(jù)幀的封裝，總線訪問方式，尋址方式以及差錯控制等，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)絡層

網(wǎng)絡層就是IP協(xié)議所在的層級，提供將數(shù)據(jù)包從一個連接到“不同網(wǎng)絡”的另一個節(jié)點的功能和程序方法。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和目標主機之間通過網(wǎng)絡從一個應用程序傳輸?shù)搅硪粋€應用程序的可變長度數(shù)據(jù)序列的功能和程序方法，同時保持服務質(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)議彼此獨立，也可以同時存在。

TCPSegment 結構

UDPSegment 結構

會話層

會話層在兩個或多個計算機之間創(chuàng)建、控制連接并結束連接，稱為“會話”。會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)轉換為應用程序?qū)咏邮艿男问剑酝ㄟ^網(wǎng)絡發(fā)送。

應用層

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

OSI與TCP模型

總結

隨著汽車智能化發(fā)展、網(wǎng)絡化程度不斷提高，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)絡提供一個統(tǒng)一的框架，幫助汽車制造商和供應商設計和開發(fā)汽車網(wǎng)絡。OSI網(wǎng)絡模型將復雜的網(wǎng)絡分解為更容易管理的7層，各層級獨立完成各自任務，互不影響，分工明確，既有益于網(wǎng)絡排錯，也能有利于各廠商的方案和設備發(fā)揮自己的特長。

來源：汽車以太網(wǎng)技術研究實驗室