前言

自2011年OPEN聯盟成立以來，其成立的技術委員會致力于制定統一的通信方式的物理層、協議一致性和互操作性等規范。在IEEE、OPEN聯盟和AVNU等組織的共同發展與合作下， 規范了車載以太網符合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、數據鏈路層、網絡層、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之間傳輸和接收非結構化的原始數據。與傳統以太網不同，車載以太網僅需要使用1對雙絞線，且傳統以太網一般使用RJ45連接器連接，而車載以太網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協議主要為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，對車載以太網物理層一致性測試就更為嚴格。

數據鏈路層

數據鏈路層是指兩個直接連接的節點之間的鏈路，提供節點到節點的數據傳輸。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議。數據鏈路層可細分為LLC(Logic Link Control)以及MAC（Media Access Control）兩個層級，其中：

LLC：負責識別和封裝網絡層協議，并控制錯誤檢查和幀同步，與所用物理介質沒有關系；

MAC：負責數據幀的封裝，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層的統一性。

網絡層

網絡層就是IP協議所在的層級，提供將數據包從一個連接到“不同網絡”的另一個節點的功能和程序方法。IP協議可以分為IPV4以及IPV6，車載以太網主要使用IPV4協議，IP協議的主要作用就是基于IP地址轉發分包數據。

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絡從一個應用程序傳輸到另一個應用程序的可變長度數據序列的功能和程序方法，同時保持服務質量功能。傳輸協議可以面向連接或無連接。傳輸層的協議是TCP/UDP，這兩者協議彼此獨立，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

表示層處理協議轉換、數據加密、數據解密、數據壓縮、數據解壓縮、操作系統之間的數據表示不兼容以及圖形命令。表示層將數據轉換為應用程序層接受的形式，以通過網絡發送。

應用層

應用程序層是OSI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議（稱為 HTTP、FTP、SMB/CIFS、TFTP 和 SMTP）來進行文件共享、消息處理和數據庫訪問。

OSI與TCP模型

總結

隨著汽車智能化發展、網絡化程度不斷提高，汽車內部的通信需求也越來越多。OSI 模型可以為汽車網絡提供一個統一的框架，幫助汽車制造商和供應商設計和開發汽車網絡。OSI網絡模型將復雜的網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，既有益于網絡排錯，也能有利于各廠商的方案和設備發揮自己的特長。

來源：汽車以太網技術研究實驗室