汽车以太网对TCP/IP协议簇的应用

Posted 2021-04-25 怿星科技

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了汽车以太网对TCP/IP协议簇的应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

国庆节

国庆小长假已过。在这短暂又漫长的7天假期中，相信大家都如愿以偿的实现了一场说走就走的旅行吧。十一假期后的第一周，大家是否还沉浸在节日欢悦的氛围中，没有准备好“冲锋陷阵”，那就让怿星科技的“干货”为您在接下来的工作中补充能量，蓄势待发。

今天，我们要和大家分享的干货是汽车以太网对TCP/IP协议簇的应用。汽车以太网与传统以太网的主要区别在于物理层及应用层，而网络层及传输层大多参考传统应用，即TCP/IP协议簇（TSN暂不讨论）。使用传统网络TCP/IP协议簇，既能加快汽车以太网数据传输的速度，又能与因特网无缝连接，从而实现车内与车外的信息交互。同时，还具有良好的扩展空间以及支持新增上层应用协议的传输。

OSI（开放系统集成）模型是通信行业的基本模型，具体规定了每一层所应具备的功能，而TCP/IP协议簇亦是一种分层结构，相对应OSI模型中的第三层网络层及第四层传输层。TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）协议包含了一系列构成互联网络基础的网络协议，是Internet的核心协议。

TCP/IP协议簇的每一层包含的都是一些相对独立的协议，使用时可以根据系统的需要把这些协议混合并重新搭配。当应用层的数据用TCP传送数据时，数据首先被传送到协议栈中，然后逐层封装，最后在物理层以比特流的形式进行传输。其中在每一层的封装过程中都要增加一些首部信息（有时也需要尾部信息）。具体封装过程如上图所示，首部信息中相应字段用来表明本层所服务的上层协议类型，接收端可以依据这些字段进行分用。

接下来分别介绍一下网络层及传输层的一些主要协议。

1网络层

▶IP协议：

▶ARP协议：

第一种情况：如果两个主机不在同一子网内，就需要把数据报文发送到两个子网连接处的路由器或网关（Router/Gateway），让网管处理。

▶ICMP协议：

由于IP协议提供的是不可靠的、无连接的数据传输方式，它本身缺少差错报告和纠正机制，ICMP协议就是为了弥补这个缺憾而产生的，其负责网络中的错误处理。虽然ICMP是一个网络层协议，但是它的报文是先封装成IP报文，然后再封装到以太网帧中。如平时我们使用“ping命令”发送回送请求与应答报文来确定两台主机或路由器在IP层能否通信，就是一种典型的ICMP协议的应用。

2传输层

▶UDP协议：

UDP是一种简单的、无连接、不可靠的传输协议。若某进程需要发送一个不关心其可靠性的报文，可使用UDP。UDP报文同样由首部和数据部分组成，首部主要定义了发送和接收端口。UDP报文封装在IP数据段中。UDP没有流量控制机制，在收到分组之后也不会有确认，但是它提供了某种程度的差错控制。如果在收到的UDP分组中检测到错误，则说明需要丢弃该分组。

▶TCP协议：

不同于UDP，TCP是一种面向连接的、可靠的传输协议。它能够保证两端通信主机之间的信息可达。在传送数据前，源主机需要先和目的主机建立连接，然后在此连接上，按顺序收发带有编号的数据段。同时，需要对每个数据段进行确认，如果指定时间内没有收到确认，源主机重发该数据段。数据传输完毕之后还需要将连接关闭。TCP能够正确处理传输过程中丢包、传输顺序错乱等异常情况。

TCP报文同样由首部和数据部分组成，如上图所示首部中包含了源/目的端口、序号、确认号、控制字段等。这些控制字段主要用在TCP的流量控制、连接建立和终止、连接异常终止以及数据传送方式等方面。虽然在某些特定应用场合中，TCP/IP协议未来有可能会被AVB/TSN协议所取代，但截至目前，仍然是汽车以太网通信中普遍采用的通信方式。许多汽车相关的应用层协议诸如DoIP、SOME/IP、UDPNM等都是基于TCP/IP实现的。TCP/IP中Socket的设计是SOA架构设计中的重要部分，而TCP/IP协议栈的开发或集成则是以太网节点实现中的重要部分。