车载以太网

以太网的层级结构

一般来说，以太网自下而上分为以下层级：

物理层（Physical Layer）：在底部，包括物理介质（如双绞线、光纤等）和物理连接方式（如以太网插口）。
数据链路层（Data Link Layer）：在物理层上方，包括以太网帧格式、帧的封装和解封装，以及物理地址（MAC地址）的管理。
网络层（Network Layer）：在数据链路层上方，包括IP地址的分配和路由功能，负责将数据包从发送方传输到接收方。
传输层（Transport Layer）：在网络层上方，提供端到端的可靠数据传输服务，通常使用传输控制协议（TCP）或用户数据报协议（UDP）。
应用层（Application Layer）：在顶部，提供各种网络应用和服务，如HTTP（超文本传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）等。

除了物理层、UDP-NM、DOIP、SOME/IP、SD这五个模块为车载以太网技术协议规范之外，其余均为传统以太网技术。
名词解释：

AVB：音视频桥接。
ICMP：Internet Control Message Protocol（互联网控制报文协议），ping就是其中的一个功能。
ARP：Address Resolution Protocol（地址解析协议），是一种用于在IPv4网络中将IP地址解析为MAC地址的协议。
DHCP：代表动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol）。
DHCP是一种网络协议，用于自动分配IP地址和其他网络配置参数给计算机和其他网络设备。它允许设备在加入网络时自动获取网络配置信息，而无需手动配置每个设备的IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器等。
DOIP（Diagnostic Over Internet Protocol）是一种用于在汽车领域进行诊断和通信的协议。它是在以太网上实现诊断通信的一种标准化协议。
UDP-NM：Network Management，UDP网络管理。

以太网数据收发原理

数据发送

当以太网数据从发送方传输到接收方时，经历了以下层级的处理：

应用层（Application Layer）：
应用层的应用程序生成要发送的数据。例如，Web浏览器通过HTTP协议生成HTTP请求。
传输层（Transport Layer）：
传输层将应用层的数据分割成更小的数据块，添加传输层协议头部，并为数据提供端到端的可靠传输。常见的传输层协议有传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。
如果使用TCP协议，数据将被分割成TCP段，并在每个段上添加TCP头部信息。
如果使用UDP协议，数据将被封装为UDP数据包，并在每个数据包上添加UDP头部信息。
网络层（Network Layer）：
网络层将传输层的数据包封装为网络层数据包，添加网络层协议头部，例如Internet协议（IP）头部。
IP头部包含源IP地址和目标IP地址，以便在网络中路由数据包。
数据链路层（Data Link Layer）：
数据链路层将网络层的数据包封装为数据链路层的帧（Frame），并添加数据链路层协议头部。
以太网使用以太网帧格式，将网络层数据包封装为以太网帧。以太网帧包含源MAC地址和目标MAC地址，以及其他控制信息。
物理层（Physical Layer）：
物理层负责将数据链路层的帧转换为电信号，并通过物理介质（如双绞线、光纤等）传输到接收方。
总结来说，以太网数据在发送到接收的过程中经历了应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。每个层级都负责添加头部信息、封装数据、提供协议功能和传输数据，以确保数据的可靠传输和正确处理。

数据接收

当以太网数据在接收方进行接收时，经历了以下层级的处理和解析：

物理层（Physical Layer）：
物理层接收到通过物理介质传输的电信号，并将其转换为数据链路层可以处理的数字信号。
数据链路层（Data Link Layer）：
数据链路层接收到物理层传输的数字信号，并进行解封装。它检查帧的完整性、错误检测，验证目标MAC地址等。
如果目标MAC地址与接收方的MAC地址匹配，数据链路层会将帧传递到上一层，即网络层。
网络层（Network Layer）：
网络层接收到数据链路层传递的帧，并解析网络层的头部信息，如IP头部。
它检查目标IP地址，确定是否是接收方应该处理的数据包。如果是，则将数据包传递到上一层，即传输层。
传输层（Transport Layer）：
传输层接收到网络层传递的数据包，并进行解封装。它检查传输层头部信息，如TCP头部或UDP头部。
根据传输层协议，它可能进行流量控制、分段重组和数据包排序等处理。如果数据包是目标端口所期望的，则将数据传递到上一层，即应用层。
应用层（Application Layer）：
应用层接收到传输层传递的数据，并进行进一步的处理。它解析应用层协议头部，如HTTP头部或FTP头部。
最终，应用层将数据提供给目标应用程序进行处理、显示或存储。
在接收方，数据逐层进行解封装和处理，直到达到应用层，其中每个层级负责处理相应的协议头部和数据，以确保正确的数据传输和协议操作。

注意：
目标的mac地址的获取方式：

通过ARP请求广播来获取。
ARP原理：
1. IP地址与MAC地址的映射：
- 在IPv4网络中，每个设备都有唯一的IP地址和MAC地址。
- ARP的目标是找到特定IP地址对应的MAC地址。
1. ARP请求广播：
- 当设备需要解析目标IP地址的MAC地址时，它会发送一个ARP请求广播到本地网络中的所有设备。该广播包含源设备的MAC地址、源IP地址以及目标IP地址（待解析的IP地址）。
- ARP请求广播的目的是询问本地网络中是否有设备具有待解析IP地址对应的MAC地址。
1. ARP响应：
- 在接收到ARP请求广播的设备中，与待解析IP地址相匹配的设备会发送一个ARP响应。ARP响应包含该设备的MAC地址、IP地址和目标设备的MAC地址。
- 其他设备接收到ARP响应后，将提取其中的MAC地址和IP地址，并将其存储在本地的ARP高速缓存中。
1. ARP高速缓存：
- 设备在处理ARP请求和ARP响应时，会将接收到的MAC地址与IP地址进行映射，并将其存储在本地的ARP高速缓存中。
- 当设备需要与之前通信过的设备通信时，它会首先检查本地的ARP高速缓存，以确定目标设备的MAC地址。如果有对应的条目，则直接使用缓存中的MAC地址，避免发送新的ARP请求。
1. 数据帧封装：
- 一旦发送方设备获取到目标设备的MAC地址，它将构建一个以太网数据帧，并填入目标MAC地址、源MAC地址等相关信息。
- 数据帧中的目标MAC地址被设置为待解析的目标IP地址对应的MAC地址。
通过这种方式，ARP允许设备通过IP地址查找目标设备的MAC地址，并确保数据能够正确地发送到目标设备。ARP协议是基于广播和响应机制的，使得设备可以在需要时动态地获取并维护IP地址与MAC地址的映射关系。
静态配置，直接指定mac地址，比较罕见，通常用于特定要求的场景。