車(chē)載以太網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)

車(chē)載網(wǎng)絡(luò)由于自動(dòng)駕駛和連接技術(shù)的飛速發(fā)展而快速發(fā)展，推動(dòng)著汽車(chē)行業(yè)向前發(fā)展。需要支持更多功能以提高效率、安全性和駕駛體驗(yàn)。因此，對(duì)數(shù)據(jù)帶寬和電纜數(shù)量的要求越來(lái)越高，以及復(fù)雜性、靈活性和成本效益等因素也變得更加具有挑戰(zhàn)性。

要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，必須將多種技術(shù)很好地集成到車(chē)內(nèi)。這包括長(zhǎng)程雷達(dá)、短/中程毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、攝像頭、超聲波傳感器和 GPS，它們都以不同的數(shù)據(jù)速率和通信協(xié)議運(yùn)行。因此，這些分散的網(wǎng)絡(luò)正越來(lái)越多地演變?yōu)榧械木W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

大多數(shù)的這些新功能和應(yīng)用都需要依賴(lài)昂貴且復(fù)雜的布線(xiàn)和需要較大帶寬的電子 設(shè)備。這將會(huì)是增加汽車(chē)價(jià)格和重量的關(guān)鍵因素。為了解決這個(gè)問(wèn)題，新制定的BroadR-Reach100 Mbit/s汽車(chē)以太網(wǎng)規(guī)范試試圖優(yōu)化車(chē)內(nèi)布線(xiàn)，在單根非屏蔽雙絞銅線(xiàn)上基于100Mbit/s運(yùn)行。

BroadR-Reach 100 Mbit / s汽車(chē)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)旨在解決這個(gè)問(wèn)題 - 通過(guò)允許多個(gè)車(chē)載系統(tǒng)同時(shí)通過(guò)非屏蔽單根雙絞線(xiàn)電纜訪(fǎng)問(wèn)信息，降低連接成本和布線(xiàn)重量。

OPEN Alliance BroadR-Reach（OABR）規(guī)范定義了一個(gè)單一的雙絞線(xiàn)100Mbit/s接口。OABR將降低車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的成本和重量，因?yàn)橹皇褂靡桓€(xiàn)。信號(hào)均在雙絞線(xiàn)上發(fā)送。

雙絞線(xiàn)是一種由兩根相互絕緣的導(dǎo)線(xiàn)絞合而成的電纜。它是一種常見(jiàn)的傳輸介質(zhì)，用于電信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和其他應(yīng)用。雙絞線(xiàn)的兩根導(dǎo)線(xiàn)通常由銅制成，并包裹在絕緣層中。兩根導(dǎo)線(xiàn)絞合在一起，以減少外部電磁干擾。

車(chē)載以太網(wǎng)是新的物理層標(biāo)準(zhǔn)，使用以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)作為車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它提供高抗干擾性、減少了布線(xiàn)和高速數(shù)據(jù)速率。高抗干擾性和減少了布線(xiàn)是將以太網(wǎng)引入車(chē)內(nèi)的兩大創(chuàng)新。如果沒(méi)有高抗干擾性能力，我們熟悉的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，100Base-T和100Base-TX，將無(wú)法承受車(chē)內(nèi)惡劣的電磁環(huán)境。

圖1. 雙工 PHY 輸入輸出 (I/O) 與全雙工 PHY 輸入輸出 (I/O)

PHY 層是物理層 (PHY)，它定義了數(shù)據(jù)在物理介質(zhì)上傳輸?shù)姆绞?。PHY 層有兩種 I/O 模式：雙工和全雙工。

雙工：在雙工模式下，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能在一個(gè)時(shí)間內(nèi)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。這意味著，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)正在發(fā)送數(shù)據(jù)，那么另一個(gè)節(jié)點(diǎn)必須等待才能發(fā)送數(shù)據(jù)。雙工模式通常用于低速鏈路，例如以太網(wǎng) 10Base-T 和以太網(wǎng) 100Base-TX。

全雙工：在全雙工模式下，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以在任何時(shí)候同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。這意味著，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)交換數(shù)據(jù)，從而提高數(shù)據(jù)吞吐量。全雙工模式通常用于高速鏈路，例如以太網(wǎng) 1000Base-T 和以太網(wǎng) 10GBase-T。

表1雙工 PHY I/O 和全雙工 PHY I/O 的比較

圖 1 顯示了物理 (PHY) 層的高級(jí)概述。標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng) 100Base-Tx 是具有 2 個(gè)雙絞線(xiàn)的雙半雙工配置。相比之下，車(chē)載以太網(wǎng) 100Base-T1 是一種全雙工鏈路，具有單個(gè)雙絞線(xiàn)，可以雙向傳輸 100 兆位每秒 (Mbps)。這意味著節(jié)點(diǎn)之間理論上可以進(jìn)行 200 Mbps 的通信聚合。在 1000Base-T1 上可以看到同樣的改進(jìn)。

以太網(wǎng)速度與以比特每秒或千比特每秒速度運(yùn)行的 CAN、CAN-FD、LIN 和 FlexRay 進(jìn)行比較，就會(huì)發(fā)現(xiàn)巨大的差異。這清楚地表明了汽車(chē)以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，它可以滿(mǎn)足自動(dòng)駕駛汽車(chē) (AV) 對(duì)更大帶寬的需求。

圖2. 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)到分層同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

圖 2 的左側(cè)圖顯示了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的右側(cè)可能是環(huán)形拓?fù)涞?MOST 網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的左側(cè)可能是 CAN 或 CAN-FD 總線(xiàn)，其中多個(gè)節(jié)點(diǎn)可以直接訪(fǎng)問(wèn)總線(xiàn)。這被認(rèn)為是經(jīng)典的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中只有單級(jí)通信。子網(wǎng)之間的所有通信都可以由中央網(wǎng)關(guān)直接管理。另一方面，圖 2 的右側(cè)圖是層次同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，其中經(jīng)典技術(shù)如 CAN、CAN-FD、LIN 和 FlexRay 在最低層。網(wǎng)絡(luò)的第二層（由六邊形表示）是 Ethernet 和經(jīng)典技術(shù)之間的中間網(wǎng)關(guān)。頂層的矩形可以是交換機(jī)或僅具有 Ethernet 端口的單元。這是為了使通信能夠以更響應(yīng)的方式與所有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。

圖 3. 以太網(wǎng)作為骨干

圖 3 說(shuō)明了分層同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。我們有車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)、駕駛員輔助系統(tǒng)、環(huán)繞視圖和動(dòng)力總成和底盤(pán)，域間網(wǎng)關(guān)將經(jīng)典技術(shù)轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)。這些不同技術(shù)之間的翻譯，也稱(chēng)為以太網(wǎng)骨干，允許子單元及其中間網(wǎng)關(guān)連接到支持以太網(wǎng)的中央網(wǎng)關(guān)。以太網(wǎng)千兆位每秒的實(shí)現(xiàn)愿景已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，許多原始設(shè)備制造商都使用這種架構(gòu)作為其以太網(wǎng)骨干。

汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演變：網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將需要成為特定于模型的，因?yàn)榈投撕透叨塑?chē)輛都有不同的需求。目前，汽車(chē)以太網(wǎng)不會(huì)取代所有聯(lián)網(wǎng)需求，而是將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)與經(jīng)典總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共存。這是因?yàn)槌杀臼亲璧K汽車(chē)以太網(wǎng)更廣泛采用的一個(gè)關(guān)鍵障礙。像 CAN、CAN-FD 和 LIN 這樣的經(jīng)典技術(shù)已經(jīng)成熟且具有成本效益。它們將仍然與特定應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)，尤其是那些以低成本和低帶寬為關(guān)鍵設(shè)計(jì)規(guī)范的領(lǐng)域。

由于汽車(chē)以太網(wǎng)高性能、可靠且具有成本效益的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在汽車(chē)行業(yè)中日益得到采用。它相對(duì)于傳統(tǒng)的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如 CAN 和 LIN，具有以下優(yōu)勢(shì)：

更高的帶寬：汽車(chē)以太網(wǎng)可以支持高達(dá) 10 Gbps 的數(shù)據(jù)速率，這比 CAN 和 LIN 的帶寬要高得多。這允許傳輸大量數(shù)據(jù)，例如高分辨率圖像和視頻，這對(duì)于高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 和自動(dòng)駕駛汽車(chē) (AV) 至關(guān)重要。

更低的延遲：汽車(chē)以太網(wǎng)的延遲非常低，這是數(shù)據(jù)包從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)節(jié)點(diǎn)所需的時(shí)間。這對(duì)于實(shí)時(shí)應(yīng)用程序，例如安全氣囊和電子穩(wěn)定控制 (ESC) 非常重要。

減少布線(xiàn)：汽車(chē)以太網(wǎng)使用單根雙絞線(xiàn)，可以是屏蔽或非屏蔽的。這減少了車(chē)輛中所需的布線(xiàn)量，從而可以節(jié)省重量和空間。

提高靈活性：汽車(chē)以太網(wǎng)是一種基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，因此易于與其他系統(tǒng)和設(shè)備集成。這使其成為比傳統(tǒng)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更靈活和可擴(kuò)展的解決方案。

以太網(wǎng)協(xié)議?；谟?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的七層OSI模型，OSI 定義了網(wǎng)絡(luò)互連的七層框架（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話(huà)層、表示層、應(yīng)用層），即 ISO 開(kāi)放互連系統(tǒng)參考模型。

每一層實(shí)現(xiàn)各自的功能和協(xié)議，并完成與相鄰層的接口通信。OSI 的服務(wù)定義詳細(xì)說(shuō)明了各層所提供的服務(wù)。某一層的服務(wù)就是該層及其下各層的一種能力，它通過(guò)接口提供給更高一層。各層所提供的服務(wù)與這些服務(wù)是怎么實(shí)現(xiàn)的無(wú)關(guān)。

第一層：物理層

物理層負(fù)責(zé)在設(shè)備（例如網(wǎng)絡(luò)接口控制器、以太網(wǎng)集線(xiàn)器或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)）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)。它將數(shù)字比特轉(zhuǎn)換為電信號(hào)、無(wú)線(xiàn)信號(hào)或光信號(hào)。層規(guī)范定義了諸如電壓水平、電壓變化的定時(shí)、物理數(shù)據(jù)速率、最大傳輸距離、調(diào)制方案、信道訪(fǎng)問(wèn)方法和物理連接器等特性。這包括引腳布局、電壓、線(xiàn)路阻抗、電纜規(guī)格、信號(hào)定時(shí)和無(wú)線(xiàn)設(shè)備的頻率。比特率控制是在物理層完成的，并且可能將傳輸模式定義為單工、半雙工和全雙工。物理層的組件可以用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪?lái)描述。物理層規(guī)范包含在流行的藍(lán)牙、以太網(wǎng)和 USB 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范中。一個(gè)不太知名的物理層規(guī)范的例子是 CAN 標(biāo)準(zhǔn)。

物理層還指定了編碼如何在物理信號(hào)（例如電電壓或光脈沖）上發(fā)生。例如，1 比特可能在銅線(xiàn)上表示為從 0 伏到 5 伏信號(hào)的轉(zhuǎn)換，而 0 比特可能表示為從 5 伏到 0 伏信號(hào)的轉(zhuǎn)換。因此，在物理層經(jīng)常發(fā)生的常見(jiàn)問(wèn)題通常與不正確的媒體終止、EMI 或噪聲干擾以及配置錯(cuò)誤或無(wú)法正常工作的 NIC 和集線(xiàn)器有關(guān)。

第二層：數(shù)據(jù)鏈路層:

數(shù)據(jù)鏈路層提供節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸 - 兩個(gè)直接連接的節(jié)點(diǎn)之間的鏈路。它檢測(cè)并可能糾正物理層可能發(fā)生的錯(cuò)誤。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。它還定義了它們之間的流量控制協(xié)議。

IEEE 802 將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)子層：中繼訪(fǎng)問(wèn)控制 (MAC) 層 - 負(fù)責(zé)控制網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備如何獲得對(duì)媒介的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限和傳輸數(shù)據(jù)的權(quán)限; 邏輯鏈路控制 (LLC) 層 - 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。

IEEE 802 網(wǎng)絡(luò)（例如 802.3 以太網(wǎng)、802.11 Wi-Fi 和 802.15.4 Zigbee）的 MAC 和 LLC 層在數(shù)據(jù)鏈路層運(yùn)行。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 (PPP) 是一個(gè)可以在多個(gè)不同的物理層（例如同步和異步串行線(xiàn)）上運(yùn)行的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。

ITU-T G.hn 標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)選擇性重復(fù)滑動(dòng)窗口協(xié)議提供誤差校正和流量控制，該標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)現(xiàn)有的電線(xiàn)（電力線(xiàn)、電話(huà)線(xiàn)和同軸電纜）提供高速局域網(wǎng)。安全性，特別是（經(jīng)過(guò)身份驗(yàn)證的）加密，可以在此層使用 MACsec 應(yīng)用。

第三層：網(wǎng)絡(luò)層:

網(wǎng)絡(luò)層提供將數(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。網(wǎng)絡(luò)是一種可以連接許多節(jié)點(diǎn)的媒介，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)地址，并允許連接到它的節(jié)點(diǎn)僅通過(guò)提供消息的內(nèi)容和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的地址來(lái)將消息傳輸?shù)竭B接到它的其他節(jié)點(diǎn)，并讓網(wǎng)絡(luò)找到將消息傳遞到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的方法，可能會(huì)通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)路由它。如果消息太大而無(wú)法在這些節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路層上傳遞，則網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)在一個(gè)節(jié)點(diǎn)將消息拆分成多個(gè)片段、獨(dú)立發(fā)送片段并在另一個(gè)節(jié)點(diǎn)重新組裝片段來(lái)實(shí)施消息傳遞。它可能會(huì)但并不需要報(bào)告?zhèn)鬟f錯(cuò)誤。

在網(wǎng)絡(luò)層的消息傳遞不一定保證是可靠的；網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議可能會(huì)提供可靠的消息傳遞，但它并不需要這樣做。

許多層管理協(xié)議（定義在管理附件 ISO 7498/4 中的功能）屬于網(wǎng)絡(luò)層。這些包括路由協(xié)議、多播組管理、網(wǎng)絡(luò)層信息和錯(cuò)誤以及網(wǎng)絡(luò)層地址分配。是有效載荷的功能使其屬于網(wǎng)絡(luò)層，而不是攜帶它們的協(xié)議。

第四層：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(guò)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(wú)連接。

這可能需要將大型協(xié)議數(shù)據(jù)單元或長(zhǎng)數(shù)據(jù)流分解為更小的塊，稱(chēng)為“段”，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)層施加了稱(chēng)為最大傳輸單元 (MTU) 的最大包大小，該大小取決于所有數(shù)據(jù)鏈路層在網(wǎng)絡(luò)路徑之間的所有數(shù)據(jù)鏈路層施加的最大包大小。兩個(gè)主機(jī)。數(shù)據(jù)段中的數(shù)據(jù)量必須足夠小，以容納網(wǎng)絡(luò)層報(bào)頭和傳輸層報(bào)頭。例如，對(duì)于通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，MTU 為 1500 字節(jié)，TCP 標(biāo)頭的最小大小為 20 字節(jié)，IPv4 標(biāo)頭的最小大小為 20 字節(jié)，因此最大段大小為 1500?(20+20) 字節(jié)，或 1460 字節(jié)。將數(shù)據(jù)劃分為段的過(guò)程稱(chēng)為分段；它是傳輸層的可選功能。一些面向連接的傳輸協(xié)議，例如 TCP 和 OSI 面向連接的傳輸協(xié)議 (COTP)，會(huì)在接收方執(zhí)行段的分割和重新組裝；無(wú)連接的傳輸協(xié)議，例如 UDP 和 OSI 無(wú)連接的傳輸協(xié)議 (CLTP)，通常不會(huì)執(zhí)行。

傳輸層還通過(guò)流量控制、錯(cuò)誤控制和對(duì)序列和存在性的確認(rèn)來(lái)控制源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)之間給定鏈接的可靠性。一些協(xié)議面向狀態(tài)和連接。這意味著傳輸層可以跟蹤段并通過(guò)確認(rèn)握手系統(tǒng)重新傳輸那些未能送達(dá)的段。傳輸層還會(huì)提供成功數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_認(rèn)，并在沒(méi)有錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)。

傳輸層可以用一個(gè)郵局來(lái)形象地說(shuō)明，郵局負(fù)責(zé)處理郵件和包裹的派送和分類(lèi)。郵局只檢查郵件的外封以確定其投遞地址。更高級(jí)的層可能相當(dāng)于雙層封套，例如加密表示服務(wù)，只有收件人才能閱讀。一般來(lái)說(shuō)，隧道協(xié)議是在傳輸層工作的，例如通過(guò) IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸非 IP 協(xié)議，如 IBM 的 SNA 或 Novell 的 IPX，或者使用 IPsec 進(jìn)行端到端加密。雖然通用路由封裝 (GRE) 可能是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，但如果負(fù)載的封裝只在端點(diǎn)處進(jìn)行，GRE 則更接近于傳輸協(xié)議，它使用 IP 頭，但包含完整的第 2 層幀或第 3 層包，以傳遞到端點(diǎn)。L2TP 將 PPP 幀封裝在傳輸段中。

盡管沒(méi)有根據(jù) OSI 參考模型開(kāi)發(fā)，也不嚴(yán)格符合 OSI 對(duì)傳輸層的定義，但在 Internet 協(xié)議套件中的傳輸控制協(xié)議 (TCP) 和用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 (UDP) 通常被歸類(lèi)為 OSI 中的第 4 層協(xié)議。傳輸層安全 (TLS) 也不嚴(yán)格符合該模型。它包含傳輸層和表示層的特征。

第五層：會(huì)話(huà)層：

會(huì)話(huà)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(chēng)為“會(huì)話(huà)”。由于 DNS 和其他名稱(chēng)解析協(xié)議在此部分進(jìn)行操作，因此會(huì)話(huà)層的常見(jiàn)功能包括用戶(hù)登錄（建立）、名稱(chēng)查找（管理）和用戶(hù)注銷(xiāo)（終止）功能。包括此問(wèn)題，身份驗(yàn)證協(xié)議也內(nèi)置于大多數(shù)客戶(hù)端軟件中，例如 Microsoft 網(wǎng)絡(luò)的 FTP 客戶(hù)端和 NFS 客戶(hù)端。因此，會(huì)話(huà)層在本地應(yīng)用程序和遠(yuǎn)程應(yīng)用程序之間建立、管理和終止連接。會(huì)話(huà)層還提供全雙工、半雙工或單工操作，并建立檢查點(diǎn)、掛起、重新啟動(dòng)和終止兩個(gè)相關(guān)數(shù)據(jù)流之間會(huì)話(huà)的程序，例如網(wǎng)絡(luò)會(huì)議應(yīng)用程序中的音頻流和視頻流。因此，會(huì)話(huà)層通常在使用遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用的應(yīng)用程序環(huán)境中顯式實(shí)現(xiàn)。

第六層：表示層：

表示層在封裝傳出消息時(shí)將數(shù)據(jù)格式化和翻譯成應(yīng)用程序?qū)又付ǖ母袷剑⒃谙蛏蟼鬟f協(xié)議棧時(shí)對(duì)傳入消息進(jìn)行解封裝時(shí)可能會(huì)反轉(zhuǎn)。正是出于這個(gè)原因，在封裝過(guò)程中，傳出消息會(huì)轉(zhuǎn)換為應(yīng)用程序?qū)又付ǖ母袷剑诮夥庋b過(guò)程中，傳入消息的轉(zhuǎn)換會(huì)反轉(zhuǎn)。

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^(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。由于表示層將數(shù)據(jù)和圖形轉(zhuǎn)換為應(yīng)用程序?qū)拥娘@示格式，因此表示層有時(shí)稱(chēng)為語(yǔ)法層。出于這個(gè)原因，表示層通過(guò)抽象語(yǔ)法表示一 (ASN.1) 的基本編碼規(guī)則來(lái)協(xié)商語(yǔ)法結(jié)構(gòu)的傳輸，具有諸如將 EBCDIC 編碼的文本文件轉(zhuǎn)換為 ASCII 編碼的文件或?qū)ο笮蛄谢约捌渌麛?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與 XML 之間的轉(zhuǎn)換等功能。

第七層：應(yīng)用程序?qū)?/p>

應(yīng)用程序?qū)邮?OSI 模型中與最終用戶(hù)最接近的層，這意味著 OSI 應(yīng)用程序?qū)雍陀脩?hù)都直接與軟件應(yīng)用程序交互，該應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)了客戶(hù)端和服務(wù)器之間通信的組件，例如文件資源管理器和 Microsoft Word。此類(lèi)應(yīng)用程序程序除非通過(guò)通信功能直接集成到應(yīng)用程序?qū)?，否則不在 OSI 模型的范圍內(nèi)，例如網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和電子郵件程序。其他軟件示例包括用于文件和打印機(jī)共享的 Microsoft 網(wǎng)絡(luò)軟件和用于訪(fǎng)問(wèn)共享文件資源的 Unix/Linux 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)客戶(hù)端。

應(yīng)用程序?qū)庸δ芡ǔ０ㄍㄟ^(guò)應(yīng)用程序?qū)幼畛Ｒ?jiàn)的協(xié)議（稱(chēng)為 HTTP、FTP、SMB/CIFS、TFTP 和 SMTP）來(lái)進(jìn)行文件共享、消息處理和數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)。在識(shí)別通信伙伴時(shí)，應(yīng)用程序?qū)訒?huì)確定具有要傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序的通信伙伴的身份和可用性。應(yīng)用程序?qū)幼钪匾膮^(qū)別是應(yīng)用程序?qū)嶓w和應(yīng)用程序之間的區(qū)別。例如，預(yù)訂網(wǎng)站可能有兩個(gè)應(yīng)用程序?qū)嶓w：一個(gè)使用 HTTP 與用戶(hù)通信，另一個(gè)用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)議來(lái)記錄預(yù)訂。這兩個(gè)協(xié)議都沒(méi)有與預(yù)訂有任何關(guān)系。該邏輯位于應(yīng)用程序本身中。應(yīng)用程序?qū)訜o(wú)法確定網(wǎng)絡(luò)中的資源可用性。

OSI七層模型簡(jiǎn)寫(xiě)

七層模型優(yōu)點(diǎn)：

把復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)劃分成為更容易管理的層（將整個(gè)龐大而復(fù)雜的問(wèn)題劃分為若干個(gè)容易處理的小問(wèn)題）。

沒(méi)有一個(gè)廠家能完整的提供整套解決方案和所有的設(shè)備，協(xié)議，獨(dú)立完成各自該做的任務(wù)，互不影響，分工明確，上層不關(guān)心下層具體細(xì)節(jié)，分層同樣有益于網(wǎng)絡(luò)排錯(cuò)。

汽車(chē)以太網(wǎng)是汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)。它是一種高性能、可靠且具有成本效益的技術(shù)，非常適合現(xiàn)代汽車(chē)的需求。隨著汽車(chē)行業(yè)繼續(xù)發(fā)展 ADAS 和 AV，汽車(chē)以太網(wǎng)將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

隨著連接性的增強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)安全將成為一個(gè)至關(guān)重要的設(shè)計(jì)考慮因素。與 CAN 相比，汽車(chē)以太網(wǎng)安全性是復(fù)雜的，需要專(zhuān)業(yè)知識(shí)和專(zhuān)用的集中管理。

隨著汽車(chē)電子化、智能化的發(fā)展，汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)化程度不斷提高，汽車(chē)內(nèi)部的通信需求也越來(lái)越多。OSI 模型可以為汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)統(tǒng)一的框架，幫助汽車(chē)制造商和供應(yīng)商設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)。汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)的安全性越來(lái)越受到關(guān)注。OSI 模型可以為汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)提供安全保障，例如通過(guò)身份認(rèn)證、授權(quán)、加密等手段來(lái)保護(hù)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)免受攻擊。自動(dòng)駕駛對(duì)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求：OSI 模型可以為自動(dòng)駕駛提供一個(gè)可靠的通信基礎(chǔ)，例如通過(guò) QoS 保障（Quality of Service）來(lái)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

具體來(lái)說(shuō)，在汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)化方面，OSI 模型可以應(yīng)用于以下幾個(gè)場(chǎng)景：

車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)用于連接汽車(chē)內(nèi)部的各個(gè)電子設(shè)備，例如車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)、車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)、車(chē)載安全系統(tǒng)等。OSI 模型可以為車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)統(tǒng)一的通信協(xié)議，幫助汽車(chē)制造商和供應(yīng)商簡(jiǎn)化車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。

車(chē)聯(lián)網(wǎng)用于連接汽車(chē)和外部網(wǎng)絡(luò)，例如道路基礎(chǔ)設(shè)施、云計(jì)算等。OSI 模型可以為車(chē)聯(lián)網(wǎng)提供一個(gè)統(tǒng)一的通信框架，幫助汽車(chē)制造商和供應(yīng)商構(gòu)建安全可靠的車(chē)聯(lián)網(wǎng)。

在汽車(chē)安全方面，OSI 模型可以應(yīng)用于以下幾個(gè)場(chǎng)景：

身份認(rèn)證：OSI 模型可以使用身份認(rèn)證協(xié)議來(lái)驗(yàn)證汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)設(shè)備的身份，防止未經(jīng)授權(quán)的設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)。

授權(quán)：OSI 模型可以使用授權(quán)協(xié)議來(lái)控制汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)設(shè)備的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限，防止未經(jīng)授權(quán)的設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)敏感數(shù)據(jù)。

加密：OSI 模型可以使用加密協(xié)議來(lái)保護(hù)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)被竊取或篡改。

在自動(dòng)駕駛方面，OSI 模型可以應(yīng)用于以下幾個(gè)場(chǎng)景：

車(chē)輛通信：OSI 模型可以用于車(chē)輛之間的通信，例如車(chē)輛與車(chē)輛之間的通信 (V2V)、車(chē)輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信 (V2I)。

車(chē)輛感知：OSI 模型可以用于車(chē)輛感知系統(tǒng)之間的通信，例如雷達(dá)、攝像頭、激光雷達(dá)之間的通信。

車(chē)輛控制：OSI 模型可以用于車(chē)輛控制系統(tǒng)之間的通信，例如動(dòng)力系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)之間的通信。

總體而言，基于OSI 模型開(kāi)發(fā)的車(chē)載以太網(wǎng)在汽車(chē)方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，將在未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

審核編輯：湯梓紅