搞一下车载以太网实战 | 01 车载以太网帧结构详解

全栈程序员-站长 • 2026年3月17日上午9:34 • 未分类 • 阅读 1

前言

身边的以太网

汽车为什么拥抱以太网

汽车以太网 VS 工业以太网

以太网OSI模型

以太网帧结构

以太网的通信交互案例

以太网通信交互案例-二层

下图所示为我们刚才提到的一个Switch的组网，Switch上有四个PHY的接口，每个PHY的接口分别连了一个ECU，每个ECU都有自己的MAC地址，如AA:BB:CC:DD:EE:01等。这四个ECU分成两个VLAN，左边两个ECU在VLAN1中，右边两个ECU是在VLAN2中。

Switch本身是一个二层转换的设备，它是严格按照要求进行交换的，也就是说，在同一个VLAN（虚拟局域网）里面是可以进行二层通信的，不在同一个VLAN的主机是不能二层通信（如EE:01 与 EE:02 是不能进行通信的），需要注意的是，二层通信本质上是跟IP地址没有关系的。

下图举例说明为什么二层通信跟IP地址没关系，因为二层的通信属于MAC寻址。无非是从一个ECU的MAC到另外一个ECU的MAC进行寻址。

如前面提到的Switch组网图中，EE:01 ECU想要和EE:03 进行通信，如果有寻到03的MAC地址或者配置了一些静态的MAC表项，那么他们可以直接通过EE:01 连接的PHY，再通过 EE:03 连接的PHY进行通信。

如果EE:01 想和 EE:02 通信，这个时候Switch会查看下帧结构，在帧结构中会有一个VLAN的标签编号，如果识别到 VLAN的编号不在VLAN1里面，报文就不会转发到EE:02的PHY上去。

当ECU的网卡、或者我们电脑的网卡，识别到目的MAC地址，不是自己的地址，或者不是组播，或者不是广播的时候，会直接将它丢弃，不会再往协议栈中发送。这也是为什么二层以太网无法跨VLAN进行通信。

以太网通信交互案例-三层

接下来，我们说一下以太网的三层通信。

三层通信是指跨网或者跨VLAN进行通信时，需要通过路由器或者带有路由功能的设备实现IP报文转发。如下图所示为以太网三层通信的示例。

上图中，我们可以看到，左边两个ECU的IP地址分别是，192.168.1.10 和 192.168.1.20 。右边的是 192.168.2.10 和 192.168.2.20。上图中，并没有标注子网掩码，所以默认子网掩码是 255.255.255.0。

上述中，192.168.1.x 是一个网段 Network A ，192.168.2.x 是一个网段 Network B。这两个网段之间通过一个路由器进行路由转换。

如下图所示，当192.168.1.10 与 192.168.1.20 进行通信时，是不需要经过路由器的，通过Switch就可以进行通信。他们本身就是在一个局域网里面的，不需要经过路由器进行三层转发，因为他们本身没有跨网段。

但是，当192.168.1.10 （Network A 中的）与 192.168.2.10 （Network B 中的）进行通信时， 192.168.1.10 会将报文发送给它的缺省网关 192.168.1.1，192.168.1.1 收到报文后，它会识别其有一个直连的路由 192.168.2.1，然后便会知道需将报文发送给Network B，这个时候这个报文就会送到192.168.2.10 。返回来类似。

需要注意的是：不同网段主机无法物理直连进行IP通信，必须借助Router。

以太网通信交互案例- 新浪上网

接下来，我们分享一下，我们的车内，或者电脑是如何上网的。

我们假定的环境是，我们的笔记本要访问新浪的网址。

具体的步骤如下：

第一步：连接WIFI/网口，获取IP地址，如下图所示。这是一个跨三层的远程通信。

上图中，我们可以读出以下信息：

网卡是Intel的AC 8260无线网卡。
MAC 地址是：34-F6-4B-CB-0E-E9。
这个地址是通过 DHCP获取的。
分配的IP地址是：192.168.20.60（这是我们电脑跟外界通信的唯一IP，所有的IP报文里面都是封装的这个IP地址。）
子网掩码：255.255.255.0
租约时间是指，这个地址可以用多久
默认网关是指缺省网关，比如说，我不知道是访问新浪，还是百度的时候，路由的时候都是默认扔给这个网关。
DHCP服务是指，IP地址（192.168.20.1）是谁分配的。
DNS服务器主要是做一些域名解析。114.114.114.114 是电信的DNS，8.8.8.8 是谷歌公用的一个DNS服务器。

以上就是上网的第一步获取IP地址，获取到IP地址就决定了上网的一些必备的信息。

第二步：我们上网的时候，会输入新浪的网址，这个网址是一个URL，这时，我们需要请求新浪网址DNS解析，将URL解析成IP地址。需要注意的是，一般大型服务器或者网址，都会对应多个IP地址。目的是为了缓冲服务器的压力，更好地为用户提供体验。

当我们在上述两个DNS服务器上查找新浪的网址时，都会给我们返回当前给我们分配到的新浪服务器的IP地址。

第三步：当拿到DNS解析后IP地址后，我们的电脑就会向这个IP地址发起http或者https的请求。进而访问到新浪网页，并获取相应的资讯内容。