以太网协议在汽车应用中的动与静

为了让网络中的设备能够随时或随地接入网络或离开网络，做到：接入时无需多余的配置就能和其他设备互相通信；离开时又不会导致设备或网络崩溃。以太网从物理层到协议层展现出多方面的灵活性，，使其成为连接各种设备和系统的理想选择。

• 多速率支持

以太网支持从10Mbps到100Gbps甚至更高的传输速率。这种多速率支持使得以太网能够适应不同设备和应用的带宽需求，从简单的传感器数据传输到高速的视频流媒体传输都能胜任。

• 多介质兼容

以太网可以使用多种有线介质进行数据传输，包括双绞线、光纤等。双绞线适用于短距离和中等速率的传输，而光纤则能够支持长距离和高速率的传输，适用于城域网和广域网等场景。虽然无线网络使用的是不同的物理层标准，但其高层协议通常与有线以太网兼容。例如，Wi-Fi网络在数据链路层和网络层的协议与以太网相似，使得有线和无线网络可以无缝协同工作，为设备提供更灵活的连接方式。

• 多拓扑结构适应

以太网网络的扩展和调整相对简单。通过增加交换机和路由器等设备，可以轻松地将新的节点加入到网络中。同时，网络的拓扑结构也可以根据需要进行调整和优化，以适应不同的网络规模和性能要求。

• 多协议支持与兼容性

以太网的帧结构简单且灵活，可以支持多种网络层协议，如IPv4、IPv6等。这使得以太网能够与各种网络协议和系统进行无缝对接，满足不同应用的通信需求。

• 自适应与动态管理

以太网交换机具有自学习能力，其内部的帧交换表是通过自学习算法自动建立起来的。这种自适应能力使得以太网能够根据网络的实际情况动态调整数据传输路径和策略，优化网络性能。

以太网的这些灵活的特性可以保证设备在未知的网络中尽可能地保证互联互通，可以说灵活是优势，但是在车载以太网中，灵活意味着未知，未知对汽车这种高安全性、高可靠性的产品来说却是可怕的、危险的。所以如何让以太网协议在汽车应用中尽可能地由动转为静，是车载以太网区别于传统以太网的很大不同。

• 首先是网络架构和拓扑。车载以太网以整车为局域网，本身是一个私有网络，整车以太网架构被设计出来后，所有的终端(ECU)、网关(GW)、交换机(Switch)都已确定，网络拓扑在车辆中也不会更改，所有通信设备也不会出现随时离开或接入网络的情况，可以认为网络架构和拓扑是静态的。

• 为了防止物理层连接失败，在网速带宽和工作模式上摒弃了自适应和自协商的灵活方式，而是静态配置speed和m/s mode，最大程度地确保配置正确，连接成功。

• 在交换式网络中，交换机作为中心节点转发网络中的所有以太网帧。为了保证设备接入网络时能够实现通信，动态MAC地址学习能力是必要的，但车载以太网不存在这个问题，网络拓扑固定，所有接入设备固定。因此，静态配置交换机是可行的，而禁用交换机的动态MAC地址学习能力也因为信息安全的要求变成必须的。

• 虽然网络层支持IPv4和IPv6，但是对于车载以太网这种私有网络来说，IP地址资源只要提前规划好，不存在冲突或发生地址资源不足的情况，所以通常要求网卡静态配置IPv4地址，使用IPv4进行网络通信。

凡此种种，不一而足！

但我们是不是就认为既然要求安全和可靠，那么就完全把以太网通信静态配置或提前规划，不要保留任何一丝的灵活性呢？也并不尽然！

虽然由于网络拓扑固定，交换机静态配置，动态MAC地址学习由于信息安全或其他的考量显得多余，但是在某些情况下却又足够重要，比如说OBD口的DoIP刷写功能。如果你无法确保诊断仪设备的MAC地址固定，你又想使用透传的方式直刷ECU以此提高刷写效率，交换机支持动态MAC地址学习就成为了必选项！