标签: 车载以太网

概述 在上一篇文章中，我们了解了TC10规范的内容，并掌握了基于以太网链路的物理层休眠唤醒机制。为了确保不同厂商的设备在以太网休眠唤醒功能上的互操作性，OPEN Alliance制定了详细的测试规范。 测试规范 针对以太网休眠唤醒机制的测试，包含在各个以太网速率下的IOP测试规范中，具体如下： 《10BASE-T1S Interoperability Test Suite》 《100BASE-T1 Interoperability Test Suite》 《1000BASE-T1 Interoperability Test Suite》 《MultiGBASE-T1 Interoperability Test Suite》(draft) 本文仍以1000BASE-T1速率为示例，介绍休眠唤醒互操作性测试的相关内容，包括测试环境、测试用例以及典型测试用例举例。 测试环境 休眠唤醒测试需要在特定的测试环境下进行，以确保测试结果的准确性和可重复性，休眠唤醒相关的测试拓扑如图 1所示。测试环境通常包括以下几个关键部分： 被测设备（DUT）：即支持1000BASE-T1标准的设备，通常具有一个或多个以太网PHY芯片或模块。DUT需要具备休眠唤醒功能，并且能够通过软件或硬件控制进入休眠状态或被唤醒。 链路伙伴（LP，Link Partner）：与DUT连接的设备，通常也是一个支持1000BASE-T1标准的设备。LP用于模拟实际网络中的通信伙伴，确保DUT在休眠唤醒过程中能够正确响应。 通信信道：DUT和LP之间的通信信道（Eth Link1和Eth Link2）需要符合1000BASE-T1标准的要求，通常使用双绞线进行连接。根据不同的测试用例和测试对象，可以配置其链路状态为Link up或Link down。例如，当被测对象为非Switch节点时，只需要连接其中一条信道即可。 控制信道：DUT和Link Partner均需要提供控制信道，使得PC可以通过控制信道控制DUT和Link Partner进入休眠/唤醒状态，同时获取关键状态的时刻（如：发出唤醒指令的时刻）。 图 1 休眠/唤醒测试拓扑示意图 测试环境还需要满足如下前提条件： DUT可提供重启或配置HPY的接口 DUT可提供控制PHY进入休眠状态的接口 测试拓扑可反馈重要时间参数 测试用例 休眠唤醒测试规范中定义了多个测试用例，涵盖了休眠唤醒的诸多方面，主要分为以下几类： 唤醒接收测试：测试DUT在接收到唤醒脉冲（WUP）或唤醒请求（WUR）后，能否正确唤醒并建立链路 唤醒传输测试：测试DUT在本地或远程触发唤醒请求后，能否正确发送唤醒脉冲或唤醒请求 唤醒转发测试：测试DUT在接收到唤醒请求后，能否正确将唤醒请求转发到其他链路伙伴 休眠测试：测试DUT在接收到休眠请求后，能否正确进入休眠状态并保持该状态 具体测试用例见图 2。 图 2 1000BASE-T1 Sleep/Wake-up Test Cases 测试用例生成 测试用例定义了详细的测试步骤和通过标准，确保测试结果的准确性和一致性。本文将挑选典型测试用例进行介绍。 示例1：唤醒接收测试（WAKE_IOP_03） 测试目的：确保DUT能够在接收到唤醒脉冲（WUP）后，正确唤醒并建立链路 测试环境配置：如图3所示 测试步骤： 将DUT连接到链路伙伴（LP），并确保DUT处于休眠状态。 在LP上触发唤醒请求（WUP）。 记录DUT从接收到唤醒请求到信号化唤醒的时间（t_wkp_unpwrd）。 记录DUT从信号化唤醒到建立链路的时间（t_wkp_link-up）。 监控链路状态，确保链路在建立后保持稳定。 通过标准： ✔ t_wkp_unpwrd 17ms ✔ t_wkp_link-up ≤ 100ms ✔ 链路建立后无中断 图 3 WAKE_IOP_03测试环境配置示意图 示例2：唤醒传输测试（WAKE_IOP_07） 测试目的：确保DUT能够在本地触发唤醒请求后，正确发送唤醒脉冲（WUP） 测试环境配置：如图 4所示 测试步骤： 将DUT连接到链路伙伴（LP），并确保DUT处于休眠状态。 在DUT上触发本地唤醒请求。 记录DUT从触发唤醒请求到LP信号化唤醒的时间（TWU_link_passive）。 记录DUT从信号化唤醒到建立链路的时间（t_wkp_link-up）。 监控链路状态，确保链路在建立后保持稳定。 通过标准： ✔ TWU_link_passive 2ms ✔ t_wkp_link-up ≤ 100ms ✔ 链路建立后无中断 图 4 WAKE_IOP_07测试环境配置示意图 示例3：唤醒转发测试（WAKE_IOP_11） 测试目的：确保DUT在接收到唤醒请求后，能够正确将唤醒请求转发到其他链路伙伴 测试环境配置：如图 5所示 测试步骤： 将DUT的两个端口分别连接到两个不同的端口，并确保DUT处于休眠状态。 LP控制在P2‘ 端口上触发唤醒请求（WUR）。 记录DUT从接收到唤醒请求到LP1信号化唤醒的时间（t_wkp_fwd）。 监控链路状态，确保链路在建立后保持稳定。 通过标准： ✔ t_wkp_fwd 5ms ✔ 链路建立后无中断 图 5 WAKE_IOP_11测试环境配置示意图 示例4：本地休眠测试（WAKE_IOP_17） 测试目的：确保DUT在接收到休眠请求后，能够正确进入休眠状态并保持该状态. 测试环境配置：如图 6所示 测试步骤： 将DUT连接到链路伙伴（LP），并确保链路处于活动状态。 在DUT上触发本地休眠请求。 记录DUT从触发休眠请求到进入休眠状态的时间（t_sleep）。 监控DUT和LP的休眠状态，确保两者在进入休眠状态后保持稳定。 通过标准： ✔ t_sleep 16ms ✔ DUT和LP在进入休眠状态后无中断 图 6 WAKE_IOP_17测试环境配置示意图 ModelBase-AD通过高精车辆动力学模型模拟自车的轨迹和姿态，准确表征自车的行驶状态，保障规控算法验证更准确。 总结 休眠唤醒互操作性测试是确保车载以太网设备在低功耗模式下正常工作的关键步骤。通过详细的测试用例和严格的通过标准，OPEN Alliance的测试规范确保了不同厂商设备之间的互操作性。无论是设备制造商还是系统集成商，都可以通过这些测试用例来验证设备的休眠唤醒功能，确保其在复杂的车载网络环境中能够稳定运行。 经纬恒润作为OPEN联盟会员和AUTOSAR联盟的高级合作伙伴，长期为国内外各大OEM和供应商提供涵盖TCP/IP、SOME/IP、DoIP、AVB、TSN、DDS等技术领域的设计和测试咨询服务，积极研发和探索车载网络前沿技术的工程应用。通过多个项目的实践经验，已建立了高质量、本土化的设计与测试一体化解决方案，为整车网络架构提供可靠支持。 了解更多 请致电 010-64840808转6117或发邮件至market_dept@hirain.com（联系时请说明来自面包房社区）

概述 TC10 为OPEN Alliance中的一个技术委员会小组，专注于研究基于车载以太网的休眠唤醒机制，旨在为汽车应用场景提供灵活的休眠唤醒解决方案。该小组提出的休眠唤醒规范（《TC10 Sleep/Wake-up Specification》，以下简称TC10规范）作为对IEEE 802.3系列规范的补充，详细定义了以太网PHY的休眠唤醒过程、新增服务原语和接口、时间参数、指令描述等内容。目前，TC10已经发布了适配10Base-T1S、100Base-T1、1000Base-T1和MultiGBase-T1等类型的以太网休眠唤醒规范，本文将以1000Base-T1为示例，详细介绍TC10规范。 服务原语 图 1 TC10 1000Base-T1 PHY服务原语示意图 服务原语是PHY提供的与上层模块间交互的指令，用于实现上层对PHY的行为控制和状态监控，TC10规范在IEEE 802.3bq规范的基础上，新增了与休眠唤醒相关的服务原语接口供上层调用，如图 1所示。以下是几个主要服务接口的介绍。 Sleep.request：睡眠请求，控制PHY的开始睡眠行为，PHY收到该请求后，会向链路伙伴（Link Partner）发起睡眠协商过程。 Sleep.indication：睡眠指示，表示PHY接收到了来自链路伙伴的睡眠指令。 SleepFail.indication：睡眠失败指示，表示睡眠过程的中止或者睡眠协商失败。 Wakeup.request：唤醒请求，控制PHY开始唤醒行为，PHY接收到该请求后，会生成唤醒指令。 Wakeup.indication：唤醒指示，表示PHY检测到唤醒事件，该唤醒事件可能来自ECU的本地唤醒，也可能来自链路伙伴的远程唤醒请求。 WakeupForward.request(可选)：唤醒转发请求，表示当前端口的唤醒事件是从其他端口转发过来的，通常由Switch节点实现。 WakeupForward.indicaion(可选)：唤醒转发指示，表示IO接口或MDI接口接收到唤醒转发请求，需要将某个端口接收到的唤醒事件转发至其他端口，通常由Switch节点实现。 指令 TC10定义了三个以太网链路指令，用于控制器PHY和PHY之间的休眠唤醒交互，分别是LPS、WUR和WUP。 LPS(Low Power Sleep)：该指令表示发送节点的休眠意愿，当ECU满足休眠条件后，会向链路伙伴发送LPS指令。 WUR(Wake-Up Request) & WUP(Wake-Up Pulse)：WUR和WUP均表示唤醒请求，当控制器需要唤醒其他节点时，需要向链路伙伴发送唤醒请求。二者的区别在于：当检测到与链路伙伴间的以太网Link状态为Link Up时，发送WUR；当检测到与链路伙伴间的以太网Link状态为Link Down时，发送WUP。 休眠 与CAN超时休眠的过程不一样，为避免以太网休眠后其链路伙伴检测到PHY 的Link Down错误， 以太网链路两端的节点在进行休眠时需要进行“协商过程”，具体流程如图 2所示。 1）假设ECU1首先满足休眠条件，则其作为休眠发起者，向其链路伙伴发送LPS指令； 2）ECU2接收到LPS指令后，会根据自身需求判断是否满足休眠条件，若满足，则ECU2也会向ECU1发送LPS指令； 3）ECU1和ECU2后续会进入到Silent模式。在Silent模式下，PHY的PMA TxMode会处于Send_Z 模式（即发送全0信号）； 4）当ECU监听到对端节点的Send_Z信号后，满足休眠条件并进入Sleep状态。 图 2 TC10 1000Base-T1 PHY 休眠时序示意图 唤醒 唤醒时序 PHY的唤醒流程如图 3所示。 1）假设ECU1有唤醒远程节点的需求，ECU的P1端口根据本地PHY的Link状态，发送WUR或者WUP唤醒请求； 2）ECU2的P2端口收到来自的P1的唤醒请求后，和P1端口间Link Up； 3）ECU2作为Switch节点，还需要根据自身配置，判断是否需要对来自P2端口的唤醒指令进行转发，如果需要，则ECU2的P3端口也会向下游节点发送唤醒指令。 图 3 TC10 1000Base-T1 PHY唤醒时序示意图 PN 实现部分网络唤醒 随着汽车智能化的不断发展，整车控制器的数量逐渐增多，PN（Partial Network）的实现为整车节能策略的设计提供了更多灵活性。在某些功能场景下，同一个网段内只需要唤醒车辆系统的部分控制器工作，其他控制器则可以维持在休眠状态。基于以太网链路的PN实现与基于CAN网络协议的PN实现类似，在网络系统中，可以根据不同功能需求，将控制器进行网络功能域（Domain）划分，如图 4所示。 图 4 系统内Domain划分示意图 ECU1、ECU2和ECU3位于Domain1，ECU3~ECU5位于Domain2。需要注意的是，同一个控制器可以位于不同的Domain中，但当该控制器处于多个Domain中，该控制器则不适合作为该域的唤醒源。假设ECU1本地唤醒后，向Switch节点的P1端口发送唤醒请求。同时，Switch可根据P1的配置，将唤醒指令转发至同一个Domain的其他端口，即P2和P3端口，而不会转发至P4和P5端口。随后，P2和P3端口分别与ECU2和ECU3开始唤醒流程，最终Domain1内的所有节点均处于唤醒状态，如图 5所示。 图 5系统PN唤醒示意图 总结 TC10为车载以太网的休眠唤醒机制提供了统一的技术规范，特别是在汽车ECU数量不断增加、网络复杂度日益提升的背景下，TC10规范通过定义PHY的新增服务原语和接口、时间参数、指令描述和休眠唤醒过程时序等内容，为车载网络的节能设计和功能实现提供了重要支持。通过引入LPS、WUR和WUP等指令，TC10规范确保了以太网链路的休眠唤醒过程能够高效、可靠地进行。此外，PN的实现进一步提升了整车节能策略的灵活性，使得在特定功能场景下，能够仅唤醒部分网络节点，从而降低整车功耗。 总的来说，随着汽车电子架构的不断演进，TC10规范将在车载网络的节能优化和功能实现中发挥越来越重要的作用。那么围绕TC10的实现，我们应开展相关的哪些测试呢？将在下一期为大家揭晓。 经纬恒润作为OPEN联盟会员和AUTOSAR联盟的高级合作伙伴，长期为国内外各大OEM和供应商提供涵盖TCP/IP、SOME/IP、DoIP、AVB、TSN、DDS等技术领域的设计和测试咨询服务，积极研发和探索车载网络前沿技术的工程应用。通过多个项目的实践经验，已建立了高质量、本土化的设计与测试一体化解决方案，为整车网络架构提供可靠支持。 了解更多 请致电 010-64840808转6117或发邮件至market_dept@hirain.com（联系时请说明来自面包房社区）

01 概述 随着嵌入式系统日益复杂，高效可靠的设计工具变得愈发重要。RTaW公司的仿真工具RTaW-Pegase最新发布的4.6版本，为用户带来了一系列重要更新和功能增强。本文将详细介绍RTaW-Pegase v4.6版本的主要更新内容，涵盖了DDS、SOME/IP、Ethernet、CAN以及SDV等多个关键领域的改进。无论您是汽车电子、航空航天还是工业自动化领域的专业人士，相信这些更新都将为您的工作带来显著的效率提升和设计优化。 02 v4.6版本更新内容 2.1.DDS 1)建模DDS实体、LatencyBudget和DeadLine QoS策略 2)域参与者与网络节点之间的Mapping 3)DDS消息和Ethernet帧（TCP/UDP）的Mapping 4)自动生成Topic到帧映射（多播或多个单播） 5)仿真和WCTT分析 甘特图展示DDS网络传输行为 6)服务方法请求和响应之间的细化延迟建模 2.2.SOME/IP 1)在ServiceSet窗口的“Properties”页面中添加了“Data Rate”列 2)支持SOME/IP TP 2.3.Ethernet 1)拓扑窗口的“Load”页面中添加了“Link Load Details”链路负载详细信息子页面 2)ARXML导入程序的改进 3)YANG-XML导出已更新 4)添加了通过NETCONF导出配置的选项 5)在AS帧生成过程中，交换机中的分配节点会自动生成 2.4.CAN 1)FrameFlows页面和CAN总线窗口中添加“Show Transported PDU”菜单 2)CAN总线窗口的数据帧表中添加“Cumulated”负载列 3)dbc导入器配置的各种改进：保存并加载配置文件、创建延迟约束的参数、忽略TxMode的选项和更多默认值 4)事件和混合到达模型中添加事件以重复周期发送的形式 2.5.SDV 1）对可执行程序的执行和时序链延迟的仿真轨迹进行各种校正和改进 2）支持对OSTasks和计划的可执行程序添加时延约束 03 联系我们 如果您想体验RTaW-Pegase最新版本带来的便利，欢迎联系我们申请试用，marketing@polelink.com。 北汇信息⼀直致⼒于TSN设计与验证的实践⼯作，近六年积累了丰富的TSN项⽬经验。参与多个国内TSN项⽬，拥有完整的TSN设计、仿真、原型构建的开发经验，同时为客户提供⻬备的TSN测试⼯具链与验证⽅法。

在《车载以太网交换机入门基本功（3）》介绍了交换机端口属性和实际的VLAN转发过程。但是，当存在多个待转发的报文时，既要考虑到报文的及时性，又要考虑到转发效率，因此，如何进行有效调度就成了重要问题。一个解决办法是进行优先级设计。 优先级设计 优先级设计包括报文PCP字段和交换机队列两个部分。报文PCP字段可以回顾《交换机入门基本功-2》，如图 1所示： 图 1 携带VLAN的MAC报文格式 PCP优先级长度为3bit，取值在0-7之间共八个取值。通常来说值越大则优先级越高，越快被转发。由于以太网是串行通信，所以当不同优先级的报文发送到交换机端口上时，需要“排队出门”。 在交换机端口上存在多个队列，队列也存在优先级之分，值越大则优先级越高，越快被转发。PCP优先级和队列优先级不是一一对应的，存在映射关系。如图 2所示，左侧第一列是PCP优先级（从0-7），第一行是端口的队列个数（从1-8），根据队列个数进行映射。 图 2 PCP优先级和队列优先级映射表 以端口包含4个队列为例：PCP=0和1映射到队列优先级0，PCP=2和3映射到队列优先级1，PCP=4和5映射到队列优先级2，PCP=6和7映射到队列优先级3。映射完成后，队列优先级3的报文较快转发，而队列优先级0的报文较慢转发。同一个队列下的报文按照进入队列的早晚进行转发。如图 3所示： 图 3 端口的队列转发 考虑到转发实时性和效率，可以针对性地设计队列调度规则。这里介绍两种常见的队列调度机制：优先级队列调度（PQ, Priority Queuing）和加权循环调度（WRR, Weight Round Robin）。 优先级队列调度（PQ, Priority Queuing） 严格按照队列优先级大小进行调度。只有高优先级队列的报文全部转发完毕，低优先级队列的报文才会开始转发。这种调度方式方便配置，对于低延时的数据非常有用，如音视频数据等。但当高优先级的数据过多时，会一直占用调度窗口，导致低优先级的数据“永无出头之日”。低优先级并不意味着不重要，如邮件不追求时效，但它很有可能包含诸如开会时间的重要信息。另一种队列调度机制可以有效缓解这一问题。 加权循环调度（WRR, Weight Round Robin） 不同队列给予不同的初始权值，每次调度时，权值不为0的队列都调度一次；每调度一轮则权值减1，权值减到0的队列不参与调度；当所有队列的权值均减到0时，重置队列的权值，开启新一轮的调度。为了便于理解，假设有三个队列A、B、C，权值分别是2、3、4，调度过程如图 4所示：  第一、二次调度：ABC，队列权值连续减1，A=0，B=1，C=2；  第三次：A权值为0，不参与调度，实际调度B和C，队列权值减1，A=0，B=0，C=1；  第四次：A、B不参与调度，实际调度C，队列权值减1，A=0，B=0，C=0；  重置，A=2，B=3，C=4，重复上述过程。 图 4 WRR队列调度 WRR调度机制让每个队列都有调度机会，机会大小取决于权值大小。因此，低优先级队列的数据也能转发。WRR机制会跳过空的队列并切换到下个队列，保证带宽充分利用。 报文优先级、交换机队列和调度机制相配合，可以实现报文的高效转发，提高带宽资源利用率。交换机芯片通过硬件设计实现上述功能，之后需要经过测试进行验证，才能真正派上用场。 TC11交换机芯片VLAN测试规范 在《交换机入门基本功（1）》提到，交换机芯片依据的是OPEN联盟TC11工作小组制定的测试规范“Switch Semiconductor Test Specification”，其中VLAN测试包括八个部分： 在802.1Q配置测试部分，细分17个测试内容，如表2所示，定义了入口、转发、出口过程的配置情况： 在具体测试中，根据交换机功能选择相应测试用例，开展测试。 总结 通过《交换机入门基本功》4篇文章了解到：交换机是基于以太网点对点通信机制的背景下诞生的，包括学习、记忆、接收、查表、转发的五个工作过程，具备端口过滤、镜像、禁用/启用、转发等功能。交换机实现了物理通信区域的隔离，即局域网，而VLAN则实现了逻辑区域的隔离。VLAN通过报文Tag、交换机端口属性、交换机端口过滤功能得以实现，并通过优先级和队列实现转发的有效调度。为了验证交换机芯片的功能实现，需要参考OPEN联盟的TC11交换机芯片测试规范，包括通用测试、地址解析、VLAN等9个方面，此外，实时更进规范修改方案并与读者分享。 感谢读者们对本系列的支持！希望大家通过阅读本文，可以对交换机形成整体的认识，之后通过不断学习实现自我升级，成为一名资深的工程师！ 经纬恒润 作为OPEN联盟会员和AUTOSAR联盟的高级合作伙伴，长期为国内外各大OEM和供应商提供涵盖TCP/IP、SOME/IP、DoIP、AVB、TSN、DDS等技术领域的设计和测试咨询服务，积极研发和探索车载网络前沿技术和工程应用。通过多个项目的实践经验，已建立了高质量、本土化的设计与测试一体化解决方案，为整车网络架构提供可靠支持。 了解更多 请致电 010-64840808转6117或发邮件至market_dept@hirain.com（联系时请说明来自面包房社区）

引言 IPv6是互联网升级演进的必然趋势、网络技术创新的重要方向、网络强国建设的基础支撑。近些年，随着我国大力推动IPv6规模部署和应用，目前中国的IPv6渗透率已超过70%。 对于车载以太网来说，目前IPv4是车载IP通信的主流协议，但随着车辆的智能化、网联化程度不断提高，IPv6协议应用在车载以太网是一种未来趋势。 那IPv6是什么呢，它包含哪些内容呢，带着这些疑问本文将带领读者认识IPv6。对于引言提到的IPv4协议，有想了解的读者可以阅读上一篇文章《IPv4协议——互联网通信协议第四版》。 为什么需要IPv6协议 IPv6协议（Internet Protocol version 6）——互联网通信协议第六版，是互联网工程任务组（ IETF ）设计的用于替代 IPv4 的下一代IP协议。IPv6的出现和普及可以有效地解决IPv4地址枯竭问题。 为什么没有IPv5 IPv5曾被提出并设计用于多媒体传输，‌但由于其地址限制、‌缺乏广泛标准化和支持以及实际应用中存在的问题，‌IPv5并没有成为广泛应用的互联网协议。‌相反，‌IPv6作为更先进的协议，‌成功地满足了未来互联网的需求，‌成为了下一代互联网协议的标准。 IPv6地址表示方法 IPv6地址长度为128位，每16位地址为一组，通常分为8组，每组十六进制数间用冒号分隔，例如：ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789。 RFC2373标准中规定了IPv6的规范文本表示形式： 1. 每组中的前导“0”都可以省略，2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A可写为2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A。 2. 地址中包含的连续两个或多个均为0的组，可以用双冒号“::”来代替，FF01:0:0:0:0:0:0:1101可写为FF01::1101。 3. 在一个IPv6地址中只能使用一次双冒号“::”，否则当计算机将压缩后的地址恢复成128位时，无法确定每个“::”代表0的个数。 IPv6地址类型 IPv6协议主要定义了三种地址类型：单播地址、组播地址和任播地址。与IPv4地址类型比较，IPv6新增了任播地址，取消了IPv4的广播地址。但在IPv6协议中，广播功能是通过组播来完成的。 单播地址 用来唯一标识一个接口，类似于IPv4中的单播地址。发送到单播地址的数据 报文 将被传送给此地址所标识的一个接口。 目前常用的单播地址有：未指定地址、环回地址、链路本地地址、唯一本地地址、全局单播地址。 1. 未指定地址（0:0:0:0:0:0:0:0/128或::/128）：仅用于表示某个地址不存在，等同于IPv4未指定地址0.0.0.0。未指定地址通常被用做尝试验证暂定地址唯一性数据包的源地址，并且永远不会指派给某个接口或被用做目标地址。 2. 环回地址（0:0:0:0:0:0:0:1/128或::1/128）：用于标识环回接口，允许节点将数据包发送给自己，等同于IPv4环回地址127.0.0.1。 3. 链路本地地址（FE80::/10）：仅用于单个链路（链路层不能跨VLAN），不能在不同子网中路由。 4. 唯一本地地址（FC00::/7、FD00::/8和FC00::/8）：唯一本地地址是本地全局的，它应用于本地通信，但不通过Internet路由，将其范围限制为组织的边界。 5. 全局单播地址：等同于IPv4中的公网地址，可以在IPv6 Internet上进行全局路由和访问。这种地址类型允许路由前缀的聚合，从而限制了全球路由表项的数量。 组播地址 用来标识一组接口（通常这组接口属于不同的节点），类似于IPv4中的组播地址。发送到组播地址的数据报文被传送给此地址所标识的所有接口。 IPv6组播地址的最高的8位固定为1111 1111，如FF00::/8。 任播地址 用来标识一组接口（通常这组接口属于不同的节点）。发送到任播地址的数据报文被传送给此地址所标识的一组接口中距离源节点最近（根据使用的 路由协议 进行定义）的一个接口。 一个任播地址必须不能用作IPv6数据包的源地址，也不能分配给IPv6主机，仅可以分配给IPv6路由器。 IPv6报头格式 IPv6报文分为IPv6报头（长度固定为40字节）、扩展报头和数据部分。其中，扩展报头是可选报头，可能存在0个、1个或多个。 IPv6报头结构如下图所示： -版本号（Version） 4bits，表示当前IP协议版本号，此处协议版本号为IPv6(6)。 -流量等级（Traffic Class） 8bits，用于识别和区分IPv6报文的不同类别或优先级。 -流标签（Flow Label） 20bits，用来标识同一个流里面的报文，对于不支持Flow Label字段功能的主机或路由器，需要在发起报文时将该字段设置为零，在转发报文时不修改该字段，在接收报文时忽略该字段。 -载荷长度（Payload Length） 16bits，IPv6有效载荷长度，包含扩展报头和数据部分的长度。 -下一报头（Next Header） 8bits，标识紧跟在IPv6报头后的报头类型。 -跳数限制（Hop Limit） 8bits，该字段类似于IPv4中的 TTL ，每次转发跳数减一，该字段达到0时包将会被丢弃。 -源地址（Source Address） 128bits，标识该IPv6报文的源地址。 -目标地址（Destination Address） 128bits，标识该IPv6报文的目标地址。 IPv6扩展报头 IPv6报文中不再有“选项”字段，而是通过“下一报头”字段配合IPv6扩展报头来实现选项的功能。使用扩展头时，将在IPv6报文下一报头字段表明首个扩展报头的类型，再根据该类型对扩展报头进行读取与处理。每个扩展报头同样包含下一报头字段，若接下来有其他扩展报头，即在该字段中继续标明接下来的扩展报头的类型，从而达到添加连续多个扩展报头的目的。在最后一个扩展报头的下一报头字段中，则标明该报文上层协议的类型，用以读取上层协议数据。 IPv6扩展头使用示例 使用协议 地址配置协议 IPv6使用两种地址自动配置协议，分别为无状态地址自动配置协议（ SLAAC ）和IPv6动态主机配置协议（ DHCPv6 ）。SLAAC不需要服务器对地址进行管理，主机直接根据网络中的路由器通告信息与本机 MAC地址 结合计算出本机IPv6地址，实现地址自动配置；DHCPv6由DHCPv6服务器管理 地址池 ，用户主机从服务器请求并获取IPv6地址及其他信息，达到地址自动配置的目的。 1. 无状态地址自动配置 无状态地址自动配置的核心是不需要额外的服务器管理地址状态，主机可自行计算地址进行地址自动配置，包括4个基本步骤： （1）链路本地地址配置。主机计算本地地址。 （2）重复地址检测，确定当前地址唯一。 （3）全局前缀获取，主机计算全局地址。 （4）前缀重新编址，主机改变全局地址。 2. IPv6动态主机配置协议 IPv6动态主机配置协议DHCPv6是由IPv4场景下的 DHCP 发展而来。客户端通过向DHCP服务器发出申请来获取本机IP地址并进行自动配置，DHCP服务器负责管理并维护地址池以及地址与客户端的映射信息。 DHCPv6在DHCP的基础上，进行了一定的改进与扩充。其中包含3种角色：DHCPv6客户端，用于动态获取IPv6地址、IPv6前缀或其他网络配置参数；DHCPv6服务器，负责为DHCPv6客户端分配IPv6地址、IPv6前缀和其他配置参数；DHCPv6中继，它是一个转发设备。 路由协议 与IPv4相同，IPv6路由协议同样分成 内部网关协议 （IGP）与 外部网关协议 （EGP），其中IGP包括由RIP变化而来的RIPng，由OSPF变化而来的OSPFv3，以及IS-IS协议变化而来的IS-ISv6。EGP则主要是由BGP变化而来的BGP4+。本文不对IPv6的路由协议作更进一步展开说明，如果各位对文章中提到的IPv6路由协议内容感兴趣的，可以去网上搜索相关知识点学习拓展。 优势特点 与IPv4相比，IPv6具有以下几个优势： IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定 IP地址 长度为32，最大地址个数为232；而IPv6中IP地址的长度为128，即最大地址个数为2128。与32位地址空间相比，其地址空间增加了2128-232个。 IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。 IPv6增加了增强的组播支持以及对流的控制，这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量QoS（Quality of Service）控制提供了良好的网络平台。 IPv6加入了对自动配置的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络（尤其是局域网）的管理更加方便和快捷。 IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中，用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，在IPv6中的加密与鉴别选项提供了分组的保密性与完整性。极大地增强了网络的安全性。 允许扩充。如果新的技术或应用需要时，IPv6允许协议进行扩充。 更好的头部格式。IPv6使用新的头部格式，其选项与基本头部分开，如果需要，可将选项插入到基本头部与上层数据之间。这就简化和加速了路由选择过程，因为大多数的选项不需要由路由选择。 IPv6的发展与前景 “第三届中国IPv6创新发展大会”指出，当前全球互联网正处在从IPv4向IPv6过渡的关键时期，作为新一代互联网协议，IPv6具有更加广阔的网络地址空间和更高的安全性，为物联网、大数据、云计算等新兴技术发展提供坚实的支撑，是全球公认的下一代互联网商业应用的解决方案。加快推进IPv6的部署和应用，对于打造竞争新优势，加快形成新质生产力，推动网络强国和数字中国建设具有重要意义。当前我国IPv6用户渗透率已超过70%，近年来推动IPv6+已显现其潜力。 总结 IPv6作为替代IPv4的下一代协议，虽然目前还未全面普及，但随着技术的发展和用户需求的增长，全面普及是不可避免的趋势。所以提前认识和了解IPv6能够帮助我们从容应对未来IPv6所带来的挑战。 北汇信息是一家专注于汽车电子测试领域的企业，对车载以太网测试有着丰富经验，并可提供相关培训、咨询服务以及测试解决方案，帮助汽车制造商和零部件供应商确保其车载以太网系统的可靠性和安全性。如果需要具体的测试服务或了解更多信息，欢迎大家来联系我们。 参考文献： 【1】《RFC 2460》 【2】《RFC 2373》