4. 车载以太网交换与路由基础

在车载以太网中，中央网关承担着跨网段通信的核心职责。它既要在同一 VLAN 内完成二层转发，又要在不同子网之间执行三层路由。理解交换与路由的分工，是配置 Continental 中央网关转发平面的前提。

二层交换：MAC 地址表与 VLAN 隔离

二层交换工作在数据链路层，依据目的 MAC 地址在端口间转发帧。交换机上电后，MAC 地址表为空，收到帧时先记录源 MAC 与入端口的映射，再查目的 MAC：命中则单播转发，未命中则在同一 VLAN 内泛洪。车载以太网普遍使用 802.1Q VLAN 标签，把动力、底盘、智驾、诊断等域流量在逻辑上隔离。例如把智驾传感器流划入 VLAN 20，诊断流量划入 VLAN 10，即使物理上接入同一交换机，也不会互相泛洪。

二层转发不修改 IP 头，也不关心子网，因此同 VLAN 内通信只需 MAC 可达。但一旦跨 VLAN，就必须引入三层路由。

三层路由：子网边界与路由表

三层路由工作在网络层，依据目的 IP 地址和路由表决定下一跳。中央网关为每个 VLAN 配置一个三层接口（SVI），并分配网关 IP。例如 VLAN 10 网关 192.168.10.1/24，VLAN 20 网关 192.168.20.1/24。当 VLAN 10 的主机要访问 192.168.20.5 时，它把帧发给网关 MAC，网关查表发现 192.168.20.0/24 直连，于是改写二层头并从 VLAN 20 接口发出。

路由表的核心是“最长前缀匹配”。直连路由由接口配置自动生成，静态路由则由工程师手工写入，用于指向非直连网段或默认出口。

静态路由与默认路由

静态路由格式为“目的网段/掩码 + 下一跳”。例如中央网关需要把诊断流量送往诊断服务器所在网段 172.16.0.0/16，下一跳为 192.168.10.254，可配置：

ip route 172.16.0.0 255.255.0.0 192.168.10.254
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.10.254

第二条是默认路由，当所有明细路由都不匹配时使用。静态路由简单、可预测，适合车载网络拓扑相对固定的场景；但拓扑变化时需人工维护，因此关键链路常配合动态路由或冗余网关。

ARP 与 NDP：地址解析

IPv4 使用 ARP 把目的 IP 解析为 MAC。主机发送 ARP 请求广播，目标回复单播应答，双方建立 ARP 缓存。IPv6 使用 NDP（邻居发现协议），通过 NS/NA 报文完成地址解析，并支持重复地址检测。中央网关在转发前必须完成下一跳的地址解析，否则帧无法封装。ARP/NDP 缓存有老化时间，过期后需重新解析。

Continental 中央网关转发平面配置示例

以下为某中央网关转发平面的教学示例配置，参数为合理假设，用于说明配置结构：

vlan 10
 name diag
vlan 20
 name adas
interface vlan10
 ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
interface vlan20
 ip address 192.168.20.1 255.255.255.0
interface eth0/1
 switchport mode access
 switchport access vlan 10
interface eth0/2
 switchport mode access
 switchport access vlan 20
ip routing
ip route 172.16.0.0 255.255.0.0 192.168.10.254

配置完成后，可用 show mac address-table 查看二层学习结果，用 show ip route 确认直连与静态路由，用 show arp 或 show ipv6 neighbors 检查地址解析状态。若跨 VLAN ping 不通，应依次检查：接口是否 up、VLAN 是否放通、网关 IP 是否正确、路由表是否有目的网段、ARP/NDP 是否解析成功。

图中展示了从主机到网关、再经二层交换与三层路由到达目标网段的完整路径。二层负责同 VLAN 内 MAC 转发，三层负责跨子网 IP 路由，ARP/NDP 为下一跳提供 MAC 解析。实际调试时，建议先确认二层连通性，再验证三层路由，最后检查地址解析与静态路由下一跳可达性，从而快速定位转发平面故障。