一文了解什么是DoIP协议（超详细）

2024-05-10 17:57:30

UDS诊断作为汽车ECU里的一个服务功能，位于应用层，它的实现需要有网络的支撑，我们把基于CAN总线实现的UDS诊断称为DoCAN，基于Ethernet实现的UDS诊断称为DoIP

DoIP

DoIP

Diagnostic communication over Internet Protocol，我们把通过以太网协议，承载UDS数据，实现诊断通信的这种方式称为DoIP

DoIP的好处有哪些呢？

相比DoCAN中CAN网络的封闭性，DoIP由于Ethernet的互联互通，可以实现车与车、车与人的远距离诊断通信

DoIP在传输层以下的规范遵循ISO 13400，而应用层还是遵循ISO 14229不变，这样可以保证UDS诊断在不同车载网络上的可移植性

ISO 13400-2规定了外部测试设备与车辆ECU之间的诊断通信要求，包括：

网络层协议IP
传输层协议TCP/UDP
对网关的要求（网关如何集成到现有网络总）
对测试设备的要求（如何发现车辆并建立通信）

支持DoIP的车辆网络架构图如下

从这张图上可以看出：汽车内部必须有一个DoIP的总网关，它作为和外部的诊断设备DoIP通信的唯一接口

网络层要求

MAC层

没什么可说的，和标准的以太网物理链路层一样，都是基于IEEE 802.3

网络层

和标准以太网网络层一样，但是需要注意的一点是，DoIP在以太网IP层首先IPv6协议，同时兼容IPv4

传输层

TCP

除了遵循TCP协议的标准规范外，DoIP在TCP协议上还应遵守：

支持DoIP的ECU的诊断服务创建的socket必须监听在端口号13400上，外部测试设备通过连接此端口建立连接
每个支持DoIP的ECU必须支持n+1个并发的TCP socket连接，这是为了防止有多个外部测试设备同时和ECU进行诊断通信
外部测试设备创建的socket应选择本地端口，本地端口即系统随机的端口

TCP连接的过程

UDP

UDP协议在DoIP中的作用和使用的端口号为：

车辆发现的两种方式：

DoIP设备启动后，通过UDP向13400端口广播发送vehicle announcement message，源端口号为13400或随机，里面包含此DoIP设备的基本信息，外部测试设备需要监听13400来接收这些信息
外部测试设备通过UDP广播发送request消息，目标端口号是13400，DoIP设备监听在13400端口，接收此request并响应

DoIP Protocol

DoIP报文的结构

DoIP Header

其中Inverse Protocol Version是对Protocol Version的依比特取反

而Payload Type则是表示这个DoIP报文的用途

Payload Type

其中最常用的几个：

0x0001和0x0004用于汽车诊断连接建立之前的车辆发现过程

0x0005和0x0006用于tcp socket连接成功后的诊断连接请求与响应

0x8001、0x8002、0x8003分别表示诊断消息、诊断消息正响应、诊断消息负响应

0x0007和0x0008用于检查建立的诊断连接是否仍然在使用中，如果不再使用，则关闭socket

从中可以看出DoIP诊断通信前需要做的事：

车辆发现，有两种方式

DoIP设备启动后，首先通过UDP广播的形式把一条DoIP报文（vehicle announcement message，Payload Type为0x0004）发给网络上的所有的其他节点，其中就包括诊断仪，目的端口是13400，其中这条消息携带了DoIP设备的DoIP版本、VIN、logical address等信息，这条信息会发送三次，而之前监听在13400端口的诊断仪接收到这条信息，就知道了DoIP设备的基本信息

如果诊断仪没有收到，还有一种办法，就是诊断仪这边主动请求，通过UDP广播的形式，主动发一条DoIP request消息（Payload Type为0x0001），目的端口号是13400，而之前启动后就一直监听在13400的DoIP设备，接收到这条消息后，就会回复一条携带自己信息的response给诊断仪

建立TCP连接

诊断仪通过创建tcp socket，然后调用connect方法向DoIP设备发起TCP连接请求（目的ip是DoIP设备ip，目的端口号是13400），而DoIP设备在启动前已经通过创建tcp socket监听在13400端口，接收到tcp连接请求后就会完成三次握手

建立诊断连接

在TCP连接建立后，诊断仪还需要发送一条Routing activation request的DoIP报文给DoIP设备，DoIP设备收到后会回复一条Routing activation response的DoIP报文，此时诊断连接建立，双方可以诊断通信

网关

汽车网络中由于同时存在多种网络，而造成不同网络上的诊断功能无法互相通信，这时候就需要网关的作用

比如说：
对于DoCAN和DoIP，网关起到的作用就是接收、解封装、封装、发送
DoCAN报文需要发给DoIP设备，网关会先把DoCAN的CAN网络头部剥离，留下UDS数据，然后再用这个UDS数据封装一条完整的DoIP报文，发出去
DoIP报文需要发给DoCAN设备，网关会先把DoIP的所有头部剥离，留下UDS数据，然后用这个UDS数据封装一条完整的DoCAN报文，发出去

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