Для чего конкретно используется MAC-адрес?

Каждое устройство в вашей локальной сети имеет MAC-адрес в дополнение к IP-адресу, назначенному ему локальным маршрутизатором или сервером. Для чего конкретно этот MAC-адрес?

Сегодняшняя сессия вопросов и ответов пришла к нам благодаря SuperUser - подразделению Stack Exchange, группе веб-сайтов вопросов и ответов, управляемой сообществом..

Вопрос

Читатель SuperUser Вишну Вивек интересуется MAC-адресами и их функциями:

Я понимаю, что IP-адреса являются иерархическими, поэтому маршрутизаторы в Интернете знают, в каком направлении следует пересылать пакет. В случае MAC-адресов иерархия отсутствует, и, следовательно, пересылка пакетов невозможна. Таким образом, MAC-адреса не используются для передачи пакетов.

Я не думаю, что он сидит там без причины. Итак, мой вопрос, где именно MAC-адрес вступает в игру во время передачи пакета?

Где на самом деле? Какова конкретная функция MAC-адреса?

Ответ

Участник SuperUser Вернер Хенце (Werner Henze) предлагает некоторое представление о функции MAC-адреса:

Для чего используются MAC-адреса?

MAC-адреса - это низкоуровневые основы, которые заставляют вашу сеть на основе Ethernet работать.

Каждая сетевая карта имеет уникальный MAC-адрес. Пакеты, которые отправляются в Ethernet, всегда приходят с MAC-адреса и отправляются на MAC-адрес. Если сетевой адаптер получает пакет, он сравнивает MAC-адрес назначения пакета с собственным MAC-адресом адаптера. Если адреса совпадают, пакет обрабатывается, в противном случае он отбрасывается.

Существуют специальные MAC-адреса, например, ff: ff: ff: ff: ff: ff, который является широковещательным адресом и адресом каждого сетевого адаптера в сети..

Как IP-адреса и MAC-адреса работают вместе?

IP - это протокол, который используется на уровне выше Ethernet. Другой протокол, например, будет IPX.

Когда ваш компьютер хочет отправить пакет на какой-либо IP-адрес x.x.x.x, тогда сначала проверяется, находится ли адрес назначения в той же IP-сети, что и сам компьютер. Если x.x.x.x находится в той же сети, то IP-адрес назначения может быть достигнут напрямую, в противном случае пакет необходимо отправить на настроенный маршрутизатор.

До сих пор, похоже, дела шли хуже, потому что теперь у нас есть два IP-адреса: один - целевой адрес исходного IP-пакета, другой - IP-адрес устройства, на которое мы должны отправить пакет (следующий переход, либо последний пункт назначения или роутер).

Поскольку Ethernet использует MAC-адреса, отправителю необходимо получить MAC-адрес следующего перехода. Для этого используется специальный протокол ARP (протокол разрешения адресов). Как только отправитель извлекает MAC-адрес следующего перехода, он записывает этот целевой MAC-адрес в пакет и отправляет пакет..

Как работает ARP?

ARP сам по себе является протоколом выше Ethernet, как IP или IPX. Когда устройство хочет узнать MAC-адрес для данного IP-адреса, оно отправляет пакет на широковещательный MAC-адрес с вопросом «У кого есть IP-адрес гггг?». Все устройства получают этот пакет, но ответит только тот, у кого IP-адрес гггг с пакетом «Это я». Запрашивающее устройство получает ответ и теперь знает, что MAC-адрес источника является правильным MAC-адресом для использования. Конечно, результат будет кэширован, поэтому устройству не нужно каждый раз разрешать MAC-адрес..

маршрутизация

Я почти забыл упомянуть: нет маршрутизации на основе MAC-адресов. Низкоуровневые Ethernet и MAC-адреса могут быть доступны только каждому устройству на так же сеть (кабельная или беспроводная). Если у вас есть две сети с маршрутизатором между ними, вы не можете иметь устройство в сети A, чтобы отправить пакет на MAC-адрес устройства в сети B. Ни одно устройство в сети A не имеет MAC-адрес устройства в сети B, поэтому пакет на этот MAC-адрес будет отброшен всеми устройствами в сети A (также маршрутизатором).

Маршрутизация осуществляется на уровне IP. Проще говоря, маршрутизатор просто делает то, что я описал выше в разделе «Как работают IP-адреса и MAC-адреса?». Маршрутизатор будет получать пакеты для своего собственного MAC-адреса, но для другого IP-адреса. Затем он проверит, может ли он напрямую достичь целевого IP-адреса. Если это так, он отправляет пакет к цели. В противном случае сам маршрутизатор также настроил вышестоящий маршрутизатор и отправит пакет этому маршрутизатору..

Конечно, вы можете настроить несколько маршрутизаторов. Ваш домашний маршрутизатор будет иметь только один настроенный восходящий маршрутизатор, но в магистрали Интернета большие маршрутизаторы имеют большие таблицы маршрутизации, поэтому они знают лучшие способы для всех пакетов.

Другие варианты использования для MAC-адресов

1. Сетевые коммутаторы хранят список MAC-адресов, видимых на каждом порту, и только перенаправляют пакеты на порты, которые должны видеть пакет.
2. Точки беспроводного доступа часто используют MAC-адреса для контроля доступа. Они разрешают доступ только для известных устройств (MAC-адрес уникален и идентифицирует устройства) с правильной парольной фразой.
3. DHCP-серверы используют MAC-адрес для идентификации устройств и дают некоторым устройствам фиксированные IP-адреса.

Есть что добавить к объяснению? Звук выключен в комментариях. Хотите узнать больше ответов от других технически подкованных пользователей Stack Exchange? Ознакомьтесь с полным обсуждением здесь.