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Was ist die genaue Verwendung einer MAC-Adresse?

Ich verstehe, dass IP-Adressen hierarchisch sind, sodass Router im gesamten Internet wissen, in welche Richtung ein Paket weitergeleitet werden soll. Bei MAC-Adressen gibt es keine Hierarchie und somit wäre eine Paketweiterleitung nicht möglich. Daher werden MAC-Adressen nicht für die Paketübertragung verwendet.

Ich glaube nicht, dass es dort ohne Grund sitzt. Meine Frage ist also, wo genau kommt eine MAC-Adresse bei einer Paketübertragung ins Spiel?

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Vishnu Vivek

Wofür werden MAC-Adressen verwendet?

MAC-Adressen sind die Grundlagen auf niedriger Ebene, mit denen Ihr lokales Ethernet-basiertes Netzwerk funktioniert. Lokal bedeutet, dass die Netzwerkgeräte entweder direkt über ein Kabel oder über WLAN oder über einen Netzwerk-Hub oder einen Netzwerk-Switch verbunden sind.

Netzwerkkarten haben jeweils eine eindeutige MAC-Adresse. Pakete, die über das Ethernet gesendet werden, stammen immer von einer MAC-Adresse und werden an eine MAC-Adresse gesendet. Wenn ein Netzwerkadapter ein Paket empfängt, vergleicht er die Ziel-MAC-Adresse des Pakets mit der MAC-Adresse des Adapters. Stimmen die Adressen überein, wird das Paket verarbeitet, andernfalls wird es verworfen.

Es gibt spezielle MAC-Adressen, eine davon ist beispielsweise ff: ff: ff: ff: ff: ff, die Broadcast-Adresse und Adressen aller Netzwerkadapter im Netzwerk.

Wie arbeiten IP-Adressen und MAC-Adressen zusammen?

IP ist ein Protokoll, das auf einer Schicht über Ethernet verwendet wird. Ein anderes Protokoll wäre beispielsweise IPX. IP ermöglicht die Verbindung verschiedener lokaler Netzwerke und damit die Bildung eines Unternehmensnetzwerks oder des globalen Internets.

Wenn Ihr Computer ein Paket an eine IP-Adresse x.x.x.x senden möchte, wird zunächst überprüft, ob sich die Zieladresse im selben IP-Netzwerk befindet wie der Computer. Befindet sich x.x.x.x im selben Netzwerk, kann die Ziel-IP direkt erreicht werden, ansonsten muss das Paket an den konfigurierten Router gesendet werden.

Bisher scheint es schlimmer zu werden, denn jetzt haben wir zwei IP-Adressen: Eine ist die Zieladresse des ursprünglichen IP-Pakets, die andere ist die IP des Geräts, an das wir das Paket senden sollen (der nächste Sprung, entweder der letzte) Ziel oder Router).

Da Ethernet MAC-Adressen verwendet, muss der Absender die MAC-Adresse des nächsten Hops abrufen. Dafür gibt es ein spezielles Protokoll ARP (Address Resolution Protocol). Nachdem der Absender die MAC-Adresse des nächsten Hops abgerufen hat, schreibt er diese Ziel-MAC-Adresse in das Paket und sendet das Paket.

Wie funktioniert ARP?

ARP selbst ist ein Protokoll über Ethernet, wie IP oder IPX. Wenn ein Gerät die MAC-Adresse für eine bestimmte IP-Adresse wissen möchte, sendet es ein Paket an die Broadcast-MAC-Adresse und fragt: "Wer hat die IP-Adresse y.y.y.y?" Alle Geräte empfangen dieses Paket, aber nur das Gerät mit der IP-Adresse y.y.y.y antwortet mit einem Paket "Ich bin es". Das fragende Gerät erhält die Antwort und weiß nun, dass die Quell-MAC-Adresse die richtige MAC-Adresse ist. Natürlich wird das Ergebnis zwischengespeichert, sodass das Gerät die MAC-Adresse nicht jedes Mal auflösen muss.

Routing

Fast hätte ich vergessen zu erwähnen: Es gibt kein Routing basierend auf MAC-Adressen. Low-Level-Ethernet- und MAC-Adressen können nur jedes Gerät im selben Netzwerk (verkabelt oder drahtlos) erreichen. Wenn Sie zwei Netzwerke mit einem Router dazwischen haben, kann ein Gerät in Netzwerk A kein Paket an die MAC-Adresse eines Geräts in Netzwerk B senden. Kein Gerät in Netzwerk A hat die MAC-Adresse des Geräts in Netzwerk B, also a Paket an diese MAC-Adresse wird von allen Geräten im Netzwerk A (auch vom Router) verworfen.

Das Routing erfolgt auf IP-Ebene. Einfach gesehen macht der Router nur das, was ich oben im Abschnitt "Wie arbeiten IP-Adressen und MAC-Adressen zusammen?" Beschrieben habe. Der Router empfängt Pakete für seine eigene MAC-Adresse, jedoch für eine andere IP-Adresse. Er wird dann prüfen, ob er die Ziel-IP-Adresse direkt erreichen kann. In diesem Fall sendet er das Paket an das Ziel. Andernfalls ist auf dem Router selbst auch ein Upstream-Router konfiguriert, der das Paket an diesen Router sendet.

Natürlich können Sie mehrere Router konfigurieren. Ihr Heimrouter hat nur einen Upstream-Router konfiguriert, aber im Internet-Backbone haben die großen Router große Routingtabellen, sodass sie die besten Möglichkeiten für alle Pakete kennen.

Andere Anwendungsfälle für MAC-Adressen

  1. Netzwerk-Switches speichern eine Liste von MAC-Adressen, die an jedem Port angezeigt werden, und leiten Pakete nur an die Ports weiter, die das Paket sehen müssen.

  2. Drahtlose Zugangspunkte verwenden häufig MAC-Adressen für die Zugangskontrolle. Sie erlauben nur den Zugriff für bekannte Geräte (MAC-Adresse ist eindeutig und identifiziert Geräte) mit der richtigen Passphrase.

  3. DHCP-Server verwenden die MAC-Adresse, um Geräte zu identifizieren und einigen Geräten feste IP-Adressen zuzuweisen.

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Werner Henze