ローカル ネットワークでは、このネットワーク内で通信するコンピューターには IP アドレスだけでなく MAC アドレスも必要であることを学びました。
これはコンピュータネットワークの初期の頃の名残でしょうか?
IP アドレスがわかれば、通信先のホストの「アドレス」または ID がわかるからです。宛先ホストの MAC アドレスを取得する必要はありません。パブリック ネットワーク内のコンピューターと通信する場合も、MAC アドレスは必要ありません。この場合も、必要なのは IP アドレスだけです。
MAC アドレスは LAN 内のスイッチ内で IP-MAC マッピングを行うために使用されるようですが、スイッチは既に特定の IP アドレスを持つどのホストにどのポートがつながっているかを認識しているはずなので、これは冗長であると思われます。スイッチは接続されたホストの IP アドレスを認識しており、どのポートから正しい IP アドレスを持つ正しいホストにデータを送信するかを認識しています。
MACアドレスはホスト内の物理的なハードウェアデバイスを識別することも知っています。ホストに複数ハードウェア ネットワーク デバイスですか? 例えるなら、IP アドレスは荷物を配達する郵便の住所で、MAC アドレスは入り口 (メイン エントリ、裏口、煙突など) を識別するものになります。これが MAC アドレスの理由ですか? しかし、そうだとしても、それは問題ではありません。データが正しいアドレス (IP アドレス) に配信されている限り、どのハードウェア デバイスを介してデータが配信されたかは問題ではありません...
もう読んだMAC アドレスの正確な用途は何ですか?しかし、満足のいく答えが得られているとは思えません。
答え1
ネットワーキングは見た目ほど単純ではありません。これは層状のケーキの話であり、表面下では多くのことが起きています。通信には物理的レベルと論理的レベルの 2 つのレベルがあることを理解することが重要です。
ネットワークのすべてはIEEE 802 規格イーサネットは 802.3、WiFi 802.11 によって管理されています。
最初の層は物理的な、OSIモデルレイヤー 1。ここには電気、電磁放射、光、実際の物理的なケーブル、アンテナ、インターフェイスのみがあります。このレイヤー上のすべてはダムであり、デバイスは互いをまったく認識しません。
物理的なものに加えてデータリンク層、OSIモデルレイヤー2。ここでは、1と0が信号の変調に変換され、その逆も行われます。これは、デバイスがお互いを認識し、通信できるようにするための最小要件です。複数のインターフェイスを1つのL2に接続できるため、ネットワークセグメント、 それぞれインターフェース一意の L2 識別子、つまりハードウェア アドレス (MAC アドレス) が必要です。
のプロトコルデータユニットこの層はフレームと呼ばれ、構造は次のようになります。
+--------------+-----------------+---------+------------+
| SenderL2Addr | RecipientL2Addr | Payload | ErrorCheck |
+--------------+-----------------+---------+------------+
L2フレームは同じネットワーク内でのみ転送できます。サブネットそしてブロードキャストドメイン同じサブネット/bcast ドメイン内のデバイスは、L2 アドレス指定を使用して通信します。
次はネットワーク層OSIモデル第3層。この層はネットワーク間の通信を扱います。この層での通信を可能にするために、各デバイス一意の L3 識別子 (IP アドレス) が必要です。
この層のプロトコルは、物理媒体に関する知識を一切持たず、また持つ必要もありません。また、物理的な伝送については考慮しません。これは L2 の仕事です。この層の PDU はパケットと呼ばれ、構造は次のようになります。
+--------------+-----------------+---------+------------+
| SenderL3Addr | RecipientL3Addr | Payload | ErrorCheck |
+--------------+-----------------+---------+------------+
送信中、L3 パケットは L2 フレームにカプセル化され、ペイロードになります。そのため、データが回線に届くと、フレームは実際には次のようになります。
+-----------+-----------+-----------+-----------+---------+--------+
| SndL2Addr | RcpL2Addr | SndL3Addr | RcpL3Addr | Payload | ErrChk |
+-----------+-----------+-----------+-----------+---------+--------+
IP は L3 プロトコルであるため、物理レベルで実際のデータ転送を処理する方法がありません。したがって、L2 プロトコルがなければ、データはシステム間で移動できません。
もちろん、L2 とそのアドレス指定を完全に排除することは理論的には可能です。しかし、すでに述べたように、これはもはや 802.3 と .11 の話ではないことを意味します。新しい標準が必要になり、すべてのプロトコルを根本から書き直す必要があり、新しいチップセットを設計し、それらを製造するための製造プロセスを変更し、新しいデバイスを設計し、それらを製造するための新しい製造プロセスが必要になります...
特定のエンタープライズ クラスのネットワーク デバイスを除き、L3 はソフトウェアで処理されますが、L2 はハードウェア、つまりチップで処理されます。つまり、携帯電話の WiFi ハードウェアは 802.11 標準に従って設計されているため、携帯電話は WiFi を使用して通信することはできません。
移行を実現するための唯一の現実的な方法は、自然なデバイスの廃止サイクルを経ることです。それはとても遅いプロセスです。
このようにネットワークを再設計するというアイデアは、IPv6の採用よりもはるかに難しいものです。IPv6は1995年に導入されましたが、普及したのはわずか10年ほど前です。世界的に採用されているのは約40%したがって、MAC アドレス指定が廃止される未来を想像することはできますが (その理由はよくわかりませんが)、それは実に遠い未来のことです。
答え2
もう少し背景を説明します。LAN のスイッチでは、MAC アドレスを使用してスイッチのポートを特定の MAC アドレスにマッピングすることを知りました。しかし、スイッチのポートを特定の IP アドレスにマッピングしないのはなぜでしょうか。これは、送信元ホストから宛先ホストにパッケージをルーティングする場合とまったく同じように機能するはずです...
そうなりますが、その場合、スイッチは IPv4/IPv6 (古い場合は IPv4 のみ) に制限されます。実質的には IP ルーターになってしまいます。
しかし、実際にはイーサネット上で動作するさまざまなものが存在しますが、ないIP には、いくつかの「プロオーディオ」プロトコルなどがあり、過去にはさらに多くのプロトコルがありました。
(たとえば、IPv4 LAN は、NetWare IPX ベースの LAN、Xerox XNS LAN、DECnet LAN、OSI CLNP LAN など、すべて同じイーサネット上で共存します。)
Xerox が最初にイーサネットを発明したとき、イーサネット レベルとネットワーク (Xerox Pup) レベルの両方で同じアドレス指定を使用しました。同社の記事によると、これは柔軟性に欠けることが判明しました。
答え3
MAC アドレス (スプーフィングは可能ですが) は、デバイスまたはネットワーク インターフェイスを一意にアドレス指定する唯一の方法です。IP アドレス (IPv4 のことだと思います) は一意ではなく、他のインターフェイスにランダムに割り当てられる可能性があり、デバイスが接続されているネットワークに合わせる必要があります。デバイスは複数の IP アドレスを持つことができ、動的な IPv4 アドレス (DHCP など) を持つことは非常に便利です。DHCP は、MAC アドレスまたはそれに非常によく似たアドレスがないと機能しません。
さらに、IP (v4) が唯一のネットワーク プロトコルではないという重要な事実があります。
答え4
いいえ、MAC は基本ではありません。イーサネットと WiFi では、マルチアクセス機能により、同じリンクの背後にあるピアを区別する必要があります。MAC は常に必要なわけではありません。PPP 上で IP が実行されるシリアル リンクを考えてみましょう。リンクの反対側にはピアが 1 つしかなく、それらを区別する必要がないため、MAC アドレスはありません。
実際の都市について考えてみましょう。郵便番号 (「100 East Davie Street Raleigh, NC 27601. United States」など) があり、地下鉄の駅に関するルート (ライン 1 または A または「赤」に乗って駅「station」まで行くなど) があります。車やバスは使用できず、市内を移動するには地下鉄を使用する必要があります。
最初の (郵便番号) は IP アドレスのようなものです。2 番目の (駅名) は MAC アドレスのようなものです。この例を続けると、鉄道路線が 1 本しかなく、途中の停車駅がない場合、駅名さえ必要ありません。常に「もう一方の端」まで移動します。これが PPP の仕組みです。