Ich habe gelernt, dass in einem lokalen Netzwerk Computer, die innerhalb dieses Netzwerks kommunizieren, nicht nur die IP-Adresse, sondern auch eine MAC-Adresse benötigen.
Handelt es sich hierbei um ein Relikt aus der Anfangszeit der Computervernetzung?
Denn wenn ich die IP-Adresse habe, habe ich die „Adresse“ (oder die Identität) des Hosts, mit dem ich kommunizieren möchte. Die MAC-Adresse des Zielhosts muss ich nicht ermitteln. Sie benötigen auch keine MAC-Adressen, wenn Sie mit einem Computer im öffentlichen Netzwerk kommunizieren – auch hier benötigen Sie nur die IP-Adresse.
Es scheint, dass MAC-Adressen verwendet werden, um eine IP-MAC-Zuordnung innerhalb eines Switches in einem LAN durchzuführen, aber das scheint überflüssig, da der Switch bereits wissen sollte, welcher Port zu welchem Host mit einer bestimmten IP-Adresse führt. Der Switch kennt die IP-Adressen der verbundenen Hosts und weiß, von welchem Port aus die Daten an den richtigen Host mit der richtigen IP-Adresse gesendet werden müssen.
Ich weiß auch, dass eine MAC-Adresse ein physisches Hardwaregerät in einem Host identifiziert. Vielleicht wird sie benötigt, wenn ein HostmehrereHardware-Netzwerkgeräte? In einer Analogie wäre die IP-Adresse die Postanschrift, an die ein Paket geliefert werden muss, und die MAC-Adresse würde den Eingang identifizieren, den man nehmen muss (z. B. Haupteingang, Hintereingang, Schornstein)? Ist das der Grund für eine MAC-Adresse? Aber selbst wenn das so wäre, wäre das immer noch egal. Es wäre egal, über welches Hardwaregerät die Daten geliefert wurden, solange die Daten an die richtige Adresse (IP-Adresse) geliefert wurden...
Ich habe gelesenWas ist der genaue Zweck einer MAC-Adresse?glaube aber nicht, dass es eine zufriedenstellende Antwort darstellt.
Antwort1
Networking ist nicht ganz so einfach, wie es scheint. Wir sprechen hier von einer Schichttorte, unter deren Oberfläche sich eine Menge abspielt. Es ist wichtig zu verstehen, dass Kommunikation zwei Ebenen hat: physisch und logisch.
Alles, was mit Networking zu tun hat, ist definiert durchIEEE 802-Normen. Ethernet unterliegt 802.3, WiFi 802.11.
Die erste Schicht istPhysikalisch,OSI-ModellSchicht 1. Hier gibt es nur Elektrizität, radiomagnetische Strahlung und Licht; tatsächliche physische Kabel, Antennen und Schnittstellen. Alles auf dieser Schicht ist dumm, die Geräte haben keinerlei Kenntnis voneinander.
Über dem Physischen ist dieDatenübertragungsebene, OSI-Modellschicht 2. Hier werden die Einsen und Nullen in Modulationen des Signals übersetzt und umgekehrt. Dies ist die Mindestanforderung, damit Geräte voneinander Kenntnis haben und überhaupt kommunizieren können. Da mehrere Schnittstellen an eine einzige L2-Schicht angeschlossen werden können,Netzwerksegment, jedeSchnittstellemuss eine eindeutige L2-Kennung haben, d. h. eine Hardwareadresse – die MAC-Adresse.
DerProtokolldateneinheitDiese Ebene wird als Rahmen bezeichnet und hat die folgende Struktur:
+--------------+-----------------+---------+------------+
| SenderL2Addr | RecipientL2Addr | Payload | ErrorCheck |
+--------------+-----------------+---------+------------+
L2-Frames können nur innerhalb derselbenSubnetzUndBroadcast-Domäne. Geräte im selben Subnetz/in derselben Bcast-Domäne kommunizieren über L2-Adressierung.
Als nächstes kommt derNetzwerkschicht, OSI-Modell Schicht 3. Diese Schicht behandelt die Übertragungen zwischen Netzwerken. Um die Kommunikation auf dieser Schicht zu ermöglichen,Gerätmuss eine eindeutige L3-Kennung haben – die IP-Adresse.
Die Protokolle auf dieser Schicht haben keine Kenntnis vom physischen Medium und müssen diese auch nicht haben. Sie kümmern sich auch nicht um die physische Übertragung. Das ist die Aufgabe von L2. Die PDU auf dieser Schicht wird als Paket bezeichnet und hat die folgende Struktur:
+--------------+-----------------+---------+------------+
| SenderL3Addr | RecipientL3Addr | Payload | ErrorCheck |
+--------------+-----------------+---------+------------+
Während der Übertragung wird das L3-Paket im L2-Frame gekapselt, es ist die Nutzlast. Wenn die Daten also das Kabel erreichen, sieht der Frame tatsächlich so aus:
+-----------+-----------+-----------+-----------+---------+--------+
| SndL2Addr | RcpL2Addr | SndL3Addr | RcpL3Addr | Payload | ErrChk |
+-----------+-----------+-----------+-----------+---------+--------+
Da IP ein L3-Protokoll ist, gibt es keine Methode zur Handhabung der tatsächlichen Datenweiterleitung auf physischer Ebene. Ohne L2-Protokolle können Daten also einfach nicht zwischen Systemen übertragen werden.
Theoretisch wäre es natürlich möglich, L2 mit seiner Adressierung vollständig aus dem Bild zu entfernen. Allerdings bedeutet dies – wie bereits gesagt –, dass wir nicht mehr über 802.3 und .11 sprechen. Neue Standards wären erforderlich, alle Protokolle müssten von Grund auf neu geschrieben werden, neue Chipsätze müssten entwickelt werden, die Herstellungsprozesse zu ihrer Herstellung müssten geändert werden, neue Geräte müssten entwickelt werden, neue Herstellungsprozesse zu ihrer Herstellung...
Mit Ausnahme bestimmter Netzwerkgeräte der Enterprise-Klasse wird L3 über Software abgewickelt, L2 jedoch über Hardware, also Chips. Das bedeutet, dass Ihr Telefon nicht über WLAN kommunizieren kann, da seine WLAN-Hardware nach dem 802.11-Standard ausgelegt ist.
Der einzige realistische Weg, den Übergang zu vollziehen, wäre über den natürlichen Ausmusterungszyklus von Geräten. Das ist ein laaaaaaaaaanger Prozess.
Die Idee, Netzwerke auf diese Weise neu zu gestalten, ist um ein Vielfaches anspruchsvoller als die Einführung von IPv6. Es wurde 1995 eingeführt, kam aber erst vor etwa einem Jahrzehnt in Schwung. Die weltweite Einführung istrund 40 %. Ich kann mir zwar eine Zukunft vorstellen, in der die MAC-Adressierung abgeschafft wird (obwohl ich keinen wirklichen Grund dafür sehe), aber das liegt tatsächlich SEHR weit in der Zukunft.
Antwort2
Noch etwas mehr Kontext: Ich habe gelernt, dass MAC-Adressen in einem Switch eines LANs verwendet werden, um den Port eines Switches einer bestimmten MAC-Adresse zuzuordnen. Aber warum nicht den Port eines Switches einer bestimmten IP-Adresse zuordnen? Das sollte genauso funktionieren wie das Weiterleiten eines Pakets von einem Quell- zu einem Zielhost ...
Das wäre es, aber dann wäre Ihr Switch auf IPv4/IPv6 beschränkt (oder sogar nur auf IPv4, wenn er älter ist). Er würde praktisch nur zu einem IP-Router werden.
Es gibt aber tatsächlich noch viele andere Dinge, die über Ethernet laufen, abernichtIP, wie beispielsweise mehrere „Pro-Audio“-Protokolle – und früher gab es sogar noch mehr.
(Beispielsweise hätte ein IPv4-LAN mit einem NetWare IPX-basierten LAN und/oder einem Xerox XNS LAN und/oder einem DECnet LAN und/oder einem OSI CLNP LAN koexistiert … alle auf demselben Ethernet.)
Als Xerox Ethernet ursprünglich erfand, verwendete das Unternehmen auf Ethernet- und Netzwerkebene (Xerox Pup) dieselbe Adressierung. Laut eigenen Artikeln erwies sich dies jedoch als zu unflexibel.
Antwort3
Eine MAC-Adresse (obwohl sie gefälscht werden kann) ist die einzige Möglichkeit, ein Gerät oder eine Netzwerkschnittstelle eindeutig zu adressieren. Eine IP-Adresse (ich nehme an, Sie sprechen von IPv4) ist nicht eindeutig, kann zufällig anderen Schnittstellen zugewiesen werden und muss auf das Netzwerk abgestimmt sein, mit dem das Gerät verbunden ist. Ein Gerät kann mehr als eine IP-Adresse haben und eine dynamische IPv4-Adresse (wie bei DHCP) kann sehr nützlich sein. DHCP kann ohne eine MAC-Adresse oder etwas sehr Ähnliches nicht funktionieren.
Dann ist da noch die wichtige Tatsache, dass IP (v4) nicht das einzige Netzwerkprotokoll ist.
Antwort4
Nein, MAC ist kein Rudiment. Es ist eine Anforderung gerade für Ethernet und WiFi aufgrund ihrer Multi-Access-Funktion, um Peers hinter derselben Verbindung unterscheiden zu können. MAC ist nicht immer erforderlich; denken Sie an eine serielle Verbindung mit IP, die über PPP läuft. Es gibt keine MAC-Adressen, weil es auf der anderen Seite der Verbindung nur einen Peer gibt und keine Notwendigkeit besteht, zwischen ihnen zu unterscheiden.
Denken Sie an die physische Stadt. Es gibt Postadressen (wie „100 East Davie Street Raleigh, NC 27601. Vereinigte Staaten“) und es gibt Routen in Form von U-Bahn-Stationen, wie z. B. gehen Sie zur Linie 1 oder A oder „rot“ und fahren Sie bis zur Station „Station“. Und Sie können kein Auto oder einen Bus benutzen, Sie müssen die U-Bahn benutzen, um sich in der Stadt fortzubewegen.
Die erste (Postanschrift) ist wie eine IP-Adresse. Die zweite (Stationsname) ist wie eine MAC-Adresse. Um das Beispiel fortzusetzen: Wenn es eine einzige Eisenbahnlinie gibt und es keine Zwischenhalte gibt, ist es nicht einmal notwendig, Namen für Stationen zu haben, Sie reisen immer zum „anderen Ende“; so funktioniert PPP.