Я узнал, что в локальной сети компьютерам, которые взаимодействуют внутри этой сети, нужен не только IP-адрес, но и MAC-адрес.
Является ли это пережитком ранних времен компьютерных сетей?
Потому что когда у меня есть IP-адрес, у меня есть "адрес" (или идентификатор) хоста, с которым я хочу общаться. Нет необходимости получать MAC-адрес хоста назначения. Вам также не нужны MAC-адреса, когда вы общаетесь с компьютером в публичной сети - здесь вам также нужен только IP-адрес.
Кажется, что MAC-адреса используются для сопоставления IP-MAC внутри коммутатора в локальной сети, но это кажется излишним, поскольку коммутатор уже должен знать, какой порт ведет к какому хосту с данным IP-адресом. Коммутатор знает IP-адреса подключенных хостов, он знает, с какого порта отправлять данные на правильный хост с правильным IP-адресом.
Я также знаю, что MAC-адрес идентифицирует физическое аппаратное устройство в хосте. Возможно, он нужен, когда хост имеетнесколькоаппаратные сетевые устройства? По аналогии, IP-адрес будет почтовым адресом, куда доставить посылку, а MAC-адрес будет идентифицировать вход, который нужно сделать (например, главный вход, задний вход, дымоход)? Это ли причина MAC-адреса? Но если так, это все равно не имеет значения. Не имеет значения, через какое аппаратное устройство были доставлены данные, пока данные были доставлены на правильный адрес (IP-адрес)...
я прочелКаково точное назначение MAC-адреса?но не думаю, что это дает удовлетворительный ответ.
решение1
Нетворкинг не так прост, как кажется. Мы говорим о слоеном пироге, под поверхностью происходит много всего. Важно понимать, что коммуникация имеет 2 уровня: физический и логический.
Все, что определяет сетевое взаимодействие,Стандарты IEEE 802. Ethernet регулируется стандартом 802.3, WiFi — 802.11.
Первый слой - этоФизический,Модель OSIСлой 1. Здесь у нас есть только электричество, радиомагнитное излучение и свет; реальные физические кабели, антенны и интерфейсы. Все на этом слое глухое, устройства вообще не знают друг о друге.
Помимо физического есть ещеУровень канала передачи данных, Модель OSI Уровень 2. Это где единицы и нули преобразуются в модуляции сигнала, и наоборот. Это минимальное требование для устройств, чтобы знать друг о друге и иметь возможность общаться вообще. Поскольку несколько интерфейсов могут быть подключены к одному L2сегмент сети, каждыйинтерфейсдолжен иметь уникальный идентификатор L2, т.е. аппаратный адрес - MAC-адрес.
TheБлок протокольных данныхна этом слое называется кадр, а структура такова:
+--------------+-----------------+---------+------------+
| SenderL2Addr | RecipientL2Addr | Payload | ErrorCheck |
+--------------+-----------------+---------+------------+
Кадры L2 могут пересылаться только в пределах одного и того жеподсетьишироковещательный доменУстройства в одной подсети/домене bcast взаимодействуют с использованием адресации L2.
Следующий — этоСетевой уровень, Модель OSI Уровень 3. Этот уровень управляет передачей между сетями. Чтобы разрешить связь на этом уровне каждыйустройстводолжен иметь уникальный идентификатор L3 — IP-адрес.
Протоколы на этом уровне не имеют и не должны иметь никаких знаний о физической среде, и они не заботятся о физической передаче; это работа L2. PDU на этом уровне называется пакетом, и его структура такова:
+--------------+-----------------+---------+------------+
| SenderL3Addr | RecipientL3Addr | Payload | ErrorCheck |
+--------------+-----------------+---------+------------+
Во время передачи пакет L3 инкапсулируется в кадр L2, это полезная нагрузка. Поэтому, когда данные попадают в провод, кадр на самом деле выглядит так:
+-----------+-----------+-----------+-----------+---------+--------+
| SndL2Addr | RcpL2Addr | SndL3Addr | RcpL3Addr | Payload | ErrChk |
+-----------+-----------+-----------+-----------+---------+--------+
Поскольку IP — это протокол L3, у него нет метода для обработки фактической пересылки данных на физическом уровне. Поэтому без протоколов L2 данные просто не могут перемещаться между системами.
Конечно, теоретически было бы возможно полностью убрать L2 с его адресацией из картины. Однако, как уже было сказано, это означает, что мы больше не говорим о 802.3 и .11. Потребовались бы новые стандарты, все протоколы пришлось бы переписывать с нуля, пришлось бы проектировать новые чипсеты, менять производственные процессы для их производства, пришлось бы проектировать новые устройства, новые производственные процессы для их производства...
За исключением некоторых сетевых устройств корпоративного класса L3 обрабатывается программным обеспечением, а L2 — аппаратным обеспечением; т. е. чипами. Это означает, что ваш телефон не сможет общаться с использованием WiFi, поскольку его WiFi-оборудование разработано в соответствии со стандартом 802.11.
Единственный реалистичный способ перехода — это естественный цикл вывода из эксплуатации устройств. Это мнл ...
Идея перепроектирования сетей таким образом является гораздо более требовательной, чем принятие IPv6. Он был представлен в 1995 году, но стартовал только около десяти лет назад. Глобальное принятиеоколо 40%. Так что, хотя я и могу представить себе будущее, в котором MAC-адресация будет отменена (хотя я не вижу причины, по которой это произойдет), это на самом деле ОЧЕНЬ далекое будущее.
решение2
Еще немного контекста: я узнал, что MAC-адреса используются в коммутаторе локальной сети для сопоставления порта коммутатора с определенным MAC-адресом. Но почему бы не сопоставить порт коммутатора с определенным IP-адресом? Это должно работать точно так же, как маршрутизация пакета от источника к хосту назначения...
Да, но тогда ваш коммутатор будет ограничен IPv4/IPv6 (или даже просто IPv4, если он старый). Фактически он станет просто IP-маршрутизатором.
Но на самом деле существуют и другие вещи, которые работают через Ethernet, нонетIP, например, несколько протоколов «профессионального аудио» — а раньше их было еще больше.
(Например, локальная сеть IPv4 могла бы сосуществовать с локальной сетью на базе NetWare IPX, и/или локальной сетью Xerox XNS, и/или локальной сетью DECnet, и/или локальной сетью OSI CLNP... все в одной сети Ethernet.)
Когда Xerox изначально изобрел Ethernet, он использовал одну и ту же адресацию как на уровне Ethernet, так и на уровне сети (Xerox Pup). Согласно их собственным статьям, это оказалось слишком негибким.
решение3
MAC-адрес (хотя его можно подделать) — единственный способ уникального адреса устройства или сетевого интерфейса. IP-адрес (я предполагаю, что вы говорите об IPv4) не уникален, может быть случайным образом назначен другим интерфейсам и должен быть согласован с сетью, к которой подключено устройство. Устройство может иметь более одного IP-адреса, и наличие динамического адреса IPv4 (как в DHCP) может быть очень полезным. DHCP не может работать без MAC-адреса или чего-то очень похожего на него.
Затем следует важный факт: IP (v4) — не единственный сетевой протокол.
решение4
Нет, MAC не является рудиментом. Это требование именно для Ethernet и WiFi из-за их функции множественного доступа, чтобы различать пиры за одним и тем же каналом. MAC не всегда нужен; представьте себе последовательный канал с IP, работающим по PPP, там нет MAC-адресов, потому что на другой стороне канала есть только один пир, и нет необходимости различать их.
Подумайте о физическом городе. Есть почтовые адреса (например, "100 East Davie Street Raleigh, NC 27601. United States"), и есть маршруты в терминах станций метро, например, перейти на линию 1 или A или "красную" и доехать до станции "станция". И вы не можете использовать машину или автобус, вам необходимо использовать метро, чтобы путешествовать по городу.
Первый (почтовый) — это как IP-адрес. Второй (название станции) — это как MAC-адрес. Продолжая пример, если есть одна железнодорожная линия и нет промежуточных остановок, то нет необходимости даже в названиях для станций, вы всегда едете на «другой конец»; так работает PPP.