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Wofür genau wird eine MAC-Adresse verwendet?

Wofür genau wird eine MAC-Adresse verwendet?

Jede Hardware in Ihrem lokalen Netzwerk hat zusätzlich zu der vom lokalen Router oder Server zugewiesenen IP-Adresse eine MAC-Adresse. Wofür genau ist diese MAC-Adresse?

Die Frage

SuperUser-Leser Vishnu Vivek ist neugierig auf MAC-Adressen und deren Funktion:

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

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

Wo tatsächlich? Welche besondere Funktion hat die MAC-Adresse?

Die Antwort

SuperUser-Mitarbeiter Werner Henze gibt einen Einblick in die Funktion der MAC-Adresse:

Wofür werden MAC-Adressen verwendet?

MAC-Adressen sind die grundlegenden Grundlagen, die Ihr Ethernet-basiertes Netzwerk zum Funktionieren bringen.

Netzwerkkarten haben jeweils eine eindeutige MAC-Adresse. Pakete, die über das Ethernet gesendet werden, kommen 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 eigenen MAC-Adresse des Adapters. Wenn die Adressen übereinstimmen, wird das Paket verarbeitet, andernfalls wird es verworfen.

Es gibt spezielle MAC-Adressen, beispielsweise ff:ff:ff:ff:ff:ff, die Broadcast-Adresse, die jeden Netzwerkadapter im Netzwerk anspricht.

Wie arbeiten IP-Adressen und MAC-Adressen zusammen?

IP ist ein Protokoll, das auf einer Ebene über dem Ethernet verwendet wird. Ein anderes Protokoll wäre beispielsweise IPX.

Wenn Ihr Computer ein Paket an eine IP-Adresse xxxx senden möchte, prüfen Sie zunächst, ob sich die Zieladresse im selben IP-Netzwerk wie der Computer selbst befindet. Befindet sich xxxx im gleichen Netzwerk, ist die Ziel-IP direkt erreichbar, ansonsten muss das Paket an den konfigurierten Router gesendet werden.

Bisher scheint es noch schlimmer geworden zu sein, 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 Hop, entweder der letzte Ziel oder Router).

Da Ethernet MAC-Adressen verwendet, muss der Absender die MAC-Adresse des nächsten Hops abrufen. Dafür wird ein spezielles Protokoll ARP (Address Resolution Protocol) verwendet. Sobald der Sender 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 mit der Frage „Wer hat die IP-Adresse yyyy?“. Alle Geräte empfangen dieses Paket, aber nur das Gerät mit der IP-Adresse yyyy antwortet mit einem Paket „Ich bin es“. Das fragende Gerät erhält die Antwort und weiß nun, dass die Quell-MAC-Adresse die richtige zu verwendende MAC-Adresse ist. Das Ergebnis wird natürlich zwischengespeichert, damit das Gerät nicht jedes Mal die MAC-Adresse 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 Netzwerk erreichen (kabelgebunden oder drahtlos). Wenn Sie zwei Netzwerke mit einem Router dazwischen haben, können Sie kein Gerät in Netzwerk A ein Paket an die MAC-Adresse eines Geräts in Netzwerk B senden lassen. 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 genau 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, aber für eine andere IP-Adresse. Er prüft dann, ob er die Ziel-IP-Adresse direkt erreichen kann. Wenn dies der Fall ist, sendet er das Paket an das Ziel. Andernfalls hat der Router selbst auch einen Upstream-Router konfiguriert und sendet das Paket an diesen Router.

Natürlich können Sie mehrere Router konfigurieren. Ihr Heimrouter hat nur einen konfigurierten Upstream-Router, aber im Internet-Backbone haben die großen Router große Routing-Tabellen, damit sie die besten Wege für alle Pakete kennen.

Andere Anwendungsfälle für MAC-Adressen

  1. Netzwerk-Switches speichern eine Liste von MAC-Adressen, die an jedem Port gesehen 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.

Möchten Sie der Erklärung noch etwas hinzufügen? Ton in den Kommentaren ab. Möchten Sie mehr Antworten von anderen technisch versierten Stack Exchange-Benutzern lesen? Sehen Sie sich hier den vollständigen Diskussionsthread an.

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