Vad exakt är en MAC-adress som används för?

Varje hårdvara på ditt lokala nätverk har en MAC-adress förutom den IP-adress som tilldelats den av den lokala routern eller servern. Vad exakt är den MAC-adressen för?

Dagens Question & Answer-session kommer till oss med tillstånd av SuperUser-en indelning av Stack Exchange, en community-driven gruppering av Q & A-webbplatser.

Frågan

SuperUser-läsare Vishnu Vivek är nyfiken på MAC-adresser och deras funktion:

Jag förstår att IP-adresser är hierarkiska, så att routrar över hela internet vet vilken riktning som ska skickas till ett paket. Med MAC-adresser finns det ingen hierarki, och det skulle därför inte vara möjligt att vidarebefordra paketet. Så, MAC-adresser används inte för paketöverföring.

Jag tror inte att det sitter där utan anledning. Så min fråga är, var exakt kommer en MAC-adress till spel under en paketöverföring?

Var faktiskt? Vad är den specifika funktionen för MAC-adressen?

Svaret

SuperUser-bidragsgivaren Werner Henze erbjuder viss inblick i MAC-adressens funktion:

Vad används MAC-adresser för?

MAC-adresser är de låga grunderna som gör ditt Ethernet-baserade nätverksarbete.

Nätverkskort har alla en unik MAC-adress. Paket som skickas på Ethernet kommer alltid från en MAC-adress och skickas till en MAC-adress. Om en nätverksadapter tar emot ett paket jämförs paketets destinations-MAC-adress till adapterns egen MAC-adress. Om adresserna matchar behandlas paketet, annars kasseras det.

Det finns särskilda MAC-adresser, en är till exempel ff: ff: ff: ff: ff: ff, vilken är sändningsadressen och adresserar varje nätverksadapter i nätverket.

Hur fungerar IP-adresser och MAC-adresser tillsammans?

IP är ett protokoll som används på ett lager över ethernet. Ett annat protokoll till exempel skulle vara IPX.

När din dator vill skicka ett paket till en viss IP-adress x.x.x.x är den första kontrollen om destinationsadressen är i samma IP-nätverk som själva datorn. Om x.x.x.x är i samma nätverk, kan destinations-IP nås direkt, annars behöver paketet skickas till den konfigurerade routern.

Det har hittills blivit sämre, för nu har vi två IP-adresser: en är den ursprungliga IP-paketets måladress, den andra är IP-enheten för den enhet som vi ska skicka paketet till (nästa hop, antingen finalen destination eller routern).

Eftersom ethernet använder MAC-adresser behöver avsändaren få MAC-adress för nästa hop. Det finns ett särskilt protokoll ARP (adressupplösningsprotokoll) som används för det. När avsändaren har hämtat MAC-adressen till nästa hop skriver han den mål MAC-adressen i paketet och skickar paketet.

Hur fungerar ARP?

ARP själv är ett protokoll ovanför ethernet, som IP eller IPX. När en enhet vill veta MAC-adressen för en viss IP-adress skickar den ett paket till den sändande MAC-adressen som frågar "Vem har IP-adress yyyy?" Alla enheter tar emot det paketet, men endast den med IP-adressen du svarar kommer att svara med ett paket "Det är jag". Den frågande enheten tar emot svaret och vet nu att käll-MAC-adressen är rätt MAC-adress att använda. Naturligtvis blir resultatet cachet, så enheten behöver inte lösa MAC-adressen varje gång.

routing

Jag glömde nästan att nämna: det finns ingen routning baserad på MAC-adresser. Ethernet- och MAC-adresser med låg nivå kan bara nå alla enheter på samma nätverk (kabel eller trådlöst). Om du har två nätverk med en router däremellan kan du inte ha en enhet i nätverket A skicka ett paket till MAC-adressen till en enhet i nätverk B. Ingen enhet i nätverket A har enhetens MAC-adress i nätverket B, så en paket till denna MAC-adress kommer att kasseras av alla enheter i nätverket A (även av routern).

Routing sker på IP-nivå. Att bara se routern gör bara vad jag beskrev ovan i avsnittet "Hur fungerar IP-adresser och MAC-adresser tillsammans?". Routern kommer att få paket för sin egen MAC-adress men för en annan IP-adress. Han kommer då att kontrollera om han direkt kan nå måladressen. Om så är fallet skickar han paketet till målet. Annars har routern själv också en uppströms-router konfigurerad och skickar paketet till den routern.

Naturligtvis kan du ha flera routrar konfigurerad. Din hemrouter kommer bara att ha en uppströms-router konfigurerad, men i ryggraden för internet har de stora routrarna stora routingbord så att de vet de bästa sätten för alla paket.

Andra användningsfall för MAC-adresser

1. Nätverksväxlar lagrar en lista över MAC-adresser som ses vid varje port och skickar endast paket till portarna som behöver se paketet.
2. Trådlösa åtkomstpunkter använder ofta MAC-adresser för åtkomstkontroll. De tillåter endast åtkomst till kända enheter (MAC-adressen är unik och identifierar enheter) med rätt lösenordsfras.
3. DHCP-servrar använder MAC-adressen för att identifiera enheter och ge vissa enheter fasta IP-adresser.

Har du något att lägga till förklaringen? Ljud av i kommentarerna. Vill du läsa mer svar från andra tech-savvy Stack Exchange-användare? Kolla in hela diskussionsgängan här.