Varför behövs Ethernet / MAC-adresser?

Om du fortfarande är ny på hela nätverkssaken kan det vara lite överväldigande när du först börjar lära dig om olika typer av adresser och hur de fungerar tillsammans. Dagens SuperUser Q & A inlägg försöker rensa förvirringen för en nyfiken läsare.

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

Bild med tillstånd av Wikipedia.

Frågan

SuperUser-läsaren user2449761 vill veta mer om behovet av Ethernet / MAC-adresser:

Jag förstår inte varför Ethernet / MAC-adresser behövs. Visst kan alla datorer bara anslutas till ett enhetligt nätverk och använda IP-adresser för att kommunicera?

Till exempel finns följande mekanism i Ethernet:

En dator med IP-adressen 192.168.1.1 (X.1) vill skicka ett paket till adressen 192.168.1.2 (X.2).

X.1 använder ARP för att få MAC-adressen till X.2.

För att göra det måste X.1 skicka ett paket till alla datorer i nätverket och endast en kommer att svara.

X.1 får en MAC-adress och skickar paketet.

Det skulle vara enklare att bara göra det i ett steg:

X.1 skickar ett paket till alla datorer i nätverket och endast X.2 kommer att behandla det, de andra kommer att ignorera det.

Min andra fråga är: Varför behövs IP-adresser om alla enheter har unika MAC-adresser?

Varför behövs Ethernet / MAC-adresser?

Svaret

SuperUser-bidragare Paul har svaret för oss:

De olika nätverksskikten finns där för att de ska bytas ut för olika tekniker. De två lagren du pratar om här är lager 2 och 3. Layer 2 i detta scenario är Ethernet - varifrån MAC-adresser uppstår och Layer 3 är IP.

Ethernet fungerar bara på lokal nivå mellan nätverksenheter som är anslutna till en datalänk för en sändningsnätverk, medan IP är ett routable protokoll och kan rikta in sig på enheter på fjärranslutna nätverk.

Kraven för var och en av dessa lager är olika. Ethernet specificerar en familj av tekniker som tillåter att paket skickas och tas emot mellan nätverksenheter, medan IP definierar ett protokoll som tillåter datapaket att korsa flera nätverk.

Varken är beroende av varandra, vilket är vad som ger nätverkets flexibilitet. Du kan till exempel välja att ansluta till din Internet-tjänst med hjälp av IP över Ethernet, men i ditt interna nätverk kan du välja att använda IP över papper (där någon skriver ner innehållet i varje paket och fysiskt går över det till en annan maskin och skriver in den). Tydligen skulle detta inte vara särskilt snabbt, men det skulle fortfarande vara IP, förutsatt att personen som bär runt bitarna av pappers-respekterade IP-routingsregler.

I den verkliga världen finns det olika datalänkprotokoll som du redan använder (även om adresseringssystemen är desamma): 802.3 - Ethernet och 802.11 - Wi-Fi.

IP bryr sig inte om vad det underliggande lagret är. På samma sätt kan IP bytas ut för olika nätverkslagringsprotokoll (förutsatt att det händer för alla deltagare) som ATM (Asynchronous Transfer Mode).

Medan det inte finns något som direkt hindrar skapandet av ett protokoll som omfattar både lag 2 och 3, skulle det vara mindre flexibelt, mindre attraktivt och därför osannolikt att användas.

Se till att läsa igenom resten av den livliga diskussionsgängan via länken nedan!

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.