Häufig gestellte Fragen zu MAC-Adresse und Switch-MAC-Adresse

Solange Sie kein moderner Analphabet sind, müssen Sie schon gehört haben von IP-Adressees. Wenn Sie mit Netzwerkkommunikation vertraut sind, wissen Sie wahrscheinlich, dass jedes Gerät eine weitere ID-Nummer hat — die MAC-Adresse. Dieser Artikel konzentriert sich auf die MAC-Nummer der wichtigsten Datenübertragungsausrüstung in der Telekommunikation — die Switch-MAC-Adresse. Nach der Lektüre dieses Beitrags hofft der Autor, dass Sie über eine umfassende Wissensgrundlage zur MAC-ID verfügen und die häufig gestellten Fragen zu Switch-MAC-Adressen beantworten können.

Was ist eine MAC-Adresse?

Neben der Switch-MAC-Adresse finden wir Geräte-MAC-Adressen in nahezu jeder Netzwerkkommunikationshardware, wie z. B. Computer-MAC-Adresse, iPhone-MAC-Adresse und Router-MAC-Adresse. Um die Switch-MAC-Adresse zu verstehen, werfen wir zunächst einen Überblick auf die MAC-ID-Adresse.

Was ist eine MAC-Adresse in Netzwerken? 

MAC-Adresse steht für Media-Access-Control-Adresse. Man nennt sie auch Hardware-Adresse, physische Adresse, LAN-Adresse oder Ethernet-Adresse. IEEE 802 legt fest, dass die MAC-Adresse 6 Byte (48 Bit) in Binärzahlen umfasst und im Format von 12 hexadezimalen Ziffern geschrieben wird. Die 12 Ziffern werden als arabische Ziffern (0 bis 9) und englische Buchstaben (a bis f oder A bis F) dargestellt. Die MAC-Ethernet-Adresse besteht aus zwei Teilen: Die ersten 6 Ziffern sind die Herstellerkennung organisatorisch eindeutige Kennung (OUI) und die letzten 6 Ziffern stehen für die Serien-ID des Network Interface Controllers (NIC).

Wie sieht eine MAC-Adresse aus? 

Diese Zahlen bestehen aus 12 hexadezimalen Ziffern (zum Beispiel 00015a0053af), können aber in unterschiedlichen MAC-Adressformats. Die physischen Adressen der meisten Geräte werden in Doppelpunkt-Hexadezimalschreibweise geschrieben, einige in Bindestrich-Hexadezimalschreibweise oder punktgetrennter Hexadezimalschreibweise. Zum Beispiel wird eine Computer-MAC-Nummer normalerweise durch Doppelpunkte oder Bindestriche in sechs zweistellige Paare getrennt, etwa 00:01:5a:00:53:af oder 00-01-5a-00-53-af. Eine MAC-Adresse eines Cisco system Netzwerk-Switches wird normalerweise nach jeweils vier Ziffern durch Punkte in drei Gruppen getrennt, etwa 38f9.d329.a785.

Wofür wird eine MAC-Adresse verwendet? 

Eine Media-Access-Control-Adresse ist eine Identifikationsnummer, die einer NIC zugewiesen wird, um den Port eines Netzwerkgeräts zu lokalisieren. Das heißt, bei einem Switch mit mehreren mit dem Netzwerk verbundenen Ports hat jeder Port seine eigene eindeutige Media-Access-Control-Adresskennung. Daher verfügt der Switch über eine dynamische MAC-Adresstabelle, die sich alle physischen Adressen der mit ihm verbundenen Schnittstellen merkt, nicht nur die Basis-MAC-Adresse des Ethernet-Switches. Mit der gespeicherten Adresse kann der Switch genau bestimmen, wohin die zugewiesene Nachricht gesendet werden soll.

MAC-Adresse vs. IP-Adresse: Was's der Unterschied & Was macht die MAC-Anzahl aus?

Sowohl MAC-Adresse als auch IP-Adresse sind eindeutige Kennungen, die jedem Gerät im Netzwerk zugeordnet sind. Dank dieser eindeutigen Adressen können Endgeräte miteinander kommunizieren. Sie arbeiten jedoch in unterschiedlichen Netzwerkschichten und erfüllen jeweils ihre eigenen Aufgaben.

MAC-Adresse ist eine Hardwareadresse, die auf der Media Access Control (MAC)-Teilschicht der Sicherungsschicht (DDL) arbeitet, die sich an zweiter Stelle befindet; daher wird die Media-Access-Control-Adresse auch als Layer-2-Adresse bezeichnet. Sie wird von Herstellern während der Produktion vorab zugewiesen und kann nicht geändert oder wiederverwendet werden. Es gibt keine zwei NICs mit derselben MAC-Nummer. 

IP-Adresse ist eine Softwareadresse, die auf der Netzwerkschicht arbeitet, die sich an dritter Stelle befindet; daher wird die IP-Adresse auch als Layer-3-Adresse bezeichnet. Sie wird von einem Netzwerkmanager entsprechend den Anforderungen zugewiesen. Wenn ein Gerät mit einer eindeutigen IP-Adresse aus dem Netzwerk entfernt wird, kann der Netzwerkmanager die IP-Nummer wiederverwenden, um ein neu verbundenes Gerät zu adressieren.

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Die Beziehung zwischen MAC- und IP-Adresse ähnelt dem oben genannten Szenario. Wenn das Datenpaket im LAN ankommt, kann es direkt an den entsprechenden Host mit der IP-Adresse gesendet werden. Warum also nach der MAC-Adresse des IP-Hosts fragen? 

Hier ist ein Fallbeispiel: Wenn Host 1 (IP-Adresse 192.168.1.1) Nachrichten an Host 2 (IP-Adresse 192.168.1.2) senden möchte, gibt es zwei Szenarien.

1. H1 und H2 befinden sich im selben Netzwerk.



• H1 wird senden: was's die MAC-Adresse des Knotens mit der IP-Adresse 192.168.1.2?
• Der entsprechende Host 2 mit der IP-Adresse antwortet: Meine MAC-Adresse lautet 0000.0a1f.21a2.
• Dann kommuniziert H1 direkt mit H2.

2. H1 und H2 befinden sich in zwei verschiedenen Netzwerken, wir sollten Gateway-Router zur Weiterleitung des Datenverkehrs verwenden.

• H1 weiß, dass sich H2 in einem anderen Netzwerk befindet, daher greift es über das ARP-Protokoll auf die physische Adresse von R1 zu. Sie lautet fa16.3e3f.fd3c.

• H1 sendet dann ein IP-Paket an fa16.3e3f.fd3c von R1. Das IP-Paket besteht aus einer Quell-IP-Adresse von H1 (192.168.1.1), einer Ziel-IP-Adresse von H2 (192.168.2.2), einer Quell-MAC-Adresse von H1 (fa16.3e87.9c2a), einer Ziel-MAC-Adresse von R1 (fa16.3e3f.fd3c) und den Nachrichtendaten.

• Wenn der Paket-Frame bei R1 eintrifft, erkennt R1, dass die Ziel-IP-Adresse 192.168.2.2 ist.

• Da R1 das Präfix des Netzwerks speichert, in dem sich H2 befindet, weiß es, dass es das Paket an die Hop-IP-Adresse weiterleiten sollte (192.168.12.2) von R2. R1 erhält die MAC-Nummer von R2 ist fa16.3e01.0c98 über ARP.

• R1 sendet dann ein Paket an die fa16.3e01.0c98 von R2. Das IP-Paket besteht aus einer Quell-IP-Adresse von H1 (192.168.1.1), einer Ziel-IP-Adresse von H2 (192.168.2.2), einer Quell-MAC-Adresse von R1 (fa16.3e3f.fd3c), einer Ziel-MAC-Adresse von R2 (fa16.3e01.0c98) und den Nachrichtendaten.

• R2 durchläuft einen ähnlichen Prozess wie oben; schließlich wird der Paket-Frame erfolgreich an H2 weitergeleitet.

Fallquelle:

https://networklessons.com/cisco/ccna-routing-switching-icnd1-100-105/ip-routing-explained

Jetzt sollten Sie den Punkt verstanden haben: 

Wenn ein Datenframe von der Startadresse an die Zieladresse gesendet wird, muss der Datenframe oft mehrere Knoten durchlaufen, um anzukommen. Das Quellgerät kennt die Hardwareadresse des Zielgeräts nicht, aber alle Knoten können auf die MAC-ID ihres benachbarten Knotens zugreifen. Es ist die MAC-Adresse, die die tatsächliche Kommunikation ermöglicht. 

Die IP-Adresse ist dafür verantwortlich, den Datenframe vom ursprünglichen Quellgerät zum endgültigen Zielgerät zu übertragen. Die MAC-Adresse spielt jedoch eine Brückenrolle, um Datenframes von einem Knoten zum anderen zu übertragen.

Wie lernt ein Switch MAC-Adressen?

Als intelligente Brücke zwischen Host-Geräten im LAN hilft der Netzwerk-Switch dabei, Daten anhand der MAC-Adresse an das adressierte Gerät zu senden. Um zu veranschaulichen, wie die MAC-Adresse eines Switches funktioniert, finden Sie hier ein Beispiel.

Es sind vier Computer mit einem Netzwerk-Switch verbunden. A möchte mit C kommunizieren, sehen wir uns an, was passieren wird:

Zunächst prüft A die MAC-ID von C mit der ARP-Protokoll-Broadcast-Funktion und sendet ein Datenpaket mit der Ziel-MAC-Adresse von C.

Sobald das Paket an den Switch weitergeleitet wurde,  prüft der Switch die MAC-ID in seiner MAC-Adresstabelle. Er erkennt, dass sich die Ziel-MAC-Adresse an dem mit C verbundenen Port befindet. Dann sendet der Switch eine Nachricht nur über den mit C verbundenen Port. Dadurch wird die Anzahl der Broadcasts reduziert.

B und D können gleichzeitig kommunizieren, ohne warten zu müssen, bis die Kommunikation zwischen A und C endet oder andere Stationen senden (Carrier-sense multiple access with collision detection, CSMA/CD). Daher verbessert die Verwendung eines Switches die Nutzungseffizienz des Netzwerks.

Vorteile von Switches gegenüber Netzwerkbrücken, Routern oder Hubs

• Reduzierung von Broadcasts und Verbesserung der Auslastungseffizienz des Netzwerks

• Redundante Links für Multicasts ohne Netzwerküberlastung aktivieren

• Datensicherheit verbessern

• Ermöglicht mehrere Geschwindigkeitsverbindungen in einem kompakten Gerät

• Integrierte intelligente Chips ermöglichen Entscheidungen in der Hardware und hohe Leistung 

• Deutlich höhere Weiterleitungsframes in Ethernet

Wie findet man die MAC-Adresstabelle eines Switches?

Nachdem man das Funktionsprinzip der Switch-MAC-Adresse kennt, könnte man fragen: Wie zeigt man die MAC-Adresstabelle auf einem Cisco-Switch an? Hier ist eine kurze Anleitung zu Ihrer Referenz.

• Verwenden show interface Befehl zum Anzeigen der MAC-Adressen der Switch-Schnittstellen

• Verwenden show spanning-tree oder show version Befehl zum Anzeigen der Basis-Ethernet-MAC-Adresse Bridge-ID, die in STP verwendet wird

• Verwenden show mac-address-table Befehl, um alle physischen MAC-Adressen anzuzeigen, die der Switch gelernt hat

Quelle: 

https://learningnetwork.cisco.com/

https://community.cisco.com/

Weitere Informationen zur Switch-MAC-Adresse oder zu anderen Fragen erhalten Sie von unserem technischen Support über [email protected].