Часто задаваемые вопросы о MAC-адресе и MAC-адресе коммутатора

Если вы не современный безграмотный человек, вы наверняка слышали о IP-адресes. Если вы знакомы с сетевыми коммуникациями, то, вероятно, знаете, что каждое устройство имеет еще один идентификационный номер — MAC-адрес. В этой статье основное внимание будет уделено MAC-номеру наиболее важного оборудования для передачи данных в телекоммуникациях — MAC-адресу коммутатора. Прочитав эту публикацию, вы получите полноценное представление о MAC-идентификаторе и сможете ответить на часто задаваемые вопросы о MAC-адресах коммутаторов.

Что такое MAC-адрес?

Помимо MAC-адреса коммутатора, MAC-адреса устройств можно найти почти во всем коммуникационном сетевом оборудовании, например MAC-адрес компьютера, MAC-адрес iPhone и MAC-адрес маршрутизатора. Чтобы понять, что такое MAC-адрес коммутатора, сначала рассмотрим общий обзор MAC ID-адреса.

Что такое MAC-адрес в сетях? 

MAC-адрес расшифровывается как адрес управления доступом к среде передачи данных. Его также называют аппаратным, физическим, LAN- или Ethernet-адресом. Согласно IEEE 802, MAC-адрес состоит из 6 байт (48 бит), представленных в двоичном виде, и записывается в формате из 12 шестнадцатеричных цифр. Эти 12 символов представлены арабскими цифрами (от 0 до 9) и английскими буквами (от a до f или от A до F). Ethernet-MAC-адрес состоит из двух частей: первые 6 цифр являются обозначением производителя организационно уникальный идентификатор (OUI), а последние 6 цифр обозначают серийный идентификатор контроллера сетевого интерфейса (NIC).

Как выглядит MAC-адрес? 

Эти числа представляют собой 12 шестнадцатеричных цифр (например, 00015a0053af), но могут отображаться в различных Формат MAC-адресас. Физические адреса большинства устройств записываются в шестнадцатеричной нотации с разделителями в виде двоеточий, а некоторые — в шестнадцатеричной нотации с разделителями в виде дефисов или точек. Например, MAC-номер компьютера обычно разделяется двоеточиями или дефисами на шесть пар из 2 цифр, например 00:01:5a:00:53:af или 00-01-5a-00-53-af. MAC-адрес сетевого коммутатора системы Cisco обычно разделяется точками на три группы по четыре цифры, например 38f9.d329.a785.

Для чего используется MAC-адрес? 

Адрес управления доступом к среде передачи — это идентификационный номер, присвоенный сетевой карте для определения порта сетевого устройства. Иными словами, у коммутатора с несколькими портами, подключенными к сети, каждый порт имеет собственный уникальный идентификатор адреса управления доступом к среде передачи. Поэтому коммутатор имеет динамическую таблицу MAC-адресов, в которой запоминаются все физические адреса подключенных к нему интерфейсов, а не только базовый MAC-адрес Ethernet-коммутатора. Используя сохраненный адрес, коммутатор может точно определить, куда следует отправить предназначенное сообщение.

MAC-адрес и IP-адрес: что'Разница и что определяет количество MAC-адресов?

MAC-адрес и IP-адрес являются уникальными идентификаторами, назначенными каждому устройству в сети. Именно благодаря этим уникальным адресам конечные устройства могут обмениваться данными друг с другом. Однако они работают на разных сетевых уровнях и выполняют свои собственные функции.

MAC-адрес это аппаратный адрес, работающий на подуровне управления доступом к среде передачи (MAC) канального уровня (DDL), который находится на втором уровне, поэтому адрес управления доступом к среде передачи также называется адресом 2-го уровня. Он предварительно назначается производителями в процессе производства и не может быть изменен или использован повторно. Не существует двух NIC с одинаковым MAC-номером. 

IP-адрес это программный адрес, работающий на сетевом уровне, который занимает третью позицию, поэтому IP-адрес также называют адресом 3-го уровня. Он назначается сетевым администратором в соответствии с требованиями. Если устройство с уникальным IP-адресом удалить из сети, сетевой администратор может повторно использовать IP-номер для адресации нового подключенного устройства.

Вы — сотрудник по имени Elijah. Ваша компания присваивает вам номер сотрудника 10345. На ежегодном праздновании годовщины в этом году вы выигрываете iPhone 13. Когда вы приходите получить приз, сотрудник администрации подтверждает ваше имя, а также проверяет номер сотрудника. Вы можете подумать, что это избыточно, но на самом деле это работает. Ведь ваше имя может использоваться повторно, а номер сотрудника уникален.

Связь между MAC- и IP-адресами аналогична описанному выше сценарию. Когда пакет данных прибывает в локальную сеть, его можно напрямую отправить хосту с соответствующим IP-адресом, так зачем запрашивать MAC-адрес IP-хоста? 

Рассмотрим пример: если узел 1 (IP-адрес 192.168.1.1) хочет отправить сообщения узлу 2 (IP-адрес 192.168.1.2), возможны два сценария.

1. H1 и H2 находятся в одной сети.



• H1 будет транслироваться: что's — это MAC-адрес узла с IP-адресом 192.168.1.2?
• Соответствующий хост 2 с IP-адресом отвечает: мой MAC-адрес — 0000.0a1f.21a2.
• Затем H1 связывается с H2 напрямую.

2. H1 и H2 находятся в двух разных сетях, мы должны использовать шлюзовые маршрутизаторы для пересылки трафика.

• H1 знает, что H2 находится в другой сети, поэтому получает физический адрес R1 через протокол ARP. Это fa16.3e3f.fd3c.

• Затем H1 отправляет IP-пакет на fa16.3e3f.fd3c устройства R1. IP-пакет состоит из исходного IP-адреса H1 (192.168.1.1), IP-адреса назначения H2 (192.168.2.2), исходного MAC-адреса H1 (fa16.3e87.9c2a), MAC-адреса назначения R1 (fa16.3e3f.fd3c) и данных сообщения.

• Когда кадр пакета поступает на R1, R1 определяет, что целевой IP-адрес — 192.168.2.2.

• Поскольку R1 хранит префикс сети, в которой находится H2, он знает, что должен перенаправить пакет на IP-адрес следующего узла (192.168.12.2) R2. R1 получает MAC-номер R2 — это fa16.3e01.0c98 через ARP.

• R1 затем отправляет пакет на fa16.3e01.0c98 от R2. IP-пакет состоит из IP-адреса источника H1 (192.168.1.1), IP-адреса назначения H2 (192.168.2.2), MAC-адреса источника R1 (fa16.3e3f.fd3c), MAC-адреса назначения R2 (fa16.3e01.0c98) и данных сообщения.

• R2 пройдет аналогичный описанному выше процесс, и в итоге кадр пакета будет успешно перенаправлен к H2.

Источник примера:

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

Теперь вы, должно быть, поняли суть: 

Когда кадр данных отправляется с исходного адреса на адрес назначения, ему часто необходимо пройти через несколько узлов, чтобы достичь адресата. Исходное устройство не знает аппаратный адрес устройства назначения, однако все узлы могут получить MAC ID соседнего узла. Именно MAC-адрес обеспечивает фактическую связь. 

IP-адрес отвечает за доставку кадра данных от исходного устройства к конечному устройству назначения. Однако MAC-адрес играет роль моста, обеспечивая передачу кадров данных от одного узла к другому.

Как коммутатор изучает MAC-адреса?

Как интеллектуальный мост между хост-устройствами в локальной сети, сетевой коммутатор помогает отправлять данные устройству назначения по MAC-адресу. Чтобы показать, как работает MAC-адрес коммутатора, приведём пример.

К сетевому коммутатору подключены четыре компьютера. Компьютер A хочет связаться с компьютером C. Давайте посмотрим, что произойдет:

Сначала A проверит MAC-идентификатор C с помощью широковещательной рассылки протокола ARP и отправит пакет данных с MAC-адресом C в качестве адреса назначения.

После пересылки пакета на коммутатор,  коммутатор проверит MAC ID в своей таблице MAC-адресов. Он определит, что MAC-адрес назначения находится на порту, связанном с C. Затем коммутатор отправит сообщение только через порт, подключенный к C. Таким образом, количество широковещательных рассылок уменьшается.

B и D могут одновременно обмениваться данными, не дожидаясь завершения обмена между A и C или передачи данных другими станциями (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий, CSMA/CD). Поэтому использование коммутатора повышает эффективность использования сети.

Преимущества коммутаторов по сравнению с сетевыми мостами, маршрутизаторами и концентраторами

• Сократить количество широковещательных рассылок и повысить эффективность использования сети

• Включение резервных соединений для многоадресной передачи без перегрузки сети

• Повысить безопасность данных

• Позволяет устанавливать соединения на разных скоростях с помощью одного компактного устройства

• Встроенные интеллектуальные микросхемы обеспечивают принятие решений на аппаратном уровне и высокую производительность 

• Значительно более высокая скорость пересылки кадров в Ethernet

Как найти таблицу MAC-адресов коммутатора?

Узнав принцип работы MAC-адреса коммутатора, можно спросить: как отобразить MAC-адрес планшета на коммутаторе Cisco? Вот краткое руководство для справки.

• Использование show interface команда для просмотра MAC-адресов интерфейсов коммутатора

• Использование show spanning-tree или show version команда для просмотра Базовый MAC-адрес Ethernet, идентификатор моста, используемый в STP

• Использование показать таблицу MAC-адресов команда для просмотра всех физических MAC-адресов, изученных коммутатором

Источник: 

https://learningnetwork.cisco.com/

https://community.cisco.com/

Чтобы получить дополнительную информацию о MAC-адресе коммутатора или решить другие вопросы, обратитесь в нашу службу технической поддержки через [email protected].