7.2.3 Обработка кадров

MAC-адрес часто называется «встроенным» или «зашитым» адресом (burned-in address, BIA), поскольку исторически сложилось так, что он записывается в ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) на сетевой плате. Это означает, что адрес вносится в чип ПЗУ на аппаратном уровне без возможности дальнейшего изменения.

Примечание: Операционные системы и сетевые платы современных компьютеров поддерживают возможность изменения MAC-адреса с помощью программ. Это удобно при попытке получения доступа к сети, в которой используется фильтрация на основе BIA. Следовательно, фильтрация или отслеживание трафика на основе MAC-адреса более не является надежным способом.

При запуске компьютера сетевая плата сначала копирует MAC-адрес из ПЗУ в ОЗУ. Когда устройство пересылает сообщение в сеть Ethernet, оно добавляет к кадру информацию заголовка.

• MAC-адрес источника - Это MAC-адрес сетевой платы устройства источника.

• MAC-адрес назначения - Это MAC-адрес сетевой карты устройства назначения.

Нажмите кнопку «Воспроизведение», чтобы просмотреть видеоролик о процессе пересылки кадра.

При поступлении кадра Ethernet на сетевую плату она проверяет MAC-адрес назначения, чтобы определить, совпадает ли он с физическим MAC-адресом устройства, сохраненным в ОЗУ. Если не удается обнаружить совпадения, устройство отклоняет кадр. При наличии совпадения сетевая плата передает кадр вверх по уровням модели OSI, где происходит процесс деинкапсуляции.

Note: Сетевые платы устройств Ethernet принимают кадры также в том случае, если MAC-адрес назначения является широковещательной рассылкой или группой многоадресной рассылки, в которую включен узел.

Любое устройство, которое является источником или адресатом кадра Ethernet, будет иметь сетевой адаптер Ethernet и, следовательно, MAC-адрес. К ним относятся рабочие станции, серверы, принтеры, мобильные устройства и маршрутизаторы.

7.2.4 Индивидуальный (одноадресный) mac-адрес

В сети Ethernet для одноадресной, многоадресной и широковещательной рассылки уровня 2 используются разные MAC-адреса.

Индивидуальный MAC-адрес — это уникальный адрес, который используется при отправке кадра от одного передающего устройства к одному устройству назначения.

Нажмите Воспроизвести, чтобы просмотреть, как обрабатывается одноадресный кадр. В этом примере MAC-адрес назначения и IP-адрес назначения являются одноадресные адреса.

В примере, показанном в анимации, узел с IPv4-адресом 192.168.1.5 (источник) запрашивает веб-страницу с сервера с IPv4-адресом одноадресной рассылки 192.168.1.200. Для отправки и приема одноадресного пакета в заголовке IP-пакета должен указываться IP-адрес назначения. Кроме того, в заголовке кадра Ethernet должен быть MAC-адрес назначения. IP-адрес и MAC-адрес — это данные для доставки пакета одному узлу.

Для определения MAC-адреса назначения на узле источника используется протокол разрешения адресов (ARP). Процесс, который использует хост-источник для определения MAC-адреса назначения, связанного с адресом IPv6, называется Neighbor Discovery (ND).

Note: MAC-адрес источника всегда должен быть адресом одноадресной рассылки (индивидуальным).

7.2.5 MAC-адрес широковещательной рассылки

Кадр широковещательной передачи Ethernet принимается и обрабатывается каждым устройством в локальной сети Ethernet. Функции широковещательной сети Ethernet заключаются в следующем:

• MAC-адрес назначения — это адрес FF-FF-FF-FF-FF-FF в шестнадцатеричном формате (48 разрядов в двоичном формате).

• Он пересылается через все порты коммутатора Ethernet, кроме входящего порта.

• Он не пересылается маршрутизатором.

Если инкапсулированные данные являются широковещательным пакетом IPv4, это означает, что пакет содержит целевой IPv4-адрес, который имеет все единицы (1) в хост-части. Эта нумерация в адресе означает, что все узлы в локальной сети (домене широковещательной рассылки) получат и обработают пакет.

Нажмите Воспроизвести в анимации, чтобы посмотреть, как обрабатывается широковещательный кадр. В этом примере MAC-адрес назначения и IP-адрес назначения являются широковещательным.

Как показано в анимации, узел источника отправляет IPv4-пакет широковещательной рассылки на все устройства в сети. IPv4-адрес назначения (192.168.1.255) — это адрес широковещательной рассылки. Если IPv4-пакет широковещательной рассылки инкапсулирован в кадре Ethernet, MAC-адрес назначения является MAC-адресом широковещательной рассылки в шестнадцатеричном формате FF-FF-FF-FF-FF-FF (48 единиц в двоичном формате).

DHCP для IPv4 является примером протокола, который использует широковещательные адреса Ethernet и IPv4.

Однако не все широковещательные сети Ethernet имеют широковещательный пакет IPv4. Например, запросы ARP не используют протокол IPv4, но сообщение ARP отправляется как широковещательная сеть Ethernet.

7.2.6 MAC-адрес многоадресной рассылки

Кадр многоадресной передачи Ethernet принимается и обрабатывается группой устройств в локальной сети Ethernet, принадлежащих к той же группе многоадресной рассылки. Функции многоадресной рассылки Ethernet заключаются в следующем:

• Существует MAC-адрес назначения 01-00-5E, когда инкапсулированные данные являются многоадресным пакетом IPv4, и MAC-адрес назначения 33-33, когда инкапсулированные данные являются многоадресным пакетом IPv6.

• Существуют другие зарезервированные MAC-адреса назначения многоадресной рассылки для тех случаев, когда инкапсулированные данные не являются IP-адресами, например протокол STP и протокол обнаружения уровня канала (LLDP).

• Он рассылается на все порты коммутатора Ethernet, за исключением входящего порта, если коммутатор не настроен для многоадресного отслеживания.

• Он не пересылается маршрутизатором, если маршрутизатор не настроен на маршрутизацию многоадресных пакетов.

Если инкапсулированные данные являются многоадресным IP-пакетом, устройствам, которые принадлежат многоадресной группе, назначается IP-адрес многоадресной группы. Диапазон IPv4-адресов многоадресной рассылки — от 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Диапазон IPv6-адресов многоадресной рассылки начинается с FF00:: /8. Поскольку адреса многоадресной рассылки представляют собой группу адресов (которая иногда называется также группой узлов), они используются только как адреса назначения пакета. Источник всегда имеет адрес одноадресной рассылки.

Как и в случае с адресами для одноадресной и широковещательной рассылки, IP-адресу для многоадресной рассылки требуется соответствующий MAC-адрес, чтобы фактически передавать кадры по локальной сети. MAC-адрес многоадресной рассылки связан и использует информацию адресации от адреса многоадресной рассылки IPv4 или IPv6.

Нажмите Воспроизвести, чтобы просмотреть, как обрабатывается многоадресный кадр. В этом примере MAC-адрес назначения и IP-адрес назначения являются многоадресными адресами.

Протоколы маршрутизации и другие сетевые протоколы используют многоадресную адресазацию. Такие приложения, как программное обеспечение для обработки видео и изображений, также могут использовать многоадресную адресацию, хотя многоадресные приложения встречаются не так часто.