Διεύθυνση MAC

Μία διεύθυνση Media Access Control - ελέγχου προσπέλασης στο μέσο (διεύθυνση MAC), που καλείται επίσης και φυσική διεύθυνση ή διεύθυνση υλικού, είναι μία μοναδική ταυτότητα που αποδίδεται στις διασυνδέσεις δικτύου (network interfaces) για την επικοινωνία στο φυσικό τμήμα του δικτύου. Οι διευθύνσεις MAC χρησιμοποιούνται σαν διευθύνσεις δικτύου στις περισσότερες IEEE 802 τεχνολογίες δικτύου, συμπεριλαμβανομένων του Ethernet και του WIFI. Λογικά, οι διευθύνσεις MAC χρησιμοποιούνται στο υποεπίπεδο ελέγχου πρόσβασης στο μέσο (media access control) του μοντέλου αναφοράς OSI. Οι διευθύνσεις MAC συνήθως αποδίδονται από τον κατασκευαστή του ελεγκτή διασύνδεσης στο δίκτυο (Network Interface Controller, NIC) και αποθηκεύονται στο hardware της διασύνδεσης (στη μνήμη μόνο ανάγνωσης). Ένας κόμβος δικτύου μπορεί να έχει πολλές NICs και κάθε NIC πρέπει να έχει μία μοναδική MAC. Οι διευθύνσεις MAC σχηματίζονται σύμφωνα με τους κανόνες μιας από τρεις περιοχές διευθύνσεων. Τις περιοχές αυτές τις διαχειρίζεται το Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών ( Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) και είναι οι: MAC-48 EUI-48 EUI-64.Το EUI είναι συντόμευση του Extended Unique Identifier (Εκτεταμένη Μοναδική Ταυτότητα). Μια διεύθυνση MAC είναι δυαδικός αριθμός, επειδή όλα τα δεδομένα σε ένα υπολογιστικό σύστημα παριστάνονται, αποθηκεύονται και διαχειρίζονται σε δυαδική μορφή. Έτσι οι διευθύνσεις MAC-48, EUI-48 αποτελούνται από 48 bit, ενώ η διεύθυνση EUI-64 από 64 bit. Οι διευθύνσεις MAC χρησιμοποιούνται για την φυσική διευθυνσιοδότηση σε ένα τοπικό δίκτυο, όπου η δρομολόγηση με βάση την διεύθυνση IP θα "ανάγκαζε" τους υπολογιστές να κάνουν επεξεργασία μέχρι και το επίπεδο δικτύου (στο οποίο χρησιμοποιούνται κατά κόρον οι διευθύνσεις IP) κάτι που σημαίνει παραπάνω επεξεργασία που εν τέλει είναι περιττή.

 Όπως αναφέραμε παραπάνω οι διευθύνσεις MAC αποτελούνται από 48 ή 64 bit. Επειδή όμως με αυτή την μορφή είναι δύσκολος ο χειρισμός τους, αναπαριστάνονται σε δεκαεξαδική μορφή. Δηλαδή κάθε 4 bit της διεύθυνσης, αντικαθίστανται από έναν δεκαεξαδικό αριθμό. Η συνηθισμένη μορφή αναπαράστασης μιας MAC-48 διεύθυνσης σε φιλική μορφή προς τον άνθρωπο, είναι έξι διψήφιοι δεκαεξαδικοί αριθμοί χωρισμένοι με παύλες (-), με την σειρά που αποστέλλονται (π.χ 01-ea-4f-67-89-ab). Ο τρόπος αυτός χρησιμοποιείται στα Windows. Αυτή η μορφή χρησιμοποιείται και για το EUI-64 (π.χ 1a-cd-3f-ac-42-34-ed-ab). Σε άλλες συμβάσεις σαν διαχωριστικά χρησιμοποιούνται η άνω και κάτω τελεία (:) (π.χ 01:23:45:67:89:ab).Ο διαχωρισμός με άνω κάτω τελείες χρησιμοποιείται στο unix/linux. Άλλη μορφή αναπαράστασης είναι σε τετράδες δεκαεξαδικών ψηφίων χωρισμένες με τελείες, πάλι με τη σειρά εκπομπής (π.χ 1236.adc4.23da). Οι αρχικές IEEE 802 MAC διευθύνσεις, προέρχονται από το αρχικό σχήμα διευθύνσεων Ethernet της Xerox. Ο χώρος διευθύνσεων των 48-bit, περιέχει 248 ή 281.474.976.710.656 δυνατές MAC διευθύνσεις. Το IEEE προσδοκά ένα χρόνο ζωής εκατό ετών για τις εφαρμογές που χρησιμοποιούν διευθύνσεις MAC-48, αλλά αντί αυτών ενθαρρύνει την υιοθέτηση των EUI-64. Ως γνωστόν, οι κόμβοι ενός δικτύου Ethernet ανταλλάσσουν δεδομένα τα οποία ενθυλακώνουν σε πακέτα τα οποία ονομάζονται πλαίσια. Στην επικεφαλίδα του πλαισίου τοποθετούνται και οι MAC διευθύνσεις του αποστολέα (προέλευσης) και του παραλήπτη (προορισμού). Από τις διευθύνσεις αυτές πρώτα αποστέλλεται το περισσότερο σημαντικό Byte, αλλά από κάθε Byte πρώτα αποστέλλεται το λιγότερο σημαντικό bit. Μία ειδική διεύθυνση MAC είναι η διεύθυνση με όλα τα δυαδικά ψηφία 1, δηλ. ή ff-ff-ff-ff-ff-ff, η οποία είναι η διεύθυνση εκπομπής. Πλαίσιο με διεύθυνση προορισμού την ff-ff-ff-ff-ff-ff απευθύνεται σε όλους τους κόμβους ενός τοπικού δικτύου και επομένως παραλαμβάνεται από όλους. Επομένως στην περίπτωση αυτή ο μεταγωγέας προωθεί το πλαίσιο σε όλες τις θύρες του. Και τα τρία συστήματα αρίθμησης έχουν την ίδια μορφή και διαφέρουν μόνο στο μήκος. Οι διευθύνσεις μπορούν να είναι ή γενικά διαχειριζόμενες διεύθύνσεις (universally administered addresses) ή τοπικά διαχειριζόμενες διευθύνσεις (locally administered addresses). Μία γενικά διαχειριζόμενη διεύθυνση είναι μοναδική στον κόσμο και αποδίδεται στη συσκευή από τον κατασκευαστή της. Αποτελείται από δύο μέρη: Το πρώτο μέρος το απαρτίζουν οι πρώτες τρεις οκτάδες (με τη σειρά εκπομπής) και προσδιορίζει τον οργανισμό ο οποίος εξέδωσε την ταυτότητα. Οι τρείς αυτές οκτάδες είναι γνωστές με το όνομα Μοναδική Ταυτότητα του Οργανισμού (Organizationally Unique Identifier-OUI) . Η ταυτότητα αυτή χορηγείται κατά αποκλειστικότητα στον κατασκευαστή από το IEEE και είναι μοναδική. Οι ακόλουθες τρεις οκτάδες στο MAC-48 και EUI-48 ή πέντε οκτάδες στο EUI-64, αποδίδονται στη διασύνδεση από τους κατασκευαστές με όποιον τρόπο θέλουν, αρκεί να είναι μοναδικές. Μια τοπικά διαχειριζόμενη διεύθυνση αποδίδεται σε μία συσκευή από τον διαχειριστή του δικτύου, παραμερίζοντας την ενσωματωμένη διεύθυνση. Οι τοπικά αποδιδόμενες διευθύνσεις δεν περιέχουν OUIs. Τα δύο λιγότερο σημαντικά bit, του περισσότερο σημαντικού Byte της MAC διεύθυνσης (δηλ. τα b0 και b1 του σχήματος), έχουν ειδική χρήση. Έτσι εάν το b0 είναι 0 το πλαίσιο προορίζεται για έναν μόνο προορισμό. Αυτός ο τύπος εκπομπής λέγεται unicast. Ένα πλαίσιο unicast, λαμβάνεται από έναν κόμβο (unicast). Στην περίπτωση που το πλαίσιο παραληφθεί από το switch και εφ' όσον δεν γνωρίζει σε ποια θύρα του είναι συνδεμένη η συσκευή προορισμού του πλαισίου, θα προωθήσει το πλαίσιο σε όλες τις θύρες, εκτός από τη θύρα προέλευσης. Εάν γνωρίζει τη θύρα στην οποία είναι συνδεμένη η MAC προορισμού, τότε προωθεί το πακέτο μόνο σε αυτήν. Γενικά όταν οι NIC παίρνουν πακέτα με διαφορετική MAC προορισμού από τη δική τους τα αγνοούν, εκτός εάν βρίσκονται σε κατάσταση promiscuous mode. Σε αυτή την κατάσταση οι NICs ή WNICs, σε περίπτωση ασυρμάτων, δικτύων παίρνουν όλα τα πακέτα που φτάνουν σε αυτές (είτε για υποκλοπή, είτε για έλεγχο της λειτουργίας του δικτύου) και όχι μόνο όσα τις αφορούν. Εάν το bit b0 είναι 1, τότε το πακέτο λέγεται multicast και λαμβάνεται από όλους τους σταθμούς σε ένα LAN, οι οποίοι έχουν ρυθμιστεί να λαμβάνουν multicast πακέτα. Για τους παραπάνω λόγους το bit b0 λέγεται Μ bit (Multicast bit) ή I/G bit (Individual/Group bit) Οι γενικά και οι τοπικά διαχειριζόμενες διευθύνσεις διακρίνονται από την τιμή του δεύτερου bit (b1) του περισσότερο σημαντικού Byte της διεύθυνσης. Αυτό το bit είναι γνωστό και σαν U/L bit από το Universal/Local (Γενικό/Τοπικό) και καθορίζει το πώς διαχειρίζεται η διεύθυνση. Εάν είναι 0 ή διεύθυνση είναι γενικά διαχειριζόμενη. Εάν είναι 1 η διεύθυνση είναι τοπικά διαχειριζόμενη. Για παράδειγμα στη διεύθυνση 06-00-00-00-00-00 το περισσότερο σημαντικό Byte είναο το δεκαεξαδικό 06, το οποίο είναι το δυαδικό 00000110. Έτσι το δεύτερο λιγότερο σημαντικό bit είναι 1, που σημαίνει ότι η διεύθυνση είναι τοπικά διαχειριζόμενη. Οι μεταγωγείς επιπέδου 2 (layer 2 switches) εξετάζουν τις MAC διευθύνσεις προέλευσης και προορισμού των πακέτων, ώστε να μπορέσουν να προωθήσουν το πακέτο στον αποδέκτη, μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται διαφανής γεφύρωση. Οι μεταγωγείς συχνά έχουν έναν εσωτερικό host, για την διαχείριση του δικτύου. Μερικοί μεταγωγείς έχουν ξεχωριστή MAC διεύθυνση για κάθε θύρα τους. Αυτές οι MAC διευθύνσεις χρησιμοποιούνται για την διεύθυνση προέλευσης στα spanning-tree protocol BPDUs. Στο λειτουργικό σύστημα Windows, οι διευθύνσεις IP (αν υπάρχουν παραπάνω από μια κάρτες δικτύου) για το τοπικό δίκτυο εμφανίζονται με την εντολή ipconfig /all στη γραμμή εντολών. Στο Linux εμφανίζεται με την εντολή ifconfig. Αντίστοιχα τις διευθύνσεις MAC μπορούμε να τις δούμε με την εντολή arp σε ένα Linux σύστημα (η εντολή arp εμφανίζει τον arp table) ενώ στα Windows μέσω της εντολής getmac . Εισαγωγή στα Δίκτυα και το TCP/IP Ελληνική Κοινότητα Ubuntu Κάρτα δικτύου Μοντέλο OSI