Pourquoi les adresses Ethernet / MAC sont-elles nécessaires?

Je ne comprends pas pourquoi les adresses MAC Ethernet sont nécessaires. Tous les ordinateurs ne peuvent-ils pas simplement être connectés au réseau unifié et utiliser des adresses IP pour communiquer?

Par exemple, il existe un mécanisme suivant dans Ethernet:

1. L'ordinateur avec IP 192.168.1.1( X.1) veut envoyer un paquet à 192.168.1.2( X.2)
2. X.1 utilise ARP pour obtenir le MAC de X.2
3. Pour ce faire, X.1doit envoyer un paquet à tous les ordinateurs du réseau; un seul répondra
4. X.1 obtient un MAC et envoie le paquet

Ne serait-il pas plus simple de ne faire qu'une seule étape:

1. X.1envoie un paquet à tous les ordinateurs du réseau; seulement X.2le traitera, d'autres l'ignoreront

La question complémentaire serait: pourquoi des adresses IP sont-elles nécessaires, si tous les appareils ont des adresses MAC uniques?

Les différentes couches de mise en réseau sont là pour leur permettre d'être échangées pour différentes technologies.

Les deux couches dont vous parlez ici sont les couches 2 et 3. Dans ce scénario, la couche 2 est Ethernet - d'où proviennent les adresses MAC, et la couche 3 est IP.

Ethernet ne fonctionne qu'au niveau local, entre des périphériques réseau connectés à un réseau de diffusion "liaison de données", alors qu'IP est un protocole routable et peut donc cibler des périphériques sur des réseaux distants.

Les exigences de chacun d'entre eux sont différentes. Ethernet spécifie une famille de technologies qui permettent d'envoyer et de recevoir des paquets entre les périphériques réseau, tandis qu'IP définit un protocole qui permet aux paquets de données de traverser plusieurs réseaux.

Aucun des deux ne dépend de l'autre, ce qui donne au réseau sa flexibilité. Par exemple, vous pouvez choisir de vous connecter à votre service Internet en utilisant IP sur Ethernet, mais dans votre réseau interne, vous pouvez choisir d'utiliser IP sur ... du papier. Où quelqu'un écrit le contenu de chaque paquet et le promène physiquement sur une autre machine et le tape. De toute évidence, cela ne serait pas particulièrement rapide, mais ce serait toujours IP à condition que la personne transportant les morceaux de papier respecte les règles de routage IP.

Dans le monde réel, il existe différents protocoles de liaison de données que vous utilisez déjà deux différents (bien que leurs schémas d'adressage soient les mêmes): 802.3 - Ethernet, et 802.11 - WiFi.

IP ne se soucie pas de la couche sous-jacente.

De même, IP peut être échangé pour différents protocoles de couche réseau (à condition que cela se produise pour tous les participants). Tels que ATM .

Bien que rien n'empêche directement la création d'un protocole qui englobe à la fois la couche 2 et la couche 3, il serait moins flexible, et donc moins attrayant, et donc peu susceptible d'être utilisé.

Où serait prise cette décision de traiter ou d'ignorer le paquet? Aucune réponse n'est vraiment satisfaisante:

1) Dans le commutateur? Eh bien, cela signifierait que les commutateurs doivent comprendre chaque protocole qui détermine quels ordinateurs sont intéressés par quels paquets. Cela augmenterait non seulement le coût des commutateurs et réduirait leur vitesse, mais rendrait les modifications du protocole IP beaucoup plus difficiles à réaliser.

2) Dans le matériel de l'interface Ethernet? Eh bien, cela rendrait le réseau beaucoup plus lent car chaque paquet de données doit aller sur chaque machine. Des technologies comme le WiFi et les réseaux de pontage avec des ponts plus lents seraient impossibles. Il serait impossible de faire fonctionner Ethernet à des vitesses différentes en interopérant. Des technologies comme IPv6 ou IP multicast nécessiteraient des modifications matérielles pour être déployées dans toutes les stations d'extrémité Ethernet.

3) Dans le logiciel? Eh bien, cela rendrait les ordinateurs beaucoup plus lents car ils doivent faire face à un nombre beaucoup plus élevé d'interruptions d'interface réseau. Tous les problèmes de pontage, VPN et Wifi mentionnés ci-dessus seraient également des problèmes.

Tout cela rendrait Ethernet inutilisable sans IP et signifierait que des changements dans Ethernet seraient nécessaires pour effectuer des changements dans IP. Beurk.

La séparation des préoccupations est bonne.

L'adresse IP et les adresses MAC fonctionnent sur différentes couches de la suite de protocoles Internet . Les adresses MAC sont utilisées pour identifier les machines au sein du même réseau de diffusion sur la couche 2, tandis que les adresses IP sont utilisées sur la couche 3 pour identifier les machines sur différents réseaux.

Même si votre ordinateur possède une adresse IP, il a toujours besoin d'une adresse MAC pour trouver d'autres machines sur le même réseau, car chaque couche utilise des couches sous-jacentes. Sur la page mentionnée plus haut, vous pouvez trouver de jolis diagrammes expliquant en détail la suite de protocoles.

Le problème de congestion est rencontré par le réseau Ethernet à mesure qu'ils augmentent en taille. Ce retour peut étouffer le réseau et introduire un retard. C'est l'un des facteurs qui ont amené le concept de sous-réseau. Mais, avec les sous-réseaux, nous avons besoin d'une entité supplémentaire appelée routeur pour permettre au paquet de voyager d'une machine dans un sous-réseau à une machine dans un autre sous-réseau.

La distance parcourue par le câble Ethernet est une autre préoccupation majeure car elle peut limiter le succès des transmissions si elle dépasse une certaine limite. Cela a amené de nouvelles entités sous forme de concentrateur / répéteur.

Notez que tous les mécanismes de communication n'utilisent pas d'adresse MAC pour la communication. PPP et HDLC n'utilisent pas d'adresse MAC pour l'identification.

Notez également que certains réseaux n'utilisent pas Ethernet. Les réseaux en anneau à jeton nécessitent une couche de liaison de données différente.

Si vous envoyez un paquet du réseau A à un appareil du réseau B en l'adressant via l'adresse mac de l'appareil du réseau B, il sera déposé dans le réseau A lui-même. Notez que même s'il y a un routeur entre le réseau A et le réseau B, le routeur supprimera le paquet car le routeur fonctionne en recevant des paquets adressés à son adresse mac mais pour une adresse IP différente.

D'après les scénarios ci-dessus, il est très clair que l'Internet n'est pas un réseau plat en raison de divers réseaux locaux / privés. Il existe également diverses entités de réseau entre la source et la destination.

Étant donné qu'Internet n'est pas un réseau plat, l'adresse MAC n'est pas utilisée pour tous les types de communication et certains réseaux nécessitent une couche de liaison de données différente de celle d'Ethernet, nous avons besoin d'une adresse IP pour l'acheminer vers le nœud souhaité, quel que soit l'emplacement du nœud et cela est atteint avec la couche réseau.

Reportez-vous également à une discussion similaire dans /programming/26290069/arp-vs-ip-why-do-we-need-both

Comme d'autres l'ont expliqué, vous avez besoin de protocoles de couche 2 pour le contrôle de la congestion dans votre réseau local. La couche 3 est utilisée pour le routage et l'adressage entre les réseaux.

Cela dit, une question valable pourrait être: pourquoi les deux couches ne peuvent-elles pas utiliser le même schéma d'adressage?

Première réponse: Comme d'autres l'ont mentionné, cela vous permet de changer de technologie L2 et / ou L3 et tout fonctionne toujours.

Deuxième réponse: même si tout le monde acceptait que les protocoles de couche 2 utilisent des adresses IP, il vous faudrait quand même utiliser deux adresses IP, une pour la couche 2 et une pour la couche 3. Pourquoi? NATting. Si votre ordinateur a une adresse IP publique, les adresses L2 et L3 peuvent être identiques. Cependant, si vous utilisez NATting, vos adresses L2 et L3 seraient différentes.

Dernier commentaire: lorsque vous dites que tout le monde reçoit le message et que les non-destinataires les ignorent, vous parlez de WiFi. Ethernet filaire ne fonctionne plus comme ça. C'était comme ça lorsque nous utilisions des câbles coaxiaux et plus tard lorsque nous utilisions des concentrateurs. Les commutateurs envoient uniquement les messages / paquets au port approprié (à moins que vous ne les attaquiez et que vous saturiez leurs tables).

Les adresses MAC et les adresses IP fonctionnent sur différents couches de réseau à des fins différentes. Se débarrasser de l'une des couches peut provoquer des problèmes, créer de la confusion ou empêcher les choses de fonctionner.

Disons que j'ai du matériel ancien (disons, un tour CNC d'un million de dollars) qui ne parle que IPX . Dans votre réseau IP uniquement, comment pourrait-on en parler? Ou dites que je connecte un ordinateur non configuré à un nouveau réseau. En l'absence d'adresses MAC, comment le serveur DHCP peut-il indiquer à mon ordinateur quelle adresse IP utiliser?

Disons que j'ai un serveur avec quatre connexions gigabit vers un commutateur de dorsale, agrégées en une seule connexion virtuelle. Dans votre réseau MAC uniquement, quelle est l'adresse de mon serveur? Ou dites que j'ai un ordinateur connecté via un modem PPPoA et que je n'ai pas d'adresse MAC. Comment peut-on s'y connecter?

Hmmm je pense que cela aurait pu être fait fonctionner (j'ai en fait / fait / assigné l'adresse MAC); cependant, si cela avait été fait, vous auriez dû acheter du nouveau matériel pour IPv6 et il n'y aurait probablement pas eu de chevauchement. Donc, dans l'ensemble, je n'aime pas les conséquences.

Le I dans IP signifie Internetworking Protocol.

Cela signifie qu'une IP est censée être unique parmi TOUS les réseaux dans le monde entier.

Les adresses IP sont censées être littéralement globales. Si vous envoyez du trafic vers 9.9.9.9, il est censé arriver partout où 9.9.9.9 est, peu importe où dans le monde 9.9.9.9 est physiquement ou quel réseau 9.9.9.9 est physiquement activé.

(Ceci est quelque peu cassé à cause du NAT. Lorsque TCP / IP a été inventé, le NAT ne faisait pas partie du plan d'origine, et c'est un "hack" jusqu'à ce que IPv6 devienne plus répandu là où il n'est pas nécessaire. Faire semblant que le NAT n'existe pas pour comprendre cette réponse.)

Une adresse MAC est censée être unique uniquement dans le réseau local sur lequel l'hôte réside. Il n'est pas conçu pour permettre la communication entre tout ce qui n'est pas sur le même réseau local. Il existe donc une limitation physique supposée avec les adresses MAC, mais aucune limitation de ce type avec les adresses IP.

TCP / IP est basé sur la notion que:

• il existe des réseaux locaux où les systèmes peuvent communiquer directement sans qu'un routeur soit impliqué
• Parfois, les ordinateurs d'un réseau veulent parler aux ordinateurs d'un autre et ont besoin d'un routeur pour cela.

S'il existait un autre mécanisme fondamental où les deux concepts ci-dessus ne s'appliquent pas, IP et MAC ne seraient pas nécessaires comme ils le sont actuellement.

Si vous concevez un protocole ou quelque chose d'autre qui n'a absolument jamais besoin de parler à des machines en dehors du même réseau local, alors c'est une bonne idée de simplement s'en tenir aux adresses MAC. Je pense que le protocole ATA sur Ethernet est comme ça, car il est conçu pour permettre le partage de disques ATA sur le même réseau et non via Internet à des fins de sécurité.

J'ai juste eu des pensées similaires. Mais je me suis rendu compte que vous avez besoin d'une couche MAC. Pas même à des fins de changement!

Le problème inévitable est que vous avez autre chose que le protocole IP, même si nous parlons d'IP, il y a IPv4 et IPv6. Comment le périphérique réseau sait-il de quel appareil il s'agit? vous avez donc besoin de MAC comme couche d'amorçage, dans le domaine du protocole, c'est la couche suivante, qui vous indique ce qui est transporté sur MAC.

Vous êtes bloqué en ne pensant qu'à une seule couche OSI. IP ne fonctionne que parce qu'Ethernet (et d'autres) existe, de la même manière qu'Ethernet n'existe que parce qu'il y a des fils physiques pour transporter le trafic. Ce n'est pas "IP ou MAC" - le routage du trafic nécessite des adresses MAC pour fonctionner: la technologie IP (ainsi que d'autres technologies, liées et non liées) se trouve en plus de cela. Vous ne pouvez pas simplement échanger l'un contre l'autre.

IP dynamiques mon ami! Dans votre environnement local (votre maison, votre collège, votre lieu de travail), vous avez une configuration réseau. Il n'est pas connecté directement à Internet (avec un «I» majuscule) mais via un routeur. Ce routeur obtient une adresse IP dynamique (dans la plupart des cas, sauf si vous en avez une statique) de votre FAI et attribue des adresses dynamiques (mêmes «mais» que ci-dessus) à tous les ordinateurs connectés. Pourquoi est-ce fait comme ça? En ligne, pour fournir un service à plus d'utilisateurs que d'IP que vous avez. Le fait est que vous devez être en mesure d'identifier votre MacBook Pro (: D) parmi tous les autres ordinateurs, vous avez donc besoin d'une adresse UNIQUE, pas dynamique / partagée. C'est ton mac. Et c'est pourquoi vous en avez besoin.

Vous pouvez lire plus loin ici