При создании самой распространенной на сегодняшний день технологии связи Ethernet была заложена необходимость присваивать каждому физическому устройству специальный номер. Он должен быть уникальным и прописываться в аппарате в процессе его изготовления. Именно этот персональный идентификатор, который есть у каждого аппарата, подключаемого к компьютерной сети, называется MAC-адрес.
MAC – это аббревиатура, которая расшифровывается как Media Access Control и представляет собой индивидуальный физический адрес оборудования – номер, состоящий из двенадцати букв и цифр. Он занимает шесть байт (48 бит) в памяти электронного аппарата.
Обычно идентификатор записываться через двоеточие, в следующем виде: АА:12:BB:00:34:СС. Некоторые производители используют запись АА-12-BB-00-34-СС или даже аа12.bb00.34cc.
Уникальность номера гарантируется широким диапазоном адресов, в который входит 248 или около 281,5 триллиона индивидуальных идентификаторов. На сегодняшний день задействовано порядка пятисот миллионов номеров, что составляет меньше одного процента от всего доступного их количества. Поэтому проблема исчерпания адресов еще долго не будет актуальной.
MAC-адрес используется для распознавания устройств в сети и позволяет однозначно определить точку доступа, узел связи, единицу оборудования, которой предназначен пакет данных. Эта функция дает возможность достоверно выяснить место назначения для каждого фрейма, что не только упрощает процедуру передачи информации, но и делает ее более надежной.
На заре компьютерной эры MAC-адреса прошивались в ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) оборудования без возможности модификации. Сейчас идентификатор, хоть и аппаратно задается при производстве устройства на заводе изготовителе, но если возникает необходимость его заменить, то это можно сделать программно. Для сетевой карты компьютера или ноутбука это не сложно осуществить средствами операционной системы.
Маршрутизация сети построенной по технологии Ethernet осуществляется на основе MAC-адресов. Они используются при подключении не только по проводным каналам, но и с помощью беспроводной связи Wi-Fi и Bluetooth. Индивидуальный физический адрес необходим, чтобы устройства «видели» друг-друга внутри сети и могли осуществить передачу информации, сделав привязку каждого пакет данных к конкретному аппарату.
Поэтому все виды оборудования, предназначенного для работы в сети Ethernet, Wi-Fi и Bluetooth имеют вшитый в них MAC-адрес. К устройствам, которым он необходим, относятся модемы, роутеры, маршрутизаторы, сетевые карты.
Выяснить MAC-адрес не сложно программными средствами. Проще всего узнать его для сетевых карт, встроенных в компьютер, ноутбук. Для этого используется интерфейс операционной системы Windows. Необходимо зайти в раздел «Сетевые подключения» (это можно сделать через «Панель управления», далее «Сеть и Интернет»). Затем левой кнопкой мыши следует дважды кликнуть по активному подключению. В открывшемся окне выбрать «Сведения…». Это один из многих способов, доступных в данной операционной системе.
Наиболее универсальный метод, позволяющий узнать физический адрес устройств в сети, к которой подключен компьютер, доступен при использовании командной строки. В актуальных версиях Windows она вызывается, если нажать клавиши Win+R и выполнить команду cmd. Далее следует ввести ipconfig /all. Тут же на экране появится информация по всем сетевым устройствам компьютера. В поле с названием «Физический адрес» будет доступен искомый идентификатор. Также в командной строке можно применить getmac /v /fo list. В ОС Linux, если зайти в терминал, то необходимые MAC-адреса выдаст команда ifconfig -a | grep HWaddr.
Фактически, каждое сетевое устройство имеет собственный уникальный MAC-адрес, который не повторяет. Однако возможность переназначать идентификаторы может привести к тому, что адреса на разных аппаратах совпадут. Проблемы нет до тех пор, пока устройства не окажутся в одной сети, в этом случае могут начаться сбои начнут теряться пакеты данных, либо оборудование с одинаковыми адресами и вовсе не сможет работать, ведь сетевые устройства не будут знать какому конкретному получателю предназначен фрейм.
Основное назначение MAC-адреса – определение конечный пункт передачи пакетов данных. На практике же уникальные идентификаторы также применяют в следующих целях:
Место хранения физического идентификатора – память, доступной только для чтения, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Это позволяет уберечь его от утери вследствие намеренной или случайной перезаписи. Однако, существует возможность заменить MAC-адрес. Интерфейс как операционных систем компьютера, так и специальное ПО роутера, маршрутизатора, другого настраиваемого сетевого оборудования предоставляют достаточный набор программных инструментов для замены MAC-адреса.
Присвоенный пользователем или программой номер станет применяться устройством, как более приоритетный, но прежний идентификатор никуда не денется и, может впоследствии быть как прочитан, так и восстановлен.
Каждый знак цифро-буквенного номера MAC-адреса имеет своё определенное значение. Последние три байта, знаки с 7 по 12, называются NIC Specific – это оригинальный идентификатор конкретного устройства. Эта часть номера задается производителем и для каждой единицы оборудования имеет свое неповторяющееся значение.
Другие три байта, первые, – это OUI – уникальный номер, который указывает на организацию, изготовившую данную сетевую плату, роутер, иной аппарат. С помощью этой части номера можно всегда точно установить производителя.
При анализе структуры MAC-адреса вместо наименования «байт» чаще используется термин «октет». Здесь так называется каждая отдельная пара знаков, разделенная двоеточием или тире. В общем случае, «октет» является синонимом термина «байт» и означает восемь бит, то есть двоичных разрядов. Всего в MAC-адресе шесть октетов, в каждый из которых входит по два значимых символа.
Регистрирующим комитетом международной организацией IEEE для каждой компании, выпускающей сетевое оборудование, выделяется определенный диапазон адресов. Три старших байта MAC-адреса применяются для идентификации производителя и называются OUI, что расшифровывается как Organizational Unique Identifier – уникальный номер изготовителя. Таким образом, по первым шести знакам MAC-адреса можно определить какая фирма сделала тот или иной модем, сетевую карту или другое устройство предназначенное для работы в сети.
Последние три байта (октета) назначаются на усмотрение изготовителя сетевого оборудования в соответствии с внутренним регламентом компании. Некоторые фирмы генерируют их случайным образом. Так поступают, например, Qualcomm и MediaTek. Однако, фирма-производитель должна обеспечить уникальность каждого MAC-адреса, исключив возможность дублирования.
Каждая локальная сеть содержит список MAC-адресов и соответствующие им IP. Информация находится в ARP-таблице. Если в данной паре отсутствует MAC-адрес, то в сеть уходит широкополосный запрос и с устройства с заданным IP приходит ответ с указанием его уникального физического номера. Номер заносится в таблицу и только после этого на адрес начинают отправляться пакеты данных.
В основе построения MAC-адреса – разделение на две части: код фирмы-изготовителя и уникальный идентификатор конкретной единицы оборудования. К особенностям структуры можно отнести значение, которое имеют седьмой и восьмой биты если считать от начала. Если следовать нумерации, то они считаются нулевым и первым – здесь следует пояснить, что чтение бит происходит в обратном порядке, поэтому и нумерация задана наоборот – от конца к началу.
Нулевой бит определяет характер передачи данных: для одного устройства или для группы. Значение «1» – показывает, что адресат группа устройств. «0» – передача данных осуществляется для одного аппарата.
Первый бит отвечает за способ задания адреса. Если его значение «1», то это показывает, что MAC-адрес является установленным вручную (изменен программно). «0» говорит о том, что идентификатор – уникальный номер, полученный на заводе и прошитый в постоянной памяти устройства.
Существуют ситуации, когда MAC-адрес аппарата – в первую очередь это касается персональных мобильных устройств (смартфонов) – отслеживается различными организациями и службами. Обычно сбор данных объясняется желанием предоставлять услуги более высокого качества, однако многие считают это вмешательством в частную жизнь. Поэтому приобрели популярность специальные программы, которые позволяют автоматически изменять значение MAC-адреса при каждом внешнем его сканировании, а также при рассылке широковещательных запросов при поиске беспроводных сетей.
Устройства Apple, а также гаджеты работающие под управлением Windows 10 получили возможность рандомизации MAC-адреса за счет ресурсов операционной системы. Внедрение данного ПО позволяет уменьшить вероятность того, что устройство будет отслеживаться третьими лицами.
MAC-адрес – необходимое звено архитектуры компьютерных сетей. Существует множество вариантов его использования. MAC-адрес широко применяется для идентификации оборудования при обмене информацией. Умение изменять уникальный номер, чтобы скрыть его реальное значение, стало важным навыком в повседневной жизни. Оно необходимо в случаях, когда требуется повышенная конфиденциальность при подключении к сетям общего пользования.