Dirección MAC Ethernet

1. Dirección MAC y Hexadecimal

En las redes, las direcciones IPv4 se representan utilizando el sistema de números decimales base diez y el sistema de números binarios base 2. Las direcciones IPv6 y las direcciones Ethernet se representan utilizando el sistema hexadecimal base de dieciséis números. Para comprender el hexadecimal, primero debes estar muy familiarizado con binarios y decimales.

El sistema de numeración hexadecimal usa los números del 0 al 9 y las letras de la A a la F.

Una dirección MAC de Ethernet consta de un valor binario de 48 bits. El hexadecimal se usa para identificar una dirección Ethernet porque un solo dígito hexadecimal representa cuatro bits binarios. Por lo tanto, una dirección MAC Ethernet de 48 bits puede expresarse utilizando solo 12 valores hexadecimales.

La imagen compara los valores equivalentes decimales y hexadecimales para el binario 0000 a 1111.

Dado que 8 bits (un byte) es una agrupación binaria común, los binarios 00000000 a 11111111 se pueden representar en hexadecimal como el rango de 00 a FF, como se muestra en la siguiente figura.

Es importante saber:

• Cuando se usa hexadecimal, los ceros iniciales siempre se muestran para completar la representación de 8 bits. Por ejemplo, en la imagen, el valor binario 0000 1010 se muestra en hexadecimal como 0A.
• El sistema hexadecimal se representa por escrito por medio del valor precedido por “0x” para distinguir entre valores decimales y hexadecimales en la documentación. Ejemplo: “0x0A” y “0x73”
• El hexadecimal también puede estar representado por un subíndice 16, o el número hexadecimal seguido de una H (por ejemplo, 73H).
• El valor hexadecimal se utiliza para representar las direcciones MAC de Ethernet y las direcciones IP versión 6 (IPv6).

Es posible que tengas que convertir entre valores decimales y hexadecimales. Si es necesario realizar dichas conversiones, generalmente, es más fácil convertir el valor decimal o hexadecimal a un valor binario y, a continuación, convertir ese valor binario a un valor decimal o hexadecimal, según corresponda.

2. Dirección MAC Ethernet

En una LAN Ethernet, cada dispositivo de red está conectado a los mismos medios compartidos. La dirección MAC se utiliza para identificar los dispositivos físicos de origen y destino (NIC) en el segmento de red local. El direccionamiento MAC proporciona un método para la identificación del dispositivo en la capa de enlace de datos del modelo OSI.

Una dirección MAC de Ethernet es una dirección de 48 bits expresada con 12 dígitos hexadecimales, como se muestra en la imagen. Como un byte equivale a 8 bits, también podemos decir que una dirección MAC tiene 6 bytes de longitud.

Todas las direcciones MAC deben ser exclusivas del dispositivo Ethernet o la interfaz Ethernet. Para garantizar esto, todos los proveedores que venden dispositivos Ethernet deben registrarse con el IEEE para obtener un código único de 6 hexadecimales (es decir, 24 bits o 3 bytes) llamado identificador único organizacional (OUI).

Cuando un proveedor asigna una dirección MAC a un dispositivo o interfaz Ethernet, el proveedor debe hacer lo siguiente:

• Usar su OUI asignada como los primeros 6 dígitos hexadecimales.
• Asignar un valor único en los últimos 6 dígitos hexadecimales.

Por lo tanto, una dirección MAC de Ethernet consta de un código OUI de 6 hexadecimales seguido de un valor de 6 hexadecimales asignado por proveedores, como se muestra en la imagen.

Por ejemplo, supón que Cisco necesita asignar una dirección MAC única a un nuevo dispositivo. El IEEE ha asignado a Cisco un OUI de 00-60-2F. Cisco configuraría el dispositivo con un código de proveedor único, como 3A-07-BC . Por lo tanto, la dirección MAC de Ethernet de ese dispositivo sería 00-60-2F-3A-07-BC.

Es responsabilidad del vendedor asegurarse de que ninguno de sus dispositivos tenga asignada la misma dirección MAC. Sin embargo, es posible que existan direcciones MAC duplicadas debido a errores cometidos durante la fabricación, errores cometidos en algunos métodos de implementación de máquinas virtuales o modificaciones realizadas utilizando una de varias herramientas de software. En cualquier caso, será necesario modificar la dirección MAC con una nueva NIC o realizar modificaciones a través del software.

3. Procesamiento de tramas

A veces, la dirección MAC se conoce como una dirección grabada (BIA) porque la dirección está codificada en la memoria de solo lectura (ROM) en la NIC. Esto significa que la dirección está codificada en el chip ROM de forma permanente.

Cuando la computadora se inicia, la NIC copia su dirección MAC de la ROM a la RAM. Cuando un dispositivo reenvía un mensaje a una red Ethernet, el encabezado Ethernet incluye estos:

• Dirección MAC de origen: esta es la dirección MAC de la NIC del dispositivo de origen.
• Dirección MAC de destino: esta es la dirección MAC de la NIC del dispositivo de destino.

Cuando una NIC recibe una trama de Ethernet, examina la dirección MAC de destino para ver si coincide con la dirección MAC física que está almacenada en la RAM. Si no hay coincidencia, el dispositivo descarta la trama. Si hay una coincidencia, pasa la trama por las capas OSI, donde tiene lugar el proceso de desencapsulación.

Cualquier dispositivo que sea el origen o el destino de una trama Ethernet tendrá una NIC Ethernet y, por lo tanto, una dirección MAC. Esto incluye estaciones de trabajo, servidores, impresoras, dispositivos móviles y Routers.

4. Dirección MAC de Unidifusión (Unicast)

En Ethernet, se utilizan diferentes direcciones MAC para comunicaciones de unidifusión, difusión y multidifusión de capa 2.

Una dirección MAC de unidifusión es la dirección única que se utiliza cuando se envía una trama desde un único dispositivo de transmisión a un único dispositivo de destino.

En el siguiente ejemplo, la dirección MAC de destino y la dirección IP de destino son unidifusión.

En el ejemplo que se muestra, un host con dirección IPv4 192.168.1.5 (origen) solicita una página web del servidor en la dirección de unidifusión IPv4 192.168.1.200. Para que se envíe y reciba un paquete de unidifusión, la dirección IP de destino debe estar en el encabezado del paquete IP. La dirección MAC de destino correspondiente también debe estar presente en el encabezado de la trama Ethernet. La dirección IP y la dirección MAC se combinan para entregar datos a un host de destino específico.

El proceso que utiliza un host de origen para determinar la dirección MAC de destino asociada con una dirección IPv4 se conoce como Protocolo de resolución de direcciones (ARP). El proceso que utiliza un host de origen para determinar la dirección MAC de destino asociada con una dirección IPv6 se conoce como Neighbour Discovery (ND).

5. Dirección MAC de Difusión (Broadcast)

Una trama de difusión de Ethernet es recibida y procesada por cada dispositivo en la LAN de Ethernet. Las características de una difusión Ethernet son las siguientes:

• Tiene una dirección MAC de destino de FF-FF-FF-FF-FF-FF en hexadecimal (48 unidades en binario).
• Se inunda todos los puertos del switch Ethernet, excepto el puerto entrante.
• No es reenviado por un router.

Si los datos encapsulados son un paquete de difusión IPv4, esto significa que el paquete contiene una dirección IPv4 de destino que tiene todos los (1s) en la parte del host. Esta numeración en la dirección significa que todos los hosts en esa red local (dominio de difusión) recibirán y procesarán el paquete.

En este ejemplo, la dirección MAC de destino y la dirección IP de destino son broadcasts.

Como se muestra en la imagen, el host de origen envía un paquete de difusión IPv4 a todos los dispositivos en su red. La dirección de destino IPv4 es una dirección de difusión, 192.168.1.255. Cuando el paquete de difusión IPv4 se encapsula en la trama de Ethernet, la dirección MAC de destino es la dirección MAC de difusión de FF-FF-FF-FF-FF-FF en hexadecimal (48 unidades en binario).

DHCP para IPv4 es un ejemplo de un protocolo que utiliza direcciones de broadcast Ethernet e IPv4.

Sin embargo, no todas las broadcasts Ethernet llevan un paquete de transmisión IPv4. Por ejemplo, las solicitudes ARP no usan IPv4, pero el mensaje ARP se envía como una broadcast Ethernet.

6. Dirección MAC de Multidifusión (Multicast)

Una trama de multidifusión de Ethernet es recibida y procesada por un grupo de dispositivos en la LAN de Ethernet que pertenecen al mismo grupo de multidifusión. Las características de una multidifusión Ethernet son las siguientes:

• Hay una dirección MAC de destino de 01-00-5E cuando los datos encapsulados son un paquete de multidifusión IPv4 y una dirección MAC de destino de 33-33 cuando los datos encapsulados son un paquete de multidifusión IPv6.
• Existen otras direcciones MAC de destino de multidifusión reservadas para cuando los datos encapsulados no son IP, como el Protocolo de árbol de expansión (STP) y el Protocolo de descubrimiento de capa de enlace (LLDP).
• Se inunda todos los puertos del switch Ethernet, excepto el puerto entrante, a menos que el switch esté configurado para la indagación de multidifusión.
• No es reenviado por un router, a menos que el router esté configurado para enrutar paquetes de multidifusión.

Si los datos encapsulados son un paquete de multidifusión IP, a los dispositivos que pertenecen a un grupo de multidifusión se les asigna una dirección IP de grupo de multidifusión. El rango de direcciones de multidifusión IPv4 es 224.0.0.0 a 239.255.255.255. El rango de direcciones de multidifusión IPv6 comienza con ff00::/8. Debido a que las direcciones de multidifusión representan un grupo de direcciones (a veces llamado un grupo de host), solo se pueden usar como el destino de un paquete. La fuente siempre será una dirección de unidifusión.

Al igual que con las direcciones de unidifusión y difusión, la dirección IP de multidifusión requiere una dirección MAC de multidifusión correspondiente para entregar tramas en una red local. La dirección MAC de multidifusión está asociada y utiliza información de direccionamiento de la dirección de multidifusión IPv4 o IPv6.

En este ejemplo, la dirección MAC de destino y la dirección IP de destino son multidifusión.

Los protocolos de enrutamiento y otros protocolos de red utilizan el direccionamiento de multidifusión. Las aplicaciones como el software de video e imágenes también pueden usar el direccionamiento de multidifusión, aunque las aplicaciones de multidifusión no son tan comunes.

7. Laboratorio: Ver las Direcciones MAC del Dispositivo de Red

En esta práctica de laboratorio se cumplirán los siguientes objetivos:

• Parte 1: Establecer la topología e inicializar los dispositivos
• Parte 2: Configurar los dispositivos y verificar la conectividad
• Parte 3: Mostrar, describir y analizar las direcciones MAC de Ethernet

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