MAC-Adressen und IP-Adressen
MAC-Adressen (Media Access Control)
Jede Netzwerkkarte hat eine eindeutige Hardware-Adresse - die MAC-Adresse. Sie ist fest in die Hardware eingebrannt und kommt vom Hersteller. Stell dir das wie eine Seriennummer vor, die dein Netzwerkgerät ein Leben lang begleitet und es eindeutig identifiziert. Kein zweites Gerät auf der Welt hat die gleiche MAC-Adresse.
Eine MAC-Adresse ist 48 Bit lang, also 6 Byte, und wird in hexadezimaler Schreibweise dargestellt, zum Beispiel 00:1A:2B:3C:4D:5E oder AC:DE:48:00:11:22. Die ersten drei Bytes identifizieren dabei den Hersteller, während die letzten drei Bytes die eindeutige Gerätenummer darstellen.
Die MAC-Adresse wird im lokalen Netzwerk verwendet, um Geräte zu identifizieren. Der Switch nutzt MAC-Adressen, um Datenpakete zum richtigen Port zu senden. Wichtig ist: Die MAC-Adresse funktioniert nur innerhalb des gleichen Netzwerk-Segments. Sobald Daten über einen Router in ein anderes Netzwerk geschickt werden, werden die MAC-Adressen nicht mehr verwendet.
IP-Adressen (Internet Protocol)
Im Gegensatz zur MAC-Adresse ist die IP-Adresse eine logische Adresse, die einem Gerät zugewiesen wird. Diese Adresse kann sich ändern und wird vom Netzwerk-Administrator oder automatisch durch DHCP vergeben. IP-Adressen sind notwendig, damit Computer über Netzwerkgrenzen hinweg kommunizieren können.
Eine IPv4-Adresse ist 32 Bit lang und wird in vier durch Punkte getrennte Dezimalzahlen geschrieben, zum Beispiel 192.168.1.100. Jede dieser Zahlen kann Werte von 0 bis 255 annehmen. Die IP-Adresse besteht aus zwei Teilen: Der Netzwerk-Teil identifiziert das Netzwerk, zu dem das Gerät gehört, während der Host-Teil das spezifische Gerät innerhalb dieses Netzwerks identifiziert. Bei der Adresse 192.168.1.100 könnte zum Beispiel 192.168.1 das Netzwerk sein und 100 das spezifische Gerät.
Private und öffentliche IP-Adressen
Es gibt einen fundamentalen Unterschied zwischen privaten und öffentlichen IP-Adressen. Private IP-Adressen sind für lokale Netzwerke reserviert und werden im Internet nicht geroutet. Es gibt drei Bereiche privater Adressen: 10.0.0.0 bis 10.255.255.255, 172.16.0.0 bis 172.31.255.255 und 192.168.0.0 bis 192.168.255.255.
Diese privaten Adressbereiche existieren, weil es nicht genug IPv4-Adressen für alle Geräte weltweit gibt. Jedes lokale Netzwerk kann die gleichen privaten Adressen verwenden, ohne dass es zu Konflikten kommt. Der Router übersetzt mit einer Technik namens NAT (Network Address Translation) zwischen den privaten Adressen im lokalen Netzwerk und der öffentlichen IP-Adresse, die der Internet-Provider vergibt.
Öffentliche IP-Adressen hingegen sind weltweit eindeutig und werden von Internet-Providern vergeben. Nur mit einer öffentlichen IP-Adresse kann ein Gerät direkt im Internet erreichbar sein.
Unterschied zwischen MAC und IP
MAC-Adressen und IP-Adressen haben unterschiedliche Aufgaben im Netzwerk. Die MAC-Adresse ist eine Hardware-Adresse, die vom Hersteller vergeben wird und sich nicht ändert. Sie funktioniert nur im lokalen Netzwerk und arbeitet auf Layer 2 (Data Link Layer). Die IP-Adresse hingegen ist eine logische Adresse, die vom Administrator oder DHCP vergeben wird und sich ändern kann. Sie ermöglicht weltweite Kommunikation und arbeitet auf Layer 3 (Network Layer).
| Eigenschaft | MAC-Adresse | IP-Adresse |
|---|---|---|
| Art | Hardware-Adresse | Logische Adresse |
| Vergabe | Hersteller | Administrator/DHCP |
| Reichweite | Nur lokales Netzwerk | Weltweit |
| Beispiel | 08:00:27:4A:BC:D1 | 192.168.1.100 |
ARP - Address Resolution Protocol
Es entsteht ein Problem: Computer kennen IP-Adressen, aber im lokalen Netzwerk benötigen sie MAC-Adressen für die tatsächliche Übertragung. Hier kommt ARP ins Spiel, das Address Resolution Protocol.
Wenn Computer A Daten an die IP-Adresse 192.168.1.50 senden will, kennt er zunächst nur diese IP-Adresse, nicht aber die zugehörige MAC-Adresse. Computer A sendet daraufhin eine ARP-Anfrage als Broadcast an alle Geräte im Netzwerk mit der Frage: "Wer hat die IP 192.168.1.50?" Der Computer mit dieser IP-Adresse antwortet: "Das bin ich, und meine MAC-Adresse ist 08:00:27:XX:XX:XX." Computer A speichert diese Zuordnung in seinem ARP-Cache, einer temporären Tabelle. Für zukünftige Kommunikation kann er nun direkt die MAC-Adresse verwenden, ohne erneut eine ARP-Anfrage senden zu müssen.