Tarjetas de red y direcciones MAC (control de acceso al medio)
Supongamos que queremos enviar una foto de un equipo a una impresora. La foto está guardada en una máquina, pero la impresora es otra máquina. Algo debe sacar los datos y algo debe indicar qué interfaz debe recibirlos. Una interfaz de red hace lo primero; una dirección MAC, abreviatura de dirección de control de acceso al medio, ayuda con el traspaso local. Seguiremos esa foto, empezando por el hardware que podemos ver.
Cómo sale una foto del ordenador
Un equipo representa la información con bits. Un bit solo tiene dos valores posibles, escritos 0 y 1. Una foto necesita muchos bits; el software los organiza para que otro equipo pueda reconstruir la imagen. Antes de pensar en direcciones, basta con una idea: enviar una foto significa transferir una secuencia de datos organizada.
El hardware que conecta un equipo a una red es un controlador de interfaz de red, o NIC. La versión extraíble suele llamarse tarjeta de red. Ethernet con cable usa un cable; una interfaz Wi-Fi usa señales de radio. Esta lección abre una tarjeta Ethernet con cable para seguir una ruta visible desde la conexión del equipo hasta la toma del cable. La idea más amplia de interfaz de red también se aplica a Wi-Fi, aunque su hardware de radio y los detalles de trama son distintos.
Recorrer las piezas de una tarjeta de red
Elige las piezas numeradas en orden. La pieza seleccionada se resalta en verde y el resto permanece en su sitio, para que veas a qué lugar pertenece. Puedes arrastrar para girar la tarjeta; los botones de vista y tamaño también funcionan sin rueda del ratón.
Seguir un valor a través de esta tarjeta
Elige un byte de los datos transportados y síguelo en sus entregas desde el ordenador hasta el cable. Cambiar el destino cambia la dirección de la trama, pero los datos transportados no cambian.
El marcador señala los datos que se siguen. Su ruta representa un traspaso funcional, no un trazado de cables ni una forma de onda de tensión medidos.1 · Conexión al ordenador
Los contactos dorados se insertan en una ranura PCI Express del ordenador. PCI Express es la conexión que se usa para intercambiar datos con el ordenador. El sistema operativo prepara los datos en memoria y su controlador indica a la tarjeta qué trabajo está listo. Un controlador es el software que sabe cómo controlar este dispositivo.
Modelo original creado en Blender de una tarjeta Ethernet representativa. La disposición y la escala de los componentes son ilustrativas; el modelo no pretende reproducir un producto comercial.
Volvamos a la foto. El software prepara los datos; la tarjeta se encarga de su parte en la transmisión local; el cable transporta la señal. En el otro extremo, otra interfaz recupera los datos. Eso explica cómo pueden moverse los datos, pero deja una pregunta: si varias interfaces comparten una red local, ¿cuál debe aceptar un envío concreto?
Leer una dirección MAC pieza a pieza
Una trama Ethernet incluye una dirección MAC de destino y una dirección MAC de origen. El destino es la interfaz que recibe este traspaso; el origen, la interfaz que envía. La dirección MAC de Ethernet habitual tiene 48 bits. En lugar de escribir cuarenta y ocho 0 y 1 cada vez, los agrupamos en seis bytes. Un byte contiene ocho bits, así que .
Podemos abreviar aún más la escritura. Cuatro bits tienen dieciséis combinaciones posibles: cada bit duplica las opciones, lo que da . El sistema hexadecimal asigna un símbolo a cada uno de esos dieciséis valores: del 0 al 9 y luego A, B, C, D, E, F para el diez al quince. Por tanto, dos símbolos hexadecimales representan un byte. Los dos puntos separan bytes; no son bits de datos adicionales.
Abrir uno de los seis bytes
Elige uno de los seis pares de abajo y sus ocho bits se despliegan. Construimos los valores posicionales desde la derecha: la última posición cuenta unidades; la siguiente, grupos de dos; dos grupos de dos son cuatro, y luego ocho, dieciséis, treinta y dos, sesenta y cuatro y ciento veintiocho. Un 1 incluye esa cantidad y un 0 la deja fuera. Puedes hacer clic en un bit para cambiarlo o mover el control deslizante. Solo cambia el byte seleccionado; al pasar a otro byte, tus cambios anteriores se conservan para que los compares. Solo «Restablecer ejemplo» devuelve los seis bytes originales.
Si un bit vale 1, contamos su valor de posición; si vale 0, no aporta nada. Aquí . Para escribirlo en hexadecimal, primero contamos grupos completos de dieciséis: . Por eso los dos caracteres hexadecimales son 5E.
El control deslizante sirve para explicar la representación. Cambiar el primer byte también puede cambiar la categoría de la dirección; aquí no se configura una interfaz de red real.
En el ejemplo inicial, 5E significa cinco grupos de dieciséis y catorce más: . El inspector de bytes muestra el mismo 94 como 01011110: . Las formas binaria, decimal y hexadecimal describen el mismo byte.
Seguir una entrega y luego la siguiente
Una impresora cercana y un servidor al otro lado de Internet no se alcanzan de la misma forma. Las direcciones IP permiten al software identificar destinos de red y elegir una ruta entre redes. Un paquete IP es una unidad de datos con este direccionamiento de nivel de red. En un enlace Ethernet, ese paquete viaja dentro de una trama cuyas direcciones MAC organizan el traspaso local actual. La tabla de rutas del equipo decide si entregar directamente o usar una puerta de enlace (un dispositivo que reenvía tráfico a otra red); no toma esta decisión comparando direcciones MAC.
También hace falta un vínculo entre los dos tipos de dirección. En IPv4 sobre esta red Ethernet local, ARP pregunta qué dirección MAC corresponde a una dirección IP de siguiente salto conocida. El «siguiente salto» es el siguiente receptor de la ruta: el dispositivo final o un router. Ver esta pregunta y su respuesta muestra cómo obtiene el emisor la dirección que necesita para enviar los datos de la foto.
Cambia entre la impresora local y el servidor remoto para comparar sus rutas. «Paso siguiente» avanza un solo traspaso. El contorno verde identifica el dispositivo que realiza el trabajo actual. El cuadro de direcciones separa la trama de su contenido y la leyenda explica qué ha cambiado.
Determinar adónde debe llegar la foto
El destinatario final es la impresora 192.0.2.20. La tabla de rutas de este ejemplo indica que está en esta red local, así que podemos entregarlo directamente a su interfaz de red.
——El dibujo comprime la ruta de red. Aquí ARP es el ejemplo de IPv4; IPv6 usa el descubrimiento de vecinos. La comprobación de errores de Ethernet detecta muchos errores de transmisión, pero por sí sola no garantiza que llegue un archivo completo.
La dirección de la interfaz puede cambiar
La dirección pertenece a una interfaz de la red, no de forma permanente a una persona. Un mismo equipo puede tener una interfaz Ethernet y una interfaz Wi-Fi con direcciones distintas. Los fabricantes pueden asignar direcciones de bloques registrados, pero el software también puede establecer direcciones administradas localmente. El direccionamiento Wi-Fi privado aprovecha esta posibilidad para reducir el rastreo entre redes, y algunos ajustes cambian la dirección con el tiempo.
00:00:5E:00:53:10Este ejemplo procede de un rango de direcciones reservado para documentación. Su bit individual/grupo es 0, lo que significa una sola interfaz, y su bit universal/local es 0. Los bloques de direcciones asignados por el fabricante usan esta última categoría, pero copiar una dirección no autentica el dispositivo ni demuestra de quién es.
Para ver estos dos indicadores, primero escribimos el primer byte 00 como 00000000. En la escritura binaria habitual, leemos de derecha a izquierda: el bit del extremo derecho selecciona una interfaz individual (0) o un grupo de interfaces (1); el siguiente bit a su izquierda selecciona administración global (0) o local (1). Hablamos del orden de los bits escritos, no del orden de transmisión por el cable.
Dos interfaces activas que usan la misma dirección individual en una red local pueden confundir la entrega. Por eso, la asignación de direcciones necesita coordinación o una aleatorización adecuada con gestión de colisiones. «48 bits» describe el tamaño del campo; no garantiza que todas las direcciones en uso sean únicas, que una dirección MAC no pueda cambiar ni que conocerla dé acceso a un dispositivo.
Intenta explicarlo tú
1. Tu equipo envía un paquete a un servidor fuera de su red local. ¿Qué MAC de destino se usa en el primer enlace Ethernet?
Ver el razonamiento
La MAC de la interfaz de la puerta de enlace del siguiente salto. La tabla de rutas elige esa puerta de enlace; ARP puede obtener su MAC a partir de su IP. El paquete IP interior mantiene al servidor como destino final en nuestro ejemplo.
2. ¿Qué valor decimal representa el byte hexadecimal 2A?
Ver el razonamiento
A representa diez. El primer dígito cuenta los dieciseises, así que . Este byte sigue teniendo ocho bits; usar letras en la escritura no cambia su tamaño.
3. Un teléfono se reconecta con una dirección MAC Wi-Fi privada distinta. ¿Tiene que haberse sustituido su chip Wi-Fi físico?
Ver el razonamiento
No. El software puede elegir otra dirección administrada localmente para la misma interfaz. La dirección usada para el traspaso local y el chip físico son cosas distintas. Una dirección MAC por sí sola no demuestra una identidad permanente del dispositivo.
