Come vengono utilizzati gli indirizzi MAC / IP nel routing

Devo insegnare il mio sesto modulo sugli indirizzi MAC e gli indirizzi IP tra qualche settimana e ci sono alcune aree in cui non sono chiaro in cui spero che alcuni di voi saranno in grado di chiarirmi. Ho abbastanza per farli passare attraverso il programma, ma mi piace avere più conoscenza rispetto alle specifiche in modo da poter spiegare come funzionano le cose in modo più significativo.

Quindi, come ho capito, ciò che segue accade quando un dispositivo su una LAN invia un pacchetto / frame a un dispositivo su un'altra LAN separata via Internet.

Un pacchetto viene creato alla fine dell'invio con la destinazione e l'IP di invio

Prima domanda: l'IP di destinazione è effettivamente l'IP del gateway per la LAN del dispositivo ricevente

Questo viene quindi trasformato in un frame che andrà al gateway per la LAN - questo accade a livello di collegamento dati e il frame ha un indirizzo MAC di invio e destinazione aggiunto

Prima domanda: l'indirizzo MAC di destinazione: è questa la destinazione finale o la destinazione del gateway?

Il pacchetto / frame viene quindi inviato su Internet e instradato (utilizzando l'indirizzo IP) all'hop successivo verso la destinazione finale

Seconda domanda: ad ogni hop, il livello di collegamento dati modifica l'indirizzo MAC di destinazione nel frame con l'indirizzo MAC dell'hop successivo?

Il pacchetto / frame viene instradato all'indirizzo di destinazione (che è il gateway)

Terza domanda: una volta che il frame / pacchetto raggiunge il gateway della LAN ricevente, l'indirizzo MAC di destinazione nel frame viene utilizzato da uno switch per assicurarsi che finisca nel dispositivo corretto? Questo ovviamente presuppone che l'indirizzo MAC di destinazione non sia modificato dai router mentre il frame / pacchetto attraversa Internet - se viene modificato una volta che il gateway ricevente riceve il frame / pacchetto, come fa a sapere dove inviarlo?

Gli indirizzi MAC sono indirizzi di livello 2 nell'intestazione del frame. Il frame di livello 2 incapsula il pacchetto IP di livello 3. Il frame di livello 2 viene rimosso in corrispondenza di un limite di livello 2/3 (ad esempio un router). Se il pacchetto layer 3 deve essere inoltrato attraverso un altro dominio layer 2, viene creato un nuovo frame layer 2 utilizzando gli indirizzi MAC nel nuovo dominio layer 2 per incapsulare il pacchetto layer 3.

concettualmente:

Al router:

<L2 frame><L3 packet><L4 segment>PAYLOAD DATA</L4 segment></L3 packet></L2 frame>

Nel router:

<L3 packet><L4 segment>PAYLOAD DATA</L4 segment></L3 packet>

Dal router:

<New L2 frame><L3 packet><L4 segment>PAYLOAD DATA</L4 segment></L3 packet></New L2 frame>

Il frame di livello 2 originale conterrà l'indirizzo MAC di origine del mittente e l'indirizzo MAC di destinazione dell'interfaccia del router in quel dominio di livello 2.

Il nuovo frame di livello 2 conterrà l'indirizzo MAC di origine dell'interfaccia del router nel nuovo dominio di livello 2 e l'indirizzo MAC di destinazione dell'hop successivo nel nuovo dominio di livello 2.

Il pacchetto layer 3 conterrà l'indirizzo IP di origine layer 3 dell'originatore del pacchetto e l'indirizzo di destinazione layer 3 della destinazione layer 3 finale.

Gli indirizzi MAC di livello 2 vengono rimossi in corrispondenza di ciascun confine di livello 2/3 lungo i percorsi per essere sostituiti con gli indirizzi MAC della nuova sorgente e destinazione, ma gli indirizzi IP di livello 3 rimangono gli stessi lungo il percorso (con alcune eccezioni come NAT) .

Prima domanda: l'indirizzo MAC di destinazione: è questa la destinazione finale o la destinazione del gateway?

Gli indirizzi MAC vengono utilizzati nel layer 2 del frame e il layer 2 definisce la rete locale. Pertanto, l'indirizzo MAC di destinazione è l'indirizzo del gateway se la destinazione finale non si trova sulla stessa LAN.

Seconda domanda: ad ogni hop, il livello di collegamento dati modifica l'indirizzo MAC di destinazione nel frame con l'indirizzo MAC dell'hop successivo?

Sì, o l'indirizzo MAC della destinazione finale se si trova sulla stessa LAN.

Terza domanda: una volta che il frame / pacchetto raggiunge il gateway della LAN ricevente, l'indirizzo MAC di destinazione nel frame viene utilizzato da uno switch per assicurarsi che finisca nel dispositivo corretto? Questo ovviamente presuppone che l'indirizzo MAC di destinazione non sia modificato dai router mentre il frame / pacchetto attraversa Internet - se viene modificato una volta che il gateway ricevente riceve il frame / pacchetto, come fa a sapere dove inviarlo?

Con l'indirizzo IP della destinazione finale e le sue rotte (indirizzo LAN e maschere), il router può dedurre se la destinazione del pacchetto si trova sulla stessa LAN o meno. Se l'indirizzo IP è compreso nell'intervallo dell'indirizzo IP LAN e della maschera, è a conoscenza che la destinazione finale è in una LAN a cui è connesso il router.

Volevo solo aggiungere questa animazione per integrare la risposta accettata.

(Questa fantastica GIF è di qui .)