Como os endereços MAC / IP são usados ​​no roteamento

Preciso ensinar meu sexto formulário sobre endereços MAC e endereços IP dentro de algumas semanas e há algumas áreas em que não estou claro sobre as quais espero que alguns de vocês possam esclarecer para mim. Eu tenho o suficiente para levá-los ao currículo, mas gosto de ter mais conhecimento do que as especificações para poder explicar como as coisas funcionam de maneira mais significativa.

Pelo que entendi, o seguinte acontece quando um dispositivo em uma LAN envia um pacote / quadro para um dispositivo em outra LAN separada via Internet.

Um pacote é criado no final do envio com o destino e o endereço IP de envio.

Primeira pergunta: o IP de destino é realmente o IP do gateway da LAN do dispositivo receptor

Isso é transformado em um quadro que irá para o gateway da LAN - isso acontece na camada de enlace de dados e o quadro possui um endereço de destino e envio MAC adicionado.

Primeira pergunta: O endereço MAC de destino - este é o destino final ou o destino do gateway?

O pacote / quadro é então enviado para a Internet e roteado (usando o endereço IP) para o próximo salto em direção ao destino final

Segunda pergunta: a cada salto, a camada de enlace altera o endereço MAC de destino no quadro para o endereço MAC do próximo salto?

O pacote / quadro é roteado para o endereço de destino (que é o gateway)

Terceira pergunta: Quando o quadro / pacote alcança o gateway da LAN receptora, o endereço MAC de destino no quadro é usado por um switch para garantir que ele acabe no dispositivo correto? Obviamente, isso pressupõe que o endereço MAC de destino não seja alterado pelos roteadores à medida que o quadro / pacote atravessa a Internet - se for alterado, assim que o gateway de recebimento receber o quadro / pacote, como ele sabe para onde enviá-lo?

Os endereços MAC são endereços da camada 2 no cabeçalho do quadro. O quadro da camada 2 encapsula o pacote IP da camada 3. O quadro da camada 2 é removido em um limite da camada 2/3 (por exemplo, um roteador). Se o pacote da camada 3 precisar ser encaminhado através de outro domínio da camada 2, um novo quadro da camada 2 será criado usando endereços MAC no novo domínio da camada 2 para encapsular o pacote da camada 3.

Conceitualmente:

Para o roteador:

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

No roteador:

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

Do roteador:

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

O quadro original da camada 2 conterá o endereço MAC de origem do remetente e o endereço MAC de destino da interface do roteador nesse domínio da camada 2.

O novo quadro da camada 2 conterá o endereço MAC de origem da interface do roteador no novo domínio da camada 2 e o endereço MAC de destino do próximo salto no novo domínio da camada 2.

O pacote da camada 3 conterá o endereço IP de origem da camada 3 do remetente do pacote e o endereço de destino da camada 3 do destino final da camada 3.

Os endereços MAC da camada 2 são removidos em cada limite da camada 2/3 ao longo das rotas a serem substituídas pelos endereços MAC da nova origem e destino, mas os endereços IP da camada 3 permanecem os mesmos ao longo do caminho (com certas exceções como NAT) .

Primeira pergunta: O endereço MAC de destino - este é o destino final ou o destino do gateway?

Os endereços MAC são usados ​​na camada 2 do quadro e a camada 2 define a rede local. Portanto, o endereço MAC de destino é o endereço do seu gateway se o destino final não estiver na mesma LAN.

Segunda pergunta: a cada salto, a camada de enlace altera o endereço MAC de destino no quadro para o endereço MAC do próximo salto?

Sim, ou o endereço MAC do destino final, se estiver na mesma LAN.

Terceira pergunta: Quando o quadro / pacote atinge o gateway da LAN receptora, o endereço MAC de destino no quadro é usado por um comutador para garantir que ele acabe no dispositivo correto? Obviamente, isso pressupõe que o endereço MAC de destino não seja alterado pelos roteadores à medida que o quadro / pacote atravessa a Internet - se for alterado, assim que o gateway de recebimento receber o quadro / pacote, como ele sabe para onde enviá-lo?

Com o endereço IP do destino final e suas rotas (endereço LAN e máscaras), o roteador pode deduzir se o destino do pacote está na mesma LAN ou não. Se o endereço IP estiver no intervalo do endereço IP da LAN e da máscara, ele saberá que o destino final está em uma LAN na qual o roteador está conectado.

Só queria adicionar esta animação para complementar a resposta aceita.

(Este GIF incrível é daqui .)