MAC/Adresse

Die MAC-Adresse (Media-Access-Control-Adresse, auch Media-Access-Code-Adresse) ist die Nummer eines Gerätes auf einer Datenverbindung

Anhand dieser Nummer werden über die Verbindung laufende Daten den Geräten zugeordnet

Die MAC-Adresse ist die Hardware-Adresse jedes einzelnen Netzadapters, die als eindeutiger Identifikator des Geräts in einem Rechnernetz dient

Man spricht auch von physischer Adresse oder Geräteadresse
Bei Apple wird sie auch Ethernet-ID, Airport-ID oder Wi-Fi-Adresse genannt

Beschreibung

Medium

Die in Rechnernetzen verwendeten Übertragungsmedien sind üblicherweise

Über das Übertragungsmedium werden in der Bitübertragungsschicht Bit-Sequenzen gesendet, die in der nächsthöheren Schicht (Sicherungsschicht) zu Frames zusammengefügt werden

Zur eindeutigen Adressierung von Rechnern auf der Leitungsschicht dient die MAC-Adresse
Jede Ethernet-, WLAN- oder Bluetooth-Netzwerkkarte besitzt solch eine eindeutige MAC-Adresse, unter der sie angesprochen werden kann
Obwohl sie effektiv nur in lokalen Netzen eine Bedeutung haben, sind MAC-Adressen üblicherweise global eindeutig und besitzen keinerlei Strukturmerkmale, die für die Wegwahl (Routing) genutzt werden können

Siehe auch|Ethernet#Ethernet-Medientypen

Physische Adresse

Die MAC-Adresse wird auch als physische Adresse bezeichnet, weil er teilweise vom Hersteller in ein Gerät fest und nicht veränderbar einprogrammiert ist

Sofern Betriebssystem und Hardware dies unterstützen, kann die MAC-Adresse jedoch auch von dem Benutzer geändert werden
Dazu wird seit 2020 auf die Randomisierung von MAC-Adressen gesetzt, wie das seit Android 10 oder iOS 14 standardmäßig der Fall ist
Damit soll ein Nachverfolgen von Nutzern verhindert werden, da dies ein Datenschutzrisiko darstellt

Zugriffssteuerung (Access Control)

Zugriff vom Medium (Media Access Control)

Auf einem Funkkanal oder einem Koaxialkabel sind die Daten mehrerer Geräte unterwegs, die für verschiedene Empfänger bestimmt sind

Anhand der MAC-Adresse sucht der Empfänger die Daten heraus, die für das eigene Gerät bestimmt sind
Dazu beginnt jedes Datenpaket mit der MAC-Adresse des Empfängers
Passt die MAC-Adresse nicht, wird das Datenpaket nicht verarbeitet

Da die MAC-Adresse vom Hersteller in die Schaltung eingebaut wurde, ist die Schaltung unmittelbar nach dem Einschalten des Stromes betriebsbereit

Das Lesen des Mediums verbraucht keine Rechenzeit
Während der Übertragung von Datenpaketen mit unpassender MAC-Adresse können Teile des Empfängers abgeschaltet werden, um Strom zu sparen

Bei Ethernet, WLAN und ähnlichen Netzwerktechnologien steuert die MAC-Adresse nicht den schreibenden (sendenden) Zugriff auf das Medium

Zugriff auf das Netzwerk (Network Access Control)

Die MAC-Adresse kann benutzt werden, um Geräte zu identifizieren und den Zugriff auf ein Netz zu steuern

Option	Beschreibung
Jugendschutz	Im Heimnetz kann den Geräten der Kinder nachts der Zugriff auf das Netz entzogen werden
Spionageschutz	Im Unternehmen kann Geräten mit unbekannter MAC-Adresse der Zugriff auf das Firmennetz verweigert werden
Gastnetze	Sowohl im Heim als auch im Unternehmen können fremde Geräte mit speziellen Gastnetzen verbunden werden

Ein Zugriffsschutz anhand der MAC-Adresse ist begrenzt

Der Zugriff auf das (Funk-)Medium wird nicht unterbunden
So können die im Heimnetz ausgesperrten Kinder u. U. das Netz eines Nachbarn benutzen

Wenn ein Gerät die Änderung der MAC-Adresse erlaubt, können Sperren umgangen werden

Um die Anonymität eines Gerätes zu verbessern, benutzen manche Geräte eine MAC-Adresse, die vollständig oder zum Teil aus Zufallszahlen besteht und gelegentlich gewechselt wird

Damit ist die Identifikation eines Gerätes anhand der MAC-Adresse nicht mehr gegeben
Nach dem Wechsel der MAC-Adresse muss das Gerät in den Netzwerken, die nur bekannte Geräte bedienen, erneut bekannt gemacht werden

Code

In einer MAC-Adresse sind folgende Angaben kodiert

Ist die Adresse eindeutig einem Gerät zugeordnet oder betrifft sie mehrere Geräte (Multicast, Broadcast), siehe unten Empfängergruppe
Ist die Adresse weltweit eindeutig koordiniert oder wurde sie unkoordiniert vergeben, siehe unten Vergabestelle
Bei den koordinierten Adressen ist der Hersteller enthalten, siehe unten Herstellerkennungen
Der Hersteller kann in der MAC-Adresse die Seriennummer des Gerätes einbringen

Funktion im Netzwerk

Die MAC-Adresse wird der Sicherungsschicht (Schicht 2) des OSI-Modells zugeordnet; im vom IEEE erweiterten OSI-Modell wird sie der Unterschicht Media Access Control (Schicht 2a) zugeordnet

Um die Sicherungsschicht mit der nächsthöheren Schicht, der Vermittlungsschicht, zu verbinden, wird z. B. bei Ethernet das Address Resolution Protocol im Rahmen von IPv4 verwendet
Im IPv6 übernimmt ein neues Protokoll diese Funktion, das Neighbor Discovery Protocol (NDP)

Netzwerkgeräte brauchen dann eine MAC-Adresse, wenn sie auf Schicht 2 explizit adressiert werden sollen, um Dienste auf höheren Schichten anzubieten; leitet das Gerät dagegen wie ein Repeater oder Hub die Netzwerkpakete nur weiter, so ist es auf der Sicherungsschicht nicht sichtbar und braucht folglich keine MAC-Adresse

Bridges und Switches untersuchen zwar die Pakete der Sicherungsschicht, um das Netzwerk in mehrere Kollisionsdomänen aufzuteilen, nehmen aber selbst nicht aktiv an der Kommunikation teil, brauchen also für diese Basisfunktionen ebenfalls keine MAC-Adresse

Ein Switch benötigt jedoch eine MAC-Adresse, wenn er selbst über das Rechnernetz administriert wird oder Monitoring-Dienste anbietet (z. B. über Telnet, SNMP oder HTTP)
Eine MAC-Adresse wird ebenfalls benötigt, wenn Bridges oder Switches den Spanning-Tree-Algorithmus zur Vermeidung von Schleifen in redundant ausgelegten Rechnernetzen verwenden

Form (Syntax)

Im Falle von Ethernet-Netzen besteht die MAC-Adresse aus 48 Bit bzw. sechs Bytes

Die Adressen werden in der Regel hexadezimal geschrieben

Üblich ist dabei eine byteweise Schreibweise, wobei die einzelnen Bytes durch Bindestriche oder Doppelpunkte voneinander getrennt werden, z. B

00-80-41-ae-fd-7e
008041-aefd7e oder
00:80:41:ae:fd:7e

Seltener zu finden sind Angaben wie

008041aefd7e oder
0080.41ae.fd7e

Die Reihenfolge der Zeichen ist allerdings nicht bei allen Anwendungen gleich

Man unterscheidet hier zwischen der kanonischen und der „Bit-reversed“-Darstellung
Die kanonische Form wird für Darstellungen bevorzugt

Kanonische Darstellung

Die übliche Darstellung von MAC-Adressen, wie sie beispielsweise in der Ausgabe von ipconfig/ifconfig erscheint, wird auch als kanonisches Format („canonical form“, „LSB format“ bzw. „Ethernet format“) bezeichnet

Es gibt die Reihenfolge an, in der die Adresse in IEEE 802.3 (Ethernet) und IEEE 802.4 (Token Bus) übertragen wird
Hier startet die Übertragung mit dem niederwertigsten Bit (Least Significant Bit, LSB) eines Oktetts (Ausnahme ist die Frame Check Sequence, FCS)

Bit-reversed-Darstellung

IEEE 802.5 (Token Ring) und IEEE 802.6 starten die Übertragung mit dem höchstwertigen Bit (MSB, most significant bit)

Dies kann leicht zu Missverständnissen führen, wenn nicht angegeben wird, ob von der kanonischen Darstellung in normaler Bytedarstellung oder von der umgekehrten Bitübertragungsdarstellung die Rede ist
Eine Adresse, deren kanonische Form beispielsweise 12-34-56-78-9A-BC ist, wird bei der Übertragung mit LSB zuerst (heißt: von rechts nach links gelesen) auf der Leitung in Form der

Bitfolge 01001000 00101100 01101010 00011110 01011001 00111101 übertragen

In Token-Ring-Netzwerken (MSB zuerst, heißt: von links nach rechts gelesen, also natürlichsprachlich) würde die Übertragung in Form der

Bitfolge 00010010 00110100 01010110 01111000 10011010 10111100 stattfinden

Wenn dies bei der Umsetzung der Bitfolgen in die kanonische Darstellung nicht konsistent beachtet wird, kann z. B. die letztere Darstellung fälschlicherweise als 48-2C-6A-1E-59-3D (LSB zuerst) interpretiert werden

Die Darstellung in Token-Ring-Netzwerken wird dann aber als „Bit-reversed order“, „Non-canonical form“, „MSB format“, „IBM format“, oder „Token Ring format“ wie in RFC 2469 aufgeführt bezeichnet

Funktion

In jedem Frame nach Ethernet-II-Variante wird vor dem Typfeld und den Daten zunächst die MAC-Adresse des Empfängers und des Senders übertragen

Empfänger und Sender müssen Teil des Local Area Networks (LAN) sein
Soll ein Paket in ein anderes Netz geschickt werden, wird es auf Ethernet-Ebene zunächst an einen Router geschickt
Dieser analysiert die Daten auf der untergeordneten Schicht und vermittelt das Paket dann weiter
Er erzeugt dazu einen neuen Ethernet-Frame, wenn es sich bei dem Nachbarnetz ebenfalls um ein Ethernet handelt
Dazu ersetzt ein Router die MAC-Adressen, d. h. wenn Router R1 ein Ethernet-Frame empfängt und es an den Router R2 weitergeben soll, ersetzt R1 die Quelladresse mit seiner eigenen MAC-Adresse und die Zieladresse mit der Mac-Adresse von R2

Pseudo-Empfänger „Broadcast-Adresse“

Die MAC-Adresse, bei der alle 48 Bits auf 1 gesetzt sind (ff-ff-ff-ff-ff-ff), wird als Broadcast-Adresse verwendet, die an alle Geräte in einem LAN gesendet wird

Broadcast-Frames werden ohne besondere Maßnahmen nicht in ein anderes LAN übertragen

Besondere Kennungen

Empfängergruppe

Das niederwertigste Bit (engl. Least Significant Bit, LSB) des ersten Bytes (Bit 0) einer MAC-Adresse gibt an, ob es sich um eine Einzeladresse oder Gruppenadresse (I/G für Individual/Group) handelt

Bei einem Broadcast oder Multicast wird I/G = 1 gesetzt, sonst und bei Quelladressen ist I/G = 0

Kurz: I/G ist

0 für I (Individual) oder
1 für G (Group)

Die meisten Protokolle, welche auf OSI Layer 2 arbeiten, haben besondere MAC-Adressen, sogenannte MAC-Multicast-Adressen

Das VLAN Trunking Protocol beispielsweise verwendet die Adresse 01-00-0C-CC-CC-CC

Dadurch ist ein Frame an alle Switches gleichzeitig adressiert

Es gibt auch ganze Gruppen von MAC-Multicast-Adressen: Das TRILL-Protokoll beispielsweise verwendet unter anderem 01-80-C2-00-00-00 bis 01-80-C2-00-00-0F
Auch andere Protokolle besitzen besondere, fest zugewiesene, MAC-Adressen

Vergabestelle

Das folgende 2. Bit (Bit 1, genannt U/L für Universal/Local) zeigt an, ob die MAC-Adresse global eindeutig ist (Universally Administered Address (UAA); U/L = 0) oder lokal administriert wird und nur dort eindeutig ist (Locally Administered Address (LAA); U/L = 1)

cite web|url=http://www.ieee802.org/secmail/pdfocSP2xXA6d.pdf%7Ctitle=Std 802-2001 – IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks: Overview and Architecture|date=2002-02-07|accessdate=2010-07-09|publisher=IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.)|pages=21|language=Englisch|quote=The Universally or Locally administered (U/L) address bit is the bit of octet 0 adjacent to the I/G address bit

This bit indicates whether the address has been assigned by a local or universal administrator
Universally administered addresses have this bit set to 0
If this bit is set to 1, the entire address (i. e., 48 bits) has been locally administered

Kurz: U/L ist

0 für U (Universal) oder
1 für L (Local)

Die folgenden Adressbereiche sind lokal und können z. B. für virtuelle Maschinen verwendet werden:

x2:xx:xx:xx:xx:xx
x6:xx:xx:xx:xx:xx
xA:xx:xx:xx:xx:xx
xE:xx:xx:xx:xx:xx

Herstellerkennungen

Herstellercodes von MAC-Adressen (Auswahl)
`00-50-8B-xx-xx-xx`	Compaq
`00-07-E9-xx-xx-xx`	Intel
`00-60-2F-xx-xx-xx`	Cisco
`00-15-F2-xx-xx-xx`	Asus

In den nächsten 22 Bits (Bit 2 bis 23) wird eine von der IEEE vergebene Herstellerkennung (auch OUI – Organizationally Unique Identifier genannt) beschrieben, die weitgehend in einer Datenbank einsehbar sind

Die verbleibenden 24 Bits (Bit 24 bis 47) werden vom jeweiligen Hersteller für jede Schnittstelle individuell festgelegt
Compaq zum Beispiel hat eine OUI mit der Adresse 00-50-8b
Innerhalb dieser OUI darf Compaq alle verfügbaren Adressen verwenden, also 00-50-8b-xx-xx-xx
Es ergeben sich 2²⁴ = 16777216 (16,8 Millionen) individuelle Adressen

Neben der OUI existieren zwei kleinere Adressbereiche:

ein OUI-28, oder MAC Address Block Medium (MA-M), bestehend aus 28 Bits
ein OUI-36, oder MAC Address Block Small (MA-S), bestehend aus 36 Bits

Diese sind für Privatpersonen und kleinere Firmen und Organisationen vorgesehen, die nicht so viele Adressen benötigen

Die OUI-36 Adresse beginnt mit 36 Bits, die für eine Organisation vergeben werden
Damit verbleibt der Adressbereich innerhalb der Bits 11 bis 0 nutzbar, wodurch 2¹² = 4096 individuelle Adressen möglich sind
Die MA-M werden durch 28 Bits eindeutig gekennzeichnet und ergeben mit den restlichen 20 Bits: 2²⁰ = 1.048.576 individuelle Adressen nach EUI-48
Mehr Geräte können adressiert werden, wenn EUI-64 verwendet wird

Die Adressen der Schnittstellen jedes netzwerkfähigen Geräts sollten theoretisch weltweit eindeutig vorbelegt sein (es sind aber schon Einzelfälle bekannt geworden, bei denen zwei Netzwerkkarten im selben Netzwerk identische MAC-Adressen besaßen, was zu zunächst völlig unerklärlichen Fehlern führte)

Dies kann zur automatischen Konfiguration von Geräten eingesetzt werden und wird von Protokollen wie RARP, BOOTP und DHCP genutzt
Die Software unterstützt es jedoch auch häufig, jeden beliebigen Wert als MAC-Adresse verwenden zu können
Dies wird zum Beispiel bei Backup-Systemen genutzt, wo Ersatzgeräte die MAC-Adresse eines ausgefallenen Geräts übernehmen können

Manche Software verwendet die MAC-Adresse der ersten Netzwerkkarte zur Identifikation des Rechners, auf dem lizenzierte Programme ausgeführt werden dürfen

Auch die Berechnung einer universellen Identifikation (UUID oder GUID) verwendet neben anderen Teilen diese MAC-Adresse
Da die MAC-Adresse geändert werden kann, raten Sicherheitsexperten allerdings davon ab, die MAC-Adresse als alleiniges Authentifizierungskriterium zu verwenden

Herstellerunabhängige Kennungen

Neben der Broadcast-Adresse FF-FF-FF-FF-FF-FF, die alle Geräte in einem lokalen Netzwerk adressiert, werden für IPv4-Multicast MAC-Adressen im Bereich 01-00-5e-00-00-00 bis 01-00-5e-7f-ff-ff verwendet

Dabei werden dann die unteren 23 Bit der IP-Multicast-Adresse direkt auf die untersten 23 Bit der MAC-Adresse abgebildet
Der IP-Multicast-Adresse 224.0.0.1 ist somit die Multicast-MAC-Adresse 01-00-5e-00-00-01 fest zugeordnet

Neben den obersten vier Bit, die bei IPv4-Multicast-Adresse stets 1110 sind, verbleiben 5 Bits der IP-Adresse, die nicht in der MAC-Multicast-Adresse abgebildet werden können

Dadurch ist es möglich, dass ein Host MAC-Multicast-Pakete einer Multicast-Gruppe empfängt, zu der er nicht gehört
Diese Pakete werden dann von der IP-Schicht verworfen, da dort die Erkennung auf Basis der IP-Multicast-Adresse möglich ist

Für IPv6-Multicast wurde der MAC-Adressbereich 33-33-xx-xx-xx-xx reserviert

Dabei werden die untersten 32 Bit der IPv6-Multicast-Adresse in die MAC-Adresse eingebettet

Für hochverfügbare logische Router nach VRRP ist die herstellerunabhängige Kennung 00-00-5E-00-01-ID (im Bereich 00-00-5E) reserviert, wobei das letzte Byte ID für die Kennung des virtuellen Routers steht

Sie bleibt gleich, selbst wenn ein anderer Router den Dienst übernimmt

Stolperfalle: Kennzeichnung „PRIVATE“

Die Herstellerkennungen, die – wie zum Beispiel AC-DE-48 – in der OUI-Datenbank als „PRIVATE“ gekennzeichnet wurden, sind für Firmen registriert, die ihre Identität nicht öffentlich preisgeben wollen

Adressen aus diesen Bereichen können daher nicht, wie man vermuten würde, für lokale Zwecke eingesetzt werden. (Für lokale Zwecke wird das unter „Vergabestelle“ beschriebene „U/L address bit“ verwendet.)

Konfiguration

MAC/Adresse/Konfiguration

Erwerb eines eigenen MAC-Adressraumes

Auf einer Webseite des IEEE Preisliste. IEEE können Preise für die Registrierung eigener MAC-Adressbereiche eingesehen werden

Für einen eigenen MAC Address Block werden zwischen 830 und 3275 US-Dollar verlangt (Stand: 1. August 2023)
Gegen eine zusätzliche jährliche Gebühr kann man diesen Adressbereich auch geheim halten; er ist dann anderen nicht bekannt und man wird nicht in einer öffentlichen Datenbank eingetragen

Weitere Verwendung

Häufig wird die MAC-Adresse als Zugangsschutz (MAC-Filter) für LANs und WLANs verwendet

Wegen der leichten Änderungsmöglichkeit von MAC-Adressen bietet ein MAC-Filter jedoch nur schwachen Schutz und kann leicht durch MAC-Spoofing ausgehebelt werden

Anhang

Siehe auch

Links

Weblinks

https://de.wikipedia.org/wiki/MAC-Adresse
http://standards-oui.ieee.org/oui/oui.csv OUI-Liste (CSV-Format)
RFC=2469 A Caution On The Canonical Ordering Of Link-Layer Addresses