МАС-адреса групповой рассылки
Рабочие станции локальной сети получают и обрабатывают кадры только в случае совпадения МАС-адреса назначения кадра с их собственным МАС-адресом или если МАС- адрес – широковещательный. При использовании многоадресной рассылки необходимо, чтобы несколько узлов могли получать поток данных с общим МАС-адресом. Одним из способов, позволяющим достичь этого, является преобразование группового IP-адреса в МАС-адрес.
В спецификации IEEE 802.3 определена возможность указания типа МАС-адреса назначения: индивидуальный или групповой (широковещательный или многоадресный). Для этого используется первый бит поля адреса назначения (Destination Address) кадра Ethernet. Если значение бита равно 1, это указывает на то, что кадр предназначен для группы или для всех узлов сети (широковещательный адрес имеет вид 0xFF-FF-FF-FF-FF-FF).
МАС-адрес групповой рассылки начинается с префикса, состоящего из 24 бит – 0х01- 00-5Е. Следующий 25-й бит (или бит высокого порядка) приравнивается к 0. Последние 23 бита МАС-адреса формируются из 23 младших бит группового IPv4-адреса, что показано на рис. 9.2.
Рис. 9.2. Преобразование группового IPv4-адреса в адрес МАС-адрес групповой рассылки
Поскольку при таком преобразовании теряются 5 бит 1-го октета IP-адреса, получившийся адрес не является уникальным. Каждому МАС-адресу соответствует 32 IP- адреса групповой рассылки. Это необходимо учитывать при назначении IPv4-адресов многоадресной рассылки.
В протоколе IPv6 при использовании многоадресной передачи данных также необходимо, чтобы несколько узлов могли получать поток данных с общим MAC-адресом. MAC-адрес групповой передачи протокола IPv6 начинается с префикса, состоящего из 16 бит – 0х33-33. Следующие 32 бита формируются из последних 32 бит идентификатора многоадресной группы (Group ID). Например:
Многоадресная рассылка
Многоадресной рассылки (который можно было бы перевести как « многоадресную ») является формой распространения передатчика (источника) к группе приемников. Также используются термины «многоточечная трансляция» или «групповая трансляция».
Получатели, заинтересованные в сообщениях, адресованных этой группе, должны подписаться на эту группу. Эти подписки позволяют промежуточным коммутаторам и маршрутизаторам устанавливать маршрут от передатчика (ов) этой группы к приемникам этой группы.
Резюме
Преимущества
Недостатки
Однако многоадресная рассылка никоим образом не позволяет источнику контролировать участие в группе: источник не может определить, кто участвует, а также кто может участвовать или нет в группе.
При желании идентификация и аутентификация участников должны управляться на уровне приложения.
Протоколы
Группа многоадресной рассылки состоит из набора машин. Он полностью динамический (станция может присоединиться к группе или выйти из нее в любой момент) и открытый ( априори нет ограничений на источники ); Станция может даже отправить пакет в группе, не являясь ее частью.
Протоколы маршрутизации, такие как PIM, позволяют транслировать многоадресную рассылку за пределы сегмента ( TTL ).
При многоадресной передаче IP- протокол использует адреса от 224.0.0.0 до 239.255.255.255 (адреса класса D), 28 младших битов составляют групповой адрес.
В сегменте маршрутизаторы идентифицируют группы с членами, используя протокол управления группами в Интернете (IGMP). Однако IGMP не идентифицирует отдельные рецепторы.
Зарезервированные адреса многоадресной рассылки IPv4
Следующие блоки адресов были зарезервированы IANA:
Адреса IPv6 ff00 :: / 8 зарезервированы для многоадресной рассылки, доступно 112 групповых битов.
| поле | приставка | простынь. | сфера | группа |
|---|---|---|---|---|
| биты | 8 | 4 | 4 | 112 |
Обнаружение многоадресного прослушивателя играет ту же роль, что и IGMP для IPv4, в то время как отслеживание MLD аналогично отслеживанию IGMP.
На уровне Ethernet префикс OUI зарезервирован для многоадресных IPv6-адресов (33: 33: xx). MAC-адрес группы многоадресной рассылки будет состоять из этих 16 бит, за которыми следуют последние 32 бита адреса многоадресной рассылки IPv6. Например, адрес ff02 :: 3: 2 будет соответствовать MAC-адресу 33: 33: 00: 03: 00: 02. Хотя многие группы многоадресной рассылки используют один и тот же MAC-адрес, это уже позволяет осуществлять эффективную фильтрацию на уровне сетевого адаптера.
Зарезервированные многоадресные IPv6-адреса
Вот несколько адресов, зарезервированных IANA:
| Блокировать | Описание |
|---|---|
| ff02 :: 1 | Все хосты в сегменте |
| ff02 :: 2 | Все маршрутизаторы в сегменте |
| ff02 :: 1: FF00: 0000/104 | Запрошенный узел, используемый протоколом обнаружения соседей |
| ff02 :: 1: 2 | Все агенты DHCP в сегменте |
| ff05 :: 1 | Все хосты на сайте |
| ff0x :: fb | Многоадресный DNS |
| ff0x :: 101 | Сетевой протокол времени |
| ff05 :: 1: 3 | Все DHCP-серверы в локальной сети. |
Автоконфигурация многоадресных IPv6-адресов
Эффективность многоадресной рассылки по сравнению с широковещательной рассылкой в сегменте
В дополнение к ограничению широковещательной передачи, если активны IGMP Snooping или MLD snooping, использование многоадресного MAC-адреса позволяет фильтровать с сетевой карты на хостах, то есть без стека TCP / IP хоста не нужно проверять содержимое пакета, в отличие от широковещательных кадров с широковещательным адресом.
Когда хост присоединяется к группе или выходит из нее, он обновляет список многоадресных MAC-адресов, принимаемых сетевым адаптером.
использовать
Многоадресная передача используется системами IP-телевидения для трансляции контента канала большому количеству подписчиков. Он также используется в некоторых крупных компаниях для распространения информации, одновременного обновления рабочих станций или синхронизации часов рабочих станций и серверов.
На данный момент (2010 г.) многоадресная рассылка не имеет приложений, которые могли бы удовлетворить энтузиазм широкой публики. Отсутствие знаний о протоколах многоадресной маршрутизации у поставщиков и операторов связано с этим. Отсутствие какой-либо стандартной системы контроля аудитории также демотивирует контент-провайдеров.
Всё, что вы хотели знать о МАС адресе
Всем известно, что это шесть байт, обычно отображаемых в шестнадцатеричном формате, присвоены сетевой карте на заводе, и на первый взгляд случайны. Некоторые знают, что первые три байта адреса – это идентификатор производителя, а остальные три байта им назначаются. Известно также, что можно поставить себе произвольный адрес. Многие слышали и про «рандомные адреса» в Wi-Fi.
Разберемся, что это такое.
МАС адрес (media access control address) – уникальный идентификатор, назначенный сетевому адаптеру, применяется в сетях стандартов IEEE 802, в основном Ethernet, Wi-Fi и Bluetooth. Официально он называется «идентификатором типа EUI-48». Из названия очевидно, что адрес имеет длину в 48 бит, т.е. 6 байт. Общепринятого стандарта на написание адреса нет (в противоположность IPv4 адресу, где октеты всегда разделяют точками).Обычно он записывается как шесть шестнадцатеричных чисел, разделенных двоеточием: 00:AB:CD:EF:11:22, хотя некоторые производители оборудования предпочитают запись вида 00-AB-CD-EF-11-22 и даже 00ab.cdef.1122.
Исторически адреса прошивались в ПЗУ чипсета сетевой карты без возможности их модификации без флеш-программатора, но в настоящее время адрес может быть изменен программно, из операционной системы. Задать вручную МАС адрес сетевой карте можно в Linux и MacOS (всегда), Windows (почти всегда, если позволит драйвер), Android (только рутованный); с iOS (без рута) подобный трюк невозможен.
Структура адреса
Адрес состоит из части идентификатора производителя, OUI, и идентификатора, присваиваемого производителем. Назначением идентификаторов OUI (Organizationally Unique Identifier) занимается организация IEEE. На самом деле его длина может быть не только 3 байта (24 бита), а 28 или 36 бит, из которых формируются блоки (MAC Address Block, МА) адресов типов Large (MA-L), Medium (MA-M) и Small (MA-S) соответственно. Размер выдаваемого блока, в таком случае, составит 24, 20, 12 бит или 16 млн, 1 млн, 4 тыс. штук адресов. В настоящий момент распределено порядка 38 тысяч блоков, их можно посмотреть многочисленными онлайн-инструментами, например у IEEE или Wireshark.
Кому принадлежат адреса
Несложная обработка публично доступной базы данных выгрузки IEEE даёт довольно много информации. Например, некоторые организации забрали себе много OUI блоков. Вот наши герои:
| Вендор | Число блоков/записей | Число адресов, млн. |
|---|---|---|
| Cisco Systems Inc | 888 | 14208 |
| Apple | 772 | 12352 |
| Samsung | 636 | 10144 |
| Huawei Technologies Co.Ltd | 606 | 9696 |
| Intel Corporation | 375 | 5776 |
| ARRIS Group Inc. | 319 | 5104 |
| Nokia Corporation | 241 | 3856 |
| Private | 232 | 2704 |
| Texas Instruments | 212 | 3392 |
| zte corporation | 198 | 3168 |
| IEEE Registration Authority | 194 | 3072 |
| Hewlett Packard | 149 | 2384 |
| Hon Hai Precision | 136 | 2176 |
| TP-LINK | 134 | 2144 |
| Dell Inc. | 123 | 1968 |
| Juniper Networks | 110 | 1760 |
| Sagemcom Broadband SAS | 97 | 1552 |
| Fiberhome Telecommunication Technologies Co. LTD | 97 | 1552 |
| Xiaomi Communications Co Ltd | 88 | 1408 |
| Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp.Ltd | 82 | 1312 |
У Google их всего 40, и это не удивительно: они сами производят не так много сетевых устройств.
Когда закончатся МАС-адреса
Мы все порядком устали от не прекращающихся уже лет 10 историй о том, что «IPv4 адреса вот-вот кончатся». Да, новые блоки IPv4 получить уже непросто. При этом известно, что IP адреса распределены крайне неравномерно; существуют гигантские и мало использованные блоки, принадлежащие крупным корпорациям и государственным учреждением США, впрочем, без особой надежды на их перераспределение в пользу нуждающихся. Распространение NAT, CG-NAT и IPv6 сделало проблему нехватки публичных адресов не такой острой.
В МАС адресе 48 бит, из которых «полезными» можно считать 46 (почему? читай дальше), что даёт 2 46 или 10 14 адресов, что в 2 14 раз больше IPv4 адресного пространства.
В настоящий момент распределено примерно полтриллиона адресов, или лишь 0.73% от всего объёма. До исчерпания MAC адресов ещё очень, очень далеко.
Случайность бит
Можно предположить, что OUI распределены случайно, а вендор затем также случайно назначает адреса индивидуальным сетевым устройствам. Так ли это? Посмотрим на распределение бит в имеющихся в моём распоряжении базах МАС адресов 802.11-устройств, собранных работающими системами авторизации в беспроводных сетях WNAM. Адреса принадлежат реальным устройствам, подключавшихся к Wi-Fi на протяжении нескольких лет в трех странах. В дополнение идет маленькая база 802.3-устройств проводной ЛВС.
Разобьем каждый МАС-адрес (шесть байт) каждой из выборок на биты побайтово, и посмотрим на частоту появления бита «1» в каждой из 48 позиций. Если бит выставлен совершенно произвольным образом, то вероятность получить «1» должна быть 50%.
| Выборка Wi-Fi №1 (РФ) | Выборка Wi-Fi №2 (Беларусь) | Выборка Wi-Fi №3 (Узбекистан) | Выборка LAN (РФ) | |
|---|---|---|---|---|
| Число записей в базе | 5929000 | 1274000 | 366000 | 1000 |
| Номер бита: | % бит «1» | % бит «1» | % бит «1» | % бит «1» |
| 1 | 48.6% | 49.2% | 50.7% | 28.7% |
| 2 | 44.8% | 49.1% | 47.7% | 30.7% |
| 3 | 46.7% | 48.3% | 46.8% | 35.8% |
| 4 | 48.0% | 48.6% | 49.8% | 37.1% |
| 5 | 45.7% | 46.9% | 47.0% | 32.3% |
| 6 | 46.6% | 46.7% | 47.8% | 27.1% |
| 7 | 0.3% | 0.3% | 0.2% | 0.7% |
| 8 | 0.0% | 0.0% | 0.0% | 0.0% |
| 9 | 48.1% | 50.6% | 49.4% | 38.1% |
| 10 | 49.1% | 50.2% | 47.4% | 42.7% |
| 11 | 50.8% | 50.0% | 50.6% | 42.9% |
| 12 | 49.0% | 48.4% | 48.2% | 53.7% |
| 13 | 47.6% | 47.0% | 46.3% | 48.5% |
| 14 | 47.5% | 47.4% | 51.7% | 46.8% |
| 15 | 48.3% | 47.5% | 48.7% | 46.1% |
| 16 | 50.6% | 50.4% | 51.2% | 45.3% |
| 17 | 49.4% | 50.4% | 54.3% | 38.2% |
| 18 | 49.8% | 50.5% | 51.5% | 51.9% |
| 19 | 51.6% | 53.3% | 53.9% | 42.6% |
| 20 | 46.6% | 46.1% | 45.5% | 48.4% |
| 21 | 51.7% | 52.9% | 47.7% | 48.9% |
| 22 | 49.2% | 49.6% | 41.6% | 49.8% |
| 23 | 51.2% | 50.9% | 47.0% | 41.9% |
| 24 | 49.5% | 50.2% | 50.1% | 47.5% |
| 25 | 47.1% | 47.3% | 47.7% | 44.2% |
| 26 | 48.6% | 48.6% | 49.2% | 43.9% |
| 27 | 49.8% | 49.0% | 49.7% | 48.9% |
| 28 | 49.3% | 49.3% | 49.7% | 55.1% |
| 29 | 49.5% | 49.4% | 49.8% | 49.8% |
| 30 | 49.8% | 49.8% | 49.7% | 52.1% |
| 31 | 49.5% | 49.7% | 49.6% | 46.6% |
| 32 | 49.4% | 49.7% | 49.5% | 47.5% |
| 33 | 49.4% | 49.8% | 49.7% | 48.3% |
| 34 | 49.7% | 50.0% | 49.6% | 44.9% |
| 35 | 49.9% | 50.0% | 50.0% | 50.6% |
| 36 | 49.9% | 49.9% | 49.8% | 49.1% |
| 37 | 49.8% | 50.0% | 49.9% | 51.4% |
| 38 | 50.0% | 50.0% | 49.8% | 51.8% |
| 39 | 49.9% | 50.0% | 49.9% | 55.7% |
| 40 | 50.0% | 50.0% | 50.0% | 49.5% |
| 41 | 49.9% | 50.0% | 49.9% | 52.2% |
| 42 | 50.0% | 50.0% | 50.0% | 53.9% |
| 43 | 50.1% | 50.0% | 50.3% | 56.1% |
| 44 | 50.1% | 50.0% | 50.1% | 45.8% |
| 45 | 50.0% | 50.0% | 50.1% | 50.1% |
| 46 | 50.0% | 50.0% | 50.1% | 49.5% |
| 47 | 49.2% | 49.4% | 49.7% | 45.2% |
| 48 | 49.9% | 50.1% | 50.7% | 54.6% |
Откуда такая несправедливость в 7 и 8 битах? Там почти всегда нули.
Действительно, стандарт определяет эти биты как специальные (Википедия): 
Восьмой (с начала) бит первого байта МАС адреса называется Unicast/Multicast битом и определяет, какого типа кадр (фрейм) передается с этим адресом, обычный (0) или широковещательный (1) (мультикаст или броадкаст). Для обычного, unicast взаимодействия сетевого адаптера, этот бит выставлен в «0» во всех пакетах, им отправляемых.
Седьмой (с начала) бит первого байта МАС адреса называется U/L (Universal/Local) битом и определяет, является ли адрес глобально уникальным (0), или локально уникальным (1). По умолчанию, все «прошитые изготовителем» адреса глобально уникальны, поэтому подавляющее число собранных МАС адресов содержат седьмой бит выставленным в «0». В таблице присвоенных идентификаторов OUI только порядка 130 записей имеет U/L бит «1», и по всей видимости это блоки МАС адресов для специальных нужд.
С шестого по первый биты первого байта, биты второго и третьего байта в OUI идентификаторах, и тем более биты в 4-6 байтах адреса, назначаемые производителем, распределены более-менее равномерно.
Таким образом, в реальном МАС-адресе сетевого адаптера биты фактически равноценны и не несут технологического смысла, за исключением двух служебных бит старшего байта.
Распространенность
Интересно, какие производители беспроводного оборудования наиболее популярны? Объединим поиск по базе OUI с данными выборки №1.
| Вендор | Доля устройств, % |
|---|---|
| Apple | 26,09 |
| Samsung | 19,79 |
| Huawei Technologies Co. Ltd | 7,80 |
| Xiaomi Communications Co Ltd | 6,83 |
| Sony Mobile Communications Inc | 3,29 |
| LG Electronics (Mobile Communications) | 2,76 |
| ASUSTek COMPUTER INC. | 2,58 |
| TCT mobile ltd | 2,13 |
| zte corporation | 2,00 |
| не найден в базе IEEE | 1,92 |
| Lenovo Mobile Communication Technology Ltd. | 1,71 |
| HTC Corporation | 1,68 |
| Murata Manufactuaring | 1,31 |
| InPro Comm | 1,26 |
| Microsoft Corporation | 1,11 |
| Shenzhen TINNO Mobile Technology Corp. | 1,02 |
| Motorola (Wuhan) Mobility Technologies Communication Co. Ltd. | 0,93 |
| Nokia Corporation | 0,88 |
| Shanghai Wind Technologies Co. Ltd | 0,74 |
| Lenovo Mobile Communication (Wuhan) Company Limited | 0,71 |
Практика показывает, что чем зажиточнее контингент абонентов беспроводной сети в данном месте, тем больше доля устройств Apple.
Уникальность
Уникальны ли МАС адреса? В теории да, поскольку каждый из производителей устройств (владельцев блока МА) обязан обеспечивать уникальный адрес для каждого из выпускаемых им сетевых адаптеров. Однако некоторые производители чипов, а именно:
выставляют последние три байта МАС адреса в случайное число, по всей видимости, после каждой перезагрузки устройства. Таких адресов в моей выборке №1 нашлось 82 тысячи.
Поставить себе чужой, не уникальный адрес можно, конечно, путем целенаправленной его установки «как у соседа», определив его сниффером, или выбрав наугад. Также возможно случайно поставить себе не уникальный адрес, выполнив, например, восстановление бэкапа конфигурации какого-нибудь маршрутизатора вроде Mikrotik или OpenWrt.
Что будет, если в сети будет присутствовать два устройства с одним МАС адресом? Все зависит от логики сетевого оборудования (проводного роутера, контроллера беспроводной сети). Скорее всего, оба устройства или не будут работать, или будут работать с перебоями. С точки зрения стандартов IEEE, защиту от подделки МАС адресов предлагается решать при помощи, например, MACsec или 802.1Х.
Что, если поставить себе МАС с выставленным в «1» седьмым или восьмым битом, т.е. local или multicast-адрес? Скорее всего, ваша сеть на это не обратит внимания, но формально такой адрес не будет соответствует стандарту, и лучше так не делать.
Как работает рандомизация
Мы знаем, что с целью предотвратить отслеживание перемещения людей путем сканирования эфира и сбора МАС-операционные системы смартфонов уже несколько лет применяют технологию рандомизации. Теоретически, при сканировании эфира в поиске известных сетей смартфон отправляет пакет (группу пакетов) типа 802.11 probe request с МАС-адресом в качестве источника:
Включенная рандомизация позволяет указывать не «прошитый», а какой-то другой адрес источника пакета, меняющийся при каждом цикле сканирования, во времени или ещё как-то. Работает ли это? Посмотрим на статистику собранных МАС-адресов из эфира так называемым «Wi-Fi Радаром»:
| Вся выборка | Выборка только с нулевым 7м битом | |
|---|---|---|
| Число записей в базе | 3920000 | 305000 |
| Номер бита: | % бит «1» | % бит «1» |
| 1 | 66.1% | 43.3% |
| 2 | 66.5% | 43.4% |
| 3 | 31.7% | 43.8% |
| 4 | 66.6% | 46.4% |
| 5 | 66.7% | 45.7% |
| 6 | 31.9% | 46.4% |
| 7 | 92.2% | 0.0% |
| 8 | 0.0% | 0.0% |
| 9 | 67.2% | 47.5% |
| 10 | 32.3% | 45.6% |
| 11 | 66.9% | 45.3% |
| 12 | 32.3% | 46.8% |
| 13 | 32.6% | 50.1% |
| 14 | 33.0% | 56.1% |
| 15 | 32.5% | 45.0% |
| 16 | 67.2% | 48.3% |
| 17 | 33.2% | 56.9% |
| 18 | 33.3% | 56.8% |
| 19 | 33.3% | 56.3% |
| 20 | 66.8% | 43.2% |
| 21 | 67.0% | 46.4% |
| 22 | 32.6% | 50.1% |
| 23 | 32.9% | 51.2% |
| 24 | 67.6% | 52.2% |
| 25 | 49.8% | 47.8% |
| 26 | 50.0% | 50.0% |
| 27 | 50.0% | 50.2% |
| 28 | 50.0% | 49.8% |
| 29 | 50.0% | 49.4% |
| 30 | 50.0% | 50.0% |
| 31 | 50.0% | 49.7% |
| 32 | 50.0% | 49.9% |
| 33 | 50.0% | 49.7% |
| 34 | 50.0% | 49.6% |
| 35 | 50.0% | 50.1% |
| 36 | 50.0% | 49.5% |
| 37 | 50.0% | 49.9% |
| 38 | 50.0% | 49.8% |
| 39 | 50.0% | 49.9% |
| 40 | 50.0% | 50.1% |
| 41 | 50.0% | 50.2% |
| 42 | 50.0% | 50.2% |
| 43 | 50.0% | 50.1% |
| 44 | 50.0% | 50.1% |
| 45 | 50.0% | 50.0% |
| 46 | 50.0% | 49.8% |
| 47 | 50.0% | 49.8% |
| 48 | 50.1% | 50.9% |
Картина совсем другая.
8й бит первого байта МАС адреса по-прежнему соответствует Unicast-природе SRC-адреса в probe request пакете.
7й бит в 92.2% случаев установлен в Local, т.е. с достаточной долей уверенности можно считать, что именно столько собранных адресов относится к рандомизированным, а менее 8% — к реальным. При этом распределение бит в OUI для таких реальных адресов примерно совпадает с данными предыдущей таблицы.
Какому производителю, по OUI, принадлежат рандомизированные адреса (т.е. с 7м битом в «1»)?
| Производитель по OUI | Доля среди всех адресов |
|---|---|
| не найден в базе IEEE | 62.45% |
| Google Inc. | 37.54% |
| остальные | 0.01% |
При этом все рандомизированные адреса, отнесенные к Google, принадлежат одному OUI c префиксом DA:A1:19. Что это за префикс? Давайте посмотрим в исходники Android.
Стоковый андроид в поиске беспроводных сетей использует специальный, зарегистрированный OUI, один из немногих с установленным седьмым битом.
Вычислить реальный МАС из рандомного
Адрес целиком, либо его младшие три байта, это чистый Random.nextLong(). «Патентованное восстановление реального МАС» — надувательство. С большой долей уверенности можно ожидать, что производители Android-телефонов применяют и другие, не зарегистрированные OUI. Исходников iOS у нас нет, но скорее всего там применен схожий алгоритм.
Вышесказанное не отменяет работу других механизмов деанонимизации Wi-Fi абонентов, основанных на анализе других полей probe request фрейма, или корреляции относительной частоты посылаемых устройством запросов. Однако достоверно отследить абонента внешними средствами крайне проблематично. Собираемые данные больше подойдут для анализа средней/пиковой нагрузки по местоположению и времени, на основе больших чисел, без привязки к конкретным устройствам и людям. Точные данные есть только у тех, кто «внутри», у самих производителей мобильных ОС, у установленных приложений.
Что может быть опасного в том, что кто-то другой узнает МАС-адрес вашего устройства? Для проводных и беспроводных сетей можно организовать атаку «отказ в обслуживании». Для беспроводного устройства, к тому же, с некоторой вероятностью можно зафиксировать момент появления в месте, где установлен сенсор. Подменой адреса можно попробовать «представиться» вашим устройством, что может сработать, только если не применяется дополнительных средств защиты (авторизация и/или шифрование). 99.9% людей здесь не о чем волноваться.
МАС-адрес сложнее, чем кажется, но проще, чем мог бы быть.
