Schicht 1 und 2: Bitübertragung und Sicherung (Ethernet, MAC, ARP)

Begriffe vorab

• Bitübertragung: Physische Übertragung einzelner Bits über Kabel, Glasfaser oder Funk.
• Rahmen: Dateneinheit der Sicherungsschicht.
• MAC-Adresse: 48 Bit lange Hardwareadresse einer Netzwerkschnittstelle.
• Switch: Gerät, das Rahmen anhand der MAC-Adresse im lokalen Netz weiterleitet.
• ARP: Address Resolution Protocol: ordnet IP-Adressen lokalen Hardwareadressen zu.

Schicht 1: Bitübertragung

Die unterste Schicht überträgt Bits als physikalische Signale: Spannungsimpulse im Kupferkabel, Lichtpulse in der Glasfaser, Funkwellen im WLAN. Hier geht es um Stecker, Kabeltypen, Frequenzen und Signalstärken. Fehlerbilder sind „Kabel nicht eingesteckt“ oder „Funksignal zu schwach“.

Schicht 2: Sicherung

Die Sicherungsschicht regelt die Übertragung zwischen direkt verbundenen Geräten. Sie fasst Bits zu Rahmen zusammen, adressiert Geräte im lokalen Netz und erkennt Übertragungsfehler. Das wichtigste Beispiel ist Ethernet (Standardfamilie IEEE 802.3). In Ethernet-Rahmen steht eine 48 Bit (6 Byte) lange Zieladresse – die MAC-Adresse, die üblicherweise als sechs Paare von Hexadezimalziffern geschrieben wird, z. B. 3C:22:FB:12:34:56.

Switch und lokales Netz

Ein Switch merkt sich, hinter welchem Anschluss welche MAC-Adresse erreichbar ist, und leitet Rahmen gezielt dorthin. Damit verlässt der Rahmen das lokale Netz nicht; um in andere Netze zu gelangen, braucht es die nächste Schicht (IP und Router).

ARP: von der IP-Adresse zur MAC-Adresse

Um in einem Ethernet-Netz einen Rahmen zu senden, braucht der Absender die 48-Bit-Adresse des Empfängers. ARP, 1982 in RFC 826 von David Plummer beschrieben (Internet-Standard STD 37), erlaubt es, die zu einer Netzwerkadresse (z. B. IP) gehörige Ethernet-Adresse dynamisch zu ermitteln: Ein Gerät fragt im lokalen Netz „Wer hat 192.168.1.10?“, und das betroffene Gerät antwortet mit seiner MAC-Adresse.

WLAN

Funknetzwerke arbeiten ebenfalls auf den Schichten 1 und 2 (Standardfamilie IEEE 802.11). Der Aufbau eines Rahmens unterscheidet sich vom kabelgebundenen Ethernet, die Rolle in der Schichtung ist aber dieselbe: Übertragung zwischen Nachbarn.

Sicherheit auf Schicht 2

• Kein Schutz durch MAC-Adressen: MAC-Adressen lassen sich fälschen und sind kein Zugangsschutz.
• ARP kennt keine Prüfung: Der ursprüngliche Mechanismus enthält keine Authentisierung, weshalb gefälschte Antworten im lokalen Netz möglich sind (ARP-Spoofing).
• WLAN-Verschlüsselung: Hier setzt WPA2/WPA3 an (siehe Security: „WLAN, Router und Firewall“).

Beispiel

Dein Laptop will den Router im Heimnetz erreichen. Er kennt dessen IP-Adresse, fragt per ARP nach der MAC-Adresse, erhält sie und baut einen Ethernet-Rahmen mit dieser Zieladresse.

Schicht 2 endet am Router: MAC-Adressen sind nur im lokalen Netz relevant.

Zum Selbermachen

1. Finde die MAC-Adresse deines Geräts und die ARP-Tabelle (zum Beispiel mit dem Befehl arp -a).
2. Beschreibe in drei Sätzen, was ein Switch von einem Router unterscheidet.

Verwandte Themen

Netzwerkschichten → „Schicht 3: IP“. Security → „WLAN, Router und Firewall“. Schichtenmodelle → „Kapselung“.

Prüfstatus: Belegt (Stand 1. Oktober 2026): RFC 826 (David C. Plummer, November 1982, STD 37), die 48-Bit-Länge der Ethernet-MAC-Adresse und ihre Verwendung im Ethernet-Rahmen wurden gegen RFC-Verzeichnis und Fachquellen geprüft. Nicht einzeln belegt: die Angaben zu IEEE 802.3 und 802.11 als Standardfamilien (Allgemeinwissen, nicht gegen den IEEE-Text geprüft), die Aufgabenbeschreibung des Switches und die Sicherheitshinweise (verbreitete Lehrdarstellung, hier nicht einzeln belegt).

Quellen

• IETF – RFC 826 „An Ethernet Address Resolution Protocol“ (David C. Plummer, November 1982)
• IEEE – IEEE 802.3 „Ethernet“ (standards.ieee.org)