Ip Forwarding Rst 0809

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Redes e Servicios Telemáticos Curso 2008/09 Internet e IP Forwarding José Carlos López Ardao

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

R d e Servizos Redes S i T Telemáticos l á i Curso 2008/09 Tema 4: Internet e IP Forwarding g 4.1. Estrutura de Internet

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Internet: Estrutura. Estrutura Os ISPs • Os sistemas finais conéctanse a Internet través dun router dun ISP de acceso. Este router denomínase habitualmente BroadBand Remote Access Server (BBRAS) • Denomínase REDE DE ACCESO á que provee a interconexión a nivel 2 entre un sistema i t fi finall e o BBRAS • A rede de interconexión a nivel 2 entre os routers dun ISP chámase REDE DE TRANSPORTE • Os ISPs posúen unha estrutura xerarquizada: − Na parte alta da xerarquía hay un número relativamente pequeño de ISPs de nivel 1 (tier-1 ISPs), interconectados totalmente, formando a Rede Troncal (Backbone) de Internet. − Os ISP de nivel 1 posúen cobertura internacional, e dan servizo ós ISPs de nivel 2 (tier2 ISPs) − Tipicamente, os ISPs de nivel 2 teñen cobertura nacional, e rexional os de nivel 3 (tier-3 ISPs). − Con independencia do seu nivel, calquera ISP pode ofrecer acceso final

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes de acceso e transporte p BBRAS IP REDE DE ACCESO

Sistema final

REDE DE TRANSPORTE

ISP 2

Router IP fronteira Punto neutro

Backbone Internet

ISP Nivel 1

5

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

ISP 1 ISP 3

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Internet: Os puntos neutros

• Os ISPs de niveis análogos e adxacentes interconéctanse entre si a través de puntos neutros de interconexión, que son redes de conmutación de nivel 2 de alta velocidade (Giga ou 10G Ethernet, Ethernet tipicamente) onde os routers dos ISPs intercambian os seus tráficos • Tamén a é se cchaman a a C CIX (Co (Commercial e c al Internet te et Exchange) c a ge) • A conexión de dous ISPs ó mesmo CIX non implica necesariamente que intercambien tráfico. Os ISPs deben establecer acordos de peering (i t (intercambio bi d de ttráfico) áfi ) a ttravés é d do CIX • Resulta habitual que algúns ISPs se interconecten entre si tamén directamente, o que permite evitar o probablemente masificado CIX • No caso concreto dos ISPs de nivel 1, tan só usan o punto neutro para comunicarse cos ISPs de nivel 2 • En España existen 4 puntos neutros rexionais (Galnix, Catnix, Euskonix e Mad-IX) e un nacional (Espanix) • O tráfico conmutado actualmente por Espanix áchase ao redor dos 85 Gbps. (3º de Europa), (6, 12, 25, 50, 60 e 75 nos 6 anos anteriores).

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Estrutura de Internet: Rede de redes • Estrutura máis ou menos xerárquica q • No centro: ISPs de nivel 1 con cobertura nacional e internacional • Trátanse entre si de igual a igual

Os ISPs de nivel 1 interconéctanse ( (peer) ) entre t sii de d forma privada

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP

CIX

Ti 1 ISP Tier

Os ISPs de nivel 1 tamén se interconectan a puntos neutros

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Lista de ISPs de nivel 1 (Sept. 2008) Tier-1 ISPs

% Tráfico total

Verizon Business (antiguo UUNET/MCI)

22.63 %

AT&T

21 54 % 21.54

SprintLink

13.71 %

Qwest

12 90 % 12.90

Level 3

11.73 %

Global Crossing (GBLX)

7 78 % 7.78

SAVVIS (antiguo C&W)

4.60 %

NTT Communications (antiguo Verio)

3 96 % 3.96

AOL

1.15 %

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Estrutura de Internet: Rede de redes • ISPs de nivel 2: ISPs de menor cobertura (en USA, tipicamente rexional) − Conéctanse a un ou máis ISPs de nivel 1, e posiblemente a outros ISPs de nivel 2

Tier-2 ISP ‰ ISPs de nivel 2 alquilan a ISPs de Tier nivel 1 a conectividade co resto de Internet ‰ ISPs de nivel 2 son clientes de ISPs P de d nivell 1 Tier 1 ISP Tier-2 ISP

Tier-2 ISP

1 ISP

CIX

Ti 1 ISP Tier Tier-2 ISP

Os ISPs de nivel 2 tamén se conectan uns con outros, de forma privada ou a través de puntos neutros t

Tier-2 ISP

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Estrutura de Internet: Rede de redes • ISPs de nivel 3 e ISPs locales − redes d de d acceso, as máis ái próximas ó i ó ós sistemas i fi finais i local ISP Os ISPs locales e de nivel 3 son clientes de ISPs de maior nivel, conectándoos ó resto de Internet

Tier 3 ISP Tier-2 ISP

local ISP

local ISP

local ISP Tier-2 ISP

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP Tier-2 ISP l local l local ISP ISP

CIX

Ti 1 ISP Tier Tier-2 ISP local ISP

Tier-2 ISP local ISP

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

¡¡¡Un p ¡¡¡ paquete q atravesa múltiples p redes!!! local ISP

Tier 3 ISP Tier-2 ISP

local ISP

local ISP

local ISP Tier-2 ISP

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP Tier-2 ISP local local ISP ISP

CIX

Tier 1 ISP Tier-2 ISP local ISP

Tier-2 ISP local ISP

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Lista de ISPs conectados a Espanix (Actualizado a 11/11/08)

ACENS ADAMO AKAMAI ARSYS AT&T GNS BIT MAILER BT GLOBAL SERVICES Cable & Wireless COGENT Comm. (PSINet) COLT Telecom COMUNITEL COMVIVE SERVIDORES DATAGRAMA EASYNET EUSKALTEL FLAG TELECOM FUJITSU GAS NATURAL GENETSIS GRN Serveis Telemàtics IBERCOM INIT7 INTEROUTE

En vermello, ISPs de nivel 1 con presencia en Espanix

JAZZTEL LEASEWEB LEVEL 3 Limelight Networks NTT Communications ONO ORANGE OVH PANTHER EXPRESS PRODUBAN Red IRIS RELCO SAREnet SERVICOM2000 T-SYSTEMS TELEFÓNICA TELEGLOBE TERREMARK VERISIGN VERIZON BUSINESS (UUNET/MCI) VELOXIA VODAFONE YA.COM Internet Factory

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Enrutado vs. Reenvío

• Os protocolos de enrutado nos routers traballan de forma t t l totalmente t independente i d d t d de IP − Os protocolos de enrutado (routing) regulan o intercambio de información de enrutado (enlaces, (enlaces veciños e métricas) entre routers e a obtención das mellores rutas. − IP encárgase do reenvío (forwarding) segundo as rutas obtidas polos protocolos t l

• Os protocolos de enrutado usados en Internet son adaptativos e distribuídos • Os protocolos de enrutado modifican de forma dinámica as táboas de reenvío usadas polos routers IP − A partir da dirección IP destino contida nun paquete, as táboas indican ao router IP cal é o seguinte salto (router ou host IP) que debe seguir o paquete e que interfaz de rede debe usar

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Os sistemas autónomos (AS) e o enr enrutado tado intra intra-AS AS

• Internet posúe unha estrutura totalmente descentralizada: os routers e enlaces l pertencen a unha h enorme cantidade id d d de ISP ISPs, entidades, id d empresas, operadores e organizacións de moi diversa índole. •

Estruturalmente, E t t l t IInternet t t é unha h inmensa i colección l ió d de redes d que se achan interconectadas entre si, pero que son xestionadas de forma totalmente autónoma Î sistemas autónomos (autonomous system AS)

• En particular, os administradores e propietarios dun AS desexan tipicamente i i controlar l o enrutado d d dentro d da súa ú propia i rede d IP IP, por motivos de seguridade e privacidade, ou por motivos de servizo • Un AS é un conxunto d de routers IP (RFC 1930): − xestionados de forma autónoma polo mesmo control técnico e administrativo − que usan internamente un protocolo de enrutado común

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Enrutado intra-AS e inter-AS Enrutado inter-AS entre os AS’s A y B B a B.a

C.b

a

Host h1

C

A.a

b

A.c d

a c

b A Enrutado intra-AS dentro do AS A

a

c B

Host

h2

b

Enrutado intra-AS dentro do AS B

Enrutado a dous niveis • Intra-AS: o administrador é responsable de elixir o algoritmo de enrutado dentro da rede do AS • Inter-AS: algoritmo único (BGP-4) para enrutar entre AS´s rexistrados (tipicamente, ISPs ou grandes corporacións), ós que se lles asigna un número de 16 bits. Calquera AS non rexistrado debe formar parte dun AS rexistrado para acceder a Internet ‰ Os protocolos de enrutado intra-AS só teñen sentido en AS’s de certo tamaño (que posean rutas alternativas) Nos AS’s de tamaño reducido úsanse rutas estáticas alternativas). ‰

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

R d e Servizos Redes S i T Telemáticos l á i Curso 2008/09 Tema 4: Internet e IP Forwarding g 4.2. O protocolo IP: Direccionamento, servizo, formato de paquete e fragmentación

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Direccionamento IP Rede

Subrede

Prefixo de rede Prefixo de subrede

Host Sufixo Sufixo

Dirección IP (32 bits)

• Cada d interfaz f enrutada d (física fí ou virtual) l debe d b ter unha h d dir. IP • As direccións IP posúen unha estructura xerárquica: − O prefixo “rede” identifica univocamente a un AS rexistrado • Este prefixo é o usado polos routers externos ó AS e polo enrutado inter-AS

− O prefixo “subrede” subrede identifica cada subrede IP (LAN ou VLAN) conectada a un router dentro do AS • Este prefixo é o usado polos routers do AS e polo enrutado intra-AS

− Cada interfaz enrutada dun host ou router posúe unha dirección IP co prefixo da subrede na que se atopa − O sufixo non pode ser “todo ceros” (usado para referirse á subrede) nin “todo uns” (broadcast na subrede)

Departamento de Enxeñería Telemática

A B C

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Classful address space

0 Rede(128) 10 110

0.0.0.0 – 127.255.255.255

Host (16.777.216)

Rede (16.384)

128.0.0.0 – 191.255.255.255

Host (65.536)

Rede (2.097.152) (2 097 152)

Host (256)

192.0.0.0 – 223.255.255.255

• Tradicionalmente as direccións IP clasificábanse en clases (A, B, C) segundo o número de bits do prefixo de “rede” (8, 16 ou 24), esquema coñecido como classful address space • Así, mentres a clase determina implicitamente a lonxitude do prefixo “rede” (usado externamente), a lonxitude do prefixo de subrede (usado no AS internamente) é variable, variable a elección do AS AS, e ven dado pola “máscara máscara de subrede” (subnet mask) Î todos bits a “1” excepto os correspondentes ó campo “host” Dir. IP

192

.

168

.

1

.

3

AND

11111111

.

11111111

.

11111111

.

00000000

Máscara

255

.

255

.

255

.

0

Prefixo

192

.

168

.

1

.

0

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Classless Interdomain Routing (CIDR) • O malgasto de direccións en Internet ó asignar prefixos de rede, sobre todo no que a clases B se refería refería, motivou que no ano 1993 se substituise o esquema de clases por outro que permitise prefixos de rede de lonxitude arbitraria Î CIDR (Classless Interdomain Routing) recollido nos RFCs 1518 e 1519 • En CIDR úsase igualmente unha máscara Î Unificación na notación de prefixos, prefixos tanto de rede como de subrede Î Prefixo / Lonxitude (192.168.1.0/24 no exemplo anterior) • Outra vantaxe é a flexibilidade ofrecida pola notación CIDR para agrupar redes e subredes Î supernetting, o que permite reducir espectacularmente o tamaño das tablas de reenvío • Comandos IOS: − Router(config)# ( fi )# ip i classless l l /* A Activa ti CIDR */ − Router(config)# no ip classless /* Uso de clases */

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Exemplo de supernetting • O AS da figura está identificado externamente polo prefixo de rede 205.100.0.0/22 • O AS consta de 7 redes físicas Î 7 subredes IP: − 3 con prefixo de 24 bits (205.100.1.0/24, 205.100.2.0/24 e 205.100.3.0/24) e − outras 4 con prefixo de 26 bits (205.100.0.0/26, 205.100.0.64/26, 205 100 0 128/26 e 205 205.100.0.128/26 205.100.0.192/26) 100 0 192/26)

• Neste caso, estas 4 subredes IP poderían ser referenciadas conxuntamente por un router externo como 205.100.0.0/24

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Asignación de direccións IP • Os sistemas finais obteñen as súas direccións IP do seu ISP de acceso • Un ISP pode obtelas: − Do rexistro rexional (Regional Internet Registry - RIR) que lle corresponda, convertíndose así nun LIR (Local Internet Registry). Mínimo un prefixo de 21 bits − Dun D ISP de d nivel i l superior i que sexa un LIR

• Os RIR tamén asignan e rexistran números de AS, necesarios para o encamiñamento inter-AS inter AS mediante BGP

RIR

Área xeográfica

ARIN (American Registry for Internet Numbers) www.arin.net

•América

APNIC (Asia Pacific Network Information Centre)

•Asia oriental

•Caribe C ib •África Subsahariana

•Pacífico

www apnic net www.apnic.net RIPE (Réseaux IP Européenes) www.ripe.net

•Europa •Medio Oriente •Asia Central •África Sahariana

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

O protocolo IP: Servizo

• O protocolo IP (RFC 791) ofrece un servizo sin conexión, con g , non fiable e de tipo p best-effort ff datagramas, • Aínda que o campo TOS (Type of Service) foi incluído para ofrecer tipos de servicio diferentes ó best best-effort, effort, realmente nunca foi usado extremo a extremo en Internet • Sen embargo, embargo a necesidade actual de dar algún tipo de garantía QoS impulsou o uso deste campo por parte dos ISPs, aínda que só de forma illada dentro das súas redes: − Os routers de Cisco usan os tres primeros bits como nivel de prioridade − Na arquitectura de provisión de QoS DiffServ, os 6 primeros i bits bit de d TOS son usados d para identificar id tifi clases l d de servizo cualitativas

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Fragmentación en IP

• O nivel 2 impón un tamaño máximo ás tramas que deben cursar, denominado MTU (Maximum Transfer Unit). P.ex. 1500 bytes en Ethernet • SSe os paquetes IP exceden d a MTU, d deben b ser d divididos d d en ffragmentos, que posteriormente serán recompostos para entregar o segmento orixinal ó nivel de Transporte. • A lonxitude dos fragmentos debe ser múltiplo do “fragmento elemental” (FE = 8 bytes en IP), a excepción do último. • IP usa fragmentación ó non transparente Î Unha vez que un datagrama IP orixinal é fragmentado, cada fragmento é tratado de forma independente coma un novo paquete IP. A recomposición só se realiza no host destino. • De perderse algún fragmento, unha vez transcurrido certo tempo desde a chegada do primeiro, descártase o datagrama IP orixinal completo. • Todos os fragmentos correspondentes a un mesmo datagrama (é dicir, a un mesmo segmento de Transporte) levan o mesmo identificador • O últi último ffragmento t d dun d datagrama t lleva o bit MF (Máis (Mái Fragmentos) F t ) a 0. 0 O desprazamento (en unidades do FE = 8 bytes) indica a situación relativa do fragmento no datagrama orixinal

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Fragmentación en IP (cont.)

• A fragmentación en IP debería ser evitada no posible pois − engade traballo extra ós routers e ó host destino − reduce a eficiencia ó incrementarse o overhead eficiencia fi i i protocolo t l =d datos/(datos t /(d t + overhead) h d) • O mecanismo PMTUD ((Path MTU Discoveryy - RFC 1191 - Nov. 90), permite que unha entidade IP orixe poida averiguar a MTU máis pequena das redes físicas e enlaces atravesados ó longo d h ruta dunha t (á que chamamos h PMTU) evitando PMTU), it d asíí ttotalmente t l t a fragmentación − PMTUD emprega o bit DF (Don (Don’tt Fragment). Fragment) Este bit activado indica que o datagrama non pode ser fragmentado, implicando a xeración dunha mensaxe ICMP de error se o paquete IP non cabe na MTU de nivel 2

Departamento de Enxeñería Telemática

MSS e PMTU

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

• Para evitar a fragmentación en IP, TCP debe segmentar axeitadamente, pero usando o maior tamaño de segmento posible (Maximum Segment Size – MSS) para lograr maior eficiencia. • TCP consulta o valor PMTU fixado por IP e constrúe segmentos de tamaño MSS = PMTU - 40 bytes (cab.TCP e IP) • Se está habilitado o mecanismo PMTUD, o valor PMTU é fixado por este e, dado que é un mecanismo adaptativo (as rutas cambian dinámicamente), o PMTU pode variar ó longo p g dunha conexión • No caso de estar deshabilitado PMTUD, e non atoparse fixado o valor de PMTU, tómase PMTU = MTU local, evitando así que a entidade IP orixe teña que fragmentar • TCP tamén inclúe unha opción (RFC 879) que permite comunicar os valores das MTU locales l l durante d o establecimiento bl i i d da conexión. ió N Neste caso, resultará l á PMTU = min(MTU local, MTU remoto) Cab. enlace

Cab. IP (20)

Cab. TCP (20)

Datos App. (Máx. MSS)

Datos enlace (Máx. MTU)

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Exemplo de fragmentación en IP ‰ Datagrama de

length ID =4000 =x

MF =0

offset =0

4000 bytes ‰ MTU = 1500 bytes

1480 bytes no campo de datos

offset = 1480/8 (FE = 8 bytes)

length ID =1500 =x

MF =1

offset =0

length ID =1500 =x

MF =1

offset =185

length ID =1040 =x

MF =0

offset =370

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Configuración da fragmentación • SSegundo d recomendación d ió d do RFC 879 (N (Nov. 1983) 1983), o tamaño mínimo aceptado por calquera rede debería ser 576 bytes (MTU de X.25), X 25) polo que o valor por defecto de PMTU debería fixarse a este valor • Pero, tipicamente, − hosts orixe e destino atópanse en LANs Ethernet − MTUs MTU redes d atravesadas d maiores i que a d de E Ethernet h

• Polo tanto, tanto parece recomendable recomendable, en xeral: − Deshabilitar mecanismo PMTUD (p.ex., habilitado por defecto en Windows XP) − Fixar o valor de PMTU a 1500

Departamento de Enxeñería Telemática

Formato do paquete IP

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

32 bits Versión

Lonx. Cab.

TOS/DS

Id. Datagrama Tempo de vida (TTL)

Lonxitude total paquete Res.

DF

Protocolo

MF

Desprazamento Fragmento

Checksum cabecera

Dirección IP orixe Dirección IP destino Opcións (de 0 a 10 palabras de 32 bits)

• • • • •

Versión: 4 para IPv4 (actualmente) e 6 para IPv6 Lonxitude Cabeceira: En palabras de 32 bits (mínimo 5, máximo 15) TOS/DS: Type of Service/Identificador de clase para DiffServ (6 bits) Lonxitude paquete: En bytes, máximo 65535 (inclúe a cabeceira) Campos de Fragmentación: Id. datagrama, DF (1 bit), MF (1 bit), Desprazamento fragmento (Offset - 13 bits) • Tempo de vida (TTL): É decrementado en cada router atravesado (por defecto, incialízase en orixe a 64 saltos). Cando chega a cero, o paquete é descartado e envíase unha mensaxe de error ICMP ó orixe • Checksum: Cubre só a cabeceira • Protocolo: TCP(6), UDP(17), ICMP(1), IP sobre IP(4)

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

R d e Servizos Redes S i T Telemáticos l á i Curso 2008/09 Tema 4: Internet e IP Forwarding g 4.3. Reenvío en IP (IP Forwarding)

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Os routers interconectan subredes (prefixos distintos) 193.146.210.1 10.0.1.1

10.0.2.1 10 021 10.0.2.2

10.0.1.0/24

10.0.3.1

10.0.3.0/24

10.0.2.0/24 10.0.1.2 Vlan2

F0/2.2

A 192 168 0 1 192.168.0.1

F0/1

192.168.0.0/24

10.0.2.4

10 0 2 3 10.0.2.3

10.0.5.1 F0/2 1 F0/2.1

Resto da Internet

10.0.3.2 10 0 5 2 10.0.5.2

10.0.5.0/24

‰ Conectividade sen routers só posible se: • Hai H i conectividade ti id d a nivel i l2 (En Ethernet, as máquinas están na mesma VLAN) • As máquinas teñen o mesmo prefixo fi d de subrede b d ‰ Conectividade entre subredes distintas Î Router

10 0 5 10 10.0.5.10 192.168.0.3 192.168.0.4

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Táboa de reenvío en IP

• Un router reenvía os p paquetes q IP recibidos segundo g unha táboa de reenvío. A información contida pode ser: − Estática: configurada g por p un administrador − Dinámica: obtida por un algoritmo de enrutado

• Formato [básico] da táboa Î Campos: − rede ou subrede destino (p (prefixo + lonxitude)) − flag G que indica se a rede/subrede está conectada directamente ao router (G=0), ou se é alcanzable a través d t router doutro t (G=1) (G 1) − a dirección IP do seguinte salto (só se G=1), − a interfaz enrutada (física ou virtual) de saída

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

E Exemplo l de d táboa áb d de reenvío í R Router A

Prefixo 192.168.0.0 10.0.1.0 10.0.2.0 10.0.5.0 10 0 3 0 10.0.3.0 0.0.0.0

Máscara 255.255.255.0 255.255.255.0 255.255.255.0 255.255.255.0 255 255 255 0 255.255.255.0 0.0.0.0

Seguinte salto lt 0.0.0.0 0.0.0.0 0.0.0.0 0.0.0.0 10 0 2 3 10.0.2.3 10.0.1.1

G

Interfaz

0 0 0 0 1 1

F0/1 Vlan 2 F0/2.2 F0/2.1 F0/2 2 F0/2.2 Vlan 2

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Mecanismo de reenvío (forwarding) en IP • Búscanse todas as entradas coincidentes co prefixo da dir. IP destino contida no paquete a reenviar − De haber varias coincidencias, tómase a entrada de maior lonxitude de prefixo (longest prefix match)

• En función do valor de G: − Se G=0 o paquete é enviado directamente ó destino na subrede conectada Î obter dirección MAC do host destino do paquete − Se G=1 o paquete é enviado ó seguinte router. ¡¡O seguinte router ten que estar conectado ó router actual, ou atoparse na mesma subrede!! Î obter dirección MAC do seguinte router

• Habitualmente a táboa contén unha entrada con prefixo 0.0.0.0 e máscara á 0 0.0.0.0 0 0 0 (0/0) que sempre resultará lt á nunha h coincidencia. i id i E Esta t entrada indica o router por defecto (default gateway), usado só cando a busca anterior non ten éxito • Se non hai entrada na táboa ou fracasa o ARP, enviar mensaxe de error ICMP ao orixe

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Tipos de rutas

• A asignación da IP (e a máscara) a unha interfaz enrutada implica a xeración automática da ruta conectada ((flag g G=0)) q que corresponde á subrede do prefixo resultante (IP AND máscara) • En ausencia de rutas dinámicas (configuradas por un protocolo de enrutado), para alcanzar unha subrede non conectada debe configurarse unha ruta estática a través dun router de seguinte salto lt ((next-hop t h router). t ) 10.0.2.2

10 0 1 1 10.0.1.1

VLAN 1

R1

10.0.2.1

VLAN 2

10 0 3 1 10.0.3.1

R2

VLAN 3

Para reflexionar: É posible comunicar ambos hosts, coa simple existencia das rutas conectadas nos routers? 10.0.1.10 10 0 1 10 GW 10.0.1.1

10.0.3.10 10 0 3 10 GW 10.0.3.1

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Exemplos de rutas conectadas

• Interfaz física: Router(config)# interface f0/1 Router(config-if)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 Î C 192 192.168.1.0/24 168 1 0/24 is directly connected connected, FastEthernet0/1

• Interfaz enrutada VLAN (SVI): Router(config)# interface vlan 10 Router(config-if)# Router(config if)# ip address 10.10.11.1 255.255.255.0 Î C 10.10.11.0/24 is directly connected, Vlan10

• Subinterfaz asociada a un CV (ex. aquí, FR con DLCI=42) Router(config)# interface serial 0 Router(config-if)# encapsulation frame-relay Router(config-if)# interface serial 0.1 point-to-point Router(config-subif)# ip address 192.168.2.1 255.255.255.0 Router(config-subif)# frame-relay interface-dlci 42 Î C 192.168.2.0/24 is directly connected, Serial0.1

• Subinterfaz asociada a unha VLAN (VLAN 10, neste caso) Router(config)# interface f0/1.1 Router(config-subif)# encapsulation dot1q 10 native Router(config-subif)# ip address 10.1.1.1 255.255.0.0 Î C 10.1.1.1/16 is directly connected, FastEthernet0/1.1

• Tamén se p poden configurar g rutas conectadas adicionais de xeito manual,, indicando a interfaz enrutada Router(config)# ip route 172.168.0.0 255.255.255.0 FastEthernet0/2

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Rutas estáticas

• Exemplos de configuración de rutas estáticas: − Para crear unha ruta á subrede 172.16.0.0/16 a través do router 10.35.6.1: Router(config)# ip route 172.16.0.0 172 16 0 0 255.255.0.0 255 255 0 0 10.35.6.1 10 35 6 1 [2]

− Para configurar o router default 192.168.0.1 Router(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.0.1

− Para borrar unha ruta basta con executar o correspondente comando no ip route

• Aínda que resulte obvio, cabe dicir que os routers de seguinte salto deben atoparse nunha subrede conectada ao router Î Na táboa de reenvío engádese a interfaz enrutada correspondente, é dicir, a da ruta conectada que ten o mesmo prefixo que o router de seguinte salto • O último valor entre corchetes (opcional) é a distancia administrativa para a ruta, usada para elixir entre rutas con prefixo de idéntica lonxitude. O valor por defecto p p para unha ruta estática é 1,, e 0 p para unha ruta conectada,, sendo superior para rutas obtidas por algoritmos de enrutado.

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

show ip route • O comando show ip route mostra todas as rutas configuradas no router: as conectadas (C), estáticas (S) e as dinámicas di á i xeradas d por algoritmos l it d de enrutado t d (p.ex., O indica OSPF) • Pode mostrarse a ruta para unha IP concreta: show ip route 172.25.100.15

• Outras posibilidades: show ip route {connected | static | summary | ospf | etc.}

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Configuración IP en Windows Panel de control Î Conexións de rede

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Configuración g IP de un host

A táboa de reenvío dun host é moi simple, contendo tipicamente • unha ruta conectada para a LAN propia Î dir. IP AND máscara de subrede • outra ruta cara un router por defecto conectado á súa LAN (gateway - porta de enlace) Pode optarse pola configuración automática desde un servidor DHCP existente i t t na subrede b d

• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) permite que un host IP obteña de forma automática unha configuración para IP: dir dir. IP IP, máscara de subrede, router default, servidor DNS, etc.

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) • O protocolo DHCP permite configurar de forma dinámica hosts IP. DHCP usa o esquema cliente cliente-servidor servidor Î portos UDP 67 (servidor) e 68 (cliente) • Cando un host desexa unha dirección IP (tipicamente ao arrancar), o cliente DHCP do host envía un paquete DHCP de solicitude broadcast á súa subrede (IP destino d i 255.255.255.255). 255 255 255 255) É di dicir, i a subrede b d d debe b di dispor d dalgún l ú servidor id DHCP. pode ser contestada p por varios servidores DHCP,, q que enviarán • A solicitude p unha dirección IP e unha máscara, xunto co período de vixencia e outra información de configuración. O cliente seleccionará un dos servidores, ao que envía unha confirmación ((tamén broadcast), q ), q que debe ser asentida p polo servidor. Antes do vencemento, o cliente debe renovar a subscrición mediante confirmación e asentimento, senón a dirección IP será liberada • DHCP tamén permite configurar outros parámetros como o router default e o servidor DNS. p noutra subrede,, p pode facerse uso dun • Cando o servidor DHCP se atopa router que actúe de relé DHCP, tomando as solicitudes DHCP de difusión da subrede e reenviándoas como unicast a un servidor DHCP predeterminado.

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Configuración DHCP • P Para configurar fi un servidor id DHCP nun router t úsase ú o comando d ip dhcp pool, que da acceso ó modo de configuración de DHCP: Router(config)#ip dhcp pool campus ( p g) 192.168.0.0/24 Router(dhcp-config)#network Router(dhcp-config)#default-router 192.168.0.1 Router(dhcp-config)#dns-server 193.146.210.67 Router(dhcp-config)#lease 2 /* 1 día por defecto */ Router(dhcp-config)#exit Router(config)#ip dhcp excluded-address excluded address 192.168.0.1 192 168 0 1 192.168.0.240 192 168 0 240

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Exemplo de AS, subredes e táboas

193.146.0.128/25

A

eth2 193.146.1.130

193.146.0.0/25

193 146 0 1 193.146.0.1

193.146.0.129

eth0 193.146.0.2

eth1

H 193.146.1.66

Destino

S.S.

193.146.0.0/25 193.146.1.64/26 0/0

Conectada Conectada 193.146.0.1

G

Int.

0 0 1

eth0 wifi0 eth0

193.146.1.129

Destino 193.146.1.128/26 193.146.0.128/25 193.146.0.0/25 0/0 Destino 193.146.1.128/26 193.146.1.64/26 9 . . . 193.146.1.0/30 193.146.0.0/24 0/0

193.146.1.64/26 193.146.1.65

B s0.1

193.146.1.128/26 S.S.

Conectada Conectada Conectada 193 146 1 129 193.146.1.129 S.S. Conectada Conectada Conectada 193.146.1.130 193.146.1.2

G 0 0 0 1 G 0 0 0 1 1

wifi0

eth0

AS 193.146.0.0/23

eth0

Int. eth1 eth2 eth0 eth1 th1 Int. eth0 Wifi0 W f s0.1 eth0 s0.1

PVC FR

Router A

wifi0 193.146.1.1 193.146.1.0/30 s0.5

193.146.1.2

Conexión P2P Î Prefixo /30

ISP 193.146.0.0/16

Router B Agregación de rutas (supernetting)

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Asignación de dirs. IP no exemplo 9 bits

23 bits

193

146

0

0

Host

1

193.146.0.0/24 Î Super-rede das dúas subredes superiores (192.168.0.0/25 e 192.168.0.128/25)

193

146

1

11 10 01

Host

193.146.1.192/26 193.146.1.128/26 193.146.1.64/26 Î Prefixos de lonxitude 26 para tres subredes de ata 62 (2^6 – 2) máquinas

193

146

1

00

4 bits

10 01

193.146.1.0/26 Î Este prefixo subdividímolo en 16 (2^4) prefixos de lonxitude 30 para empregar en outros tantos enlaces punto a punto, que serían subredes con dúas direccións IP, as correspondentes ás interfaces de cada extremo do enlace

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

R d e Servizos Redes S i T Telemáticos l á i Curso 2008/09 Tema 4: Internet e IP Forwarding g 4.4. NAT (Network Address Translation)

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

NAT (Network Address Translation)

• NAT (RFCs 1631 e 3022) nace co obxectivo fundamental de combatir a escaseza de direccións IP mediante a traducción entre IPs locais (ou privadas) e globais (ou públicas) nun router • Aínda que existe unha variante NAT denominada estática na que se configuran traducións unívocas e permanentes, o uso máis estendido de NAT é o dinámico, no que múltiples equipos dun AS con IPs privadas poden acceder a Internet facendo uso dun conxunto reducido de direccións IP públicas (tipicamente, só unha) • No RFC 1918, resérvanse os prefixos 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 e 192.168.0.0/16 para este propósito. Ningún paquete IP pode aparecer en Internet con estas direccións privadas (non rexistradas ou non válidas). álid ) • Cara o exterior, a tradución realízase tras verificar que o paquete debe ser reenviado; e cara o interior, interior primeiro realízase a tradución e despois realízase a busca do prefixo privado na táboa de reenvío

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Caso típico p de NAT

2: router NAT cambia dir. IP e porto orixe de 10 0 0 1 3345 a 10.0.0.1:3345 138.76.29.7:5001 e actualiza táboa 2

Táboa de tradución NAT OUT IN 138.76.29.7:5001

……

1: host 10 10.0.0.1 0 0 1 envía datagrama a 128.119.40.186:80

10.0.0.1:3345

……

S: 10.0.0.1, 3345 D: 128.119.40.186,80

S: 138.76.29.7, 5001 D: 128.119.40.186, 80

138.76.29.7 S: 128.119.40.186, 80 D: 138.76.29.7, 5001

3

3: Chega resposta para 138.76.29.7:5001

1 10.0.0.4 S: 128.119.40.186, 80 D: 10.0.0.1, 3345

10 0 0 1 10.0.0.1 10.0.0.2

4

4: router NAT 4 cambia dir. IP e porto destino de 138.76.29.7:5001 a 10.0.0.1:3345 10 0 0 1 3345 segundo d táb táboa

10.0.0.3 . . .

Departamento de Enxeñería Telemática

NAT dinámico

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

• Con NAT dinámico, a creación de entradas na táboa NAT realízase baixo demanda, de xeito automático tras traducir un paquete saínte. Mentres non se cree esta entrada, non se poden realizar traducións ó para paquetes entrantes e, polo tanto, son rexeitados. • Hay dúas variantes: − NAT dinámico puro: a asignación entre unha IP privada e outra pública faise unha a unha. Así, tras asignar todas as IPs dispoñibles, rexeitaríanse os paquetes de novas IPs que tiveran que ser traducidas − NAT dinámico con sobrecarga (overload): Para aumentar a capacidade de direccionamento permítese que una mesma IP pública sexa compartida por direccionamento, múltiples IPs privadas mediante a tradución adicional de portos (elíxese calquera porto de saída libre). Este mecanismo tamén se chama PAT (Port Address Translation). Translation)

• En NAT dinámico as entradas teñen caducidade. Para iso, engádese á entrada na táboa NAT o instante de último uso, de xeito que as entradas con instantes de uso antiguos son borradas.

Departamento de Enxeñería Telemática

NAT estático

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

• O NAT estático consiste na creación manual dunha entrada permanente ((sen caducidade)) na táboa NAT q p que é usada para a tradución de direccións en ambos sentidos. • O NAT estático pode igualmente ser: − Puro: A correspondencia entre IPs privadas e públicas é unívoca. nívoca − Con sobrecarga: Se ademais das IPs se indican na entrada NAT os portos IN e OUT (TCP ou UDP), UDP) permítese compartir unha IP pública por varias privadas, e a tradución será igualmente en ambos sentidos. sentidos

• Tamén se pode configurar a tradución dun prefixo de subrede b d completo l

Departamento de Enxeñería Telemática

Redes e Servizos Telemáticos 2008/09

Comentarios adicionais sobre NAT

• O NAT dinámico non permite o inicio de ningunha comunicación desde privada. De feito,, p para o exterior do o exterior con un host do AS con IP p AS, só existe o router NAT, polo que resulta indubidable que NAT proporciona un nivel extra de seguridade • Sen embargo, mediante a axeitada adición de entradas estáticas á táboa NAT, pode permitirse de forma controlada que se poida iniciar unha comunicación desde o exterior, exterior tipicamente para acceder a algún servizo (Web, correo, FTP, etc.) ubicado nalgún host do AS Î Redirección de portos • NAT presenta certos problemas con algúns protocolos como ICMP ou outros protocolos de aplicación que pasan direccións IP ou números de portos t no campo d de d datos t d de aplicación li ió − Por iso, as implementacións de NAT recoñecen os protocolos de aplicación máis populares (como FTP ou H.323) H 323) e realizan os cambios necesarios no campo de datos da aplicación