PDF de programación - Monitorización de paquetes IP en entornos NetGUI

INGENIERÍA TÉCNICA EN INFORM ÁTICA DE

SISTEMAS

Curso Académico 2007/2008

Proyecto Fin de Carrera

MONITORIZACI ÓN DE PAQUETES IP EN

ENTORNOS NetGUI

Autor: Enrique Gómez Monreal
Tutor: Eva María Castro Barbero

Agradecimientos

Quiero dedicar este trabajo a mi familia, y en especial a mis padres que siempre se

preocupan por mí y me han apoyado en todo cuanto he emprendido.

También quiero agradecer a Eva María Castro su ayuda y paciencia en el desarrollo
de este trabajo, así como la confianza que ha depositado en mí, ya que sin su apoyo
este proyecto no hubiera sido posible.

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Resumen

Todo proyecto que nos planteamos en la vida intenta solucionar un problema o
llenar un vacío. Por ello, una de las características más deseables que necesitan las
redes de ordenadores es poder realizar su estudio desde un punto de vista más práctico
de lo que actualmente se realiza, y éste es el vacío que con este proyecto se pretende
llenar.

El objetivo de este proyecto es obtener una monitorización de los datagramas que
viajan en la red, en la que se muestre el orden de los paquetes y el camino que han
seguido dichos paquetes a través de todos los nodos de la red a nivel IP, de modo que
facilite el estudio del encaminamiento en los escenarios de red.

Actualmente existen herramientas que nos ofrecen la posibilidad de estudiar las
redes, sin embargo sus funcionalidades se centran en el estudio de lo que ocurre en
una máquina, en vez de lo que ocurre en el conjunto de una red de ordenadores.

Por todo esto, se han realizado modificaciones en el protocolo IP para añadir in-
formación extra a los datagramas IP, de modo que finalmente nos puedan servir de
ayuda para que se observe el recorrido que ha seguido cada uno de los datagramas
en la red.

Además se han realizado pruebas en distintos escenarios de red en las que se han
obtenido resultados que nos acercan más a poder simplificar el estudio de las redes
basadas en los protocolos TCP/IP.

Por tanto la finalidad de este proyecto no es otra que la de proporcionar a los es-
tudiantes una herramienta que les facilite la comprensión de las redes de ordenadores.

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Índice general

1. Introducción

1.1. Entornos de emulación para el estudio de redes de ordenadores . . . .

1.1.1. UML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.1.2. Netkit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2. NetGUI

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3. Contenido de la memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Objetivos

2.1. Descripción del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.1.1. Subobjectivos del proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2. Requisitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.3. Metodología y plan de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Diseño e Implementación

3.1. Formato de los paquetes IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.1.1. Formato del campo de las opciones de IP . . . . . . . . . . . .

3.1.2. Formato de las opciones de NetGUI . . . . . . . . . . . . . . .

3.1.3. Formato del log de NetGUI

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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ÍNDICE GENERAL

3.2. Enviar los datos de NetGUI

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.1. Añadir la opción de NetGUI a los paquetes IP . . . . . . . . .

3.2.2. Modificar el tamaño de la cabecera IP . . . . . . . . . . . . .

3.3. Recibir los datos de NetGUI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.4. Reenviar los datos de NetGUI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.5. Activar y desactivar la opción de NetGUI . . . . . . . . . . . . . . . .

3.5.1. Variables del Kernel vía /proc . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.5.2. Definición de la variable sysctl ip netgui

. . . . . . . . . . . .

3.6.

Interfaz Gráfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Validación

4.1. Primer caso de prueba: Resolución de DNS . . . . . . . . . . . . . . .

4.1.1. Descripción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.1.2. Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2. Segundo caso de prueba: Cambio de ruta . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2.1. Descripción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2.2. Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3. Tercer caso de prueba: Envíos simultáneos desde máquinas distintas .

4.3.1. Descripción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3.2. Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Conclusiones y trabajos futuros

5.1. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2. Trabajo futuro

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Índice de figuras

1.1. Intefaz de NetGUI.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2. Arquitectura básisca UML. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2.1. Modelo de desarrollo en espiral.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3.1. Topología de red ejemplo en la que se puede observar el Monitor de
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

NetGUI.

3.2. Campos de un datagrama IP.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3. (a) Formato de la opción simple de IP; (b) Formato de la opción com-
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

puesta de IP.

3.4. Ejemplo de sincronización con relojes de Lamport. . . . . . . . . . . .

3.5. Estructura de las opciones de NetGUI.

. . . . . . . . . . . . . . . . .

3.6. Paquete IP mal formado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.7. Paquete IP bien formado.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.8. Funciones relacionadas con las opciones IP.

. . . . . . . . . . . . . .

3.9. Pestaña de la Interfaz Gráfica para la lectura del fichero de datos.

. .

3.10. Pestaña de la Interfaz Gráfica para la presentación de los datos leídos.

3.11. Pestaña de la Interfaz Gráfica para exportar los datos ordenados a un
fichero de texto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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ÍNDICE DE FIGURAS

4.1. Escenario de la primero prueba. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2. Escenario de la segunda prueba. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3. Escenario de la tercera prueba. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Capítulo 1

Introducción

Las redes de ordenadores se están convirtiendo en un herramienta cada día más
familiar y conocida, que usamos a diario sin apenas ser conscientes de ello. La mayoría
de las veces se utilizan solicitando servicios de Internet; un ejemplo puede ser cada vez
que accedemos a una página web o comprobamos el correo electrónico. El estudio de
estas redes tiende a ser muy teórico, y se echa en falta que se pudiera estudiar desde
un aspecto más práctico puesto que ayudaría a comprender mejor el funcionamiento
de las redes.

El mayor inconveniente para poner realizar este estudio de un modo práctico, es la
necesidad de que existan varios dispositivos hardware (routers, hubs, switches, PCs,
etc.) conectados para poder configurar distintos escenarios o topologías de red. De
esa manera se podría observar el intercambio de mensajes que se suceden en la red
entre los distintos dispositivos. Evidentemente no siempre se puede contar con dicho
hardware, y por tanto se reducen las posibilidades del estudio práctico de redes.

Existen herramientas que se usan para analizar, emular y simular redes de orde-
nadores y que por tanto, se pueden usar de forma didáctica para el estudio de las
redes. Sin embargo, aún falta perfeccionar mucho estas herramientas para que sean
fáciles de utilizar por cualquier persona con unos conocimientos básicos.

En este capítulo se describirán las herramientas de emulación que se han utilizado

para desarrollar el trabajo de este proyecto fin de carrera.

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CAPÍTULO 1. INTRODUCCI ÓN

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1.1. Entornos de emulación para el estudio de re-

des de ordenadores

Las ventajas que ofrecen las herramientas de emulación de redes son variadas. El
trabajo con ellas implica un bajo coste con respecto a redes físicas, permitiendo
la posibilidad de realizar múltiples configuraciones para laboratorios de un modo
sencillo. Además nos permiten analizar de forma controlada todos los eventos que
ocurren en una red de ordenadores, así como el comportamiento de las máquinas que
intervienen. [2]

Para el desarrollo de este proyecto fin de carrera se ha utilizado el software para la
emulación de redes de ordenadores, UML, Netkit y NetGUI, que se describe en las
siguientes secciones.

1.1.1. UML

UML, acrónimo de User Mode Linux, es una modificación del núcleo del sistema
operativo GNU/Linux para que funcione sobre su propia interfaz de llamadas al
sistema. De este modo, el kernel1 puede ser arrancado para operar como un proceso
de usuario más en una máquina que tenga instalado GNU/Linux (Máquina host o
anfitrión). A cada una de los procesos UML que emula un ordenador o un router se
les suele llamar máquinas virtuales.

UML proporciona la creación de máquinas virtuales que incluso podrían disponer
de más componentes (virtuales) hardware y software, que la propia máquina física
que las sostiene. El sistema de ficheros de las máquinas virtuales se almacenan en un
único fichero por máquina virtual, en la máquina física. La ventaja de las máquinas
virtuales es que cualquier cambio o daño que sufran las máquinas virtuales, no se ve
reflejado en la máquina física.

El incoveniente que presenta esta herramienta es que para configurar un entorno

de