PDF de programación - VPNs,Túneles,NATs, Firewalls

REDES
Área de Ingeniería Telemática

VPNs,Túneles,NATs, Firewalls

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Redes

4º Ingeniería Informática

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Hoy...

1. Introducción a las redes
2. Tecnologías para redes de área local
3. Conmutación de circuitos
4. Tecnologías para redes de área extensa y última milla
5. Encaminamiento
6. Arquitectura de conmutadores de paquetes
7. Control de acceso al medio
8. Transporte extremo a extremo

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Router / Nivel 3 / Red

• Reenviar datagramas

Según la dirección de destino
El resto es cosa de los extremos de la red

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Router / Nivel 3 / Red

• Pero poco a poco las cosas se han ido

complicnado...

• Veamos algunos casos mas complicados

del nivel de red...
– Intranets y redes privadas...
– ... NATs
– VPNs y virtualización de enlace...
– ...Tuneles

– Mezclando todo

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Intranets

• Intranet

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– Construir una red con protocolos TCP/IP
– Aislada físicamente de Internet
– Direccionamiento sin tener en cuenta el de Internet
– Usar y configurar nuestros propios servidores raiz de DNS
– Algoritmos de enrutamiento que queramos

• Red de tipo Internet pero aislada
– Puede ser una opción para algunas empresas
– Por seguridad

• Y si luego quiero conectarla a Internet?
• Y si quiero conectarla a Internet de forma limitada?

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Conectando Intranets a Internet

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• A nivel de aplicación:

Proxies
– Un host multihomed puede
estar a la vez en la Intranet y
en Internet

– La aplicaciones se pueden
configurar para realizar
servicios usando Inet a través
del proxy (ej navegadores web
piden las paginas al proxy)

Proxy

Internet

• A nivel de red

– Problema de colisión en el direccionamiento
– Para eso están los rangos de direcciones IP de usos privados

10/8,172.16/12, 192.168/16, 169.254/16

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• A nivel de red

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– E l d i r e c c i o n a m i e n t o

privado no es suficiente

– Los host de Internet no
pueden comunicarse con
IPs privadas (que estaran
en más de una Intranet)

– Es necesario conseguir una (o más) direcciones IP
publicas que los host externos puedan reconocer como
direcciones de Internet

– Se puede usar desde una sola dirección publica para
toda la Intranet que será usada por todos los hosts
internos que se comuniquen con el exterior

– Esto representaba también una solución a la escasez de

direcciones IP

Conectando Intranets a Internet

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10.1.1.31

src 10.1.1.31
dst 185.1.1.2

Internet

???

10.1.1.31

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NAT (Network address translation)

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• Traducción de direcciones de red

– Aparece para permitir a varios ordenadores compartir una unica IP
– Los ordenadores internos usan un rango de direcciones privadas
– Todos los paquetes que salen hacia internet llevan la misma IP

origen

• El problema es como dirigir los paquetes de respuesta que llegan al router
• Se utilizaran los puertos

Internet

Red local

10.0.0.0/24

138.76.29.7

10.0.0.3

10.0.0.1

10.0.0.2

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NAT: router

• Funciones de un router con NAT

– Datagramas salientes de la red

reemplazar (dirIP, puerto) origen por (dirIPexterna, nuevoPuerto)

– Mantener una tabla de (dirIP,puerto) reemplazados
– Datagramas entrantes

reemplazar (dirIPexterna, puerto) destino por los que correspondan en
la tabla
descartar los (dirIPexterna, puerto) destino que no estén en la tabla

– Normalmente se permite también asignar (dirIPexterna, puerto) a

(dirIPinterna, puertointernos) determinados
PortForwarding

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NAT: ejemplo

Tabla de NAT

Red externa

Red interna

138.76.29.7 p 5001 10.0.0.1 p 3412

O: 138.76.29.7 p 5001
D: 130.206.160.215 p 80

138.76.29.7

O: 10.0.0.1 p 3412
D: 130.206.160.215 p 80

O: 130.206.160.215 p 80
D: 138.76.29.7 p 5001

10.0.0.3

O: 130.206.160.215 p 80
D: 10.0.0.1 p 3412

10.0.0.1

10.0.0.2

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NAT: Ventajas

• Desde el exterior la red externa usa una única IP

– Más fácil de conseguir del ISP
– Podemos cambiar las direcciones internas sin avisar al

exterior

– Podemos cambiar de ISP sin reconfigurar la red interna
– Los dispositivos internos NO son accesibles desde fuera

(clientes pero no servidores)
• Más complejidad para algunas aplicaciones
Esto es un coste que estropea las ventajas

• Es una ventaja para la seguridad

Los dispositivos no son direccionables desde fuera

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• Problemas de NAT

NAT: Problemas

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• Número de conexiones limitadas

– puerto origen 16 bits: 65000 conexiones

o limitación debido al espacio necesario para la tabla

– Dispositivo de RED que usa información de nivel de TRANSPORTE

Los routers no deberían manejar información de nivel de
transporte

– contrario a la filosofia extremo-a-extremo (app no conoce el puerto de

su aplicacion peer, app no conoce su propia dirección IP)
• Las aplicaciones deben tenerlo en cuenta
• Importante en aplicaciones peer-2-peer, el NAT solo se puede

atravesar a iniciativa de un cliente en la red local
– Dificulta el desarrollo de aplicaciones peer-2-peer
– La escasez de direcciones debería resolverse con IPv6

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Virtualización de enlaces
• Uniendo redes privadas a través de otra red
• Enlaces virtuales sobre una red subyacente
• Ejemplos conocidos:

– Acceso telefónico a Internet

ISP

Internet

modem

Red

Telefónica

modem

– Podemos hacer lo mismo para unir redes

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VPNs de tipo enlace

• VPNs para unir redes privadas

10.1.2.0/24

10.1.1.101

10.1.1.102

10.1.1.0/24

10.1.1.42
Proxy

10.1.1.102

Internet

10.1.1.101

10.1.2.0/24

10.1.1.0/24

10.1.1.42
Proxy

Internet

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Túneles

‣ Al transportar un paquete en una red de ordenadores este es encaminado siguiendo

la dirección de destino del paquete (D1)

‣ Si un router intermedio R2 encapsula el paquete que va a D1 dentro de un nuevo
paquete que va a R5 (D2) los routers R3 y R4 encaminarán ese paquete a hacia R5
sin saber el destino final del paquete

‣ Se dice que el paquete ha sido enviado a través de un tunel R2-R5
‣ Los routers intermedios actuan como un nivel de enlace punto a punto entre R2 y R5
‣ El paquete puede ir encapsulado dentro de un paquete IP (IP over IP), UDP o de una

conexión TCP o cualquier protocolo que sirva para que R2 envíe datos a R5

R3

R2

R1

R4

VPNs

D2
R5

R6

D1

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Protocolos de tunel
• IP in IP (protocol=4) RFC 2003
• GRE (protocol=47) RFCs 1701,2784

• PPP
• PPTP, L2F, L2TP

• MPLS
• ATM

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Firewalls

• Elemento de nivel 3 (router, ip_forwarding=1)
• Aplica reglas para filtrar

– Incluso accediendo a información de transporte

• Tipos:

– Filtro de paquetes:

Reglas por cada paquete, sin estado

– Inspección de estados

Reglas con estado, sigue la conexión TCP

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Resumiendo...

• Direcciones privadas e Intranets
• NATs para llegar a Internet
• VPNs/tuneles para extenderlas sobre

Internet

• Firewalls para filtrar

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Transición IPv4 - IPv6
‣ Dificil hacer la transición a un nuevo protocolo de

red
> La transición de los protocolos originales de ARPAnat a TCP/IP llevo 1 año en los

primeros tiempos de Internet (1982-1983 ver RFC801)
Hoy ya no se puede poner un dia para actualizar todos los routers

‣ 2 propuestas (RFC-2893)

> Dual-stack

Todos los host que implementen IPv6 tienen tambien IPv4
Según con quien se comuniquen usan uno u otro (DNS devuelve direcciones v4
o v6)

> Tunneling

Islas IPv6 conectadas por zonas IPv4
Paquetes IPv6 encapsulados en paquetes IPv4

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Transición IPv4 - IPv6

‣ Tuneles sobre IPv4

IPv6

IPv6

IPv4

IPv4

IPv6

A

B

C

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IPv6

F

flujo: X
Src: A
Dst: F

datos

Src: B
Dst: E

flujo: X
Src: A
Dst: F

datos

flujo: X
Src: A
Dst: F

datos

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Dst: E

flujo: X
Src: A
Dst: F

datos

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Conclusiones

• En la realidad el modelo de nivel 3 que
sólo reenvía datagramas según la
dirección de destino tiene muchas
excepciones

• Entender que es y principios básicos

– NAT
– Túneles/VPNs
– Firewalls

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