PDF de programación - Soluciones a los problemas de direccionamiento

LABORATORIO DE PROGRAMACIÓN DE REDES
Área de Ingeniería Telemática

Soluciones a los problemas

de direccionamiento

Area de Ingeniería Telemática
http://www.tlm.unavarra.es

Laboratorio de Programación de Redes

3º Ingeniería Técnica en Informática de Gestión

Objetivo

• Ver diferentes soluciones al problema

de la escasez de direcciones IP

Agotamiento de direcciones

1/47

Contenido

• Introducción
• El problema
• Algunas soluciones

– DHCP
– NAT
– IPv6

Agotamiento de direcciones

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Contenido

• Introducción
• El problema
• Algunas soluciones

– DHCP
– NAT
– IPv6

Agotamiento de direcciones

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UDP: User Datagram Protocol

• RFC 768
• Protocolo de transporte simple,

• Sin conexión:

– No hay handshaking entre emisor y

receptor

• Empleado

– Cada datagrama UDP es procesado
de forma independiente a los demás
frecuentemente para
streaming

aplicaciones
multimedia
– Soportan pérdidas
– Sensibles a la tasa de envío

de

• Otros usos de UDP:

– DNS
– SNMP

sin gran inteligencia
• Servicio “best effort”
• Datagramas
•

datagramas UDP

Los
pueden:
– Perder
– Llegar desordenados a

se

la

aplicación

• ¿Transferencia

fiable

sobre

UDP?
– Añadir fiabilidad en el nivel de

aplicación

– ¡Recuperación ante errores

específica de cada aplicación!

Agotamiento de direcciones

4/47

UDP: User Datagram Protocol

• ¿Por qué existe UDP?

– Es simple: no hay que

mantener estado

– Un

establecimiento

conexión añadiría
no deseado

de
retardo

– Cabecera pequeña
– No

hay

control

de
congestión: puede enviar
tan rápido como desee

• Encapsulado en paquetes

IP, protocolo 17

• Cuando un host recibe un

datagrama UDP :
– Comprueba

destino en el mismo

el

puerto

– Dirige el segmento a

la
aplicación esperando datos
a ese puerto

• Diferentes

IP origen o
puertos origen van al mismo
punto de acceso al servicio
(SAP)

Datagrama UDP

Paquete IP

Protocolo=17

Agotamiento de direcciones

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L

Cabecera UDP

Puerto del servidor

Normalmente lo escoge el sistema operativo
Suele ser un puerto efímero

Puerto origen
•
•
Puerto destino
•
• Well known o se debe conocer por algún medio
Respuesta servidor→cliente
•
•
•
Longitud
•

Sentido contrario
Puerto origen es el del servidor (well known)
Puerto destino el efímero del cliente

Bytes del datagrama UDP

32 bits

puerto origen

puerto dest.
checksum

longitud

otros campos de

la cabecera

datos de la
datos de la
aplicación
aplicación
(mensaje)
(mensaje)

Agotamiento de direcciones

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TCP

Transmission Control Protocol

•
• Nivel de transporte
• RFCs 793, 1122, 1323, 2018, 2581
• Orientado a conexión
•

Flujo de datos:
– Stream de bytes
– Fiable
– Ordenado
– Full duplex

• Control de flujo

– Evitar congestionar al receptor

• Control de congestión

– Evitar congestionar la red

AS 2

AS 1

AS 3

Transporte

UDP TCP

Red
Red
Enlace
Físico

IP

ICMP

Protocolo= 6

Segmento TCP

ARP

Paquete IP

Agotamiento de direcciones

7/47

Demultiplexación con conexión

• Conexión

sockets

identificada por 2

• Cada socket identificado por:

Dirección IP y Puerto TCP

• Es decir,

la conexión viene

identificada por:
– Dirección IP (1), Puerto TCP (1)
– Dirección IP (2), Puerto TCP (2)
• El receptor emplea la cuaterna

para demultiplexar

AS 2

AS 1

AS 3

• Cada host soporta múltiples

conexiones TCP simultáneas

• Con que uno de los 4 valores
sea diferente la conexión ya es
diferente

• Well-known ports, registrados,

efímeros, igual que para UDP

32 bits

puerto origen

puerto dest.

otros campos de
otros campos de

la cabecera
la cabecera
datos de la
aplicación
(mensaje)

Agotamiento de direcciones

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Gestión de conexiones

Estableciendo una conexión:
• Three way handshake
Paso 1:
• El extremo cliente envía un
una

solicitando

segmento
conexión al servidor

cliente

servidor

SYN

• El segmento no tiene datos,

solo cabecera

• SYN

Agotamiento de direcciones

9/47

Gestión de conexiones

Paso 2:
• El extremo servidor envía un
segmento al cliente confirmando
(acknowledgement) la recepción
del SYN

• En el mismo segmento el
indica su deseo de

servidor
establecer la conexión (SYN)

• El segmento no tiene datos,

solo cabecera

cliente

servidor

SYN

A C K

S Y N ,

Agotamiento de direcciones

10/47

Gestión de conexiones

Paso 3:
• El extremo cliente envía una
confirmación al SYN del servidor
• El segmento no tiene datos,

solo cabecera

• Conexión establecida

cliente

servidor

SYN

A C K

S Y N ,

ACK

conectado

Transferencia de datos…

conectado

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Á

Gestión de conexiones

Cerrando una conexión
Paso 1:
• Un

extremo

un
segmento solicitando el cierre
de la conexión

envía

FIN

• El segmento no tiene datos,

solo cabecera

• FIN

Agotamiento de direcciones

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Gestión de conexiones

Paso 2:
• El otro extremo confirma (ACK)

la recepción del FIN

• El extremo que ha enviado el
FIN ya no puede enviar más
datos nuevos

• Cierre solo de un sentido de la

comunicación

FIN

A C K

Agotamiento de direcciones

13/47

Gestión de conexiones

Paso 3:
• El otro extremo envía un
segmento solicitando el cierre de
la conexión

• El segmento no tiene datos, solo

cabecera

FIN

A C K
F I N

Agotamiento de direcciones

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Gestión de conexiones

Paso 4:
• Confirmación de ese segundo

FIN

• Por si ese último ACK se pierde,
el que lo envió espera un tiempo
(podría
tener que volverlo a
enviar)

• Conexión cerrada

FIN

A C K
F I N

ACK

cerrada

ait
e w
tim
cerrada

Agotamiento de direcciones

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Diagrama de estados

SYN
SYN, ACK

ACK

CLOSED
LISTEN

SYN RCVD

ESTABLISHED

Open activo, snd SYN

Open pasivo

CLOSED

Close

Close

LISTEN

snd SYN

rcv SYN / snd ACK

rcv SYN /
snd SYN,ACK
SYN
RCVD

rcv ACK

SYN
SENT

rcv SYN, ACK / snd ACK

Close, snd FIN

ESTABLISHED

rcv FIN / snd ACK

Close, snd FIN

FIN

WAIT-1

rcv ACK

rcv FIN /
snd ACK

CLOSING

rcv FIN, ACK /
snd ACK

CLOSE
WAIT

Close, snd FIN

rcv ACK

LASTACK

rcv ACK

FIN

WAIT-2

TIMEWAIT

rcv FIN /snd ACK

Timeout
2xMSL

CLOSED

Agotamiento de direcciones

16/47

Diagrama de estados

SYN
SYN, ACK

ACK

CLOSED
LISTEN

SYN RCVD

ESTABLISHED

Open activo, snd SYN

Open pasivo

CLOSED

Close

Close

LISTEN

snd SYN

rcv SYN / snd ACK

rcv SYN /
snd SYN,ACK
SYN
RCVD

rcv ACK

Close, snd FIN

SYN
SENT

rcv SYN, ACK / snd ACK

ESTABLISHED

rcv FIN / snd ACK

Close, snd FIN



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SYN SENT



ESTABLISHED



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SYN SENT



ESTABLISHED

Datos
ACK .
.

FIN

WAIT-1

rcv ACK

rcv FIN /
snd ACK

CLOSING

rcv FIN, ACK /
snd ACK

CLOSE
WAIT

Close, snd FIN

rcv ACK

LASTACK

rcv ACK

FIN

WAIT-2

TIMEWAIT

rcv FIN /snd ACK

Timeout
2xMSL

CLOSED

Agotamiento de direcciones

17/47

6

Diagrama de estados



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SYN SENT



ESTABLISHED

SYN
SYN, ACK

ACK

CLOSED
LISTEN

SYN RCVD

ESTABLISHED

Open activo, snd SYN

Open pasivo

CLOSED

Close

Close

LISTEN

snd SYN

rcv SYN / snd ACK

rcv SYN /
snd SYN,ACK
SYN
RCVD

rcv ACK

SYN
SENT

rcv SYN, ACK / snd ACK

Close, snd FIN

ESTABLISHED

rcv FIN / snd ACK

Close, snd FIN

FIN

WAIT-1

rcv ACK

rcv FIN /
snd ACK

CLOSING

rcv FIN, ACK /
snd ACK

CLOSE
WAIT

Close, snd FIN

rcv ACK

LASTACK

rcv ACK

FIN

W