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





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Contenido

• Introducción
• El problema
• Algunas soluciones

– DHCP
– NAT
– IPv6

Agotamiento de direcciones

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DHCP

• Dynamic
Protocol

Host

Configuration

• RFC 2131
•
•

IP

host
de

obtener
forma

Basado en BOOTP
Permite
un
a
configuración
automática
– Dirección IP
– Máscara de red
– Router por defecto
– Servidor de DNS
El host solicita la configuración a un
servidor de DHCP
Emplea UDP

•

•

Mecanismos de asignación

de dirección IP:
• Automatic allocation

– Asigna una IP permanente

• Dynamic allocation

– Asigna por un periodo de

tiempo limitado (lease)

– O hasta que el host la lebera

• Manual allocation

– IP fijada por el administrador

Agotamiento de direcciones

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DHCP: Funcionamiento (I)

• El cliente es el nuevo host

conectado a la red

• Necesita configuración de

red

• Para ello preguntará a un

servidor de DHCP

• Normalmente habrá un

servidor en cada subred

• Si no hay servidor en una
puede

se

subred
configurar un relay
– Conoce
servidor

la dirección del

– Ve las peticiones del cliente

y las reenvía

– Es normalmente un router

Agotamiento de direcciones

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DHCP: Funcionamiento (II)

DHCP Server Discovery
•

Envía un datagrama UDP al puerto
67

• No conoce

la dirección
la

servidor:
Broadcast (255.255.255.255)

lo dirige a

IP del
IP de

• No tiene dirección IP: emplea como
origen la dirección IP “este host”
(0.0.0.0) (…)

•

DHCP Server Offer
•

El cliente puede recibir respuesta de
uno o varios servidores (…)
El servidor ofrece una dirección al
cliente
• Ofrece

también una duración

•

durante la cual le cede la dirección
Si hay varios ofrecimientos el cliente
puede elegir

Agotamiento de direcciones

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DHCP: Funcionamiento (y III)
DHCP Request
• El cliente ha escogido una
oferta y hace la solicitud
al
servidor
correspondiente (…)

DHCP ACK
• El servidor confirma
asignación al cliente (…)

la

Agotamiento de direcciones

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Contenido

• Introducción
• El problema
• Algunas soluciones

– DHCP
– NAT
– IPv6

Agotamiento de direcciones

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NAT

• Network Address Translation
• Otra propuesta de solución al
problema del agotamiento del
espacio de direcciones

• Permite que una

red que
direccionamiento

emplee
privado se conecte a Internet

• El router que conecta la red a

Internet:
– Cambia la dirección IP privada
por una dirección pública al
reenviar un paquete hacia el
exterior

– Cambia la dirección IP pública
por la correspondiente privada
al reenviar un paquete hacia el
interior

Red local

(ej. 10.0.0/24)

Internet

10.0.0.4

138.76.29.7

Agotamiento de direcciones

10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3

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NAT

• El cambio puede ser:

– Estático: una

interna
siempre se cambia por la
misma IP pública

IP

– Dinámico: existe un pool de
IPs públicas y se establece
una relación entre las IPs
internas y las de ese pool

• No se necesita reconfigurar los

hosts de la red

• Si no todos los hosts de la red
desean cursar tráfico con Internet
“simultáneamente” no hacen falta
tantas direcciones como hosts.

Red local

(ej. 10.0.0/24)

Internet

10.0.0.4

138.76.29.7

Agotamiento de direcciones

10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3

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NAT (Ejemplo)

•

•

•

tiene

red

interna
La
direccionamiento privado
El
interfaz del router
dirección pública
Además
tiene
direcciones publicas disponibles

un pool de

tiene una

• Cuando un host quiere enviar un
paquete IP a un destino en Internet
el router NAT cambia la dirección IP
origen antes de reenviarlo (…)
El router NAT apunta la dirección
por la que la ha cambiado (…)

•

10.0.0.3 ->

Address pool
138.76.29.1
138.76.29.2
138.76.29.3

…

Internet

10.0.0.4

Red local

(ej. 10.0.0/24)

138.76.29.7

Cambia IP origen
a: 138.76.29.1

IP origen: 10.0.0.3
IP destino: 65.43.23.45

Agotamiento de direcciones

10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3

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NAT (Ejemplo)

• Cuando venga un paquete de esa IP destino vendrá dirigido a la

IP que colocó el router NAT

• El router NAT ve en su tabla la dirección IP interna a la que

corresponde y la cambia (… …)



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10.0.0.3 ->

Address pool
138.76.29.1
138.76.29.2
138.76.29.3

…

Internet

10.0.0.4

Red local

(ej. 10.0.0/24)

IP destino: 138.76.29.1

138.76.29.7

Cambia IP destino
a: 10.0.0.3

Agotamiento de direcciones

10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3

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NAT (Ejemplo 2: Sobrecarga)

• Supongamos que solo hay una

dirección pública

• Un host quiere enviar un

paquete fuera de su intranet

TCP
IP origen: 10.0.0.1, puerto: 1212
IP destino: 65.43.23.45, puerto: 25

Prot Interna Pública Externa
TCP 10.0.0.1:1212 138.76.29.1:1212 65.43.23.45:25

Red local

(ej. 10.0.0/24)

Internet

10.0.0.4

IP destino: 65.43.23.45

138.76.29.7

Address pool: 138.76.29.1

Cambia IP origen
a: 138.76.29.1

Agotamiento de direcciones

10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3

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NAT (Ejemplo 2: Sobrecarga)

• Otro host

también envía

tráfico al exterior

TCP
IP origen: 10.0.0.2, puerto: 8976
IP destino: 201.0.91.7, puerto: 80



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Prot Interna Pública Externa
TCP 10.0.0.1:1212 138.76.29.1:1212 65.43.23.45:25
TCP 10.0.0.2:8976 138.76.29.1:8976 201.0.91.7:80

Red local

(ej. 10.0.0/24)

Internet

10.0.0.4

IP destino: 201.0.91.7

138.76.29.7

Address pool: 138.76.29.1

Cambia IP origen
a: 138.76.29.1

Agotamiento de direcciones

10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3

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NAT (Ejemplo 2: Sobrecarga)

• Se puede producir una
tabla de

la

colisión en
conversión

TCP
IP origen: 10.0.0.1, puerto: 8976
IP destino: 201.0.91.7, puerto: 80



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Prot Interna Pública Externa
TCP 10.0.0.1:1212 138.76.29.1:1212 65.43.23.45:25
TCP 10.0.0.2:8976 138.76.29.1:8976 201.0.91.7:80
TCP 10.0.0.1:8976 138.76.29.1:8976 201.0.91.7:80
TCP 10.0.0.1:8976 138.76.29.1:8977 201.0.91.7:80

Red local

(ej. 10.0.0/24)

Internet

10.0.0.4

IP destino: 201.0.91.7

138.76.29.7

Address pool: 138.76.29.1

Cambia IP origen y
el puerto

Agotamiento de direcciones

10.0.0.1

10.0.0.2

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NAT

Ventajas
• Se puede cambiar el rango

de direcciones sin notificar

• Puede cambiar de ISP sin

cambiar las direcciones

no

• Máquinas

accesibles
desde el exterior (seguridad)
• ¿Una sola IP en el pool? La

del router

Inconvenientes
• El puerto es de 16bits:

– 64K conexiones con una

sola dirección
• Consume memoria
• Controvertido:

– Los routers solo hasta el nivel

de red

– Servidores no accesibles desde

– Rompe el esquema extremo a

el exterior

extremo

– Los

diseñadores

de
aplicaciones deberán tener en
cuenta
de
existencia de NATs entre
cliente y servidor

posibilidad

la

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Contenido

• Introducción
• El problema
• Algunas soluciones

– DHCP
– NAT
– IPv6

Agotamiento de direcciones

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IPv6

• Motivación inicial:

– El espacio de direcciones de 32bits se estaba

agotando

• Motivación adicional:



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– Formato de

la cabecera que ayude en el

procesamiento acelerándolo
• Que la cabecera no sea de tamaño variable
• Eliminar el checksum
• Eliminar la posibilidad de fragmentación en los routers

– Cambios en la cabecera que faciliten ofrecer QoS

Agotamiento d