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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Problemas de IPv4

•  Escasez de direcciones

–  Desaprovechamiento con Classful:
•  Clase A: Más de 16M de direcciones
•  Clase B: 64K direcciones

–  Con CIDR:

•  PCs que se usen esporádicamente

•  Complejidad innecesaria en los routers





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DHCP

•  Dynamic
Protocol

Host

Configuration

Mecanismos de asignación

•  RFC 2131
•  Basado en BOOTP (RFC 951)
•  Permite

un

host
de

obtener
forma

IP

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
•  Simplifica

direccionamiento

cambios

en

el

de dirección IP:
•  Manual allocation

– 

IP fijada por el administrador
para la máquina

–  DHCP sirve para comunicarla a

la máquina

•  Automatic allocation

–  Asigna una IP de un pool
–  Asignación permanente

•  Dynamic allocation

–  Asigna por un periodo de

tiempo limitado (lease)

–  O hasta que el host la libera

DHCP: Funcionamiento (I)



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•  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

DHCP: Funcionamiento (II)



DHCP Server Discovery
•  Envía un datagrama UDP al puerto

DHCP Server Offer
•  El cliente puede recibir respuesta de



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•  No conoce

la dirección
la

IP del
IP de

servidor:
Broadcast (255.255.255.255)

lo dirige a

•  No tiene dirección IP: emplea como
“este

la dirección

IP

origen
host” (0.0.0.0) (…)

puede elegir

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

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



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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

10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3





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NAT

•  El cambio puede ser:
IP

–  Estático: una

interna
la

siempre se cambia por
misma IP pública

–  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

10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3

NAT (Ejemplo)

red

interna
La
direccionamiento privado
interfaz del router

tiene

tiene una

•  El

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

•  El router NAT apunta la dirección



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• 

• 

dirección pública
tiene

•  Además

un pool de

direcciones publicas disponibles
Internet encamina hacia ese router
para las direcciones de ese pool

10.0.0.3 ->

Address pool
138.76.29.1
138.76.29.2
138.76.29.3

…

Red local

(ej. 10.0.0/24)

Internet

10.0.0.4

138.76.29.7

Cambia IP origen
a: 138.76.29.1

IP origen: 10.0.0.3
IP destino: 65.43.23.45

10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3

NAT (Ejemplo)

IP que colocó el router NAT

•  Cuando venga un paquete de esa IP destino vendrá dirigido a la
•  El router NAT ve en su tabla la dirección IP interna a la que
•  Para el host remoto el flujo es con la dirección pública pues

corresponde y la cambia (… …)

nunca ve la privada



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10.0.0.3 ->

Address pool
138.76.29.1
138.76.29.2
138.76.29.3

…

Red local

(ej. 10.0.0/24)

Internet

10.0.0.4

IP destino: 138.76.29.1

138.76.29.7

Cambia IP destino
a: 10.0.0.3

10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3

NAT (Ejemplo 2: Sobrecarga)



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•  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

10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3

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

10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3

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

10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3





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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

IPv6



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•  Motivación inicial:

se está) agotando

•  Motivación adicional:

–  El espacio de direcciones de 32bits se estaba (y

–  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



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