PDF de programación - PRÁCTICA 4 Encaminamiento de paquetes con IP

PRÁCTICA 4

Encaminamiento de paquetes con IP

REDES (9359)

ING. TÉCNICA EN INFORMÁTICA DE SISTEMAS



CURSO 2010/2011

(Este documento es una versión en papel de la versión completa en formato web-SCORM

publicada a través de la plataforma Moodle-UA)






4.1 Introducción

Dentro de una red local (LAN) el envío de datos entre equipos se efectúa de forma directa entre equipos
mediante el protocolo de enlace (MAC Ethernet en nuestro caso) y su esquema de direccionamiento. El
problema surge a nivel de red, cuando se quiere enviar datos entre equipos que pueden estar en diferentes
redes, caso en donde no es aplicable el direccionamiento de enlace de forma directa. Nosotros
consideraremos el caso habitual de diferentes redes interconectadas a través de routers (o encaminadores)
y que trabajan con un protocolo de red común: IP.



Con la realización de esta práctica el alumno debe adquirir conocimientos que le permitan:

• Conocer el funcionamiento básico de un router: como se realiza el encaminamiento de paquetes

y como son las tablas de encaminamiento.

• Aprender a organizar y a asignar las entradas de las tablas de encaminamiento en una red.

• Conocer como se realiza la gestión dinámica de tablas de encaminamiento mediante el protocolo

de enrutamiento dinámico RIP.



4.2. Encaminamiento en un equipo con los protocolos TCP/IP

Un router, que puede interconectar dos o más redes, requiere de un método de encaminamiento que le
permita determinar hacia donde debe reenviar un paquete recibido por uno de sus interfaces, o generado
en el mismo equipo. Para ello debe basarse en el esquema de direcciones de máquina y de red de IP, así
como en las máscaras.

A continuación se describen los pasos que sigue una máquina con TCP/IP para enviar o reenviar un
paquete al destino IP correspondiente.

A.¿La dirección IP destino pertenece a una interfaz de red de esta máquina?

Si es así el envío se efectúa sin necesidad de colocar datos en los niveles de enlace y físico, esto es,
a través de un loopback interno a nivel IP. Un loopback hace referencia a una dirección IP interna
de la propia máquina que sirve para efectuar envíos a nivel de red IP dentro de la misma máquina,
sin requerir que los datos pasen al nivel de enlace. Se usa habitualmente la dirección 127.0.0.1.

De no ser así, se continúa en el siguiente paso.

B.¿La dirección IP destino pertenece a una red local conectada directamente a una interfaz de red de

esta máquina?

Esto se puede determinar utilizando la máscara de red definida en la máquina para cada interfaz.
Mediante una operación lógica AND de la máscara de una interfaz con la dirección IP de esa
interfaz se determina la dirección de la red asociada, y operando la máscara con la IP destino se
determina la red destino.

Si coinciden, para alguna interfaz, el destino está en la red local de esa interfaz, y el envío se
efectúa directamente tras aplicar el protocolo ARP para determinar la dirección MAC del destino.

2



Práctica 4. Encaminamiento de paquetes con IP



De no ser así, se continúa en el siguiente paso.

C. ¿Tengo una ruta especifica para la dirección IP destino o para su red?

Se debe explorar la tabla de encaminamiento buscando una entrada en la que se especifique
explícitamente la dirección IP de la máquina destino, o en su omisión, una dirección de red que
incluya la IP destino. Básicamente la tabla de encaminamiento (que se describe en el siguiente
punto) mantiene una serie de entradas que relacionan posibles direcciones IP destino (de máquina
o de red) y sus máscaras con las direcciones IP de las interfaces en las redes locales (llamados
gateways o puertas de enlace) que dan acceso a esos destinos.

Si se encuentra alguna entrada para el destino deseado, se envía el paquete al gateway
correspondiente dentro de la red local usando el direccionamiento de enlace. Para ello puede ser
necesario desencadenar el protocolo ARP entre este equipo y el gateway con el objetivo de
determinar su dirección MAC a partir de su IP.


De no ser así, se continúa en el siguiente paso.

D. ¿Tengo una ruta por defecto?

Si existe una entrada de ruta por defecto, se envía el paquete a su gateway asociado (conocido en
este caso como default gateway). Puede ser necesario desencadenar el protocolo ARP entre este
equipo y el gateway con el objetivo de determinar la dirección MAC a partir de su IP.


De no ser así, este equipo considera el destino inaccesible.


Figura 1. Pasos para encaminar un paquete en una arquitectura de protocolos TCP/IP.



En la práctica, el esquema de enrutamiento anterior es seguido por cualquier máquina con TCP/IP, sea un
router o un simple equipo de usuario. Aunque solo tiene sentido hablar de router cuando se trata una
máquina con más de una interfaz de red operando a nivel de red y que realiza tareas de enrutamiento, en
un equipo de usuario con una sola interfaz de red, el enrutamiento funciona igual. Ahora bien, en un
equipo de usuario con una sola interfaz de red, habitualmente basta con definir una sola ruta, la ruta por



3




defecto, esto es, especificar la IP destino del default gateway al que se envían los paquetes que no van
dirigidos a la propia red local.
4.3. Tablas de encaminamiento

La forma elemental de una tabla de encaminamiento de un equipo sería la que muestra la siguiente
figura:


IP destino

Máscara IP destino

Puerta de enlace

destino_1

destino_2

…

máscara_1

máscara_2

…

gateway_1

gateway_2

…

Figura 2. Formato de una tabla de encaminamiento.

Para una entrada, la IP destino hace referencia a una dirección de máquina o de red a la que se pueden
enviar paquetes. Cada IP destino tiene su máscara asociada. La puerta de enlace de una entrada indica la
dirección IP del interfaz de red al que se deben enviar los paquetes dirigidos a la IP destino
correspondiente.

La herramienta o comando “netstat” presente en una máquina Unix (y por supuesto también en Linux)
permite visualizar la tabla de encaminamiento, además de otros aspectos como estado de los sockets
TCP/IP activos. Si se ejecuta el comando con la opción –i (“netstat –i”) el equipo visualiza información
acerca de las interfaces físicas del sistema. Por ejemplo, el resultado en una máquina Linux puede ser:

Figura 3. Información de los interfaces de una máquina Linux.



La primera columna indica el nombre que Unix da a la interfaz instalada; “eth0” es el nombre de una
tarjeta de red Ethernet, “lo” es el loopback, y “ppp0” es el nombre de una conexión PPP. La segunda
columna indica el MTU que tiene asignado cada interfaz. El resto de columnas presentan información,
como los datos transmitidos, los recibidos y los errores producidos.

En Windows, auque existe el comando “netstat” ejecutado en línea de comandos MS-DOS no dispone
de la opción –i. Así que para visualizar la información física de los interfaces del sistema, se emplea el
comando “ipconfig” en su versión de comandos. La información que se obtiene es bastante más excueta
que en sistemas operativos Unix.

Figura 4. Información de los interfaces de una máquina Windows.



4



Práctica 4. Encaminamiento de paquetes con IP


Con otras opciones se puede obtener la tabla de encaminamiento actual (opción -r), mostrando las
direcciones IP con notación decimal (opción -n). Así, el resultado de ejecutar el comando “netstat –rn”
en una máquina Linux podría ser:

Figura 5. Tabla de encaminamiento de una máquina Linux.



En otras máquinas Unix el resultado puede ser algo diferente, pero la información más importante, la
descrita a continuación, suele estar presente. La columna Genmask especifica la máscara asociada con
cada IP destino. En el campo flags (indicadores) pueden aparecer 5 valores diferentes:


− U (up). La ruta está en servicio.

− G (gateway). El destino de la ruta se alcanza a través de una puerta de enlace. Si este flag no está

activado, el destino está conectado directamente al equipo en la misma LAN.

− H (host). El destino hace referencia a otra máquina, esto es, el destino es una dirección de
máquina completa. La no existencia de este indicador implica que la ruta incluye otra red, y el
destino es una dirección de red (o de subred).

− D (directed). La ruta ha sido creada tras recibirse un error ICMP de redirección (mecanismo que
se activa durante la emisión de un datagrama IP a un router cuando debería de haberse enviado a
otro de la misma red).

− M (modified). La ruta ha sido modificada por una redirección.

El flag G tiene una especial importancia por cuanto permite distinguir entre una ruta directa y otra
indirecta. La diferencia entre ellas reside en que un datagrama IP dirigido por una ruta directa posee a la
vez las direcciones MAC e IP de la máquina destino, mientras que un paquete emitido sobre una ruta
indirecta posee la dirección IP del destino pero la dirección MAC del próximo router que es la puerta de
enlace.

Para el ejemplo anterior, supóngase que se desea enviar o reenviar un datagrama con la dirección
10.3.2.0. La búsqueda tendrá éxito en la primera entrada y el datagrama será enviado por la interfaz física
local “ppp0” que tiene dirección 10.3.7.0. Nótese que, para las conexiones punto a punto, conviene
definir el destino de forma absoluta, es decir, especificando la dirección completa de la máquina destino
en cada extremo de la conexión.

Los datagramas enviados sobre el segmento de red Ethernet conectado a la interfaz eth0 están definidos
por la s