PDF de programación - Fragmentación y Reensamblado en IP ICMP

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS
Área de Ingeniería Telemática

Fragmentación y Reensamblado en IP

ICMP

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios

3º Ingeniería de Telecomunicación

,

I

I



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I

l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á



I

Temario

Introducción

1.
2. Arquitecturas, protocolos y estándares
3. Conmutación de paquetes
4. Conmutación de circuitos
5. Tecnologías
6. Control de acceso al medio en redes de área local
7. Servicios de Internet

1/29

,

I

I



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I

l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á



I

Temario

Introducción

1.
2. Arquitecturas, protocolos y estándares
3. Conmutación de paquetes

•
•
•

Arquitectura de protocolos para LANs
Ethernet
Protocolos de Internet
•
•
•

Introducción histórica e Internetworking
Direccionamiento
IP en LAN. Fragmentación e ICMP

4. Conmutación de circuitos
5. Tecnologías
6. Control de acceso al medio en redes de área local
7. Servicios de Internet

2/29

,



I



I

S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



I

l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á



I

Objetivo

• Completar los conceptos básicos sobre

el nivel de red en Internet

3/29

,



I

I

S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á



I

I

Contenido

• Fragmentación y reensamblado

– Necesidad
– Implementación
– Problemas

• ICMP

– Características generales
– Condiciones generales de envío
– Mensajes
• Traceroute

4/29

,



I

I

S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á

I



I

Contenido

• Fragmentación y reensamblado

– Necesidad
– Implementación
– Problemas

• ICMP

– Características generales
– Condiciones generales de envío
– Mensajes
• Traceroute

5/29

Fragmentación y Reensamblado

Necesidad

• El nivel de enlace impone unos

límites al tamaño

• MTU = Maximum Transfer Unit
• Un datagrama

IP es dividido

dentro de la red (…)

• Un datagrama se convierte en

varios paquetes

Los routers NO reensamblan (…)

• Hosts y routers fragmentan
•
• Solo el host
reensambla (…)

receptor

MTU=1500
R4

final

Red A

MTU=1500

Fragmentación:
in: un datagrama grande
out: n paquetes más pequeños

R1

MTU=576

R2

R3

Red B

Red C

Reensamblado

Red D

6/29

,

I

I



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I

l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á



I

Red (RFC 1191)
16Mbps Token Ring
IEEE 802.4
FDDI
Ethernet
IEEE 802.3
X.25

MTU
17914
8166
4352
1500
1492
576

,



I

I

I



l

S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

Á

i



I

Fragmentación y Reensamblado

Codificación de la información

• Campos empleados:

– Identificación
– Bit MF
– Fragment offset

• Fragmentos del datagrama:

– Igual identificación, IP origen,

IP destino y protocolo

•

“Longitud” es la del paquete,
no del datagrama

• Ante un primer fragmento ⇒
reservar zona de memoria
donde reensamblar

• Debe reservar suficiente para
menos

reensamblar
datagramas de 576 Bytes

al

0

8

4
Length TOS

Versión Header
16-bit identifier

16

31

Longitud
M
13-bit fragmentation
F

offset

D
F

TTL

Protocolo Header checksum
Dirección IP origen
Dirección IP destino

[opciones]

[Datos]

7/29

,

I

I



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I

l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á



I

Fragmentación

Implementación

Ident

MF
=0

Offset

= 0

Tam 0
Datos

Tam 1

Ident

MF
=1

Offset

= 0

Datos 1

Ident

MF
=0

Offset

Datos 2

Tam 2

Offset = Tam1/8

Ident

MF
= 1

Offset

= 0

Datos 3

Ident

MF
= 1

Offset

Datos 4

Offset = Tam2/8

8/29

,

I



I



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I



l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á

I

Reensamblado

Implementación

Buffer

Ident

MF
=0

Offset

Datos 2

Offset = Tam1/8

Ident

MF
= 1

Offset

= 0

Datos 3

Ident

MF
= 1

Offset

Datos 4

Offset = Tam2/8

9/29

,

I



I

S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á



I

I

Situaciones de “error”

• Bit DF:

– En la cabecera IP
– DF==1 ⇒ routers no pueden fragmentar el paquete
– (Tam>MTU)&&(DF==1) ⇒ lo descarta y devuelve al host

origen un paquete indicando el error (ICMP)

• Reensamblado:

– Inicia un timer con el primer fragmento que recibe
– Si caduca el timer sin tener todos los fragmentos descarta
todo lo recibido y devuelve al origen un paquete indicando el
error (ICMP)

10/29

I



,

I

S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



I

l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á

I

Problemas de la fragmentación
• Menor cociente Datos/Cabeceras
• Añade más carga a los routers (IPv6 la elimina)
• Si se pierde un fragmento:

– El receptor no puede recomponer el datagrama
– Tira todos los fragmentos recibidos

• Hasta que no se reciba todo el datagrama no se
pueden pasar los datos al nivel de transporte (mayor
retardo)

11/29

,



I

I

S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á



I

I

Contenido

• Fragmentación y reensamblado

– Necesidad
– Implementación
– Problemas

• ICMP

– Características generales
– Condiciones generales de envío
– Mensajes
• Traceroute

12/29

Características generales

,



I

I

I

S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á

I



•

Internet Control Message
Protocol (RFC 792)

• Para comunicar mensajes de
error y otra información del
nivel de red

del

13/29

• Mensajes

transportados

dentro de datagramas IP

• El destino es la dirección del
paquete IP que generó el error

• Parte del nivel IP
• Estructura

mensaje (…):

general

Cabecera IP

Datos IP

,

I



I



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I

l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á



I

•

Internet Control Message
Protocol (RFC 792)

• Para comunicar mensajes de
error y otra información del
nivel de red

Características generales

• Mensajes

transportados

dentro de datagramas IP

• El destino es la dirección del
paquete IP que generó el error

• Parte del nivel IP
• Estructura

mensaje (…):

general

0

15 16

Cabecera IP

32

tipo

código

checksum

Dependiente del tipo y código

del

14/29

,



I



I

S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



I

l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á



I

¿Dónde encaja ICMP en la pila TCP/IP?

Aplicación

Transporte

UDP

TCP

IP

ICMP

ARP

Red

Enlace

Físico

15/29

a Clases de mensajes ICMP
• Mensajes de Error:

l



I



,

I

S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I

I

c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á



• Mensajes de pregunta (query):

– Destino inalcanzable
– Redirect
– Tiempo excedido
– Source Quench
– Problema de parámetros

– Echo
– Router Advertisement
– Timestamp
– Información
– Address Mask

16/29

I



I



,

S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I

I



l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á



Condiciones generales de envío

• Para evitar tormentas de errores
• Nunca se generan ICMPs de error en respuesta a:

– Un ICMP de error
– Un datagrama destinado a una IP de broadcast o

multicast

– Un broadcast (o multicast) a nivel de enlace
– Un fragmento que no sea el primero
– Un datagrama cuya

IP origen no sea single-host:

loopback, broadcast, multicast

17/29

Mensajes ICMP

• Echo request/reply (query) (PING)

– tipo = 8 (request) o 0 (reply), código = 0
– Servidor debe hacer echo del paquete (incluidos los

datos)

– Obligatorio de implementar (generalmente en el kernel)

I



I

,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I

I

l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á



0

type=8

code

Identificador

15 16

32
Número de secuencia

checksum

Datos (opcional)

18/29

,



I

I

S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á



I

I

Mensajes ICMP

• Destino inalcanzable (error)

– tipo = 3
– Si según la tabla de rutas no se puede llegar

al destino, host/router debe enviarlo (…)

0

type=3

code

15 16
0

32

checksum

Cabecera IP + 8bytes datos del

paquete que dio error

19/29

,



I

I



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



l

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I

e
d

a
e
r

i

Á

I

I

• Código:

– 0

– 1

inalcanzable

inalcanzable

=

=

Red

Host

destino

destino

Mensajes ICMP
(Destino inalcanzable)
=

– 3

Puerto

destino

inalcanzable

– 4

=

Fragmentación

necesaria y DF activo
– 5 = Source route failed

– 2 = Protocolo destino

inalcanzable

0

type=3

code

15 16
0

32

checksum

Cabecera IP + 8bytes datos del

paquete que dio error

20/29

Mensajes ICMP

• Tiempo excedido (error)

– tipo = 11
– código = 0 (TTL=0 en tránsito), 1 (timeout
primer

reensamblado,

necesita

durante
paquete)

,



I

I

I



l

S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

a
c
i
t
á
m
e
e
T

a
í
r
e
n
e
g
n
I