PDF de programación - Clase 26 Soluciones al problema de direccionamiento

Clase 26

Soluciones al problema de

direccionamiento
Tema 7.- Ampliación de temas

Ingeniero Técnico de Telecomunicación Especialidad en

Dr. Daniel Morató

Redes de Ordenadores
Sonido e Imagen, 3º curso

Temario

1.- Introducción
2.- Nivel de enlace en LANs
3.- Interconexión de redes IP
4.- Enrutamiento con IP
5.- Nivel de transporte en Internet
6.- Nivel de aplicación en Internet
7.- Ampliación de temas

Soluciones al problema de direccionamiento

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Temario

1.- Introducción
2.- Nivel de enlace en LANs
3.- Interconexión de redes IP
4.- Enrutamiento con IP
5.- Nivel de transporte en Internet
6.- Nivel de aplicación en Internet
7.- Ampliación de temas
•

Soluciones al problema de direccionamiento

Soluciones al problema de direccionamiento

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Objetivo

• Ver diferentes soluciones al problema
de la escasez de direcciones IP

Soluciones al problema de direccionamiento

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Contenido

• El problema
• Algunas soluciones

 DHCP
 NAT
 IPv6

Soluciones al problema de direccionamiento

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Contenido

• El problema
• Algunas soluciones

 DHCP
 NAT
 IPv6

Soluciones al problema de direccionamiento

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Problemas de IPv4

• Complejidad innecesaria en los routers
• Escasez de direcciones
• ¿Dónde se desperdician?

 PCs que se usen esporádicamente
 Redes con clases:

 Clase A: Más de 16M de direcciones
 Clase B: 64K direcciones

Soluciones al problema de direccionamiento

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Contenido

• El problema
• Algunas soluciones

 DHCP
 NAT
 IPv6

Soluciones al problema de direccionamiento

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DHCP

de dirección IP:

Mecanismos de asignación
• Automatic allocation
• Dynamic allocation

 Asigna una IP permanente

 Asigna por un periodo de
 O hasta que el host la lebera

tiempo limitado (lease)

• Manual allocation

 IP fijada por el administrador

• Dynamic Host Configuration
Protocol
• RFC 2131
• Basado en BOOTP
• Permite a un host obtener
configuración IP de forma
automática
 Dirección IP
 Máscara de red
 Router por defecto
 Servidor de DNS
la
configuración a un servidor
de DHCP

solicita

• El

host

• Emplea UDP

Soluciones al problema de direccionamiento

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DHCP: Funcionamiento (I)
• Si no hay servidor en una
• El cliente es el nuevo
se
host conectado a la red
puede
subred
configurar un relay
configuración
• Necesita
de red
la dirección del
 Conoce
servidor
• Para ello preguntará a un
las peticiones del
 Ve
servidor de DHCP
cliente y las reenvía
• Normalmente habrá un
 Es normalmente un router
servidor en cada subred

Soluciones al problema de direccionamiento

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DHCP: Funcionamiento (II)
DHCP Server Discovery
Envía un datagrama UDP al
•
puerto 67
• No conoce la dirección IP del
servidor: lo dirige a la IP de
Broadcast (255.255.255.255)
• No tiene dirección IP: emplea
como origen la dirección IP
“este host” (0.0.0.0) (…)

recibir
cliente
El
respuesta de uno o varios
servidores (…)
una
El
servidor
•
dirección al cliente
• Ofrece también una duración
durante
la cual
la
dirección
Si hay varios ofrecimientos el
cliente puede elegir

le cede

•

DHCP Server Offer
•

puede

ofrece

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DHCP: Funcionamiento (y III)
DHCP Request
• El cliente ha escogido
la
servidor

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

una oferta y hace
solicitud
correspondiente (…)

al

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Contenido

• El problema
• Algunas soluciones

 DHCP
 NAT
 IPv6

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NAT

• Network Address Translation
• Otra propuesta de solución al
problema del agotamiento del
espacio de direcciones
red que
Permite que una
emplee
direccionamiento
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
siempre se cambia por la
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
con
Internet “simultáneamente” no
hacen falta tantas direcciones
como hosts.

tráfico

cursar

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 (Ejemplo)

•

red

La
interna
tiene
direccionamiento privado
El interfaz del router tiene una
dirección pública
tiene un pool de
direcciones publicas disponibles

•
• Además

• Cuando un host quiere enviar un
IP a un destino en
paquete
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

Red local

(ej. 10.0.0/24)

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

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NAT (Ejemplo)

• Cuando venga un paquete de esa IP destino vendrá dirigido a
• El router NAT ve en su tabla la dirección IP interna a la que

la IP que colocó el router NAT
corresponde y la cambia (… …)

Address pool
138.76.29.1
138.76.29.2
138.76.29.3

…

10.0.0.3 ->

Internet

IP destino: 138.76.29.1

138.76.29.7

Red local

(ej. 10.0.0/24)

10.0.0.4

Cambia IP destino
a: 10.0.0.3

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
accesibles
• Máquinas no
exterior
el
desde
(seguridad)
¿Una sola IP en el pool? La
del router

•

Inconvenientes
• Controvertido:
 Los routers solo hasta el
nivel de red
 Servidores no accesibles
desde el exterior
esquema
 Rompe
extremo a extremo
diseñadores
de
 Los
deberán
aplicaciones
cuenta
en
tener
la
de
posibilidad
NATs
de
existencia
entre cliente y servidor

el

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Contenido

• El problema
• Algunas soluciones

 DHCP
 NAT
 IPv6

Soluciones al problema de direccionamiento

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IPv6

• Motivación inicial:

 El espacio de direcciones de 32bits se estaba
agotando

• Motivación adicional:

la cabecera que ayude en el

 Formato de
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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Cambios con IPv6

• No hay checksum de la
cabecera
• Las opciones aparecen
como otro protocolo
sobre IP
• Seguridad
ICMPv6
•

• Direcciones de 128bits
Introduce un nuevo
•
tipo de direcciones:
anycast
• Cabecera de tamaño
fijo (40 Bytes)
• Para QoS: posibilidad
de etiquetar paquetes
como pertenecientes a
un “flujo”
• No hay fragmentación
y reensamblado

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Direcciones
• Unicast
• Multicast
• Anycast

• 16 bytes
• Notación:

 Pares de bytes en hexadecimal
 Separados por “:”
 Simplificar 0s a la izquierda
 Bloques de pares de bytes de
 Notación CIDR
 Notación mezclada

0s

 Conjunto de interfaces
 Se entrega el paquete a

uno de ellos

FDEC:0:0:0:0:BBFF:0:FFFF

FDEC::BBFF:0:FFFF

FDEC:BA98:7654:3210:ADBF:BBFF:2922:FFFF

FDEC:BA98:0054:3210:000F:BBFF:0000:FFFF

FDEC:0:0:0:0:BBFF:0:FFFF/60

FDEC:BA98:54:3210:F:BBFF:0:FFFF

::FFFF:130.206.160.45

Soluciones al problema de direccionamiento

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Cabecera IPv6

• Versión = 6
• Priority
• Flow label: 20bits
• Next header = protocol en IPv4
• Hop limit: Como TTL

Ver

Pri

Payload length

Flow label
Next header Hop limit

40 Bytes

Source address

Destination address

Payload

Soluciones al problema de direccionamiento

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Cabecera IPv6

Versión=6

Prioridad

Flow label: 20bits

Ver

Pri

Payload length

Flow label
Next header Hop limit

TTL

Equivalente a
protocol en IPv4

40 Bytes

Source address

Destination address

Payload

Soluciones al problema de direccionamiento

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Transición de IPv4 a IPv6
• Es complejo cambiar
los
protocolos del nivel de red
• Alternativas:
 Flag day

Aplicación
TCP o UDP

 Con cientos de millones de

IGMP, ICMP
IPv4
ARP

ICMPv6
IPv6

LAN o WAN

máquinas??

 Dual-Stack
 Nodos IPv4/IPv6
 Problema:

campos
 Tunneling
 Header translation

Pérdida

de

IPv6

IPv6

Dual stack

Tunneling

IPv6

IPv6

IPv4

IPv4

IPv4

IPv4

IPv6

IPv6

IPv6

IPv6

Soluciones al problema de direccionamiento

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Resumen
• Escases de direcciones:

 Mal reparto
 Uso esporádico

• Asignación dinámica a host: DHCP
• Traslación de direcciones en router:
NAT
• Aumentar el espacio de direcciones:
IPv6

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Temario

1.- Introducción
2.- Nivel de enlace en LANs
3.- Interconexión de redes IP
4.- Enrutamiento con IP
5.- Nivel de transporte en Internet
6.- Nivel de aplicación en Internet
7.- Ampliación de temas
•

Problemas de direccionamiento y sus soluciones

Soluciones al problema de direccionamiento

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Próxima clase

Resumen

Soluciones al problema de direccionamiento

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