Xarxes Multimèdia

Mòduls 3 i 4

PAC 2Pere Amengual GomilaAbril 2016

2

Xarxes Multimèdia - PAC 1

PRIMERA PART

Definiu els següents conceptes o termes, en un màxim de deu línies per cadascun d’ells:

(1) RFC

Un document RFC (Request for Comments), o document de demanda de comentaris, és un tipus de publicació de la IEFT (Internet Engineering Task Force) i la Internet Society que recull les propostes d’enginyers i experts en ciències de la computació sobre mètodes, comportament, recerca o innovacions aplicables al funcionament d’Internet i els sistemes que s’hi connecten. La IEFT adopta algunes de les propostes publicades com RFC en forma d’estàndards d’Internet.

Els format dels RFC eren inicialment documents menys formals i eren de fet peticions per comentaris que fomentaven la discussió. Els documents RFC no són mai modificats o deixats sense efecte sinó que són substituits per nous documents. Les tres sub-sèries de RFCs de la IETF són BCP (Best Current Practice), FYI (For Your Information) i STD (Standard).

(2) Ping

Ping és una utilitat que permet comprovar si es pot connectar amb un equip a la xarxa mitjançant l’enviament a un host remot de paquets de tipus 8, ECHO REQUEST, fent servir el protocol ICMP (Internet Control Message Protocol).

Es mesura el temps que triga el viatge d’anada i tornada des de la transmissió d’un missatge ICMP de tipus 8 fins que es rep un missatge ICMP de tipus 0, ECHO REPLY. La utilitat Ping també reporta els errors i les pèrdues de paquets i si el host remot no està estiu, no existeix o no se’l pot contactar, es rep per pantalla un missatge d’error.

(3) three-way handshake protocol

El protocol three-way handshake es fa servir per crear una connexió TCP, sincornitzant els números de seqüència i realitzant el control de la informació necessari per establir la connexió virtual entre dos hosts.

En primer lloc, un node client envia un paquet de dades SYN a un servidor amb la finalitat de demanar si el servidor es troba obert per una nova connexió. El servidor de destinació ha de tenir ports oberts que puguin acceptar i iniciar noves connexions. Quan el servidor rep el paquet SYN del node client, respon i retorna un avís de confirmació, el paquet ACK o SYN/ACK.

Després, el node client rep el SYN/ACK del servidor i respon amb un paquet ACK.

Finalment, en acabar aquest procés, la connexió es crea i el host i el servidor es poden comunicar.

(4) checksum

El checksum, o suma de comprovació, es fa servir per detectar la

3

Xarxes Multimèdia - PAC 1

corrupció de dades a una connexió TCP. IPv4 fa servir el checksum per detectar la corrupció en les capçaleres de paquets i el protocol TCP inclou un checksum extra que protegeix també la càrrega (payload) del paquet. El protocol IPv6 no fa servir checksum.

Els principals avantatges de fer servir checksum són la transferència segura de dades entre un parell de dispositius en una xarxa IP, d’una banda, evitant que es perdin les dades pel camí i, de l’altra, que s’introdueixin errors en la transmissió.

SEGONA PART

Respondre a les següents qüestions, argumentant les respostes:

1. Detalleu el funcionament de NAT (Network Adress Translation). On s’implementa?

NAT (Network Address Translation) és un procés mitjançant el qual es modifica la informació sobre les adreces a la capçalera del paquet IPv4, mentre aquest paquet es troba en trànsit per un router, que és on s’implementa aquesta funcionalitat.

En el document RFC 1631, es proposa una solució a curt termini per fer front al problema del nombre limitat d’adreces disponibles a Internet fins que un nou protocol com IPv6 proporcioni un nombre d’adreces suficient. La solució de la reutilització d’adreces esmentada consisteix en situar NETWORK ADDRESS TRANSLATORS (NAT) en els punts en que les xarxes locals accedeixen a Internet aprofitant el fet que

només un petit nombre de hosts a una xarxa local es comuniquen amb l’exterior en un moment determinat. Cada capsa NAT disposa d’una taula que consisteix en pars d’adreces locals IP i direccions úniques globals.

Quan un ordinador de la xarxa local vol enviar un paquet a Internet, el que fa és enviar-lo al router (o a la porta d’enllaç) i aquest fa el que es coneix com SNAT (Source-NAT) i canvia l’adreça d’origne per l’adreça pública. Així el host remot sabrà a quina IP pública ha d’enviar els seus paquets. Quan una resposta d’aquesta connexió arribi al router, aquest traduirà l’adreça IP de destinació del paquet i la canviarà per l’adreça privada del host corresponent.

Quan la connexió s’inicia des de l’exterior, com per exemple si disposem d’un servidor web, haurem d’afegir una entrada fixa al servidor NAT indicant que tot el tràfic que arribi a determinat port sigui dirigit al host en que es troba el servidor. Això és el que habitualment es coneix com “obrir ports” en el router.

Les adreces IP dins la xarxa local no són globalment úniques i es reutilitzen en altres dominis, donant solució al problema de la manca d’adreces.

Altres avantages del NAT és que proporciona una mena de firewall degut a que amaga les adreces IP internes

2. Presenteu un exemple en el que es posi en evidència el funcionament de les taules d’encaminament, concretant les dades

4

Xarxes Multimèdia - PAC 1

de les taules.

En aquest exemple es pot veure la taula d’encaminament d’una estació amb IP 10.5.33.197 i interfícies tant WIFI com Ethernet. L’encaminador

establert per accedir a estacions remotes és el 10.5.32.1.

La columna “Destino de red” i “Máscara de red” juntes descriuen l’identificador ID. La columna “Puerta de Enlace” apunta a la porta d’enllaç per la que es pot accedir a la xarxa. La columna “Interface” indica quina interfície localment disponible és reponsable d’accedir a la porta d’enllaç, així, en aquesta taula la porta d’enllaç es pot accedir a través de la interfície 10.5.33.197

Cada línia és una ruta a una xarxa o dispositiu específic.

0.0.0.0 combinada amb la màscara 0.0.0.0 significa totes les adreces IP, i la porta d’enllaç 10.5.32.1 indica per on ha de sortir tot el tràfic

10.5.32.0 fa referència a la xarxa local amb un rang de 8190 adreces des de la 10.5.21.1 fins la 10.5.32.254 definit per la màscara 255.255.224.0

127.0.0.0, 127.0.0.1 127.255.255.255 són les entrades per la interfície de Loopback

224.0.0.0 són les entrades per defecte per multicasting

255.255.255.255 ens indica que els broadcasts IP es restringiran a la xarxa local

3. Per què en l’adreçament IP les xarxes es divideixen en classes (de tipus A, B, C, D i E)? Per què no funcionaria una assignació seqüencial d’adreces a la Xarxa Internet?

La divisió en classes de les xarxes pel que fa a l’adreçament IP es va idear inicialment per donar cabuda a xarxes de diferents mides. Així, a les xarxes més grosses de classe els corresponien 7 bits per definir la xarxa i 24 bits per definir els hosts, així 27 xarxes podien tenir cadascuna 224 hosts. 27 és un nombre comparativament petit, motiu pel qual s’havia de justificar molt la petició d’un grup d’adreces de classe A. Per contra, les de classe B diposen de 14 bits per definir la xarxa i 16 pel host; i les de classe C de 21 per definir la xarxa i 8 pels hosts.

Una assignació seqüencial no faria possible l’ús de màscares de subxarxa, que serveixen per separar l’adreça IP en les adreces de xarxa

5

Xarxes Multimèdia - PAC 1

i de host (<xarxa><host>) i també faria impossible separar una xarxa gran en múltiples xarxes més petites per motius de reorganització i seguretat. Aquesta subdivisió és convenient degut a que millora el rendiment en situacions d’altra càrrega de la xarxa.

4. Presenteu un exemple de connexió TCP diferent als que es presenten en els materials de l’assignatura.

A més dels exemples de HTTP i TELNET descrits en els materials, també n’hi ha d’altres com SSH, FTP i d’altres.

SSH (Secure shell) és un protocol de xarxa encriptat (i el programa informàtic que l’implementa) per accedir a màquines remotes a través de la xarxa. Fa servir el port estàndard 22 i és important en el món de la computació en el núvol per solucionar problemes de connectivitat, evitant els problemes de securetat possibles quan s’exposa una màquina virtual basada en el núvol directament a Internet. Per fer login a un shell de forma remota reemplaça a TELNET i RLOGIN.

5. Quines són les diferències entre els protocols de la capa de transport (i.e. UDP i TCP) pel que fa al seu funcionament?

En el model OSI, TCP i UDP son protocols de la capa de transport que serveixen per gestionar comunicació de dades entre terminals en una xarxa IP (Internet).

UDP és un “contenidor” de baixa funcionalitat i alta velocitat que fa d’interfície entre les aplicacions i la capa de xarxa sense fer poca cosa més. En canvi, TCP és un protocol complet i complex que permet a les

aplicacions mandar dades de forma fiable i lliure d’errors alliberant-les de les questions relaciones amb la capa de xarxa.

Pel que fa a la configuració del protocol de connexió, UDP manda les dades sense haver de comprobvar si el host de destinació està disponible mentre que TCP és un protocol orientat a la connexió, que ha de ser establerta abans de la transmissió i que no dóna per enviat correctament un paquet al seu destí si no rep un segment confirmant que el primer ha arribar correctament, fent servir una suma de comprovació.

UDP no realitza control de flux mentre que TCP sí que proporciona control de flux garantint que el receptor no és colapsat amb més dades de les que el seu buffer pot arribar a emmagatzemar

Els camps dels segments d’UDP no disposen de número de seqüència i no es pot controlar l’ordre amb que aquests arriben al destí; en canvi, TCP sí controla l’ordre i tots els segments presenten un número de seqüència.

UPD és adeqüat per transmetre petites quantitats d’informació i també per transmissions de vídeo o àudio per Internet. És més ràpid degut a que no es realiza cap control del flux, sense comprovació ni correcció d’errors, ni tampoc cap forma de reconeixement que la transmissió té lloc correctament.

Exemples de UPD serien tunnelling/VPN, streaming de mitjans, jocs, mecanismes de broadcast local... i exemples de TCP serien la web (http), ssh, ftp, telnet, smtp i imap/pop.

6

Xarxes Multimèdia - PAC 1

TERCERA PART

Part I. Hem escanejat diferents xarxes i hem obtingut algunes adreces IP com les que es presenten en la següent taula.

xarxa adreça IP adreça de la xarxa classe número màxim d’ordinadors que pot tenir aquesta xarxa

adreça del host adreça de broadcast

1 154.13.24.67 154.13.0.0 B 216-2 0.0.24.67 154.13.255.255

2 134.125.222.21 134.125.0.0 B 216-2 0.0.222.21 134.125.255.255

3 197.184.63.140 197.184.63.0 C 28-2 0.0.0.140 197.184.63.255

3 197.184.63.142 197.184.63.0 C 28-2 0.0.0.142 197.184.63.255

4 68.126.102.103 68.0.0.0 A 224-2 0.126.102.103 68.255.255.255

5 159.18.25.213 159.18.0.0 B 216-2 0.0.25.213 159.18.255.255

Es demana que numereu les xarxes: 1,2,... de manera que si dues adreces IP són d’ordinadors de la mateixa xarxa, tinguin el mateix número assignat. Presenteu la classe de cadascuna d’aquestes xarxes (A, B, C,...), detallant quants ordinadors pot tenir com a màxim cada xarxa (dependrà del tipus de xarxa). A més, per a cada adreça IP de la taula, heu d’indicar quina és l’adreça de xarxa, l’adreça del host i l’adreça de broadcast de la xarxa.

7

Xarxes Multimèdia - PAC 1

Part II. Després de consultar el manual del vostre router, destaqueu els aspectes més rellevants de la seva configuració, associant-ho amb els continguts teòrics dels materials.

Model: HOME STATION BHS-RTA d’Observa Telecom

El router ADSL disposa de 4 ports Ethernet 10/100 base-T, suporta connexió WAN per 3, backup de connexió ADSL per 3G. compartició de

fitxers de dispositiu USB en xarxa LAN per Samba, i una connexió sense fils segons les especificacions IEE 802.11, 802.11b/g/n,securetat WEP, WPA i WPA2.

Configuració

La configuració del maquinari és senzilla, només cal connectar el port ADSL del dispositiu amb el port Phone del splitter amb un cable telefònic RJ-11. Es pot connectar un port Ethernet a la tarjeta de xarxa d’un ordinador amb un cable RJ-45 i, addicionalment, una memòria USB o un modem 3G al port USB.

Pel que fa a la configuració i gestió del router, es pot accedir tant a una configuració bàsica visitant la pàgina corresponent a la porta d’enllaç, en el meu cas, 198.168.1.1 en el port 80 (el valor per defecte), i el

navegador ens mostra una pàgina on es poden configurar ports i aplicacions, a més de comprovar de forma gràfica les adreces dels dispositius connectats a la nostra xarxa i l’estat de la nostra connexió. El senzill menú de configuració ens permet gestionar la xarxa sense fils de forma bàsica

(estat, SSID, seguretat...) i la configuració DHCP, entre altres.

8

Xarxes Multimèdia - PAC 1

Però per accedir a la configuració avançada caldrà teclejar l’adreça 192.168.1.1:8000, per fer servir el port 8000, en un navegador d’Internet .

El Wizard ens guiarà pels passos necessaris per configurar el router però també podem escollir fer la mateixa ruta de forma manual. Aquests són els apartats disponibles dins l’apartat SETUP:

-INTERNET SETUP: permet configurar l’interfície WAN de l’equip, editant els seus valors o afegint-ne una. Es poden modificar els paràmetres de PVC, la categoria de servei, el protocol i el mètode d’encapsulació.

-WIRELESS: aquest apartat ens deixa escollir entre la configuració bàsica i la avançada de la interfície sense fils.

• WIRELESS BASIC: ens permet apagar i encendre la xarxa sense fils, activar/desactivar que les xarxes sense fils siguin independents, el SSID (Service Set Identifier) o nom de la xarxa que permet identificar el servei, status de visibilitat, pais, mode de selecció de canal, canal amb el qual s’emet el senyal d’ona portadora de ràdio, mode 802.11 i ample de banda segons es el cabdal que es vulgui posar a disposició de la xarxa sense fils.

Internet setup

Wireless basic

9

Xarxes Multimèdia - PAC 1

• WIRELESS SECURITY: segons si hem triat l’opció de securetat WEP o WPA/WPA2 ens trobarem pantalles diferents. La pantalla WEP ens ofereix els paràmetres de longitud de la clau WEP, índex de la clau WEP i fins quatre claus. Però es recomana triar l’opció WPA o WPA2 si es desitja una major securetat i, en aquest cas, la pàgina ens mostrarà les opcions de mode de securetat, encriptació WPA, mode WPA i valor d’actualització de la c. lau WPA.

-LOCAL NETWORK: en aquesta pantalla podem escollir l’adreça IP del router, la màscara de subxarxa (que ens definirà el nombre de hosts possibles dins la xarxa) i les característiques més rellevants del servidor DHCP com la seva activació/desactivació, el rang d’adreces que gestionarà i el temps d’alliberament de les adreces. També en

Wireless security Local network (1/3)

10

Xarxes Multimèdia - PAC 1

aquest apartat es configuren els servidors DNS (sistema de noms de

domini) tant pel que fa a l’adreça del servidor primari i el secondari, com per la configuració del servidor respecte dels ports LAN individuals. Una funcionalitat interessant és que es poden reservar adreces IP amb

la MAC configurada i així un equip determinat que necessiti tenir una IP fixa (com per exemple un NAS) pot gaudir sempre de la mateixa IP sense que sigui necessari configurar un rang que deixi fora la seva adreça i haver de configurar aquesta de forma manual. També podem consultar la llista de clients assignats dinàmicament per DHCP i la informació detallada com el seu nom, adreça MAC, IP, etc.

Local network (2/3)

Local network (3/3)

11

Xarxes Multimèdia - PAC 1

Dins l’opció del menú principal, també podem escollir ADVANCED, que ens mostrarà els sub-menús ADVANCED WIRELESS, PORT FORWARDING, DMZ, SAMBA, 3G CONFIGURATION, PARENTAL CONTROL, FILTERING OPTIONS, QoS CONFIGURATION, FIREWALL SETTINGS, DNS, DYNAMIC DNS, NETWORK TOOLS, ROUTING SCHEDULES i DLNA.

-Dins ADVANCED WIRELESS trobem les següents opcions:

• L’opció ADVANCED SETTINGS ens permet modificar el comportament de la ràdio sense fil com la velocitat de transmissió, la potència o el període d’actualització del “beacon”. També ens deixa configurar les opcions del SSID i tres xarxes sense fils virtuals o per convidats.

• El MAC FILTERING impedeix accedir a la xarxa a qualsevol dispositiu l’adreça MAC del qual no estigui dins una llista.

• L’opció WPS també es pot configurar en la pàgina WPS SETTINGS amb les opcions de habilitar/deshabilitar, SSID a la que s’aplica, mode (registrar o enrollee), estat de configuració, botó virtual i casella per introduir el PIN en mode enrollee.

-L’apertura de ports és una funció important que ens permet als usuaris remots accedir a serveis en la nostra LAN. El dispositiu accepta peticions

remotes per aquests serveis en la seva IP pública. Es fa servir el protocol UPD o TCP especificat i el número de port, redirigint-se després

Port forwarding setup

12

Xarxes Multimèdia - PAC 1

aquestes peticions al servidor LAN amb l’adreça IP que s’especifiqui. Per configurar el port forwarding en primer lloc triem la connexió WAN a la que el volem aplicar, després el servei (d’entre una llista o un personalitzat), després la adreça IP del host de la nostra xarxa, el rang de ports, el protocol TCP o UDP i després de prémer apply la configuració sortirà en una llista.

-Degut a que algunes aplicacions no són compatibles amb NAT, el dispositiu suporta també l’ús d’una direcció IP DMZ per un únic host a la LAN. Aquesta adreça no es protegeix per NAT i és visible pels agents en Internet amb el software adeqüat.

-Les opcions del servidor SAMBA ens permetran compartir a la xarxa el contingut de les dades emmagatzemades dins la memòria USB que es pot connectar al router. Entre d’altres podem triar el nom del grup de treball, de Netbios, la contrassenya o si es permet l’accés anònim.

-En cas de disposar d’un dispositiu USB amb connectivitat 3G el podem connectar al port USB abans esmentat i configurar els seus paràmetres.

-Les opcions de control parental ens permetran gestionar quines MAC són considerades infantils, podent restringir el seu accés a determinades pàgines web i regles d’accés horari.

-El filtrat IPv4 permet crear regles de filtrat que identifiquin tràfic IP entrant especificant un nom de filtre i, com a mínim, una condició.

-El router també disposa d’un FIREWALL que impedeix bloquejar intents de descobrir ports o serveis vulnerables que puguin ser explotats des

de l’exterior.

-Es poden assignar valors als servidors DNS preferits o es pot deixar que el router obtengui aquesta adreça de forma automàtica. En cas de problemes amb el servidor DNS es poden canviar aquestes adreces per altres com 8.8.8.8 o 8.8.4.4

-Com molts proveïdors d’internet no ofereixen d’entrada una IP dedicada als seus clients, amb el router podem configurar un servei de DNS dinàmic que permetrà la nostra IP pública dinàmica ser accedida per mitjà d’un nom de host estàtic. DDNS requereix que contractem un compte amb un proveïdor de servei DDNS com DyndDNS.org o dlinkddns.com.

-El menú NETWORK TOOLS ens proporciona les eines següents: port mapping, IGMP proxy, IGMP snooping, UPnP, ADSL, SNMP, TR-064, TR-069, certificats i impressora.

-El menú ROUTING , amb les seves opcions d’enrutament estàtic, policy route, default gateway i RIP, ens permet configurar les opcions d’enrutament.

-DLNA (Digital Living Network Alliance) és un conjunt de guies d’interoperativitat per la compartició de mitjans digitals entre dispositius multimèdia. Aquesta opció ens permet habilitar-lo.

La tercera opció del menú principal és la de gestió, permetent accedir als submenús de SYSTEM MANAGEMENT, FIRMWARE UPDATE, ACCESS CONTROLS, DIAGNOSIS, LOG CONFIGURATION i LOGOUT. Entre les

13

Xarxes Multimèdia - PAC 1

opcions de diagnòstic destaquem la possibilitat de comprovar si funciona la línia ADSL i la de l’eina traceroute del propi router que envia paquets a Internet per determinar la ruta per la que passen.

La darrera opció del menú principal, STATUS, ens mostra pantalles amb la informació del dispositiu i l’estat de la connexió, una llista dels clients wireless, dels clients DHCP, un registre del sistema i una pàgina d’estadístiques amb informació sobre els paquets rebuts i enviats, i la qualitat de la connexió ADSL, entre d’altres.

Status

14

Xarxes Multimèdia - PAC 1

Bibliografia i fonts consultades

Referències bibliogràfiques i en línia

Wikipedia contributors. Request for Comments [Internet]. Wikipedia, The Free Encyclopedia; 2016 Apr 14, 12:28 UTC [cited 2016 Apr 16]. Avai-lable from: https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Request_for_Comments&oldid=715218914.

Wikipedia contributors. Ping (networking utility) [Internet]. Wikipedia, The Free Encyclopedia; 2016 Apr 13, 16:40 UTC [cited 2016 Apr 16]. Available from: https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ping_(networking_utility)&oldid=715086741.

Techopedia. Three-way handshake. [en línia] Disponible a: <https://www.techopedia.com/definition/10339/three-way-handshake>

K. Borch, P. Francis. The IP Network Address Translator (NAT) [en línia] Disponible a <http://www.faqs.org/rfcs/rfc1631.html>

ADSLayuda. Introducción al NAT. [en línia] Disponible a <http://www.adslayuda.com/generico-nat.html>

Brand media, Inc. What is a Subnet Mask [en línia] Disponible a <https://www.iplocation.net/subnet-mask>

Wikipedia contributors. Secure Shell [Internet]. Wikipedia, The Free Encyclopedia; 2016 Mar 17, 19:11 UTC [cited 2016 Apr 16]. Available from: https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Secure_Shell&oldid=710570119.

Observa Telecom. BHS-RTA. Manual de Usuario Avanzado [en línia] Disponible a <http://www.movistar.es/rpmm/estaticos/residencial/fijo/ban-da-ancha-adsl/manuales/modem-router-inalambricos-adsl/home-station-adsl-observa-rta/manual-usuario-fabricante.pdf>

Imatges

Fotografia de portada: router ADSL (cc 0) Pere Amengual.

Captures de pantalla de configuració del router HOME STATION BHS-RTA: Observa Telecom. BHS-RTA. Manual de Usuario Avanzado [en lí-nia] Disponible a <http://www.movistar.es/rpmm/estaticos/residencial/fijo/banda-ancha-adsl/manuales/modem-router-inalambricos-adsl/ho-me-station-adsl-observa-rta/manual-usuario-fabricante.pdf>

La resta d’imatges (cc0) Pere Amengual Gomila