Examen de Redes de Datos Tecnólogo en Telecomunicaciones (ROCHA)

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1 Examen de Redes de Datos Tecnólogo en Telecomunicaciones (ROCHA) SOLUCIÓN (más completa que el mínimo requerido para obtener los máximos puntajes) Pregunta 1 En el sistema de nombre de dominio (DNS): a) Explique el significado y uso de los registros A, PTR y MX. b) Explique cuál es el uso y utilidad del campo TTL (time to live) o tiempo de vida asociado a los registros del DNS. c) El administrador de una red tiene alojado su servidor web en un equipo de nombre web1.empresa.com y tiene asociado un registro CNAME (alias) en el DNS que asocia el nombre con el nombre web1.empresa.com. Está instalando una nueva versión de su sitio web en una nueva máquina de nombre web2.empresa.com, de modo de poder realizar la instalación sin afectar el servicio web existente. Cuando culmina la fase de instalación y pruebas del nuevo sitio web alojado en web2, modifica el registro CNAME del DNS para que quede ahora asociado a web2.empresa.com y apaga el viejo servidor web1.empresa.com. Una vez realizado el cambio, comienza a recibir quejas desde los clientes de que el sitio web está inaccesible. Explique cuál es la causa de este problema. d) Cómo se soluciona o cómo debería haberse actuado para evitar el problema? Respuesta pregunta 1 a) El registro A asocia una etiqueta o nombre del DNS con una dirección IP. El uso principal es establecer una correspondencia entre los nombres de los equipos y sus direcciones IP. El registro PTR asocia una dirección IP con un nombre o etiqueta del DNS. Sirve para obtener el nombre asociado a una IP. Para resolver esto, se utiliza el mismo esquema de búsquedas del DNS convirtiendo previamente la IP buscada A.B.C.D en la etiqueta D.C.B.A.in-addr.arpa. Asociado a este nombre se encontrará en el DNS un registro PTR que indicará el nombre de la máquina cuya IP es A.B.C.D. El registro MX asocia a un nombre de dominio el nombre de la máquina que recibe el correo de ese dominio. Tiene asociado además un número que representa una prioridad en caso que haya más de un servidor de correo asociado al dominio. b) Una consulta DNS puede implicar varios mensajes y respuestas de varios servidores. Si se consultara reiteradamente por un mismo recurso, habría que realizar repetidamente toda la secuencia de mensajes y respuestas. Para evitar esto, se utiliza un caché en el cual quien consulta, almacena los resultados para reutilizarlos en futuras consultas. 1/6

2 El almacenamiento en el caché debe ser limitado en el tiempo, ya que de lo contrario crecería infinitamente y podría haber problemas cuando cambia la asociación de algún registro consultado previamente. Por lo tanto, los registros se guardan en el caché durante un tiempo indicado en el propio valor del registro. Ese tiempo es el parámetro TTL (time to live) que cada registro de DNS tiene asociado por su autoridad. El TTL es un valor en segundos durante el cual, el valor obtenido en la consulta de ese registro puede considerarse válido. Si ese tiempo expira, entonces habrá que borrar ese valor del caché y si se vuelve a necesitar, habrá que realizar la búsqueda completa nuevamente. c) La causa del problema es que todas las consultas previas al cambio almacenarán el resultado de la consulta en su caché por un tiempo igual al valor del TTL. Si por ejemplo el TTL es de 3600 (1 hora), cuando se cambie el valor del CNAME, aquellos que hubieran realizado consultas en la hora anterior al cambio, seguirán con el valor antiguo válido en su caché y seguirán tomando como válida la correspondencia www CNAME www1. Una vez transcurrida una hora del cambio, ya no podrán existir clientes que mantengan la información anterior. d) El problema se solucionará solo TTL segundos después del cambio, porque para entonces, quienes aún estaban usando la correspondencia vieja tendrán que volver a consultar. Durante TTL segundos, algunos clientes no podrán acceder al sitio nuevo. Para solucionar el problema, habría que haber bajado una hora antes de hacer el cambio el TTL del registro CNAME a un valor bajo, digamos 5 segundos. De este modo, ningún cliente podrá guardar ese valor por más de 5 segundos. Una vez realizado el cambio se debería subir nuevamente el TTL al valor Pregunta 2 a) Una aplicación que corre en un equipo A desea enviar 100 bytes de datos a su contraparte en el equipo B. Este mensaje no requiere respuesta por parte de la aplicación que corre en B. Se utiliza una conexión TCP para esa transferencia. Suponga que el número de secuencia inicial elegido por A es 10 y el número de secuencia inicial elegido por B es 40. Especifique los campos relevantes (números de secuencia, reconocimiento y banderas) de todos los segmentos de la secuencia necesaria para realizar la transferencia indicada (segmentos de A hacia B y de B hacia A). Justifique su respuesta. b) Cómo sería la secuencia de segmentos si se utilizara protocolo UDP en vez de TCP. Justifique su respuesta. Respuesta pregunta 2 a) En TCP es necesario establecer una conexión antes de enviar los datos y la misma debe ser cortada cuando finaliza. Los números de secuencia en TCP cuentan los bytes enviados salvo cuando los segmentos tienen las banderas de SYN o FIN encendidas que se gasta un número de secuencia para poder confirmar estas banderas. 2/6

3 Por lo tanto los segmentos intercambiados tendrán los campos indicados en la siguiente tabla: Origen- Bandera SYN Bandera FIN Bandera ACK # de Secuencia # de reconocimiento comentario A -> B xx Solicitud de conexión de A B -> A Reconocimiento se gasta un número de secuencia de A A -> B Confirmación, se gasta un número de secuencia de B A -> B Se envían los 100 bytes B -> A Los números de secuencia se corresponden con los bytes de datos transmitidos A -> B Corte de conexión B -> A Reconocimiento y corte Se gasta un número de secuencia en el corte A -> B Confirmación Los tres primeros segmentos corresponden a la fase de inicio de conexión, y los tres últimos al corte de conexión. En este caso se supuso un corte simétrico iniciado por A. También se supuso que A no envía datos en la tercer vía del establecimiento, sino que lo hace en el segmento siguiente. Esto último es lo que hacen normalmente las implementaciones actuales. La bandera de ACK solamente aparece apagada en el primer segmento (no se está reconociendo nada previo) por lo que el campo de # de reconocimiento en ese segmento tiene un valor irrelevante. b) En el caso de UDP no hay establecimiento ni corte de conexión, por lo que se enviarían los 100 bytes de datos con el agregado de los campos de encabezado de UDP. Es claro que en UDP el overhead del protocolo es mucho menor debido a que es no orientado a conexión y no confiable. Pregunta 3 a) Explique la función de las tablas de rutas. Indique qué información contiene. b) Explique detalladamente el algoritmo de búsqueda en la tabla de rutas, conocido como Longest Prefix Match. c) En esquema de red de la figura siguiente los equipos A y B son computadoras de usuario mientras que los equipos R1 y R2 son enrutadores. No se utiliza la funcionalidad de NAT (Network Address Translation). Se dispone del rango de direcciones /24 para asignar a las subredes LAN1 y LAN2. i. Asigne un rango de direcciones a cada LAN ii. Asigne direcciones IP a los equipos A, B, R1 y R2. El enlace de R1 con Internet es un enlace punto a punto configurado con las direcciones indicadas en la figura 3/6

4 iii. Especifique las tablas de rutas necesarias en los equipos para que puedan comunicarse entre si y con cualquier equipo de Internet B Internet LAN /30 R2 R /30 LAN2 A Respuesta pregunta 3 a) La función de la tabla de rutas en redes de datagramas es determinar el próximo salto para llegar a un determinado destino. Contiene la información de los destinos alcanzables (especificados por un número de red y una máscara) y las direcciones IP asociadas como próximo salto para cada uno de ellos. b) En Internet, se utiliza el algoritmo longest prefix match para hacer la búsqueda en la tabla de rutas. Los destinos de la tabla de rutas se ordenan desde las máscaras más largas (con más unos) que representan redes más específicas hacia aquellos destinos con máscaras más cortas (con menos unos) que representan redes más grandes y por lo tanto más generales. De este modo cuando se busca un destino, se comienza por la primer entrada en la tabla que será la red más específica o más pequeña. Cuando se recibe un paquete para encaminar, el algoritmo toma la dirección IP de destino del paquete y comienza a recorrer la tabla de rutas para encontrar el próximo salto más apropiado para ese destino. Para saber en cuál de los destinos (rangos de IPs) especificados en cada entrada de la tabla contiene a la dirección IP buscada se realiza un AND bit a bit de la dirección buscada con la máscara del primer destino de la tabla. Si la dirección de red de esa entrada coincide con el resultado del AND, entonces la IP buscada está en ese rango y el paquete se envía a la IP del próximo salto asociada a esa entrada. No se consulta el resto de la tabla. Si la dirección buscada no pertenece a ese rango, se sigue con la siguiente entrada de la tabla y se procede del mismo modo. Si se llega al final de la tabla y no se encuentra un rango apropiado para la IP destino buscada, se descarta el paquete y se envía un mensaje ICMP al originador del mismo (IP de origen del paquete) indicándole que el paquete fue descartado (mensaje nework unreacheable de ICMP). Puede existir un ruta por defecto especificada como /0 que con el algoritmo indicado servirá para cualquier IP destino. En caso de existir la ruta por defecto y no haberse encontrado entradas anteriores que sirvieran para el destino, el paquete se enviará al próximo salto indicado por esta ruta. 4/6

5 c) i. Se puede por ejemplo dividir el rango disponible en dos partes con máscara de 25 bits. De este modo quedarían por ejemplo los rangos /25 para asignar a LAN1 y /25 para asignar a LAN2. Observar que los rangos deben ser disjuntos y que se especifican con la dirección base del rango (parte de host todo en 0) y la máscara (cantidad de bits de la misma). ii. Una asignación posible sería: LAN1: B: , R2: LAN2: R2: , A: , R1: iii. Tablas de rutas: Tabla de A /25 Directamente / (R2) / (R1) Tabla de R /25 Directamente /25 Directamente conectada eth / (R1) Tabla de B /25 Directamente / (R2) Tabla de R /30 Directamente /25 Directamente conectada eth / (R2) / Pregunta 4 a) Explique el funcionamiento del protocolo ARP indicando su cometido y a qué tipo de tecnologías de red se aplica. Indique las características de los mensajes intercambiados. b) En el diagrama de la figura, el equipo A desea enviar un paquete IP al equipo B. Indique qué equipos ven la solicitud de ARP enviada por A y cuáles la respuesta de ARP enviada por B. A E HUB SWITCH HUB F C D B 5/6

6 Respuesta pregunta 4 a) ARP se utiliza en redes con medios compartidos y permite simplificar la administración de la red. Cuando un equipo necesita armar una trama de capa MAC debe conocer la MAC de destino a quién se desea enviar la trama. El originador típicamente sabrá la dirección de capa de red a la que debe enviar el paquete, pero desconocerá la dirección MAC. Se requiere entonces una tabla que tenga la correspondencia entre las direcciones MAC y las direcciones de capa de red. ARP es un protocolo que automatiza la creación de esta tabla. Para implementar esto, cuando un equipo A quiere enviar un paquete al equipo B que está en su misma LAN, envía un mensaje ARP que preguntando quién tiene IPB?. El mensaje se envía en una trama que tendrá: MAC de origen: MACA y MAC de destino: FF:FF:FF:FF:FF:FF (dirección de broadcast de MAC, todos los equipos de la red deben procesarla). En el contenido del mensaje ARP aparecerá la IPB buscada y la MACA y la IPA. Estos dos últimos datos son necesarios para que el receptor aprenda la correspondencia de A por si posteriormente debe comunicarse con ese equipo. Todos los equipos de la red reciben esta consulta ARP pero solamente B tiene configurada la IPB y por tanto solamente B responderá con un mensaje ARP con MAC de origen: MACB, MAC de destino: MACA (observar que ya no se envía información a todos los equipos, no hay broadcast en la respuesta). Dentro del mensaje ARP aparecerá la correspondencia MACB, IPB. De esta forma A obtiene la MAC de B (MACB) y ahora podrá enviarle la información que desee. También con este intercambio de dos mensajes ARP, B obtiene la MACA por si desea también enviar información a A. Observar que los mensajes ARP no son transportados sobre paquetes IP. Las correspondencias entre direcciones IP y direcciones MAC aprendidas se almacenan en una tabla de ARP durante un tiempo para evitar tener que intercambiar siempre los mensajes indicados anteriormente. No se almacenan para siempre porque las máquinas pueden darse de baja y para no mantener información innecesaria que enlentezca la búsqueda en la tabla. b) Cuando se envía el primer mensaje de ARP generado por A para encontrar la MAC de B, éste se realiza por broadcast a la dirección FF:FF:FF:FF:FF:FF por lo que el switch lo enviará por todas sus interfaces. Esto es independiente de si el switch ya tenía algo en su tabla de MACs, lo envía por todas las bocas porque está dirigido a todas las máquinas. Los HUBs asimismo siempre repiten todo lo que reciben por las restantes interfaces. De lo anterior se deduce que el primer mensaje de ARP request enviado por A, es recibido por todos los demás equipos de la red. Una vez que B recibe el ARP request e identifica que están consultando por su IP, responde (ver parte a) con una trama destinada a la MAC de A, que obtuvo del campo MAC origen del mensaje de ARP request recibido. Esa trama generada por B, será reenviada por el HUB al que está conectado y por tanto llegará al equipo F y al Switch. Este último, cuando vea la dirección MAC destino de la trama, la buscará en su tabla de MAC para saber en qué interfaz está conectada la máquina A. Como A envió una trama previamente (el ARP request), el switch aprendió en cuál de sus interfaces estaba conectado A (la interfaz por la que recibió la trama originada por A). Entonces enviará la trama de respuesta de B solamente por la interfaz en que está conectada A. De este modo, la respuesta de ARP de B solamente es recibida por A y F. 6/6

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