Redes TCP/IP bajo Unix Conceptos básicos de Operación y Administración. por Ing. Fernando A. Cuenca (andres@bbs.frc.utn.edu.ar) Laboratorio de Sistemas - UTN Facultad Córdoba Introducción El presente trabajo persigue 2 objetivos: en primer lugar, presentar al lector las posibilidades que ofrece un ambiente de red basado en Unix; en segundo lugar, introducirlo en los conceptos básicos requeridos para administrar una red TCP/IP bajo el citado sistema operativo 1. No obstante lo anterior, se hacen dos aclaraciones al lector: Se asumirá que el lector posee conocimientos básicos de la terminología empleada en tecnología de redes (LAN vs WAN, topologías, medios de transmisión, protocolos, conmutación por paquetes, etc.). "Lo maravilloso de los estándares es que hay muchos de donde elegir" -- Almirante Grace Murray Hooper 2. Uno de los grandes mitos acerca de Unix es su nivel de estandarización. Si bien todas las diversas variantes (o flavors) de Unix comparten una filosofía común muy amplia lo cual hace posible un alto grado de similitud entre todas ellas, en el momento de afinar los detalles de la implementación suelen aparecer discrepancias (en particular, los nombres de los comandos, el formato y nombre de los parámetros, el formato de los resultados que se muestran por pantalla, etc.). Para éste articulo se tomará al sistema operativo Linux (una variante de Unix de distribución gratuita) como plataforma de referencia; será tarea del lector identificar las diferencias con su propia plataforma y realizar las adaptaciones del caso. 1 Cabe aclarar, sin embargo, que la mayoría de los conceptos que se desarrollarán en el capítulo de Administración son aplicables a casi todas las implementaciones de TCP/IP bajo otras plataformas. 2 La Almirante Grace Hooper participó en el diseño del lenguaje COBOL, durante la década del 60.
Conectándose a Unix Terminales "bobas", Workstations y PCs El sistema operativo Unix fue concebido en los años 70. En aquellos tiempos, el modelo imperante para los sistemas de computación era el que llegó a conocerse como "de tiempo compartido", en donde un equipo central con capacidad de multiprogramación (conocido como host) atendía simultáneamente a múltiples usuarios conectados al mismo desde terminales remotas ubicadas en el mismo edificio o en otras locaciones conectadas al mismo a través de una red de Figura 1: Computador PDP-8 comunicaciones. Dichas terminales estaban constituidas básicamente por un teclado, una pantalla y un dispositivo de comunicaciones (usualmente de tipo serial, por ejemplo basado en RS-232), y se denominaban "terminales bobas" (dumb terminals) debido a que carecían por completo de capacidad de procesamiento, mas allá de la necesaria para tomar caracteres desde el teclado, enviarlos al equipo central por el vínculo de comunicaciones y recibir desde él nuevos caracteres que desplegar en la pantalla. De esta forma, resultaban meros dispositivos de interface entre el usuario y un proceso en ejecución en la computadora central. Figura 2: Terminal VT100 Luego, durante el transcurso de la década del 80 y conforme los costos de la tecnología de computación disminuían crecientemente, fue creciendo una nueva concepción tendiente a llevar poder de procesamiento más cerca del usuario. Por una parte, las PC (Computadoras Personales) aparecieron en escena y rápidamente empezaron a poblar las oficinas y mas tarde los hogares. Aquellas organizaciones que se vieron en la situación de enfrentar la coexistencia de equipos personales con centralizados encontraron que podían aprovechar lo mejor de ambos mundos permitiendo el acceso desde las PCs a las aplicaciones y datos corporativos corriendo bajo Unix, por medio de conexión de las PCs al host Unix a través de conexiones seriales y la ejecución en la PC de un software emulador de terminal. Dichos programas constituyen básicamente una terminal boba implementada en software, que utiliza el hardware de la PC de manera tal que la misma se comporta como si se tratara de una terminal corriente (es decir, solo procesa entradas y salidas por teclado y pantalla, quedando el procesamiento de la aplicación en manos del equipo central). Por otra parte, en los ambientes de ingeniería e investigación, empezaron a aparecer potentes computadoras personales basadas en Unix y construidas, usualmente, con tecnología RISC, denominadas workstations (estaciones de trabajo). Si bien estos equipos corrían básicamente el mismo Unix que los equipos centralizados, explotaban más sus capacidades de multiprocesamiento que la de atender múltiples usuarios simultáneos; es decir, se trataba de equipos con mucho potencial de cálculo, especialmente pensado para aplicaciones de ingeniería o científicas, operados por un único usuario desde la consola (pantalla y teclado conectado directamente al equipo), siendo muy poco usual que se las conectara a terminales seriales a ser utilizadas por otros usuarios, a pesar de que el sistema operativo soportaba esta modalidad de trabajo. 2
Si bien el pasar de equipos centralizados compartidos a equipos personales individuales trajo como beneficio un mayor poder de procesamiento y flexibilidad para los usuarios, se llevó consigo una de las ventajas de la computación centralizada: la posibilidad de compartir recursos. Es por ello que la década del 80 no sólo es la década de la computación personal, sino también la de la popularización y crecimiento de las redes de área local (denominadas LAN). La idea de interconectar equipos en redes no era nueva; sin embargo, los esfuerzos de investigación y desarrollo en tal sentido se orientaban mas bien a la interconexión de equipos ubicados en locaciones distantes entre sí, formando redes de área amplia (conocidas como WAN), ya que el "área local" estaba dominada por equipos de conexión centralizada. En el caso particular de Unix, la técnica de interconexión que se volvió standard fue la basada en una familia de protocolos de comunicaciones denominada TCP/IP, mediante la cual dos equipos Unix interconectados podían intercambiar datos y permitir a usuarios conectados a uno de ellos iniciar nuevas sesiones de trabajo en el otro. Cuando las workstations aparecieron en la escena a mediados de la década del 80 3, resultó natural que estuvieran preparadas con capacidades de conectividad en red. No obstante, el tipo de conectividad requerida no era a nivel WAN sino a nivel LAN, a fin de que pudieran interactuar con otras workstations y con equipos centralizados de mayor porte disponibles en la organización. Se volvió entonces practica standard entre los fabricantes de workstations que las mismas contaran con capacidad de conectividad TCP/IP y hardware para conexión a una red LAN, utilizando la norma Ethernet, que finalmente terminó por convertirse en el standard para redes de estas características. De ésta manera, un usuario poseedor de una workstation podría ejecutar localmente sus aplicaciones y al mismo tiempo iniciar sesiones de trabajo remotas en los servidores corporativos (y, por supuesto, en otras workstations disponibles en la red 4 ). Figura 3: Workstation Sun Al mismo tiempo, las PCs fueron ganando terreno en el ámbito de las redes LAN (y, de hecho, resultaron finalmente sus principales impulsores). Sin embargo, no fue hasta mediados de los 90 con la masificación del acceso a servicios Internet (la red TCP/IP por excelencia) que TCP/IP se volvió un componente obligado del software de red de éstas computadoras, desplazando a otros protocolos como IPX y NetBIOS, que dominaron la escena de las LAN entre PCs durante años. Como resultado, hoy puede utilizarse una PC de bajo costo para acceder a servicios de datos y sesión remota sobre servidores Unix, de manera análoga a la que se utilizaría desde una workstation. El Sistema X-Window Cabe mencionar finalmente otro tipo de conexión a sistemas Unix, para el cual hay que analizar previamente el formato con que esas conexiones pueden realizarse. Tradicionalmente, las terminales bobas fueron dispositivos "de caracteres", que permitían conexiones en modo texto. Las primeras terminales eran extremadamente primitivas; denominadas "ttys de vidrio", básicamente eran variaciones de los teletipos (de allí la denominación "tty") y únicamente permitían desplegar líneas de caracteres y producir Figura 4: Terminal "de copia dura" avances de carro, sin que el programador tuviera o teletipo control alguno sobre el formateo y ubicación de dichos caracteres en la pantalla. Con el tiempo, fueron evolucionando hasta eliminar esas limitaciones (se transformaron en terminales "de pantalla completa") y agregaron nuevas capacidades como 3 La primera workstation fue lanzada al mercado por Sun Microsystems en 1983. 4 Esta concepción del trabajo en red llevó a Sun a acuñar el slogan "The network is the computer" ("La computadora es la Red"). 3
diferentes estilos (caracteres parpadeantes, remarcados, subrayados, etc.), diferentes juegos de caracteres, caracteres gráficos, etc. Pero continuaron siendo terminales capaces de mostrar solamente texto. Mientras esto ocurría en el ámbito comercial, el MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts) se encontraba trabajando en el Proyecto Athena. Uno de los resultados de ese proyecto fue un "sistema de presentación gráfica distribuida". La idea consistía en permitirle a un programa, llamado cliente, ejecutarse en una computadora y enviar su salida (ya fuera esta texto o gráficos) por medio de enlaces TCP/IP a otro programa, llamado servidor de ventanas (window server), en ejecución en la misma u otra computadora. Las computadoras del cliente y el servidor podrían ser inclusive totalmente diferentes (en hardware y/o sistema operativo), en tanto y en cuanto ambas estuvieran interconectadas de alguna manera por TCP/IP e implementaran un protocolo especial denominado protocolo X. El conjunto resultante se denominó Sistema X-Window, en el cual la funcionalidad de la aplicación se divide entre el Server-X (o servidor de ventanas) que tiene a cargo la administración de los recursos físicos de presentación (es decir, manipula los recursos del hardware de visualización, las entradas por teclado y los eventos del mouse) al cual se conectan múltiples Clientes-X (es decir, las aplicaciones que el usuario ejecuta sobre el equipo central), vinculadas las mismas al Server-X por medio de enlaces TCP/IP. Una de las aplicaciones de X-Window fue permitir la creación de un nuevo tipo de terminales, conocidas como X-Terminals. Una X-Terminal es básicamente una terminal boba en el sentido de que no procesa localmente las aplicaciones del usuario, pero la principal diferencia es que le ofrecen una interfaz gráfica altamente sofisticada. Para ello, una X-Terminal implementa el protocolo X y cuenta con un window server. Cuando el usuario, por medio de una X-Terminal, lanza una aplicación, la misma se ejecuta en el host, excepto las operaciones de dibujo sobre la pantalla y la captura de eventos de teclado y mouse, que son ejecutadas por el Server-X localmente en la X- Terminal. En otras palabras, cuando el Cliente-X requiere desplegar algún tipo de información por pantalla, le envía una petición al Server-X para que la lleve a cabo; de la misma manera, Figura 5: Terminal X de Tektronics no es la aplicación la que realiza la lectura de teclado y la captura de eventos del mouse, sino que dicha operación la realiza en Server-X (sobre la X-Terminal) para luego notificar al Cliente-X (en el host) cuando los eventos eventualmente ocurren. Todo ese diálogo entre el Cliente-X y el Server-X se materializa en forma de mensajes TCP/IP. Por otra parte, X-Window se volvió un componente infaltable de las workstations. X- Window es un sistema de ventanas cliente/servidor. Una de las ventajas del modelo cliente/servidor es que puede ser implementado tanto de manera distribuida (es decir, cliente y servidor ejecutándose en computadoras diferentes) como local (cliente y servidor ejecutándose en la misma computadora), debido a que lo único que establece es que deben existir dos procesos (el cliente y el servidor) unidos a través de un canal de comunicaciones. Para el caso de X-Window, esto significa que tanto el Server-X como el Cliente-X podrían eventualmente ejecutarse en la misma computadora, tal como ocurre en una workstation. Finalmente, y dado que ya en el espíritu inicial de los diseñadores de X-Window estaba embebido el concepto de independencia de plataforma entre el Cliente-X y el Server-X, resultó natural la eventual aparición de Servidores-X para plataformas completamente diferentes de Unix, tal como MS-Windows. Ello posibilitó utilizar una máquina Windows como si fuera una X-Terminal, una estrategia análoga a la utilizada anteriormente por medio de emuladores de terminal. 4
En resumen... Se han reseñado varias formas para conectarse a un host Unix: Por medio de una terminal boba conectada al host a través de un vínculo serial (directo o indirecto -- como por ejemplo, un módem); Por medio de una PC, un programa emulador de terminal y un vínculo serial al host (nuevamente, directo ó indirecto); Por medio de conexiones TCP/IP a través de una red LAN o WAN, desde otro host Unix, una workstation, una PC o cualquier otro tipo de computadora que cuente con software TCP/IP. Desde una X-Terminal o una computadora (PC, workstation, etc.) que implemente el protocolo X 5. 5 Este tipo de conexión es estrictamente otra forma de conexión TCP/IP. Se la menciona por separado debido a que su formato es radicalmente diferente al de las conexiones TCP/IP mas conocidas (como por ejemplo, conexiones vía telnet). 5
Trabajando en una red Unix Se discutirán a continuación algunas de las actividades más usuales que se realizan al trabajar en el entorno de una red TCP/IP bajo Unix: Sesiones remotas Transferencia de archivos Ejecución remota Comunicación entre usuarios A los fines de la ejemplificación, se asumirá que el entorno en el que está trabajando un usuario cuyo login name es jperez es el que se muestra en la figura siguiente, y que dicho usuario está actualmente conectado al host Antares, y que dispone de acceso a cuentas de usuario en el host Canopus, ambos corriendo alguna versión de Unix: Red Local Canopus Antares Sesiones remotas Iniciar una sesión remota significa conectarse desde una computadora a otra, a través de una red de comunicaciones, a los fines de ejecutar procesos a la distancia. En otras palabras, por medio de sesiones remotas es posible trabajar en una computadora operándola remotamente desde otra, ubicada quizás a grandes distancias; a los fines prácticos, resulta equivalente a estar sentado en la consola del sistema remoto. En nuestro ejemplo, si el usuario jperez que se encuentra conectado a la computadora Antares inicia una sesión remota en Canopus, a partir de ese momento todo comando que ejecute lo hará en el procesador de Canopus. Cabe aclarar que el acceso a un host Unix desde una terminal serial no se considera una sesión remota, por mas lejana que se encuentre físicamente ubicada la terminal. Las sesiones remotas entre sistemas Unix se realizan por medio de la ejecución de programas basados en TCP/IP, como los descriptos en las secciones siguientes. Arquitectura de una sesión remota Los programas de sesión remota bajo Unix trabajan según un esquema cliente/servidor, en el cual el usuario que desea iniciarla ejecuta localmente en su computadora un programa (el cliente) al cual le indica el nombre del host en el cual se iniciará la sesión. Dicho programa se comunica por medio de TCP/IP con otro ejecutándose en background en la computadora de destino (el servidor), el cual, luego de autenticar la identidad del usuario y verificar que tiene permiso para utilizar el servicio, inicia un shell para interpretar los comandos que envíe el usuario remoto: 6
Shell local Cliente de sesión remota Servidor de sesión remota Shell remoto El servidor de sesión remota asocia el shell remoto con una terminal virtual (o pseudo-tty) cuyas entradas y salidas están asociadas a una conexión de red. Así, todo lo que el usuario teclee en su terminal será capturado por el cliente de sesión remota y enviado a través de la red al shell remoto; de manera similar el shell remoto enviará la salida de los comandos al usuario por la misma conexión de red. Cuando el usuario ejecute el comando para terminar el shell (usualmente, exit o Control-D), el shell remoto finaliza y la sesión remota se cierra. Sesiones remotas utilizando rlogin rlogin es el comando de sesión remota nativo de Unix. Su sintaxis básica es la siguiente: rlogin nombre_de_host Al ser invocado de esa forma, rlogin intenta iniciar una sesión remota en el host indicado, bajo el mismo nombre de usuario actual, previo ingreso de la palabra clave: jperez@antares:$ rlogin canopus Password: Last login: Mon Feb 10 15:30:45 from orion. jperez@canopus:$ _ Si la clave es ingresada correctamente, la sesión remota se inicia, rlogin informa la fecha y origen del último ingreso al sistema y, a partir de ese momento, el usuario puede ejecutar comandos en la máquina remota, obteniendo la salida de los mismos en el host local. Para cerrar la sesión, basta con ingresar el comando normal para finalizar el shell remoto, por ejemplo, exit: jperez@canopus:$ exit Conection closed. jperez@antares:$ _ Si se desea iniciar una sesión remota bajo otra identidad (es decir, entrado como otro usuario), el login name correspondiente puede indicarse utilizando el comando -l: jperez@antares$ rlogin -l plopez canopus Password: plopez@canopus$ _ Como ya se dijo, rlogin pide la contraseña de la cuenta remota antes de permitir el acceso al shell. Sin embargo, es posible configurar rlogin de manera que considere equivalentes dos cuentas y no pida password para iniciar sesiones. Continuando con el ejemplo anterior, si el usuario jperez tiene cuenta tanto en Antares como en Canopus, para evitar que se le pida password al iniciar una sesión remota con rlogin deberá crear en su directorio de login de la máquina remota un archivo llamado.rhosts, y en el mismo listar los nombres de las 7
computadoras desde donde desea entrar sin password. También podría otorgar acceso libre a otros usuarios, listando los nombres de login a continuación del nombre de máquina. Por ejemplo, si el archivo.rhosts ubicado en el directorio de conexión de jperez en Canopus contuviera la siguiente información: antares orion plopez ello indicaría que el usuario jperez puede entrar a Canopus sin password desde Antares, mientras que el usuario plopez podrá hacer lo mismo desde Orión. Cabe destacar que el uso del archivo.rhosts es un serio compromiso a la seguridad de la cuenta y es un recurso que debe ser utilizado con mucha precaución; en el ejemplo anterior, si alguien ganara acceso a la cuenta de jperez en Antares, automáticamente podría entrar a la cuenta de Canopus. Como medida extra de seguridad, rlogin solo prestará atención al archivo.rhosts si el mismo solo puede ser accedido por el usuario (es decir, si su modo es rw------- ó 600 en octal). Sesiones remotas utilizando telnet El comando rlogin fue diseñado teniendo en cuenta que tanto el host local como el remoto son máquinas corriendo Unix 6. A fin de permitir sesiones remotas entre equipos con sistemas heterogéneos, fue diseñado otro protocolo denominado TELNET. Bajo Unix, puede establecerse una conexión TELNET con el siguiente comando: telnet nombre_de_host La principal diferencia entre telnet y rlogin es que el primero de estos siempre pide usuario y password para iniciar la sesión: jperez@antares:$ telnet canopus Trying 170.25.1.5 Connected to canopus.galaxia.org.ar Escape character is '^]' Login: jperez Password: Last login: Mon Feb 10 15:30:45 from orion. jperez@canopus:$ _ Aquí puede verse que el usuario jperez inicia una sesión de TELNET hacia Canopus. telnet inicialmente informa que está intentando establecer la conexión con el host remoto (línea Trying...) y luego de unos segundos indicará que la conexión se ha establecido con éxito (línea Connected...). Seguidamente, telnet informa al usuario cual es el carácter de escape, y pide el nombre de usuario y palabra clave para ingresar al host remoto. El carácter de escape (que usualmente es Control-]) es un carácter que es interceptado por el programa telnet ejecutándose en el host local, y no es enviado al host remoto como el resto de los caracteres tipeados por el usuario. Se utiliza para llamar la atención del programa telnet, el cual responde con un prompt y queda a la espera de comandos: jperez@canopus:$ ^-] telnet> _ 6 Estrictamente, rlogin asume que ambos extremos de la conexión de red ejecutan el demonio identd, que permite identificar el propietario de conexiones TCP. 8
Existen varios comandos que pueden utilizarse aquí, pero el mas usual es el comando exit, utilizado para cortar la conexión, o! (signo de admiración) que permite iniciar un subshell en el host local. Sesiones remotas utilizando ssh Tanto telnet como rlogin utilizan protocolos de comunicación abiertos, en el sentido de que todos los datos se transmiten sin ningún tipo de protección por encriptado. Esto significa que cualquier otra persona que tenga acceso al medio físico de transmisión podría (con los conocimientos y herramientas apropiadas) interceptar las transmisiones y eventualmente obtener todo aquello que el usuario tipea en su terminal (especialmente, el nombre de usuario y la password) y las respuestas que envía el host remoto. Esto hace que el uso de telnet o rlogin sea inapropiado cuando es necesario un nivel de absoluta seguridad y privacía, especialmente cuando las comunicaciones se realizan a través de largas distancias (por ejemplo, a través de la Internet). Para superar esos inconvenientes, puede utilizarse como alternativa el sistema ssh (por Secure Shell, o Shell Seguro), el cual provee de un esquema de seguridad mucho mas sofisticado y encripta toda el intercambio de datos entre el host local y el remoto. La sintaxis básica 7 de ssh es igual a la de rlogin, es decir: ssh [-l nombre_de_usuario] nombre_de_host en donde la indicación del nombre de usuario (a través del parámetro -l) es opcional y se asume el login name actual por defecto. Transferencia de archivos Los protocolos para transferencia de archivos permiten copiar archivos entre dos computadoras, a través de una red. Se verán a continuación tres programas para transferencia de archivos: ftp, rcp y scp. Transferencia de archivos por ftp La principal diferencia entre ftp y los otros comandos radica en el carácter interactivo de éste comando. Esto significa que ftp funciona a la manera de un shell: primeramente establece la conexión con el sistema remoto y luego queda a la espera de que el usuario le indique, por medio de un lenguaje de comandos, las operaciones a realizar. Para iniciar una sesión FTP, debe ejecutarse en comando ftp indicándole como parámetro el nombre de la computadora remota, por ejemplo: jperez@antares:$ ftp canopus Connected to canopus.galaxia.org.ar 220 canopus.galaxia.org.ar FTP server ready. Name(antares:jperez): jperez 331 Password required for jperez. Password: 230 User andres jperez in. Remote system type is UNIX. Using binary mode to transfer files. 7 Ssh ofrece sofisticados mecanismos de seguridad adicionales al tradicional esquema de seguridad basado en palabra clave, como frases clave de acceso, certificados de identidad y varios métodos de autenticación. Para mayores detalles, refiérase a la documentación provista por el software. 9
ftp> _ Aquí, el usuario jperez inicia una conexión FTP a Canopus. Luego de indicar que la conexión se ha establecido y que el servidor FTP se encuentra listo, ftp pide el nombre de usuario con el que se va a ingresar al host remoto, y luego su correspondiente password. Si la misma se ingresa correctamente, el sistema remoto informa su tipo (en este caso, UNIX) y el modo de transferencia de archivos por defecto (en este caso, transferencia binaria) y queda a la espera de comandos del usuario. Adicionalmente de permitir la transferencia de archivos hacia cuentas del sistema remoto (esto es, la conexión se establece indicando una identidad de usuario registrada en el host remoto e ingresando la palabra clave de esa cuenta), ftp fue diseñado para permitir el acceso de usuarios anónimos a grandes repositorios de archivos, de acceso público. Usualmente los servidores FTP utilizan el nombre de usuario anonynmous para los accesos del público en general, quienes deberán utilizar su dirección de correo electrónico como password: jperez@antares:$ ftp canopus Connected to canopus.galaxia.org.ar 220 canopus.galaxia.org.ar FTP server ready. Name(antares:jperez): anonymous 331 Guest login ok, send your complete e-mail address as password. Password: jperez@canopus.galaxia.org.ar 230 Guest login ok, access restrictions apply. Remote system type is UNIX. Using binary mode to transfer files. ftp> _ Los dos comandos básicos de FTP para transferencia de archivos son put (para enviar un archivo al host remoto) y get (para obtener un archivo desde el host remoto). Ambos operan con un único archivo indicado como parámetro, desde y hacia el directorio actual (tanto local como remoto). Por ejemplo, el siguiente comando: ftp> put informe.doc local: informe.doc remote: informe.doc 200 PORT command successful. 150 Opening BINARY mode data connection for informe.doc. 226 Transfer complete. 1908642 bytes sent in 2.34 secs (13.22 Kbytes/sec) ftp> _ transfiere el archivo informe.doc desde el directorio actual local (esto es, el directorio desde el cual se invocó al programa ftp en el host local) al directorio actual en la computadora remota. Luego de la transferencia, ftp informa la cantidad de bytes transmitidos y la velocidad de la transferencia. Por otra parte, el comando: ftp> get informe.doc local: informe.doc remote: informe.doc 200 PORT command successful. 150 Opening BINARY mode data connection for informe.doc. 226 Transfer complete. 1908642 bytes received in 2.34 secs (13.22 Kbytes/sec) ftp> _ 10
El directorio actual en la computadora remota puede averiguarse por medio del comando pwd: ftp> pwd 257 "/home/jperez" is current directory. ftp> _ y puede cambiarse utilizando el comando cd, e indicando una trayectoria absoluta o relativa (de manera totalmente análoga al comando cd del shell): ftp> cd documentos 250 CWD command successful. ftp> pwd 257 "/home/jperez/documentos" is current directory. ftp> _ FTP cuenta con un extenso juego de comandos, cuya lista puede obtenerse tipeando?. Se ofrece a continuación un resumen de algunos comandos de utilización frecuente: ls binary ascii lcd delete hash mput mget prompt off Lista el contenido del directorio actual Fuerza el modo de transferencia a BINARIO Fuerza el modo de transferencia a ASCII (poco recomendable!) Cambia (o muestra) el directorio actual local Borra un archivo en el host remoto Muestra por pantalla una marca cada cierta cantidad de bytes transmitidos Permiten realizar transferencias múltiples, por medio de la utilización de comodines Deshabilita la confirmación archivo por archivo en las transferencias múltiples La sesión de FTP finaliza cuando el usuario indica el comando bye: ftp> bye 221 Goodbye. jperez@antares:$ _ Transferencia de archivos por rcp y scp Los comandos rcp y scp son utilerías de línea de comandos para transmitir archivos; esto es, no reciben comandos interactivamente desde el usuario, sino que su funcionamiento se indica por medio de parámetros en la línea de comandos del shell. Es esta característica lo que, al contrario que ftp, los hace útiles para la programación de scripts que realicen transferencias automáticas de archivos entre computadoras. rcp pertenece al mismo paquete de comandos que rlogin, mientras que scp pertenece al de ssh. Así la diferencia entre ambos radica en el nivel de seguridad: rcp transfiere los archivos en su formato original, mientras que scp lo hace de manera encriptada. Ambos comandos tienen la misma sintaxis: rcp [-l nombre_de_usuario] origen destino scp [-l nombre_de_usuario] origen destino en donde el parámetro -l es opcional, sirviendo para acceder al host remoto bajo otro nombre de usuario. Los parámetros origen y destino son las especificaciones 11
(expresadas como trayectorias absolutas o relativas) del archivo a transmitir y la ubicación final del mismo respectivamente; uno de ellos deberá hacer referencia a la computadora local, mientras que el otro deberá referirse a la computadora remota. La sintaxis para archivos remotos es la siguiente: nombre_del_host_remoto:[[trayectoria]archivo] Como puede verse, la única parte mandatoria es el nombre del host remoto; si el resto se omite, el archivo transmitido será copiado bajo el mismo nombre en el directorio de login del usuario en la computadora remota. Si el nombre de archivo se omite, la copia se hará en el directorio remoto indicado bajo el mismo nombre; si la trayectoria especificada es relativa, se interpretará como relativa al directorio de login del usuario en la computadora remota. Por ejemplo, los siguientes comandos transfieren archivos de la maquina local al host remoto Canopus: $ scp informe.doc canopus: Copia el archivo informe.doc (ubicado en el directorio actual) al directorio de login en Canopus, con el mismo nombre $ rcp notas/informe.doc canopus:notas/ Copia el archivo informe.doc, bajo el directorio notas al directorio notas bajo el directorio de login de la maquina remota $ scp informe.doc canopus:/usr/informes/info1.doc Copia el archivo informe.doc, al directorio remoto /usr/informes con el nombre info1.doc Para transferir desde el host remoto al host local, los comandos serían los siguientes: $ rcp canopus:informe.doc. $ rcp canopus:notas/informe.doc notas/ $ scp canopus:/usr/informe.doc info1.doc scp siempre pide password antes de realizar la copia; rcp, por su parte, requiere que el usuario haya configurado su cuenta remota para accederla sin solicitar password, por medio del archivo.rhosts (tal como se describe en la sección de rlogin) Ejecución remota Los comandos para ejecución remota permiten ejecutar un único comando en un host remoto, obteniendo su salida en el host local. El comando tradicionalmente utilizado para este tipo de operaciones era rsh. Este comando completa la familia formada por rlogin y rcp, y al igual que este último, requiere de la existencia del archivo.rhosts en el directorio de conexión remoto a fin de poder operar. Su sintaxis es la siguiente: rsh [-l nombre_de_usuario] host comando Por ejemplo, el siguiente comando obtiene un listado del directorio de conexión de un host remoto: jperez@bbs:~$ rsh canopus ls -l total 13 drwxr-xr-x 5 jperez jperez 1024 Sep 26 11:58 GNUstep -rw-rw-r-- 1 jperez jperez 1376 Sep 28 15:16 Xrootenv.0 drwxrwxr-x 2 jperez jperez 1024 Oct 13 16:53 bin drwxrwxr-x 3 jperez jperez 1024 Oct 29 19:48 download drwx------ 2 jperez jperez 1024 Sep 23 12:21 mail 12
drwxrwxr-x 2 jperez jperez 1024 Jul 2 14:34 mnt drwxr-xr-x 3 jperez jperez 1024 Jun 30 19:36 ns_imap -rw-r--r-- 1 jperez jperez 198762 Nov 1 20:46 informe.doc drwxrwxr-x 6 jperez jperez 1024 Oct 22 21:38 temp drwxrwxr-x 9 jperez jperez 1024 Oct 29 19:49 trabajo jperez@bbs:~$ _ Se aplican a este comando las mismas consideraciones de seguridad que se discutieron para rlogin, por lo que si la seguridad es crítica, puede ser reemplazado por el comando ssh, que ofrece un modo de funcionamiento similar: ssh [-l nombre_de_usuario] host comando con la diferencia que utiliza mecanismos de seguridad avanzada para autenticar al usuario y realiza conexiones encriptadas. Comunicación entre usuarios Unix es un sistema de naturaleza multiusuaria, es decir, soporta múltiples usuarios conectados simultáneamente, ejecutando procesos concurrentemente. En consecuencia, ofrece comandos que permiten a los usuarios comunicarse entre si, ya sea en tiempo real o de manera diferida. Averiguando quien está conectado: finger Antes de poder entablar una comunicación, es necesario saber quién está conectado al sistema. Normalmente, el comando para realizar dicha operación era who. Sin embargo, este comando solo informa acerca de los usuarios conectados al sistema local. Si se desea saber quién está conectado a un host remoto debe utilizarse el comando finger: jperez@antares:$ finger @canopus [canopus.galaxia.org.ar] Login Name Tty Idle Login Time plopez Pedro Lopez 1 Feb 1 20:36 fcuenca Fernando Cuenca p1 20m Feb 1 14:08 arodrig Andrea Rodriguez p2 20m Feb 1 20:36 jperez@antares:$ Observar que el nombre del host remoto debe precederse de un signo @. De manera similar, finger permite obtener información sobre un usuario (local o remoto). Por ejemplo, si se quieren conocer los datos del usuario plopez del host local, puede utilizarse el siguiente comando: jperez@bbs:~$ finger plopez Login: plopez Name: Pedro Lopez Directory: /home/plopez Shell: /bin/sh Last login Fri Oct 30 23:16 (ARDT) on tty1 New mail received Sun Nov 1 19:08 1998 (ARDT) Unread since Sun Nov 1 17:45 1998 (ARDT) finger informa el nombre completo del usuario, su directorio de login y shell, la fecha y ubicación de la última conexión al sistema, e información sobre el correo electrónico del usuario. También pueden obtenerse datos de usuarios de otras computadoras, utilizando la sintaxis usuario@computadora: jperez@bbs:~$ finger arodrig@canopus Login: arodrig Name: Andrea Rodriguez Directory: /home/arodrig Shell: /bin/sh 13
Last login Sun Feb 10 15:09 (ARDT) on tty5 New mail received Mon Nov 1 14:33 1998 (ARDT) Unread since Tue Jan 24 11:14 1998 (ARDT) Comunicándose con talk Unix permite realizar charlas en tiempo real con usuarios conectados al sistema local o a sistemas remotos, por medio del comando talk. Por ejemplo, si el usuario jperez, conectado a Antares, quisiera entablar una charla con arodrig, conectada a Canopus, debería ejecutar el siguiente comando: talk arodrig@canopus arodrig recibirá un aviso en su pantalla y, si desea entablar la comunicación, deberá replicar con el siguiente comando: talk jperez@antares tras lo cual la conexión quedará establecida. Ambos verán en sus pantallas lo que el otro escribe, hasta que alguno de ellos finalice la sesión con Control-C. Correo electrónico Talk permite comunicaciones en tiempo real; sin embargo, muchas veces es necesario enviar un mensaje a un usuario que no se encuentra actualmente conectado. Para ello puede utilizarse el correo electrónico. El comando standard para enviar correo electrónico entre sistemas Unix es mail, cuya sintaxis es la siguiente: mail usuario[@computadora] Obsérvese que la especificación del nombre de la computadora es opcional; si se omite, se asumirá que se está enviando correo a otro usuario del sistema local. Al ser ejecutado, el comando mail solicita primeramente al usuario que ingrese el tema del mensaje, y luego lee desde la entrada standard el texto del mensaje, hasta recibir la marca de fin de archivo (Control-D): jperez@antares:$ mail plopez@canopus Subject: Reunion semanal Hola, Le comunico que la reunión semanal tendrá lugar el próximo miércoles a las 15 el la Sala de Reuniones D. Por favor, concurra con el informe de avance. ^D jperez@antares:$ _ Un problema frecuente al trabajar en una red Unix, es que los usuarios normalmente tienen cuenta en mas de un host. Ello puede provocar que su correspondencia se vea diseminada entre sus múltiples casillas de correo (una en cada host en los que se tiene cuenta). Para solucionar esta situación, es posible redirigir el correo desde múltiples cuentas hacia aquella que se usa mas frecuentemente. Para redirigir el correo de una cuenta dada, el usuario deberá crear en el directorio de conexión correspondiente el archivo.forward, conteniendo la dirección de correo electrónico hacia la cual desea que los mensajes sean redirigidos. Por ejemplo, si jperez tiene cuenta tanto en Antares como en Canopus, pero prefiere leer correo en la primera, 14
deberá crear un archivo.forward en su directorio de login de Canopus, conteniendo la siguiente línea: jperez@antares 15
Administración de una red TCP/IP TCP/IP: una familia de protocolos TCP/IP es un conjunto de protocolos de comunicaciones desarrollado para permitir a un conjunto de computadoras cooperar y compartir recursos a través de una red de comunicaciones. De entre sus muchas características, hay dos que lo han transformado en uno de los protocolos de mayor difusión: Es un standard abierto, diseñado independientemente de plataformas de hardware y software específicas. Así, TCP/IP es ideal para interconectar sistemas mas allá de lo diferentes que éstos sean. Es independiente de la tecnología física que se utilice para construir la infraestructura de la red. TCP/IP puede montarse sobre Ethernet, Token-Ring, enlaces seriales telefónicos (dial-up links), redes X.25, y virtualmente cualquier otro medio físico de transmisión de datos. Arquitectura de TCP/IP 8 La familia TCP/IP está formada por múltiples protocolos de diferentes propósitos. Algunos de ellos, tales como IP, TCP y UDP constituyen el mecanismo básico de transmisión de datos, y serán utilizados por todas las aplicaciones. Otros protocolos permiten realizar tareas mucho más específicas, tales como transferir archivos entre computadoras (FTP), obtener páginas o documentos de la Web (HTTP), o sincronizar la hora desde otro equipo (XNTP). Cualquier aplicación real utilizará varios de esos protocolos. Un caso típico es el envío de correo electrónico. En primer lugar, existe un protocolo para enviar y recibir correo electrónico (denominado SMTP), que define una serie de comandos que una máquina envía a la otra cuando requiere transferirle un mensaje. Esos comandos permiten especificar quien es el autor del mensaje, a quien va dirigido y cual es el texto a enviar. Sin embargo, ese protocolo (como todos los otros protocolos de aplicación) asume que hay alguna manera confiable para comunicar datos entre ambas computadoras, limitándose simplemente a definir a muy alto nivel los comandos necesarios para manejar la transmisión, pero no los detalles acerca de como va a efectivizarse la misma. Dichos detalles son dejados en manos de alguno de los protocolos de menor nivel, llamados protocolo de transporte: TCP o UDP. SMTP utiliza a TCP como protocolo de transporte. TCP es responsable de asegurar que los comandos trasmitidos lleguen al otro extremo de la comunicación, contabilizando qué ha sido transmitido ya y retransmitiendo toda información que no haya llegado exitosamente a destino. Si la información a transmitir es demasiado larga, TCP la segmentará en varios paquetes que se transmitirán individualmente. Obsérvese que esta funcionalidad se requiere para muchas aplicaciones; es por ello que conforma un protocolo independiente en vez de formar parte de la especificación de protocolos como SMTP. Desde el punto de vista del programador, TCP es una libraría de rutinas que las aplicaciones utilizan cuando necesitan comunicaciones confiables con otra computadora a través de la red. De manera similar, TCP utiliza los servicios de IP para efectivamente desplazar los paquetes alrededor de la red. IP constituye un protocolo de red, y es el encargado de determinar que rutas deberán seguir los paquetes para llegar al punto de destino desde el punto de origen. 8 Adaptado principalmente de un articulo de Charles Hedrick (Rutgers Univ., New Brunswick, N.J.) publicado en los newsgroups de Internet el 28 de Junio de 1987, y de otras fuentes mencionadas en la Bibliografía. 16
Nuevamente, IP se presenta como una librería que utilizan protocolos de transporte como TCP al momento de enviar la información. Esta estrategia para construir protocolos en varios niveles se denomina diseño estratificado (o layering). Consiste en considerar a las aplicaciones, a TCP y a IP como diferentes capas, cada una de las cuales hace uso de los servicios ofrecidos por la capa inmediatamente inferior. En general, la arquitectura de las aplicaciones basadas en TCP/IP presentan 4 capas: Un protocolo de aplicación, para tareas específicas (por ejemplo, correo electrónico) Un protocolo de transporte, que provee servicios de extremo a extremo (como TCP o UDP) El protocolo de red IP, que provee el encaminamiento de los paquetes a su destino final Un protocolo de enlace físico, que provee acceso al medio físico de transmisión (por ejemplo, Ethernet o X.25) Transmitiendo los paquetes A fin de ejemplificar el proceso completo, supongamos que se desea transmitir un archivo de 15000 bytes. El protocolo de aplicación especializado en transferencia de archivos proporciona al protocolo de transporte el contenido del archivo a transmitir. La mayoría de las redes no pueden manejar paquetes de 15000 bytes, por lo que el archivo será segmentado en, digamos, 30 paquetes de 500 bytes cada uno, que entrega al protocolo de red para que sean enviados individualmente al otro extremo de la comunicación. Allí, los paquetes se reunirán para reensamblar el archivo original. Sin embargo, mientras los paquetes estén en tránsito, la red no sabrá que existe algún tipo de relación entre ellos 9. Es también posible que el paquete número 15 llegue antes que el 14, o que algunos paquetes se pierdan en el camino y deban ser retransmitidos. Todas estas tareas (segmentación, retransmisión y reensamblaje) son llevadas a cabo por TCP (abreviatura de Transmission Control Protocol, o Protocolo de Control de Transmisión), mientras que el ruteo de paquetes individuales es responsabilidad de IP (abreviatura de Internet Protocol, o Protocolo de Inter-redes). A simple vista podría parecer que TCP es quien hace todo el trabajo, sin embargo, el rutear un paquete desde el origen hacia su destino puede ser una tarea muy compleja. TCP/IP asume que la red está formada por un gran numero de redes independientes, interconectadas entre si por dispositivos denominados gateways 10, proporcionando al usuario la capacidad para acceder a recursos ubicados en cualquiera de esas redes, independientemente de su dispersión geográfica 11. Los paquetes frecuentemente atravesarán numerosas redes para llegar a su destino, pero el ruteo requerido para ello deberá ser totalmente invisible para el usuario final. Todo lo que el usuario debe conocer es la dirección IP del punto de destino, un número que identifica unívocamente a cada computadora dentro de la inter-red. Así, TCP entrega los paquetes a IP especificándole simplemente la dirección IP de destino hacia donde debe enviarlos. Queda en manos de IP determinar la mejor ruta para que la entrega se haga efectiva. Dicha ruta (continuando con el ejemplo anterior, y en el contexto 9 Más aún, la red ni siquiera sabe que los paquetes conforman un archivo. 10 En la jerga TCP/IP se denomina gateways a dispositivos que están conectados a mas de una red, y ofrecen capacidad para rutear paquetes entre esas redes. Es decir, se trata de ruteadores (dispositivos de nivel OSI 3) y no estrictamente de gateways (dispositivos de nivel OSI superiores, capaces de hacer transformaciones de protocolos, formatos, codificaciones, etc.) 11 De hecho, el término internet (con i minúscula) proviene de internetwork y se refiere a un conjunto de redes interconectadas. No debe confundirse con Internet (con I mayúscula), que se refiere a la red de redes de alcance global. 17
de la estructura de la red de la UTN Facultad Córdoba), podría implicar que cada paquete tenga que atravesar varios segmentos de LAN Ethernet dentro de la UTN FC, un enlace de microondas hasta el nodo de conexión a Internet, otro hasta algún telepuerto en Buenos Aires desde donde se establece una conexión satelital hacia los EEUU, y así sucesivamente hasta llegar a la red de destino, en donde deberá ser ruteado internamente hasta la computadora de destino. Finalmente, para transmitir cada paquete, IP utiliza el protocolo de enlace físico que conoce las particularidades para acceder al medio físico de transmisión (por ejemplo, una placa de red Ethernet). Multiplexación: Puertos y Sockets En los párrafos anteriores se ha descripto el proceso para transferir información a lo largo de una conexión TCP/IP. Sin embargo, en un momento dado podrían existir, entre las computadoras de origen y destino, múltiples conexiones ocurriendo simultáneamente; pensemos, por ejemplo, en varios usuarios abriendo sesiones remotas o transfiriendo simultáneamente archivos o correo electrónico entre dos máquinas de la red. Claramente, no es suficiente lograr que los paquetes lleguen al destino correcto; es necesario además poder discriminar a cual conexión pertenecen de las múltiples conexiones simultáneas que pueden existir en un momento dado. Para identificar cada conexión, TCP asigna un número de puerto a cada una. Supongamos que tres personas están transfiriendo archivos entre dos computadoras. TCP asignaría un número de puerto a cada transferencia, por ejemplo, 1000, 1001 y 1002. Todos los paquetes que se envíen como parte de una misma conexión tendrán asignado ese número como puerto de origen. El número de puerto de origen permite también establecer una correspondencia directa entre una conexión de red y el programa de usuario que interviene en uno de los extremos de la conversación. En el otro extremo, habrá otro programa que recibe los datos transmitidos, que también deberá poder asociarse a dicha conexión. Esa asociación se hace por medio del puerto de destino que TCP asigna a cada paquete que transmite. Cuando un programa de usuario (conocido como proceso cliente) abre una conexión de red por medio de TCP, se le asigna (mas o menos al azar) un número de puerto. Ese programa asume que en la otra computadora estará en ejecución otro programa (conocido como proceso servidor o, en la jerga Unix, demonio de red) que espera recibir peticiones desde la red. Cuando ese programa fue iniciado, su capa TCP le asignó también un número de puerto. Obviamente, el número de puerto que se asigne a procesos servidores no puede ser aleatorio, ya que sería imposible para los clientes saber que número especificar como puerto de destino. Los procesos servidores se asocian, entonces, con números de puerto fijos (llamados "números bien conocidos" -- "well-known numbers"), mientras que los procesos cliente obtienen números de puertos aleatorios al iniciar las conexiones 12. Obsérvese que una conexión de red puede entonces identificarse unívocamente por medio de un conjunto de 4 números: las direcciones IP de ambos extremos y los números de puerto de origen y destino. Para el caso de las tres transferencias de archivos que se ponían como ejemplo mas arriba, si las direcciones IP de las maquinas de origen y destino son 172.16.10.150 y 172.16.8.123, y la transferencia se hace utilizando el protocolo FTP (que tiene asignado el número de puerto 21), cada conexión se puede identificar de la siguiente manera: 12 No es necesario que un proceso cliente obtenga un "numero bien conocido" ya que nadie está tratando de encontrarlo; por el contrario, es necesario que los servidores tengan esos números a fin de que los clientes puedan conectarse a ellos. 18
Conexión 1 Conexión 2 Conexión 3 Dirección IP: 172.16.10.150 Puerto: 1000 Dirección IP: 172.16.10.150 Puerto: 1001 Dirección IP: 172.16.10.150 Puerto: 1002 Dirección IP: 172.16.8.123 Puerto: 21 Dirección IP: 172.16.8.123 Puerto: 21 Dirección IP: 172.16.8.123 Puerto: 21 No pueden existir dos conexiones que compartan el mismo conjunto de números, pero es suficiente con que al menos uno sea diferente. En el ejemplo anterior, en donde tres usuarios transfieren archivos entre dos computadoras, dado que las computadoras involucradas en cada transferencia son las mismas, las direcciones IP son iguales para cada conexión y todos realizan transferencias vía FTP, por lo que el puerto de destino para las tres conexiones es el 21. Lo único que difiere es el número de puerto de origen, que permite diferenciar a los tres usuarios. Cada par formado por una dirección IP y un número de puerto se denomina socket (enchufe), por lo que una conexión TCP puede verse como un canal virtual a través de una red, "enchufada" a un socket en cada extremo. Por otra parte, el utilizar un único canal de comunicaciones para combinar múltiples conexiones de datos se denomina multiplexación; la información que arriba desde la red debe ser demultiplexada a fin de que cada módulo de software reciba los paquetes que le corresponden. De hecho, hay varios niveles de multiplexación en TCP/IP. Por una parte, TCP la utiliza para mantener múltiples conexiones, tal como se describió previamente. Por otra parte, sin embargo, existen otros protocolos (como UDP e ICMP) que utilizan IP como un medio para distribuir paquetes a lo largo de la red. Cuando IP recibe paquetes entrantes desde la red, debe poder determinar a cual protocolo de mayor nivel pasar el paquete. Esto constituye también otra forma de demultiplexación, y se realiza por medio de la asignación a cada paquete, por parte del IP de origen, de un numero de protocolo. Dicho número tiene un rol similar al número de puerto, con la diferencia de que no identifica conexión sino el protocolo de transporte que está administrando esa conexión. El proceso de multiplexación y demultiplexación de TCP/IP se esquematiza en la siguiente figura: Aplicaciones (Clientes) Capa de Transporte Capa de Red Capa de Red Capa de Transporte Aplicaciones (Servidores) T C P T C P U D P I P I P U D P I C M P I C M P En resumen... Una red TCP/IP está formada por múltiples redes interconectadas por medio de gateways. Dichos gateways pueden ser dispositivos físicos especializados (llamados routers) o bien computadoras con múltiples adaptadores de red (llamados multihomed hosts) Cada una de esas redes estará formada por máquinas individuales (los hosts de la red) o por subredes interconectadas. Cada máquina de la red recibirá un identificador numérico único, llamado dirección IP. 19
Las computadoras de la red ejecutarán aplicaciones que establecerán comunicaciones entre ellas por medio de protocolos como TCP ó UDP, los cuales utilizarán el protocolo IP para rutear paquetes de información entre el origen y el destino. Algunas computadoras de la red ofrecerán servicios a las demás, estableciéndose relaciones de tipo cliente/servidor entre ellas. Los roles de cliente y servidor no son excluyentes; una misma maquina puede al mismo tiempo ser cliente y servidor. Mas aun, podría ocurrir que la relación cliente/servidor se dé entre dos procesos ejecutándose en la misma máquina. Los procesos servidores reciben peticiones desde la red, usualmente "escuchando" en puertos fijos de TCP (llamados números bien conocidos). Los clientes, por otra parte, utilizan puertos TCP asignados mas o menos al azar al iniciar la conexión. El par formado por una dirección IP y un número de puerto se denomina socket. Una conexión puede identificarse unívocamente por el par de sockets correspondientes al nodo de origen y al de destino. Direcciones IP Clases de direcciones IP Una dirección IP es un número, usualmente expresado por una secuencia de cuatro enteros separados por puntos: a.b.c.d en donde cada uno de esos números asumen valores entre 0 y 255. De esos cuatro números, algunos se utilizan como dirección de red y los restantes como dirección de host. Todos los hosts que pertenezcan a la misma red deberán tener en común la dirección de red y diferir en la dirección de host. La cantidad números que se utilicen para la dirección de red da lugar a tres clases de direcciones IP: Clase A a b.c.d 16777214 Clase B a.b c.d 65534 Clase C a.b.c d 254 Este esquema de direccionamiento da lugar a la existencia de unas pocas redes clase A, cada una con algo mas de 16 millones de computadoras. En el otro extremo, habrá un número muy grande de redes clase C, de pequeño tamaño. Dada una dirección IP, puede determinarse a que clase pertenece examinando el valor de su primer número: Clase A 1-126 Clase B 128-191 Clase C 192-224 Así, por ejemplo, una dirección IP como 172.16.4.205 pertenece a la red clase B 172.16, cuyo rango de direcciones va desde 172.16.1.1 hasta 172.16.255.254. Debe hacerse notar que, si bien cada uno de los números de la dirección de host puede variar entre 0 y 255, esos dos valores en particular no pueden asignarse como dirección a ninguna 20