23.2. Pasarelas y Encaminadores

23.2.1. Ejemplo

Para ilustrar diferentes aspectos del sistema de encaminamiento veamos el siguiente ejemplo obtenido mediante el comando netstat.

% netstat -r
Routing tables

Destination      Gateway            Flags     Refs     Use     Netif Expire

default          outside-gw         UGSc       37      418      ppp0
localhost        localhost          UH          0      181       lo0
test0            0:e0:b5:36:cf:4f   UHLW        5    63288       ed0     77
10.20.30.255     link#1             UHLW        1     2421
ejemplo.com      link#1             UC          0        0
host1            0:e0:a8:37:8:1e    UHLW        3     4601       lo0
host2            0:e0:a8:37:8:1e    UHLW        0        5       lo0 =>
host2.ejemplo.com link#1            UC          0        0
224              link#1             UC          0        0

Las primeras dos líneas especifican la ruta por defecto (la cual se comenta en la siguiente sección) y la ruta de máquina local.

La interfaz (columna Netif) que especifica esta tabla de rutas para el destino localhost se denomina lo0, y también se conoce como el dispositivo de “ loopback” a de bucle de retorno. Esto viene a decir que el tráfico no debe entregarse a la red puesto que dicho tráfico va destinado a la misma máquina que lo originó.

Lo siguiente que podemos observar son las direcciones que comienzan por 0:e0:. Son direcciones hardware de Ethernet, llamadas también se direcciones MAC. FreeBSD identifica automáticamente cualquier máquina (test0 en el ejemplo anterior) que se encuentre en la red local y crea una ruta del estilo que estamos comentando, para entregar el tráfico directamente a través del correspondiente interfaz Ethernet, en este caso ed0. Existe también un contador (Expire) asociado con este tipo de rutas que se usa para borrarlas cuando dicho contador expira. Las rutas para las máquinas de nuestra propia red de de área local se crean dinámicamente utilizando el protocolo ARP (Address Resolution Protocol o Protocolo de Resolución de Direcciones), que se encarga de averiguar la dirección MAC que se corresponde con la dirección IP de la máquina destino.

FreeBSD tambíen utiliza rutas de subred para direccionar la subred local (10.20.30.255 es la dirección de broadcast para la subred 10.20.30, y ejemplo.com es el nombre de dominio asociado con dicha subred.) La notación link#1 se refiere a la primera tarjeta Ethernet de la máquina. En este tipo de redes no se especifica ningún interfaz en el campo de Netif.

Las rutas de subredes aparecen cuando se asigna una dirección IP a una interfaz, utilizando una máscara de red. También se pueden aprender dinámicamente utilizando demonios de encaminamiento, como routed. Por último estas rutas pueden crearse manualmente de forma explícita; es lo que se conoce con el nombre de rutas estáticas.

La línea de host1 se refiere a nuestra máquina, que el sistema identifica por la correspondiente dirección Ethernet de la tarjeta de red. FreeBSD sabe que debe utilizar la interfaz de loopback (lo0) en vez de enviar los paquetes a a través de red.

Las dos líneas que comienzan por host2 son ejemplos del uso de alias de ifconfig(8) alias (consultar la sección sobre Ethernet para averiguar por qué nos podría interesar hacer esto.) El símbolo => después de la interfaz lo0 especifica que no sólo estamos utilizando la interfaz de loopback, si no que además especifica que se trata de un alias. Estas rutas sólo aparecen en las máquinas que implementan el alias, el resto de las máquinas de la subred local solamente poseerán una línea link#1 para dichas rutas.

La última línea (destino de subred 224) trata sobre encaminamiento multicast, que cubriremos en otra sección.

Finalmente, se pueden observar varios atributos relacionados con las rutas en la columna de Flags. A continuación se muestra una pequeña tabla con el significado de algunos de esos de los atributos o “flags”.

23.2.2. Rutas por Defecto

Cuando el sistema local necesita realizar una conexión con una máquina remota se examina la tabla de rutas para determinar si se conoce algún camino para llegar al destino. Si la máquina remota pertenece a una subred que sabemos cómo alcanzar (rutas clonadas) entonces el sistema comprueba si se puede conectar utilizando dicho camino.

Si todos los caminos conocidos fallan al sistema le queda una única opción: la “ruta por defecto”. Esta ruta está constituída por un tipo especial de pasarela (normalmente el único encaminador presente en la red área local) y siempre posée el “flag” c en el campo de “flags”. En una LAN, la pasarela es la máquina que posée conectividad con el resto de las redes (sea a través de un enlace PPP, DSL, cable modem, T1 u otra interfaz de red.)

Si se configura la ruta por defecto en una máquina que está actuando como pasarela hacia el mundo exterior la ruta por defecto será el encaminador que se encuentre en posesión del proveedor de servicios de internet (ISP).

Vamos a examinar un ejemplo que utiliza rutas por defecto. A continuación se muestra una configuración bastante común:

Las máquinas Local1 y Local2 se encuentran en nuestro sitio u organización. Local1 se conecta con un ISP a través de una conexión de modem PPP. El servidor PPP del ISP se conecta a través de una red de área local a otra pasarela utilizando una interfaz externa.

Las rutas por defecto para cada una de las máquinas son las siguientes:

Una pregunta bastante frecuente es “¿Por qué (o cómo) hacer que la máquina T1-GW sea el encaminador por defecto para Local1 en vez de que sea el servidor del ISP al cual se está conectando?”.

Recordemos que, como la interfaz PPP está utilizando una dirección de la red local del ISP en nuestro lado de la las rutas para cualquier otra máquina en la red local del proveedor se generarán de forma automática. De este ya sabemos el modo de alcanzar la máquina T1-GW, de tal forma que no se necesita un paso intermedio para enviar tráfico al servidor del ISP.

Es frecuente utilizar la dirección X.X.X.1 como la dirección de la pasarela en la red local. Siguiendo con el ejemplo anterior, si nuestro espacio de direccionamiento local fuera la clase C 10.20.30 y nuestro ISP estuviera utilizando 10.9.9 las rutas por defecto serían:

Se puede especificar fácilmente la entrada de la ruta por defecto utilizando el fichero /etc/rc.conf. En nuestro ejemplo en la máquina Local2, se añadió la siguiente línea en dicho fichero:

defaultrouter="10.20.30.1"

También se puede hacer directamente desde la línea de comandos mediante route(8):

# route add default 10.20.30.1

Para obtener más información sobre la manipulación de tablas de rutas se ruega consultar la página de manual route(8).

23.2.3. Máquinas con Doble Pertenencia (Dual Homed Hosts)

Existe otro tipo de configuración que debemos describir y que se produce cuando una máquina se sitúa en dos redes distintas al mismo tiempo. Técnicamente hablando cualquier máquina que actúa como pasarela (en el caso anterior utilizando un enlace de PPP) pertenece al tipo de máquinas con doble pertenencia, pero normalmente el término sólo se aplica para describir máquinas que se encuentran directamente conectadas con dos redes de área local.

En un caso la máquina posée dos tarjetas de red Ethernet, cada una de ellas con una dirección de red independiente. En otro caso la máquina puede tener sólo una tarjeta de red, pero utilizar “ aliasing” (ifconfig(8)). El primer caso se utiliza cuando se necesita usar dos redes Ethernet al mismo tiempo mientras que el segundo caso se utiliza cuando se dispone de un único segmento de red físico pero se han definido dos redes lógicas distintas

En cualquier caso la tabla de rutas se construye de tal forma que cada subred sepa que la máquina es la pasarela definida definida (“inbound route”) para la otra subred. Ésta configuración en la que la máquina actúa como encaminador entre las dos subredes se usa a menudo cuando queremos implementar filtrado de paquetes o cortafuegos seguridad en un sentido o en ambos.

Si queremos que dicha máquina encamine paquetes entre las dos interfaces es necesario decirle a FreeBSD que active dicha funcionalidad. En la siguiente sección se explica cómo hacerlo.

23.2.4. Construcción de un Encaminador

Un encaminador de red, también llamado pasarela o “router”, es simplemente un sistema que reenvía paquetes desde un interfaz hacia otro interfaz. Los estándares Internet y el sentido común aplicado a la ingeniería de redes impiden que FreeBSD incluya por defecto ésta característica. Se puede activar cambiando a YES el valor de la siguiente variable en el fichero rc.conf(5):

gateway_enable=YES          # Set to YES if this host will be a gateway

Esta opción modificará la variable de sysctl(8) net.inet.ip.forwarding al valor 1. Si en algún momento se necesita detener el encaminador de forma temporal basta con asignar a dicha variable el valor 0. Consulte sysctl(8) para más detalles.

Nuestro recién activado encaminador necesita rutas para saber a dónde debe enviar el tráfico recibido. Si nuestra red es ña se pueden definir rutas estáticas. FreeBSD incluye por defecto el dæmon de encaminamiento BSD, routed(8), que admite RIP (versión 1 y versión 2) e IRDP. El paquete net/zebra le permitirá usar otros protocolos de encaminamiento dinámico como BGP v4, OSPF v2 y muchos otros. En caso de necesitar características avanzadas de gestión puede usted recurrir a productos comerciales como GateD®.

Incluso cuando FreeBSD se configura del modo descrito no se cumple completamente con los estándares de Internet respecto a los encaminadores de red. Bastará no obstante para poder usarse.

23.2.5. Configuración de Rutas Estáticas

    INTERNET
      | (10.0.0.1/24) Router por defecto para Internet
      |
      |Interfaz xl0
      |10.0.0.10/24
   +------+
   |      | RouterA
   |      | (pasarela FreeBSD)
   +------+
      | Interfaz xl1
      | 192.168.1.1/24
      |
  +--------------------------------+
   Red Interna 1       | 192.168.1.2/24
                       |
                   +------+
                   |      | RouterB
                   |      |
                   +------+
                       | 192.168.2.1/24
                       |
                     Red Interna 2
   

% netstat -nr
Routing tables

Internet:
Destination        Gateway            Flags    Refs      Use  Netif  Expire
default            10.0.0.1           UGS         0    49378    xl0
127.0.0.1          127.0.0.1          UH          0        6    lo0
10.0.0/24          link#1             UC          0        0    xl0
192.168.1/24       link#2             UC          0        0    xl1

# route add -net 192.168.2.0/24 192.168.1.2

# Añade la red interna 2 como una ruta estática
static_routes="redinterna2"
route_internalnet2="-net 192.168.2.0/24 192.168.1.2"

# route add -net 192.168.2.0/24 192.168.1.2

static_routes="red1 red2"
route_red1="-net 192.168.0.0/24 192.168.0.1"
route_red2="-net 192.168.1.0/24 192.168.1.1"

23.2.6. Propagación del Encaminamiento

Ya hemos comentado cómo se definen las rutas para el mundo exterior pero no hemos comentado nada sobre cómo haremos que el mundo exterior nos encuentre a nosotros.

También hemos aprendido que las tablas de rutas se pueden construír de tal forma que un grupo de tráfico (perteneciente a un espacio de direcciones determinado) se reenvíe a una máquina específica de la red, que se encargará de reenviar los paquetes hacia adentro.

Cuando se obtiene un espacio de direcciones para la organización el proveedor de servicios modifica sus tablas de rutas para que todo el tráfico para nuestra subred se encamine a través del enlace PPP hasta alcanzarnos. Pero ¿cómo conocen las organizaciones dispersas a través del país que deben enviar los paquetes dirigidos a nosotros hacia nuestro ISP?

Existe un sistema (muy similar al sistema de nombres de dominio, DNS) que se encarga de controlar todos los espacios de direcciones que se encuentran actualmente repartidos y que además define sus puntos de conexión con el “backbone” de internet. El “backbone” está formado por las principales líneas de de comunicacion que se encargan de transportar el tráfico de internet a través del país y del mundo entero. Cada máquina del “backbone” dispone de una copia de un conjunto maestro de tablas de rutas gracias a las cuales pueden dirigir el tráfico para una red particular hacia una determinada red de transporte de dicho “backbone”. Una vez en la red de transporte adecuada el tráfico se encamina a través de un número indeterminado de redes de proveedores de servicio hasta que se alcanza la red de destino final.

Una de las tareas que debe realizar el proveedor de servicio servicio consiste en anunciarse a las organizaciones del consiste en anunciarse a las organizaciones del “backbone” como el punto de conexión principal (y por tanto como el camino de entrada) para alcanzar las redes de sus clientes. Este proceso se denomina propagación de rutas.

23.2.7. Depuración de Problemas

En algunas ocasiones surgen problemas con la propagación de las rutas y algunas organizaciones son incapaces de conectarse con nuestra subred. Quizá el comando más útil para averiguar dónde se está interrumpiendo el sistema de encaminamiento sea traceroute(8). Se puede usar también cuando somos nosotros los que no podemos alcanzar alguna red externa (por ejemplo cuando ping(8) falla).

traceroute(8) se ejecuta pasandole como parámetro el nombre de la máquina remota a la que nos queremos conectar. El comando muestra por pantalla lás máquinas que actúan de pasarela a lo largo del camino. El proceso termina bien porque se alcanza el destino o bien porque algún “router” intermedio no puede conectarse con el siguiente salto, o lo desconoce.

Si quiere saber más sobre esto consulte la página man de traceroute(8).

23.2.8. Encaminamiento Multicast

FreeBSD soporta tanto aplicaciones multicast como encaminamiento multicast de forma nativa. Las aplicaciones multicast no necesitan ninguna configuración especial en FreeBSD; estas aplicaciones se ejecutan tal cual. El encaminamiento multicast necesita para ser usado que se compile dicho soporte en el núcleo de FreeBSD:

options MROUTING

Se debe configurar además el dæmon de encaminamiento multicast, mrouted(8), para establecer túneles y ejecutar DVMRP utilizando /etc/mrouted.conf. Se pueden encontrar más detalles sobre cómo realizar una configuración de multicast en mrouted(8).