Xarxes de computadors - Redes de Computadores

Pràctica
7
Els protocols IP i ICMP
Objectius
Xarxes de computadors
L’objectiu d’aquesta pràctica és analitzar el comportament dels protocols IP i ICMP a
través de l’eina Analyzer introduïda en la pràctica anterior. Amb aquest tipus d’eines
podem capturar fluxos de paquets IP per a posteriorment analitzar­los i així verificar la
funcionalitat del protocol IP, de la mateixa manera que hem fet amb el protocol ARP.
Respecte al protocol ICMP estudiarem dos ordres àmpliament utilitzades que es basen
en l’intercanvi de missatges ICMP: Ping i traceroute.
Descripció
Fins ara hem vist aspectes relacionats amb el programari de xarxa de les nostres
màquines: Accés a l’adaptador de xarxa i un mecanisme per a la resolució d’adreces
hardware. Això ens subministra un accés a la nostra xarxa local que permet la
comunicació en la trama amb totes les màquines d’aquesta.
Tanmateix, la interconnexió de distintes xarxes, tant locals com d’àrea extensa o
metropolitana, introdueix un problema de comunicació en involucrar­se distints
sistemes d’adreçament a vegades incompatibles entre si (tal com dèiem en parlar del
protocol ARP). El protocol IP (Internet Protocol) és el que s’encarrega de resoldre
aquestes diferències i defineix un espai d’adreces universal per damunt de les adreces
hardware que cada xarxa defineix. Això permet que màquines connectades a xarxes
remotes, i probablement amb adreçament hardware incompatible, puguen comunicar­se
a través d’aquest protocol.
El protocol IP és el pilar bàsic d’Internet (xarxa de xarxes, interconnectades
mundialment) que permet la interconnexió de xarxes abstraient­se de les diferents
tecnologies de xarxa existents. És, totalment, un protocol software que està deslligat
dels detalls del maquinari de xarxa, característica fonamental per a la interconnexió de
xarxes.
En l’estructura d’Internet (Figura 1) es defineixen uns elements coneguts com a
passarel∙les o routers IP que s’encarreguen de connectar dues o més xarxes entre si i que
treballen en paquet IP (nivell 3 OSI). Aquests elements defineixen les fronteres de les
xarxes en aquest nivell, conegudes com a xarxes IP.

Token Token Ring
Ring
ProNet­10
ProNet­10
Internet
Internet
R1 R2
FDDI FDDI +
+
Ethernet
Ethernet
R3
Ethernet
Ethernet
X.25
X.25
Figura 1: Xarxes connectades a través de routers IP: Internet.
En la figura podem observar una d’aquestes xarxes IP que contenen xarxes Ethernet i
FDDI. Aquest podria ser l’exemple de l’antiga xarxa de la UPV que consistia en una
única xarxa IP composta per diversos segments de xarxa Ethernet connectats per una
troncal basada en una doble anella FDDI. Els elements que separen aquests segments de
xarxa, els ponts o bridges, treballen en la trama (nivell 2 OSI), per la qual cosa una
difusió Ethernet (adreça destinació: FF:FF:FF:FF:FF:FF), es propagarà a totes les
màquines de la xarxa IP. Aquesta difusió no passa a través de la passarel∙la R1, ja que
aquesta defineix la frontera de la xarxa IP i per altra banda treballa amb els paquets de
nivell 3.
El protocol, per tant, permet la interconnexió de xarxes de manera independent al
maquinari d’aquestes. Veiem­ne algunes característiques:
Defineix una xarxa virtual, Internet, amb un espai d’adreces virtuals, adreces IP,
que són assignades de manera exclusiva als hosts que hi pertanguen.
S’encarrega de portar els missatges d’un host a un altre qualsevol d’Internet,
independentment d’on estiga connectat.
El protocol IP realitza les funcions del nivell de xarxa, segons OSI, i ofereix un
servei sense connexió. Per la qual cosa NO garanteix l’entrega dels missatges,
l’ordre en què han sigut enviats ni l’absència d’errors, entre altres coses.
La unitat d’informació amb què treballa es denomina datagrama.
2

Els hosts i les passarel∙les implementen aquest protocol. Aquestes últimes se
centren en la tasca de conduir els datagrames des del host origen cap al
destinació remot a través de les xarxes intermèdies que siga necessari creuar
(encaminament IP).
Adreces IP.
Les adreces IP són de 32 bits i es divideixen en dos camps: Identificació de la xarxa IP
(NetID) i identificació del host (Hostil) pertanyent a aquesta xarxa. En la Figura 2 es
mostren les distintes classes d’adreces IP.
ClasseA
ClasseB
ClasseC
ClasseD
ClasseE
0 1 8 16
0 NetId
1 0 NetId
1 1 0
NetId
1 1 1 0
1 1 1 1 0 RESERVAT
Figura 2: Classes d’adreces IP.
Així tenim 2 7 xarxes de classe A, cadascuna amb capacitat d’encaminar fins a 2 24 hosts,
2 14 xarxes de classe B, cadascuna amb una capacitat de 2 16 hosts i 2 21 xarxes de classe C
amb capacitat de 2 8 hosts. També es proporciona un espai d’adreces per a adreces de
grup (adreces multicast).
Les adreces IP se solen representar en format decimal (4 octets separats per un punt
decimal) en lloc d’expressar­les com un nombre de 32 bits. D’aquesta manera podem
identificar ràpidament els octets que pertanyen a l’identificador de xarxa i els del host.
Exemples d’adreces: 158.42.53.127 (classe B: NetID=158.42 i HostID=53.127),
192.15.32.200 (classe C: NetID=192.15.32 i HostID=200), 11.10.200.1 (classe A:
NetID=11 i HostID=10.200.11).
No obstant això, hi ha adreces especials que no han de ser assignades a un host, ja que
tenen un significat propi, així:
Adreça de xarxa: Les xarxes tenen la seua adreça, que no és més que el NetID
amb l’identificador de la xarxa i el HostID a zero. Exemple: 158.42.0.0 (adreça
de xarxa de la UPV).
Adreça de broadcast: Defineix l’adreça de difusió en IP. Consisteix en el NetID
amb l’identificador de la xarxa en què es realitzarà la difusió, i en el HostID es
col∙loca tot a “1s”. Exemple: 158.42.255.255 (adreça de difusió de la UPV).
3
HostId
Adreça multicast
HostId
HostId

Difusió limitada: És un altre tipus de difusió però que s’estén solament sobre la
xarxa IP en què ha sigut generada. Els dos camps de l’adreça IP a “1s”.
Exemple: 255.255.255.255.
Adreça de bucle (loopback): És una adreça de classe A, 127.x.x.x, que s’ha
reservat per a suportar comunicacions entre aplicacions del mateix host i per a
comprovar el funcionament d’aplicacions de xarxa sense interferir­hi. Si
utilitzem aquesta adreça per a enviar un datagrama, el protocol IP la reenvia cap
al protocol superior, MAI NO l’enviarà cap a la xarxa. Habitualment s’utilitza
l’adreça de bucle: 127.0.0.1.
El nostre host mateix: És una adreça que s’usa en circumstàncies molt
concretes, indicarà l’adreça del nostre host. No és una adreça IP vàlida.
Exemple: 0.0.0.0
Host en la nostra xarxa: El camp corresponent al NetID es posa a "0", per a
especificar l’adreça d’un host en la nostra mateixa xarxa. Igual que l’anterior
solament ha d’usar­se en determinades circumstàncies. Exemple: 0.0.53.127.
Format d’un datagrama IP.
Els datagrames IP s’encapsulen dins d’una trama, i ocupen l’espai dedicat al camp de
dades d’aquesta (Figura 3).
Adreces Hw.
Tipus de prot. IP
IP = 0x0800
Adr. destin. Adr. origen 0x800
Capçalera de la trama Ethernet (DIX)
Figura 3: Encapsulament d’un datagrama IP en una trama Ethernet.
La grandària màxima d’un datagrama, 64Kb segons l’estàndard del protocol IP. No
obstant això, la grandària del datagrama està limitat per la grandària màxima del camp
de dades de la trama que el portarà. Aquesta és una limitació que depèn de la tecnologia
de xarxa 1 que tinguem. Cada tecnologia de xarxa defineix la grandària màxima del
camp de dades de la trama, també coneguda com a MTU (Maximun Transfer Unit), que
maneja. Així, per exemple, Ethernet defineix un MTU de 1500 octets.
1 És l’única dependència que IP té del maquinari de xarxa subjacent.
4
Datagrama IP
Camp de dades (MTU = 1500)

El protocol IP, lògicament usa adreces IP per a identificar la font i la destinació de
datagrama. Ara bé, el datagrama viatja dins d’una trama, i aquesta utilitza adreces
hardware. I per aquest motiu necessitem els serveis del protocol ARP, per a determinar
l’adreça hardware que correspon a l’adreça IP del destinatari.
El datagrama es divideix en dos camps: Capçalera i dades. La capçalera conté
informació que el protocol necessita per a oferir el seu servei, i el camp de dades conté
el missatge en si que ha de ser entregat en el host destinació. En la figura 4 es mostra el
format d’un datagrama, en què poden apreciar­se els camps següents:
Versió: Especifica la versió del protocol IP a què pertany el datagrama,
actualment s’està utilitzant la versió 4 del protocol.
Longitud de la capçalera: Defineix la grandària de la capçalera IP en paraules
de 32 bits, ja que aquesta pot ser de grandària variable. A efectes pràctics
considerarem la capçalera IP de grandària fixa (sense camp d’opcions).
Tipus de servei: Conté informació sobre com ha de ser tractat el datagrama en
el seu viatge a la destinació. Inclou alguns ítems sobre la qualitat de servei que
rebrà aquest datagrama. Actualment, en aquesta versió d’IP, aquest camp no és
utilitzat i el seu valor sol ser 0.
C
A
PÇALE
R
A
0 4 8 16 31
vers longc tipus servei longitud total
identificació flags desp. fragment
temps vida protocol checksum de la capçalera
adreça IP font
adreça IP destinació
opcions IP (opcional) Emplen.
DADES
Figura 4: Format d’un datagrama IP.
Longitud total: Com el seu nom indica, defineix la grandària total del
datagrama (capçalera + dades) en bytes.
Identificació: És un enter de 16 bits que identifica aquest datagrama i el
distingeix d’altres datagrames que hem enviat. És una espècie de nombre de
seqüència que s’incrementa cada vegada que IP envia un datagrama.
Flags + Desplaçament de fragment: Aquests camps inclouen informació útil
per al mecanisme de fragmentació de datagrames. Quan un datagrama creua una
passarel∙la i a l’altra banda hi ha una xarxa amb un MTU inferior a la grandària
5

del datagrama, la passarel∙la el fragmenta en trossos. Aquests fragments són
datagrames que viatgen cap a la destinació de manera independent, en què són
recollits pel protocol IP per a reconstruir el datagrama original.
Temps de vida (TTL): Defineix el temps de què disposa el datagrama per a
arribar a la seua destinació, per tal d’evitar l’existència de datagrames que, per
errors en l’encaminament, estiguen fent voltes indefinidament en la xarxa. Cada
vegada que el datagrama creua una passarel∙la, aquest camp és decrementat en
una unitat, de manera que quan assoleix el valor nul, és eliminat de la xarxa.
Protocol: Identifica el protocol a què pertanyen la informació emmagatzemada
en el camp de dades del datagrama. De manera que quan es rep un datagrama
dirigit a la nostra màquina, i després de realitzar les comprovacions pertinents, el
protocol IP ha de saber a qui entrega les dades que porta el dit datagrama. Així,
per als protocols ICMP, UDP i TCP els valors d’aquest camp seran 1, 17 i 6
respectivament.
Checksum de la capçalera: En aquest camp s’emmagatzema un checksum dels
camps de la capçalera. És un mecanisme simple per a detectar possibles errors
en els camps de la capçalera del datagrama, els quals podrien provocar
situacions incòmodes en la xarxa.
Adreces IP origen i destinació: Adreces origen i destinació del datagrama.
Encara que el datagrama viatge a través de diverses passarel∙les, aquests camps
no canvien mai.
Opcions IP: Aquest camp és opcional i de longitud variable. Per aquest últim, és
necessari afegir un camp d’emplenament per tal d’ajustar la grandària d’aquest
camp a múltiples de 32 bits.
L’encaminament IP.
Com havíem dit, el protocol IP ha de portar els datagrames des del host origen cap al
host destinació, i creuar les passarel∙les i xarxes necessàries per a aquest fi. Per tant, són
les passarel∙les les que participen de manera activa en l’encaminament del datagrama
cap a la destinació correcta.
Aquest encaminament es basa en l’adreça IP destinació del datagrama (camp de la
capçalera d’aquest). En realitat, es basa fonamentalment en el camp NetID de l’adreça
destinació, ja que el datagrama s’encamina cap a la xarxa destinació a què pertany el
destinatari.
Es tracta d’un encaminament distribuït, en què cada passarel∙la només coneix la següent
en la ruta cap a la destinació. No tenen un coneixement global de la ruta que seguirà el
datagrama. Per aquesta raó, les taules d’encaminament de les passarel∙les han d’estar
actualitzades per a realitzar l’encaminament tan bé com es puga. De fet, les passarel∙les
disposen de protocols específics que intercanvien informació d’encaminament, per tal
de coordinar les millors rutes en cada moment.
6

L’algorisme d’encaminament que utilitzen les passarel∙les i els hosts està basat en una
taula. Aquesta disposa d’una sèrie d’entrades en què s’indiquen les rutes a seguir en
funció de cada xarxa destinació. Abans d’enviar un datagrama, en consultem l’adreça
destinació per a conèixer la xarxa a què pertany el host destinació, de manera que:
Si coincideix amb el NetID d’una xarxa a què estem directament connectats,
aleshores es tracta d’un encaminament directe.
En cas contrari, haurem d’utilitzar una passarel∙la. Per a això consultem la nostra
taula d’encaminament en cerca d’una entrada que m’indique la passarel∙la
següent que s’ha d’utilitzar per a acostar­nos a la xarxa en què es troba el
destinatari. Això és un encaminament indirecte.
En qualssevol dels dos casos hem d’enviar el datagrama cap al host
(encaminament directe) o passarel∙la (encaminament indirecte) corresponent.
L’enviament del datagrama requereix els serveis d’ARP, per a endevinar
l’adreça hardware i així poder encapsular el datagrama en una trama.
Format de la taula d’encaminament.
Les taules d’encaminament IP estan formades per entrades que, en la seua versió més
senzilla, tenen només dos camps: El NetID de la xarxa que volem assolir i l’adreça IP
de la passarel∙la que hem d’utilitzar per a arribar­hi.
No obstant això, hi ha altres tipus d’entrades que en faciliten la implementació i que la
seua interpretació és un poc diferent:
Ruta per defecte: Es refereix a l’encaminament per defecte, de manera que si cap
entrada de la taula satisfà l’encaminament d’un datagrama, aleshores s’aplica
l’encaminament per defecte especificat en aquesta entrada. En el primer camp de
l’entrada de la taula apareix el símbol “Default” per a indicar que es tracta d’una
entrada d’aquest tipus, i en el segon camp es troba l’adreça IP de la passarel∙la
que per defecte hem d’usar 2 .
Rutes específiques: Encara que l’encaminament està basat en la identificació de
les xarxes i no dels hosts, aquesta entrada permet indicar un encaminament
específic per a un host destinació determinat. S’utilitza per a propòsits molt
específics. En el primer camp es col∙loca l’adreça del host destinació, i en el
segon la passarel∙la a utilitzar.
2 Ajuden a reduir la grandària de les taules. Són molt útils en les taules d’encaminament dels hosts que
pertanyen una xarxa IP amb una única passarel∙la.
7

Algorisme d’encaminament IP.
Veiem l’algorisme d’encaminament que tant un host com una passarel∙la han
d’implementar dins del protocol IP:
1. Partint de l’adreça IP destinació del datagrama, extraiem l’identificador de
xarxa, IN, i l’identificador del host, IH.
2. Si IN coincideix amb el NetID de qualsevol xarxa que tinguem directament
connectada, encaminament directe, aleshores enviem el datagrama directament
al host destinació. Per a això encapsulem el datagrama dins d’una trama,
l’adreça hardware destinació de la qual esbrinem via ARP. Es tracta d’un host
pertanyent a la nostra xarxa IP.
3. Si no, si IH apareix en la taula d’encaminament com una entrada de ruta
específica, usarem la passarel∙la associada com a destinatari del datagrama,
recolzant­nos en ARP.
4. Si no, si IN apareix com una entrada en la taula d’encaminament, entregarem el
datagrama a la passarel∙la especificada en aquesta.
5. Si no, si en la taula d’encaminament hi ha una ruta per defecte, la usarem per a
encaminar el nostre datagrama.
6. Si no, aleshores hi ha un error que hem de notificar, i descartar el datagrama.
El protocol ICMP
Com hem vist, la comesa del protocol IP és el transport de datagrames des d’un host
origen fins a un altre qualsevol en Internet. El servei que realitza IP és un servei sense
connexió, per la qual cosa no es garanteix cap tipus de qualitat de servei, i pot ocórrer la
pèrdua de datagrames, l’entrega desordenada, errors en els missatges que transporta, etc.
Quan un datagrama viatja cap a la seua destinació haurà de travessar una sèrie de
passarel∙les (routers), les quals processen el datagrama per a dirigir­lo adequadament
cap a la seua destinació. Si una passarel∙la no pot encaminar aquest datagrama, o bé
detecta alguna condició especial en què es veu incapacitada per a fer­ho (congestió de
xarxa, línies fora de servei, etc.), aleshores aquest datagrama es perd.
Aquestes i altres circumstàncies en el tractament dels datagrames en el seu viatge cap a
la destinació fan necessari la creació d’un mecanisme que, almenys, informe sobre
aquestes situacions al host origen, perquè siga conscient dels problemes que ha patit el
datagrama que ha enviat i, si és procedent, prenga les accions oportunes. D’ací naix el
protocol ICMP.
El protocol ICMP (Internet Control Message Protocol) és un mecanisme que informa
sobre l’aparició d’errors en la manipulació dels datagrames. Sempre que una passarel∙la
8

detecte un error o excepció en un datagrama, utilitza el protocol ICMP per a informar al
host origen sobre la circumstància. ICMP no realitza cap acció per a corregir l’error que
s’haja produït, solament s’encarrega de comunicar­lo al host origen perquè aquest
realitze les accions oportunes per a corregir l’error.
Originalment, ICMP va ser dissenyat com un protocol per a les passarel∙les; no obstant
això, els hosts també el poden utilitzar. Els missatges ICMP van encapsulats en
datagrames IP. La destinació del missatge ICMP no serà l’aplicació de l’usuari en el
host destinació, sinó que haurà de ser interpretat pel seu mòdul ICMP. Si un missatge
ICMP afecta una aplicació de l’usuari, ICMP haurà d’articular els mecanismes
necessaris per a comunicar a l’aplicació l’esdeveniment ocorregut.
Encara que aquest protocol va ser dissenyat per a detectar les incidències que es
produeixen en el transport d’un datagrama cap al host destinació, no totes aquestes
poden ser detectades. Entre aquestes causes es troba la pèrdua d’un datagrama que porta
un missatge ICMP. En aquest punt, podríem pensar que per a solucionar aquest
problema, aquesta pèrdua podria ser notificada amb un altre missatge ICMP. Més que
solucionar el problema, l’estaríem agreujant quan la raó d’aquesta pèrdua siga una
congestió en la xarxa. Per això, NO ES PERMET la notificació de missatges ICMP
causats per la pèrdua de datagrames que porten un missatge ICMP. Una altra norma
general que imposa aquest protocol és que les notificacions d’error es fan SOLAMENT
al host origen.
Format dels missatges ICMP.
Com havíem comentat anteriorment, els missatges de ICMP van encapsulats en
datagrames com mostra la Figura 5:
Adreces MAC
Tipus de prot. IP
IP = 0x0800
Adr. Destin. Adr. Origen 0x800 Camp de dades (MTU = 1500)
Capçalera de la trama Ethernet (DIX)
Camp Proto. ICMP
ICMP = 0x01
Missatge ICMP
Capçalera IP Camp de dades
Figura 5: Encapsulament d’un missatge ICMP en un datagrama.
Encara que veiem que ICMP va encapsulat en un datagrama d’IP, això no vol dir que
ICMP siga un protocol de nivell superior (nivell de transport). S’ha de considerar com a
part d’IP, com si fóra una eina auxiliar que disposa IP per a poder detectar errors en el
transport dels datagrames a les seues destinacions.
9

Campo tipus Tipus de missatge ICMP
0 Echo Reply
3 Destination Unreachable
4 Source Quench
5 Redirect
8 Echo Request
11 Time exceeded
12 Parameter Problem
13 Timestamp Request
14 Timestamp Reply
15 Information Request
16 Information Reply
17 Address Mask Request
18 Address Mask Reply
Taula 1: Tipus de missatges ICMP.
Cada tipus de missatge ICMP té el seu propi format, encara que tots aquests comencen
amb tres camps comuns, la resta pot variar en funció del tipus de missatge:
El camp TIPO identifica el tipus de missatge ICMP (ocupa 8 bits). En la taula
1, es mostren les distintes opcions que preveu aquest protocol.
El camp CÓDIGO s’usa per a donar més informació sobre el tipus de missatge
ICMP (8 bits).
I l’últim camp, contindrà el checksum de tot el missatge ICMP (16 bits). El
càlcul del checksum és el mateix que en IP, solament que en aquest cas
cobreix tot el missatge ICMP.
En la taula 1 es mostren els distints tipus de missatges ICMP que considera el protocol.
De tots aquests, els més importants són els sis primers, que a continuació passem a
descriure breument:
Echo Request i Echo Reply: Són dos missatges que s’usen conjuntament per
a determinar l’assolibilitat d’un host o una passarel∙la. Normalment són
utilitzats pels hosts, de manera que aquests poden extraure informació sobre
l’estat del host remot, el retard que introdueix la xarxa en l’entrega dels
missatges i el percentatge de missatges perduts.
Destinació inassolible (Destination unreachable): Es tracta d’un missatge que
és generat per una passarel∙la quan no pot encaminar un datagrama. Hi ha
diferents causes que provoquen l’emissió d’aquest missatge i que estan
codificades en el camp codi del missatge ICMP. El missatge és dirigit al host
que ha enviat el datagrama, i en el seu interior s’especifiquen els primers 64
bits del datagrama que l’ha causat.
10

Source Quench: És un missatge que utilitzen les passarel∙les per a frenar el
ritme d’injecció de missatges en la xarxa d’un determinat host. Aquesta
situació es produeix quan una passarel∙la es veu sobrecarregada amb la
recepció de datagrames (una possible situació de congestió), i s’han de
descartar alguns per falta de buffers. Quan es produeix aquesta situació, la
passarel∙la envia un missatge d’aquest tipus al host origen del datagrama
descartat, que li diu que baixe el ritme d’injecció de datagrames ja que en
aquest moment hi ha una situació temporal de congestió.
Canvi de ruta (redirect): Aquest missatge és utilitzat per una passarel∙la per a
indicar a un host de la seua xarxa IP, un canvi en la seua taula
d’encaminament, per l’ existència d’una altra passarel∙la en la xarxa que és
més idònia que la que està utilitzant actualment.
Temps de vida esgotat (Time Exceeded): Quan una passarel∙la encamina un
datagrama, una de les seues tasques és decrementar en una unitat el camp TTL
de la capçalera d’aquest. Si després de l’operació el camp val "0", ha de
descartar el datagrama i enviar un missatge ICMP d’aquest tipus cap al host
origen.
Echo Request i Echo Reply: Assolibilitat d’una destinació.
En aquesta pràctica desenvoluparem la base del protocol ICMP, que solament
processarà els missatges del tipus ICMP ECHO, sent susceptible d’ampliar el codi ací
mostrat per a processar la resta de missatges ICMP.
La utilitat d’aquest tipus de missatges és comprovar des del nostre host si un altre
host remot és assolible i està operatiu. El mecanisme és senzill, quan un host/passarel∙la
envia un ECHO REQUEST cap a un host/passarel∙la remot, aquest ha de respondre amb
un missatge ICMP de tipus ECHO REPLY retornant la mateixa informació que portava
el missatge original (EchoRequest) en el camp d’informació addicional, i el mateix
identificador i nombre de seqüència d’aquest.
En la Figura 6 es mostra el format específic d’aquests missatges ICMP. El camp
Identificador i Número de seqüència s’utilitzen per a identificar la tanda o sèrie de
missatges ICMP EchoRequest, i el número de seqüència s’utilitza per a diferenciar un
missatge d’un altre dins de la mateixa sèrie. És a dir, si faig una sèrie de 10
EchoRequest cap a un host destinació determinat, a la sèrie, la marque amb un
identificador (p. e.: 0) i a cada EchoRequest dins d’aquesta amb el seu número de
seqüència (p. e.: del 0 al 9).
El camp dades addicionals funciona com a emplenament per a simular datagrames de
qualsevol grandària. Ací podem introduir qualsevol missatge (un text ASCII, o el que
vulguem). En el missatge EchoReply corresponent, es retorna en aquest camp
exactament la mateixa informació.
11

0 8 16
Tipus (0 o 8)
Figura 6: Format dels missatges ECHO Request i ECHO Reply.
La màquina destinació pot estar en una altra xarxa distant, per la qual cosa el
missatge ICMP pot ser que haja de travessar diverses passarel∙les. Per aquesta raó, si no
obtenim resposta quan li enviem el missatge d’EchoRequest pot ser per diverses causes:
Pèrdua del missatge EchoRequest (mal encaminament d’una passarel∙la intermèdia, un
error de checksum, etc.) o bé el host remot està fora de servei. Pot també ocórrer que la
màquina destinació estiga molt carregada i es demore a enviar el missatge de resposta
EchoReply.
La màquina origen estableix un temps de resposta (TimeOut) després del qual torna a
enviar un nou missatge EchoRequest (que incrementa el número de seqüència, per a
distingir­lo de l’anterior). Encara que és difícil estimar quin pot ser el temps raonable
per a rebre l’EchoReply (depèn de la distància de la màquina destinació, la velocitat de
resposta i la congestió que té la xarxa que ha de creuar els missatges) la suma dels
TimeOuts dels successius reintents ha de ser suficient perquè almenys arribe un
EchoReply.
En molts sistemes UNIX i també en Windows hi ha una ordre d’usuari que
precisament realitza aquesta mateixa operació. Aquesta ordre s’anomena PING i
s’encarrega d’enviar una sèrie de missatges ICMP de tipus EchoRequest, esperant
l’arribada de les respostes corresponents (missatges EchoReply). Al final ens indica
quants missatges EchoRequest s’han enviat i quantes han sigut les respostes rebudes per
a indicar el percentatge de missatges perduts. També ens indica el temps de round­trip 3 ,
de cada parell EchoRequest­EchoReply rebut, i ens dóna una idea del retard que
introdueix la xarxa entre els dos hosts.
Passos i qüestions
Configuració TCP/IP
L’ordre ipconfig (ordre de consola), per a Windows, proporciona informació sobre la
configuració de la xarxa en la nostra màquina (per a cadascun dels adaptadors de xarxa
instal∙lats). A continuació es mostra l’ajuda corresponent a l’ús d’aquesta ordre:
3 És el temps transcorregut des que s’envia un missatge fins que se’n rep la resposta. També conegut com
a temps d’anada i tornada.
Identificador de tanda
Codi (0) Checksum
Dades opcionals
12
Número de seqüència

D:\Documents and Settings\mperez>ipconfig /?
USO:
ipconfig [/?|/all|/renew [adapter]|/release [adapter]|/flushdns| /
displaydns|/registerdns|/showclassid adapter | /setclassid adapter
[classid] ]
donde
adapter nombre de conexión(se permiten comodines * y ?
Opciones:
/? muestra la ayuda
/all muestra toda la información de configuración.
/release libera la dirección IP para el adaptador dado.
/renew renueva la dirección IP para el adaptador dado.
/flushdns purga la caché de resolución de DNS.
/registerdns actualiza todas las concesiones y registra DNS.
/displaydns muestra la caché de resolución DNS.
/showclassid muestra todas las id. de clase dhcp permitidas.
/setclassid modifica la id. de clase dhcp.
De manera predeterminada es mostra solament l’adreça IP, la màscara de subxarxa i la
porta d’enllaç per a cada adaptador enllaçat amb TCP/IP.
Per a Release i Renew, si no hi ha cap nom d’adaptador especificat, s’alliberen o
renoven les concessions d’adreça IP enllaçades amb TCP/IP.
Per a Setclassid, si no hi ha ClassId especificada, es lleva ClassId.
Exemples:
> ipconfig ... mostra informació
> ipconfig /all ... mostra informació detallada
> ipconfig /renew ... renova tots els adaptadors
> ipconfig /renew EL* ... renova connexions el nom de les quals comence amb EL
> ipconfig /release *Con* ...allibera totes les connexions que coincidisquen per
exemple:
"Connexió d’àrea local 1" o
"Connexió d’àrea local 2"
L’ordre ipconfig, que es crida des d’una finestra MS­DOS (Inicio Programas
AccesoriosSimbolo del Sistema), ofereix entre altres coses la informació següent:
Adreça d’adaptador de xarxa: És l’adreça física que correspon a la targeta de
xarxa (Ethernet en el nostre cas) que està instal∙lada en el nostre ordinador i ens
facilita l’accés a la xarxa.
Adreça IP: Adreça IP assignada a la nostra màquina, bé de manera permanent, o
bé de manera dinàmica mitjançant el protocol DHCP.
Màscara de subxarxa: Indica quina part de l’adreça IP identifica la xarxa, i
quina part identifica l’ordinador (a un adaptador de xarxa).
Porta d’enllaç predeterminada: Adreça IP del router que connecta la nostra
LAN amb l’exterior (Internet).
13

(1) L’ordre ipconfig
Executa l’ordre ipconfig i completa la informació de la taula següent:
Taula 1.1
Adreça física de l’adaptador Ethernet
Adreça IP
Màscara de subxarxa
Adreça IP del router (porta d’enllaç)
Qüestió 1.1.
Amb la informació obtinguda, podries comentar a quina classe d’adreces IP pertany la
xarxa a què està connectat el teu computador. Comenta breument la resposta i calcula
l’adreça de la teua xarxa (NetID)
(2) Els paquets IP
Amb l’analitzador de protocols, captura una sessió de paquets IP generats en sol∙licitar
al navegador web l’accés a la pàgina www.redes.upv.es. Per a això s’haurà de filtrar la
resta de trànsit, i ens quedarem únicament amb els paquets generats per aquesta acció.
Analitza la seqüència de paquets IP capturats i respon a les qüestions següents:
Taula 2.1
Paquet núm. 1
Paquet núm. 2
Paquet núm. 3
Paquet núm. 4
Paquet núm. 5
Identificador TTL Source IP Destination IP
14

Qüestió 2.2
Si el camp identificador determina la seqüència de paquet enviats per un host. Els
identificadors dels paquets IP enviats per la nostra màquina són consecutius?, i els
enviats pel servidor web? Explica breument les respostes.
Qüestió 2.3
Respecte al camp TTL (Time To Live) de la capçalera IP dels paquets capturats, són
sempre iguals? Tots els paquets IP que envia una màquina tenen el mateix TTL?
Explica breument les respostes.
Qüestió 2.4
Després d’analitzar els camps de la capçalera IP Opciones i Tipo de servicio (Type of
Service) dels paquets capturats, a quina conclusió arribes?
(3) Fragmentació IP
No podem observar la fragmentació que es produeix en els routers però podem utilitzar
un petit truc per a generar fragmentació en la mateixa interfície del computador. Des
d’una finestra de DOS executem l’ordre següent (prèviament haurem iniciat una captura
de trames amb el filtre “icmp” per a recollir tot el trànsit generat):
C:\> ping –n 1 –l 2000 www.redes.upv.es 4
Amb això estem forçant el nostre ordinador a l’enviament d’un missatge de més de
2000 bytes a la destinació especificada. Com estem connectats a una xarxa Ethernet
amb una MTU que és de 1500 bytes, l’enviament sol∙licitat exigirà la fragmentació del
missatge en dos paquets IP. Compara les capçaleres d’ambdós fragments, i fixa’t
especialment en els camps long. total, flags i desplaz. Fragmento.
4 En executar l’ordre ping, l’estudiarem més endavant en aquesta pràctica, es força l’enviament d’un
paquet IP que transporta un missatge ICMP en el seu interior.
15

Primer fragment:
Versió longc tipus servei long total
Identificació flags desplaç. fragment
Temps
vida
Protocol checksum de la capçalera
Adreça IP font
Adreça IP destinació
Opcions (variable)
Segon fragment:
Versió longc tipus servei long total
Identificació flags desplaç. fragment
Temps
vida
Protocol checksum de la capçalera
Adreça IP font
Adreça IP destinació
Opcions (variable)
Qüestió 3.1
Quin és el valor del camp protocolo de la capçalera d’ambdós segments? Ha de ser el
mateix per a ambdós fragments? Quin és el valor del camp offset del segon fragment 5 ?
Calcula la grandària del missatge que hauríem d’enviar, utilitzant l’ordre ping, perquè
es generen 3 fragments de grandària màxima.
Camp protocol El mateix? Camp Offset Gran. de missatge
5 Recorda que la unitat que s’expressa en aquest camp és una paraula de 8 octets.
16

(4) L’ordre ROUTE
L’ordre ROUTE permet la manipulació de la taula d’encaminament del nostre sistema.
Quan es crida l’ordre sense cap argument es mostra l’ajuda de l’ordre:
E:\>route
Manipula tablas de enrutamiento de red.
ROUTE [-f] [-p] [comando [destino] [MASK máscara_red] [puerta_enlace]
[METRIC métrica] [IF interfaz]
-f Borra las tablas de enrutamiento de todas las entradas de
puerta de enlace. Si se usa junto con uno de los comandos,
se borrarán las tablas antes de ejecutarse el comando.
-p Cuando se usa con el comando ADD, hace una ruta persistente
en los inicios del sistema. De manera predeterminada, las
rutas no se conservan cuando se reinicia el sistema. Se
pasa por alto para todos los demás comandos, que siempre
afectan a las rutas persistentes apropiadas. Esta opción no
puede utilizarse en Windows 95.
comando Uno de los siguientes:
PRINT Imprime una ruta
ADD Agrega una ruta
DELETE Elimina una ruta
CHANGE Modifica una ruta existente
destino Especifica el host.
MASK Especifica que el siguiente parámetro es la máscara de red
máscara_red Especifica un valor de máscara de subred para esta
entrada de ruta. Si no se especifica, se usa de forma predeterminada
el valor 255.255.255.255.
puerta_enlace Especifica la puerta de enlace.
interfaz El número de interfaz para la ruta especificada.
METRIC Especifica la métrica; por ejemplo, costo para el destino.
Ejemplos:
> route PRINT
> route ADD 157.0.0.0 MASK 255.0.0.0 157.55.80.1 METRIC 3 IF 2
Si no se indica IF, intentará buscar la mejor interfaz para
una puerta de enlace determinada.
> route PRINT
> route PRINT 157* .... Sólo imprime las que coincidan con 157*
> route DELETE 157.0.0.0
> route PRINT
Imprimeix la taula d’encaminament del teu ordinador i emplena la taula següent:
Taula 4.1
1.
2.
3.
4.
Destinació de
xarxa
Màscara de
xarxa
17
Porta d’accés Interfície Mètrica

5.
6.
7.
8.
Qüestió 4.1
Explica la utilitat de cadascuna de les entrades de la taula d’encaminament.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Significat de l’entrada d’encaminament
Qüestió 4.2
Identifica l’entrada de la taula que correspon amb l’entrega directa (direct delivery) i
elimina­la. A continuació crida l’ordre ping:
C:\> ping zoltar.redes.upv.es
Explica què ha ocorregut i torna a afegir l’entrada que has eliminat per a tornar a la
situació ante
18

Qüestió 4.3
Repeteix el mateix que en la qüestió anterior, però en aquest cas es tracta d’eliminar
l’entrada per defecte.
Modifica la taula d’encaminament perquè l’entrada per defecte apunte a una màquina
del laboratori i no al router. Crida l’ordre ping per a accedir a una màquina pertanyent a
una xarxa IP remota (ex.: www.upc.es). Usant l’Analyzer, comprova que tot el trànsit
que es genera cap a l’exterior es dirigeix a una màquina que no és el router i per tant no
és possible la comunicació.
(5) Adreça física i adreça IP
Crida l’ordre ping i especifica com a host destinació una màquina del mateix laboratori
(pertany a la mateixa subxarxa)
C:\> ping –n 1 zoltar.redes.upv.es
i captura el trànsit generat. Emplena els camps següents amb la informació obtinguda de
la capçalera IP dels paquets ICMP:
Taula 5.1
Pregunta
Resposta
Adreça Física Destinació Adreça IP Destinació
Qüestió 5.1
En el paquet de pregunta: L’adreça física destinació i l’adreça IP destinació corresponen
a la mateixa màquina? Per què?
19

Ara repeteix el procés per a una màquina externa (en una altra xarxa o subxarxa)
C:\> ping –n 1 www.upc.es
i captura el trànsit generat. Emplena els camps següents amb la informació obtinguda de
la capçalera IP dels paquets ICMP:
Taula 5.2
Pregunta
Resposta
Adreça Física Destinació Adreça IP Destinació
Qüestió 5.2
En el paquet de pregunta: L’adreça física destinació i l’adreça IP destinació corresponen
a la mateixa màquina? Per què?
(6) L’ordre ping
Mitjançant l’ordre ping (s’executa des d’una finestra MS­DOS) s’obté una estimació
del temps d’anada i tornada d’un paquet, des de l’estació origen fins a una estació
destinació que s’especifica. Per a això s’emmagatzema l’instant de temps en què s’envia
el paquet i quan arriba la resposta al valor emmagatzemat se li resta del temps actual. El
funcionament detallat de l’ordre ping serà estudiat més endavant en el curs quan
s’introduïsquen els protocols IP (Internet Protocol) i ICMP (Internet Control Message
Protocol). Unes altres utilitats de l’ordre ping són:
Exemple:
Esbrinar si una destinació està operativa, connectada a la xarxa i els seus
protocols TCP/IP en funcionament.
Conèixer la fiabilitat de la ruta entre origen i destinació (calculant el
percentatge de paquets que obtenen resposta).
C:\>ping www.upc.es
Haciendo ping a www.upc.es [147.83.20.2] con 32 bytes de datos:
Respuesta desde 147.83.20.2: bytes=32 tiempo=23ms TTL=248
Respuesta desde 147.83.20.2: bytes=32 tiempo=20ms TTL=248
Respuesta desde 147.83.20.2: bytes=32 tiempo=31ms TTL=248
20

Respuesta desde 147.83.20.2: bytes=32 tiempo=24ms TTL=248
Estadísticas de ping para 147.83.20.85:
Paquetes: enviados = 4, Recibidos = 4, perdidos = 0 (0% loss),
Tiempos aproximados de recorrido redondo en milisegundos:
mínimo = 20ms, máximo = 31ms, promedio = 24ms
L’ordre ping admet una sèrie d’opcions, algunes de les més útils es mostren a
continuació:
ping [-t] [-a] [-n cantidad] [-l tamaño] [-f] [-i TTL] [-v TOS]
[-r cantidad] [-w Tiempo de espera agotado] lista de destino
Opciones:
-t Solicita eco al host hasta ser interrumpido.
Para ver estadísticas y continuar: presione
Ctrl-Pausa/Inter.
Para interrumpir: presione Ctrl-C.
-a Resuelve direcciones a nombres de host.
-n cantidad Cantidad de solicitudes de eco a enviar.
-l tamaño Tamaño del búfer de envíos.
-f No fragmentar el paquete.
-i TTL Tiempo de vida.
-v TOS Tipo de servicio.
-r cantidad Registrar la ruta para esta cantidad de saltos.
-w tiempo Tiempo de espera de respuesta en milisegundos.
Fes un ping a les adreces següents: zoltar.redes.upv.es (servidor dins del Laboratori de
Xarxes), www.upv.es (servidor web de la UPV), www.upc.es (servidor web de la
Universitat d’Alacant), www.ono.es (servidor web comercial), www.berkeley.edu
(servidor web de la Universitat de Califòrnia a Berkeley). Anota els resultats en la taula
següent
Taula 6.1
zoltar.redes.upv.es
www.upv.es
www.upc.es
www.ono.es
www.berkeley.edu
Paquets
Temps d’anada i tornada
(ms)
Enviats Rebuts Perduts Mínim Màxim Mitjà
Els resultats que s’obtenen mitjançant l’ordre ping són, de vegades, difícils
d’interpretar. L’usuari obté poca informació de per què el temps d’anada i tornada és
major en unes destinacions que en unes altres. Fins i tot quan no hi ha resposta al ping,
no és possible conèixer quin és el problema: la màquina referenciada està fora de servei,
21

no hi ha una ruta des de l’origen fins a la destinació o la saturació de la xarxa és tan alta
que no s’obté resposta de la destinació en un temps raonable. A pesar del que hem dit,
és una de les eines que més utilitzen els administradors i usuaris d’equips connectats en
xarxa.
A través de les opcions de l’ordre ping podem modificar les característiques del paquet
(datagrama IP) que s’enviarà a través de la xarxa per a sondejar la destinació. En aquest
punt modificarem un d’aquests paràmetres. Com deus recordar, la quantitat màxima
d’informació que pot transportar una trama Ethernet és de 1500 bytes. Si volem enviar
un bloc d’informació superior, haurà de dividir­se en diverses trames. Quan en l’ordre
ping especifiquem l’opció –f estem sol∙licitant que el bloc de dades associat al paquet
de “ping” no es fragmente en el seu recorregut des de l’estació origen fins a l’estació
destinació.
Qüestió 6.1
Captura les trames ICMP resultants de l’execució de l’ordre: “ping
zoltar.redes.upv.es”, i reflecteix en la taula següent els valors corresponents
a les trames capturades:
Núm. Echo Request
Echo Reply
Tipus: Codi:
Tipus: Codi:
Identificador Seqüència Identificador Seqüència
1
2
3
4
Repeteix l’exercici, i comparant els resultats obtinguts amb els de la taula anterior,
indica quina és la política d’assignació d’identificadors i seqüències.
Qüestió 6.2
Executa la seqüència d’ordres següent:
ping -l 1000 -f –n 1 zoltar.redes.upv.es
ping -l 1500 -f –n 1 zoltar.redes.upv.es
ping -l 2000 -f –n 1 zoltar.redes.upv.es
22

Es pot enviar un bloc de dades de 1500 bytes sense fragmentació? Intenta explicar per
què no es pot enviar sense fragmentació un bloc d’informació de 1500 bytes.
Qüestió 6.3
Esbrina per tempteig la grandària màxima (en bytes) del bloc de dades que pot ser
enviat dins d’un sol paquet. Intenta explicar el perquè d’aquesta xifra.
(7) L’ordre tracert
L’ordre tracert (s’executa des d’una finestra MS­DOS) permet conèixer el camí (la
seqüència de routers) que ha de travessar un paquet per a arribar des de l’estació origen
fins a l’estació destinació. El funcionament es basa a gestionar adequadament un
paràmetre de la capçalera dels datagrames IP (el camp TTL: temps de vida) i en la
informació que aporten els missatges ICMP que generen els routers quan els arriba un
datagrama el temps de vida del qual s’ha esgotat (tot això s’estudiarà amb detall al llarg
del curs). Per cada nou router travessat pel datagrama es diu que hi ha un salt en la ruta.
Podem dir, que el programa tracert calcula i descriu el nombre de salts d’una ruta.
El programa de MS­DOS tracert realitza la funció següent: per a esbrinar cada nou salt
envia tres datagrames i per a cadascun d’aquests calcula el valor del temps d’anada i
tornada. Si en un temps màxim (configurable) no hi ha resposta s’indica en l’eixida
mitjançant un asterisc.
Algunes puntualitzacions:
No hi ha cap garantia que la ruta que s’ha utilitzat una vegada siga utilitzada la
següent (quan estudiem el protocol IP veurem per què).
No hi ha cap garantia que el camí seguit pel paquet de tornada siga el mateix
que ha seguit el paquet d’anada. Això implica que a partir del temps d’anada i
tornada que ofereix tracert pot no ser directe estimar el temps d’anada o de
tornada per separat (si el temps que tarda el paquet a anar des de l’origen fins
al router és d’un segon i el temps que tarda el paquet de tornada és de tres
segons el valor que ens proporcionarà tracert és de quatre segons)
23

Monitora els missatges ICMP corresponents a l’ordre
I emplena la taula següent:
Taula 7.1
Núm Petició
Tipus: Codi:
1
2
3
4
5
6
Tracert www.upv.es
Resposta
Tipus: Codi:
Identificador Seqüència TTL Host origen Dades
Qüestió 7.1
Quin tipus de missatges ICMP s’observen? Basant­te en els missatges anteriors, escriu
l’algorisme que empra tracert
24

Executa l’ordre tracert per a les mateixes destinacions de l’exercici 6 i anota en la taula
següent el nombre de salts i el nom i l’adreça IP dels routers que es travessen. Inclou
també l’adreça IP de la màquina destinació.
Taula 7.2
zoltar.redes.upv.es
www.upc.es
www.berkeley.edu
Salts Routers en el camí (nom i adreça IP)
25

Part II: Els protocols IPv6 i ICMPv6
Objetius
L'objectiu d'aquesta pràctica és que l'alumne sàpiga configurar el sistema operatiu per a
fer ús d'una xarxa IPv6 mitjançant la línia d'ordres. A més a més haurà d'estudiar el
comportament del protocol ICMPv6 a través de la ferramenta Analyzer.
Descripció
El protocol IPv6
El protocol IPv6 va ser especificat l’any 1998 (RFC 2460) per a cobrir les mancances
detectades en la versió 4. Un dels principals problemes d’IPv4 té a veure amb l’espai
d’adreces de què disposa. L’IPv6 incrementa la grandària d’adreça IP de 32 bits a 128
bits, per a donar suport a més nivells d’adreçament jeràrquic, un nombre molt major de
nodes adreçables, i una autoconfiguració més simple d’adreces. L’escalabilitat de
l’encaminament de multidestinació (multicast) es millora agregant un camp àmbit
(scope) a aquestes adreces. A més, es defineix un nou tipus d’adreça anomenada adreça
de servei (anycast address), usada per a enviar un paquet a un grup de nodes qualsevol.
3 bits 45 bits 16 bits 64 bits
Global Routing Prefix SLA
Figura ?. Partició lògica d’una adreça IPv6.
En la figura ?? es mostra la partició lògica d’una adreça IPv6. L’espai d’adreces IPv6 és
bastant ampli, i això permet fer­ne una partició més jeràrquica i més fina. En particular,
cal destacar 4 grans grups d’adreces:
2000::/3 Global Unicast [RFC4291]
FC00::/7 Unique Local Unicast [RFC4193]
FE80::/10 Link Local Unicast [RFC4291]
FF00::/8 Multicast [RFC4291]
Uns dels principals avantatges d’IPv6 respecte a IPv4 és la possibilitat d’assignar
automàticament adreces a les interfícies de xarxa. En implementar el format 64­bit
Extended Unique Identifier (EUI­64) de l’IEEE, un terminal es pot assignar a si mateix
una adreça IPv6 de manera automàtica, i així evita una assignació manual o un servidor
DHCP. En el cas d’interfícies Ethernet, això s’aconsegueix basant­se en l’adreça MAC
única de 48 bits, reformatant aquest valor perquè s’adeqüe a l’especificació EUI­64.
El RFC 2373 defineix el procés de conversió, que es pot descriure en dos passos:
26
Interface ID

1. El primer pas és convertir l’adreça MAC de 48 bits en un valor de 64 bits. Per a
aconseguir­ho, partim l’adreça MAC en dues meitats de 24 bits: l’identificador
organitzacional únic (OUI) i la part específica del NIC. El valor hexadecimal de 16 bits
0xFFFE es col∙loca entre les dues mitats per a formar l’adreça de 64 bits. Com a
exemple, partint de l’adreça MAC 00:12:7F:EB:6B:40, tindríem:
Per què el valor 0xFFFE? Tal com s’explica en les Guidelines for EUI­64 Registration
Authority de l’IEEE, aquest és un valor reservat que els fabricants no poden utilitzar en
assignacions reals d’adreces EUI­64. En altres paraules, qualsevol adreça EUI­64 que
inclou 0xFFFE immediatament després del seu OUI, pot ser reconeguda com generada a
partir d’una adreça EUI­48 (MAC).
2. El segon pas consisteix a invertir l’indicador (flag) universal/local (bit 7) de la porció
OUI de l’adreça. Les adreces globals úniques assignades per l’IEEE tenen aquest bit
originàriament a zero, la qual cosa indica unicitat a escala global. De la mateixa manera,
les adreces creades localment, com ara les usades per a interfícies virtuals o adreces
MAC assignades manualment, tenen aquest bit a u. El bit U/L s’inverteix quan usem
una adreça EUI­64 com a identificador d’interfície IPv6.
Per a entendre la motivació d’aquesta alteració, cal analitzar la secció 2.5.1 del RFC
2373:
“La motivació per a invertir el bit 'u' en l’instant de creació de l’identificador
d’interfície és simplificar la tasca dels administradors del sistema quan hagen de crear
identificadors local­scope manualment en situacions on no hi haja adreces de maquinari
ja disponibles. Aquest és el cas d’enllaços sèries, extrems de túnels, etc. L’alternativa
seria que aquestes adreces foren del tipus 0200:0:0:1, 0200:0:0:2, etc., en compte de la
notació ::1, ::2, etc., que és molt més senzilla.”
En aquest punt cal destacar que l’àmbit (scope) d’una adreça no canvia mai: les adreces
globals continuen sent globals, i les adreces locals continuen sent locals. Simplement es
canvia el significat d’aquest bit per comoditat, per això el valor del bit també ha de ser
invertit.
27

Adreces de multidestinació ( multicast)
en IPv6
Una adreça de multidestinació identifica múltiples interfícies. Amb una topologia
d’encaminament de multidestinació (multicast routing) apropiada, els paquets enviats a
una adreça de multidestinació són lliurats a totes les interfícies identificades per aquesta
adreça.
Les adreces de multidestinació IPv6 tenen el prefix 1111 1111. Així, una adreça IPv6 de
multidestinació es pot identificar ràpidament, ja que sempre comença per FF. Les
adreces de multidestinació no es poden utilitzar com a adreces font.
Després del prefix FF, les adreces de multidestinació inclouen una estructura addicional
per a identificar­ne els indicadors (flags), l’àmbit (scope) i el grup de multidestinació,
tal com s’il∙lustra a continuació:
Figura ?. Estructura d’una adreça de multidestinació IPv6.
Els camps de l’adreça de multidestinació són els següents:
● Flags
El camp Flags indica quines opcions estan actives en l’adreça de
multidestinació. La grandària d’aquest camp és de 4 bits. L’únic indicador (flag) definit
en l’RFC 2373 és l’indicador Transient (T), que utilitza el bit de pes més baix d’aquest
camp. Quan el seu valor és zero, l’indicador T indica que l’adreça de multidestinació ha
sigut assignada de manera permanent (well­known) per part de la IANA (Internet
Assigned Numbers Authority). Quan el valor és u, indica que l’adreça de
multidestinació és temporal (no assignada de forma permanent).
● Scope
El camp Scope indica l’àmbit d’IPv6 per al qual es destina aquest trànsit. La
grandària d’aquest camp és de 4 bits. A més de la informació oferida pels protocols
d’encaminament de multidestinació, els encaminadors (routers) utilitzen aquest camp
per a determinar si el trànsit de multidestinació ha de ser reencaminat o no.
L’RFC 2373 defineix els àmbits d’aplicació següents:
Valor del camp
Scope
Àmbit d’aplicació
1 Node­local
2 Link­local
5 Site­local
8 Organization­local
E Global
28

Per exemple, el trànsit amb adreça de multidestinació FF02::2 té un àmbit link­local, per
la qual cosa un encaminador IPv6 mai l’encaminaria.
● Group ID
El camp Group ID identifica el grup de multidestinació i és únic per a un àmbit
d’aplicació. La grandària d’aquest camp és de 112 bits. Els identificadors de grup
(groups ID) assignats de forma permanent són independents de l’àmbit. Els
identificadors de grup transitoris només són rellevants per a un determinant àmbit. Les
adreces de multidestinació des de FF01:: fins a FF0F:: són adreces reservades
preassignades.
Per a identificar tots els nodes en els àmbits node­local i link­local, s’han definit
les adreces de multidestinació següents:
• FF01::1 (node­local scope all­nodes address)
• FF02::1 (link­local scope all­nodes address)
D’una manera semblant, per a identificar tots els encaminadors en l’àmbit nodelocal,
link­local i site­local, s’han definit les adreces de multidestinació següents:
• FF01::2 (node­local scope all­routers address)
• FF02::2 (link­local scope all­routers address)
• FF05::2 (site­local scope all­routers address)
Els 112 bits que formen l’identificadors de grup permeten definir un univers de 2 112
possibles valors. A pesar d’això, a causa de la manera amb què les adreces de
multidestinació IPv6 són mapades en adreces Ethernet de multidestinació, l’RFC 2373
recomana crear identificadors de grup utilitzant només els 32 bits d’ordre més baix en
les adreces de multidestinació IPv6, i posar els altres bits a zero. En usar només els 32
bits d’ordre més baix, ens assegurem que cada identificador de grup estiga vinculat
únicament a una adreça MAC de multidestinació.
Adreça de node sol∙licitat (solicited­node adress)
La possibilitat de sol∙licitar l’adreça d’un node facilita el procés de recerca d’estacions
de la xarxa en el procés de resolució d’adreces. En IPv4, una trama ARP Request
s’envia a l’adreça MAC de difusió, i és rebuda per totes les estacions en el mateix
segment de xarxa, inclosos els que no permeten IPv4. L’IPv6 utilitza missatges del tipus
sol∙licitud de veí (Neighbor Solicitation) per a la resolució d’adreces, però, en compte
d’utilitzar l’adreça d’àmbit local que identifica tots els nodes en la mateixa subxarxa,
s’utilitza l’adreça de multidestinació que correspon al node sol∙licitat. Aquesta adreça
s’obté mitjançant el prefix FF02::1:FF00:0/104 i els últims 24 bits de l’adreça IPv6 que
es pretén resoldre.
Per exemple, per al node amb una adreça IPv6 del tipus link­local igual a
FE80::2AA:FF:FE28:9C5A, l’adreça del node sol∙licitat corresponent és
FF02::1:FF28:9C5A. Així, per a obtenir l’adreça MAC que correspon a la IP
FE80::2AA:FF:FE28:9C5A, l’estació envia un missatge de sol∙licitud de veí a l’adreça
29

FF02::1:FF28:9C5A. El node que està utilitzant la IP FE80::2AA:FF:FE28:9C5A estarà
escoltant el trànsit de multidestinació en l’adreça de node sol∙licitat que li corresponga i,
per a interfícies que corresponguen a un adaptador de xarxa real, prèviament ha d’haver
registrat l’adreça de multidestinació corresponent amb l’adaptador de xarxa.
El resultat de la utilització de l’adreça de node sol∙licitat és que el procés de resolució
d’adreces, que típicament s’aplica a un enllaç o subxarxa, no pertorbarà totes les
estacions de la xarxa. De fet, a penes un nombre mínim d’estacions serà pertorbat. En la
pràctica, a causa de l’estreta relació entre l’adreça MAC, l’identificador IPv6 i l’adreça
node sol∙licitat, aquesta última actua com una pseudoadreça d’unidestinació per a
aconseguir un procés de resolució molt eficient.
Funcionament amb IPv6
Respecte a si el sistema operatiu permet la utilització d’IPv6, pràcticament la totalitat de
sistemes operatius actuals el permeten parcialment o totalment. En particular, el sistema
operatiu Windows XP inclou les eines següents:
• ipv6.exe: utilitzat per a la configuració del protocol IPv6. El mètode recomanat
per a configurar IPv6 en Windows XP SP1 o SP2 és utilitzar ordres en el context
netsh interface ipv6.
• ping6.exe: l’eina recomanada per a ús en Windows XP SP1 o SP2 és la versió
IPv6 de l’eina ping.exe.
• tracert6.exe: de la mateixa manera, en Windows XP SP1 o SP2 es recomana
l’ús de la versió IPv6 de l’eina tracert.exe.
(1) Comencem per verificar la disponibilitat de la pila IPv6 en Windows XP
(deshabilitada per defecte):
a) Per a saber si el funcionament amb IPv6 està actiu en la vostra màquina, executeu
l’ordre: ipv6 if
b) En el cas que no estiga actiu, executeu (com a administrador): ipv6 install
A continuació, comproveu que efectivament s’ha activat els funcionament amb IPv6:
ipv6 if
c) Executant l’ordre ipconfig /all tenim informació sobre la nostra adreça IPv6 en un
format més simplificat. En particular, ens centrarem en aquests dos camps (els valors
concrets depenen de la màquina):
Adreça física. . . . . . . . . : 00­50­56­22­00­01
Adreça IP. . . . . . . . . . . : fe80::250:56ff:fe22:1%5
Com es pot comprovar, l’adreça física (o MAC) i l’adreça IPv6 estan estrictament
relacionades. De fet, tal com s’ha comentat abans, en IPv6 la interfície ID s’obté a partir
de l’adreça MAC seguint la normativa EUI­64.
30

(2) Per a començar fem un ping a la nostra pròpia màquina. En Windows XP això
s’aconsegueix de tres maneres diferents:
a) Fent ping a l’adreça ::1, que en IPv6 és equivalent a 127.0.0.1 per a IPv4:
ping6 ::1
b) Utilitzant l’adreça especial dins de les adreces reservades per a link­local unicast:
ping6 fe80::1
c) Utilitzant l’adreça pròpia dins de les adreces reservades per a link­local unicast:
ping6
Nota: per a conèixer el valor de la nostra pròpia adreça, executem
ipconfig /all
(3) Ara intenteu calcular l’adreça IPv6 d’una màquina del laboratori pròxima (encesa i
amb Windows arrancat) a partir de l’adreça MAC de la interfície Xarxa Laboratori
Xarxes (5):
Adreça MAC: __________________________
Adreça IPv6 (link­scope): _______________________________
a) Feu un ping a l’adreça IPv6 que acabeu de calcular, i captureu els paquets
intercanviats a través de la targeta de Red 3Com Ethernet utilitzant Analyzer.
Per a fer ping heu de seguir la sintaxi:
ping6 %i
on %i indica que és una adreça associada a la interfície de xarxa número i (típicament 4
o 5), segons l’ordre: netsh interface ipv6 show address.
Les tres primeres interfícies haurien de ser les mateixes en la major part de sistemes
utilitzats. Les interfícies quatre i superiors varien segons el sistema, i depenen del
maquinari utilitzat.
Núm.
d’interfíc
ie
1
2
3
Taula 1. Interfícies IPv6 en Windows XP.
Nom Descripció
Loopback Pseudo­
Interface
Automatic
Tunneling Pseudo­
Interface
6to4 Tunneling
Pseudo­Interface
4 Network adapters
Aquesta interfície ofereix l’equivalent a
l’adreça 127.0.0.1 en IPv4. Ofereix un
loopback IPv6 mitjançant l’adreça ::1 o
FE80::1
Com el seu nom indica, és una interfície
utilitzada per a creació automàtica de
túnels.
Aquesta interfície ofereix un túnel IPv6
a IPv4.
Les interfícies 4 i superiors es creen
dinàmicament i depenen del maquinari
present en l’equip.
31

) Analitzeu els paquets capturats amb Analyzer. Veureu que no s’han generat paquets
ARP. Per què? ______________________________________________
c) Veureu que hi apareixen dos paquets del tipus Neighbor Solicitation i Neighbor
Advertisement en la seqüència. Quina informació transporten?
_______________________________________________
(4) Quan no tenim suport nadiu per a IPv6 en la UPV, cap encaminador ens ofereix
adreces IPv6 globalment vàlides (2000::/3), o Unique Local Unicast (FC00::/7). En
aquest exercici configurarem manualment una adreça IPv6 de la família Unique Local
Unicast (FC00::/7).
a) En primer lloc, verifiquem quines interfícies de xarxa tenim i les adreces IPv6
associades:
netsh interface ipv6 show address
b) En segon lloc, cal afegir una adreça IPv6 en la xarxa FC01::/64 a un dispositiu:
netsh interface ipv6 add address "Xarxa Laboratori de Xarxes"
opcionalment podem identificar la interfície de xarxa pel número que té:
netsh interface ipv6 add address 5
c) En tercer lloc, verifiquem que efectivament s’hi ha afegit la nova adreça IP. Això es
pot fer per mitjà de l’ordre:
netsh interface ipv6 show address
d) En quart lloc, afegim la ruta que correspon a la xarxa FC01::/64 a la taula
d’encaminament:
netsh interface ipv6 add route FC01::/64 5 (o “Xarxa Laboratori de Xarxes”)
i consultem la taula d’encaminament per a comprovar que efectivament s’ha actualitzat:
netsh interface ipv6 show routes
e) Capturem els paquets IPv6 circulant per la xarxa i llancem un ping cap a una estació
veïna. Ara ja no ens cal identificar la interfície utilitzada mitjançant %n. Per què?
___________________________
f) Analitzant la seqüència veureu que inicialment s’hi usen les adreces de
multidestinació del tipus adreça de node sol∙licitat. Apunteu els valors obtinguts:
Destination MAC address Destination IPv6 adress
Nota: A partir del primer intercanvi, podreu observar que els paquets Neighbor
Solicitation i Neighbor Advertisement capturats no utilitzen adreces de multidestinació
del tipus FF02::1:FF00:0/104 definit per a aquest propòsit, perquè es tracta d’adreces ja
conegudes. Si no heu pogut capturar aquest intercanvi inicial, proveu a fer un ping a una
adreça inexistent i confirmeu, analitzant la seqüència, l’ús de les adreces de
multidestinació del tipus solicited­node address.
32

g) Al final, esborreu l’adreça i la xarxa FC01::/64 fent:
netsh interface ipv6 delete address 5 fc01::
netsh interface ipv6 delete route FC01::/64 5 (o “Xarxa Laboratori de Xarxes”)
Per a comprovar que han sigut eliminats correctament, executeu:
netsh interface ipv6 show address
netsh interface ipv6 show routes
(5) Finalment, provarem l’ús d’adreces de multidestinació en la interfície 7 (xarxa
UPV). Algunes tenen un significat especial, com s’ha vist abans.
a) Proveu a fer un ping a l’adreça FF01::1%7 i observeu­ne els resultats en la consola i
la seqüència capturada. Obteniu resposta però no captureu cap paquet. Per què?
________________________________________________
b) A continuació, feu un ping a FF02::1%7. Quina és la diferència respecte a l’anterior?
________________________________________________
c) Proveu ara a fer un ping a l’adreça FF02::2. Heu obtingut resposta? Per què?
________________________________________________
Enllaços útils:
http://www.iana.org/
http://www.microsoft.com/technet/network/ipv6/ipv6faq.mspx
http://technet.microsoft.com/es­es/library/bb878115(en­us).aspx
http://technet.microsoft.com/es­es/library/bb878102(en­us).aspx
http://technet.microsoft.com/en­us/network/bb530961.aspx
33