Endereçamento Privado Proxy e NAT - Programa de … · 2012-06-23 · 2008, Edgard Jamhour...
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2008, Edgard Jamhour
Endereçamento Privado
Proxy e NAT
2008, Edgard Jamhour
Motivação para o Endereçamento IP Privado
• Crescimento do IPv4
07/2007 490 milhões de hosts
01/2008 542 milhões de hosts
IPv4 permite endereçar 4 bilhões de hosts.
PREVISÃO DE
ESGOTAMENTO
= 1994
Autoridades de Registro de Endereço
IANA
ARIN RIPE NCC AfriNIC LACNIC APNIC
América
do Norte
Europa,
Oriente e
Asia
Central
Africa América
Latina e
Caribe
Ásia e
Pacífico
Endereços Privados: RFC 1918
Prefixo Faixa de Endereços Descrição
10.0.0.0/8 10.0.0.0 a
10.255.255.255
Uma rede de endereços
classe A.
172.16.0.0/12 172.16.0.0 a
172.31.255.255
16 redes contíguas de
endereços classe B.
192.168.0.0/16 192.168.0.0 a
192.168.255.255
256 redes contíguas de
endereços classe C.
Tipos de Hosts (RFC 1918)
categoria I categoria III
categoria II
NAT
tradutor de IP
IPv4
IPv4
Roteador Interno e Gateway Default
1
2
ip publico ip publico
ip privado ip privado
ip
publico
gateway
default
(não roteia
IP privado)
(roteador interno)
roteia IP privado
ip
publico
ip
privado
IPv4
Endereços e Roteamento
1
2
200.0.0.2 200.0.0.3
192.168.0.2 192.168.0.3
200.0.0.4
192.168.0.0/24 via direta
200.0.0.0/24 via direta
200.0.0.1
192.168.0.1
0.0.0.0/0 via provedor
200.0.0.0/24 via direta
IPv4
Hosts Categoria 2
1
2
200.0.0.2 200.0.0.3
192.168.0.2 192.168.0.3
200.0.0.4
192.168.0.0/24 via direta
200.0.0.0/24 via direta
200.0.0.1
192.168.0.1
0.0.0.0/0 via provedor
200.0.0.0/24 via direta
roteador com NAT
se ip_origem =
192.168.0.0/24
traduzir para
200.1.0.1
200.1.0.1
IPv4
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Tradutores de Endereço
• Implementados ao nível das funções de Roteamento:
NAT (Network Address Translation)
NAPT (Network Address and Port Translation).
• Implementados com servidores:
Proxy de Aplicação
Proxy Socks.
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NAT e NAPT
IPprivado1
IPprivado2
IPprivado3
IPpúblico2
IPpúblico
1
IPpúblico3
IPprivado1
IPprivado2
IPprivado3
NAT
NAPT IPpúblico1:Porta1
IPpúblico1:Porta2
IPpúblico1:Porta3
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Tipos de Mapeamento NAT
• NAT (Network Address Translation)
Converte apenas endereços IP
Efetua mapeamentos de um-para-um
Cada endereço IP privado é mapeado em um endereço
IP público distinto.
• NAPT (Network Address and Port Translation)
Utiliza informações das porta de transporte (TCP ou
UDP)
Efetua mapeamentos de um-para-muitos.
Múltiplos endereços privados podem ser mapeados em
um único endereço IP público.
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Mapeamento Estático e Dinâmico
• Estático:
Os mapeamentos são definidos previamente, de
maneira que um dado endereço IP privado está
sempre mapeado em um mesmo IP público
• Dinâmico.
Os mapeamentos são configuradas dinamicamente,
quando um novo fluxo é detectado.
Os mapeamentos dinâmicos são temporários, sendo
automaticamente desfeitos quando o IP privado deixa
de ser utilizado por muito tempo.
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SNAT e DNAT
Pré-Roteamento
[DNAT]
Pós-Roteamento
[SNAT]roteamento
Interface de Entrada Interface de Saída
decisão sobre o
encaminhamento do pacote
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Source NAT e Destination NAT
• Source NAT: SNAT
Altera o endereço de origem do pacote
É implementado após a ação de roteamento (pós-
roteamento).
• Masquerading
• Destination NAT: DNAT
Altera o endereço de destino do pacote
É implementado antes do roteamento (pré-
roteamento).
• Redirecionamento de Portas
• Balanceamento de Carga
• Proxies transparentes
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SNAT: Network Address Translation
IPv4 Privado
192.168.0.2
210.0.0.1 to 210.0.0.10
192.168.0.2 60.1.2.3 checksum1
IPv4 Network
60.1.2.3192.168.0.2 = 210.0.0.1
192.168.0.3 = 210.0.0.2
11 210.0.0.1 60.1.2.3 checksum222
60.1.2.3 210.0.0.1 checksum33360.1.2.3 192.168.0.2 checksum444
192.168.0.3
tabela de mapeamento
192.168.0.1
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NAT (IPTABLES)
• SNAT para endereço fixo:
iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j SNAT
--to 210.0.0.1
• SNAT com pool de endereços:
iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j SNAT
--to 210.0.0.1-210.0.0.10
• Masquerading efetua o mapeamento ao IP atribuído a
interface definida por -o
iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0
-j MASQUERADE
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SNAPT (Network Address and Port
Translation)
Endereço IP Público
210.0.0.1
clientes
servidor
192.168.0.2
IP Privado:Porta
Origem
192.168.0.2 :1024
192.168.0.2 :1026
192.168.0.3 :1024
192.168.0.4 :1025
192.168.0.3
192.168.0.4
request reply
1025
1026
1027
IP Público:Porta
Origem
210.0.0.1 :1024
210.0.0.1 :1026
210.0.0.1 :1025
210.0.0.1 :1027
1024
1024
1025
IPv4
1026
1024
2008, Edgard Jamhour
SNAPT
• No Linux, o mapeamento por SNAPT é configurado
através do IP tables, conforme o exemplo a seguir.
• Altera o endereço de origem para 210.0.0.1, usando as
portas 1024-65535
iptables -t nat -A POSTROUTING -p tcp -o eth0
-j SNAT --to 1024-65535
2008, Edgard Jamhour
Mapeamentos Reversos: DNAT
Endereço IP Público
210.0.0.1
espec.ppgia.pucpr.br
servidores
cliente
192.168.0.2
IP Privado:Porta
Destino
192.168.0.2 :80
192.168.0.2 :25
192.168.0.3 :80
192.168.0.4 :22
192.168.0.3
192.168.0.4
reply request
80
25
8080
IP Público:Porta
Destino
210.0.0.1 :80
210.0.0.1 :25
210.0.0.1 :8080
210.0.0.1 :8081
80
80
22
IPv4
25
8081
192.168.0.1
2008, Edgard Jamhour
DNAT
• DNAT da porta 8080 para IP 192.168.0.3:80.
iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 8080
-i eth0 -j DNAT --to 192.168.0.2:80
• Redirect da porta 80 para 3128
iptables -t nat -A PREROUTING -i eth0 -p tcp --dport 80
-j REDIRECT --to-port 3128
• DNAT balanceado para 192.168.0.2 até 192.168.0.5.
iptables -t nat -A PREROUTING -i eth0 -j DNAT
--to 192.168.0.2-192.168.0.5
2008, Edgard Jamhour
Problemas com o NAT
IPv4 Privado
192.168.0.2
210.0.0.1
192.168.0.2 60.1.2.3
PORT
192.168.0.2:
1025
IPv4 Network
60.1.2.3192.168.0.2 = 210.0.0.1
11 210.0.0.1 60.1.2.3
PORT
192.168.0.2:
1025
22
60.1.2.3 192.168.0.2 payload33
tabela de mapeamento
192.168.0.1
2008, Edgard Jamhour
Tipos de FTP
• O FTP usa uma conexão de comando, e outra para transferência de dados. Duas formas de operação:
PORT (Ativo)
• O cliente conecta-se a porta 21 do servidor FTP pela porta N (>1023)
• O cliente envia o comando PORT indicado que aguarda uma conexão na porta porta N+1
• O servidor se conecta ao cliente pela porta 20.
PASV (Passivo).
• O cliente conecta-se a porta 21 do servidor FTP
• O cliente envia um comando PASV indicado que deseja se conectar em modo passivo.
• O servidor abre uma porta aleatória para receber a conexão de dados, e informa essa porta para o cliente através da conexão de comando.
Servidor Proxy
IPv4 Privado
192.168.0.2
210.0.0.1
IPv4 Network
60.1.2.3
192.168.0.1
IPv4 Privado
192.168.0.2
210.0.0.1
IPv4 Network
60.1.2.3
192.168.0.1
NAT
Proxy
1024 80
31281024 1025 80
2008, Edgard Jamhour
Proxy de Aplicação e Proxy Socks
• Proxy de Aplicação
utiliza informações dos protocolos da camada de
aplicação
precisa “conhecer” as aplicações usadas pelos clientes
a fim de operar
• Proxy SOCKS.
atua apenas no nível de transporte
pode suportar virtualmente qualquer tipo de aplicação,
de forma semelhante ao NAT.
Funcionamento do Proxy
IPv4 Privado
192.168.0.2
210.0.0.1
IPv4 Network
60.1.2.3
192.168.0.1
Proxy
31281024 1025 80
GET /~jamhour/natproxy.tar.gz HTTP/1.1\r\n
Host: espec.ppgia.pucpr.br\r\n
192.168.0.2 192.168.0.1 1024 3128
GET /~jamhour/natproxy.tar.gz HTTP/1.1\r\n
Host: espec.ppgia.pucpr.br\r\n
210.0.0.1 60.1.2.3 1025 80
2008, Edgard Jamhour
Como o proxy determina o endereço do
destinatário?
• No proxy de aplicação:
O endereço e a porta do destinatário são descobertos
analisando as informações contidas no cabeçalho
HTTP.
O próprio servidor proxy consulta o servidor DNS para
traduzir o nome do servidor HTTP de destino em um
endereço IP.
• No proxy SOCKS:
Informações adicionais são incluídas pelo cliente para
facilitar a localização do servidor de destino.
O proxy não precisa interpretar o protocolo de
aplicação.
Proxy depende da Aplicação
Protocolo de Aplicação
HTTP, FTP, SMTP, etc
TCP, UDPTCP, UDP
EthernetEthernet
IP
aplicação
segmento TCP
datagrama UDP
pacote
Seqüência de
empacotamento
quadro
http
ftp
ssl
O proxy de aplicação precisa interpretar
as informações do protocolo de aplicação
(dispositivo de camada 7)
2008, Edgard Jamhour
Proxy de Aplicação
• Cada protocolo de aplicação formata seu cabeçalho de
maneira diferente.
O HTTP identifica o destino através de um campo do
tipo string, denominado “Host”.
O SMPT utiliza a mensagem “RCPT TO”
• Um proxy de aplicação é capaz de operar apenas com um
conjunto limitado de protocolos que ele conhece.
“HTTP”, “FTP”, “SSL” e “Gopher”.
• Inconvenientes:
O aplicativo do cliente precisa estar preparado.
É necessário configurar cada um dos aplicativos
informando o endereço e a porta do proxy.
2008, Edgard Jamhour
Exemplo de script de configuração
function FindProxyForURL(url,host)
{
if(isInNet(host, "127.0.0.0", "255.0.0.0") ||
isInNet(host, "192.168.0.0", "255.255.0.0") ||
url.substring(0, 4) == "ftp:") {
return "DIRECT";
}
else {
return "PROXY 200.192.112.146:3128";
}
}
Mapeamento de Conexões pelo Proxy
192.168.0.1
210.0.0.3
clientes
servidor
192.168.0.2
IP Privado:Porta
Origem
192.168.0.2 :1024
192.168.0.2 :1026
192.168.0.3 :1024
192.168.0.4 :1025
192.168.0.3
192.168.0.4
request replyIP Público:Porta
Origem
210.0.0.3 :1024
210.0.0.3 :1026
210.0.0.3 :1025
210.0.0.3 :1027
1024
1024
1025
IPv4
1026
210.0.0.1
3128
1024
1026
1025
1027
2008, Edgard Jamhour
Mapeamento de Conexões pelo Proxy
• Semelhante ao NAPT.
Para cada conexão de cliente recebida, o proxy abre uma nova
conexão com o servidor de destino utilizando uma porta ainda não
utilizada.
Um proxy pode atender a aproximadamente 63K clientes com um
único endereço IP.
• A conexões criadas pelo proxy são dinâmicas.
O servidor proxy encerra a conexão com o servidor de destino no
momento que o cliente encerrar a conexão correspondente com o
proxy.
Conexões sem uso por um tempo excessivo podem ser
encerradas de por iniciativa do proxy.
O HTTP encerra a conexão com o servidor assim que as
informações de uma página Web são recebidas por completo.
Outras Funções do Proxy de Aplicação
Proxy de Aplicação
Cache
Controle de acesso por login
Filtragem de endereços e conteúdo.
Cache de objetos Web
Filtragem de Virus e Malware
GET
HTTP/1.1 200 OK\r\n
GET
HTTP/1.1 304 Not Modified\r\n
GET
HTTP/1.1 200 OK\r\n
2008, Edgard Jamhour
Serviços Adicionais do Proxy
1. Cache de objetos HTTP:
• armazena objetos mais acessados em cache
• permite reduzir a banda utilizada do link com a Internet.
2. Autenticação:
• controla o acesso a Internet através de um pedido de
autenticação para usuário.
3. Filtragem de endereços URL:
proíbe o acesso a certos endereços na Internet.
4. Filtragem de conteúdo:
• proíbe a transferência de objetos com certos tipos MIME (video,
áudio, executáveis, etc.)
5. Bloqueio e remoção de virus e malware:
• proibe a entrega de objetos com virus ou algum tipo de malware.
2008, Edgard Jamhour
Proxy Socks
192.168.0.1
210.0.0.3cliente
servidor192.168.0.3
1024
IPv4
1080
proxy
socks
user jamhour want connect to
60.1.2.3:80
60.1.2.3
request granted
user jamhour want bind to
60.1.2.3:80
bind on
210.0.0.3:4000 4000
2008, Edgard Jamhour
Versões do SOCKS
• Originalmente desenvolvido por David Koblas, e subseqüentemente
modificado e entendido pelo IETF.
permite que o cliente se identifique e que informe os dados do
servidor que deseja acessar.
funciona para qualquer tipo de serviço: http, ftp, ssh, etc.
• Atualmente, existem duas versões do protocolo SOCKS:
• versão 4 (v4):
suporta apenas TCP.
funciona como um redirecionador de conexões TCP
permite acesso a qualquer serviço através de firewalls.
• versão 5 (v5):
suporta ambos os protocolos de transporte: TCP e UDP.
2008, Edgard Jamhour
SOCKv4
• Oferece dois serviços para os clientes: connect e bind.
• connect
é usado quando o cliente deseja fazer uma conexão com um
servidor externo.
o cliente fornece seu login, o IP e a porta do servidor que deseja
acessar.
• bind
é usado para que o cliente possa receber uma conexão de um
host externo.
o cliente solicita ao Proxy que ele crie uma porta para receber
conexões de um determinado host externo.
o proxy SOCKS cria a porta, e responde para o cliente informando
em qual porta e endereço IP (caso ele tenha múltiplas interfaces
de rede) o host externo poderá fazer a conexão.
2008, Edgard Jamhour
Proxy Socks
cliente
servidor
IPv4
protocolo
SOCKS
biblioteca sockets
modificada
aplicação
TCP UDP
IP
configuração global
para todos os
aplicativos
TCP ou UDP não
modificado
S.O.
proxy
SOCKS
2008, Edgard Jamhour
SOCKSv5
• A versão corrente do protocolo SOCKs é 5.0 definido nas RFCs 1928 e 1929.
Melhorias: o suporte a aplicações UDP e a vários métodos de autenticação.
• Além do connect e bind, foi incluido o serviço UDP Associate.
O cliente envia o UDP Associate via TCP, informando o IP e a porta do servidor de destino.
O cliente transmite dados via datagrams UDP modificados, que incluem um pequeno cabeçalho com o endereço IP e porta do servidor de destino.
O proxy SOCKs só aceita encaminhar datagramas UDP para UDP Associates previamente criados.
2008, Edgard Jamhour
Formas de Configuração
• Por aplicativo:
Similar ao proxy de aplicação
Cada aplicativo precisa ser modificado para gerar as mensagens connect, bind e UDP Associate necessárias.
• No sistema operacional
Cliente proxy SOCKS. Esse cliente modifica a biblioteca de
Chamadas TCP e UDP são modificadas para incluir as mensagens SOCKS
Funciona com aplicativos legados
Permite uma única configuração global para todo o sistema.
2008, Edgard Jamhour
Conclusão
• IP privado
resposta a tendência de esgotamento de endereços IPv4, que se acelerou no início dos anos 90.
poucas limitações para hots clientes
bastante limitante para hosts servidores
forma mais segura de se navegar pela Internet
• NATs
uso transparente para os clientes
pouco limitantes em relação as aplicações suportadas
incapazes de prestar serviços dependentes da camada de aplicação, como cache HTTP
• Proxy
não transparente para os clientes
quebram o modelo cliente-servidor
menos escaláveis que os NATs
proxies de aplicação podem prestar inúmeros serviços adicionais que melhoram a segurança e o desempenho da rede.