4. Direcciones, enrutamiento, transporte y cortafuegos

4.1. Introducción a TCP/IPv4

En una red TCP/IPv4, cada computador tiene como identificación una dirección IP única. Esta dirección consta de 32 bits, y suele escribirse como 4 números/bytes separando unos de otros por punto (cada uno es un número entre 0 y 255), por ejemplo 66.35.250.209. Cómo TCP/IP se diseño para interconectar redes, una dirección IP consta de una parte que identifica de forma única la red y otra que identifica de forma única el computador dentro de la red. Una máscara de red determina que parte identifica la red y cuáles computadores en la red puede denotarse con el número de bits del comienzo de la dirección que identifican la red (e.g 16 si los primeros 16 bits identifican la red) o como otra dirección que al hacer la operación lógica y con la dirección IP dará la dirección de red (por ejemplo 255.255.0.0 es una máscara que indica que los primeros 16 bits de una dirección IP son la dirección de red).

mascara de red Indica que parte de una dirección IP corresponde a la dirección de red.

Al diseñar una red debe escogerse una dirección de red junto con la máscara de acuerdo al número de computadores, algunas posibilidades son:

/8 o 255.0.0.0

16777216 computadores

/12 o 255.242.0.0

1048576 computadores

/16 o 255.255.0.0

65536 computadores

/24 o 255.255.255.0

255 computadores

Cuantos computadores pueden instalarse en una red con mascara de red /24 o 255.255.255.0.

Además la dirección de red que escoja debe ser única para no producir conflictos con otras redes en caso de conectarse a Internet y puede facilitar la interconexión de diversas redes y el enrutamiento al interior de una organización. La labor de asignación de direcciones IP en una red local la puede hacer un administrador de red o puede hacerse dinámicamente con el protocolo DHCP.

Para facilitar la adopción de redes TCP/IPv4 en organizaciones, el RFC 1918 destinó algunas direcciones de red para usar al interior de organizaciones (no puede haber computadores en Internet con esas direcciones):

10.0.0.0 - 10.255.255.255

máscara /8

172.16.0.0 - 172.31.255.255

máscara /12

192.168.0.0 - 192.168.255.255

máscara /16

Por ejemplo en su red local puede emplear direcciones entre 192.168.1.1 y 192.168.1.255 con máscara de red /24 o 255.255.255.0. O en caso de contar con más redes en la misma organización, la segunda con direcciones entre 192.168.2.1 y 192.168.2.255 y así sucesivamente. Además de usar direcciones privadas, se facilita el crecimiento de la infraestructura de redes y la configuración del enrutamiento entre unas y otras.

4.1.1. Tabla de Enrutamiento

Como se presentó en la descripción de las capas en redes TCP/IP (ver Sección 2, “Redes, protocolos e Internet”), el protocolo IP mantiene una tabla de enrutamiento que asocia direcciones de red con compuertas, es decir con computadores conectados a la misma red que pueden retransmitir información a la red destino. En una red de área local no es necesario configurarla, pero si se requiere por ejemplo para interconectar varias redes de área local en una misma organización.

Puede ver la tabla de enrutamiento estático en con route -n show o con netstat -r. Entre los campos de cada entrada de esta tabla están: red destino, puerta de enlace, banderas, uso, MTU, interfaz por la cual enviar/recibir paquetes con ese destino,

Hay un destino por defecto (default) al que se envia todo paquete que no tiene un destino en la tabla de enrutamiento. Este destino por defecto o puerta de enlace se configura en el archivo /etc/mygate. En una red local conectada a Internet, el servidor debe emplear como puerta de enlace la que le haya dado el proveedor de Internet, y cada computador de la red local debe emplear la IP del servidor.

De requerirse pueden agregarse compuertas con route add por ejemplo, para agregar una ruta a la red 192.168.2.0/24 usando como compuerta 192.168.1.60 que está en la misma red:

doas route add 192.168.2/24 192.168.1.60
     

Y pueden eliminarse de forma análoga con route delete.

Para determinar problemas de enrutamiento o en general de la red, puede emplear algunas herramientas de diagnóstico por ejemplo:

traceroute

Presenta las direcciones de los computadores y enrutadores que transmiten un paquete hasta llegar a su destino. Por ejemplo

traceroute 192.168.2.2

traceroute Este programa permite rastrear la ruta que sigue un paquete para llegar a su destino.

netstat -s

Éste presenta estadísticas sobre IP, ICMP y TCP

arp -an

Que presenta direcciones MAC junto con IPs asociadas

tcpdump

Permite analizar el tráfico de una red TCP/IP. Desde la cuenta root puede usarse este programa para examinar todo el tráfico que circule por una red. Por ejemplo para verificar lo que se transmite por la interfaz re0:

doas tcpdump -i re0 -n -ttt

tcpdump Permite analizar el tráfico de una red TCP/IP.

4.1.2. Otros aspectos de configuración de redes en OpenBSD

Fuera de las tablas de enrutamiento y ARP, la funcionalidad de redes a nivel de kernel se puede controlar con:

/etc/hosts

En este archivo se listan nombres asociados a la dirección IP de algunos computadores, por ejemplo:

127.0.0.1       localhost
192.168.1.1    ESERV ENOMSERV
sysctl

Para configurar algunas variables del kernel relacionadas con redes. Los cambios pueden hacerse permanentes modificando el archivo /etc/sysctl.conf. Resaltamos la variable net.inet.ip.forwarding que debe activarse para que un sistema opere como enrutador.

pf

Que permite controlar el tráfico de paquetes en el kernel y por tanto controlar la funcionalidad de cortafuegos[24]. Se configura de manera permanente en el archivo /etc/pf.conf (o el archivo especificado en la variable pf_rules de rc.conf.local o rc.conf). Para que pf entre en operación en cada arranque del sistema, agregue a rc.conf.local la línea:

pf=""

Una vez esté operando si hace cambios al archivo de configuración puede lograr que reinicie y vuelva a leerlo con:

doas pfctl -f /etc/pf.conf

El archivo de configuración /etc/pf.conf tiene una sintaxis bastante entendible que permite definir variables y tablas.

Las secciones de este capítulo explican algunas configuraciones típicas que pueden hacerse con pf y los correspondientes cambios a su archivo de configuración.

4.2. NAT (Network Address Translation)

Puede emplear NAT para que un computador conectado a una red privada y que se conecte a Internet, sea pasarela de los computadores de la red interna y así estos puedan emplear Internet.

Para activarlo debe estar corriendo pf (como se explica al comienzo de este capítulo) y debe activar reenvío de IP con:

    doas sysctl -w net.inet.ip.forwarding=1

o mejor aún de manera más permanente verificando que el archivo /etc/sysctl.conf tenga la línea:

    net.inet.ip.forwarding=1    

Como el computador que hará NAT debe tener dos interfaces de red una para conectarlo a la red interna (con IP de la red interna) y otra para conectarlo a Internet (con IP pública). En el archivo /etc/pf.conf configure las variables ext_if e int_if con los nombres de las interfaces externa (conectada a Internet) e interna respectivamente (verifiquelas antes con ifconfig). Por ejemplo un archivo de configuración mínimo que hace NAT, suponiendo que la interfaz interna es fxp0 y la externa es nfe0 es:

    int_if="fxp0"
    ext_if="nfe0"
    
    set skip on lo
    
    match out on $ext_if from !($ext_if) to any nat-to ($ext_if:0)
    
    pass in quick on $int_if

Esta configuración podría cargarse con:

    doas pfctl -f /etc/pf.conf.

4.2.1. Referencias y lecturas recomendadas

Las siguientes páginas man: pf 4, pfctl 4.

Guía del usuario de PF PF.

4.3. Cortafuegos: filtrado y túneles

Un cortafuegos permite filtrar tráfico que puede llegar o salir a un computador conectado a una red como Internet.

El siguiente ejemplo muestra parte del archivo /etc/pf.conf para que permita toda conexión que salga de la red privada hacia Internet, y para que bloquee toda conexión que llegue excepto tráfico TCP por los puertos para ssh (22) y dns (53), también permite llegada de tráfico UDP por el puerto 53 y tráfico ICMP (para responder ping). Suponemos que ya se han configurado las variables int_if y ext_if con las interfaces de red interna y externa respectivamente:

    servicios_tcp="{ssh,domain}
    servicios_udp="{domain}"
    servicios_icmp="echoreq"

    block in log all
    pass out keep state

    pass quick on { lo $int_if }
    antispoof quick for { lo $int_if }

    pass in on $ext_if inet proto tcp from any to ($ext_if) \
    port $servicios_tcp keep state
    pass in on $ext_if inet proto udp from any to ($ext_if) \
    port $servicios_udp keep state
    pass in inet proto icmp all icmp-type $servicios_icmp keep state

Si tiene un servidor interno (por ejemplo en una DMZ con IP 192.168.2.2) y necesita que este preste servicios visibles al exterior como: web (80), https (443), imaps (993), smtp (25) y ldap (389), deberá establecer un túnel para cada uno de estos puertos, de forma que las conexiones que lleguen al cortafuegos sean redirigidas al servidor interno. El siguiente ejemplo presenta como puede hacerse:

    serv_ip="192.168.2.2"
    servicios_serv="{ldap,smtp,www,https,imaps, 389}"

    match in on $ext_if proto tcp from any to any port www rdr-to $serv_ip port www
    match in on $ext_if proto tcp from any to any port https rdr-to $serv_ip port https
    match in on $ext_if proto tcp from any to any port 993 rdr-to $serv_ip port 993
    match in on $ext_if proto tcp from any to any port smtp rdr-to $serv_ip port smtp
    match in on $ext_if proto tcp from any to any port 389 rdr-to $serv_ip port 389


    pass in on $ext_if proto tcp from any to $serv_ip port $servicios_serv \
    flags S/SA synproxy state

4.3.1. Referencias y lecturas recomendadas

Las siguientes páginas man: pf 4, pfctl 4.

Guía del usuario de PF PF.

4.4. ftp-proxy: para usar ftp desde la red interna

Las características del protocolo ftp hacen que sea difícil emplearlo desde una red interna con un cortafuegos que hace NAT. pf ofrece facilidades para lograrlo en conjunto con el programa /usr/sbin/ftp-proxy que redirige conexiones ftp a su destino y automáticamente agrega reglas a pf que permitan la conexión.

El siguiente ejemplo ejemplifica parte del archivo /etc/pf.conf para esto:

    # En la sección nat/rdr
    pass on $int_if proto tcp from $lan to any port 21 
    match in on $int_if proto tcp from $lan to any port 21 rdr-to 127.0.0.1 port 8021
    
    # En la sección de reglas de filtrado
    pass out proto tcp from $ext_ip to any port 21

Warning

Para emplear ftp-proxy asegurese que entre las reglas de su cortafuegos no esté:

    set skip $int_if

porque esto impediría la redirección al puerto 8021 (por defecto usado por ftp-proxy) del cortafuegos cuando se hacen peticiones de ftp.

Además de las reglas del cortafuegos (recuerde reiniciar pf con pfctl -f /etc/pf.conf para que surtan efecto) debe iniciar el proxy con:

    /usr/sbin/ftp-proxy

y para que se efectúe en cada arranque del servidor agregar a /etc/rc.conf.local:

    ftpproxy_flags=""

4.4.1. Referencias y lecturas recomendadas

Las siguientes páginas man: ftp-proxy 8, pf 4.

Guía del usuario de PF PF.

4.5. Ejemplo del uso de PF en una DMZ

De las secciones anteriores resultaría un archivo /etc/pf.conf (adaptado de la Guía de PF) como el siguiente:

    # Recordar poner net.inet.ip.forwarding=1 and/or net.inet6.ip6.forwarding=1
    # en /etc/sysctl.conf 
    
    ext_if="dc1"  # Cambiar por interfaz externa
    int_if="dc0"  # Cambiar por interfaz interna
    
    int_ip="192.168.1.1"  # Cambiar por dirección en LAN
    ext_ip="200.93.171.42"  # Cambiar por IP pública
    
    # LAN. Segmento de red
    lan="192.168.1/24"  
    
    # Servicios que presta cortafuegos
    servicios_tcp="{ssh,domain}" 
    servicios_udp="{domain}" 
    servicios_icmp="echoreq"
    
    # Servidor interno
    serv_ip="192.168.2.2"
    servicios_serv="{ldap,smtp,www,https,imaps}"
    
    
    set block-policy return
    set loginterface $ext_if
    
    set skip on {lo enc0}
    scrub in all
    
    match out on $ext_if from !($ext_if) nat-to ($ext_if:0)
    
    block in log all 
    pass out keep state
    pass quick on { lo }
    antispoof quick for { lo $int_if }
    
    pass in on $int_if proto tcp from $lan to any port ftp
    pass out proto tcp from $ext_ip to any port 21
    
    match in on $int_if proto tcp from $lan to any port ftp rdr-to \
        127.0.0.1 port 8021
    
    pass in quick on $int_if
    
    match in on $ext_if proto tcp from any to any port 80 rdr-to \
        $serv_ip port 80
    match in on $ext_if proto tcp from any to any port 443 rdr-to \
        $serv_ip port 443
    match in on $ext_if proto tcp from any to any port 993 rdr-to \
        $serv_ip port 993
    match in on $ext_if proto tcp from any to any port smtp rdr-to \
        $serv_ip port smtp
    match in on $ext_if proto tcp from any to any port 389 rdr-to \
        $serv_ip port 389 
    
    match in on $ext_if proto tcp from any to any port 10022 rdr-to \
        $serv_ip port 22
    pass on $ext_if proto tcp from any to any port 10022 
    
    match in on $ext_if proto tcp from any to any port 10465 rdr-to \
        $serv_ip port 465
    pass on $ext_if proto tcp from any to any port 10465 
    
    
    pass in on $ext_if inet proto tcp from any to ($ext_if) \
        port $servicios_tcp keep state
    pass in on $ext_if inet proto udp from any to ($ext_if) \
        port $servicios_udp keep state
    pass in inet proto icmp all icmp-type $servicios_icmp keep state
    
    pass in on $ext_if proto tcp from any to $serv_ip port $servicios_serv \
        flags S/SA synproxy state

4.5.1. Referencias y lecturas recomendadas

Guía del usuario de PF PF.

4.6. Control de ancho de banda

El siguiente ejemplo presenta como puede configurarse un servidor NAT para controlar ancho de banda de diversos computadores de la red interna. La conexión de la red interna es a 100MB, mientras que la conexión a Internet es de 300KB. De todos los computadores de la red interna el ancho de banda se limita sólo a 4 computadores, cada uno máximo 30KB. Los demás comparten el resto del ancho de banda.

    table <interna> {192.168.2.2, 192.168.2.1, 192.168.1.1, 192.168.1.8, 192.168.1.21, 192.168.1.23, 192.168.1.30, 192.168.1.31, 192.168.1.37, 192.168.1.40, 192.168.1.41, 192.168.1.42, 192.168.1.43, 192.168.1.95, 192.168.1.70}
    
    set loginterface $int_if
    set fingerprints "/etc/pf.os"
    
    altq on $int_if bandwidth 100Mb cbq queue { dflt_in, uext1_in, uext2_in, uext3_in, uext4_in}
    altq on $ext_if bandwidth 300Kb cbq queue { dflt_out }
    
    queue dflt_in cbq(default) bandwidth 80%
    queue dflt_out cbq(default)
    
    queue uext1_in bandwidth 30Kb
    queue uext2_in bandwidth 30Kb
    queue uext3_in bandwidth 30Kb
    queue uext4_in bandwidth 30Kb
    
    uext1="192.168.1.70" 
    uext2="192.168.1.23" 
    uext3="192.168.1.95"
    uext4="192.168.1.30"
    
    match out on $ext_if from <interna> to any nat-to ($ext_if)
    
    pass  out on $int_if from any to $uext1 queue uext1_in
    pass  out on $int_if from any to $uext2 queue uext2_in
    pass  out on $int_if from any to $uext3 queue uext3_in
    pass  out on $int_if from any to $uext4 queue uext4_in

4.6.1. Referencias y lecturas recomendadas

Las siguientes páginas man: pf 4, pfctl 4.

Guía del usuario de PF PF.



[24] Cortafuego del inglés firewall