Endereçamento Privado Proxy e NAT. 2008, Edgard Jamhour

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1 Endereçamento Privado Proxy e NAT

2 Motivação para o Endereçamento IP Privado Crescimento do IPv4 07/ milhões de hosts 01/ milhões de hosts IPv4 permite endereçar 4 bilhões de hosts. PREVISÃO DE ESGOTAMENTO = 1994

3 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

4 Endereços Privados: RFC 1918 Prefixo Faixa de Endereços Descrição / a / a / a Uma rede de endereços classe A. 16 redes contíguas de endereços classe B. 256 redes contíguas de endereços classe C.

5 Tipos de Hosts (RFC 1918) categoria I categoria III IPv4 categoria II tradutor de IP NAT IPv4

6 Roteador Interno e Gateway Default ip publico ip publico ip publico gateway default (não roteia IP privado) ip publico ip privado ip privado 2 IPv4 1 ip privado (roteador interno) roteia IP privado

7 Endereços e Roteamento IPv /24 via direta /24 via direta /0 via provedor /24 via direta

8 Hosts Categoria roteador com NAT se ip_origem = /24 traduzir para IPv /24 via direta /24 via direta /0 via provedor /24 via direta

9 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.

10 NAT e NAPT IP privado1 IP privado2 NAT IP público 1 IP público2 IP privado3 IP público3 IP privado1 NAPT IP público1 :Porta 1 IP privado2 IP público1 :Porta 2 IP privado3 IP público1 :Porta 3

11 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.

12 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.

13 SNAT e DNAT Interface de Entrada Interface de Saída Pré-Roteamento [DNAT] roteamento Pós-Roteamento [SNAT] decisão sobre o encaminhamento do pacote

14 Source NAT e Destination NAT Source NAT: SNAT Altera o endereço de origem do pacote É implementado após a ação de roteamento (pósroteamento). Masquerading Destination NAT: DNAT Altera o endereço de destino do pacote É implementado antes do roteamento (préroteamento). Redirecionamento de Portas Balanceamento de Carga Proxies transparentes

15 SNAT: Network Address Translation checksum checksum checksum checksum tabela de mapeamento = = IPv4 Privado to IPv4 Network

16 NAT (IPTABLES) SNAT para endereço fixo: iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j SNAT --to SNAT com pool de endereços: iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j SNAT --to Masquerading efetua o mapeamento ao IP atribuído a interface definida por -o iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE

17 SNAPT (Network Address and Port Translation) request IP Privado:Porta Origem IP Público:Porta Origem reply clientes : : : : : : : : IPv Endereço IP Público servidor

18 SNAPT No Linux, o mapeamento por SNAPT é configurado através do IP tables, conforme o exemplo a seguir. Altera o endereço de origem para , usando as portas iptables -t nat -A POSTROUTING -p tcp -o eth0 -j SNAT --to

19 Mapeamentos Reversos: DNAT servidores reply IP Privado:Porta Destino IP Público:Porta Destino request : : : : : : : : IPv Endereço IP Público espec.ppgia.pucpr.br cliente

20 DNAT DNAT da porta 8080 para IP :80. iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport i eth0 -j DNAT --to :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 até iptables -t nat -A PREROUTING -i eth0 -j DNAT --to

21 Problemas com o NAT PORT : PORT : payload tabela de mapeamento = IPv4 Privado IPv4 Network

22 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.

23 Servidor Proxy IPv4 Privado NAT IPv4 Network IPv4 Privado Proxy IPv4 Network

24 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.

25 Funcionamento do Proxy GET /~jamhour/natproxy.tar.gz HTTP/1.1\r\n Host: espec.ppgia.pucpr.br\r\n IPv4 Privado Proxy IPv4 Network GET /~jamhour/natproxy.tar.gz HTTP/1.1\r\n Host: espec.ppgia.pucpr.br\r\n

26 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.

27 Proxy depende da Aplicação Seqüência de empacotamento Protocolo de Aplicação HTTP, FTP, SMTP, etc TCP, UDP IP Ethernet quadro segmento TCP datagrama UDP pacote aplicação http ftp ssl O proxy de aplicação precisa interpretar as informações do protocolo de aplicação (dispositivo de camada 7)

28 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.

29 Exemplo de script de configuração function FindProxyForURL(url,host) { } if(isinnet(host, " ", " ") isinnet(host, " ", " ") url.substring(0, 4) == "ftp:") { return "DIRECT"; } else { return "PROXY :3128"; }

30 Mapeamento de Conexões pelo Proxy request IP Privado:Porta Origem IP Público:Porta Origem reply clientes : : : : : : : : IPv4 servidor

31 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.

32 Outras Funções do Proxy de Aplicação Controle de acesso por login Filtragem de endereços e conteúdo. Cache de objetos Web Filtragem de Virus e Malware Proxy de Aplicação GET Cache HTTP/ OK\r\n GET GET HTTP/ OK\r\n HTTP/ Not Modified\r\n

33 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.

34 Proxy Socks user jamhour want connect to :80 request granted user jamhour want bind to :80 proxy socks 1024 bind on : IPv4 cliente servidor

35 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.

36 SOCKv4 Oferece dois serviços para os clientes: connect e bind. connect bind 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. 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.

37 Proxy Socks aplicação configuração global para todos os aplicativos biblioteca sockets modificada S.O. TCP UDP proxy SOCKS IP servidor IPv4 cliente protocolo SOCKS TCP ou UDP não modificado

38 SOCKSv5 A versão corrente do protocolo SOCKs é 5.0 definido nas RFCs 1928 e 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.

39 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.

40 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.

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