Practica 1: Ethernet - Obijuan/URJC-Gsyc-2018-Arquitectura-Internet GitHub Wiki

Marzo de 2021

Profesores: Juan González y Felipe Ortega.

Contenido

  1. Análisis de ficheros de captura de tráfico
    1.1 Captura-1
    1.2 Captura-2
  2. Generación de tráfico Ethernet y análisis de la captura de tráfico

Práctica 1: Ethernet

Resumen

En esta práctica se mostrará el encapsulamiento entre unidades de datos de diferentes protocolos dentro de la arquitectura TCP/IP. Se dedicará especial atención al funcionamiento de Ethernet. Además se aprenderá a realizar capturas de tráfico con la herramienta tcpdump, y a analizarlas con la herramienta wireshark

IMPORTANTE: Toma nota de todo lo que hagas en un cuaderno de laboratorio, ya sea en papel o en formato electrónico. En él deberı́a constar lo que vas aprendiendo en cada apartado de la práctica, los pasos que has tenido que ir dando para obtener los resultados pedidos, los comandos que has empleado, las respuestas a las preguntas que se realizan en el enunciado, y cualquier otra información que consideres oportuna. Este cuaderno de laboratorio te será muy útil para repasar lo aprendido

Descargas

  • Guión de la práctica en PDF: P1.pdf (opcional) (es lo mismo de esta wiki)

Ficheros que debes descargar para realizar la práctica:

1. Analisis de ficheros de captura de tráfico

1.1. Captura-1

Abre el fichero de captura cap1.cap con wireshark y responde a las siguientes preguntas:

  1. ¿Cuantas tramas se han capturado en total?

  2. Pincha en la trama 1. Vamos a hacer un recordatorio de lo que significa cada campo, de izquierda a derecha

  • No: Número de trama según orden de captura. El 1 indica que esta ha sido la primera trama capturada

  • Time: Tiempo en segundos que ha pasado desde que se capturó el primer paquete. Como es el primer paquete, su valor es 0 segundos. El segundo paquete muestra 0.004014 segundos. Significa que la trama 2 se ha capturado 4.014ms después de la primera

  • Source: Dirección origen del paquete. Esta dirección depende del nivel. En este caso muestra la dirección origen a nivel de red (Dirección IP). Pero en los ejemplos de la sesión anterior vimos cómo aquí se mostraba la dirección física (Ethernet)

  • Destination: Dirección destino del paquete. Esta dirección depende del nivel. En este caso muestra la dirección destino a nivel de red (Dirección IP)

  • Protocol: Protocolo de más alto nivel reconocido dentro del paquete

  • Length: Longitud total de la trama capturada, en bytes, sin contar el campo CRC (4 bytes). El campo CRC se queda a nivel físico. La tarjeta de red sólo devuelve al nivel superior las tramas recibidas correctamente, cuyo CRC es ok. Si fuese incorrecto, se descartan

  • Info: Resumen de la información más importante contenida en los protocolos reconocidos en el paquete

Con la primera trama seleccionada, observa en el panel central de wireshark los detalles de los protocolos para ese paquete. Indica qué protocolos se usan y a qué nivel de la arquitectura TCP/IP corresponden

  1. En el panel central de wireshark se muestra información sobre los protocolos. En el panel inferior se puede ver la información de la trama en crudo: esos son todos los bytes que han pasado por el cable. Con la trama 1 seleccionada, pinchar en Frame en el panel central. En el panel inferio se selecciona todos los bytes que componen la trama. En este nivel no se muestra información sobre ningún protocolo, sólo de la trama en crudo ¿Cuantos bytes tiene la trama 1?

  1. En el panel central, debajo de Frame vemos las cabeceras de los protocolos reconocidos, empezando por el de menor nivel: Ethernet y siguiendo con los de niveles superiores. ¿Cuántos bytes tiene la cabecera del protocolo Ethernet de la trama 1? ¿y los del protocolo IP? ¿Y los de TCP?

  2. Con la trama 1 seleccionada, despliga la pestaña del protocolo Ethernet. Indica qué campos observas en la cabecera de Ethernet y comprueba si la longitud de estos campos se corresponde con lo que hemos visto en la parte de teoría. Apunta los valores de los campos

  3. Pulsa sobre el campo Type de la cabecera Ethernet y observa cómo en la zona del Panel inferior se colorea dicho valor. Observa que wireshark interpreta el valor de Type 0x0800 como el código asociado al protocolo IP. ¿Qué significa que el valor del campo Type se corresponda con el código asociado al protocolo IP?

  4. Observa que en las capturas NO aparece ni el preámbulo, ni el comienzo de trama. El hardware de la tarjeta Ethernet elimina estos campos, pues no forman parte propiamente de la trama Ethernet. Fı́jate en que tampoco aparece el CRC: el hardware de la tarjeta Ethernet comprueba que es correcto y lo elimina también de la trama. Si no fuera correcto descartarı́a la trama y no aparecerı́a en la captura.

  5. Selecciona el segundo paquete y observa en el Panel central de wireshark los detalles de los protocolos para ese paquete. Indica qué protocolos se usan en ese segundo paquete y a qué nivel de la arquitectura TCP/IP corresponden dichos protocolos

  6. Con el segundo paquete seleccionado, despliega la pestaña que se corresponde con el protocolo Ethernet. Indica qué campos observas en la cabecera de Ethernet. A la vista de los valores de estos campos indica si crees que este segundo paquete lo envı́a la misma máquina que envı́a el primer paquete

  7. Fı́jate en la longitud del primer paquete que aparece en su columna Length del Panel 1. Dicha longitud hace referencia a la longitud de toda la trama Ethernet SIN el CRC. Para calcular la longitud de toda la trama Ethernet habrı́a que sumar a la columna Length de una trama los 4 bytes del CRC que no aparecen en la trama capturada. ¿Crees que la primera trama lleva bits de relleno en Ethernet?

  8. Si la columna Length de la trama tuviera un valor igual a 60 bytes (longitud total de la trama igual a 64 bytes: 60 más 4 bytes del CRC) ¿podrı́as decir si dicha trama tiene o no relleno?

  9. Observa el paquete número 42. Indica qué protocolos se usan en ese paquete y a qué nivel de la arquitectura TCP/IP corresponden

  10. Observa el campo longitud de la trama Ethernet asociada al paquete número 18. Si la máquina que está enviando esa información hubiese tenido más datos para enviar dentro de la trama 18, explica si hubiera podido incluirlos también en el campo de datos de dicha trama.

1.2. Captura-2

Cierra el fichero de captura cap1.cap y abre el fichero de captura cap2.cap con Wireshark y responde a las siguientes preguntas:

  1. Teniendo seleccionado el primer paquete de la captura, despliega la pestaña que se corresponde con el protocolo Ethernet. Indica qué campos observas en Ethernet. Apunta los valores de estos campos

  2. Fı́jate en el campo Type. El valor es diferente al que viste en el fichero de captura anterior. ¿A qué protocolo se refiere este valor?

  3. ¿Qué significa el valor del campo dirección destino Ethernet que aparece en ese primer paquete?

  4. Fı́jate en el campo longitud de la primera trama. ¿Cuánto es la longitud total de la trama contando el CRC?

  5. En este caso, el paquete es un mensaje del protocolo ARP que va encapsulado dentro de Ethernet. Todos los mensajes del protocolo ARP tienen la misma longitud, 28 bytes. La cabecera de Ethernet ocupa 14 bytes y el CRC 4 bytes. Por tanto la longitud total de la trama serı́a 46 bytes y será necesario introducir relleno para alcanzar la longitud de trama mı́nima en Ethernet (64 bytes). El relleno deberı́a ser 18 bytes

  6. Observa para este paquete el campo Padding. ¿Qué longitud tiene? ¿Qué crees que significa este campo?

2. Generación de tráfico Ethernet y análisis de la captura de tráfico

Descarga este escenario de red para NetGUI: lab-p1.zip. Descomprímelo dentro de la carpeta AI/P1. Se te creará un nuevo directorio llamado lab-p1

Arranca NetGUI y desde al opción File/Open abre la carpeta lab-p1. Se te cargará un escenario que tiene sólo un ordenador: pc1. Añade el resto de elementos que se muestran en este diagrama (usando exactamente los mismos nombres)

No arranques ninguna máquina hasta que no termines de hacer el dibujo. Guárdalo (File/Save)

Este escenario ya está configurado, de forma que al arrancar las máquinas, se podrán comunicar entre ellas. En las siguientes prácticas aprenderemos a realizar esta configuración nosotros, pero para esta práctica partiremos de uno ya configurado

Arranca cada uno de los PCs y el router, de uno en uno, esperando que termine de arrancar una máquina para arrancar la siguiente. Observarás que el icono de las máquinas aparece ahora con dos triángulos azules, que indican que las máquinas están ejecutándose. Al arrancar las máquinas se configuran con una dirección de nivel de red, una dirección IP. El protocolo IP será objeto de estudio del tema siguiente.

  1. Consulta las direcciones Ethernet que hay configuradas en cada una de las interfaces de las máquinas. Para ello ejecuta el comando ifconfig. Ten en cuenta que en r1 tiene dos interfaces: eth0 y eth1. Apunta las direcciones Ethernet de cada interfaz y dispositivo.

  2. Inicia una captura en pc3 y otra en pc4. Para ello ejecuta los siguientes comandos

En pc3:

pc3:~# tcpdump -i eth0 -s 0 -w /hosthome/pc3.cap

En pc4:

pc4:~# tcpdump -i eth0 -s 0 -w /hosthome/pc4.cap

Ahora vas a generar tráfico de la siguiente forma: pc1 va a enviar una trama Ethernet a pc2 y pc2 va a responder. Para ello ejecuta en pc1:

pc1:~# arping -c 1 00:07:e9:22:22:22

Donde:

  • La dirección Ethernet que estamos utilizando (00:07:e9:22:22:22) es la dirección Ethernet destinataria de las tramas, en este caso la de pc2.

  • La opción -c 1 hace que arping envı́e un único paquete a la máquina pc2 y que ésta le responda

Interrumpe las capturas pulsando Ctrl+C en cada una de las ventanas de pc3 y pc4

Analiza las tramas Ethernet que aparecen en ambas capturas. Para cada paquete indica:

(a) Dirección Ethernet origen

(b) Dirección Ethernet destino

(c) ¿Qué ocurre en la captura de pc4?

(d) ¿Qué crees que se hubiera capturado en las interfaces de pc1(eth0), pc2(eth0), r1(eth0), r1(eth1) y pc5(eth0) si hubiéramos arrancado también tcpdump en dichas interfaces? ¿Por qué?

(e) Indica qué máquinas reciben la primera trama capturada y qué máquinas la procesan y se la entregan al protocolo de nivel superior

(f) Indica qué máquinas reciben la segunda trama capturada y qué máquinas la procesan y se la entregan al protocolo de nivel superior

(g) Si la primera trama llevara como dirección destino ff:ff:ff:ff:ff:ff indica qué máquinas recibirı́an dicha trama y qué máquinas se la entregarı́an al protocolo de nivel superior

  1. Supón qué ocurrirı́a si se enviara una trama Ethernet de pc4 a pc5 y se capturara el tráfico en las siguientes interfaces: pc1(eth0) y r1(eth1). Realiza la prueba y comprueba si tus suposiciones son ciertas

  2. Supón qué ocurrirı́a si se enviara una trama Ethernet de pc1 a pc4 y se capturara el tráfico en pc2(eth0) y en pc5(eth0). Realiza la prueba y comprueba si tus suposiciones son ciertas