Planificación y Administración de Redes/Tema 11/Herramientas

netstat

Es una herramienta que se ejecuta en modo terminal y que permite ver los puertos que nuestro equipo tiene abiertos.

Está disponible tanto en Windows como en Linux. A menudo se utiliza con opciones, de las cuales las más frecuentes son:

-a:  Muestra todas las conexiones
-n:  Muestra números de puerto
-p:  Muestra programa o aplicación que está usando el puerto
-t:  Puertos TCP (sólo Linux)
-u:  Puertos UDP(sólo Linux)
-l:  Sólo puertos en modo escucha.

Archivo:Netstat -na (Windows).png

netstat -na (Windows)

Archivo:Netstat -punta (Linux).png

netstat -punta (Linux)

nmap

Es una herramienta que se ejecuta en modo terminal y que permite ver los puertos que otro equipo tiene abiertos. Es una herramienta disponible para Windows y Linux, aunque no viene instalada por defecto. Es necesario instalarla.

Nmap es extremadamente potente y dispone de numerosas opciones para realizar distintos tipos de sondeos o escaneos. Dichas opciones pueden consultarse en la página de manual propia.

Archivo:Nmap -sS 192.168.1.1 (Sondeo de puertos abiertos).png

nmap -sS 192.168.1.1 (Sondeo de puertos abiertos)

Archivo:Man nmap (Página de manual de nmap en Linux).png

man nmap (Página de manual de nmap en Linux)

Existe un front-end gráfico conocido como zenmap.

Archivo:Zenmap (front-end para nmap).png

zenmap (front-end para nmap)

Cortafuegos

Un cortafuegos (firewall en inglés) es una parte de un sistema o una red que está diseñada para bloquear el acceso no autorizado, permitiendo al mismo tiempo comunicaciones autorizadas.

Se trata de un dispositivo o conjunto de dispositivos configurados para permitir, limitar, cifrar, descifrar, el tráfico entre los diferentes ámbitos sobre la base de un conjunto de normas y otros criterios.

Existen 2 tipos de cortafuegos:

Personales
De red

Los cortafuegos personales son los que el usuario final instala en su equipo con el fin de proteger dicho equipo.

Los cortafuegos de red son los que se instalan en una Intranet con el fin de proteger todos los equipos que se hallen detrás de él. Una variante de los cortafuegos de red son los cortafuegos de nivel de aplicación de tráfico HTTP, que suelen conocerse mayormente como proxy o proxy-caché (si este dispone de cacheo de páginas web), y permite que los ordenadores de una organización entren a Internet de una forma controlada.

De ahora en adelante nos ocuparemos de los cortafuegos de red.

Los cortafuegos pueden ser implementados en hardware o software, o una combinación de ambos. Los cortafuegos se utilizan con frecuencia para evitar que los usuarios de Internet no autorizados tengan acceso a redes privadas conectadas a Internet, especialmente intranets. Todos los mensajes que entren o salgan de la intranet pasan a través del cortafuegos, que examina cada mensaje y bloquea aquellos que no cumplen los criterios de seguridad especificados. También es frecuente conectar al cortafuegos a una tercera red, llamada «zona desmilitarizada» o DMZ, en la que se ubican los servidores de la organización que deben permanecer accesibles desde la red exterior.

Un cortafuegos correctamente configurado añade una protección necesaria a la red, pero que en ningún caso debe considerarse suficiente. La seguridad informática abarca más ámbitos y más niveles de trabajo y protección.

Políticas del cortafuegos

Hay dos políticas básicas en la configuración de un cortafuegos que cambian radicalmente la filosofía fundamental de la seguridad en la organización:

Política restrictiva: Se deniega todo el tráfico excepto el que está explícitamente permitido. El cortafuegos obstruye todo el tráfico y hay que habilitar expresamente el tráfico de los servicios que se necesiten. Esta aproximación es la que suelen utilizar la empresas y organismos gubernamentales.
Política permisiva: Se permite todo el tráfico excepto el que esté explícitamente denegado. Cada servicio potencialmente peligroso necesitará ser aislado básicamente caso por caso, mientras que el resto del tráfico no será filtrado. Esta aproximación la suelen utilizar universidades, centros de investigación y servicios públicos de acceso a Internet.

La política restrictiva es la más segura, ya que es más difícil permitir por error tráfico potencialmente peligroso, mientras que en la política permisiva es posible que no se haya contemplado algún caso de tráfico peligroso y sea permitido por omisión.

Ejemplos de cortarfuegos para Linux

iptables (su sucesor será nftables)
IPCop
Shorewall
SmoothWall
UFW – Uncomplicated Firewall

Proxy-caché

El término proxy significa intermediario. Un proxy es un equipo o software intermediario que hace peticiones a distintos servidores en representación del equipo que se halla detrás de proxy haciendo uso de él. Las peticiones más frecuentes son aquellas que se realizan a páginas web aunque pueden ser de otro tipo. Pueden ser peticiones HTTP(páginas web), FTP(transferencia de archivos), DNS(resolución de nombres), …

Cuando un proxy hace una petición a un servidor aparece como origen de la petición el mismo proxy ocultando de esta forma el equipo que realizó la petición original detrás del proxy.

Los proxies suelen disponer de una memoria denominada caché donde se van almacenando el resultado de todas las peticiones por si en un futuro próximo otro equipo detrás del proxy realizase la misma petición. Esto tiene dos ventajas:

Aumenta la velocidad de obtención de respuesta puesto que está almacenada en la caché.
Ahorra ancho de banda puesto que dicha petición no tiene que volver a hacerse al servidor.

Debido a que la mayoría de los proxies disponen de una caché, el término empleado para referirse a ellos es el de proxy-caché. En algún caso particular un proxy podría no disponer de caché pero, entonces, no dispondría de las ventajas indicadas anteriormente. Soló proporcionaría cierto anonimato al equipo que realiza peticiones detrás del proxy.

Resumiendo, un proxy, o servidor proxy, en una red informática, es un servidor (un programa o sistema informático), que sirve de intermediario en las peticiones de recursos que realiza un cliente (A) a otro servidor (C). Por ejemplo, si una hipotética máquina A solicita un recurso a C, lo hará mediante una petición a B, que a su vez trasladará la petición a C; de esta forma C no sabrá que la petición procedió originalmente de A. Esta situación estratégica de punto intermedio suele ser aprovechada para soportar una serie de funcionalidades: control de acceso, registro del tráfico, prohibir cierto tipo de tráfico, mejorar el rendimiento, mantener el anonimato, proporcionar Caché web, etc; este último sirve para acelerar y mejorar la experiencia del usuario.

Tipos de proxy-caché según localización

Proxy local

En este caso el que quiere implementar la política es el mismo que hace la petición. Por eso se le llama local. Suelen estar en la misma máquina que el cliente que hace las peticiones. Son muy usados para que el cliente pueda controlar el tráfico y pueda establecer reglas de filtrado que por ejemplo pueden asegurar que no se revela información privada (Proxys de filtrado para mejora de la privacidad).

Proxy externo

El que quiere implementar la política del proxy es una entidad externa. Por eso se le llama externo. Se suelen usar para implementar cacheos, bloquear contenidos, control del tráfico, compartir IP, etc.

Tipos de proxy según su uso

Los proxies que veremos a continuación son todos ellos externos.

Proxy HTTP, FTP, …

Es el tipo de proxy más conocido. Es utilizado ampliamente como intermediario y memoria caché entre una red local e Internet. El tipo de tráfico cacheado principalmente es HTTP y FTP. A menudo se le añade un filtro de contenido con listas negras para bloqueo de determinados sitios. Puede además estar complementado con algún tipo de antivirus que comprobará todo el tráfico destinado a los equipos de la red local, con lo cual, en principio, no sería necesario de disponer de antivirus en cada PC de red, aunque si aconsejable.

Un software muy popular para proxy-caché http es Squid.

Caché DNS

Un servidor de nombres (DNS) en nuestra red local no tiene porque tener configurado un dominio. La configuración más simple es aquella en la cual únicamente actúa como caché DNS (el término proxy no se suele utilizar en este caso). Una caché DNS permite a un navegador web adquirir información de DNS de dicha caché, siempre que esta información se haya almacenado en caché peticiones anteriores, sin la necesidad de acceder a los servidores DNS públicos, lo que resulta en la navegación web más rápida.

El software más utilizado tanto de servidor DNS como caché DNS es Bind. Un software más ligero es dnsmasq.

Proxy inverso

Un servidor proxy inverso es un dispositivo de seguridad que suele desplegarse en la DMZ de una red para proteger a los servidores HTTP de una intranet corporativa, realizando funciones de seguridad que protegen a los servidores internos de ataques de usuarios en Internet.

El servidor proxy inverso protege a los servidores HTTP internos proporcionando un punto de acceso único a la red interna.

El administrador puede utilizar las características de autenticación y control de acceso del servidor proxy inverso para controlar quién puede acceder a los servidores internos y controlar a qué servidores puede acceder cada usuario individual.

Todo el tráfico hacia los servidores de la intranet parece dirigido a una única dirección de red (la dirección del servidor proxy inverso).

El administrador realiza configuraciones de correlación de URL en el servidor proxy inverso que hace esta redirección posible. Todo el tráfico enviado a los usuarios de Internet desde los servidores internos parece proceder de una única dirección de red.

Finalmente, con algoritmos perfeccionados, el proxy inverso puede distribuir la carga de trabajo mediante la redirección de las solicitudes a otros servidores similares. Este proceso se denomina balanceo de carga. Un software muy utilizado para esto es HAProxy.

Proxy web

Los proxy web se utilizan para navegación anónima.

Los equipos de una red local que disponga de un proxy-caché y filtro de contenido, pueden saltárselo mediante el uso de un proxy web. Este último, normalmente funciona sobre HTTPS puesto que dicho tipo de tráfico no es “cacheable” por el proxy de la red local. El administrador del proxy-caché de la red local, a menudo, no puede bloquear el tráfico HTTPS puesto que muchas webs (de correo, compras, administración pública, bancos, …) utilizan dicho protocolo. La solución es elaborar una lista negra con los proxies web más conocidos y activarla en el filtro de contenido.

Cortafuegos y Proxy-caché en un sólo equipo

Proxies transparentes

Muchas organizaciones (incluyendo empresas, colegios y familias) usan los proxies para reforzar las políticas de uso de la red o para proporcionar seguridad y servicios de caché. Normalmente, un proxy Web o NAT no es transparente a la aplicación cliente: debe ser configurada para usar el proxy, manualmente. Por lo tanto, el usuario puede evadir el proxy cambiando simplemente la configuración.

Un proxy transparente combina un servidor proxy con un cortafuegos de manera que las conexiones son interceptadas y desviadas hacia el proxy sin necesidad de configuración en el cliente, y habitualmente sin que el propio usuario conozca de su existencia.

Además, suele ser frecuente en el proxy-caché la instalación de un servicio de control de acceso a la web y algún antivirus de red. El control de acceso a la web normalmente se implementa mediante algún tipo de software de filtrado por contenido (además de URL e IP, puede bloquear accesos a páginas web según el contenido de estás (palabras desagradables, obscenas o similares e incluso por imágenes -aunque esté último método suele dar peores resultados-). Un software libre muy utilizado para ello es Dansguardian y sus listas negras asociadas.

Archivo:Squid + Dansguardian.png

Squid + Dansguardian

A continuación se muestra un ejemplo de script Linux para cortafuegos con reglas activadas para habilitar un proxy-transparente. Básicamente lo que hace es dirigir todas las petición a puertos destino 80 (web), 3128 (cliente despistado con configuración manual de proxy) y algunos otros puertos que nos interesen al puerto 8080 (dansguardian) donde tenemos el filtro de contenido.

#!/bin/sh
### BEGIN INIT INFO
# Provides:          cortafuegos
# Required-Start:    balanceo-de-carga
# Required-Stop:
# Should-Start:
# Default-Start:     2 3 4 5
# Default-Stop:      0 1 6
# Short-Description: Cortafuegos para IES Guadalpeña - Dpto. Informática
# Description:       Cortafuegos contiene las reglas de iptables que se aplicarán
#                    después de la configuración del soporte de red o networking
#                    y del balanceo de carga (si está habilitado).
#                    Proporciona redirección de puertos en el canal PREROUTING 
#                    para dar soporte a un proxy transparente.
### END INIT INFO

# Variables generales
PATH=/sbin:/usr/sbin:/bin:/usr/bin
NAME=cortafuegos
PIDFILE=/var/run/$NAME.pid

# Variables de red
IF_ADSL1="p1p1"            # Interface conectada a ADSL1
IF_ADSL2="p4p1"            # Interface conectada a ADSL2
IF_LOCAL="p2p1"            # Interface conectada a la LAN

IP_ADSL1="192.168.1.2"     # IP de la IF_ADSL1
IP_ADSL2="192.168.2.2"     # IP de la IF_ADLS2
IP_LOCAL="10.0.0.1"        # IP de la IF_LOCAL, Gateway Local

NET_ADSL1="192.168.1.0/24" # Red para IF_ADSL1
NET_ADSL2="192.168.2.0/24" # Red para IF_ADLS2
NET_LOCAL="10.0.0.0/8"     # Red para IF_LOCAL

GW_ADSL1="192.168.1.1"     # Gateway para ADSL1
GW_ADSL2="192.168.2.1"     # Gateway para ADSL2

###### START
do_start () {
# Reglas de iptables 
echo "Limpiando Reglas Anteriores..."
iptables -F
iptables -X
iptables -Z
iptables -t nat -F
iptables -t mangle -F

# Ahora hago el NAT
echo "Activando NAT ..."
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
# iptables -t nat -A POSTROUTING -s ${NET_LOCAL} -o ${IF_ADSL1} -j MASQUERADE
# iptables -t nat -A POSTROUTING -s ${NET_LOCAL} -o ${IF_ADSL2} -j MASQUERADE
iptables -t nat -A POSTROUTING -o ${IF_ADSL1} -j SNAT --to-source ${IP_ADSL1}
iptables -t nat -A POSTROUTING -o ${IF_ADSL2} -j SNAT --to-source ${IP_ADSL2}

# Redirecciono al Proxy
echo "Creando reglas para proxy transparente..."
iptables -t nat -A PREROUTING -i ${IF_LOCAL} -p tcp --dport http      -j DNAT --to ${IP_LOCAL}":8080"
iptables -t nat -A PREROUTING -i ${IF_LOCAL} -p tcp --dport 81        -j DNAT --to ${IP_LOCAL}":8080"
iptables -t nat -A PREROUTING -i ${IF_LOCAL} -p tcp --dport 8080:8099 -j DNAT --to ${IP_LOCAL}":8080"
iptables -t nat -A PREROUTING -i ${IF_LOCAL} -p tcp --dport 3128:3130 -j DNAT --to ${IP_LOCAL}":8080"

#echo "Reglas Aplicadas"
}

###### STATUS
do_status () {
echo "Listado de Reglas activas"
iptables -L -n -v
iptables -t nat -L -n -v
iptables -t mangle -L -n -v
}

###### STOP
do_stop () {
echo "Limpiando Reglas anteriores..."
iptables -F
iptables -X
iptables -Z
iptables -t nat -F
iptables -t mangle -F
}

case "$1" in
  start|"")
        do_start
        ;;
  restart)
        do_stop
        do_start
        ;;
  reload|force-reload)
        echo "Error: el argumento '$1' no está soportado" >&2
        exit 3
        ;;
  stop)
        do_stop
        ;;
  status)
        do_status
        ;;
  *)
        echo "Uso: cortafuegos [start|stop|restart|status]" >&2
        exit 3
        ;;
esac

Balanceadores de carga de red

En informática, el balanceo de carga distribuye las cargas de trabajo a través de múltiples recursos informáticos, como procesadores (balanceo de cómputo), enlaces de red (balanceo de red), ordenadores, cluster de ordenadores o unidades de disco. El balanceo de carga tiene como objetivo optimizar el uso de recursos, maximizar el rendimiento, minimizar el tiempo de respuesta y evitar la sobrecarga de cualquier recurso individual. El uso de varios componentes con el equilibrio de carga en lugar de un solo componente puede aumentar la confiabilidad mediante redundancia. El equilibrio de carga por lo general implica software o hardware dedicado, tal como un switch multicapa o un proceso DNS .

El balanceo de carga difiere del channel bonding en que el primero se realiza en la capa 4 del modelo OSI, mientras que el channel bonding hace la división del tráfico en un nivel inferior, ya en la capa 3 del modelo OSI o en el enlace de datos capa 2 del modelo OSI).

Existen distintos tipos de balanceo de carga según el elemento equilibrado siendo los más frecuentes:

Balanceo de carga entre procesadores (Operaciones de cómputo)
Balanceo de carga entre líneas de red (Tráfico de red)

Aquí se tratará el balanceo de carga de red y en concreto los dos tipos existentes:

Balanceo de carga en el lado cliente
Balanceo de carga en el lado servidor

Balanceo en el lado cliente (Multihoming)

El Multihoming (comúnmente conocido como ruta de doble WAN) es la capacidad de equilibrar el tráfico a través de dos o más enlaces WAN sin necesidad de utilizar protocolos de enrutamiento complejos como BGP.

Esta técnica equilibra sesiones de red como web, correo electrónico, etc a través de múltiples conexiones con el fin de extender la cantidad de ancho de banda utilizado por los usuarios de la LAN, lo que aumenta la cantidad total de ancho de banda disponible. Por ejemplo, un usuario tiene una única conexión a la WAN a 10 Mbit/s. Desea añadir una segunda línea de banda ancha (cable, DSL, inalámbrico, etc.) a 20 Mbit/s. Esto les proporcionará un total de 30 Mbits/s de ancho de banda para balancear sesiones.

El balanceo de sesión no sólo eso, equilibra sesiones a través de cada enlace WAN. Cuando los navegadores Web se conectan a Internet, que comúnmente se abren varias sesiones, una para el texto, otra para una imagen, otro por alguna otra imagen, etc. Cada una de estas sesiones pueden ser equilibradas a través de las conexiones disponibles. Una aplicación FTP sólo utiliza una sola sesión por lo que no está equilibrada; sin embargo, si se realiza una conexión FTP secundaria, entonces puede ser equilibrada por lo que, en conjunto, el tráfico se distribuye uniformemente a través de las diversas conexiones y por lo tanto proporciona un aumento global en el rendimiento.

A continuación se muestra un esquema de red donde se puede realizar “balanceo de carga” con 2 líneas de salida a internet.

Balanceo de carga en el lado servidor

El problema a solucionar es la sobrecarga de los servidores. Se puede balancear cualquier protocolo, pero dado que este sitio se centra en las tecnologías web, el artículo trata exclusivamente de balancear servidores HTTP.

Al mismo tiempo, si el balanceador detecta la caída de uno de los servidores web, puede optar por no enviarle más peticiones. De esta forma, si uno de los servidores web se cae, las peticiones del cliente no se dirigen al servidor caído.

Vemos que el balance de carga también contribuye a una infraestructura redundante y de alta disponibilidad (aunque no la asegura, el balance de carga por sí mismo no alcanza para tener HA1 ). En este punto creo conveniente introducir los conceptos básicos que se manejarán a lo largo del artículo:

Balanceador: es un sistema, software o hardware, que distribuye las peticiones de los clientes de forma equitativa entre distintos servidores de “backend”.
Servidor de backend: es un servidor (web en este caso), que responde la petición del usuario.

Así el balanceador distribuye las peticiones y son los servidores de backend, quienes arman la respuesta efectiva al cliente. Para balancear la carga entre varios servidores es deseable que el mismo balanceador sea justo (fair), y que detecte servidores sobrecargados para dejar de enviarle peticiones hasta que no baje su carga. Este mismo mecanismo sirve para que un balanceador no envíe peticiones a un servidor caído.

Balanceo mediante DNS

La forma más elemental de balancear la carga entre varios servidores esa utilizando el DNS. Por ejemplo, buscando la IP de yahoo.com con el comando dig he obtenido el siguiente resultado. En este caso responden 3 servidores: 206.190.36.45, 98.139.183.24 y 98.138.253.109.

Este es el tipo de balanceo más elemental que se puede hacer, y tiene una ventaja muy importante: simplicidad y eﬁciencia; ya que en principio lo único que se necesitan son varios servidores con distintas IPs, por lo que es barato, simple y fácil de mantener. Sin embargo, el balance de carga por DNS tiene algunos inconvenientes:

El balanceo mediante DNS no tiene en cuenta la carga de cada servidor.
El balanceo mediante DNS no detecta si un servidor ha caído.

Balanceo mediante balanceador

Una solución menos simple pero más adecuada es utilizar un hardware o software balanceador de carga. Debemos tener en cuenta que un balanceador de este tipo es por definición un proxy inverso. Actualmente un software muy utilizado es HAProxy.

Los balanceadores de carga tienen varias ventajas sobre el balanceado mediante DNS:

Un balanceador puede tener en cuenta la carga de cada equipo y distribuir las peticiones según esas cargas.
Si un servidor queda fuera de línea, el balanceador de carga lo detecta y redirige las peticiones web a los otros servidores..
Por último, la mayoría de los balanceadores pueden mantener las sesiones de los usuarios, de forma que un usuario que inicia sesión en el servidor “A” siempre sea dirigido por el balanceador al mismo servidor “A” (de no hacerlo el usuario perdería la sesión). Sin embargo, el balance de carga por DNS es del tipo “Round Robin”, por lo que es casi seguro que el usuario pierda la sesión.

VPN

Una red privada virtual, RPV, o VPN de las siglas en inglés de Virtual Private Network, es una tecnología de red que permite una extensión segura de la red local (LAN) sobre una red pública o no controlada como Internet. Permite que la computadora en la red envíe y reciba datos sobre redes compartidas o públicas como si fuera una red privada con toda la funcionalidad, seguridad y políticas de gestión de una red privada. Esto se realiza estableciendo una conexión virtual punto a punto mediante el uso de conexiones dedicadas, cifrado o la combinación de ambos métodos.

Ejemplos comunes son la posibilidad de conectar dos o más sucursales de una empresa utilizando como vínculo Internet, permitir a los miembros del equipo de soporte técnico la conexión desde su casa al centro de cómputo, o que un usuario pueda acceder a su equipo doméstico desde un sitio remoto, como por ejemplo un hotel. Todo ello utilizando la infraestructura de Internet.

El protocolo estándar de facto es el IPSEC, pero también están PPTP, L2F, L2TP, SSL/TLS, SSH, etc. Cada uno con sus ventajas y desventajas en cuanto a seguridad, facilidad, mantenimiento y tipos de clientes soportados.

Aplicaciones software muy conocidas son Hamachi para uso doméstico y OpenVPN para uso en empresas.

Básicamente existen 2 tipos de conexión VPN:

VPN de acceso remoto

Es quizás el modelo más usado actualmente, y consiste en usuarios o proveedores que se conectan con la empresa desde sitios remotos (oficinas comerciales, domicilios, hoteles, aviones preparados, etcétera) utilizando Internet como vínculo de acceso. Una vez autenticados tienen un nivel de acceso muy similar al que tienen en la red local de la empresa. Muchas empresas han reemplazado con esta tecnología su infraestructura dial-up (módems y líneas telefónicas).

VPN punto a punto

Este esquema se utiliza para conectar oficinas remotas con la sede central de la organización. El servidor VPN, que posee un vínculo permanente a Internet, acepta las conexiones vía Internet provenientes de los sitios y establece el túnel VPN. Los servidores de las sucursales se conectan a Internet utilizando los servicios de su proveedor local de Internet, típicamente mediante conexiones de banda ancha. Esto permite eliminar los costosos vínculos punto a punto tradicionales (realizados comúnmente mediante conexiones de cable físicas entre los nodos), sobre todo en las comunicaciones internacionales. Es más común el siguiente punto, también llamado tecnología de túnel o tunneling.

Tunneling

La técnica de tunneling consiste en encapsular un protocolo de red sobre otro (protocolo de red encapsulador) creando un túnel dentro de una red de computadoras. El establecimiento de dicho túnel se implementa incluyendo una PDU (unidades de datos de protocolo) determinada dentro de otra PDU con el objetivo de transmitirla desde un extremo al otro del túnel sin que sea necesaria una interpretación intermedia de la PDU encapsulada. De esta manera se encaminan los paquetes de datos sobre nodos intermedios que son incapaces de ver en claro el contenido de dichos paquetes. El túnel queda definido por los puntos extremos y el protocolo de comunicación empleado, que entre otros, podría ser SSH.