Rede e Roteamento

Configuração típica de uma rede institucional

^[1] Descrição dos principais elementos da rede:

Roteador de acesso a Internet, provendo serviços como:
- Firewall: barreira de proteção para bloquear acesso a conteúdo malicioso;
- Proxy/Cache: intermediário para requisições entre clientes e servidores Web;
- DMZ (DeMilitarized Zone): área de rede da organização acessada externamente, localizada entre a rede interna e a Internet;
- Rede Privativa: área da rede interna a instituição, não acessada diretamente da Internet;
- Roteador NAT: Possibilita que um único endereço IP público possa ser traduzido em endereços IP privados na rede interna.
Servidor de serviços externos, localizado na DMZ, oferecendo serviços como:
- Servidor DNS, resolvedor nomes de nomes de domínio;
- Servidor de Email para os usuários da organização.
- Servidor WWW para páginas da organização e dos usuários;
- Servidor FTP e SSH para os usuários poderem alterar arquivos no servidor.
Switch gerenciável, permitindo a configuração de VLANs;
Servidor de serviços internos, localizado na rede privativa, oferecendo serviços como:
- Servidor DHCP para prover IP dinâmico para os computadores da rede interna;
- Servidor de arquivos e impressão;
- Administração de cotas de disco para os usuários e grupos;
- Servidor Samba para compartilhamento com máquinas Windows;
- Servidor FTP e SSH para os usuários poderem alterar arquivos no servidor.
- Serviço LDAP, fornecendo controle de login na rede;
Impressora de rede;
Ponto de acesso sem fio.

O objetivo deste tópico é mostrar como configurar interfaces de rede em um servidor Linux, bem como configura-lo como roteador e como provedor de serviços de rede.

Configuração de interface de rede

Para adicionar uma máquina na rede é obrigatória a configuração de no mínimo dois parâmetros, o endereço IP e a máscara de rede. Com isto a máquina já está apta para se comunicar com outras na mesma rede local.

Para uma configuração completa é ainda necessário definir o nome da máquina, o roteador padrão (default gateway) e o servidor de nomes (DNS).

Todos estes parâmetros podem ser configurados estaticamente pelo administrador, ou dinamicamente por meio de um servidor DHCP. A configuração estática é recomendada para servidores, já a configuração dinâmica é utilizada para máquinas de uso geral ^[1].

/etc/network/interfaces

O arquivo interfaces contém a configuração das interfaces de rede ativadas automaticamente na hora do boot.

Por exemplo:

evandro@ubuntuServer:/etc/network$ more interfaces
# This file describes the network interfaces available on your system
# and how to activate them. For more information, see interfaces(5).

# The loopback network interface
auto lo
iface lo inet loopback

# The primary network interface
auto eth0
iface eth0 inet dhcp

No exemplo está indicado que a interface eth0 recebe configuração via DHCP.

ifconfig

O aplicativo ifconfig pode ser utilizado para visualizar a configuração ou configurar uma interface de rede. Se nenhum argumento for passado na chamada do ifconfig, o comando mostra a configuração atual de cada interface de rede.

Exemplo: Saída do comando ifconfig:

evandro@ubuntuServer:~$ ifconfig
eth0     Link encap:Ethernet  Endereço de HW 08:00:27:44:99:83  
         inet end.: 192.168.1.67  Bcast:192.168.1.255  Masc:255.255.255.0
         endereço inet6: fe80::a00:27ff:fe44:9983/64 Escopo:Link
         UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Métrica:1
         pacotes RX:152 erros:0 descartados:0 excesso:0 quadro:0
         Pacotes TX:85 erros:0 descartados:0 excesso:0 portadora:0
         colisões:0 txqueuelen:1000 

         RX bytes:19360 (19.3 KB) TX bytes:11957 (11.9 KB)
lo       Link encap:Loopback Local  
         inet end.: 127.0.0.1  Masc:255.0.0.0
         endereço inet6: ::1/128 Escopo:Máquina
         UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Métrica:1
         pacotes RX:0 erros:0 descartados:0 excesso:0 quadro:0
         Pacotes TX:0 erros:0 descartados:0 excesso:0 portadora:0
         colisões:0 txqueuelen:0 
         RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B)

Descrição da saída do comando ifconfig

Interfaces de rede:

eth0 -> Configuração da interface de rede cabeada (placa de rede);
lo -> Configuração da interface de loopback, utilizado para testes locais do protocolo IP;

Parâmetros principais indicados para interface: eth0

Encapsulamento do Link: Ethernet -> Indica que o tipo de rede é Ethernet;
inet end: 192.168.1.67 -> Endereço IP;
Masc: 255.255.255.0 -> Máscara de rede;
Bcast: 192.168.1.255 -> Endereço de broadcast;
Endereço de HW: 08:00:27:44:99:83 -> Endereço físico da interface;
endereço inet6: fe80::a00:27ff:fe44:9983/64 Escopo:Link -> Endereço IPv6 de escopo local gerado por autoconfiguração
MTU: 1500 -> Maximum Transfer Unit -> Tamanho máximo do datagrama suportado pelo enlace

Comandos de configuração de rede com ifconfig

Referências: ^[2]

Configurar uma interface de rede (a interface fica automaticamente ativada):

ifconfig eth1 192.168.2.100 netmask 255.255.255.0

Desativar uma interface:

ifconfig eth1 down

Ativar uma interface:

ifconfig eth1 up

Ao se configurar uma interface de rede, cria-se uma rota automática para a sub-rede diretamente acessível via aquela interface. Isto se chama roteamento mínimo.

A configuração de uma interface de rede com ifconfig não é permanente no sistema. Caso se deseje uma configuração permanente deve-se editar o arquivo /etc/network/interfaces.

route

O comando route mostra e manipula tabelas de roteamento no Linux.

Para verificar a tabela de roteamento do computador, executar o comando:

route -n

Exemplo

evandro@ubuntuServer:~$ route -n
Tabela de Roteamento IP do Kernel
Destino         Roteador        MáscaraGen.    Opções Métrica Ref   Uso Iface
0.0.0.0         192.168.1.1     0.0.0.0         UG    0      0        0 eth0
192.168.1.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 eth0

Na primeira linha o destino 0.0.0.0 indica uma rota default, ou qualquer IP diferente da rede local -> Para tal a saída é o roteador padrão 192.168.1.1.
Na segunda linha o destino 192.168.1.0 indica a rede local -> Para tal, o roteador 0.0.0.0 indica que não há necessidade de roteamento pois o destino está na própria rede.

Definição de rotas estáticas

Rotas estáticas podem ser adicionadas a uma tabela de roteamento de um host com os comandos:

Configuração do roteador padrão da rede:

route add default gw 192.168.1.254 dev eth0

Adição de uma rota estática em um roteador:

route add -net 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 gw 10.0.0.2 dev eth1

Remover uma rota:

route del -net 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 gw 10.0.0.2 dev eth1

IP alias

Pode-se associar mais de um endereço a uma mesma interface de rede, os chamados IP alias. Isto pode ser útil em configurações especiais, por exemplo, quando temos duas sub-redes compartilhando o mesmo domínio de colisão ^[1].

ifconfig eth0:0 192.168.10.100 netmask 255.255.255.0

ifconfig eth0:1 192.168.20.100 netmask 255.255.255.0

evandro@ubuntuServer:~$ ifconfig
eth0     Link encap:Ethernet  Endereço de HW 08:00:27:44:99:83  
         inet end.: 192.168.1.67  Bcast:192.168.1.255  Masc:255.255.255.0
         endereço inet6: fe80::a00:27ff:fe44:9983/64 Escopo:Link
         UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Métrica:1
         pacotes RX:480 erros:0 descartados:0 excesso:0 quadro:0
         Pacotes TX:296 erros:0 descartados:0 excesso:0 portadora:0
         colisões:0 txqueuelen:1000 
         RX bytes:50458 (50.4 KB) TX bytes:38253 (38.2 KB)

eth0:0   Link encap:Ethernet  Endereço de HW 08:00:27:44:99:83  
         inet end.: 192.168.10.100  Bcast:192.168.10.255  Masc:255.255.255.0
         UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Métrica:1

eth0:1   Link encap:Ethernet  Endereço de HW 08:00:27:44:99:83  
         inet end.: 192.168.20.100  Bcast:192.168.20.255  Masc:255.255.255.0
         UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Métrica:1

lo       Link encap:Loopback Local  
         inet end.: 127.0.0.1  Masc:255.0.0.0
         endereço inet6: ::1/128 Escopo:Máquina
         UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Métrica:1
         pacotes RX:0 erros:0 descartados:0 excesso:0 quadro:0
         Pacotes TX:0 erros:0 descartados:0 excesso:0 portadora:0
         colisões:0 txqueuelen:0 
         RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B)

evandro@ubuntuServer:~$ route -n
Tabela de Roteamento IP do Kernel
Destino         Roteador        MáscaraGen.    Opções Métrica Ref   Uso Iface
0.0.0.0         192.168.1.1     0.0.0.0         UG    0      0        0 eth0
192.168.1.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 eth0
192.168.10.0    0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 eth0
192.168.20.0    0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 eth0

Configuração do cliente DNS

A configuração cliente do servidor de nomes (DNS) indica qual o servidor de nomes será consultado para traduzir nomes de domínio para endereços IP.

No Ubuntu o arquivo de configuração do DNS é o /etc/resolve.conf e é atualizado automaticamente pelo sistema.

Para se editar manualmente este arquivo deve-se desabilitar o serviço automático de atualização, através do comando dpkg-reconfigure resolvconf, escolhendo a primeira opção como yes e as demais opções deixando o padrão. Em seguida edita-se o arquivo /etc/resolv.conf, por exemplo:

#DNS público da Google
nameserver 8.8.8.8

Configuração de servidor para compartilhar conexão com a Internet

Um servidor com duas placas de rede pode ser configurado como roteador, separando o tráfego proveniente da Internet do tráfego da rede local.

Exemplo de uma configuração típica de um servidor com duas placas: Referência ^[3].

No exemplo a interface eth0 usa endereços IP privados na faixa 192.168.1.x/24. A interface eth1 é configurada como cliente DHCP, recebendo endereço IP do provedor.

Se o acesso a Internet é provido via ADSL é recomendável manter o modem configurado como bridge, desta forma o servidor recebe a configuração completa do endereçamento IP do provedor e acesso a todas as portas de entrada, permitindo que o servidor seja acessado remotamente via SSH ^[3].

Exemplo de configuração do arquivo /etc/network/interfaces

auto lo
iface lo inet loopback

iface eth0 inet static
  address 192.168.1.1
  netmask 255.255.255.0
  network 192.168.1.0
  broadcast 192.168.1.255

iface eth1 inet dhcp

A interface de rede do servidor voltada para a rede interna (eth0) deve receber um endereço IP estático, dentro da faixa de IP privados escolhida para a rede interna. O endereço IP de rede local do servidor será o roteador padrão (gateway) da rede.

Para configurar as demais estações da rede interna pode-se utilizar configuração via DHCP, com o servidor de configuração dinâmica de IP sendo provido pelo servidor.

Ativando o servidor como roteador

Para ativar o roteamento no servidor deve-se executar o comando:

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

Com isto o servidor assume papel de roteador, encaminhando para a Internet pacotes originados na rede local.

NAT

O NAT (Network Address Translation) é um mecanismo que possibilita a uma rede local usar apenas um endereço IP público, no que concerne ao mundo exterior, e utilizar endereços IP privados no que concerne a rede interna.

Configuração do NAT no servidor: Referência: ^[2]

O NAT no Ubuntu se configura com iptables. Exemplo de comandos:

modprobe iptable_nat
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.1.0/24 -o eth1 -j MASQUERADE

O primeiro comando ativa o NAT no módulo iptables.

O segundo comando define a regra para fazer com que todo o tráfego originado em 192.168.1.0/24, e que sai pela interface eth1 deve ser mascarado com o endereço IP dessa interface. Esta regra diz o seguinte: todos os pacotes que passarem (POSTROUTING) por esta máquina com origem de 192.168.1.0/24 e sairem pela interface eth1 serão mascarados, ou seja sairão desta máquina com o endereço de origem como sendo da eth1. O alvo MASQUERADE foi criado para ser usado com links dinâmicos (tipicamente discados ou ADSL), pois os mapeamentos se perdem se o link sair do ar.

Configuração permanente ativada no boot do sistema: Depois de realizada a configuração do servidor como roteador para a rede interna deve-se fazer com que os comandos sejam ativados no boot do sistema.

Uma forma de fazer isto é inserir os comandos no arquivo /etc/rc.local:

#!/bin/sh 
# rc.local

modprobe iptable_nat
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.1.0/24 -o eth1 -j MASQUERADE

Servidor DHCP

Um servidor DHCP permite configurar automaticamente as interfaces de rede de máquinas em uma rede local.

Dentre os parâmetros que podem ser configurados automaticamente pelo servidor DHCP estão: endereço IP, máscara de rede, roteador padrão, servidores DNS, nome de host e nome de domínio, entre outros.

O serviço de configuração automática utiliza o Protocolo DHCP, o qual define as regras de negociação entre cada interface de rede e o servidor DHCP.

Cliente DHCP

O cliente DHCP (dhclient)vem instalado por padrão nas estações Ubuntu. Este serviço é acionado automaticamente quando a estação é configurada para obter endereço IP automaticamente.

Também é possível chamar o serviço para obter a configuração IP automática para uma dada interface de rede, por exemplo, o comando:

dhclient eth0

Instalação e configuração do servidor DHCP

Instalação do servidor DHCP: Para instalação do servidor DHCP usa-se o comando:

apt-get install -y dhcp3-server

A opção -Y responde yes automaticamente aos avisos e corre não-interactivamente.

Quando instalado o servidor DHCP o mesmo fica disponível através do serviço dhcpd.

Configuração do servidor DHCP: A configuração do servidor DCHP é realizada através do arquivo /etc/dhcpd.conf:

Exemplo de configuração:

ddns-update-style none;

default-lease-time 600;
max-lease-time 7200;

authoritative;

subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {
   range 192.168.1.100 192.168.1.150;
   option broadcast-address 192.168.1.255;
   option routers 192.168.1.1;
   option domain-name-servers 200.17.101.9;
}

Opções usadas na configuração:

lease-time controla o tempo de renovação cada 10 minutos (600 segundos);
max-lease-time controla o tempo máximo que uma estação pode usar o endereço IP. Usado quando existe mais clientes que endereços IP disponíveis para aluguel;
range indica a faixa de IP que será usada para aluguel;
routers indica o endereço do roteador padrão;
domain-name-servers indica os servidores DNS que serão usados pelas estações.

Interface que será servida pelo serviço DHCP: Deve ser indicada editando o arquivo:

/etc/default/isc-dhcp-server

Conteúdo:

INTERFACES="eth0"

Esta configuração provê aluguel de endereços IP na faixa 192.168.1.100 a 192.168.1.150.

Iniciar o servidor DHCP

service isc-dhcp-server restart

Arquivo de log: No arquivo /var/log/syslog ficam gravadas as trocas de mensagens entre o cliente e o servidor DHCP:

tail /var/log/syslog

Aluguéis no servidor DHCP: São visíveis no arquivo:

cat /var/lib/dhcp/dhcpd.leases

Servidor DNS

O DNS (Domain Name Service), ou sistema de nomes de domínio, é um sistema que permite traduzir um nome de domínio (como por exemplo www.ifpr.edu.br) em um endereço IP (como 200.17.98.70). Isto facilita na medida em que não precisamos mais memorizar endereços IP, mas sim nomes de domínio, muito mais fáceis de serem lembrados e ao mesmo tempo identificados com o proprietário do domínio ^[4].

Registros DNS

Os servidores DNS armazenam registros de recursos (RR) que fornecem o mapeamento dos nomes de hospedeiros para endereços IP.

Por exemplo, para ver o registro associado ao nome de domínio www.foz.ifpr.edu.br pode-se fazer uma consulta ao servido DNS com o comando dig (a saída do comando teve alguns comentários removidos para simplificar):

dig www.foz.ifpr.edu.br

;; QUESTION SECTION:
;www.foz.ifpr.edu.br.		IN	A

;; ANSWER SECTION:
www.foz.ifpr.edu.br.	172800	IN	CNAME	foz.ifpr.edu.br.
foz.ifpr.edu.br.	23214	IN	A	200.17.98.44

;; AUTHORITY SECTION:
ifpr.edu.br.		168394	IN	NS	noturno.ifpr.edu.br.
ifpr.edu.br.		168394	IN	NS	ns2.ifpr.edu.br.
ifpr.edu.br.		168394	IN	NS	mistica.ifpr.edu.br.
ifpr.edu.br.		168394	IN	NS	ns1.ifpr.edu.br.

;; ADDITIONAL SECTION:
ns1.ifpr.edu.br.	168413	IN	A	200.17.98.5
ns2.ifpr.edu.br.	168413	IN	A	200.17.98.6
mistica.ifpr.edu.br.	168413	IN	A	200.17.98.8
noturno.ifpr.edu.br.	168413	IN	A	200.17.98.7

Principais registros DNS

Tipo de registro	Significado
A	Endereço IP do computador
NS	Servidor DNS com autoridade
CNAME	Nome alternativo
MX	Servidor de email
SOA	Início da zona de autoridade (Start of Authority)
PTR	Ponteiro para nome
TXT	Texto livre

Referências

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 VALLE, O. T. Adminstração de Redes com Linux: Fundamentos e práticas, IFSC, Florianópolis, 2010.
↑ ^2,0 ^2,1 VALLE, O. T. Gerência de Redes, Diário Aula, 2014. http://wiki.sj.ifsc.edu.br/wiki/index.php/GER20706-2014-1
↑ ^3,0 ^3,1 MORIMOTO, C. E. Seridores Linux: Guia prático, Sul Editores, Porto Alegre, 2013.
↑ KUROSE, J.F; ROSS K. W. Redes de Computadores e a Internet: Uma abordagem top-down, São Paulo: Pearson, 2010.

--Evandro.cantu (discussão) 18h43min de 22 de novembro de 2015 (BRST)

[VALLE-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 VALLE, O. T. Adminstração de Redes com Linux: Fundamentos e práticas, IFSC, Florianópolis, 2010.

[VALLE2-2] 2,0 ^2,1 VALLE, O. T. Gerência de Redes, Diário Aula, 2014. http://wiki.sj.ifsc.edu.br/wiki/index.php/GER20706-2014-1

[MORIMOTO-3] 3,0 ^3,1 MORIMOTO, C. E. Seridores Linux: Guia prático, Sul Editores, Porto Alegre, 2013.

[KUROSE-4] KUROSE, J.F; ROSS K. W. Redes de Computadores e a Internet: Uma abordagem top-down, São Paulo: Pearson, 2010.

[1]

[2]

[3]

[4]

Rede e Roteamento

Índice

Rede e Roteamento

Configuração típica de uma rede institucional

Configuração de interface de rede

/etc/network/interfaces

ifconfig

Comandos de configuração de rede com ifconfig

route

Definição de rotas estáticas

IP alias

Configuração do cliente DNS

Configuração de servidor para compartilhar conexão com a Internet

NAT

Servidor DHCP

Cliente DHCP

Instalação e configuração do servidor DHCP

Servidor DNS

Registros DNS

Principais registros DNS

Referências

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