practicas/pipi/README

   1 ===============================
   2 Sistemas Distribuidos I (75.74)
   3 ===============================
   4
   5 ------------------------------------------------------------------
   6 TP 2: Sistema de resolución de nombres sobre IP adaptado a sockets
   7 ------------------------------------------------------------------
   8
   9 :Author: Leandro Lucarella (77891)
  10
  11 .. contents::
  12
  13 Organización
  14 ============
  15
  16 En el directorio `src` se encuentra el código fuente del trabajo, con su
  17 correspondiente `Makefile` para compilarlo tan solo ejecutando `make`.
  18
  19 En el directorio `rutas_ejemplo` contiene algunos archivos con descripciones de
  20 rutas de ejemplo para correr los programas. En el directorio `zonas_ejemplo` se
  21 encuentran archivos de configuración de zonas de dominios de nombre para
  22 realizar pruebas.
  23
  24
  25 Uso
  26 ===
  27
  28 El trabajo consta de dos programas, uno llamado `ip` y otro `dns` (más algunas
  29 otras pruebas que no tienen relevancia).
  30
  31 ip
  32 --
  33
  34 El programa `ip` corre 3 procesos (fork(2)eados), uno que recibe paquetes IP
  35 otro que recibe entrada del usuario y envía paquetes IP y otro que redirecciona
  36 (forward) paquetes IP en caso de ser pertinente.
  37
  38 Uso::
  39
  40   ./ip ip [router [forward [route_file [queue_id [proto]]]]]
  41
  42 ip
  43   IP que utiliza este proceso
  44
  45 router
  46   0 si es router, 1 si no lo es (default 0)
  47
  48 forward
  49   0 si puede hacer forwarding, 1 si no (default 0)
  50
  51 route_file
  52   Archivo con las rutas. El formato del archivo es una ruta por línea, cada
  53   línea se compone de red (por ahora sólo soporta IPs puntuales), gateway (si es
  54   cero es que están en la misma red), MTU y métrica (todavía no se usa),
  55   separados por uno o más espacios o tabs (default `route.txt`)
  56
  57 queue_id
  58   Identificador de la cola a usar como medio físico, también establece el
  59   identificador de la cola a usar para comunicarse con el otro proceso
  60   (`test_ipout`) para hacer forwarding, que será queue_id + 1 (default
  61   `DEV_DEFAULT_KEY` obtenido de `dev.h`)
  62
  63 proto
  64   Protocolo que transporta (default 0)
  65
  66
  67 El programa se queda esperando la entrada del usuario, y sale cuando esta se
  68 termina (Ctrl-D). El formato de entrada es::
  69
  70   IP DESTINO
  71   MENSAJE
  72
  73 Es decir, en una línea se pone la IP de destino y en la línea siguiente el
  74 mensaje. Para enviar otro mensaje, nuevamente se pone IP de destino en una línea
  75 y el mensaje en la siguiente.
  76
  77 dns
  78 ---
  79
  80 El programa `dns` corre también 3 procesos (fork(2)eados), uno que recibe
  81 peticiones de nombres, otro que recibe entrada del usuario y envía peticiones
  82 (o mejor dicho encola peticiones para ser enviadas) y otro que realiza el envío
  83 de las peticiones realmente.
  84
  85 Uso::
  86
  87   ./dns ip [route_file [zone_file [port]]]
  88
  89 ip
  90   IP que utiliza este proceso (ídem programa `ip`)
  91
  92 route_file
  93   Archivo con las rutas (ídem programa `ip`)
  94
  95 zone_file
  96   Archivo con la descripción de las zonas. El formato es muy simple. Cada zona
  97   está separada por un renglón en blanco y empieza con una línea con 3 campos
  98   separados por espacios o tab: nombre de la zona, TTL y nodo padre. Luego le
  99   sigue la lista de registros de esa zona, también con 3 campos por renglón:
 100   nombre, tipo de registro (A para indicar una IP, NS para indicar donde buscar
 101   registros de una zona con ese nombre) e IP (ya sea la IP definitiva si es A o
 102   la IP del nameserver al cual recurrir si es NS). Se pueden ver ejemplos de
 103   estos archivos en el disco entregado.
 104
 105 port
 106   Puerto en el cual escuchará la abstracción de capa física sobre TCP.
 107
 108
 109 El programa es muy similar a `ip`, se queda esperando la entrada del usuario,
 110 y sale cuando esta se termina (Ctrl-D). El formato de entrada es::
 111
 112   HOSTNAME_A_BUSCAR
 113
 114 Es decir, se escribe en una línea el nombre del host del cual se quiera obtener
 115 la IP y se presiona ENTER.
 116
 117
 118 Diseño del trabajo
 119 ==================
 120
 121 El trabajo fue desarrollado en C++, orientado a objetos. Se compone de las
 122 siguientes clases:
 123
 124 Dev
 125   Encapsula la capa física y el dispositivo de red. Es una interfaz abstracta.
 126
 127 DevQue
 128   Implementación de Dev utilizando una cola como medio físico y el id
 129   representaría el cable (si 2 dispositivos tienen cola con id distinto serían
 130   como si no compartieran el mismo cable). Por simplicidad a la cola siempre
 131   se envía el tamaño del MTU completo pero se agrega una cabecera con el
 132   tamaño real del frame.
 133
 134 DevTCP
 135   Implementación de Dev utilizando conexiones TCP. Por cada frame saliente a un
 136   destino en particular se crea una conexión TCP (a menos que ya esté creada, en
 137   cuyo caso se reutiliza) y se escucha por conexiones entrantes para recibir
 138   frames (también guardándolas para reutilizarlas). A diferencia del DevQue se
 139   envía el tamaño del frame exacto (en realidad se agrega una pequeña cabecera).
 140
 141 IPAddr
 142   Clase auxiliar que encapsula una dirección IP.
 143
 144 IPHeader
 145   Encapsula una cabecera IP. El cálculo de checksum se simplificó (haciendo una
 146   suma byte a byte de toda la cabecera) porque cumple con el objetivo didactico
 147   de todas maneras.
 148
 149 RouteTable
 150   Encapsula una tabla de ruteo. Por falta de tiempo y simplicidad por ahora sólo
 151   soporta rutas a un sólo host (no a una red) pero es muy fácilmente extensible
 152   y transparente para el resto de las clases que la usan. Las rutas se componen
 153   de red (en realidad por ahora host), geteway, MTU, metrica y dispositivo de
 154   red por el cual salir (Dev).
 155
 156 IPIn
 157   Es la clase encargada de recibir paquetes IP. Hace chequeos varios y descarta
 158   paquetes según los siguientes criterios:
 159
 160   * Cabecera incompleta o no es IP
 161   * Versión IP incorrecta
 162   * Mal checksum
 163   * TTL=0
 164   * No es para nosotros y no hacemos forward
 165   * Es para nosotros pero somos un router
 166
 167   Si hace forwarding le pasa a IPOut el paquete por una cola y reensabla de ser
 168   necesario.
 169
 170 IPOut
 171   Es la clase encargada de enviar paquetes IP. Tiene una RouteTable para hacer
 172   el ruteo y verifica si hay paquetes a forwardear antes de enviar lo que le
 173   piden. También fragmenta y puede "descartar" paquetes según estos criterios:
 174
 175   * No existe una ruta para el destino
 176   * Tamaño de paquete más grande que MTU y DF=1
 177
 178 libtcp
 179   Es el único componente del TP que no es orientado a objetos ya que se
 180   reutilizó de trabajos anteriores. Es una pequeña abstracción sobre la API de
 181   sockets de BSD para mayor simplicidad.
 182
 183 ResolvProtoRequest
 184   Clase que encapsula una petición de resolución de nombre a enviar via IP.
 185
 186 ResolvProtoResponse
 187   Clase que encapsula una respuesta de resolución de nombre a enviar via IP.
 188
 189 NameServer
 190   Clase encargada de resolver los nombres. Escucha por peticiones y puede
 191   resolverlas recursiva o directamente (según venga de otro NameServer o de un
 192   Resolver la petición). Esta clase se compone de varias otras clases auxiliares
 193   para almacenar las zonas y el cache.
 194
 195
 196 Ejemplo de corrida
 197 ==================
 198
 199 Archivo de configuración de zonas de 10.10.10.2::
 200
 201   homero.casa   600     10.10.10.1
 202   tito  A       10.10.100.1
 203   juan  A       10.10.100.2
 204   juan  A       10.10.100.3
 205   pepe  A       10.10.100.4
 206   juan  A       10.10.100.5
 207   pepe  A       10.10.100.6
 208   marge NS      10.10.10.3
 209   todos NS      10.10.10.1
 210   todos NS      10.10.10.3
 211   todos NS      10.10.10.141
 212
 213 Línea de comandos::
 214
 215   ./dns 10.10.10.2 ../rutas_ejemplo/mi_lan.txt ../zonas_ejemplo/10.10.10.2.txt
 216
 217 Resolución de un nombre local con una sola IP
 218 ---------------------------------------------
 219
 220 Línea de comandos::
 221
 222   ./dns 10.10.10.2 ../rutas_ejemplo/mi_lan.txt ../zonas_ejemplo/10.10.10.2.txt
 223
 224 Salida::
 225
 226   tito.homero.casa
 227   Resolviendo tito.homero.casa...
 228   resolv_direct -> tratando de resolver: tito.homero.casa
 229   resolv_direct found (local/hijo): ResolvProtoResponse(ret=2, ttl=600, 10.10.100.1)
 230   resolv_recursive -> gotcha! ResolvProtoResponse(ret=2, ttl=600, 10.10.100.1)
 231   Resultado: ResolvProtoResponse(ret=2, ttl=600, 10.10.100.1)
 232
 233 Resolución de un nombre local con múltiples IP
 234 ----------------------------------------------
 235
 236 Salida::
 237
 238   juan.homero.casa
 239   Resolviendo juan.homero.casa...
 240   resolv_direct -> tratando de resolver: juan.homero.casa
 241   resolv_direct found (local/hijo): ResolvProtoResponse(ret=2, ttl=600, 10.10.100.2, 10.10.100.3, 10.10.100.5)
 242   resolv_recursive -> gotcha! ResolvProtoResponse(ret=2, ttl=600, 10.10.100.2, 10.10.100.3, 10.10.100.5)
 243   Resultado: ResolvProtoResponse(ret=2, ttl=600, 10.10.100.2, 10.10.100.3, 10.10.100.5)
 244
 245 Resolución de un nombre local no existente
 246 ------------------------------------------
 247
 248 Salida::
 249
 250   none.homero.casa
 251   Resolviendo none.homero.casa...
 252   resolv_direct -> tratando de resolver: none.homero.casa
 253   resolv_direct NOT FOUND (es local pero no existe)
 254   Resultado: ResolvProtoResponse(ret=4, ttl=0)
 255
 256 Resolución de un nombre remoto con múltiples IP y 2 niveles de indirección
 257 --------------------------------------------------------------------------
 258
 259 Archivo de configuración de zonas de 10.10.10.1::
 260
 261   casa  600 0.0.0.0
 262   burns A 10.10.10.1
 263   homero  A 10.10.10.2
 264   marge A 10.10.10.3
 265   manuk A 10.10.10.141
 266   juan  A 100.10.100.5
 267   pepe  A 100.10.100.6
 268   homero  NS  10.10.10.2
 269   marge NS  10.10.10.3
 270   manuk NS  10.10.10.141
 271
 272   burns.casa  600 0.0.0.0
 273   tito  A 100.10.100.1
 274   juan  A 100.10.100.2
 275   juan  A 100.10.100.3
 276   pepe  A 100.10.100.4
 277   juan  A 100.10.100.5
 278   pepe  A 100.10.100.6
 279
 280   todos.homero.casa 9500  0.0.0.0
 281   tito  A 10.1.100.1
 282   juan  A 10.1.100.2
 283   juan  A 10.1.100.3
 284   pepe  A 10.1.100.4
 285   juan  A 10.1.100.5
 286   pepe  A 10.1.100.6
 287
 288 Archivo de configuración de zonas de 10.10.10.3::
 289
 290   marge.casa  600 10.10.10.1
 291   tito  A 30.10.100.1
 292   juan  A 30.10.100.2
 293   juan  A 30.10.100.3
 294   pepe  A 30.10.100.4
 295   juan  A 30.10.100.5
 296   pepe  A 30.10.100.6
 297   manuk NS  10.10.10.141
 298   todos NS  10.10.10.1
 299   todos NS  10.10.10.3
 300   todos NS  10.10.10.141
 301
 302   todos.homero.casa 9500  10.10.10.2
 303   tito  A 10.1.100.1
 304   juan  A 10.1.100.2
 305   juan  A 10.1.100.3
 306   pepe  A 10.1.100.4
 307   juan  A 10.1.100.5
 308   pepe  A 10.1.100.6
 309
 310   marge.homero.casa 9500  10.10.10.2
 311   tito  A 10.3.100.1
 312   juan  A 10.3.100.2
 313   juan  A 10.3.100.3
 314   pepe  A 10.3.100.4
 315   juan  A 10.3.100.5
 316   pepe  A 10.3.100.6
 317
 318
 319 La petición se realiza desde 10.10.10.2, quien debe recurir a su nodo padre
 320 (10.10.10.1) que indica que el encargado de resolver esa zona es 10.10.10.3.
 321
 322 Salida de 10.10.10.2::
 323
 324   pepe.marge.casa
 325   Resolviendo pepe.marge.casa...
 326   resolv_direct -> tratando de resolver: pepe.marge.casa
 327   resolv_direct -> evaluando padre 10.10.10.1
 328   resolv_direct found (al padre): 10.10.10.1
 329   resolv_recursive -> redirect a ResolvProtoResponse(ret=3, ttl=600, 10.10.10.1)
 330   query -> pidiendo ResolvProtoRequest(query_type=0, name=pepe.marge.casa) a 10.10.10.1
 331   query -> recibido ResolvProtoResponse(ret=3, ttl=600, 10.10.10.3) de 10.10.10.1
 332   resolv_recursive_r -> redirect a ResolvProtoResponse(ret=3, ttl=600, 10.10.10.3)
 333   query -> pidiendo ResolvProtoRequest(query_type=0, name=pepe.marge.casa) a 10.10.10.3
 334   query -> recibido ResolvProtoResponse(ret=2, ttl=600, 30.10.100.4, 30.10.100.6) de 10.10.10.3
 335   resolv_recursive_r -> gotcha! ResolvProtoResponse(ret=2, ttl=600, 30.10.100.4, 30.10.100.6)
 336   Resultado: ResolvProtoResponse(ret=2, ttl=600, 30.10.100.4, 30.10.100.6)
 337
 338 Salida de 10.10.10.1::
 339
 340   NameServer::send_loop() -> recibido ResolvProtoRequest(query_type=0, name=pepe.marge.casa)
 341   resolv_direct -> tratando de resolver: pepe.marge.casa
 342   resolv_direct found (local/hijo): ResolvProtoResponse(ret=3, ttl=600, 10.10.10.3)
 343   NameServer::send_loop() -> respondo ResolvProtoResponse(ret=3, ttl=600, 10.10.10.3)
 344
 345 Salida de 10.10.10.3::
 346
 347   NameServer::send_loop() -> recibido ResolvProtoRequest(query_type=0, name=pepe.marge.casa)
 348   resolv_direct -> tratando de resolver: pepe.marge.casa
 349   resolv_direct found (local/hijo): ResolvProtoResponse(ret=2, ttl=600, 30.10.100.4, 30.10.100.6)
 350   NameServer::send_loop() -> respondo ResolvProtoResponse(ret=2, ttl=600, 30.10.100.4, 30.10.100.6)
 351
 352 .. vim: filetype=rst sw=2 sts=2 et :