practicas/pipi/README

   1 ===============================
   2 Sistemas Distribuidos I (75.74)
   3 ===============================
   4
   5 ----------------------------
   6 Trabajo práctico de stack IP
   7 ----------------------------
   8
   9 :Author: Leandro Lucarella (77891)
  10
  11
  12 Organización
  13 ============
  14
  15 En el directorio `src` se encuentra el código fuente del trabajo, con su
  16 correspondiente `Makefile` para compilarlo tan solo ejecutando `make`.
  17
  18 En el directorio `rutas_ejemplo` contiene algunos archivos con descripciones de
  19 rutas de ejemplo para correr los programas.
  20
  21
  22 Uso
  23 ===
  24
  25 El trabajo tiene 2 programas de prueba principales: `test_ipin` y `test_ipout`,
  26 ambos generados en el directorio `src` luego de compilar el código.
  27
  28 test_ipin
  29 ---------
  30
  31 Este programa es el proceso que recibe paquetes IP y los procesa.
  32
  33 Uso::
  34
  35   ./test_ipin [ip] [mtu] [router] [forward] [proto] [queue_id]
  36
  37 ip
  38   IP que utiliza este proceso (default 10.10.10.1)
  39
  40 mtu
  41   MTU de la capa física de este proceso (default 25)
  42
  43 router
  44   0 si es router, 1 si no lo es (default 0)
  45
  46 forward
  47   0 si puede hacer forwarding, 1 si no (default 0)
  48
  49 proto
  50   Protocolo que transporta (default 0)
  51
  52 queue_id
  53   Identificador de la cola a usar como medio físico, también establece el
  54   identificador de la cola a usar para comunicarse con el otro proceso
  55   (`test_ipout`) para hacer forwarding, que será queue_id + 1 (default
  56   `DEV_DEFAULT_KEY` obtenido de `dev.h`)
  57
  58
  59 test_ipout
  60 ----------
  61
  62 Este programa es el proceso que envía paquetes IP y rutea.
  63
  64 Uso::
  65
  66   ./test_ipout [ip] [dst] [mtu] [routes_file] [proto] [queue_id]
  67
  68 ip
  69   IP que utiliza este proceso (default 10.10.10.2)
  70
  71 dst
  72   IP del destino al cual mandar paquetes (default 10.10.10.1)
  73
  74 mtu
  75   MTU de la capa física de este proceso (default 25)
  76
  77 route_file
  78   Archivo con las rutas. El formato del archivo es una ruta por línea, cada
  79   línea se compone de red (por ahora sólo soporta IPs puntuales), gateway (si es
  80   cero es que están en la misma red) y métrica (todavía no se usa), separados
  81   por uno o más espacios o tabs (default `route.txt`)
  82
  83 proto
  84   Protocolo que transporta (default 0)
  85
  86 queue_id
  87   Identificador de la cola a usar como medio físico, también establece el
  88   identificador de la cola a usar para comunicarse con el otro proceso
  89   (`test_ipout`) para hacer forwarding, que será queue_id + 1 (default
  90   `DEV_DEFAULT_KEY` obtenido de `dev.h`)
  91
  92
  93 Diseño del trabajo
  94 ==================
  95
  96 El trabajo fue desarrollado en C++, orientado a objetos. Se compone de las
  97 siguientes clases:
  98
  99 Dev
 100   Encapsula la capa física y el dispositivo de red. Utiliza una cola como medio
 101   físico y el id representaría el cable (si 2 dispositivos tienen cola con id
 102   distinto serían como si no compartieran el mismo cable). Por simplicidad a la
 103   cola siempre se envía el tamaño del MTU completo pero se agrega una cabecera
 104   con el tamaño real del frame.
 105
 106 IPAddr
 107   Clase auxiliar que encapsula una dirección IP.
 108
 109 IPHeader
 110   Encapsula una cabecera IP. El cálculo de checksum se simplificó (haciendo una
 111   suma byte a byte de toda la cabecera) porque cumple con el objetivo didactico
 112   de todas maneras.
 113
 114 RouteTable
 115   Encapsula una tabla de ruteo. Por falta de tiempo y simplicidad por ahora sólo
 116   soporta rutas a un sólo host (no a una red) pero es muy fácilmente extensible
 117   y transparente para el resto de las clases que la usan. Las rutas se componen
 118   de red (en realidad por ahora host), geteway, metrica y dispositivo de red por
 119   el cual salir (Dev).
 120
 121 IPIn
 122   Es la clase encargada de recibir paquetes IP. Hace chequeos varios y descarta
 123   paquetes según los siguientes criterios:
 124
 125   * Cabecera incompleta o no es IP
 126   * Versión IP incorrecta
 127   * Mal checksum
 128   * No es para nosotros y no hacemos forward
 129   * Es para nosotros pero somos un router
 130
 131   Si hace forwarding le pasa a IPOut el paquete por una cola y reensabla de ser
 132   necesario.
 133
 134 IPOut
 135   Es la clase encargada de enviar paquetes IP. Tiene una RouteTable para hacer
 136   el ruteo y verifica si hay paquetes a forwardear antes de enviar lo que le
 137   piden. También fragmenta y puede "descartar" paquetes según estos criterios:
 138
 139   * No existe una ruta para el destino
 140   * Tamaño de paquete más grande que MTU y DF=1
 141
 142
 143 Ejemplo de corrida
 144 ==================
 145
 146 Host 10.10.10.1
 147 ---------------
 148
 149 Rutas:
 150
 151 * 10.10.10.1    0.0.0.0         0
 152 * 10.10.10.3    10.10.10.5      0
 153 * 10.10.10.5    0.0.0.0         0
 154
 155 Envía "adios mundo cruel!!!" al host 10.10.10.3::
 156
 157   $ ./test_ipout 10.10.10.1 10.10.10.3 25 ../rutas_ejemplo/route_10.10.10.1.txt
 158   Se agregó tabla para 10.10.10.1: gw = 0.0.0.0, metric = 0
 159   Se agregó tabla para 10.10.10.2: gw = 0.0.0.0, metric = 0
 160   Se agregó tabla para 10.10.10.3: gw = 10.10.10.5, metric = 0
 161   Se agregó tabla para 10.10.10.5: gw = 0.0.0.0, metric = 0
 162   adios mundo cruel!!!
 163   IPOut::send: Fragmento 0 => IPHeader: version= total_len=40 id=56121 DF=0 MF=1 offset=0 TTL=64 proto=0 checksum=196 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 164           data (5) = adios
 165   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 166   IPOut::send: Fragmento 0 => IPHeader: version= total_len=35 id=56121 DF=0 MF=1 offset=5 TTL=64 proto=0 checksum=231 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 167           data (5) =  mund
 168   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 169   IPOut::send: Fragmento 0 => IPHeader: version= total_len=30 id=56121 DF=0 MF=1 offset=10 TTL=64 proto=0 checksum=266 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 170           data (5) = o cru
 171   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 172   IPOut::send: Fragmento 0 => IPHeader: version= total_len=25 id=56121 DF=0 MF=0 offset=15 TTL=64 proto=0 checksum=297 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 173           data (5) = el!!!
 174   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 175   Enviado 'adios mundo cruel!!!' a 10.10.10.3
 176
 177 El proceso test_ipin de este host no tiene relevancia.
 178
 179 Router 10.10.10.5
 180 -----------------
 181
 182 Rutas:
 183
 184 * 10.10.10.1    0.0.0.0         0
 185 * 10.10.10.3    0.0.0.0         0
 186 * 10.10.10.5    0.0.0.0         0
 187
 188 Recibe el mensaje::
 189
 190   $ ./test_ipin 10.10.10.5 25 1 1
 191   Quedan 4 mensajes en la cola
 192   Dev::receive(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 193   IPIn::recv: IPHeader: version= total_len=40 id=56121 DF=0 MF=1 offset=0 TTL=64 proto=0 checksum=196 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 194     data (5) = adios
 195   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 196   Dev::receive(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 197   IPIn::recv: IPHeader: version= total_len=35 id=56121 DF=0 MF=1 offset=5 TTL=64 proto=0 checksum=231 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 198     data (5) =  mund
 199   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 200   Dev::receive(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 201   IPIn::recv: IPHeader: version= total_len=30 id=56121 DF=0 MF=1 offset=10 TTL=64 proto=0 checksum=266 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 202     data (5) = o cru
 203   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 204   Dev::receive(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 205   IPIn::recv: IPHeader: version= total_len=25 id=56121 DF=0 MF=0 offset=15 TTL=64 proto=0 checksum=297 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 206     data (5) = el!!!
 207   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 208
 209 Y lo forwardea (refragmentando porque tiene un MTU más pequeño)::
 210
 211   $ ./test_ipout 10.10.10.5 10.10.10.1 23 ../rutas_ejemplo/route_10.10.10.5.txt
 212   Se agregó tabla para 10.10.10.1: gw = 0.0.0.0, metric = 0
 213   Se agregó tabla para 10.10.10.2: gw = 0.0.0.0, metric = 0
 214   Se agregó tabla para 10.10.10.3: gw = 0.0.0.0, metric = 0
 215   Se agregó tabla para 10.10.10.5: gw = 0.0.0.0, metric = 0
 216   a
 217   IPOut::send: Fragmento 0 => IPHeader: version= total_len=21 id=56140 DF=0 MF=0 offset=0 TTL=64 proto=0 checksum=194 src=10.10.10.5 dst=10.10.10.1
 218     data (1) = a
 219   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430081, size = 21)
 220   Enviado 'a' a 10.10.10.1
 221   a
 222   Dev::receive(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 223   IPOut::send: A forwardear
 224   IPOut::send: Fragmento 0 => IPHeader: version= total_len=40 id=56121 DF=0 MF=1 offset=0 TTL=64 proto=0 checksum=196 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 225     data (3) = adi
 226   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430083, size = 23)
 227   IPOut::send: Fragmento 0 => IPHeader: version= total_len=37 id=56121 DF=0 MF=1 offset=3 TTL=64 proto=0 checksum=217 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 228     data (2) = os
 229   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430083, size = 22)
 230   Dev::receive(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 231   IPOut::send: A forwardear
 232   IPOut::send: Fragmento 0 => IPHeader: version= total_len=35 id=56121 DF=0 MF=1 offset=5 TTL=64 proto=0 checksum=231 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 233     data (3) =  mu
 234   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430083, size = 23)
 235   IPOut::send: Fragmento 0 => IPHeader: version= total_len=32 id=56121 DF=0 MF=1 offset=8 TTL=64 proto=0 checksum=252 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 236     data (2) = nd
 237   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430083, size = 22)
 238   Dev::receive(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 239   IPOut::send: A forwardear
 240   IPOut::send: Fragmento 0 => IPHeader: version= total_len=30 id=56121 DF=0 MF=1 offset=10 TTL=64 proto=0 checksum=266 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 241     data (3) = o c
 242   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430083, size = 23)
 243   IPOut::send: Fragmento 0 => IPHeader: version= total_len=27 id=56121 DF=0 MF=1 offset=13 TTL=64 proto=0 checksum=287 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 244     data (2) = ru
 245   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430083, size = 22)
 246   Dev::receive(msgtype/mac = 168430085, size = 25)
 247   IPOut::send: A forwardear
 248   IPOut::send: Fragmento 0 => IPHeader: version= total_len=25 id=56121 DF=0 MF=1 offset=15 TTL=64 proto=0 checksum=301 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 249     data (3) = el!
 250   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430083, size = 23)
 251   IPOut::send: Fragmento 0 => IPHeader: version= total_len=22 id=56121 DF=0 MF=0 offset=18 TTL=64 proto=0 checksum=62 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 252     data (2) = !!
 253   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430083, size = 22)
 254   IPOut::send: Fragmento 0 => IPHeader: version= total_len=21 id=56147 DF=0 MF=0 offset=0 TTL=64 proto=0 checksum=201 src=10.10.10.5 dst=10.10.10.1
 255     data (1) = a
 256   Dev::transmit(msgtype/mac = 168430081, size = 21)
 257   Enviado 'a' a 10.10.10.1
 258
 259 (notar que para que haga el forwarding se tuvo que enviar un paquete
 260 *dummy* para que busque en la cola de paquetes a forwardear (es un error
 261 de diseño que tendré que corregir de alguna forma)
 262
 263 Host 10.10.10.3
 264 ---------------
 265
 266 Rutas:
 267
 268 * 10.10.10.1    10.10.10.5      0
 269 * 10.10.10.3    0.0.0.0         0
 270 * 10.10.10.5    0.0.0.0         0
 271
 272 Finalmente este host recibe todos los fragmentos, reensabla y pasa el
 273  paquete completo a la capa superior::
 274
 275   $ ./test_ipin 10.10.10.3 23
 276   Quedan 8 mensajes en la cola
 277   Dev::receive(msgtype/mac = 168430083, size = 23)
 278   IPIn::recv: IPHeader: version= total_len=40 id=56121 DF=0 MF=1 offset=0 TTL=64 proto=0 checksum=196 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 279     data (3) = adi
 280   Dev::receive(msgtype/mac = 168430083, size = 22)
 281   IPIn::recv: IPHeader: version= total_len=37 id=56121 DF=0 MF=1 offset=3 TTL=64 proto=0 checksum=217 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 282     data (2) = os
 283   Dev::receive(msgtype/mac = 168430083, size = 23)
 284   IPIn::recv: IPHeader: version= total_len=35 id=56121 DF=0 MF=1 offset=5 TTL=64 proto=0 checksum=231 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 285     data (3) =  mu
 286   Dev::receive(msgtype/mac = 168430083, size = 22)
 287   IPIn::recv: IPHeader: version= total_len=32 id=56121 DF=0 MF=1 offset=8 TTL=64 proto=0 checksum=252 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 288     data (2) = nd
 289   Dev::receive(msgtype/mac = 168430083, size = 23)
 290   IPIn::recv: IPHeader: version= total_len=30 id=56121 DF=0 MF=1 offset=10 TTL=64 proto=0 checksum=266 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 291     data (3) = o c
 292   Dev::receive(msgtype/mac = 168430083, size = 22)
 293   IPIn::recv: IPHeader: version= total_len=27 id=56121 DF=0 MF=1 offset=13 TTL=64 proto=0 checksum=287 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 294     data (2) = ru
 295   Dev::receive(msgtype/mac = 168430083, size = 23)
 296   IPIn::recv: IPHeader: version= total_len=25 id=56121 DF=0 MF=1 offset=15 TTL=64 proto=0 checksum=301 src=10.10.10.1 dst=10.10.10.3
 297     data (3) = el!
 298   Dev::receive(msgtype/mac = 168430083, size = 22)
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 302   Recibido 'adios mundo cruel!!!' (len 20) de 10.10.10.1 para 10.10.10.3 (proto = 0)
 303
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