Aplicación e-Learning para el Aprendizaje de Redes Virtuales Privadas

240 Pages·2010·5.58 MB·Spanish

Universidad Nacional del Nordeste
Facultad de Ciencias Exactas, Naturales y Agrimensura
Trabajo Final de Aplicación
“Aplicación e-Learning para el Aprendizaje
de Redes Virtuales Privadas”
Alumno: Gerardo G. Brollo - L.U.: 34.610
Profesor Coordinador: Agr. Herrmann, Castor F.
Profesor Orientador: Mgter. David L. la Red Martínez
Licenciatura en Sistemas de Información
Corrientes - Argentina
2010
Un agradecimiento especial para la Lic. Valeria E. Uribe
Índice general
1. Redes Virtuales Privadas 1
1.1. Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2. Tecnologías Anteriores a las VPNs . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.1. Enlaces Dedicados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.2. Enlaces Conmutados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.3. PPP - Protocolo Punto a Punto . . . . . . . . . . . . . 13
2. Tunelamiento VPN 19
2.1. Etapas Necesarias para una Conexión VPN . . . . . . . . . . . 19
2.1.1. Conexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1.2. Control de Conexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.1.3. Autenticación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.1.4. Cifrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.1.5. Control de Acceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2. Tunelamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.1. Funcionamiento del Túnel . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.2.2. Tipos de Túneles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3. Protocolos VPN 39
3.1. PPTP - Protocolo de Túnel Punto a Punto . . . . . . . . . . . 39
3.1.1. Relación Entre PPP Y PPTP . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.1.2. Componentes de una VPN PPTP . . . . . . . . . . . . 41
3.1.3. Estructura del Protocolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.1.4. Conexión de Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.1.5. Operación del Túnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.1.6. Cabecera Mejorada GRE . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.1.7. Cifrado en PPTP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.1.8. Filtrado de Paquetes PPTP . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.1.9. Control de Acceso a los Recursos de la Red . . . . . . . 45
(cid:1)(cid:1)(cid:1)
(cid:1)(cid:2) ÍNDICE GENERAL
3.2. L2TP - Protocolo de Túnel de Capa 2 . . . . . . . . . . . . . . 45
3.2.1. Componenetes Básicos de un Túnel L2TP . . . . . . . . 46
3.2.2. Topología de L2TP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2.3. Estructura del Protocolo L2TP . . . . . . . . . . . . . . 47
3.2.4. Formato de una Cabecera L2TP . . . . . . . . . . . . . 48
3.2.5. Autenticación en L2TP . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.2.6. Procesos de una Comunicación L2TP . . . . . . . . . . 50
3.2.7. Comparativa Entre PPTP y L2TP . . . . . . . . . . . . 51
3.2.8. Problemas de L2TP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.3. IPSec (Internet Protocol Security ) . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.3.1. Componentes de IPSec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.3.2. Bases de Datos de Seguridad . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.3.3. Authentication Header (AH) . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.3.4. Encapsulating Security Payload - ESP . . . . . . . . . . 60
3.3.5. Internet Key Exchange - IKE . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.3.6. Arquitecuras VPN con IPsec . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.3.7. Limitaciones de IPSec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.4. VPN-SSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.4.1. SSL/TLS Secure Sockets Layer/Transport Layer Security 69
3.4.2. Arquitectura de SSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.4.3. Funcionamiento Básico de SSL . . . . . . . . . . . . . . 72
3.4.4. Aplicaciones e Implementaciones de SSL . . . . . . . . . 74
3.4.5. Conceptos y Técnicas de VPN-SSL . . . . . . . . . . . . 74
3.4.6. Inconvenientes de las VPN-SSL . . . . . . . . . . . . . . 76
3.4.7. Ventajas de SSL-VPN sobre IPSec . . . . . . . . . . . . 76
3.4.8. Software VPN-SSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4. Implementaciones VPN’s 83
4.1. Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.2. Escenario Previo del I.O.S.COR. . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.2.1. Red LAN Institucional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.2.2. Red Virtual Privada (VPN) Institucional . . . . . . . . 88
4.2.3. Modificaciones a Realizar . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.3. Solución Provisoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.3.1. Segmentación de la Red LAN . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.3.2. Redistribución de Carga de Trabajo Entre los Routers
VPN’s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.3.3. Implementación de una VPN-Backup por Software . . . 114
4.4. Solución Definitiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
ÍNDICE GENERAL (cid:2)
5. E-Learning 125
5.1. Introducción al e-learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.1.1. El Concepto de Aprendizaje Electrónico . . . . . . . . . 125
5.1.2. ¿Por qué el E-Learning? . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.1.3. La Tecnología y el Acceso . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.1.4. La Globalización de Mercados . . . . . . . . . . . . . . 128
5.2. Qué es el e- Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.2.1. E-Learning vs. Online Learning . . . . . . . . . . . . . . 128
5.2.2. Reducción de Costes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.2.3. Incremento de la Retención de los Contenidos . . . . . . 130
5.2.4. Las Mejoras de la Interactividad en el E-Learning . . . 130
5.3. Ventajas del e-learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
5.3.1. Qué Nos ha Llevado a Elegir E-learning . . . . . . . . . 132
5.4. Qué frena al e-Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
5.4.1. Mediadores e Interoperabilidad en E-Learning . . . . . . 137
5.5. Tendencias Futuras del e-learning . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6. Aplicación e-Learning Para VPN 141
6.1. Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
6.2. Escenario de la Aplicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
6.2.1. Usuario del Sistema - (a) . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
6.2.2. Router Huawei MT882 - (b) . . . . . . . . . . . . . . . . 143
6.2.3. Servidor E-Learning - (c) . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
6.2.4. Servidores Virtuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.3. Descripción de la Aplicación Web . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
6.3.1. Pantalla de Inicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
6.3.2. Menú de Usuarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
6.3.3. Menú Profesor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
7. Herramientas 169
7.1. Introducción al Lenguaje Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
7.1.1. Estructura General de un Programa Java . . . . . . . . 174
7.1.2. Conceptos Básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
7.1.3. Variables Dentro del Lenguaje Java . . . . . . . . . . . 177
7.1.4. Operadores en Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
7.2. WebSphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
7.2.1. ¿Que es WebSphere? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
7.2.2. Plataforma de Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
7.2.3. Application Server . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
7.2.4. Arquitecturas de Tres Niveles . . . . . . . . . . . . . . . 191
(cid:2)(cid:1) ÍNDICE GENERAL
7.3. Introducción a DB2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
7.3.1. DB2 Universal Database (DB2 UDB) . . . . . . . . . . 194
7.3.2. Funciones Complementarias . . . . . . . . . . . . . . . . 196
7.3.3. Configuraciones de Particiones Múltiples . . . . . . . . . 198
7.3.4. Paralelismo Mejor Adaptable a cada EH . . . . . . . . . 199
7.3.5. DB2 UDB Versión 8.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
7.4. Sun VirtualBox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
7.5. Microsoft Visio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
7.6. OpenVPN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
8. Conclusiones 213
8.1. Líneas Futuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Bibliografía 217
Índice alfabético 221
Índice de figuras
1.1. Tecnologías Anteriores a las VPNs. . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2. Esquema Básico de una Red Frame Relay. . . . . . . . . . . . . 5
1.3. Escenario Frame Relay. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4. Interfaz Frame Relay.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.5. Escenario Típico de una Red Frame Relay. . . . . . . . . . . . . 8
1.6. Dispositivos que Intervienen en una Red ATM. . . . . . . . . . 9
1.7. Caminos Virtuales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.8. Enaces Conmutados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.9. Escenario Típico de una Conexión Analógica de Datos Sobre la
RTPC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.10.Enlaces Analógicos de Último Kilómetro de Ambos Lados. . . . 11
1.11.Adaptador de Terminal RDSI.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.12.Acceso Remoto a Redes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.13.Red Virtual Privada sobre RAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.14.Formato de Trama PPP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.1. Etapas Necesarias Para Establecer un Túnel VPN. . . . . . . . 20
2.2. Esquema Criptográfico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3. Servidores Radius de Autenticación. . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.4. Esquema de Cifrado con LLave Pública. . . . . . . . . . . . . . 27
2.5. Control de Acceso Cliente-Servidor.. . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.6. Objetos en Active Directory. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.7. Esquema General de Active Directory de Microsoft. . . . . . . 32
2.8. Túneles Voluntarios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.9. Túneles Obligatorios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.10.Modelos de Entunelamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.1. Estructura de un Túnel PPTP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.2. Formato del Paquete IP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
(cid:2)(cid:1)(cid:1)
(cid:2)(cid:1)(cid:1)(cid:1) ÍNDICE DE FIGURAS
3.3. Escenario Típico L2TP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.4. Relación Entre Tramas PPP y Mensajes L2TP. . . . . . . . . . 48
3.5. Formato de Cabecera L2TP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.6. Formato de Trama IPSec en Modo Transporte y Túnel. . . . . 54
3.7. Ejemplo de una Entrada de Base de Datos de Políticas de Se-
guridad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.8. Cabecera de Autenticación AH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.9. Nuevo Paquete IP Procesado con ESP. . . . . . . . . . . . . . . 61
3.10.Funcionamiento del Protocolo IPSec. . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.11.Protocolo IPSec en Modo Transporte. . . . . . . . . . . . . . . 63
3.12.Protocolo IPSec en Modo Túnel. . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.13.Negociación de Llaves en IKE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.14.IPsec Sobre Distintas Redes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.15.Estructura de Protocolos del Protocolo SSL. . . . . . . . . . . . 71
3.16.Intercambio de Mensajes en SSL. . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.17.Advertencia de Instalación de Plugins en Internet Explorer. . . 75
3.18.Interfaz GUI de OpenVPN Para Sistemas Operativos Windows. 79
4.1. Escenacio Previo de la Red LAN Institucional. . . . . . . . . . 85
4.2. Router 3Com Office Connect. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.3. Rack Mural en uno de los Pisos del Edificio. . . . . . . . . . . . 87
4.4. Túneles PPTP formados con las Delegaciones del Interior. . . . 89
4.5. Túneles PPTP en la Ciudad de Corrientes Capital. . . . . . . . 90
4.6. Panel de Configuración del Server PPTP. . . . . . . . . . . . . 93
4.7. Panel de Estado de los Túneles en Server PPTP. . . . . . . . . 94
4.8. Cliente VPN Nativo del S.O. Windows XP. . . . . . . . . . . . 95
4.9. Dispositivo Linksys RVL200. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.10.Segmentación de la Red LAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.11.Nuevo Escenario VPN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.12.Cliente DNS Dinámico en dispositivo 3Com. . . . . . . . . . . . 102
4.13.Pruebas de Conectividad con el Comando Ping. . . . . . . . . . 103
4.14.Resultados del Comando Nslookup. . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.15.Panel de Estado de Túneles SSL en Linksys RVL200. . . . . . . 104
4.16.Ejemplo de un Certificado X.509. . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
4.17.Interfaz Web del Cliente SSL del Dispositvio Linksys RVL200. 106
4.18.Mensaje de Advertencia Ante la Instalación del Plugins en In-
ternet Explorer 7.0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.19.Interfaz de Configuración de Arquitectura Lan-to-Lan. . . . . . 107
4.20.Panel de Estado de Tuneles en Server PPTP. . . . . . . . . . . 109
4.21.Conexión Física del Puente de Capa 2. . . . . . . . . . . . . . . 109
ÍNDICE DE FIGURAS (cid:1)(cid:3)
4.22.Configuración del Modo Puente en Dispositivo Huawei MT882. 110
4.23.Panel de Estado de los Túneles en 3Com Officce Connect ADSL.111
4.24.Cliente PPPoE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
4.25.Configuración Lan-to-Lan en 3Com Office Connect. . . . . . . . 113
4.26.Certificado Emitido por la A.C. IOSCOR. . . . . . . . . . . . . 117
4.27.Interfaz Gráfica de OpenVPN para S.O. Windows. . . . . . . . 119
4.28.Redireccionamiento de Puertos (Port Forwarding). . . . . . . . 120
4.29.Configuración de Rutas Estáticas en Linksys RVL200. . . . . . 121
4.30.Servidores VPN-SSL de Distintos Fabricantes. . . . . . . . . . . 122
4.31.Router Cisco ASA 5510. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.1. Arquitectura de Sistema Mediador. . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5.2. El Mundo Conectado por un Solo Click. . . . . . . . . . . . . . 140
6.1. Escenario de la Aplicación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
6.2. Números de Puertos por cada Protocolo de Red. . . . . . . . . 144
6.3. Redireccionamiento de Puertos en el Router Huawei MT882. . 144
6.4. Pantalla de Inicio de la Aplicación. . . . . . . . . . . . . . . . . 149
6.5. Formulario de Alta de Usuario. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
6.6. Menú de Usuario. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
6.7. Menú de Descarga de Teoría. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
6.8. Cuestionario de Autoevaluación. . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
6.9. Prácticas con Túneles Reales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
6.10.Prácticas con Túneles Reales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
6.11.Portal de Actualización de Túnel Establecido Correctamente. . 158
6.12.Conexión OBDC de un Portal Web con la Base de Datos de la
Aplicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
6.13.Detalle de la Conexión VPN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.14.Resultados de las Prácticas y Evaluaciones de los Usuarios. . . 161
6.15.Validación de Profesor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
6.16.Menu de Administración. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
6.17.Alta de Pregunta de Autoevaluación. . . . . . . . . . . . . . . . 165
6.18.Actualización de Apuntes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
6.19.Actualización de Actividades de Túnles. . . . . . . . . . . . . . 167
7.1. Plataforma de WebSphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
7.2. Almacenamiento XML de DB2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
7.3. Centro de Duplicación de DB2 versión 8.0. . . . . . . . . . . . . 207
7.4. Captura de Pantalla de una Máquina Virtual. . . . . . . . . . 209