Tutorial de pruebas de protocolo (Nivel 2 y Nivel 3)

Antes de aprender sobre las pruebas de protocolo, comprendamos los fundamentos sobre los que se basan.

¿Qué es un protocolo?

Cuando las computadoras se comunican entre sí, existe un conjunto común de reglas y condiciones que cada computadora debe seguir. En otras palabras, los protocolos determinan cómo se transmiten los datos. transmitse comunicaban entre dispositivos informáticos y a través de redes. Sin estas reglas compartidas, los dispositivos de diferentes proveedores no podían intercambiar tráfico de forma fiable.

¿Qué son las pruebas de protocolo?

Pruebas de protocolo Es un método para verificar protocolos de comunicación en áreas como conmutación, redes inalámbricas, VoIP, enrutamiento y redes similares. El objetivo principal de las pruebas de protocolo es comprobar la estructura de los paquetes que se envían a través de una red mediante herramientas específicas. Durante la prueba, se utilizan enrutadores y conmutadores como parte de los dispositivos y productos que se están probando.

Ahora que hemos definido la práctica, examinemos por qué esta disciplina es importante en las redes de producción.

Por qué es importante realizar pruebas de protocolo

Las redes modernas gestionan cargas de trabajo críticas, como llamadas VoIP, transacciones financieras y transmisión de vídeo. Un solo fallo en un protocolo puede provocar la pérdida de paquetes o exponer vulnerabilidades de seguridad. Las pruebas de protocolo garantizan la calidad al validar que cada implementación se ajusta a sus especificaciones, escala bajo carga y se comporta de forma predecible ante fallos.

Una vez clara la motivación, la siguiente pregunta es cómo se clasifican los protocolos en las redes reales.

Protocolos enrutados y de enrutamiento

Los protocolos se clasifican en dos categorías: protocolos enrutados y protocolos de enrutamiento.

• Protocolos enrutados: Los protocolos de enrutamiento se utilizan para enviar datos de usuario de una red a otra. Transportan tráfico de usuario, como correos electrónicos, tráfico web y transferencias de archivos. Algunos ejemplos de protocolos de enrutamiento son IP, IPX y AppleTalk.
• Protocolos de enrutamiento: Los protocolos de enrutamiento son protocolos de red que determinan las rutas para los enrutadores. Se utilizan únicamente entre enrutadores. Algunos ejemplos son RIP, IGRP y EIGRP.

En lenguaje sencillo, Un enrutador es como un autobús utilizado para el transporte, mientras que los protocolos de enrutamiento son las señales en la carretera.

Según el tipo de comunicación, se utilizan diferentes protocolos. Empresas como CiscoJuniper y Alcatel producen dispositivos de red como enrutadores, módems y puntos de acceso inalámbricos que utilizan diferentes protocolos de comunicación. Por ejemplo, Cisco Utiliza EIGRP y OSPF. Las pruebas de protocolo consisten básicamente en comprobar si EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol), OSPF (Open Shortest Path First) o cualquier otro protocolo funciona según su estándar respectivo.

Tipos de protocolos informáticos

La tabla que aparece a continuación enumera los protocolos más comunes que un técnico de pruebas encontrará en la red.

* TCP / IP – Transmission Protocolo de control/Protocolo de Internet, UDP/ICMP – Protocolo de datagramas de usuario/Protocolo de mensajes de control de Internet, POP3 / SMTP – Protocolo de la oficina de correos/Sencillo Mail Protocolo de transferencia, HTTP - Protocolo de Transferencia de Hipertexto, FTP – Protocolo de transferencia de archivos.

Diferentes tipos de protocolos de red (L2 y L3)

El modelo OSI tiene un total de siete capas de comunicación de red, de las cuales la Capa 2 (L2) y la Capa 3 (L3) son cruciales para las pruebas de protocolo.

• Capa 2 (L2): Es la capa de enlace de datos. La dirección MAC, Ethernet, Token Ring y Frame Relay son ejemplos de la capa de enlace de datos.
• Capa 3 (L3): Es la capa de red la que determina la mejor ruta disponible en la red para la comunicación. Una dirección IP es un ejemplo de L3.

Cómo hacer pruebas de protocolo

• Para las pruebas de protocolo, necesita un analizador de protocolos y un simulador.
• El analizador de protocolos garantiza una decodificación adecuada, junto con el análisis de llamadas y sesiones. El simulador reproduce diversas entidades del elemento de red.
• Por lo general, las pruebas de protocolo se llevan a cabo mediante un dispositivo bajo prueba (DUT, por sus siglas en inglés) conectado a otros dispositivos, como conmutadores y enrutadores, con el protocolo objetivo configurado en él.
• Posteriormente, el técnico comprueba la estructura de los paquetes enviados por los dispositivos.
• Comprueba la escalabilidad, el rendimiento y el comportamiento del algoritmo del protocolo del dispositivo mediante el uso de herramientas como IxNetwork, Scapy, y Wireshark.

Tipos de pruebas para pruebas de protocolo

Las pruebas de protocolo incluyen pruebas de funcionalidad, rendimiento, pila de protocolos, interoperabilidad y más. Durante las pruebas de protocolo, se realizan tres comprobaciones básicas.

• Exactitud: ¿Recibimos el paquete X cuando lo esperamos?
• Estado latente: ¿Cuánto tiempo tarda un paquete en transitar por el sistema?
• Ancho de Banda: ¿Cuántos paquetes podemos enviar por segundo?

Las pruebas de protocolo se pueden dividir en dos grandes categorías: pruebas de estrés y confiabilidad, y pruebas funcionales. Las pruebas de estrés y confiabilidad abarcan Prueba de carga, Pruebas de estrés, y Test de rendimiento. Prueba de funcion Incluye pruebas negativas, pruebas de conformidad y pruebas de interoperabilidad.

• Pruebas de conformidad: Los protocolos implementados en los productos se prueban para verificar su conformidad con estándares como IEEE y RFC.
• Pruebas de interoperabilidad: Se comprueba la interoperabilidad entre diferentes proveedores. Esta prueba se realiza una vez finalizadas las pruebas de conformidad en la plataforma correspondiente.
• Pruebas de funciones de red: Las funcionalidades de los productos de red se prueban en función del documento de diseño. Por ejemplo, algunas funcionalidades pueden ser la seguridad de puertos en un conmutador o las listas de control de acceso (ACL) en un enrutador.

Casos de prueba de muestra para pruebas de protocolos de dispositivos de red

Aquí se muestra un conjunto de casos de prueba de ejemplo para enrutadores y conmutadores.

Herramientas para pruebas de protocolo

Analicemos las herramientas de prueba más importantes que se utilizan para verificar los protocolos.

1) Scapy para la creación de paquetes

Scapy Es un potente programa interactivo para la manipulación de paquetes. Le permite:

• Crear paquetes
• Decodificar paquetes en la red.
• Capture paquetes y analícelos
• Inyectar paquetes en la red.

Entonces, básicamente, Scapy Principalmente hace dos cosas: recibir respuestas y enviar paquetesUsted define los paquetes, el sistema los envía, recibe las respuestas, relaciona las solicitudes con las respuestas y devuelve una lista de pares de paquetes y una lista de paquetes no coincidentes.

También puede realizar otras tareas como tracenrutamiento electrónico, pruebas unitarias, ataques, descubrimiento de red, desarrolloping nuevos protocolos y sondeos.

Scapy te permite escribir un Python script que te permite realizar tareas como enviar, recibir o capturar paquetes. Por ejemplo, Scapy puede interceptar paquetes de datos usando un corto Python El comando para abrir el editor se muestra a continuación.

#gedit scapysniff.py
#!/usr/bin/env python
from scapy.all import *

a = sniff(count=10)
a.nsummary()

save, and change the mode of the file into an executable form
#chmod +x scapysniff.py
# ./scapysniff.py

Analizará 10 paquetes y, una vez que haya analizado los 10 paquetes, imprimirá el resumen. Scapy También dispone de una serie de comandos para enviar y recibir paquetes simultáneamente.

Descargar Scapy

2) Wireshark para análisis

Wireshark Es la herramienta líder para el análisis de pruebas de protocolo. Permite capturar paquetes en tiempo real y visualizarlos en un formato legible. Puedes analizar en detalle el tráfico de red e inspeccionar paquetes individuales mediante códigos de color y filtros.

Wireshark Captura paquetes que ayudan a determinar cuándo se establece la sesión, cuándo se inició la transferencia de datos exacta y cuántos datos se envían en cada ocasión.

Wireshark Cuenta con un amplio conjunto de funciones que incluye:

• Una inspección exhaustiva de cientos de protocolos, y se añaden más constantemente.
• Captura en vivo y análisis fuera de línea
• Rich análisis de VoIP
• Navegador de paquetes estándar de tres paneles
• Se ejecuta en múltiples plataformas como Windows, Linux y macOS
• Los datos de red capturados se pueden explorar a través de una GUI
• Compatibilidad con el descifrado de numerosos protocolos como IPsec, ISAKMP y SSL/TLS.
• Los datos en tiempo real se pueden leer desde Ethernet, ATM, Bluetooth, USB y Token Ring.
• Los resultados se pueden exportar a CSV, XML y texto plano.

Descargar Wireshark

3) TTCN

TTCN es un lenguaje de prueba estándar para definir Escenarios de prueba y su implementación para pruebas de protocolo. Un conjunto de pruebas TTCN contiene muchos casos de prueba escritos en el lenguaje de programación TTCN y se utiliza para pruebas de sistemas reactivos o pruebas de comportamiento.

Por ejemplo, consideremos una máquina expendedora de café que dispensa café al insertar una moneda de un dólar, pero no responde si se inserta una cantidad menor. Para programar este tipo de máquinas, se utiliza TTCN-3. Para que la máquina de café responda al insertar una moneda, se escribe un componente TTCN-3 que simula el comportamiento de la máquina. Esto permite realizar pruebas antes de que la máquina de café esté disponible como producto. Una vez hecho esto, se puede conectar el conjunto de pruebas TTCN-3 con el dispositivo externo.

El sistema de prueba emite estímulos (una moneda de un dólar) y recibe respuestas (café). El adaptador de estímulos obtiene los estímulos del sistema de prueba y los transmite al sistema bajo prueba. El adaptador de respuesta espera las respuestas del sistema bajo prueba y las transmite al sistema de prueba.

TTCN-3 se puede utilizar en diversos campos, tales como:

• Comunicaciones móviles (LTE, WiMAX, 3G)
• Tecnologías de banda ancha (ATM, DSL)
• Plataformas de middleware (servicios web, CORBA)
• Protocolos de Internet (SIP, IMS, IPv6)
• Tarjetas inteligentes
• Automotriz (AutoSAR, MOST, CAN)

En TTCN puedes definir:

• Suites de prueba
• Casos de prueba
• Pasos de prueba
• Variables declaradas
• Temporizadores declarados
• Unidades de distribución de energía (PDU) y más

TTCN se puede integrar con sistemas escritos en otros lenguajes como ASN.1, XMLy C/C++El lenguaje central TTCN-3 existe en formato de texto, junto con formatos tabulares, gráficos y de presentación.

Cómo aplicar las pruebas de protocolo en la práctica

Para aplicar estas técnicas en un proyecto real, defina el alcance del protocolo (L2, L3 o superior), configure un DUT con simulador y analizador conectados, elabore casos de prueba de conformidad y negativos haciendo referencia a las especificaciones RFC o IEEE, luego ejecute comprobaciones de estrés, interoperabilidad y anomalías asistidas por IA. Capture los resultados en Wireshark y repetir el proceso hasta que el comportamiento del paquete coincida con el estándar.

Preguntas Frecuentes