Tutorial de Teste de Protocolo (Nível 2 e Nível 3)
Thomas Hamilton
⚡ Resumo Inteligente
O teste de protocolo valida como os dispositivos de rede trocam dados entre protocolos de camada 2 e camada 3. Ele verifica a estrutura de pacotes, a conformidade, o desempenho e a interoperabilidade de switches, roteadores, equipamentos VoIP e dispositivos sem fio usados por fornecedores como... Cisco, Juniper e Alcatel.
Antes de aprendermos sobre Testes de Protocolo, vamos entender os fundamentos sobre os quais ele se baseia.
O que é um protocolo?
Quando os computadores se comunicam entre si, existe um conjunto comum de regras e condições que cada computador deve seguir. Em outras palavras, os protocolos determinam como os dados são transmitidos. transmitA comunicação entre dispositivos computacionais e através de redes é essencial. Sem essas regras compartilhadas, dispositivos de diferentes fornecedores não conseguiriam trocar tráfego de forma confiável.
O que é teste de protocolo?
Teste de Protocolo É um método de verificação de protocolos de comunicação nas áreas de comutação, redes sem fio, VoIP, roteamento e outras áreas de redes similares. O principal objetivo do teste de protocolo é verificar a estrutura dos pacotes enviados por uma rede utilizando ferramentas dedicadas a esse fim. Roteadores e switches são utilizados durante o teste, constituindo partes dos dispositivos e produtos em avaliação.
Agora que definimos a prática, vamos examinar por que essa disciplina é importante em redes de produção.
Por que os testes de protocolo são importantes
As redes modernas transportam cargas de trabalho críticas, como chamadas VoIP, transações financeiras e streaming de vídeo. Uma única falha de protocolo pode comprometer a interoperabilidade entre fornecedores, descartar pacotes ou expor falhas de segurança. Os testes de protocolo garantem a qualidade, validando se cada implementação de protocolo corresponde à sua especificação, se é escalável sob carga e se comporta de forma previsível durante falhas.
Com a motivação clara, a próxima questão é como os protocolos são categorizados em redes reais.
Protocolos roteados e de roteamento
Os protocolos são classificados em duas categorias: protocolos roteados e protocolos de roteamento.
- Protocolos roteados: Protocolos roteados são usados para enviar dados de usuários de uma rede para outra. Eles transportam tráfego de usuários, como e-mails, tráfego da web e transferências de arquivos. Exemplos de protocolos roteados são IP, IPX e AppleTalk.
- Protocolos de roteamento: Protocolos de roteamento são protocolos de rede que determinam rotas para roteadores. Eles são usados apenas entre roteadores. Exemplos incluem RIP, IGRP e EIGRP.
Em termos simples, Um roteador é como um ônibus usado para transporte, enquanto os protocolos de roteamento são os sinais na estrada.
Dependendo do tipo de comunicação, são utilizados protocolos diferentes. Empresas como CiscoA Juniper e a Alcatel produzem dispositivos de rede, como roteadores, modems e pontos de acesso sem fio, que utilizam protocolos diferentes para comunicação. Por exemplo, Cisco Utiliza EIGRP e OSPF. O teste de protocolo consiste essencialmente em verificar se o EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol), o OSPF (Open Shortest Path First) ou qualquer outro protocolo está funcionando conforme o padrão respectivo.
Tipos de protocolos de computador
A tabela abaixo lista os protocolos mais comuns que um testador encontrará na rede.
| Tipos de protocolos | Objetivo dos Protocolos |
|---|---|
| TCP / IP | É usado para enviar informações em pequenos pacotes pela Internet |
| UDP/ICMP | É utilizado para enviar pequenas quantidades de informação em pacotes de dados pela Internet. |
| POP3 e SMTP | É usado para enviar e receber mensagens |
| Protocolo de Transferência de Hipertexto | É utilizado para transferir páginas HTML de forma criptografada, a fim de garantir a segurança de dados sensíveis. |
| FTP | É usado para transportar arquivos em uma rede de um nó para outro |
* TCP / IP - Transmission Protocolo de Controle/Protocolo da Internet, UDP/ICMP – Protocolo de datagrama de usuário/protocolo de mensagens de controle da Internet, POP3/SMTP – Protocolo dos Correios/Simples Mail Protocolo de transferência, HTTP - Protocolo de Transferência de Hipertexto, FTP – Protocolo de Transferência de Arquivos.
Diferentes tipos de protocolos de rede (camada 2 e camada 3)
O modelo OSI possui um total de sete camadas de comunicação de rede, das quais a Camada 2 (L2) e a Camada 3 (L3) são cruciais para o teste de protocolo.
- Camada 2 (L2): É a camada de enlace de dados. Endereço MAC, Ethernet, Token Ring e Frame Relay são exemplos da camada de enlace de dados.
- Camada 3 (L3): É a camada de rede que determina o melhor caminho disponível na rede para comunicação. Um endereço IP é um exemplo de camada 3.
Como fazer testes de protocolo
- Para testes de protocolo, você precisa de um analisador de protocolo e um simulador.
- O analisador de protocolo garante a decodificação adequada, juntamente com a análise de chamadas e sessões. O simulador simula várias entidades do elemento de rede.
- Normalmente, o teste de protocolo é realizado por um DUT (Dispositivo em Teste) conectado a outros dispositivos, como switches e roteadores, com o protocolo alvo configurado nele.
- Em seguida, o testador verifica a estrutura dos pacotes enviados pelos dispositivos.
- Ele verifica a escalabilidade, o desempenho e o comportamento do algoritmo de protocolo do dispositivo usando ferramentas como o IxNetwork. Scapy e Wireshark.
Tipos de teste para teste de protocolo
O teste de protocolo inclui testes de funcionalidade, desempenho, pilha de protocolos, interoperabilidade e muito mais. Durante o teste de protocolo, três verificações básicas são realizadas.
- Exatidão: Recebemos o pacote X quando o esperamos?
- latência: Quanto tempo leva para um pacote percorrer o sistema?
- Capacidade organizacional: Quantos pacotes podemos enviar por segundo?
Os testes de protocolo podem ser divididos em duas grandes categorias: Testes de Estresse e Confiabilidade, e Testes Funcionais. Os testes de estresse e confiabilidade abrangem Teste de carga, Teste de estresse e Teste de Desempenho. Teste funcional Inclui testes negativos, testes de conformidade e testes de interoperabilidade.
- Teste de conformidade: Os protocolos implementados nos produtos são testados quanto à conformidade com padrões como IEEE e RFC.
- Teste de interoperabilidade: A interoperabilidade entre diferentes fornecedores é testada. Esse teste é realizado após a conclusão dos testes de conformidade na plataforma apropriada.
- Teste de funcionalidades de rede: As funcionalidades dos produtos de rede são testadas com base no documento de projeto. Por exemplo, as funcionalidades podem ser segurança de porta em um switch ou ACL em um roteador.
Exemplos de casos de teste para teste de protocolo de dispositivos de rede
Segue abaixo um conjunto de exemplos de casos de teste para roteadores e switches.
| Nome de teste | Casos de teste |
|---|---|
| Uma VLAN em um switch | Crie duas VLANs diferentes. Verifique a visibilidade entre os hosts em VLANs diferentes. |
| Três VLANs simétricas em um único switch | Crie três VLANs assimétricas diferentes. Verifique a visibilidade entre os hosts. |
| Árvore geradora: variação do custo do caminho raiz | Teste como o custo do caminho raiz muda após uma variação na topologia. |
| Árvore de abrangência: bloqueio de porta | Veja como o protocolo Spanning Tree evita a formação de ciclos na rede, bloqueando links redundantes, na presença de VLANs demasiado. |
| Ponte raiz diferente para MSTI diferente | Mostre que cada MSTI pode ter uma Ponte Raiz diferente. |
| Visibilidade entre diferentes regiões STP | Utilizando as mesmas VLANs, verifique a visibilidade entre diferentes regiões STP. |
| Desempenho da central telefônica | Gere 1000 chamadas telefônicas e verifique se a central telefônica ainda funciona ou se seu desempenho se deteriora. |
| Teste negativo para o dispositivo | Digite a chave incorreta e verifique a autenticação. O usuário não deve ter permissão de acesso. |
| Velocidade da linha | Verifique se o dispositivo está operando a uma velocidade de 10 Gbps, utilizando toda a largura de banda disponível para lidar com o tráfego de entrada. |
| Taxa de conversão de protocolo | TracRealizar uma conversa TCP entre dois dispositivos e verificar se cada dispositivo se comporta corretamente. |
| Tempo de resposta para início da sessão | Meça o tempo de resposta de um dispositivo a uma solicitação de convite para iniciar uma sessão. |
Ferramentas para teste de protocolo
Vamos discutir as ferramentas de teste mais importantes usadas para verificar protocolos.
1) Scapy para Criação de Pacotes
Scapy é um poderoso programa interativo de manipulação de pacotes. Ele permite que você:
- Criar pacotes
- Decodificar pacotes na rede
- Capture pacotes e analise-os
- Injetar pacotes na rede
Então, basicamente, Scapy faz principalmente duas coisas: recebendo respostas e enviando pacotesVocê define os pacotes, o sistema os envia, recebe as respostas, compara as solicitações com as respostas e retorna uma lista de pares de pacotes e uma lista de pacotes não correspondentes.
Ele também pode lidar com outras tarefas, como: tracroteamento eletrônico, testes unitários, ataques, descoberta de rede, desenvolvimentoping novos protocolos e sondagens.
Scapy permite que você escreva um Python Script que permite realizar tarefas como enviar, receber ou capturar pacotes. Por exemplo, Scapy pode capturar pacotes de dados usando um curto Python script. O comando para abrir o editor é mostrado abaixo.
#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
O programa irá analisar 10 pacotes e, assim que tiver analisado os 10 pacotes, imprimirá o resumo. Scapy Também possui uma série de comandos para enviar e receber pacotes simultaneamente.
2) Wireshark para análise
Wireshark é a principal ferramenta usada para análise de testes de protocolo. Ela permite capturar pacotes em tempo real e exibi-los em formato legível para humanos. Você pode analisar o tráfego de rede em detalhes e inspecionar pacotes individuais usando códigos de cores e filtros.
Wireshark Captura pacotes que ajudam a determinar quando a sessão está sendo estabelecida, quando a transferência de dados foi iniciada e a quantidade exata de dados enviada a cada vez.
Wireshark Possui um conjunto abrangente de recursos que inclui:
- Uma análise minuciosa de centenas de protocolos, com novos sendo adicionados constantemente.
- Captura ao vivo e análise offline
- Análise avançada de VoIP
- Navegador de pacotes padrão de três painéis
- Funciona em múltiplas plataformas, como Windows, Linux e macOS
- Os dados de rede capturados podem ser navegados através de uma GUI
- Suporte à descriptografia para diversos protocolos, como IPsec, ISAKMP e SSL/TLS.
- Os dados em tempo real podem ser lidos via Ethernet, ATM, Bluetooth, USB e Token Ring.
- Os resultados podem ser exportados para CSV, XML e texto simples.
3) TTCN
TTCN é uma linguagem de teste padrão para definição Cenários de teste e sua implementação para Teste de Protocolo. Um conjunto de testes TTCN contém muitos casos de teste escritos na linguagem de programação TTCN e é usado para Testando sistemas reativos ou testes comportamentais.
Por exemplo, considere uma máquina de café automática que dispensa café quando uma moeda de um dólar é inserida, mas não responde se uma moeda de valor inferior a um dólar for inserida. Para programar essas máquinas, utiliza-se o TTCN-3. Para fazer a máquina de café responder quando uma moeda é inserida, você escreve um componente TTCN-3 que se comporta como uma máquina de café. Isso permite que você execute testes antes que uma máquina de café real esteja disponível como produto. Uma vez concluído esse processo, você pode conectar o conjunto de testes TTCN-3 ao dispositivo externo.
O sistema de teste emite estímulos (uma moeda de um dólar) e recebe respostas (café). O adaptador de estímulos obtém os estímulos do sistema de teste e os repassa para o sistema em teste. O adaptador de respostas aguarda as respostas do sistema em teste e as repassa para o sistema de teste.
O TTCN-3 pode ser utilizado em diversas áreas, tais como:
- Comunicações móveis (LTE, WiMAX, 3G)
- Tecnologias de banda larga (ATM, DSL)
- Plataformas de middleware (serviços Web, CORBA)
- Protocolos da Internet (SIP, IMS, IPv6)
- Cartões inteligentes
- Automotivo (AutoSAR, MOST, CAN)
Em TTCN você pode definir:
- Suites de teste
- Casos de teste
- Etapas de teste
- Variáveis declaradas
- Cronômetros declarados
- PDUs e muito mais
O TTCN pode ser integrado a sistemas escritos em outras linguagens, como ASN.1. XML, e C/C++A linguagem central do TTCN-3 existe em formato de texto, além de formatos tabulares, gráficos e de apresentação.
Como aplicar testes de protocolo na prática
Para aplicar essas técnicas em um projeto real, defina o escopo do protocolo (L2, L3 ou superior), configure um dispositivo sob teste (DUT) com simulador e analisador conectados, elabore casos de teste de conformidade e negativos com base nas especificações RFC ou IEEE e, em seguida, execute testes de estresse, interoperabilidade e detecção de anomalias com auxílio de IA. Capture os resultados em Wireshark e repita o processo até que o comportamento do pacote corresponda ao padrão.
