Análisis del funcionamiento del protocolo IP (Práctica con Wireshark)

Objetivo:

Analizar con Wireshark y herramientas de diagnóstico de red el funcionamiento del protocolo IP (Internet Protocol), el uso de mensajes ICMP, el mecanismo de ruta con Traceroute/Ping Plotter (TTL) y el proceso de fragmentación de paquetes.

Escenario:

  • Herramientas: Wireshark, Ping Plotter (o comando traceroute).
  • Protocolos analizados: IP (Internet Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol).
  • Proceso clave: Trazado de ruta de red, inspección de la cabecera IP, control de TTL (Time to Live) y análisis de fragmentación de datagramas.



Instrucciones:

Fase 1: Preparación del entorno y captura ICMP:

  • Abrir Wireshark y seleccionar la interfaz de red activa para iniciar la captura de paquetes.
  • Introducir el filtro icmp en la barra de filtros de Wireshark para aislar únicamente los mensajes de control.
  • Abrir la herramienta Ping Plotter (o utilizar el comando tracert / traceroute en la terminal) e introducir un dominio o dirección IP de destino para generar tráfico de sondeo en red.

Fase 2: Análisis del funcionamiento del TTL (Time to Live) y saltos intermedios:

  • Observar en Ping Plotter cómo se listan los routers o nodos intermedios (saltos u hops) que atraviesa el paquete hasta llegar al destino final, midiendo la latencia y la pérdida de paquetes.
  • Identificar en Wireshark cómo los mensajes ICMP devuelven avisos de tiempo excedido cuando el valor de TTL expira en los routers intermedios.
  • Comprobar cómo al modificar o limitar el TTL (ej. TTL=1), el paquete solo alcanza el primer enrutador y rebota de vuelta generando un mensaje de aviso.

Fase 3: Inspección de la cabecera IP en Wireshark:

Al expandir un paquete capturado en Wireshark y revisar la sección Internet Protocol Version 4 (IPv4), se analizan los siguientes campos clave:

  • Versión y Longitud de Cabecera (Header Length): Indica la versión del protocolo IP (ej. IPv4) y el tamaño de su cabecera.
  • Servicios Diferenciados (Differentiated Services): Utilizado para la priorización de tráfico (QoS).
  • Identificación, Flags y Fragment Offset: Campos críticos encargados de gestionar la fragmentación y el reensamblaje cuando un datagrama supera la MTU (Unidad Máxima de Transmisión) de la red.
  • Tiempo de Vida (TTL - Time to Live): Contador de saltos que evita bucles infinitos en la red, decrementándose en cada router.
  • Protocolo de Capa Superior: Indica qué protocolo viaja encapsulado dentro de la carga útil IP (por ejemplo, ICMP con valor 1 o TCP/UDP).
  • Direcciones IP de Origen y Destino: Identifican inequívocamente el host emisor y el receptor final.

Fase 4: Análisis de fragmentación IP:

  • Comprobar mediante trazas de ejemplo (o enviando datagramas de gran tamaño) cómo los paquetes que superan la unidad máxima de transmisión (MTU) se dividen en fragmentos más pequeños.
  • Analizar los identificadores de fragmento en Wireshark para verificar cómo el host receptor reconstruye el paquete original utilizando los campos de desplazamiento (fragment offset).

Verificación:

  • Comprobar mediante el filtro de Wireshark el intercambio correcto de tramas ICMP asociadas al diagnóstico de ruta.
  • Verificar el valor del campo TTL y los campos de direccionamiento IP en los detalles del paquete.

Preguntas de reflexión:

  1. ¿Qué es el protocolo ICMP y con qué propósito principal se utiliza en redes junto con el protocolo IP?
  2. ¿Cómo funciona el campo TTL (Time to Live) dentro de la cabecera IP y qué ocurre exactamente cuando su valor llega a cero?
  3. ¿Qué función cumple la herramienta Traceroute (o Ping Plotter) y cómo se apoya en los mensajes ICMP y el TTL para mapear una ruta de red?
  4. ¿Por qué es necesario el proceso de fragmentación a nivel de IP y qué campos de la cabecera IPv4 intervienen en él?
  5. ¿Qué indica el campo "Protocol" dentro de la cabecera IP y qué valor numérico suele mostrar cuando transporta mensajes ICMP?
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1. ¿Qué es el protocolo ICMP y con qué propósito principal se utiliza en redes junto con el protocolo IP?

ICMP (Internet Control Message Protocol) es un protocolo de control y gestión de errores utilizado por los dispositivos de red para enviar mensajes de diagnóstico (como informes de errores cuando un servicio no está disponible o avisos de control de ruta) complementando la entrega de paquetes IP [00:04:10].

2. ¿Cómo funciona el campo TTL (Time to Live) dentro de la cabecera IP y qué ocurre exactamente cuando su valor llega a cero?

El TTL es un contador de saltos que se decrementa en uno cada vez que un paquete pasa por un enrutador [00:08:44]. Si el contador llega a cero antes de alcanzar el destino, el router descarta el paquete y devuelve un mensaje ICMP de "Tiempo de Vida Excedido" (*Time-to-Live Exceeded*) al origen [00:06:07].

3. ¿Qué función cumple la herramienta Traceroute (o Ping Plotter) y cómo se apoya en los mensajes ICMP y el TTL para mapear una ruta de red?

Traceroute envía paquetes incrementando deliberadamente el valor del TTL (comenzando en 1) [00:05:45]. De este modo, fuerza a que cada router sucesivo en la ruta rechace el paquete por TTL agotado y devuelva un mensaje ICMP, permitiendo registrar la dirección IP de cada salto intermedio [00:01:30].

4. ¿Por qué es necesario el proceso de fragmentación a nivel de IP y qué campos de la cabecera IPv4 intervienen en él?

La fragmentación es necesaria cuando un datagrama IP es mayor que la Unidad Máxima de Transmisión (MTU) permitida por la interfaz de red por la que debe salir [00:06:38]. Intervienen campos como la Identificación, los Flags (banderas de división) y el Fragment Offset (desplazamiento) para permitir su correcto reensamblaje en destino.

5. ¿Qué indica el campo "Protocol" dentro de la cabecera IP y qué valor numérico suele mostrar cuando transporta mensajes ICMP?

El campo de protocolo indica qué protocolo de nivel superior encapsula los datos dentro del paquete IP [00:04:13]. Cuando transporta tráfico ICMP, este campo muestra el valor numérico 1.





Ficha de Laboratorio: Análisis de Protocolo IP, ICMP y TTL con Wireshark

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Alumno/a:      Fecha:      Grupo / Clase:

1. Identificación del Entorno

Indica la interfaz de red utilizada y la herramienta de diagnóstico ejecutada:

2. Cuestionario de Análisis en Wireshark

  1. ¿Qué filtro has aplicado en Wireshark para aislar el tráfico analizado y qué tipo de mensajes ICMP se generan al realizar un seguimiento de ruta?
  2. Explica qué función cumple el campo TTL (Time to Live) en la cabecera IP y cómo reacciona un router intermedio cuando este llega a cero.
  3. ¿Qué campos principales componen la sección IPv4 al inspeccionar los detalles de un paquete capturado en Wireshark?

3. Verificación de Cabecera IP y Direccionamiento

Indica los parámetros de red observados en un paquete analizado: