Análisis del protocolo NAT (Práctica con Wireshark)

Objetivo:

Analizar mediante archivos de trazas en Wireshark el funcionamiento del protocolo NAT (Network Address Translation), observando cómo un router perimetral traduce las direcciones IP privadas de una red local a direcciones públicas y cómo gestiona los puertos (PAT).

Escenario:

  • Herramientas: Wireshark.
  • Protocolos analizados: NAT (Network Address Translation), TCP/IP, HTTP.
  • Archivos de trazas de referencia: Ficheros de captura correspondientes al lado de la red doméstica (Home Site) y al lado del ISP (ISP Site).



Instrucciones:

Fase 1: Configuración de columnas y análisis inicial en el lado local (Home Site):

  • Abrir el archivo de trazas del lado doméstico en Wireshark.
  • Personalizar las vistas haciendo clic derecho sobre la cabecera de las columnas, seleccionando Column Preferences y añadiendo una columna de tiempo con el formato específico requerido.
  • Aplicar el filtro http combinado con la dirección IP pública de destino (por ejemplo, el servidor de Google) para localizar el momento exacto en el que se realiza una petición HTTP GET y su respuesta correspondiente.
  • Anotar la dirección IP privada de origen, la dirección IP de destino y el puerto de origen local (ej. puerto TCP 4335).

Fase 2: Comparación de trazas en el lado del ISP (ISP Site):

  • Abrir el archivo de trazas correspondiente al lado del proveedor de servicios de Internet (ISP) en Wireshark para observar los paquetes tal y como viajan hacia la red externa.
  • Localizar el paquete equivalente buscando la marca de tiempo aproximada de la solicitud.
  • Comprobar cómo la dirección IP privada local ha sido reemplazada en la cabecera IP por una dirección IP pública unificada perteneciente al router NAT.

Fase 3: Análisis de la traducción de puertos (PAT - Port Address Translation):

  • Inspeccionar las capas de transporte (TCP) en ambos lados de la comunicación.
  • Verificar que, aunque múltiples dispositivos de la red local utilicen la misma IP pública de salida proporcionada por el NAT, el router asigna un puerto único de salida (ej. puerto TCP 4337) a cada conexión para identificar inequívocamente al dispositivo emisor original.

Verificación:

  • Comprobar la correspondencia de tiempos y peticiones HTTP entre el archivo local y el de ISP.
  • Verificar el cambio dinámico de las direcciones IP de origen y los puertos TCP en las trazas analizadas.

Preguntas de reflexión:

  1. ¿Qué es el protocolo NAT (Network Address Translation) y por qué es fundamental para la seguridad y el ahorro de direcciones IPv4 [00:00:06]?
  2. ¿Cuál es la diferencia principal entre utilizar direcciones IP privadas en una red local y exponer una dirección IP pública a través del router NAT [00:00:30]?
  3. ¿Cómo utiliza el router NAT la tabla de traducción de direcciones y puertos (PAT) para diferenciar el tráfico de varios equipos locales que acceden al mismo servicio externo [00:01:08]?
  4. Al comparar las trazas de Wireshark del lado Home Site frente al lado ISP Site, ¿qué cambios se aprecian exactamente en las cabeceras de los paquetes IP [00:05:59]?
  5. ¿Qué ocurre con el número de puerto de origen (Source Port) cuando el paquete atraviesa el router NAT hacia la red exterior [00:08:30]?
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1. ¿Qué es el protocolo NAT (Network Address Translation) y por qué es fundamental para la seguridad y el ahorro de direcciones IPv4?

NAT es un método utilizado para modificar la información de direcciones de red en las cabeceras de los paquetes mientras transitan por un router [00:00:06]. Permite que toda una red local utilice un conjunto de direcciones IP privadas ocultas al exterior, mejorando la seguridad y mitigando el agotamiento de direcciones IPv4 [00:00:38].

2. ¿Cuál es la diferencia principal entre utilizar direcciones IP privadas en una red local y exponer una dirección IP pública a través del router NAT?

Las direcciones privadas no son enrutable en Internet y solo tienen validez dentro de la red de área local (LAN), lo que impide que equipos externos accedan directamente a los dispositivos internos. El router NAT actúa como pasarela traduciendo esas direcciones privadas a una única IP pública asignada por el ISP [00:00:56].

3. ¿Cómo utiliza el router NAT la tabla de traducción de direcciones y puertos (PAT) para diferenciar el tráfico de varios equipos locales que acceden al mismo servicio externo?

El router mantiene una tabla de traducción donde asocia la combinación de IP privada y puerto de origen del equipo local con la IP pública de salida y un puerto específico asignado por el router, permitiendo reenviar correctamente la respuesta al equipo correcto cuando esta regresa [00:01:08].

4. Al comparar las trazas de Wireshark del lado Home Site frente al lado ISP Site, ¿qué cambios se aprecian exactamente en las cabeceras de los paquetes IP?

En el lado doméstico se visualiza la dirección IP privada original del host local (ej. rango 192.168.x.x), mientras que en el lado del ISP dicha dirección IP de origen es modificada y reemplazada por la dirección IP pública del router NAT [00:05:59].

5. ¿Qué ocurre con el número de puerto de origen (Source Port) cuando el paquete atraviesa el router NAT hacia la red exterior?

El puerto de origen suele ser modificado o reasignado por el router NAT (por ejemplo, pasando de un puerto local a un puerto único de salida como el 4337) para asegurar que las conexiones de diferentes clientes locales no entren en conflicto al compartir la misma IP pública [00:08:30].





Ficha de Laboratorio: Análisis del Protocolo NAT con Wireshark

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Alumno/a:      Fecha:      Grupo / Clase:

1. Identificación del Entorno de Análisis

Indica los ficheros de trazas utilizados y los filtros aplicados en Wireshark:

2. Cuestionario de Análisis de Traducción

  1. ¿Qué función principal realiza el router NAT al interconectar una red local privada con Internet y por qué modifica las cabeceras de los paquetes?
  2. Explica qué diferencias has encontrado al analizar una misma petición HTTP en el archivo Home Site frente al archivo ISP Site.
  3. ¿Cómo interviene el control de puertos (PAT) en la traducción de direcciones para evitar conflictos entre múltiples equipos de la red local?

3. Registro de Parámetros de Red Observados

Indica los valores de IP y puertos anotados durante la práctica: