SIMULACIÓN DE PROTOCOLOS DE COMUNICACIONES 
 
Manuel Antonio Freire Medina, Johnny Eduardo Rivero Guevara, Roberto Carlos Muñoz Jaramillo 
Facultad de Ingeniería en Electricidad y Computación (FIEC) 
Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) 
Campus Gustavo Galindo, Km 30.5 vía Perimetral 
Apartado 09-01-5863. Guayaquil, Ecuador 
rmunoz@fiec.espol.edu.ec, jrivero@fiec.espol.edu.ec, mfreire@fiec.espol.edu.ec 
Ing. José Escalante 
joescala@espol.edu.ec 
 
Resumen 
 
Para compartir datos por la red es necesaria una comunicación previa, y esta comunicación se rige a 
través de ciertos protocolos que, bajo su cumplimiento, permiten la comunicación. Esta premisa originó la 
idea del proyecto "Simulación de protocolos de Comunicaciones” que con equipos de simulación permite 
analizar, entender como un paquete o trama viaja a través de una red para proveer servicios de voz, datos o 
telefonía usando un equipo analizador de protocolos Radcom RC-100WL. Se trataran con las diferentes tipos 
de herramientas que existen para analizar y monitorear las redes, así como analizadores y/o simuladores, se 
revisara un software que sirve para analizar y simular redes con diferentes protocolos a nivel LAN y WAN. 
Se realizara un análisis de la estructura de las tramas o paquetes de los protocolos que se usan en la 
actualidad como MAC, IP para redes LAN y HDLC, Frame Relay y ATM para redes WAN.  
 
Palabras Claves: Analizador, MAC, IP, HDLC Frame Relay, ATM. 
 
Abstract 
To share data across the network requires an advance notice, and this communication is governed by 
certain protocols, under compliance, they allow communication. This premise led to the idea of the project 
"Simulation of Communication Protocols" that with simulation equipments allow to analyze and understand 
how a package or plot travels through a network to provide voice services, data and telephony using a 
protocol analyzer equipment Radcom RC-100WL. They will  treated with different types of tools for analyzing 
and monitoring networks, as well as analyzers and / or simulators, revise a software used to analyze and 
simulate networks with different protocols  LAN and WAN. An analysis of the structure of the frames or 
packets of the protocols in use today as MAC, IP LAN and HDLC, Frame Relay and ATM WAN network will 
be done. 
 
1. Introducción.  
 
En el análisis se darán a conocer los modelos 
de arquitectura de comunicaciones como OSI y 
TCP/IP. 
Se analizaran protocolos de capa 2 como MAC, 
Frame Relay, HDLC y ATM  para obtener 
servicio de la capa física para la transmisión de 
datos, notificación de errores, topología de la red 
y control de flujo. 
Como protocolo de capa 3 se analiza IP que 
contiene información de dirección y control que 
permite el paquete ser encaminado o enrutado. 
La simulación de una red es una técnica para 
obtener modelos de comportamientos 
simplificados de elementos de una red o de la red 
en si, se analiza la interacción entre distintos 
equipos que componen la red. También es usada 
para evaluar el rendimiento de tecnologías de red 
en escenarios de laboratorio. 
 
2. Protocolos de Comunicación. 
 
Un protocolo es un método por el cual dos 
ordenadores acuerdan comunicarse, una 
especificación que describe cómo los ordenadores 
hablan el uno al otro en una red. 
El protocolo determina lo siguiente: 
- El tipo de comprobación de errores que se 
utilizará.  
- El método de compresión de los datos, si lo 
hay.  
- Cómo indicará el dispositivo que envía que ha 
acabado el enviar un mensaje.  
- Cómo indicará el dispositivo que recibe que 
ha recibido un mensaje.  
2.1.1.- MAC  
El protocolo MAC (Control de acceso al 
medio), Pertenece al estándar Ethernet, es parte de 
la capa 2, este permite direccionamiento y 
mecanismos de control al canal de acceso que 
hace posible que varias host se puedan comunicar 
dentro de una red; típicamente una LAN (Área de 
red local) o MAN (Área de red metropolitana). 
Ethernet es un método de acceso al medio que 
permite a todos los host de una red compartir el 
mismo medio. Ethernet es popular pues es muy 
escalable, por esto es fácil de integrar a nuevas 
tecnologías como Fast Ethernet dentro de la 
misma infraestructura. Para el direccionamiento 
en Ethernet se utiliza la dirección MAC o física 
del host; es decir cada host en la red tiene un 
identificador de 48 bits (6 bytes) escrito en 
formato hexadecimal como se muestra en la figura 
1. Esta dirección es también llamada dirección 
unicast porque identifica a una NIC (Network 
Interface Card). 
 
Figura 1. Dirección MAC 
El campo OUI (Identificador de organización 
único) es asignado por la IEEE a las empresas que 
manufacturan Ethernet NIC, este esta compuesto 
por 3bytes o 24bits.  
Los 24 bits menos significativos son asignados 
por la empresa a sus productos, estas son únicas 
por NIC.  
El bit mas significativo indica si la dirección es 
individual (0) o de grupo (1). Entonces para 
transmisiones broadcast la dirección es 
FF.FF.FF.FF.FF.FF, o simplemente todo 1. 
 
2.1.2.- HDLC 
HDLC (High-Level Data Link Control) es un 
protocolo de comunicaciones de datos punto a 
punto entre dos elementos basado en el ISO 3309. 
Proporciona recuperación de errores en caso de 
pérdida de paquetes de datos, fallos de secuencia y 
otros.  
Este es un protocolo de propósito general, que 
opera a nivel de enlace de datos y ofrece una 
comunicación confiable entre el trasmisor y el 
receptor.  
Es el protocolo más importante para el enlace 
de datos (IS0 3309, IS0 4335).  
No solo porque es el más utilizado, sino porque 
además es la base para otros protocolos 
importantes de esta capa, en los que se usan 
formatos similares e iguales procedimientos a los 
que se usan en HDLC. Actualmente en los 
equipos Cisco se utiliza una versión simplificada 
de HDLC, llamada cHDLC en referencia a Cisco. 
En esta la parte de control no es utilizada. 
Las tramas cisco HDLC se usan de una 
estructura alternativa del estándar ISO HDLC. 
Una de las principales razones de la creación de 
cHDLC es que el campo de dirección pueda 
soportar varios protocolos. Las tramas cHDLC es 
una trama HDLC con un código de tipo Ethernet 
que identifica que protocolo de red que esta 
siendo encapsulado.  
La estructura de la trama se muestra en la figura 2. 
 
 
 
Figura 2. Trama cHDLC 
 
2.1.3.- FRAME RELAY 
Frame Relay es una tecnología de conmutación 
rápida de tramas, basada en estándares 
internacionales, que puede utilizarse como un 
protocolo de transporte y/o como un protocolo de 
acceso en redes públicas o privadas 
proporcionando servicios de comunicaciones, 
mediante la integración de tráfico de voz y datos.  
Frame Relay fue desarrollada para hacer un 
mejor uso de la característica del ancho de banda 
compartido del modo trama, e incluso ahorrarse la 
desventaja de los largos retrasos en la red.  
Frame Relay es una técnica orientada a la 
conexión, lo que significa que un circuito virtual 
debe estar configurado para que exista la 
comunicación. Frame Relay multiplexa 
estadísticamente paquetes o tramas hacia destinos 
diferentes con una sola interfaz. 
 
. 
Figura 3. Estructura de la trama 
  
Campo de Dirección.- Se llama campo de 
dirección a los bytes que siguen al Flag y que 
están por delante de los Datos de usuario. Puede 
tener varios formatos, pero normalmente suele 
tener 16 bits de longitud (2 octetos), como se 
muestra en la figura 4.  
 
 
 
Figura 4. Campo de Dirección 
 
Campo de Información.- La figura 5 muestra el 
campo de información que puede contener datos 
de usuario o el mensaje de señalización, definido 
por el estándar Frame Relay. 
La información de niveles superiores en el 
campo de usuario puede ser cualquier protocolo 
de alto nivel por ejemplo IP. 
Todos los protocolos encapsularán sus paquetes 
dentro de una trama, adicionalmente las tramas 
contendrán información necesaria para identificar 
el protocolo transportado dentro de la unidad de 
datos del protocolo FR, para que permita al 
receptor procesar de forma apropiada el paquete 
entrante. 
El primer octeto del campo de información de 
usuario de FR es el campo de control Q.922, para 
la transferencia de información sin confirmación, 
se usa el valor UI (0x03). 
 
 
 
Figura 5. Campo de Información 
 
2.1.4.- ATM 
Asynchronous Transfer Mode (ATM) es una 
tecnología de conmutación basada en unidades de 
datos de un tamaño fijo de 53 bytes llamadas 
celdas. ATM opera en modo orientado a la 
conexión, esto significa que cuando dos nodos 
desean transferir deben primero establecer un 
canal o conexión por medio de un protocolo de 
llamado o señalización. Una vez establecida la 
conexión, las celdas de ATM incluyen 
información que permite identificar la conexión a 
la cual pertenecen.  
En una red ATM las comunicaciones se 
establecen a través de un conjunto de dispositivos 
intermedios llamados switches.  
ATM lleva a cabo la transferencia de datos en 
paquetes segmentados discretos, permitiendo la 
multiplexación de varias conexiones lógicas sobre 
una única interfaz física.  
Estas unidades discretas que componen una 
interfaz lógica son paquetes de tamaño fijo, 
denominadas celdas.  
Dos de los factores que hacen de ATM una 
tecnología de alta velocidad son:  
- ATM es un protocolo con mínima capacidad 
de control de errores y de flujo, lo que reduce el 
tamaño y el coste de procesamiento de las celdas.  
- El empleo de celdas de tamaño fijo simplifica 
el procesamiento necesario en cada nodo.  
La figura 6 muestra el modelo de referencia del 
protocolo ATM. 
La primera capa llamada capa física (Physical 
Layer), define las interfaces físicas con los medios 
de transmisión y el protocolo de trama para la red 
ATM es responsable de la correcta transmisión y 
recepción de los bits en el medio físico apropiado. 
 
 
 
Figura 6. Modelo de referencia del protocolo 
ATM 
 
La primera capa llamada capa física (Physical 
Layer), define las interfaces físicas con los medios 
de transmisión y el protocolo de trama para la red 
ATM es responsable de la correcta transmisión y 
recepción de los bits en el medio físico apropiado. 
La capa ATM provee un solo mecanismo de 
transporte para múltiples opciones de servicio.  
Es independiente del tipo de información que 
es transmitida (datos, voz, video) con excepción 
del tipo de servicio (QOS) requerido. 
La capa de adaptación ATM provee las 
funciones orientadas al usuario no comprendidas 
en la Capa ATM.  
Permite a la Capa ATM transportar diferentes 
protocolos y servicios de capas superiores. 
Las capas superiores en el modelo de referencia 
dependen de cada aplicación específica que utilice 
las capas inferiores del protocolo ATM para el 
transporte de información por la red. Para facilitar 
la estandarización de las capas del modelo de 
referencia ATM, se distingue sólo entre cuatro 
clases de aplicaciones de las capas superiores. 
2.1.5.- IP 
El protocolo de Internet (IP) es un protocolo de 
la capa de Red (Capa 3 del modelo OSI) que 
contiene información de dirección y control que 
permite al paquete ser encaminado o enrutado; 
este es el principal protocolo en el Modelo 
TCP/IP. 
Un paquete IP contiene varios campos de 
información mostrados en la siguiente figura: 
 
Figura 7. Formato estructura IP 
 
IP tiene dos funciones principales: prever la 
entrega de paquetes en un sistema no orientado a 
conexión y best effort (técnica del mejor esfuerzo) 
a través de una red y suministrar fragmentación y 
reensamblar datagramas para dar soporte a la capa 
2. 
 
3. Herramientas de Simulación de 
Protocolos de Comunicaciones. 
 
La Simulación de una red es una técnica para 
obtener modelos de comportamientos 
simplificados de elementos de una red o de la red 
en si, se analiza la interacción entre distintos 
equipos que componen la red. También es usada 
para evaluar el rendimiento de tecnologías de red 
en escenarios de laboratorio.  
Las herramientas de simulación pueden venir 
en forma de hardware y software. Las 
herramientas más utilizadas son software de 
eventos discretos. Este software es un modelo 
computarizado de un sistema físico. Una de las 
principales actividades de esta es el proceso de 
una lista de eventos que se realizan con orden 
cronológico. 
Actualmente las desventajas de éste son que al 
agregar más componentes al modelo, su 
procesamiento será más lento, siendo dependiente 
de la capacidad de procesamiento de la 
computadora en la cual se encuentra instalado En 
otras herramientas de análisis tenemos los 
analizadores de red (analizadores de protocolos o 
sniffers), estos realizan el proceso de capturar el 
tráfico de la red. Este a su vez decodifica la 
información, generalmente, tramas o paquetes de 
varios protocolos de comunicaciones y lo presenta 
de una manera comprensible al usuario. Una de 
las primeras aplicaciones de captura y análisis del 
tráfico de red fue Sniffer, de Network General, es 
por esto que una aplicación de análisis de red es 
conocida como Sniffer o Packet Sniffer.  
Los analizadores tienen por lo general un número 
de protocolos soportados y que pueden 
decodificar, también permiten realizar gráficas de 
tráfico y filtros para organizar la información. 
 
3.1.1.- RADCOM RC-100WL  
 
En las pruebas realizadas se utiliza el equipo 
RADCOM RC-100WL para análisis y simulación 
de redes con diferentes protocolos a nivel LAN y 
WAN. En la actualidad este equipo ha sido 
reemplazado por la familia de equipos Prism Lite 
y Performer Analyzer de Radcom. Debido a que 
este modelo de equipo no soporta interfaz ATM y  
la practica de ATM será realizada con la versión 
demo del equipo Prism Lite de Radcom. 
 
 
Figura 8. Panel frontal de equipos Radcom 
 
4.- Pruebas realizadas  
 
En cada laboratorio se procedió con la 
configuración de equipos ruteadores para obtener 
la red que se desea implementar, se realizaron 
pruebas de conectividad luego de lo cual se 
procede con la captura de datos en tiempo real y 
su respectivo análisis de las primeras tramas y 
gráficas de todos los datos capturados con gráficos 
pre-establecidos. 
Se implementaron los siguientes cuatro 
laboratorios para obtener las respectivas tramas 
capturadas:  
- Práctica de laboratorio de simulación del 
protocolo HDLC  
- Práctica de laboratorio de simulación del 
protocolo Mac/Ip 
- Práctica de laboratorio de simulación del 
protocolo Frame Relay  
- Práctica de laboratorio de simulación del 
protocolo ATM.  
La estructura de la red del laboratorio HDLC 
va servir como base para el análisis del laboratorio 
de Mac/Ip.  
 
 
 
Figura 9. Diagrama de la red 
 
En el laboratorio de Frame Relay se utilizo tres 
ruteadores Cisco, uno se configuro como switch 
Frame Relay; mientras que los dos restantes se 
destinaron como dispositivos de acceso Frame 
Relay (FRAD).  
 
 
 
Figura 10. Diagrama de la red Frame Relay 
 
En el laboratorio de ATM debido a la no 
disponibilidad de equipos ATM se va realizar el 
análisis con el software demo del Radcom Prism-
Lite, el cual realiza una simulación de tráfico real 
para realizar la captura de datos. 
 
4.1.2.  Análisis de las tramas ICMP 
 
En la siguiente figura se observa el análisis de 
distribución por tipo de las tramas ICMP. Esta 
figura indica el tipo de código ICMP dentro del 
paquete, en este caso se tienen 55 paquetes tipo 
petición de eco y 48 de respuesta de eco. 
 
 
Figura 11. Análisis por ICMP 
 
Además se visualizan otros tipos que no son 
válidos como tipo 97, 105, 113, 98, 106,114, 99 y 
107. Estos aparecen pues al realizar un ping con 
un tamaño mayor a la unidad máxima de  
transferencia (MTU = 1500bytes) el paquete IP se 
fragmenta. Por lo tanto en la cabecera IP el campo 
Protocolo=ICMP pero la cabecera ICMP solo esta 
en el primer paquete y no en todos los fragmentos 
como se aprecia en la figura 12. 
 
 
 
Figura 12.  Fragmento de paquete ICMP 
 
4.1.3.  Análisis por distribución de protocolo  
 
Se pueden realizar análisis de la distribución de 
los protocolos en la red. En la figura 14 se muestra 
la el gráfico en diagrama de barras y en la figura 
14 se muestra en forma tabular. Ambas figuras 
muestran la cantidad de tramas de cada protocolo. 
La figura en forma de tabla muestra con más 
detalle la distribución de protocolos en la red. 
 
 
 
Figura 14. Distribución de protocolos 
 
5. Conclusiones y recomendaciones 
 
En el desarrollo de la tesis se ha implementado 
un procedimiento con el analizador de protocolos 
RC-100 WL para los laboratorios de simulación 
del protocolo HDLC, simulación del protocolo 
MAC/IP, simulación del protocolo Frame Relay, y 
un procedimiento diferente con el software demo 
del Radcom Prism-Lite para la simulación del 
protocolo ATM, con la finalidad de que el 
estudiante se familiarice con las herramientas 
utilizadas para poder analizar, simular y 
comprender la estructura de los protocolos e 
interpretar como las tramas viajan por una red.  
En los laboratorios que se utiliza el equipo 
Radcom RC-100 WL se procedió con la 
configuración de equipos ruteadores para obtener 
la red que se desea implementar, se realizan 
pruebas de conectividad luego de lo cual se 
procede con la captura de datos en tiempo real y 
su respectivo análisis de las primeras tramas y 
graficación de todos los datos capturados con 
gráficos pre-establecidos.  
Además se utiliza el programa gratuito Packet 
Builder disponible en internet que es una 
herramienta útil y fácil para la creación de 
paquetes de red y en las prácticas se lo utilizo para 
enviar paquetes ICMP y poder encapsular dentro 
de los protocolos analizados. 
En la práctica de laboratorio de simulación 
Frame Relay con analizar su cabecera se puede 
diferenciar si el campo de información 
corresponde a mensajes de señalización o datos 
del usuario identificando el DLCI utilizado en la 
trama, además en los mensajes de señalización se 
identifica que LMI se esta utilizando, en los datos 
del usuario se analiza el protocolo superior 
encapsulado. 
En la práctica de laboratorio de simulación 
HDLC se implementa una red con dos ruteadores 
y se comprobó la estructura de la trama cHDLC 
de Cisco Systems; que es una extensión del 
protocolo HDLC que utiliza sistema de 
verificación del estado del enlace mediante 
mensajes keep-alive  
En la práctica IP se detallo la encapsulación de 
IP sobre Ethernet revisando sus campos 
En la práctica de laboratorio de ATM unos de 
los problemas encontrados fue que el analizador 
utilizado en los laboratorios no tiene capacidades 
para analizar una red ATM y además no se 
disponía de una red básica de ATM para su 
análisis por tal motivo se utilizo un demo que 
permite probar las capacidades del analizador 
antes de proceder con la compra del analizador 
Prism Lite.  
En ATM se analiza la subcapa AAL5 debido a 
que permite trabajar con protocolos no orientados 
a conexión, en nuestro caso protocolo IP.  
En el desarrollo de nuestra tesis un obstáculo es 
que debido a la demanda de un analizador de 
protocolos en las empresas que lo poseen; tuvimos 
que regirnos a la poca disponibilidad del mismo y 
aprovechar al máximo esta herramienta.  
El analizador de protocolos utilizado en los 
laboratorios es un equipo que tiene ciertas 
carencias en ATM y en IPv6, actualmente ha sido 
reemplazado por el analizador Ultra Prism Lite 
que posee mejoras para el análisis de una red de 
datos. 
Se recomienda utilizar los procedimientos con 
el programa Dynamips debido a que este permite 
capturar el tráfico que viaja a través de las 
interfaces de los ruteadores. Esto es muy 
recomendado para poder visualizar la estructura 
de las tramas, aunque no permite capturas sobre 
interfaces ATM.  
Se recomienda que luego de tener los 
conocimientos básicos de análisis se proceda a 
implementar redes complejas para su respectivo 
análisis  
Se recomienda a la universidad implementar un 
laboratorio de redes para simular y analizar 
protocolos de comunicaciones, dado que es muy 
utilizado por instituciones de control como 
Senatel/Conatel y Supertel. 
 
6. Referencias 
 
[1] IP/MPLS Forum. “Frame Relay Forum 
Implementation Agreements”. 
http://www.ipmplsforum.org/tech/fr_ia.shtml  
[2] RFC 791. IP. http://www.rfc-
editor.org/rfc/rfc791.txt  
[3] RFC 792. ICMP. http://www.rfc-
editor.org/rfc/rfc792.txt 
[4] RFC 826, 923. ARP – RARP. http://www.rfc-
editor.org/rfc/rfc826.txt  
[5] Cisco System, Inc. CCNA Curriculum v3.1. 
http://cisco.netacad.net  
[6] Cisco System, Inc. “Asynchronous Transfer 
Mode (ATM) Switching”. 
http://www.cisco.com/en/US/docs/internetworkin
g/technology/handbook/atm.html  
[7] Cisco System, Inc. “Internet Protocols (IP)”. 
http://www.cisco.com/en/US/docs/internetworkin
g/technology/handbook/Internet-Protocols.html  
[8] Cisco System, Inc. “Frame Relay”. 
http://www.cisco.com/en/US/docs/internetworkin
g/technology/handbook/Frame-Relay.html  
[9] Cisco System, Inc. “Ethernet”. 
http://www.cisco.com/en/US/docs/internetworkin
g/technology/handbook/Ethernet.html  
[10] Todd Lammle. “Cisco CCNA Study Guide”, 
Editorial Sybex. Quinta edición. Capitulo 2, 11.  
[11] Angela Orebaugh. “Wireshark and Ethereal 
Network Protocol Analyzer Toolkit”. Editorial 
Syngress. Capitulo 1, 2. 
[12] Wendell Odom, “CCIE Routing and 
Switching”. Editorial Cisco. Tercera edición. 
Capitulo 1, 4, 15.  
[13] Laura Chappell’s Lab kit. Versión 9. 
http://www.novell.com/ncmagopenxtest/laurachap
pell.html  
[14] Rad Tutorials. “ATM”. 
http://www2.rad.com/networks/infrastructure/atm/
main.htm  
[15] Rad Tutorials. “Packet Switching”. 
http://www2.rad.com/networks/2004/PacketSwitc
hing/main.htm  
[16] Programa Wireshark. 
http://www.wireshark.org  
[17] Programa Packet Builder. 
http://www.engagesecurity.com/products/engagep
acketbuilder/  
[18] Radcom Ultra Prism Lite. 
http://www.radcom.com/LeadForm1.aspx?BoneId
=381&ObjID=-
1&staticname1=2&FileName=632616552728437
500125.pdf