Creación de nuevos escenarios prácticos para redes de...

Memòries del Programa de XARXES-I3CE de qualitat, innovació i investigació en docència universitària.

Convocatòria 2018-19

Memorias del Programa de REDES-I3CE de calidad, innovación e investigación en docencia universitaria.

Convocatoria 2018-19Rosabel Roig-Vila (Coord.)

Jordi M. Antolí Martínez, Asunción Lledó Carreres, Neus Pellín Buades (Eds.)

UA UNIVERSITAT D’ALACANT

Institut de Ciències de l’EducacióInstituto de Ciencias de la EducaciónICE

Memòries del Programa de Xarxes-I3CE de qualitat, innovació i investigació en

docència universitària. Convocatòria 2018-19

Memorias del Programa de Redes-I3CE de calidad, innovación e investigación

en docencia universitaria. Convocatoria 2018-19

Rosabel Roig-Vila (Coord.), Jordi M. Antolí Martínez, Asunción

Lledó Carreres, Neus Pellín Buades (Eds.)

2019

Memòries de les xarxes d’investigació en docència universitària pertanyent al ProgramaXarxes-I3CE

d’Investigació en docència universitària del curs 2018-19 / Memorias de las redes de investigación en

docencia universatira que pertence al Programa Redes -I3CE de investigación en docencia universitaria

del curso 2018-19

Organització: Institut de Ciències de l’Educació (Vicerectorat de Qualitat i Innovació Educativa) de la

Universitat d’Alacant/ Organización: Instituto de Ciencias de la Educación (Vicerrectorado de Calidad e

Innovación Educativa) de la Universidad de Alicante

Edició / Edición: Rosabel Roig-Vila (Coord.), Jordi M. Antolí Martínez, Asunción Lledó Carreres, Neus Pellín Buades (Eds.)

Comité tècnic / Comité técnico: Neus Pellín Buades

Revisió i maquetació: ICE de la Universitat d’Alacant/ Revisión y maquetación: ICE de la Universidad de

Alicante

Primera edició: / Primera edición: Novembre 2019

© De l’edició/ De la edición: Rosabel Roig-Vila , Jordi M. Antolí Martínez, Asunción Lledó Carreres &

Neus Pellín Buades.

© Del text: les autores i autors / Del texto: las autoras y autores

© D’aquesta edició: Institut de Ciències de l’Educació (ICE) de la Universitat d’Alacant / De esta

edición: Instituto de Ciencias de la Educación (ICE) de la Universidad de Alicante

[email protected]

ISBN: 978-84-09-15746-4

Qualsevol forma de reproducció, distribució, comunicació pública o transformació d’aquesta obra només

pot ser realitzada amb l’autorització dels seus titulars, llevat de les excepcions previstes per la llei.

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Reprográficos, www.cedro.org) si necesita fotocopiar o escanear algún fragmento de esta obra.

Producció: Institut de Ciències de l’Educació (ICE) de la Universitat d’Alacant / Producción: Instituto de

Ciencias de la Educación (ICE) de la Universidad de Alicante

EDITORIAL: Les opinions i continguts dels resums publicats en aquesta obra són de responsabilitat

exclusiva dels autors. / Las opiniones y contenidos de los resúmenes publicados en esta obra son de

responsabilidad exclusiva de los autores.

Memorias del Programa de Redes-I3CE de calidad, innovación e investigación en docencia universitaria. Convocatoria 2018-19

ISBN: 978-84-09-15746-4

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23. Creación de nuevos escenarios prácticos para redes de comunicación

J. Ortiz Zamora, J.J Galiana, J. López Martí, V. Alavés Baeza

Departamento de Física, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal

I. Sentana Gadea

Departamento de Expresión Gráfica, Composición y Proyectos

E. Rincón Carrero

Estudiante de 3er curso del Grado en Sonido e Imagen en Telecomunicación. Especialidad en

Sonido e Imagen

[email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected];

[email protected]; E,[email protected]

Escuela Politécnica Superior

Universidad de Alicante

RESUMEN (ABSTRACT)

En esta memoria se describe la investigación educativa realizada para la creación de nuevos

escenarios prácticos en redes de comunicación. La motivación de este trabajo se debe a la

limitación tecnológica de los escenarios actuales. En los próximos cursos se hacia necesario

introducir entornos de simulación más complejos y cercanos a la realidad de las redes de

datos actuales. Después de un planteamiento de necesidades especiales se ha realizado el

trabajo propuesto. Un total de tres nuevos escenarios han sido implementados gracias a la

configuración avanzada de la herramienta GNS3 conocida como entorno de virtualización

VMWare. Todos ellos se analizan y discuten en este trabajo. La creación de estas nuevas

topologías y su versatilidad a cambios o personalizaciones por grupo de alumnos permite una

batería de nuevas propuestas prácticas para los alumnos suficiente para un par de cursos

académicos. Se ha conseguido, mediante una propuesta consensuada y realista de topologías

un enfoque más realista y actual de las redes.


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Palabras clave:

Redes de comunicación, Ingeniería en Sonido e Imagen, GNS3, VMWare.

1. INTRODUCCIÓN

1.1 Problema/cuestión

El uso de software virtual por parte de las materias prácticas de las universidades no se puede

considerar una novedad hoy en día. Lo que si puede destacarse es cómo emplear el software

elegido, en qué contenidos concretos y cómo la combinación de estos dos factores puede

mejorar la docencia de la asignatura, además de flexibilizar el trabajo, tanto para el docente

como para el estudiante. En nuestro caso, en la asignatura Redes de la Ingeniería en Sonido e

Imagen los alumnos realizaban las prácticas hasta el curso 2015/2016 en el laboratorio L24 de

la EPS. Dicho laboratorio disponía de equipos de red y de una topología de red expresamente

diseñada para las asignaturas relacionadas con las redes de comunicación y computación. En

la figura 1 se muestra la topología de este laboratorio, compuesto por equipos de

interconexión de diferente nivel de red, como serían los switch (nivel 2 de red) y los

encaminadores (nivel 3 de red), así como estaciones de trabajo, siendo éstas equipos PC y

Linux.

Figura 1. Topología física del laboratorio L24 de la EPS.


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Con esta infraestructura los estudiantes podían experimentar diferentes situaciones reales y

casos concretos para la asimilación de los descriptores y contenidos relacionados con la

temática de las redes de comunicación. El problema de esta situación es que los estudiantes

debían finalizar las prácticas durante las clases presenciales y no tenían posibilidad de realizar

pruebas o experimentar las situaciones propuestas desde otra ubicación y/o a su propio ritmo.

Aparte de este problema está el relacionado con la obsolescencia de los equipos, muchos de

ellos con más de 15 años de vida. La imposibilidad de actualizar el laboratorio para que

simulara entornos de red actuales, debido a las limitaciones presupuestarias, se hacía patente

desde los últimos cursos académicos.

La introducción en la docencia de software de simulación ha permitido solucionar los

problemas anteriores, además de aportar otras ventajas tanto para el alumno (que puede llevar

su propio ritmo) como para la Universidad, ya que la simulación reproduce escenarios de red

que son difíciles de implantar en un laboratorio, o bien suponen un gasto económico difícil de

afrontar por las Universidades por la vertiginosa actualización de los equipos para tal fin.

1.2 Revisión de la literatura

En la simulación de las redes de comunicación hemos podido encontrar diferente software

que a continuación comentaremos. Por ejemplo, se puede destacar el uso de CORE Common

Open Research Emulator, desarrollado desde un laboratorio de investigación naval de los

Estados Unidos. Entre sus características, Ahrenholz et al. (2008) destacan el hecho de ser un

software muy escalable y configurable. IMUNES Integrated Multiprotocol Network Emulator

Simulator, es un software de red integrada multiprotocolo, que tal y como describen Djurak et

al. (2005) emula y simula redes basadas en IP y que se ejecuta bajo sistema operativo

FreeBSD. Este software, desarrollado por un equipo de investigadores de la Universidad de

Zagreb, destaca por usar dos modos de trabajo; el modo edición (empleado para construir y

configurar topologías de red) y el modo ejecución cuya finalidad es la simulación de la red.

OPNET es otro ejemplo de simulador de red que, pese a su lentitud en ejecución, proporciona

un entorno virtual que modela el comportamiento de una red por completo, tal y como se

describe en Chang (1999). Por último, podemos citar a Packet Tracer de CISCO System. Se

trata de una potente herramienta del popular fabricante de encaminadores para el aprendizaje

y simulación de redes. Este software es empleado por los instructores y alumnos del programa


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de certificaciones de red CCNA. Packet Tracer permite la actividad multiusuario, como así se

detalla en Smith et al. (2010).

Después de estudiar diferentes alternativas existentes, el software elegido para nuestra

asignatura fue GNS3 Graphical Network Simulator, pues tal y como se recoge en Grossmann

(2008), este software ofrece total compatibilidad con Wireshark (el software empleado de

forma rutinaria en la asignatura), además permite una ejecución multiplataforma (en cualquier

sistema operativo) y la emulación de encaminadores CISCO, así como de enlaces y nodos

terminales suficientes para el propósito de nuestras prácticas (servidores y máquinas cliente

tipo host o virtuales). GNS3 además es empleado cada vez por muchas universidades para el

estudio de las materias relacionadas con telemática, desplazando a software “propietario” más

rígido como es Packet Tracer.

1.3 Propósitos/Objetivos

Desde la introducción de este software en el curso 2015/2016 las redes de datos siguen

evolucionando y por ello se hace necesaria una actualización de las prácticas para abarcar

aspectos más avanzados con respecto a los que se imparten actualmente. Es por esta razón que

los profesores que imparten la asignatura plantean una mejora docente que, con el soporte del

Instituto de Ciencias de la Educación, se realiza durante este curso 2018/2019 para ser

implantada durante el próximo curso 2019/2020. En relación con esta mejora, deseamos

cambiar el modo de virtualización de la herramienta, pues la actual configuración en modo

VirtualBox no permite avances significativos en nuevos y complejos escenarios debido a sus

limitaciones. Por lo tanto, lo primero es proponer el cambio de funcionamiento a modo

VMWare, una vez activada esta configuración ya será posible el planteamiento de tres nuevos

escenarios que completarán los existentes empleados en la asignatura hasta la fecha.

2. MÉTODO

2.1. Descripción del contexto y de los participantes

Redes es una asignatura perteneciente al tercer curso de la Ingeniería en Sonido e Imagen en

Telecomunicación de la Universidad de Alicante. Aun tratándose del tercer curso, Redes es la

primera asignatura relacionada con el campo de la telemática o las redes de comunicación y/o

computadores que afrontan los alumnos de esta Ingeniería. La docencia de la asignatura se

divide en parte teórica y parte práctica. Cada parte aporta el 50% de la nota final de la


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asignatura. En la parte teórica se estudia básicamente el modelo de redes o arquitectura OSI,

descrito ampliamente por Zimmermann (1980). En la parte práctica se estudia el modelo

TCP/IP, modelo práctico que se detalla en Forouzan (2002). Aunque se trata de diferentes

protocolos de comunicación, ambas partes se complementan pues, si bien OSI no posee

implementación práctica, TCP/IP contiene muchas referencias recogidas en OSI para partes

de su desarrollo.

A continuación, en la tabla 1 se muestra el título y contenido de las cuatro prácticas

actuales que se distribuyen en las quince semanas del primer cuatrimestre en el que se imparte

la asignatura. Junto al número de la práctica aparece la duración en semanas de cada una. En

total suman 14 semanas, de un total de 15 del curso académico, pero en este sentido tenemos

que indicar que la primera semana se realiza la presentación e introducción de GNS3 para el

alumno.

Tabla 1. Contenido de las prácticas de Redes hasta el curso 2018/2019

Título Contenido

Práctica 1

3 semanas

Introducción a TCP/IP sobre tecnología Ethernet. Introducción a TCP/IP.

Trama de nivel de enlace Ethernet.

Direccionamiento MAC e IP.

Analizador de protocolos.

Práctica 2

4 semanas

Protocolos IP e ICMP. Descripción del protocolo IP.

Creación de subredes.

Descripción de ICMP.

Práctica 3

3 semanas

Encaminamiento y gestión de red. Encaminamiento y gestión de red.

Tablas de encaminamiento.

Protocolo RIP.

VLAN.

Práctica 4

4 semanas

Nivel de transporte en TCP/IP y servicios de nivel

superior.

Análisis de diferentes protocolos y servicios

de nivel superior: TCP, UDP, DHCP y

NAT.

Fuente: Guía docente de Redes 2017/2018. Universidad de Alicante

En esta investigación se propone modificar el contenido práctico de la asignatura

para dar cabida a los nuevos planteamientos y ejercicios más complejos de redes. En

concreto, las prácticas propuestas a partir del curso 2019/2020 serían las que a continuación

se observan en la tabla 2. El número de semanas que conlleva la realización de cada práctica

aparece junto al número de la práctica.


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El cambio de contenido de las prácticas sólo es posible gracias al cambio en el modo

de virtualización de la herramienta. Tal y como hemos comentado anteriormente, GNS3 ha

sido empleado en la asignatura haciendo uso de la virtualización VirtualBox. Se trata de una

aplicación de virtualización de plataforma cruzada; esta aplicación se instala en un

ordenador basado en procesador AMD o x86 que esté ejecutando un sistema operativo

Windows, Mac, Linux o Solaris y permite la capacidad de ejecutar, en diferentes máquinas

virtuales múltiples sistemas operativos al mismo tiempo. Es una solución gratuita de código

abierto ofrecida por la multinacional de software Oracle. Su ventaja principal es la

instalación y respuesta óptica a requerimientos de virtualización sencillos. Es decir, funciona

muy bien en topologías básicas. Sin embargo, si necesitamos hacer uso de opciones

avanzadas de los equipos que estamos virtualizando, servicios en la nube o una simulación

con multitud de máquinas, la opción elegida debe ser otra más robusta conocida como

VMware. Se trata, sin duda, de la plataforma líder de la virtualización. Esta plataforma es la

más avanzada del sector de la virtualización permitiéndonos desde virtualizar sistemas

operativos localmente hasta poder gestionarlos a través de la red como si se tratase de una nube.

El propio software GNS3 recomienda esta opción cuando lo estamos configurando, tal y como

se puede ver en la figura 2.

Figura 2. Configuración de la virtualización de GNS3. Opciones disponibles.

Una vez configurado el software GNS3 con la virtualización más avanzada (VMWare)

ya es posible el planteamiento de nuevos escenarios de redes más modernos y actuales.

Después de un análisis del contenido práctico actual de la asignatura, podemos seguir

empleando parte de la primera práctica, así como de la segunda (pues son básicas para el


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alumno y para la comprensión de conceptos básicos de la asignatura). En este sentido

destacamos como la primera práctica para el próximo curso 2019/2020 pasa de 3 a 4 semanas

al unirse las dos primeras prácticas del curso anterior en una sola práctica (seleccionando

parte del contenido). La Práctica 2, titulada “Protocolos de encaminamiento en red”,

introducirá como novedad el protocolo de encaminamiento OSPF, Open Shortest Path First.

Se trata de un protocolo de red para encaminamiento jerárquico de pasarela interior que

emplea el algoritmo de Dijkstra para calcular la ruta más corta entre dos nodos. De esta forma

se podrán comparar dos algoritmos de encaminamiento y evaluar cual de los dos es el idóneo

según la topología de red.

En la Práctica 3 se emplea contenido de la Práctica 3 y 4 del curso anterior, pero se introduce

como novedad el servicio avanzado NAT, Network Address Translation. Por último, la Práctica 4,

titulada “Servicios de gran carga de datos FTP” constituye una práctica fundamental en la asignatura al

simular el trabajo real que alumnos de Imagen y Sonido desarrollarán en su etapa profesional, al

emplear la red para subir y alojar en la “nube” ficheros multimedia de gran tamaño. En la Tabla 2 se

presenta un resumen del nuevo contenido práctico de la asignatura para el próximo curso 2019/2020.

Tabla 2. Contenido de las prácticas de Redes hasta el curso 2019/2020

Título Contenido

Práctica 1

4 semanas

Introducción a TCP/IP. Protocolo IP y subredes. Introducción a TCP/IP y GNS3.

Direccionamiento MAC e IP.

Descripción del protocolo IP.

Creación de subredes.

Práctica 2

3 semanas

Protocolos de encaminamiento en red. Descripción de los protocolos de

encaminamiento RIP y OSPF.

Práctica 3

4 semanas

Configuración de red VLAN y servicios avanzados de

red DHCP y NAT.

Configuración red VLAN.

Servicios avanzados de red: DHCP y NAT.

Práctica 4

3 semanas

Protocolo de transferencia de ficheros FTP. Simulación del protocolo de descarga

masiva de datos FTP File Transfer Protocol

sobre GNS3.

2.2. Instrumento utilizado para evaluar la experiencia educativa

Una vez implementados los nuevos escenarios se evaluarán mediante el coste de su

realización en tiempo y la medición de su complejidad. A esta actividad la hemos

denominado “chequeo” de la actividad propuesta. En este chequeo o comprobación de la

actividad (topología / modo de trabajo GNS3) participarán tanto el miembro de la red que


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lidera la actividad como otros investigadores, así como el alumno con el que contamos en

nuestra investigación. En el chequeo de la actividad se plantearán las cuestiones o ejercicios

que se incluirán en el boletín de la futura práctica que lo acogerá. Asimismo, nos

preguntaremos si el escenario, tal y como está diseñado, es idóneo para la actividad docente

que se quiere realizar.

2.3. Descripción de la experiencia

Tal y como se detallo anteriormente, el equipo de trabajo compuesto por los investigadores de

esta red docente estimó un total de tres nuevos experimentos para su implementación futura

por parte de los alumnos de la asignatura. La realización de los nuevos experimentos implica

su implementación y simulación en GNS3, algo que se describe a continuación:

Protocolo de encaminamiento OSPF, Open Shortest Path First

Se trata del protocolo del primer camino más corto. Compite en el mercado de las redes con el

protocolo RIP, Routing Information Protocol que hasta ahora era el único que se explicaba en

la asignatura. Para la implementación del protocolo en GNS3 se ha realizado una topología

modelo que se puede observar en la figura 3. Se trata de una topología con cinco

encaminadores emplazados de tal forma que tres de ellos simulen un backbone de Internet

dentro del cual poder ejecutar el protocolo OSPF.

Figura 3. Topología realizada en GNS3 para simular el protocolo OSPF.

A continuación, a modo de ejemplo, se describe la programación necesaria del Router

3 (R3) dentro de GNS3 para activar el protocolo OSPF:


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R3(config-if)#int f0/1

R3(config-if)#ip add

R3(config-if)#ip address 10.0.13.0 255.255.255.224

R3(config-if)#no shu

R3(config-if)#exit

R3(config-if)#int f0/0

R3(config-if)#ip add

R3(config-if)#ip address 10.0.23.0 255.255.255.224

R3(config-if)#no shu

R3(config-if)#exit

R3(config)#router ospf 1

R3(config-router)#router-id 3.3.3.3

R3(config-router)#net

R3(config-router)#network 10.0.13.0 0.0.0.24 area 0

R3(config-router)#network 10.0.23.0 0.0.0.31 area 1

R3#copy running-config st

R3#copy running-config startup-config

Destination filename [startup-config]?

Building configuration...

Protocolo de encaminamiento NAT, Network Address Translation

El NAT o Traducción de Direcciones de Red es un mecanismo que permite que múltiples

dispositivos compartan una sola dirección IP pública de Internet, ahorrando así millones de

direcciones públicas a las organizaciones en red. Las direcciones IP’s públicas son las que son

reconocidas y válidas en Internet por el IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Las

IP’s públicas son fáciles de reconocer porque están fuera de los rangos que son considerados

privados y que cualquier organización puede emplear de forma interna. La creación de este

servicio NAT supuso una verdadera revolución en su momento y en cierto modo un alivio

para las empresas que desean tener su presencia en Internet de redes, al no requerir tantas

direcciones públicas como máquinas propias quisieran conectadas a la red global.

El servicio NAT se ejecuta en los routers o encaminadores que deben ser programados

correctamente para que en ellos se realice una conversión de direcciones: los datagramas

cambiarán su dirección IP origen y/o IP destino en función de lo que determite el router por el

que pasan. En la figura 4 se muestra la topología realizada en GNS3 para simular el servicio

NAT.


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Figura 4. Topología realizada en GNS3 para simular el servicio NAT.

A continuación, a modo de ejemplo se describe la programación en GNS3 para activar

el servicio NAT en el router CISCO ASA (ASA4-1) que traducirá las direcciones IP

internas 10.1.0.0/16 por la dirección 192.168.137.250:

Ciscoasa#interface GigabitEthernet0

Ciscoasa#nameif inside

Ciscoasa#security-level 100

Ciscoasa#ip address 10.1.0.250 255.255.255.0

Ciscoasa#interface GigabitEthernet2

Ciscoasa#nameif outside

Ciscoasa#security-level 0

Ciscoasa#ip address 192.168.137.250 255.255.255.0

Ciscoasa#route outside 0.0.0.0 0.0.0.0 192.169.137.1.1

Ciscoasa#route inside 10.0.0.0 255.0.0.0 10.1.0.1.1

Protocolo de transferencia de ficheros FTP, File Transfer Protocol

El protocolo FTP File Transfer Protocol es un protocolo de red para la transferencia

de archivos entre sistemas conectados a Internet basado en una arquitectura cliente /

servidor. Desde un equipo cliente se puede conectar a un servidor para descargar

archivos desde él o para enviarle archivos, independientemente del sistema operativo

utilizado en cada equipo. El servicio FTP es ofrecido por la capa de aplicación del

modelo TCP/IP.

En la figura 5 se muestra la topología realizada en GNS3 para simular el servicio FTP.


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Figura 5. Topología realizada en GNS3 para simular el servicio FTP.

A continuación, a modo de ejemplo se describe la programación en GNS3 para activar el

protocolo FTP en el equipo correspondiente:

R1(config)#ip ftp server

R1(config)#ip ftp secure-server

R1(config)#ip ftp authentication local

R1(config)#ip ftp timeout-policy idle 600 86400 request 10000

R1(config)#username ejemploICE privilege 15 secret acsi 250.255.255.255

R1(config)#line vty 0 4

R1(config-line)#privilege level 15

R1(config-line)#login local R1

R1(config-line)#transport input ssh

R1(config-line)#end

3. RESULTADOS

En este punto analizamos los resultados obtenidos en el chequeo de las actividades que hemos

propuesto como mejora de las prácticas de la asignatura de Redes. Se van a considerar

diferentes parámetros como son el tiempo de realización de la topología, nivel de

complejidad, así como nuevos ejercicios que podrán plantearse con las nuevas topologías y

que formarán parte del boletín de prácticas para el curso 2019/2020. En este punto se

muestran los resultados obtenidos en la ejecución y chequeo de los nuevos escenarios de red.

Estos resultados hacen referencia únicamente a las practicas 2, 3 y 4 que son las que

incorporan nuevos contenidos con respecto al curso anterior.


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Práctica 2. Protocolos de encaminamiento en red.

o Porcentaje de contenido original de la práctica: 50%

o Nivel de complejidad del nuevo contenido (escala 0-10)2: 7.

o Tiempo de realización:

45 minutos para la creación de la topología.

2 horas y 30 minutos para realizar las cuestiones de la práctica

o Cuestiones relacionadas con el nuevo contenido:

Ejercicio 1. Implementa la topología que se adjunta en el enunciado de la práctica para

emular el funcionamiento del protocolo OSPF. Comprueba todas las

conexiones de red.

Ejercicio 2. Programa la tabla de encaminamiento del router R1 de forma que los paquetes

que entren al router con destino R5 pasen obligatoriamente por R3.

Ejercicio 3. Activa el protocolo de encamiento OSPF en los routers R1, R2 y R3. Una vez

realizada está activación envía un datagrama desde el router R4 al router R5

¿Qué ruta siguen los paquetes?

Ejercicio 4. Desactiva el protocolo de encaminamiento OSPF en R2 y sustituyelo por RIP.

¿Qué sucede en este caso para el datagrama anterior?

Ejercicio 5. A partir de la configuración del Ejercicio 2, realiza el envío de un datagrama

desde R5 hacia R4. ¿Qué camino siguen los paquetes? ¿Tiene sentido este

resultado con respecto a los datos del Ejercicio 3?

Ejercicio 6. Programa un envío continuo y selectivo de paquetes que simule la descarga de

la Web. Este envío debe durar unos 3 minutos, desde R4 hacia R5. Comprueba

la tasa de eficiencia del envío de los datagramas.

Ejercicio 7. Repite el ejercicio anterior pero esta vez desactiva el protocolo OSPF después

de un minuto. Muestra la tabla de trayectorias de datagramas y explica el

resultado.

Ejercicio 8. Realiza un análisis estadístico del funcionamiento del protocolo OSPF y

compáralo con los resultados de RIP. ¿Cuál es más rápido? ¿Cuál logra mayor

eficiencia en la red?

Práctica 3. Configuración de red VLAN y servicios avanzados de red DHCP y NAT


o Nivel de complejidad del nuevo contenido, (escala 0-10): 8,5.



2 horas y 30 minutos para realizar las cuestiones de la práctica

2 Siendo “0” complejidad nula y “10” máxima complejidad.


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o Cuestiones relacionadas con el nuevo contenido:

Ejercicio 1. Implementa la topología que se adjunta en el enunciado de la práctica para

emular el funcionamiento del servicio NAT en GNS3. Comprueba que

funcionan todas las conexiones de red, especialmente la conexión con la nube

exterior.

Ejercicio 2. Activa el servicio NAT en el router CISCO ASA de forma que los paquetes que

entren al router hacia el destino exterior (nube) cambien su IP origen por la del

lado “outside” del router. Indica los pasos que has seguido para esta activación.

Ejercicio 3. Envía una secuencia aleatoria de 100 datagramas desde el equipo PC1 hacia

posibles destinos ubicados en la nube exterior Cloud2. Visualiza la tabla NAT

del router CISCO ASA e indica cual es el valor de las columnas “inside global”

e “inside local” de todos los datagramas. ¿Qué puedes afirmar acerca del

número de puerto de esos datagramas?

Inside global | inside local | outside local | outside global

Ejercicio 4. A continuación, se pide ampliar la configuración NAT del router CISCO ASA

de forma que también realice una conversión de direcciones externas. ¿Dónde

suele emplearse este tipo de servicios NAT? Repite el ejercicio 3 y visualiza la

tabla NAT. ¿Qué puedes indicar ahora sobre el valor de las columnas “outside

global” y “outside local”?

Ejercicio 5. Configura de nuevo NAT de forma que siempre se use el mismo número de

puerto en los datagramas que tienen como destino el exterior de nuestra red.

Repite el Ejercicio 3 y observa lo que sucede. ¿Crees que es correcto el error en

el sistema?

Ejercicio 6. Diseña una nueva configuración NAT en el router CISCO ASA de forma que

ahora podamos disponer de un “pool” de direcciones IP de salida. Es suficiente

con que configures 3 ó 4 IP’s de salida. Repite el Ejercicio 3 y observa las

columnas de NAT.

Ejercicio 7. En esta ocasión se pide ampliar el servicio NAT al router R1, de forma que se

realicen dos traducciones NAT jerarquizadas por parte de los datagramas que

tienen como origen PC1 y como destino cualquier servicio en la nube externa.

Para ello deberás modificar la dirección en la parte “outside” del router R1.

Comprueba las tablas NAT con el envío de varios paquetes a los servicios

externos. ¿Qué ocurre en el tiempo de respuesta medio de los datagramas para

el mismo servicio que se solicitó en el Ejercicio 3?

Ejercicio 8. Analizando los resultados de la pregunta anterior, ¿qué ocurre en las redes

cuando los proveedores de Internet realizan un anidamiento de servicios NAT

para ahorrar direcciones públicas? En este sentido, ¿qué crees que tienen en

común muchos proveedores de Internet de “bajo coste” si los comparamos con

proveedores de referencia en el sector?


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Práctica 4. Protocolo de transferencia de ficheros FTP


o Nivel de complejidad del nuevo contenido (escala 0-10): 7.



2 horas para realizar las cuestiones de la práctica

o Cuestiones relacionadas con la práctica:

Ejercicio 1. Implementa en GNS3 la topología facilitada en el enunciado de la práctica para

simular servicios de gran carga de datos. Observa los routers presentes en la

topología, tendrás que configurar correctamente las tablas de rutas de todos

ellos para que los datagramas que salen de la máquina “Re” se dirijan a R1

pasando por R5 y R3. Comprueba las conexiones.

Ejercicio 2. Envía una secuencia corta de datagramas correspondiente a un fichero de texto

de pequeño tamaño hacia la máquina servidora de FTP. ¿Han llegado todos

ellos de forma ordenada? ¿Qué tipo de protocolo de nivel de transporte es el

que permite que esto ocurra?

Ejercicio 3. Explica con un ejemplo visual el proceso de conexión y desconexión FTP que

se realiza en el ejercicio de la pregunta anterior. ¿Cuántos datagramas

intervienen en el proceso de conexión? ¿Cuál es el valor de MTU que se

negocia en la conexión? ¿Puedes modificar en algún parámetro de las máquinas

este valor? En caso afirmativo explica el proceso.

Ejercicio 4. Realiza las modificaciones necesarias en las tablas de rutas de los

encaminadores presentes en la topología para que los datagramas que circulan

entre el cliente y el servidor sigan un camino diferente en el camino de vuelta

con respecto al camino de ida. En concreto se pide que el camino de vuelta de

los datagramas sea R1 – R2 – R4 – R6 – R5. Verifica el correcto

funcionamiento de la conexión cliente / servidor y compara tiempos de ida y de

vuelta. ¿Qué sentido de la comunicación requiere mayor tiempo?

Ejercicio 5. Activa el protocolo RIP de la práctica anterior en todos los routers de la

topogía. A continuación, observa el camino de los datagramas de ida y de

vuelta en la conexión entre el cliente y el servidor. ¿Qué diferencia significativa

puedes apreciar entre el camino resultante ahora con respecto al Ejercio 4?

Ejercicio 6. En este caso, activa el protocolo OSPF de la práctica anterior en todos los

routers de la topología. A continuación, observa el camino de los datagramas de

ida y de vuelta en la conexión entre el cliente y el servidor. ¿Qué diferencias

significativas puedes apreciar entre el camino resultante ahora con respecto al

obtenido en los Ejercicios 4 y 5? ¿Qué algoritmo de encaminamiento crees que

es más eficiente?

Ejercicio 7. Repite los ejercicios 5 y 6 pero esta vez solicita la descarga desde el servidor de

un fichero de más de 50 Mb en dirección al cliente. ¿Qué ocurre ahora en el


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camino de vuelta de los datagramas? (la vuelta se corresponde con la descarga).

Ejercicio 8. Investiga la posibilidad de alterar el funcionamiento de la conexión FTP para

que los datagramas sigan caminos independientes en la red. ¿Crees que sería

posible modificar algún parámetro en la red para lograrlo?

4. CONCLUSIONES

Esta memoria recoge la experiencia educativa de varios profesores para la creación de nuevos

escenarios prácticos de redes de comunicación y que son necesarios para la evolución de la

asignatura de Redes de la Ingeniería en Sonido e Imagen en telecomunicación. Un total de

tres nuevas topologías junto a una batería de preguntas y casos de prueba se han presentado en

esta memoria. Todas las topologías has sido evaluadas por los miembros de la red. En este

sentido, la tarea realizada por el alumno de tercer curso que superó la asignatura en el primer

cuatrimestre ha sido fundamental. Gracias a sus indicaciones hemos considerado unos

escenarios realistas en cuanto a su ejecución por parte de los alumnos de los próximos cursos,

asimismo, hemos podido pronosticar tiempos de desarrollo muy realistas para las actividades.

Consideramos, por tanto, muy positiva la participación en el programa de Redes del Instituto

de Ciencias de la Educación de la Universidad de Alicante pues nos ha permitido mantener

reuniones asiduamente para tratar los aspectos desarrollados en nuestra investigación.

5. TAREAS DESARROLLADAS EN LA RED

Todos los miembros de la red han participado activamente en su desarrollo, colaborando entre

ellos en determinadas tareas. Para equilibrar la carga de trabajo se ha elegido a un miembro de

la red para que sea el que lidere la ejecución de la simulación en los nuevos escenarios.

Después, el resto de los miembros de la red han realizado la evaluación de la experiencia

educativa o simulación concreta en cada caso:

PARTICIPANTE DE LA RED TAREAS QUE DESARROLLA

Javier Ortiz Zamora Coordinación general de la red.

Redacción de la memoria final.

Diseño, ejecución y simulación de la

topología NAT, Network address


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translación.

Evaluación de la configuración de GNS3

VMWare implementada por Vicent Alavés

Baeza.

Juan José Galiana Merino Diseño, ejecución y simulación del escenario

FTP, File Transfer Protocol.

Evaluación de la simulación NAT

implementada por Javier Ortiz.

Irene Sentana Gadea Diseño, ejecución y simulación del protocolo

de encaminamiento OSPF, Open Shortest

Path First.

Evaluación de la simulación sobre FTP

realizada por Juan José Galiana Merino.

Vicent Alavés Baeza Configuración avanzada del software GNS3

en modo VMWare.

Evaluación de la simulación del protocolo

OSPF implementado por Irene Sentana.

Enrique Rincón Carrero Realiza la reproducción en su equipo de las

simulaciones propuestas por los miembros de

la red, además de la nueva configuración

avanzada de GNS3. Reporta tiempos de

ejecución, así como dudas o problemas en la

realización de las preguntas y ejercicios.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Ahrenholz, J. Danilov, C. Henderson, T. & Kim, J. CORE (2009). A real-time network

emulator. In Military Communications Conference, MILCOM’08, IEEE (pp. 1-7).

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Conference on Winter Simulation. ACM Press, New York, NY, USA.


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Forouzan. B. 2002. TCP/IP Protocol Suite (Second Edition). McGraw-Hill.

Grossmann, J., Marsili, B., Goudjil, C., Thamini, X. & Eromenko, A. (2008). GNS3:

Graphical Network Simulator Software. Recuperado de: http//www.gns3.net.

Smith, A. and Bluck. C. 2010. Multiuser Collaborative Practical Learning using Packet

Tracer. The Sixth International Conference on Networking and Services, Cancun,

Mexico.

Zimmermann, H. (1980). OSI Reference Model-The ISO Model of Architecture for Open

Systems Interconnection. IEEE Transactions on Communications, 28(4).

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