Introducción

Lograr la formación de un profesional plenamente capacitado constituye el propósito fundamental en todo centro de enseñanza de nivel superior. La formación del profesional de la informática debe estar estrechamente vinculada con el desarrollo del proceso de informatización de la sociedad cubana. Para cumplir con esto el egresado de Ingeniería Informática debe de estar plenamente capacitado en el dominio de los conocimientos para el diseño e implementación de redes informáticas, entre otras especialidades.

La asignatura Redes de Computadora, según establece el Plan D, se imparte en el segundo semestre del Tercer Año del Curso Regular Diurno (CRD) y en el primer semestre de cuarto año del Curso Por Encuentro (CPE) de la carrera Ingeniería Informática. Dentro de sus objetivos fundamentales se encuentra desarrollar habilidades como:

(Carrera Ingeniería en informática, 2015)

Describir los conceptos básicos relacionados con la comunicación de datos

Explotar sistemas operativos de redes de computadoras

Proponer soluciones para instalar redes de área local atendiendo a los estándares, tendencias y características del entorno de aplicación

Utilizar servicios de Internet, específicamente, métodos para la seguridad en las redes de computadoras

Este proceso formativo no escapa a las limitaciones con relación al acceso a las nuevas tecnologías, la evolución de los medios y recursos para la enseñanza deberían ser inherentes al desarrollo tecnológico. La industria tecnológica considera la obsolescencia de una tecnología antes de superar los 5 años de antigüedad, esto constituye un reto, resultando complejo asumirlo que la carrera de Ingeniería Informática de Facultad de Ingeniería y Ciencias Técnicas (FICT), de la Universidad de Guantánamo.

La escasa bibliografía actualizada y la baja conectividad a Internet son otros elementos que se adicionan a las condiciones que diariamente docentes y educandos deben superar. Asignaturas como Arquitectura y Redes de Computadoras son de las más afectadas al no disponer de aulas especializadas para desarrollar clases prácticas.

En la asignatura de Redes de computadoras se ha empleado software de simulación de Cisco Packet Tracer. Este programa es uno de los más sencillos de usar y permite, de forma gratuita, realizar todo tipo de virtualizaciones de redes.(Cevallos Villacrés, 2013) . Sin embargo, este programa no es suficiente para desarrollar habilidades en estas asignaturas ya que no satisfacen las necesidades educativas de los estudiantes en lo referido a las actividades prácticas de instalación de redes locales.

Para realizar prácticas de redes de computadoras no se cuenta con un laboratorio especializado donde los estudiantes puedan configurar una red, por lo que se propone la utilización de un conjunto de máquinas virtuales como medio de enseñanza para desarrollar actividades de diseño, instalación, administración y mantenimiento de los recursos empleados en las redes de computadoras.

El presente trabajo tiene como objetivo la simulación de las redes de computadoras con el empleo de un conjunto de máquinas virtuales, que permita a los estudiantes de la carrera Ingeniería Informática la creación de redes y configuración de los principales servicios, sin tener que contar con las computadoras reales, al propiciar la simulación de redes de computadoras, lo que contribuirá a atenuar las insuficiencias en el proceso de enseñanza-aprendizaje.

El medio que se presenta constituye una herramienta didáctica apropiada para motivar e incentivar el aprendizaje de la asignatura Redes de Computadoras. La interacción con el mismo se apoya en el empleo de la simulación de las redes de computadoras para lograr una mayor apropiación del conocimiento que permitirá mejores resultados en el cumplimiento del objetivo principal que es la formación del estudiante.

Materiales y métodos

La concepción científica del mundo y las teorías de su desarrollo conciben la evolución del proceso de enseñanza-aprendizaje a través del desarrollo científico y tecnológico de la sociedad moderna. Los medios de enseñanza son el componente fundamental en las relaciones profesor-alumno, alumno-alumno y alumno-medio, por este motivo deben evolucionar de igual forma y adaptarse a las necesidades del proceso de enseñanza actual.

González de Castro, 1996

Sánchez, Sierra, Martínez, & Perales Palacios, 2005

El software educativo necesariamente requiere de una computadora como plataforma para su funcionamiento, la cual se ha insertado como uno de los medios educativos más difundidos en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Las expectativas que crea el uso de la computación como medio se fundamenta tanto en las características técnicas que tiene la máquina, como en el desarrollo de la tecnología educativa en que se basa el diseño de ambientes de aprendizaje. Los Software Educativos de manera general se pueden clasificar en:

Software de ejercitación.

Software tutoriales.

Software de simulación.

Software de juegos educativos. (Marquès Graells, 1996)

Los simuladores didácticos como “herramientas cognitivas”, ya que aprovechan la capacidad de control del ordenador para amplificar, extender o enriquecer la cognición humana. (Jonassen, 2000)

Las maquinas virtuales son software permiten ejecutar varios sistemas operativos simultáneamente sobre el mismo hardware. (Martín, Urbano & Barra, 2011). El sistema operativo emulado debería ser totalmente independiente del sistema operativo real, conviviendo ambos en total armonía y pudiendo pasar de uno a otro con facilidad. (Pérez Lobato et al, 2007).

El presente trabajo propone un conjunto de maquinas virtuales para simular una red, la cual presta sus servicios fundamentales en servidores con el sistema operativo Linux. En esta red virtual se puede simular todas las operaciones que se realizan en una red real, desde la instalación de los servicios de red hasta la implementación completa de un diceno de red local. De esta manera se suple la carencia de recursos tecnológicos en la asignatura Redes de Computadoras, para las clases prácticas pues ya no se requiere de aulas especializadas con equipamientos técnicos de redes como: herramientas, cables, conectores, equipos de trasmisión de datos, entre otros.

El conjunto de maquinas virtuales entra en la categoría de software de simulación ya que se simulará los servidores de Linux de una red que se será creada con el software VMware. Este permite la creación de las máquinas virtuales y simulación la interconexión de ellas. De esta manera se podrán realizar prácticas como la configuración de las direcciones IP, la colocación de las máscaras de redes y el enrutamiento de paquetes de la red.

Resultados y discusión

La propuesta presentada, es un conjunto de 3 máquinas virtuales con Linux Debian 6, las cuales están configuradas con servicios como:

Servidor Proxy: Squid 3

Firewall: iptable

DNS: bind9

Servidor web: Apache 2

Para facilitar la apropiación de conocimiento en la asignatura de Redes de Computadora es conveniente que los estudiantes realicen actividades relacionadas con la utilización y gestión de una red. De esta forma ponen en práctica los conocimientos recibidos en la asignatura. Para realizar de manera adecuada estas prácticas se necesita un grupo de computadoras así como equipos de interconexión como hub, switches y router. Estos equipamientos deben de estar disponible para su reinstalación y re-configuración progresivas y frecuentes por lo que las computadoras que se encuentran en los laboratorios docentes no pueden ser utilizadas para tales fines.

Al utilizar máquinas virtuales, las restricciones físicas respecto al número de computadoras o número de equipos de interconexión desaparecen. Se puede virtualizar una red LAN de al menos 6 máquinas virtuales en una computadora. Además, con la utilización de redes virtuales, cada alumno puede realizar de forma independiente la configuración de su propia red, sin interferir en lo que hagan los demás estudiantes. De esta forma se pueden plantear varios ejercicios de configuración de distintos tipos de redes sin que los estudiantes tengan que esperar a que otros terminen y dejen libre el equipamiento.

El conjunto de máquinas virtuales es almacenado en ficheros separados que pueden ser copiados, luego montados con el software VMware y cada estudiante podrá modificar las configuraciones de las máquinas virtuales y practicar con su propia copia de la red.

El conjunto de máquinas virtuales se encuentra configuradas para simular un tipo de red muy común. En esta configuración la computadora donde se encuentran instaladas las maquinas virtuales (anfitriona) puede acceder a los servicios configurados en las mismas. De esta manera se puede ver el sitio que está montado en la maquina virtual del servidor de páginas web, haciendo uso para esto del servidor de nombres y del servidor Proxy.

De manera general la maquinas virtuales funcionan de la siguiente manera: la computadora anfitrión hace una petición de una página web, la cual es recibida por el servidor Proxy y autorizada a acceder a la red por un servicio de cortafuegos. Luego haciendo uso del servidor de nombres se resuelve la dirección IP y se realiza la solicitud al servidor de páginas web. La página web es devuelta y mostrada en la computadora anfitriona.

Figura 1
El conjunto de máquinas virtuales y qué función realizan Fuente Elaboración propia

Figura 1: El conjunto de máquinas virtuales y qué función realizan Fuente: Elaboración propia

Conclusiones

Los software de trabajo con máquinas virtuales utilizados como medios de enseñanza revelan la importancia de estos para la dirección exitosa del proceso de enseñanza-aprendizaje de la asignatura Redes de Computadoras, no solo permiten crear y configurar sistemas operativos, sino que también simulan dispositivos de redes como el swicht. El empleo de máquinas virtuales permitirá que los estudiantes de la carrera Ingeniería Informática configuren y creen redes sin tener que contar con las computadores reales para hacerlo, además, se incrementa la motivación del estudiante por la asignatura Redes de Computadora ya que promueve la interactividad de los mismos, al propiciar la simulación de redes de computadoras lo que contribuirá a atenuar las insuficiencias en el proceso de enseñanza-aprendizaje.

Referencias

Carrera Ingeniería en informática. (2015). Plan de estudio D: Ingeniería en informática.

Cevallos Villacrés, Y. E. (2013). Incidencia del uso del simulador de redes de computadoras packet tracer de cisco systems, en el desarrollo de competencias procedimentales, en la asignatura redes de computadoras II, del cuarto año de la escuela de sistemas, de la facultad de ingeniería, de la Universidad Nacional de Chimborazo, en el primer quimestre del periodo lectivo 2009-2010. (Tesis de maestría). Universidad Nacional de Chimborazo. Ecuador

Gonzalez de Castro, V. (1996). Teoría y práctica de los medios de enseñanza. La Habana: Pueblo y Educación.

Jonassen, D. H. (2000). El diseño de entornos constructivistas de aprendizaje. En Eigeluth, Ch. (Eds) Diseño de la instrucción Teorías y modelos. Un paradigma de la teoría de la instrucción. Parte I. pp. 225-249 Madrid: Aula XXI Santillana. REIGE- LUTH.

Marquès Graells, P. (1996). El software educativo. En Ferrés, J., & Marquès Graells, P. (Coord.). Comunicación educativa y Nuevas Tecnologías. Barcelona: Praxis.

Martín, D., Urbano, J., & Barra, E. (mayo-junio, 2011). Virtualización, una solución para la eficiencia, seguridad y administración de intranets. El profesional de la información, 20, (3), pp.348-354.

Pérez Lobato, M., Pérez Lobato, J. M., & Cano Romero. (junio de 2007). MONOGRÁFICO: Máquinas virtuales - Máquinas virtuales en el aula. INTEFP. Recuperado de http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/en/software/software-general/462-monografico-maquinas-virtuales?start=4

F. P. (2005). El aprendizaje de la Física en bachillerato?: investigación con simuladores informáticos versus aula tradicional. Enseñanza de las Ciencias (Extra). VII Congreso. Recuperado de http://cmapspublic.ihmc.us/rid=1171379786968_271976688_17489/Dificultades%20para%20aprender%20la%20fisica.pdf