Metodología en cuatro pasos para el aprendizaje y evaluación de estudiantes en competencias relacionadas con el diseño de redes de datos. Roberto Carlos Guevara Calume Septiembre 2011
Resumen Se propone un método para el aprendizaje y evaluación de los estudiantes estudiantes en competencias relacionadas con el diseño de redes de datos de fácil implantación el aula de clase, que permitirá aplicar un enfoque secuencial y modular a la evaluación y el el desempeño del estudiante. Este método permite al estudiante generar un diseño de red, partiendo de un esquema conceptual o de un enunciado, sin hacer especificaciones de los aspectos de funcionamiento de los dispositivos de internetworking, como nubes enlaces y enrutadores, trascendiendo las especificaciones propias de una marca o modelo de equipo especifico.
PALABRAS CLAVE: Metodología, diseño de redes de datos, aprendizaje, evaluación Secuencial,
Introducción Existen métodos para el diseño de redes de datos tales como el propuesto por Alberto Marroquín en metodología para el diseño de una red de área local, campus network desing fundamentals, Integrated management of Networked Systems, Concepts, Architectures, and their Operational Application y otros. El problema con estos métodos es que intentan abordar toda la problemática del diseño de redes de datos, la cual es un área de estudio muy amplia, además intentan incluir la implementación de estos métodos en elementos de internetworking como la configuración de enrutadores de marcas y modelos específicos. Pero, el mayor problema con este tipo de macro metodologías es que requieren las competencias de la asignatura estén en total concordancia con las competencias y contenido que se plantean en ellas, lo que casi nunca sucede. Además estas metodologías no se preocupan por estar acorde con los TTP, (tiempo de trabajo presencial) y TTI (tiempo de trabajo independiente de las asignaturas), tampoco consideran la separación del proceso de apropiación del conocimiento teórico y diseño como un proceso analítico, lo que dificulta al docente el evaluar al estudiante en forma separada cada una de estas dimensiones. No se pretende desconocer sin embargo que estos métodos y fuentes de información como los libros, son una invaluable fuente general de consulta, pero se requiere el uso métodos específicos para cada una de las competencias definidas en las asignaturas, es por esto que se presenta en este artículo como un método que aborda específicamente la competencia relacionada al diseño de redes de datos, para asignaturas que requieran de este eje temático, la metodología planteada apoya el aprendizaje cooperativo pues permite al aplicar un enfoque secuencial y modular que estimula el trabajo cooperativo puesto que los estudiantes usarían los mismos pasos para abordar la solución del problema, contribuyendo con la facilidad de evaluación por parte del estudiante.
1. Los Métodos educativos
Los métodos educativos hacen referencia a la forma de proceder que tienen los profesores para desarrollar su actividad docente. La falta de información sobre otros métodos exitosos y la intensa vinculación de la enseñanza superior al magisterio académico han determinado que la lección magistral sea la modalidad metodológica más empleada en la enseñanza universitaria. Sin embargo existen otros procedimientos eficaces para acercar a los estudiantes en su proceso de aprendizaje (Diaz, 2006). Se consideran consideran como los métodos generales idóneos para utilizar en el ámbito universitario los siguientes: a) Método expositivo/lección magistral, b) Estudio de casos, c) Resolución de ejercicios y problemas, d) Aprendizaje basado en problemas, problemas, e) Aprendizaje orientado a proyectos, f) Aprendizaje cooperativo, g) Contrato de aprendizaje. El método presentado en este artículo se enfoca a la solución de ejercicios y problemas, en el diseño de redes de datos, también apoya el aprendizaje cooperativo pues permite aplicar un enfoque secuencial y modular que estimula el trabajo cooperativo. Según el documento “el sistema tutorial y la universidad presencial colombiana” , Cada método de enseñanza tiene una estructura propia, lo que hace que algunos de ellos se ajusten mejor que otros a unos determinados propósitos. Esto significa que no puede descalificarse el método en sí mismo sino en relación con lo que de él se pretende; esto es, no hay un método mejor que otro, cada uno de ellos tiene ventajas y desventajas desde el punto de vista del estudiante, del docente, de la institución, del aprendizaje y del saber mismo (Tabares & Londoño, 1989), esto determina que una misma metodología para toda asignatura no es un método viable y cobra relevancia el usar metodologías que apunten bien sea a una única competencia o incluso a un eje temático en particular. El Espacio Europeo de Educación Superior (EEES) señala que la planificación didáctica de una materia o asignatura debe tener en consideración los siguientes elementos: 1. Establecer las competencias (aprendizajes) que deben alcanzar los alumnos 2. Planificar las modalidades y metodologías de enseñanza-aprendizaje más adecuadas para su adquisición. 3. Distribuir los contenidos a lo largo de un cronograma. 4. Programar los criterios y procedimientos de evaluación evaluación a utilizar para comprobar si tales competencias o aprendizajes se han adquirido realmente. En línea con lo anterior Es en este escenario donde cobran relevancia las metodologías específicas específicas de enseñanzaaprendizaje y evaluación donde esta última, la evaluación no es considerada en las metodologías que tratan temas técnicos, que es lo que planteará en este documento.
2.
metodología planteada
2.1 Área de aplicación: Esta metodología puede ser aplicada en asignaturas o cursos donde se tenga como objeto de estudio las redes de datos datos y como competencia especifica el diseño redes de datos, abordado desde capa 3 del modelo OSI, la metodología se limita a indicar la estudiante como plasmar un diseño, partiendo de un esquema esquema conceptual de la red o de un un enunciado, sin hacer especificaciones de los aspectos de funcionamiento de los dispositivos de internetworking, como nubes enlaces y enrutadores, ni cuestiones teóricas 2.2 Aplicación del método: En las asignaturas redes de datos además de comprender el funcionamiento de los elementos de internetworking una de las competencias que se esperan de un estudiante, es el diseño esquemático del diseño del diseño de red donde pueda aplicar los conocimientos de capa 3, como la asignación del direccionamiento IP según la cantidad de PC conectados, la configuración de router y las tablas de enrutamiento. El método permite que el estudiante realice una abstracción del diseño, el cual será fácilmente evaluable sin requerir emuladores o el uso de comandos, comandos, lo que implica que el estudiante estudiante se enfoque en el diseño y no en su implementación, evitando consideraciones de marcas y equipos empleados. 2.3. Pasos del método: Se propone dividir el proceso de diseño en 4 pasos independientes y secuenciales del diseño de una red WAN, figura 1 muestra un diagrama de los pasos propuestos por el método.
Esquema de
Asignación de
conexiones
dirección IP
Configuración
Tablas de
de router
enrutamiento
3. Descripción de la metodología.
Se describen cada uno de los pasos que propone la metodología, definiendo los elementos requeridos. 3.1 Pasos propuestos
Paso 1. Esquema de conexiones así como los mapas mentales son diagramas que permiten representar palabras, ideas, tareas, u otros conceptos de una idea, para representar las redes de datos se requiere un esquema de conexiones, en este esquema se debe mostrar claramente las interconexiones que existen entre las redes y los enrutadores, se debe diseñar la red acorde a un enunciado eligiendo cada elemento, básicamente interfaces, routers, redes finales y redes de enlace.
Elementos: Tabla 1 Elementos empleados en el diseño
Enrutadores
Se refiere a los dispositivos de capa 3 que permiten el encaminamiento de los paquetes , debe emplearse solo 1 por localidad (ciudad) Interfaces Son las tarjetas asociadas al router que F0/0, F0/1 etc. permiten la coxecion física de los elementos S0/0/0 , S0/0, S0/1 etc de internet working, FastEthernet ,Seriales , debe usar una por cada red diferente en la misma localidad Redes de Son las redes que permiten las conexiones enlace entre ciudades distantes, tienen forma de rayo e indican ciudades diferentes, o enlaces proveídos por terceros. Redes Finales Son la redes de usuarios finales donde están los PC, se conectan generalmente a los routers
Paso 2 Asignación de direccionamiento IP: permite asignar la clase de red según la cantidad de PC que tengan las redes A, B, o C, haciendo uso se la siguiente regla, debe usar la red sugerida, de lo contrario debe usar la red que contenga en forma mas mas estricta la cantidad de pc requeridos requeridos iniciando desde la clase C , debe emplear tabla 1.
Tabla 2 Tabla de asignación de direcciones IP según cantidad de PC en una red red Clase
Rango
Redes privadas priva das
A B C
0.0.0.0 – 127.0.0.0 128.0.0.0 - 191.255.0.0 192.0.0.0 223.255.255.0
10.0.0.0 172.16.0.0-172.31.0.0 192.168.0.0192.168.255.0
N° de Redes 128 16.384 2.097.152
N° de Host Por Red 16.777.214 65.534 254
Máscara de Red estándar 255.0.0.0 255.255.0.0 255.255.255.0
Para la escogencia de la clase de una red, por ejemplo si la red tiene 300 pc se analiza que esta cantidad de pc no es soportada por una clase C (254 pc según tabla 1), se podría pensar en clase B o A pero se debe escoger B ya que es la clase que contiene de forma más estrecha los 300 PC. Luego de escoger la red más adecuada debe decidir si es pública o privada, esto depende del enunciado, para cada red debe darse la máscara y default Gateway según tabla 2 Tabla 3 paramentos de la asignación IP
Nombre de la Red ID-Red Mascara Default Gateway
Se recomienda usar como Default Gateway el usar el ultimo pc disponible de la red, esto cobra mayor valor pedagógico cuando se usan subredes pues verifica la pericia del estudiante para realizar el cálculo de cuál sería la última disponible de la red IP de la red. Si se tuviera una red en Medellín publica con 10 pc, es decir clase C se llenaría asi Nombre de la Red ID-Red Mascara Default Gateway
MEDELLIN 200.0.0.0 255.255.255.0 200.0.0.254
Para las redes de enlace que comunican las ciudades entre sí, no debe especificar el Default Gateway, ya que este encaminamiento es labor del enrutador Paso 3 C onfiguración de router: En este paso el alumno especifica la dirección IP de cada una de las interfaces del Router, al margen de la marca sistema operativo o referencia del router a configurar, se deben especificar las IP tanto seriales como Ethernet, este paso está en concordancia directa con las direcciones ip asignadas a las redes en el paso anterior, se propone que se use una tabla similar a tabla 3.
Nombre del Router Interface F0/0 S0/0/0 S/0/0/1
Dirección IP 192.168.1.254 172.16.0.0 200.0.0.1
Mascara en formato /x /24 /16 /16
Se recomienda en las redes de enlace usar la primera y la última dirección ip de la red elegida en el paso anterior, esto también verifica la pericia del estudiante para realizar el cálculo de cuál sería la última y la primera IP disponible de la red.
Paso 4. Tablas de enrutamiento: Dado que se pueden usar múltiples protocolos de enrutamiento como Rip u OSPF, este paso busca evaluar la pericia del estudiante para indicar el estado de las tablas de enrutamiento si se usara un protocolo como RIP, o si estas rutas se dieran en forma estatica al router, se propone el uso de la siguiente tabla.
Nombre del Router Interface
Red Destino
Marcara
Próximo salto
Numero de saltos
3.2 Evaluación.
La evaluación si se realiza el diseño con los pasos planteados traería los siguientes beneficios: -Si se aplica el método propuesto, es posible separar cada uno de los pasos como una evaluación independiente. -Se pueden dar valores ponderados a cada una de los pasos que se requieran evaluar. -El método no requiere del manejo o marcas determinadas. -El método permite fraccionar el aprendizaje en pasos coherentes de fácil recordación La metodología puede expresarse en el siguiente mapa conceptual.
4. Aplicación de la metodología
Se aplicará la metodología a un ejemplo clásico de diseño de redes: Una empresa X tiene varias redes distribuidas en diferentes regiones R1: 400 PC red privada R2: 220 PC red publica R3:124 PC red publica R4: 300 PC red privada Realizar un diseño general y para cada uno de los elementos requeridos, asignar direccionamiento IP, configurar de routers con sus tabla de enrutamiento. R1 es la red principal a la que se comunicarán todas las redes, R3 y R4 son redes que están en un mismo edificio.
Desarrollo Paso 1:
Nótese que en la gráfica anterior tenemos: Cuatro redes privadas R1 y R4 ambas clase B, ENA-B y ENA-C clase C Dos redes públicas R2 y R3 clase C Tres enrutadores llamados Rout.A, Rout.B, y Rout.C. Se definieron los tipos de interfaces (Serial, Ethernet) Una vez analizada la información que se nos da, procedemos a realizar el direccionamiento IP de cada una de las redes.
Paso 2 Nombre de la Red ID-Red Mascara Default Gateway Nombre de la Red ID-Red
R1 172.16.0.0 255.255.0.0 172.16.255.254 R2 192.1.0.0
Mascara Default Gateway
255.255.255.0 192.1.0.254
Nombre de la Red ID-Red Mascara Default Gateway
R3
Nombre de la Red ID-Red Mascara Default Gateway Nombre de la Red ID-Red Mascara Nombre de la Red ID-Red Mascara
192.2.0.0 255.255.255.0 192.2.0.254 R4 172.17.0.0. 255.255.0.0 172.17.255.254 ENA-B 192.168.1.0 255.255.255.0 ENA-C 192.168.2.0 255.255.255.0
Paso 3
Interface F0/0 S0/0/0 S/0/0/1
Nombre del Router Router.A Dirección IP 172.16.255.254 192.168.1.1 / 24 192.168.2.1 / 24
Mascara /x /16 /8 /8
Interface F0/0 F0/1 S/0/0/0
Nombre del Router Router.B Dirección IP 192.2.0.254 172.17.255.254 192.168.1.2
Mascara en formato /x /24 /16 /24
Interface F0/0 S0/0/0
Nombre del Router Router .C Dirección IP Mascara en formato /x 192.1.0.254 /24 192.168.2.2 /24
Paso 4 Nombre del Router
Router.A
Interface
Red Destino
F0/0 S0/0/0 S0/0/0 S0/0/0 S0/0/1 S0/0/1
172.16.0.0 192.168.1.0 192.2.0.0 172.17.0.0 192.168.2.0 192.1.0.0
Marcara 255.255.0.0 255.255.255.0 255.255.255.0 255.255.0.0 255.255.255.0 255.255.255.0
Próximo salto 192.168.1.2 192.168.1.2 192.168.2.2 192.168.2.2
Numero de saltos Conectado Conectado 1 1 Conectado 1
Nombre del Router
Router.B
Interface
F0/0 F0/1 S0/0/0 S0/0/0 S0/0/1 S0/0/1 Interface
F0/0 S0/0/0 S0/0/0 S0/0/0 S0/0/0 S0/0/0
Red Destino 192.2.0.0
172.17.0.0 192.1.0.0 172.16.0.0 192.168.2.0 192.1.0.0 Red Destino 192.1.0.0
192.168.2.0 172.16.0.0 192.168.1.0 172.17.0.0 192.2.0.0
Marcara Próximo salto 255.255.255.0 255.255.0.0 255.255.255.0 255.255.0.0 192.168.1.1 255.255.255.0 192.168.1.1 255.255.255.0 192.168.1.1 Nombre del Router
Numero de saltos Conectado Conectado Conectado 1 1 2
Marcara 255.255.255.0 255.255.255.0 255.255.0.0 255.255.255.0 255.255.0.0 255.255.255.0
Numero de saltos Conectado Conectado 1 1 2 2
Router.C
Próximo salto 192.168.2.1 192.168.2.1 192.168.2.1 192.168.2.1
Conclusiones
Se propuso una metodología, que puede ser aplicada en asignaturas o cursos donde se tenga como objeto de estudio las redes de datos, abordado desde capa 3 del modelo OSI, sin hacer especificaciones de los aspectos de funcionamiento de los dispositivos de internetworking, como nubes enlaces y enrutadores, ni cuestiones teóricas, la metodología puede ser aplicada en escenarios que requieran la evaluación VLSM, esta metodología se puede complementar con la aplicación de servicios como DNS, DHCP y VLAN.
Trabajos citados
Diaz, M. D. (2006). Metodologia de enseñanza y aprendizaje para el desarrollo de competencias. Madrid, Espeña: Ailanza Editorial. Marroquin piñola, A. J. (2002). Metodologia para el diseño de redes de area local. Guatemala. Oppenheimer, P. (2011). Top-Down Network Design.A system analysis approach to enterprise network design. Indianapolis: Cisco Press. Tabares, J., & Londoño, B. (1989). El sistema tutorial y la universidad presencial colombiana. Teare, d., & paquet, C. (2006). Campus Network Design Fundamentals. Cisco press.
