Nuevos laboratorios de modelación y simulación para la disciplina de sistemas de telecomunicaciones

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones.. TRABAJO DE DIPLOMA “Nuevos laboratorios de Modelación y Simulación para la disciplina de sistemas de telecomunicaciones.”. Autor: Yasmany Delgado González.. Tutores: Msc, Arelys Ramos Fleites. Ing, Ernesto Pérez Peláez.. Santa Clara 2017 "Año 59 de la Revolución".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones.. TRABAJO DE DIPLOMA “Nuevos laboratorios de Modelación y Simulación para la disciplina de sistemas de telecomunicaciones.” Autor: Yasmany Delgado González. E-mail: [email protected]. Tutores: MSc. Arelys Ramos Fleites. Prof. Dpto. de Telecomunicaciones y Electrónica. Facultad de Ing. Eléctrica. UCLV. E-mail: [email protected]. Ing. Ernesto Pérez Peláez. Especialista en Ciencias Informáticas. DIC-UCLV E-mail: [email protected] Santa Clara 2017 "Año 59 de la Revolución".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Tutor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO. Nunca consideres el estudio como un deber, sino como una oportunidad para penetrar en el maravilloso mundo del saber.. Albert Einstein.

(5) ii. DEDICATORIA. Este trabajo va dedicado a todas esas personas que de una forma u otra me han ayudado a superarme y a ser cada día un mejor ser humano y un mejor profesional, Sobre todo a mi mamá y mi papá, y a toda mi familia. Sin olvidar a todos mis amigos que me dieron aliento para realizar este sueño..

(6) iii. AGRADECIMIENTOS. Agradezco a todas esas personas que de una forma u otra pusieron su granito de arena para que este sueño se realizara..  Mi mamá que con sus consejos siempre me guió incondicionalmente.  Mi papá que siempre me apoyó en las buenas y en las malas.  Mi familia que siempre estuvo ahí cuando la necesité.  Mi suegra y mi novia, con su comprensión y apoyo incondicional.  Mis amigos que de una forma u otra siempre me apoyaron.  A mis tutores MSc, Arelys Ramos Fleites y Ernesto Pérez Peláez. que me. ha dado su apoyo incondicional en la realización de este trabajo de diploma.  A todos mis profesores por su ayuda durante mi carrera..

(7) iv. TAREA TÉCNICA. 1. Revisión de la documentación científica actualizada de OPNET Modeler en especial la relacionada con LAN Ethernet (Local Área Network), WLAN (Wireless Local Área Network), VLAN (Virtual Local Área Network), IPv4 (Internet Protocol Versión 4) y IPv6 (Internet Protocol Versión 6), protocolo OSPF (Open Shortest Path First), red MPLS (Multiprotocol Label Switching), VPN (Virtual Private Network). 2. Conformación de nuevos proyectos para el apoyo de la enseñanza de redes I, II, III. 3. Puesta a punto de los proyectos y ejecución de las simulaciones empleando para ello el modo DES (Simulation of Discrete Events) en OPNET. 4. Evaluar los resultados obtenidos en los proyectos de investigación. 5. Confección de las guías de los laboratorios para los temas elegidos para redes I, II, III. 6. Confección del trabajo de diploma final.. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(8) v. RESUMEN. El presente trabajo de diploma se enfoca en el desarrollo de nuevos proyectos de laboratorios para la disciplina de Sistemas de Telecomunicaciones, enfocados en temas relacionados con las asignaturas de Redes de Comunicaciones. Estos proyectos han sido desarrollados con la herramienta de modelación y simulación OPNET Modeler, utilizando las facilidades y prestaciones que ofrece. Para el desarrollo de este trabajo fue necesario realizar una búsqueda de información que permitió la conformación del marco teórico - conceptual de la investigación y la selección de los nuevos laboratorios de la disciplinas, teniendo en cuenta las necesidades del plan de estudio vigente. En este trabajo se adquieren una serie de habilidades importantes para el desarrollo de un ingeniero, que son, la interconexión de redes LAN Ethernet, WLAN y VLAN en un mismo escenario, la asignación de direcciones IPv4 y IPv6 así como la implementación del protocolo OSPF en ambos escenarios, y por último se construye una red MPLS que usa una VPN de extremo a extremo de la red, Se evalúan y analizan los resultados para cada una de los proyectos teniendo en cuenta las demandas y aplicaciones configuradas en la red..

(9) vi. TABLA DE CONTENIDOS. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 1 CAPÍTULO 1.. Modelación y Simulación de redes. ........................................................... 4. 1.1. Introducción. ............................................................................................................ 4. 1.2. Simulación................................................................................................................ 4. 1.2.1. Modelo de Simulación. ..................................................................................... 4. 1.2.2. Clasificación de los modelos. ........................................................................... 5. 1.2.3. El proceso de Simulación. ................................................................................ 5. 1.2.4. Simulación desde un ángulo más cercano. ....................................................... 5. 1.3. Ventajas que ofrece la Modelación y Simulación. ................................................... 6. 1.4. Desventajas que ofrece la Modelación y Simulación. ............................................. 7. 1.5. Software utilizados en la Simulación de redes. ........................................................ 8. 1.6. Que es OPNET Modeler. ......................................................................................... 8. 1.7. Funcionamiento de OPNET Modeler..................................................................... 10. 1.8. Programa universitario de OPNET Modeler. ......................................................... 14. 1.8.1. Programa universitario de docencia e investigación. ...................................... 14. 1.8.2. OPNET Modeler verción academica. ............................................................. 15. 1.8.3. Modelos ofrecidos........................................................................................... 15. 1.9. Empleo de OPNET en las universidades del mundo. ............................................ 16.

(10) vii 1.10. Otras investigaciones con OPNET. .................................................................... 17. 1.11. Elección del software para la Simulación. ......................................................... 18. CAPÍTULO 2. 2.1. Desarrollo de laboratorios. ...................................................................... 19. Simulación en OPNET. .......................................................................................... 19. 2.2.1. Recolección de estadisticas ............................................................................. 21. 2.2. Habilidades Generales. ........................................................................................... 22. 2.3. Laboratorio # 1. Sección de red UCLV, LAN Ethernet, WLAN y VLAN. ........... 23. 2.4. Laboratorio # 2. Direccionamiento y enrutamiento IP. .......................................... 30. 2.5. Laboratorio # 3. Red MPLS con aplicaciones VPN. ............................................. 36. 2.6. Conclusiones del capítulo. ..................................................................................... 40. CAPÍTULO 3. 3.1. Análisis y evaluación de los resultados. .................................................. 41. Análisis y resultados. ............................................................................................. 41. 3.1.1. Resultados laboratorio # 1. Seccion de red UCLV, LAN Ethernet, WLAN y. VLAN. 41 3.1.2. Resultados laboratorio # 2. Direccionamiento y enrutamiento IP. ................. 49. 3.1.3. Resultados laboratorio # 3. Red MPLS con aplicaciónes VPN. ..................... 55. 3.2. Conclusiones del capítulo. ..................................................................................... 60. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. .................................................................. 62 Conclusiones. .................................................................................................................... 62 Recomendaciones. ............................................................................................................ 63 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ................................................................................ 64 ANEXOS. ............................................................................................................................. 67 Anexo 1. Parámetros y configuraciones del laboratorio # 1. ............................................ 67 Anexo 2. Parámetros y configuraciones del laboratorio # 2. ............................................ 77 Anexo 3. Parámetros y configuraciones del laboratorio # 3. ............................................ 88.

(11) viii Anexo 4. Resultado del laboratorio # 3. ........................................................................... 94 GLOSARIO. ......................................................................................................................... 96.

(12) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. Desde su fundación la UCLV (Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas) se ha caracterizado, por ofrecer a sus estudiantes la mejor y más completa preparación posible dependiendo del momento histórico vivido, en el momento actual, el desarrollo de la ciencia y la técnica es cada vez más acelerado, de ahí que nuestra universidad para mantener su nivel se sincronice al desarrollo en todas las esferas y disciplinas posibles, ejemplo de ello es el programa de modelación y simulación, en desarrollo, aplicado a la disciplina de Sistemas de Telecomunicaciones tanto para pregrado como postgrado, empleando varios software. Con el paso de los años se crearon una gran variedad de herramientas de modelación y simulación, todas ellas con sus ventajas y desventajas frente a situaciones específicas, y con la capacidad de modelar y simular una gran cantidad de redes como son LAN, MAN (Metropolitan Área Network), WLAN, etc. Algunas de estas herramientas son NS (Network Simulator), NS2 (Network Simulator Version-2). NS3 (Network Simulator Version-3), GNS3 (Graphical network simulator), OMNET++ (Objective Modular Network Testbed in C++), Packet Tracert, OPNET Modeler (Optimized Network Engineering Tools), este último se ha posicionado dentro de lo profesional en el área investigativa, determinando el comportamiento de las redes en toda la medida que esto exige. Debido al gran impacto que tiene la modelación y la simulación en la disciplina de Sistemas de Telecomunicaciones, se plantean nuevos retos, ya que el desarrollo actual de la intranet y la internet permite la explotación de una gran variedad de plataformas de modelación y simulación cada vez más actualizadas y potentes, esto unido al nivel metodológico del profesorado a cargo de la asignatura, el tiempo dedicado a ella, y la.

(13) INTRODUCCIÓN. 2. capacitación, representan las premisas idóneas para el desarrollo de proyectos en esta asignatura. Como respuesta a los nuevos programas de formación universitaria desarrollados en la universidad, se pone en práctica un proyecto para la actualización de la enseñanza de redes de comunicaciones, utilizando una potente herramienta de simulación OPNET Modeler. Partiendo de lo anterior se plantea el siguiente problema científico. ¿Cómo elaborar en Opnet Modeler las topologías y las guías más idóneas para desarrollar nuevos proyectos de laboratorios prácticos que vinculen temas de las asignaturas de Redes de Comunicaciones? El objetivo general a alcanzar: Desarrollar nuevos laboratorios para la asignatura Modelación y Simulación de la disciplina Sistemas de Telecomunicaciones. Y como objetivos específicos se tienen: -. Revisar las bibliografías existentes sobre la actualidad en la Modelación y Simulación de redes de computadoras.. -. Evaluar las versiones de softwares existentes teniendo en cuenta las posibilidades de la universidad, para con ellas determinar cuál se ajusta al objetivo general propuesto según los requerimientos del plan de estudios y las posibilidades reales que tienen los laboratorios.. -. Confeccionar las guías de laboratorios para las asignaturas de Redes de la Disciplina de Telecomunicaciones.. -. Implementar los laboratorios en OPNET.. Como interrogantes científicas se tienen: -. ¿Cuál es el estado actual de la modelación y simulación de redes?. -. ¿Cuáles son las versiones del software más actuales disponibles?. -. ¿Cuáles son los laboratorios más adecuados para la enseñanza de la asignatura Modelación y Simulación?. -. ¿Cómo implementar los laboratorios de Modelación y Simulación en OPNET que cumplan los requisitos necesarios para redes I, II, III?.

(14) INTRODUCCIÓN. 3. Para lograr el objetivo del trabajo y poder dar respuesta a las interrogantes científicas anteriores, se desarrollaron las siguientes tareas: -. Revisar la bibliografía científica existente que permita identificar la evolución y el desarrollo de las herramientas de Modelación y Simulación.. -. Caracterizar al Opnet Modeler como la herramienta de modelación y simulación empleada.. -. Crear las guías de los proyectos de laboratorios de Modelación y Simulación de Redes.. -. Desarrollar en el Opnet Modeler los esquemas y diseños propuestos.. -. Evaluar los resultados.. La estructura del informe de investigación queda conformada de la siguiente manera, introducción, capitulario, conclusiones, referencias bibliográficas y/o bibliografía y anexos y glosario.. Capítulo 1. Se caracteriza los elementos relacionados con la modelación y simulación de redes así como el empleo de la herramienta OPNET Modeler en el mundo ya sea en universidades prestigiosas, empresas y centros investigativos.. Capítulo 2. Se lleva a cabo la descripción y organización de los laboratorios desarrollados para la asignatura de Modelación y Simulación de redes de computadora.. Capítulo 3. Se muestran los resultados obtenidos en las corridas de diferentes escenarios bajo diferentes condiciones..

(15) CAPÍTULO 1.. 4. CAPÍTULO 1. Modelación y Simulación de redes.. 1.1. Introducción.. El desarrollo permanente de las telecomunicaciones así como la aparición de servicios de redes cada vez más novedosos y complejos ocasiona que, los proveedores de tecnologías, las empresas de telecomunicaciones, las universidades y los grupos de investigación, se hallan visto persuadidos a desarrollar técnicas (Análisis, Simulación y Experimentación) para evaluar el desempeño de las diferentes tecnologías de red existentes.[1] Pero considerando la complejidad de las nuevas topologías de redes, el tráfico de estas, y sus protocolos asociados, es casi imposible realizar un modelo analítico de dichas redes, por otro lado la construcción de un modelo de red experimental resultaría muy costoso, de ahí que los programas computacionales sean la mejor opción, ya que estos permiten simular diferentes tecnologías, nos facilitan el análisis de las redes, y además, representan una gran reducción de los costos.[1] 1.2. Simulación.. Se define la simulación como la técnica que imita el comportamiento de un sistema del mundo real conforme evoluciona en el tiempo. Permitiendo, analizar y observar ciertas características del sistema sin necesidad de acudir al sistema real, solo bastará con el análisis del modelo que lo representa.[2] 1.2.1 Modelo de Simulación. Se refiere al conjunto de hipótesis acerca del funcionamiento del sistema expresado como relaciones matemáticas y/o lógicas entre los elementos del sistema.[2].

(16) CAPÍTULO 1.. 5. 1.2.2 Clasificación de los modelos. Existen múltiples tipos de modelos para representar la realidad. Algunos de ellos son:[2].[3].[4]  Dinámicos: Utilizados para representar sistemas cuyo estado varía con el tiempo.  Estáticos: Utilizados para representar sistemas cuyo estado es invariable a través del tiempo.  Matemáticos: Representan la realidad en forma abstracta de muy diversas maneras.  Físicos: Son aquellos en que la realidad es representada por algo tangible, construido en escala o que por lo menos se comporta en forma análoga a esa realidad (maquetas, prototipos, modelos analógicos, etc.).  Analíticos: La realidad se representa por fórmulas matemáticas. Estudiar el sistema consiste en operar con esas fórmulas matemáticas (resolución de ecuaciones).  Continuos: Representan sistemas cuyos cambios de estado son graduales. Las variables intervinientes son continuas.  Discretos: Representan sistemas cuyos cambios de estado son de a saltos. Las variables varían en forma discontinua.  Determinísticos: Son modelos cuya solución para determinadas condiciones es única y siempre la misma.  Estocásticos: Representan sistemas donde los hechos suceden al azar, lo cual no es repetitivo. No se puede asegurar cuáles acciones ocurren en un determinado instante. Se conoce la probabilidad de ocurrencia y su distribución probabilística. (Por ejemplo, llega una persona cada 20 ± 10 segundos, con una distribución equiprobable dentro del intervalo). 1.2.3 El proceso de Simulación. Es la ejecución del modelo a través del tiempo en un ordenador para generar muestras representativas del comportamiento del sistema.[2] 1.2.4 Simulación desde un ángulo más cercano. Simulación hace referencia a la técnica y modelo de simulación, a la representación del sistema real a analizar, las condiciones de su funcionamiento y las variables que emplea, y el proceso de simulación será una ejecución concreta, con unos valores asociados a las.

(17) CAPÍTULO 1.. 6. variables que se pueden ajustar en el modelo, que se realizará para obtener los resultados referidos a unos ciertos parámetros que especifican el comportamiento del sistema.[2] 1.3. Ventajas que ofrece la Modelación y Simulación.. A partir de los avances en la metodología de simulación y la gran disponibilidad de software que actualmente existe, han hecho que la técnica de simulación sea una de las herramientas más ampliamente usadas en el análisis de sistemas. Algunas de las ventajas y desventajas implícitas al resolver un problema en un sistema, aplicando la modelación y la simulación.[5]  Con los estudios de simulación, se puede descomponer en subsistemas un sistema complicado, y estos subsistemas se pueden simular individual o conjuntamente con otros.  En los casos en que hay relaciones complicadas de naturaleza predecible y aleatoria, es más fácil utilizar un proceso simulado que desarrollar un complicado modelo matemático que represente todo el proceso que se estudia.  Permite incluir el tiempo en el análisis de situaciones esencialmente dinámicas.  Provee de un medio de conocimiento del comportamiento de nuevos sistemas, con el objetivo de mejorar los ya existentes, y así como para la puesta a punto de un medio susceptible de proveer un conocimiento completo del sistema global y de sus componentes.  Permiten experimentar con un modelo del sistema, en vez del sistema que está funcionando, pudiendo controlar los parámetros del modelo y permitiendo replicar la simulación de un modelo tantas veces como se desee.  Permite resolver un cierto tipo de sistemas de ecuaciones, o de transformaciones matemáticas, que debido a su complejidad no pueden resolverse analíticamente.  Las técnicas de simulación no requieren simplificaciones y suposiciones hasta el grado, en que las requieran las técnicas analíticas, y por tanto, cualquier persona, aun sin ser técnico, la utilizará con mayor facilidad.  Un modelo de simulación puede explicarse más fácilmente al personal administrativo, porque esencialmente es una descripción del comportamiento de un sistema o proceso..

(18) CAPÍTULO 1.. 7.  Con ellas se puede estudiar un sistema sin construirlo, sin perturbarlo y sin destruirlo, en definitiva sin deformarlo; y a velocidades de comportamiento simulado mucho mayores que en la realidad.  Los procesos de simulación son herramientas muy efectivas de entrenamiento personal, y genera una visión macro y micro del sistema bajo un estudio mucho más profundo y detallado que cualquier modelo analítico o numérico.  Permite la comparación de un cierto número de alternativas para ahorrar costes, aunque a veces la simulación es cara, ganar tiempo, evitar riesgo y hacer posible el análisis, que en la realidad puede ser imposible.  Es útil como entrenamiento profesional, para la formación de futuros responsables de un cierto sistema en el conocimiento más profundo del mismo, o para familiarizarlo con un sistema o una situación que puede no existir en la realidad.  En una toma de decisiones, los resultados de un modelo de simulación pueden ser verdaderamente valiosos: análisis de sensibilidad que discrimine que variables de control son más efectivas y en qué medida, contrastes entre políticas de gestión alternativas, análisis de los efectos de situaciones anormales etc.  En problemas en los cuales no se conocen anticipadamente todos los valores de las variables, o solo se conocen parcialmente y no hay manera de averiguarlos fácilmente; entonces con la simulación, se pueden encontrar esos estados sucesivos, como puede ser la estimación de los riesgos, beneficios y posibilidades de éxito de un cierto proceso o de un cierto método. 1.4. Desventajas que ofrece la Modelación y Simulación.. Dentro de las desventajas de la modelación y Simulación, destacan las siguientes.[5]  Por lo general el modelo se utiliza para experimentar situaciones nunca planteadas en el sistema real, por lo tanto, no existe información previa para estimar el grado de correspondencia entre la respuesta del modelo y la del sistema real  Las simulación no produce soluciones óptimas, en contraposición se realizaran muchas ejecuciones, y de ellas, quedarse con la que se considere mejor. Es decir, la simulación es una herramienta descriptiva, no normativa, empleando el lenguaje de la Teoría de la Decisión..

(19) CAPÍTULO 1.. 8.  La simulación no está exenta de las mismas deficiencias que otros modelos matemáticos, como la imposibilidad de cuantificar todas las variables que afecten el comportamiento del sistema, o que el número de variables que se revisan pueda sobrepasar la capacidad de la computadora de la que se dispone. 1.5. Software utilizado en la Simulación de redes.. A continuación se presenta una breve reseña de las herramientas más utilizadas a nivel académico y empresarial para la modelación y la simulación de redes de comunicaciones.[6].[7]  NS.  NS2.  NS3.  GNS3.  OMNeT++.  Packet Tracert.  OPNET Modeler. Este trabajo se concentra en la herramienta OPNET Modeler, siendo hoy una de las más empleadas en las universidades para la modelación y simulación de redes de comunicaciones. 1.6. Que es OPNET Modeler.. OPNET Modeler está basado en editores jerárquicamente organizados, los cuales permiten diseñar y configurar los modelos de red, de nodos y de procesos en las topologías de red que se van a simular con este programa. Los editores trabajan en forma directa y paralela a la estructura real de la red, los equipos y los protocolos. Es una herramienta descrita como un lenguaje de simulación orientado a las comunicaciones de datos. El nombre de OPNET se deriva sus siglas en inglés (Optimized Network Engineering Tools). Permite diseñar y estudiar redes, dispositivos, protocolos y aplicaciones; brinda escalabilidad y flexibilidad, cualidades que le permiten a los usuarios trabajar en procesos de investigación y desarrollo. El aspecto más significativo de esta herramienta es que provee acceso directo al código.

(20) CAPÍTULO 1.. 9. fuente de los elementos que conforman el esquema o modelo de red a simular. El OPNET es ampliamente utilizado como herramienta de enseñanza en las universidades por la facilidad de permitir la visualización a través de objetivos modelados. Es un producto que fue desarrollado para modelar todo tipo de tecnologías básicas y avanzadas que han sido originadas partiendo del modelo de referencia OSI (Interconnection of Open Systems) de la ISO (International Organization for Standardization). Con ellos, es capaz de realizar cualquier modelado genérico de red tomando en cuenta el modelo de referencia OSI, lo cual incrementa la potencialidad de la enseñanza de las tecnologías existentes y emergentes de datos. El desarrollo de los modelos se realiza jerárquicamente, mediante la interconexión de nodos de múltiples tecnologías, utilizando diferentes tipos de enlaces. En OPNET Modeler, se implementan tres tipos de modelos, modelo de red, modelo de nodos y modelo de procesos. Con el simulador OPNET se pueden crear modelos de redes fácilmente, a la vez cuenta con una paleta de objetos que contienen nodos y enlaces. Estos objetos se marcan con un clic izquierdo del ratón y se fijan en el área de trabajo del editor con otro clic izquierdo. Cuenta en su presentación con una barra de Menú (File Edit License Windows Help). Ver figuras 1.[8].[9]. Figura 1 Pantalla de inicio en OPNET [10].

(21) CAPÍTULO 1.. 1.7. 10. Funcionamiento de OPNET Modeler.. OPNET Modeler es un simulador que posee una interfaz muy seductora para los usuarios. Esto es debido a que incluye varias librerías de modelos. El código fuente de estas librerías es accesible si se dispone de la versión OPNET Modeler y esto consigue que el programador se pueda familiarizar más rápidamente con toda la jerarquía interna del programa. Para ser utilizado, primero el usuario tiene que comprender la jerarquía que se utiliza para poder plantear las simulaciones, a continuación en la figura 3 se muestra el orden de esta jerarquía .[11].[12]. Figura 3 Jerarquía de diseño en OPNET.[11].[12] Tenemos un modelo de red donde irán definidas las redes y subredes de la simulación. A continuación dispone de un modelo de nodos donde se define la estructura interna de éstos y por último tiene el modelo de procesos donde se definen los estados que definen un nodo. El modelo de nodos funciona como muestra la figura 4.[11].[12]. Figura 4 Funcionamiento del modelo de nodos de OPNET.[11].[12].

(22) CAPÍTULO 1.. 11. Un nodo puede tener en su interior varios módulos. Éste tiene una función definida en su interior, así, un módulo llamado receptor tendrá la función de recibir los paquetes de otro. Para realizar esta parte de la simulación necesitamos tener el editor de nodo que podremos encontrar en el OPNET Modeler.[11].[12] Los módulos que ofrece el editor de nodo se muestran en la figura 5.. Figura 5 Módulos que ofrece el editor de nodos.[11].[12].

(23) CAPÍTULO 1.. 12. Todos estos módulos se relacionan directamente con los procesos mediante la opción modelo de procesos (Process Model) en su edición de atributos (Edit attributes). Además dispone de un modelo de procesos donde se define lo realizado en cada uno de los módulos de un nodo, el cual se muestra en la figura 6.[11].[12]. Figura 6 Funcionamiento del módulo de nodos.[11].[12] La funcionalidad de cada módulo se define a través de modelos de proceso, que se representan mediante una FSM (Finite State Machines) (Máquinas de Estados Finitos). Las transiciones entre estados pueden ser condicionales o incondicionales.[11] Para crear estos modelos de procesos, el software ofrece un editor llamado editor de procesos. En éste se pueden definir los estados y las transiciones de los estados. Una vez se ha creado el modelo de proceso, el siguiente paso es la compilación y la verificación.[11].[12] En la figura 7 se muestran los iconos de configuración que nos ofrece el modelo de procesos..

(24) CAPÍTULO 1.. 13. Figura 7. Opciones del proceso de modelos.[11].[12] En el momento de realizar una simulación el programador tendrá que efectuar los siguientes pasos:[11].[12]  Descripción del modelo.  Modelo de red.  Modelo de nodos.  Modelo de procesos.  Resultado de la simulación..

(25) CAPÍTULO 1.. 1.8. 14. Programa universitario de OPNET Modeler.. Riverbed proporciona su software gratuitamente con fines docentes y de investigación académica a universidades de todo el mundo que cumplan ciertos requisitos. Más de 25 000 estudiantes y profesores universitarios utilizan productos de Riverbed en Ingeniería Eléctrica, Informática, Sistemas de Administración de la Información y disciplinas relacionadas.[13] El Programa universitario de Riverbed Modeler ofrece:  Completa biblioteca de modelos: Hay disponibles modelos de dispositivos de proveedores y protocolos populares, incluidos modelos especializados como IPv6, LTE (Long Term Evolution), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), MPLS y WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access).  Modelado y simulación avanzados: La simulación de eventos discretos, el modelado analítico y las tecnologías híbridas proporcionan simulaciones escalables de alta fidelidad.  Oferta dirigida para grupos de investigación dentro de universidades (se explica en las secciones de abajo).  Mantenimiento: La adquisición de mantenimiento con descuento es obligatoria en todas las licencias; se ofrece para permitir el acceso a la capacitación y al soporte técnico de Riverbed.  Acceso a la comunidad de usuarios en línea: Compartir ideas, iniciativas e historias de éxito y hacer preguntas a una gran comunidad de usuarios.[13] 1.8.1 Programa universitario de docencia e investigación. Riverbed Modeler y sus módulos modelan dispositivos de comunicación, protocolos, tecnologías y arquitecturas, y simulan su rendimiento en un entorno de redes virtuales dinámico. Las funciones integradas de análisis de datos y depuración de código facilitan el proceso de diseño. Los productos de Riverbed permiten una amplia gama de actividades de investigación académica, como:[13]  Evaluación y mejora de protocolos inalámbricos como LTE, WiMAX y 802.11..

(26) CAPÍTULO 1.. 15.  Estudio de nuevos esquemas de administración de alimentación para redes de sensores.  Investigación de nuevas mejoras en tecnologías de red básicas como IPv6 y MPLS.  Análisis de diseños de redes ópticas. La compra de mantenimiento es obligatoria en todos los módulos ofrecidos a través de este programa. De esta manera, los participantes tendrán acceso a los cursos de capacitación en línea y basados en la web ofrecidos por Riverbed. Riverbed anima a la investigación de nuevas tecnologías y comprende la importancia de la comunidad académica en este esfuerzo. Riverbed proporciona una plataforma para que los usuarios puedan demostrar sus innovadores trabajos de investigación en la conferencia anual de la empresa en Washington, D.C (Distrito de Columbia) (EE. UU.).[13] 1.8.2 OPNET Modeler verción academica. El software Modeler Academic Edition se ha creado para cursos de redes de nivel introductorio. Este software incorpora herramientas para todas las fases del estudio, incluido el diseño de modelos, la simulación, la recopilación de datos y el análisis de datos.[13] Funciones prácticas:  Basado en la versión de Modeler 17.5 PL6.  Puede descargarse desde el sitio web libre de costos.  Capacidad inalámbrica integrada.  Manuales para laboratorios especialmente diseñados.  Licencia renovable de 6 meses.  Respaldo comunitario para nuestros usuarios.[13]. 1.8.3 Modelos ofrecidos.  Módulo de análisis de flujo.  Modelo especializado IPV6 para investigación y desarrollo.  Modelo especializado MPLS.  Modelo especializado UMTS..

(27) CAPÍTULO 1.. 16.  Modelo especializado LTE.  Módulo de sistema en bucle.  Modelo especializado 802.16.  Módulo de código compartido.  Módulo NetDoctor.[13] 1.9. Empleo de OPNET en las universidades del mundo.. A continuación se enumeran algunas de las universidades del mundo que emplean la herramienta OPNET Modeler ya sea con fines educativos e investigativos. 1. En la Universidad de Newcastle. Profesor Patrocinador: Dr.Jamil Y. Khan. Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación. Tema investigativo: Asignación de ancho de banda adaptable para la transmisión de paquetes en la interfaz de aire WCDMA (Broadband Code Division Multiple Access).[14] 2. En la Universidad de Granada. Profesor: Pedro García Teodoro. Departamento de Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones. Tema investigativo: Red IP (Internet Protocol) corporativa multi-departamental con acceso a Internet.[15] 3. En la Universidad Monterey Bay. Profesor: Dr. Sathya Narayanan. Se pretende la integración de OPNET en el currículo de ciencias de la computación mediante la realización de proyectos de año.[16] 4. En la Universidad de Bedfordshire. Profesor: Dr. Sijing Zhang. Departamento: Escuela de Informática y Tecnología. Tema investigativo: Modelado OPNET y simulación del protocolo MAC (Media Access Control) de testigo (token) temporizado bajo esquemas eficientes para soportar tráfico en tiempo real con restricciones duras en tiempo real.[17] 5. En la Universidad de Bedfordshire. Profesor: Dr. Enji Liu. Departamento: Escuela de Informática y Tecnología. Tema investigativo: Está siendo utilizado para su investigación de Nuffield. Que se centra en la seguridad de los servicios web. Se está utilizando para analizar el efecto de aplicar seguridad en diferentes capas.[17] 6. En la Universidad de Goettingen. Facultad de Matemáticas e Informática Proyecto actual: OPNET University Program (colaboración con OPNET Technologies).[18].

(28) CAPÍTULO 1.. 17. 7. En la Universidad de Strathclyde Glasgow. Profesor: Ivan Glesk. Departamento de Ingeniería de Electrónica y Electricidad. Tema investigativo: Un estudio exhaustivo del rendimiento de protocolos de enrutamiento con cambios topológicos en la redes.[19] 8. En la Universidad Loyola Marymount. Profesor: Gustavo Vejarano. Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación, Tema investigativo: WiMAX-RBDS-Sim.[20] 9. En la universidad de Saná. Profesor: Dr.Malek N. Algabri y Dr. Sharaf A. Alhomdy, Facultad de computación y tecnología de la información. Tema investigativo: Análisis de rendimiento de IPv6 sobre MPLS y MPLS-VPN de la Universidad de Saná.[21] 10. En la universidad de Cachemira. Departamento de Ingeniería y Ciencias de la Computación. Tema investigativo: Evaluación del rendimiento de IPv4 e IPv6 sobre MPLS.[22] 11. En la universidad de Brunel. Profesor: Amin Amini Maghsoud Bigy. Departamento de Electrónica e Ingeniería Informática. Tema investigativo: Análisis de rendimiento MPLS.[23] 12. En la universidad de GLA (Glasgow). Departamento de Ingeniería Informática y Aplicaciones. Tema de investigación: Un Enfoque para Entender el Enrutamiento Seguro de MANET (Mobile Ad hoc Networks).[24] 1.10 Otras investigaciones con OPNET. 1. En la Revista Internacional de Investigación en Ingeniería y Tecnología. Tema investigativo: En este trabajo, el objetivo de los modelos de simulación se presenta para investigar el rendimiento de los códec de VoIP (Voice Over Internet Protocol) a través de redes WiMAX y FDDI (Data Interfaces Sent by Fiber) que se diseñan especialmente para la Universidad de Adén.[25] 2. Editor: Springer, Singapore. Autor: Jun-Ho HuhSeung-Mo JeKyungryong Seo. Tema investigativo: Diseño y Configuración de Técnicas de Evitación para la Peor Situación en las Comunicaciones de Zigbee.[26].

(29) CAPÍTULO 1.. 18. 3. Revista Internacional de avanzar en la investigación, IJOAR .ORG ISSN 23209194. Tema investigativo: Comparación de la radio y de red LAN por fibra óptica.[27] 1.11 Elección del software para la Simulación. Tomando en cuenta las exigencias de la universidad en cuanto a Modelación y Simulación, Se opta por OPNET Modeler para la realización de estos laboratorios debido a:[8]  Que es una herramienta destinada a la optimización de redes, como sus siglas lo indican (Optimized Network Engineering Tools).  Su lenguaje de simulación está orientado a las comunicaciones de datos.  Permite diseñar y estudiar redes, dispositivos, protocolos y aplicaciones; brinda escalabilidad y flexibilidad, cualidades que le permiten a los usuarios trabajar en procesos de investigación y desarrollo.  Provee acceso directo al código fuente de los elementos que conforman el esquema o modelo de red a simular.  Es un producto que fue desarrollado para modelar todo tipo de tecnologías básicas y avanzadas que han sido originadas partiendo del modelo de referencia OSI de la ISO.  Es ampliamente utilizado como herramienta de enseñanza en las universidades, incluyendo la nuestra, por la facilidad de permitir la visualización a través de objetivos modelados.  Es una herramienta potente y versátil..

(30) CAPÍTULO 2. 19. CAPÍTULO 2. Desarrollo de laboratorios.. En este capítulo se incluyen 3 proyectos de laboratorio desarrollados en la herramienta OPNET Modeler, los cuales abarcan temas importantes de la asignatura de Redes de Comunicaciones que se imparte en la carrera de Telecomunicaciones y Electrónica , Facultad Eléctrica, Universidad Central de las Villas. Dichos laboratorios serán usados como consulta adicional al programa analítico oficial de la asignatura.  El primer proyecto incluye temas relacionados con las redes LAN Ethernet, WLAN, VLAN, realizando un acercamiento a la red UCLV.  El segundo proyecto incluye protocolos de enrutamiento y se establece una comparación usando esquemas de direccionamiento para IPv4 e IPv6.  El tercer proyecto incluye temas relacionados con la tecnología MPLS, VPN. 2.1. Simulación en OPNET.. En OPNET se utilizan dos modos de simulación:  Simulación de eventos discretos DES.  Simulación de análisis de flujo. En cuanto a la simulación de eventos discretos (DES) se puede resaltar que en una simulación DES se utilizan eventos para describir sucesos o acciones que tienen lugar en u determinado momento. Cada uno de estos eventos tiene un instante de incidencia puntual en la escala temporal. Esta escala al igual que el resto de magnitudes es discreta. Durante la simulación, se puede distinguir entre el tiempo real y el tiempo de simulación por ello se utilizan variables contador para representar el momento actual y las cantidades.

(31) CAPÍTULO 2. 20. de tiempo. También se utilizan varias variables de estado para representar la fase del sistema simulado, por lo que se referencia al sistema, evoluciona en la memoria del ordenador, produciéndose diferentes eventos que edifican las variables de estado, y estas a su vez determinan los futuros eventos. Cada evento tiene un instante de incidencia puntual, es decir, pueden ser representados sobre la escala temporal discreta de la simulación ocupando una única posición. De este modo dichos eventos logran ser ordenados cronológicamente según su instante de incidencia, En este tipo de simulación, el evento es la unidad de ejecución. Cada uno describe una acción, y el resultado de esta es la modificación de las variables de estado. Esta característica está especialmente soportada por lo lenguajes OOP (Object-Oriented Programming) (Programación Orientada a Objetos). Se puede destacar que una de estas simulaciones puede ser muy detallada, pero suele demorar más que una de flujo.[28] En el caso de la simulación de análisis de flujo esta permite analizar IP, ATM (Asyncronous Transfer Mode), Frame Relay, MPLS, y redes de conmutación de circuitos, en el análisis de una red, análisis de flujo considera los flujos de tráfico en la red, así como los modelos detallados para el direccionamiento IP de red y la implementación del protocolo de enrutamiento, al ejecutar un análisis de flujo, Modeler calcula las rutas, las utilizaciones y otra información de rendimiento para un escenario estático específico basado en los flujos de tráfico configurados en el modelo de red. Sólo se considera el tráfico analítico, como el tráfico de flujo. El tráfico discreto, como el tráfico de los modelos de aplicación estándar y personalizado, no afecta los resultados del análisis de flujo, También puede configurar la red con objetos fallidos y utilizar Análisis de flujo para realizar un análisis de supervivencia configurado manualmente. Esto le proporciona acceso a resultados más detallados de la condición de falla. Se debe marcar los objetos fallidos antes de ejecutar el análisis. Además el análisis de flujo puede calcular los retrasos encontrados por los paquetes a medida que los flujos de tráfico se propagan en una red. El cálculo del retardo en el análisis de flujo difiere del cálculo en la simulación de eventos discretos (DES). Mientras que el DES considera la longitud de cada paquete individual, el análisis de flujo calcula los retrasos de paquetes usando un tamaño medio de paquete de 243 bytes (1944 bits).[28].

(32) CAPÍTULO 2. 21. 2.2.1 Recolección de estadisticas La recolección de estadísticas en OPNET es otro elemento importante a tener en cuenta, ellas están directamente relacionadas con las métricas que miden el desempeño de una red y que incluyen entre otros el ancho de banda, el retardo de la red, los tiempos de respuesta de las diferentes aplicaciones, la razón de transferencia exitosa y los porcientos de utilización de los enlaces. Opnet incluye estadísticas globales, de nodo y de enlace que pueden ser vistas de manera gráfica y que su evaluación es importante para ayudar a encontrar las respuestas a las interrogantes que motivaron el estudio mediante la simulación. Ellas ofrecen una comprensión de lo que puede haber ocurrido durante la corrida de la simulación y generalmente almacenadas en el disco local como un fichero de resultados. Los procesos de simulación en OPNET recolectan los valores estadísticos y el instante de tiempo cuando el valor fue registrado y almacenado como un par. Cada valor describe el estado del proceso bajo la ocurrencia de cierto evento o en el instante específico de tiempo. Capacidad o Ancho de Banda (bandwidth): Capacidad de transporte de datos de una red o de un circuito, generalmente medidos en bps (Bit per Second) (Bits por Segundos). Algunos le llaman capacidad del canal nominal, o sea la máxima cantidad de bit por segundos. Retardo o Latencia (Delay/latency): Es el tiempo que transcurre desde que una trama está siendo transmitida desde un nodo hasta que la misma es entregada en otro nodo o sitio de la red. Razón de Transferencia exitosa (Throughput): Cantidad de datos libres de errores exitosamente transferidos entre nodos por unidad de tiempo, generalmente en bits por segundo. En ocasiones también le llaman capacidad efectiva del canal y la misma es una fracción de la capacidad nominal del canal. Utilización: Por ciento en uso de la capacidad total disponible, o sea que fracción de la capacidad nominal está en uso. La utilización de la red es una medida de la cantidad de ancho de banda utilizado durante un período de tiempo específico. La misma es expresada como un porciento de la capacidad. Por ejemplo una herramienta de monitoreo puede estar utilizando un segmento de la red un 30%. Carga ofrecida (Offered Load): Suma de todos los datos de todos los nodos de la red que son enviados en un instante de tiempo..

(33) CAPÍTULO 2. 22. Tiempo de Respuesta (Response Time): Cantidad de tiempo entre una solicitud de algún servicio de red y la respuesta al servicio. Definición de los parámetros que intervienen en la simulación.  Duración: Es un número en punto flotante que representa la duración máxima de la corrida de la simulación en (segundos, minutos, horas, o lo que se seleccione) de tiempo simulados. De no especificarse un valor, por defecto tomara 1 hora o 3600 segundos.  Simiente (seed): Este entero configura el estado inicial del número aleatorio, de no ser especificado, por defecto se coloca 128.  Valores por estadística: Es el número de valores a ser recolectados por cada estadística, es muy importante pues con él se limitan el tamaño de los ficheros de salida, en caso de no definir, por defecto es 100.  Intervalos actualizados: Es el intervalo en número de eventos en los cuáles los reportes de estado son mostrados en la pantalla en el curso de la simulación. Si no se especifica toma valor de 500000.  Núcleo de la Simulación (Kernel): Es el código ejecutable, que incluye todos los procedimientos del kernel, que interactúa con el código del modelo para administrar y ejecutar una simulación.  Nombre de la simulación: Este es el nombre que define la simulación de un escenario específico.  Comentarios de la simulación: Se coloca algún comentario de la simulación para su posterior análisis. 2.2. Habilidades Generales.. Para la realización de estos proyectos se necesitan una serie de habilidades las cuales se mencionan a continuación.  Configurar y describir las características y funciones de las VLAN en Conmutadores de Capa 2  Seleccionar los dispositivos de interconexión para el montaje del escenario.  Asignar direcciones IPv4 e IPv6 a una interfaz red..

(34) CAPÍTULO 2. 23.  Configurar Enrutadores/Conmutadores de Capa 3(capa de red).  Seleccionar el protocolo de aplicación necesario de acuerdo a los objetivos perseguidos en la red.  Crear y configurar redes privadas virtuales con las potencialidades que ofrece OPNET.  Configurar rutas estáticas entre enrutadores.  Determinar el desempeño de Redes IP/MPLS.  Definir una red MPLS que use aplicaciones y Conmutación de Etiquetas Multiprotocolo (MPLS).  Utilizar herramientas de modelación y simulación para analizar el comportamiento de aplicaciones en la Red. 2.3. Laboratorio # 1. Sección de red UCLV, LAN Ethernet, WLAN y VLAN. Este proyecto abarca temas importantes relacionados con las redes LAN-Ethernet a las que se le adicionan enlaces inalámbricos y los vinculados a la implementación y configuración de redes LAN virtuales impartidos en la asignatura de Redes I. El esquema topológico muestra una sección real de la red UCLV particularmente el enlace de la Facultad de Eléctrica (FIE) que involucra 4 laboratorios reales que están ubicados en los locales 104, 105, 107 y 224 enlazados a 1 gbps usando fibra óptica con el nodo central de la red UCLV para acceder a los servicios de email, acceso web, transferencia de ficheros, VoIP y videoconferencias.  Objetivo general.. Evaluar el desempeño de la red y el funcionamiento de las VLAN para el segmento de red propuesto.  Objetivos específicos. -. Definir el esquema topológico que cumpla con los requerimientos técnicos que se proponen.. -. Establecer la configuración de los segmentos de red que usan las VLAN y probar la conectividad de la red usando el protocolo ICMP (Internet Control Message Protocol)..

(35) CAPÍTULO 2. -. 24. Definir las estadísticas que miden el desempeño de la red y medir el tráfico en los enlaces y los servidores..  Preparación previa. Es importante conocer el ambiente de trabajo en OPNET y tener conocimientos básicos sobre la creación y configuración de redes virtuales, la configuración de enlaces inalámbricos, aplicando el estándar IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineering) 802.11, así como los protocolos que pueden ser usados para probar la conectividad de la red  Tareas a desarrollar. -. Definir el esquema topológico que representa el enlace FIE-UCLV. -. Configurar los nodos, enlaces y establecer dos VLAN que separen el tráfico inalámbrico del resto del tráfico de la red.. -. Probar la conectividad total del esquema propuesto.. -. Medir el desempeño, el tráfico y la carga de la red..  Técnica operatoria. Con el uso de la herramienta OPNET Modeler se va a crear, simular y evaluar un segmento real de la red UCLV con enlaces a 1Gbps, la implementación de VLAN que separen el tráfico inalámbrico del resto del tráfico de la red en dos escenarios variando la cantidad de usuarios por nodos y medir el desempeño y la carga de tráfico de la red propuesta.  Pasos a seguir. a) Definir un nuevo proyecto. Para la definición del nuevo proyecto en el menú FILE del software OPNET Modeler se selecciona “New” para comenzar un nuevo proyecto, luego, se asigna el nombre al proyecto y al escenario #1, Al realizar esto se iniciara el asistente (Wizard) donde se seleccionan los valores de la Tabla 1.1 para conformar el proyecto. Diálogo de selección.. Valores. 1 Initial Topology.. Create Empty Project..

(36) CAPÍTULO 2. 2 Choose Network Scale.. Campus.. 3 Specify Size.. 10 x 10 kilometers.. 4 Selecta Technologies.. Demands.. 25. Ethernet. LANs. 5 Review.. Chequear valores. Presionar el botón “Finish” Tabla 1.1 Parámetros y configuraciones.. b) Definición de la topología. En la confección de este proyecto se emplearon los siguientes componentes ubicados en la paleta de objetos (Object Palette): 1. Application Config (X1). 2. Profile Config (X1). 3. Ethernet4_switch_with_layer3 (X2). 4. Ethernet16_switch (X4). 5. Wireless LAN (X2). 6. Ethernet16_switch (X5). 7. 1000BaseX_LAN (X4). Todos estos dispositivos están conectados con: 1. 1000BaseX dúplex. En el anexo 1.1 Figura 1 se muestra el esquema topológico de la red. c) Configuración. Aplicaciones..

(37) CAPÍTULO 2. 26. Para configurar las aplicaciones que va a soportar la red, Clic derecho en el dispositivo y se selecciona Edit Attributes, se configura el objeto “Application Definition”, el cual se coloca en “Default”, con el objetivo de que se puedan usar las 16 aplicaciones que posee el OPNET Modeler por defecto. Ver anexo 1.2 Figura 2. Perfiles. Para crear los perfiles, Clic derecho en el dispositivo y se selecciona Edit Attributes, se configura el objeto “Profile Definition”, en el cual se crean 5 perfiles (Http, voz, ftp, Email, videoconferencia) hay que destacar que cada perfil coincide con el nombre de la aplicación para su mejor entendimiento a la hora de asignarlo o configurarlo. En el anexo 1.3 Figura 3, 4, 5 se muestra esta configuración. Perfiles en cada nodo. Para la configuración de los nodos Lab_104_105_107 se seleccionan estos, y en Edit Attributes / Applications / Application: Supported Profile / edit / Profile Name, se seleccionan los perfiles, que son (Http, VoIP, ftp, Email, videoconferencia) para que la configuración sea aplicada a los 3 nodos marcar Apply to selected objects. En el anexo 1.4 Figura 6 se muestra. En el caso del lab_224 se le adiciona el perfil de videoconferencia y su configuración en Edit Attributes / Applications / Application: Supported Profile / edit / Profile Name. En el anexo 1.4 Figura 7 se muestra. Red inalámbrica WLAN. Para la configuración de los nodos inalámbricos se sigue el procedimiento siguiente, doble clic izquierdo en una de las Wireless LAN, a continuación clic derecho en una de las estaciones y se seleccionar “Select a Similar Nodes”, repita el clic y seleccione Applications / Application: Supported Profile / edit / y seleccione el Profile Name (Http, voz, ftp, Email), para finalizar, Apply to selected objects, seguidamente se deseleccionan todas las estaciones anteriormente mencionadas y se seleccionan 5 de estas al azar para adicionarles (videoconferencias) a los perfiles que ya tienen, tener en cuenta que esta vez no se marca Apply to selected objects. Ver anexo 1.5 Figura 8. Interfaces de lazo Cerrado Para Switch_Core_Puerta y Switch_Core_FIE..

(38) CAPÍTULO 2. 27. Se configura “Loopback Interfaces” de la forma siguiente: en Protocols / IP / Interfaces / Create Loopback Interfaces, a continuación seleccionar el protocolo RIP (Routing Information Protocol). En el anexo 1.6 Figura 9, 10 se demuestra este procedimiento. VLANs en Switch_Core_Puerta y Switch_Core_FIE. Para la configuran las VLAN, se seleccionan los dos ethernet4 switch with layer3, y en Edit Attributes / VLAN Parameters / Colocar el “Scheme” en Port-Based VLAN / definir las VLAN en “Sopprted VLANs” las cuales son (VLAN_1 por defecto, VLAN_100, VLAN_200), para que esta configuración se aplique a los dos, seleccionar Apply to selected objects. En el anexo 1.6 Figura 11 se muestra dicha configuración. VLAN en los ethernet16_switch. Se recorre un procedimiento similar al anterior realizado en Switch_Core_Puerta y Switch_Core_FIE. En el anexo 1.7 Figura 12 se muestra. Puertos en correspondencia con VLANs. Configuración de los puertos de las VLAN en los “ethernet4 switch with layer3” y en los “ethernet16_switch” estos puertos pueden ser troncales para soportar todas las VLAN o de acceso para soportar solo las VLAN que se les configuren, a continuación en la tabla 1.2 se desglosa por cada nodo los puertos, las VLAN que soporta y si es de acceso o troncal. Desde.. Hacía.. VLAN Soportada. Tipo de puerto.. Switch_Core_Puerta. Switch_Core_FIE. 1-100-200. Troncal. Switch_WIFI_Puerta. 1-100-200. Troncal. Switch_Puerta. 1-100-200. Troncal. Switch_Core_Puerta. 1-100-200. Troncal. Switch_WIFI_FIE. 1-100-200. Troncal. Switch_FIE. 1-100-200. Troncal. Lab_104. 100-200. Acceso. Lab_105. 100-200. Acceso. Switch_Core_FIE. Switch_FIE.

(39) CAPÍTULO 2. Switch_Puerta. Switch_WIFI_Puerta. Switch_WIFI_FIE. 28. Lab_107. 100-200. Acceso. Lab_224. 100-200. Acceso. FTP. 100-200. Acceso. HTTP. 100-200. Acceso. Email. 100-200. Acceso. VOZ_IP. 100-200. Acceso. VIDEO_CONF. 100-200. Acceso. Switch_Core_Puerta. 1-100-200. Troncal. WIFI_Puerta. 100-200. Acceso. Switch_Core_FIE. 1-100-200. Troncal. WIFI_FIE. 100-200. Acceso. Tabla 1.2 Correspondencia entre nodos, puertos, VLAN, tipo de acceso del puerto. Para esta configuración es necesario saber que puerto se va a configurar y cuáles son sus características, como ejemplo de esto se toma el primer puerto de la tabla 1.2, sobre el conductor de 1000BaseX dúplex que los une se da clic derecho y se selecciona Edit Ports, ya con el puerto se da clic derecho en el “Switch Core Puerta” / Edit Attributes / Switch Port Configuration… / se selecciona dicho puerto y en VLAN Parameters / Supported VLANs / Edit… / se selecciona las VLAN y que soportará y el tipo de acceso del puerto, Acceso (Send Untagged) o troncal (Send Tagged). En el anexo 1.8 Figura 13, 14 se demuestra con más detalles Flujo de tráfico de conectividad (IP_ping_Traffic). Para su selección se utiliza la paleta de objetos “Object Palette” una vez seleccionado IP_ping_Traffic dirigirse a WIFI_Puerta, dar clic derecho / Enter Subnet / seleccionar una de las estaciones / clic derecho en el espacio de trabajo / Go To Parent Subnet / dirigirse a WIFI_FIE / Clic derecho sobre el nodo / Enter Subnet / seleccionar una de las estaciones, Seleccionar las dos rutas de IP_ping_Traffic que aparecen en el espacio de trabajo / acceder.

(40) CAPÍTULO 2. 29. a / Edit Attributes / en este punto definir Record Route en Ping Pattern. Ver Anexo 1.9 Figura 15,16, 17. Servidores. La configuración se realiza de manera similar en cada uno, se comienza por Edit Attributes / Application: Supprted Services / Edit / seguido de esto se seleccionan las aplicaciones que se deseen, que en este caso coinciden con el nombre de los perfiles para una mayor facilidad. En el anexo 1.10 Figura 18, 19 se expone esta configuración. d) Selección de estadísticas. Para comparar y evaluar los resultados se han creado dos escenarios con 10 usuarios por nodos en el original y un segundo escenario donde se aumentó el número de usuarios a 50 para cada nodo. Las estadísticas seleccionadas para este proyecto muestran tiempo de respuesta de subida y tráfico recibido en bytes/segundos para el Email, así como el retardo de la red, el tráfico perdido (Dropped) entre VLAN, el tráfico recibido en paquetes por la VLAN, el retardo de la red inalámbrica en segundos, la carga de esta red en bits/segundos, la razón de transferencia para los dos escenarios en bits/segundos y además se muestra el funcionamiento de ICMP usando el flujo de tráfico de conectividad (IP_ping_Traffic) para la red inalámbrica, que determina la conectividad de la red hacia un destino especificado. En el anexo 1.10 Figura 20 se expone esta selección. e) Configuración de parámetros para la simulación. Los tiempos de la simulación se establecen en 20 min para lograr la convergencia de la red y que la visualización de las gráficas pueda mostrar los verdaderos resultados, dichos parámetros son:  Duración: 20 minutos.  Simiente (seed): Por defecto 128.  Valores por estadística: Por defecto 100.  Intervalos actualizados: Por defecto 500000.  Núcleo de simulación: Recomendado development..

(41) CAPÍTULO 2. 2.4. 30. Laboratorio # 2. Direccionamiento y enrutamiento IP.. El proyecto de red propone simular dos escenarios, uno con direccionamiento IPv4 y el otro con IPv6, donde 5 nodos LAN con 10 estaciones cada uno se conectan a través de un backbone Ethernet formado por 10 enrutadores L3 enlazados a 1 Gbps, para acceder a los servicios de Email, HTTP, FTP, Base de Datos, VozIP y Videoconferencia que se ubican en el Centro de Datos de la red y que usan a OSPF como protocolo de enrutamiento para ambos esquemas de direccionamiento.  Objetivos generales. Evaluar el comportamiento de la red IPv4 e IPv6 que usa como protocolo de enrutamiento OSPFv2 y OSPFv3 y enlaces a 1gbps.  Objetivos específicos. -. Proponer y configurar el esquema topológico apropiado para dar cumplimiento al objetivo general propuesto.. -. Aplicar el direccionamiento IPv4 e IPv6 para los dos escenarios propuestos.. -. Configurar a OSPF como protocolo de enrutamiento para ambos escenarios.. -. Probar la conectividad de la red usando el protocolo ICMP.  Preparación previa. Familiarizarse con el ambiente de trabajo en OPNET y saber configurar ambas versiones del protocolo IP así como los protocolos de enrutamiento para proyectos sencillos orientados por el profesor.  Tareas a desarrollar. -. Diseñar el esquema topológico que cumpla con los requerimientos técnicos que se persiguen.. -. Configurar los nodos, enrutadores, enlaces y servidores de manera apropiada para cumplir con el objetivo general propuesto.. -. Aplicar los esquemas de direccionamiento IPv4 e IPv6 en dos escenarios por separado.. -. Configurar OSPF como protocolo de enrutamiento.. -. Evaluar el comportamiento de OSPF y LSA en cuanto a carga y convergencia..

(42) CAPÍTULO 2. 31.  Técnica operatoria Usando la herramienta OPNET Modeler se va a crear, simular y evaluar una red LAN Ethernet con enrutadores de nivel 3 y enlaces a 1Gbps para comparar dos escenarios que usan esquemas de direccionamiento diferentes y a OSPF como protocolo de enrutamiento usando el editor de Proyectos que posee el mismo. Este material de apoyo se enfoca en comparar la convergencia de la red con OSPF, el tráfico de paquetes Hello para toda la red, el tráfico total de LSA y OSPF, el tráfico ICMP y los tráficos enviado y recibido por las aplicaciones de videoconferencias y a la razón de transferencia exitosa de la red, Pasos a seguir. a) Definición de un nuevo proyecto. Para la definición de un nuevo proyecto en el menú FILE del software OPNET Modeler se selecciona “New” para comenzar un nuevo proyecto, luego, se asigna nombre al proyecto y al escenario #1, Al realizar esto se inicia el ayudante (Wizard) donde se seleccionan los valores de la Tabla 2.1 para conformar el proyecto. Diálogo de selección. 1 Initial Topology. 2 Choose Network Scale. 3 Specify Size. 4 Select a Technologies.. Valores Create Empty Project. Campus 10 x 10 kilometers. Demands. Ethernet. LANs.. 5 Review.. Chequear valores. Presionar el botón “Finish” Tabla 2.1 Parámetros y configuraciones.. b) Definición de la topología. En la confección de este proyecto se emplearon los siguientes componentes ubicados en la paleta de objetos (Object Palette) del editor de proyecto del OPNET. 1. Application Definition (X1). 2. Profile Definition (X1). 3. Ip_ping_traffic (X1)..

(43) CAPÍTULO 2. 32. 4. CS_10720_2s_fe24_srp (X10). 5. 1000BaseX_LAN (X5). 6. Ethernet16_switch (X1). 7. Ethernet_server (X6). Todos estos dispositivos están conectados con: 1. 1000BaseX dúplex. En el anexo 2.1 Figura 1 se muestra. c) Configuración. Aplicaciones. Para configurar las aplicaciones que va a soportar la red, Clic derecho en el dispositivo y se selecciona Edit Attributes, se configura el objeto “Application Definition”, el cual se pone en “Default”, con el objetivo de que se puedan usar las 16 aplicaciones que posee el OPNET Modeler por defecto. En el Anexo 2.2 Figura 2 se muestra lo anteriormente descrito. Perfiles. Para crear los perfiles, se selecciona Edit Attributes, se configura el objeto “Profile Definition”, en el cual se crean 6 perfiles, que en este caso coinciden con los nombres de las aplicaciones que contienen para una mayor facilidad, Dichos perfiles son FTP, Email, HTTP, Video, Voz, Base Datos. En el anexo 2.3 Figura 3, 4, 5 se pueden encontrar estos perfiles. Nodos. Para la configuración de la cantidad de estaciones en los nodos LAN_1_2_3_4. Primero se seleccionan los nodos, un instante después se configura el objeto Edit Attributes / LAN / Number of Workstations (colocar este en 50 estaciones), para que esta configuración se aplique a todas los nodos es necesario marcar la casilla Apply to selected objects. En los anexos 2.4 Figura 6 se detalla este proceso. En el caso del nodo LAN_5 se deja con la cantidad de estaciones por defecto (10 estaciones)..

(44) CAPÍTULO 2. 33. Perfiles en cada nodo. Para la configuración de los nodos LAN_1_2_3_4_5, la configuración se hace por separado, seleccionar un nodo y editar el objeto Edit Attributes y a continuación Application: Supported Profile / seleccionar el nombre del perfil. Este proceso se repite para cada uno de los nodos, con la diferencia del perfil que se elige para cada nodo, en la tabla 2.2 se muestra la correspondencia entre perfil y nodo. Para más información remitirse al anexo 2.4 Figura 7. Nodos. LAN_1 LAN_2 LAN_3 LAN_4 LAN_5. Perfil por nodo.. FTP Email Base Datos Voz Http_Video Tabla 2.2 Configuración de los perfiles de cada nodo.. Protocolo IPv4. La configuración del protocolo de internet versión 4 (IPv4) se realiza desde Protocols / IP / Addressing /Auto-Assing Ipv4 Addresses. Este proceder se detalla en el anexo 2.5 Figura 8. Protocolo OSPF. Para el cambio de protocolo_RIP (que es el protocolo de enrutamiento que usa OPNET por defecto) a Protocolo_OSPF que se utiliza en este escenario, se realiza el siguiente recorrido, en Protocols / IP / Routing / Configure Routing Protocols / se habilita la casilla de OSPF en el asistente de configuración y se aplican los cambios. En el anexo 2.5 Figura 9, 10 se encuentra una descripción más detallada. Flujo de tráfico de conectividad (IP_ping_Traffic). Para su selección se utiliza la paleta de objetos “Object Palette” una vez seleccionado IP_ping_Traffic, dirigirse a el nodo LAN_2 dar clic izquierdo y luego repetir el clic en Email_server, nuevamente dar clic en LAN_2 y posteriormente en LAN_5, seleccionar los dos tráficos en el espacio de trabajo y configurar el objeto / Edit Attributes / colocar Ping Pattern en Record Route / para que la configuración se aplique a los dos tráficos se marca.

(45) CAPÍTULO 2. 34. Apply to selected objects. La aclaración de esta explicación se puede ver en el anexo 2.5 Figura 11, 12. Servidor. La configuración se realiza de manera similar en cada uno, y para esto se hace clic derecho en el dispositivo y seleccionar el objeto Edit Attributes / Application: Supprted Services, seguido de esto se seleccionan las aplicaciones que se deseen. En el Anexo 2.6 Figura 13, 14 se describe. Escenario #2 (IPv6) con OSPFv3. Se duplica el escenario original nombrándolo IPv6_OSPFv3, se puede comprobar de la siguiente manera, en Scenarios, luego Manage Scenarios, si se desea cambiar el nombre o borrar el escenario, en este punto se puede realizar. En el anexo 2.7 Figura 15, 16 se hace visible este procedimiento. Selección de un escenario u otro. Para la selección de un escenario u otro se debe oprimir el botón Scenarios, luego en Switch To Scenario y se elige el deseado. En el anexo 2.7 Figura 17 se describe con más detalle. d) Configuración. Eliminar IPv4 del proyecto. Asegurar que está el escenario IPv6_OSPFv3 abierto, aplicar clic izquierdo en Protocol / IP / Addressing / Clear IP Addresses, y así queda eliminado IPv4. Esto se muestra en el anexo 2.8 Figura 18. Asignar IPv6 al escenario. Para asignar las direcciones IPv6, aplicar clic izquierdo en Protocols / IPv6 / Auto-Assign IPv6 Addresses. En los anexos 2.8 Figura 19 se muestra. Asignar OSPF al escenario..

(46) CAPÍTULO 2. 35. En este caso la configuración se realiza de la siguiente forma, Clic izquierdo en Protocols / IPv6 / Configure IPv6 Routing Protocols, en este punto marcar la casilla OSPFv3 y desmarcar la casilla RIPng. Se describe mediante el anexo 2.8 Figura 20. Seguidamente se necesita dejar solo el protocolo IPv6 en el escenario, Clic en Protocols / IP / Addressing / Auto-Assing IP Addresses / en este punto marcar Set IPv4 addresses “No IP Address” . En el anexo 2.8 Figura 21 se muestra. Configuración de las direcciones en los enrutadores. Para esta configuración se aplica clic izquierdo en Protocols / IP / Addressing / AutoAssign Router Ids. En el anexo 2.9 Figura 22 se realiza este procedimiento. Flujo de tráfico de conectividad (IP_ping_Traffic). En este caso se realiza una reconfiguración ya que estaba configurado para IPv4 y en este escenario se tiene IPv6, se seleccionan los dos tráficos IP y se configura el objeto Edit Attributes / colocar Ping Pattern en Record Route (IPv6) / para que se aplique a los dos tráficos seleccionar Apply to selected objects. En el anexo 2.10 Figura 23 se muestra. e) Selección de estadísticas. Para evaluar los resultados de los escenarios simulados en este proyecto se necesita visualizar las estadísticas relacionadas con duración de convergencia de red para OSPF y OSPFv3, el tráfico total de paquetes Hello, el tráfico total de paquetes LSA, el tráfico total utilizado por el protocolo OSPF, se analizan las demandas de tráfico y los saltos que experimenta un paquete para recorrer la red, y por último se analiza el tráfico enviado y recibido por la aplicación de videoconferencia acompañado de la razón de transferencia, todo esto para los dos escenarios de (IPv4 y IPv6). En el Anexo 2.10 Figura 24 se visualiza. f) Configuración de los parámetros para la simulación. Los tiempos de simulación se establecen en 20 min para lograr la convergencia de la red y que la visualización de las gráficas pueda mostrar los verdaderos resultados, dichos parámetros son:  Duración: 20 minutos..

(47) CAPÍTULO 2. 36.  Simiente (seed): Por defecto 128.  Valores por estadística: Por defecto 100.  Intervalos actualizados: Por defecto 500000.  Núcleo de simulación: Recomendado development. 2.5. Laboratorio # 3. Red MPLS con aplicaciones VPN.. El esquema topológico que muestra el proyecto describe la conexión de 4 clientes y dos nodos 100BaseT con 10 estaciones cada uno que se conectan a través de un backbone MPLS a 4 estaciones que están al otro extremo de la red. El backbone MPLS está conformado por 3 LER (Label Edge Router) (Enrutadores de Borde) y 7 LSR (Label Switched Routers) (Enrutadores de Interiores) que están unidos por una Red Privada Virtual (VPN) que se configura entre el LER1 – LER3 y LER2 - LER3 para comunicar las estaciones. Se establecen demandas o flujos de tráfico IP entre los nodos y a OSPF como protocolo de enrutamiento para el backbone MPLS y en los enrutadores de borde se establece a BGP como protocolo de enrutamiento de compuerta exterior.  Objetivos generales. Analizar el tráfico entre los clientes de extremo a extremo de la red y el funcionamiento de las VPN sobre MPLS.  Objetivos específicos. -. Implementar la topología de la red y configurar el backbone MPLS al que se conectan las estaciones clientes.. -. Crear redes privadas virtuales en el interior de una red MPLS.. -. Establecer las demandas o flujos de tráfico para comunicar los nodos de la red.. -. Analizar la conectividad entre las estaciones.. -. Analizar las variables que miden el tráfico y desempeño de la red..  Preparación previa. Familiarizarse con el espacio de trabajo de OPNET Modeler, mediante la documentación de tutoriales que brinda el mismo, en la pestaña HELP de la barra de menú o su tutorial en línea, y estudiar los conceptos impartidos en las conferencias sobre MPLS como tecnología.