Simulaciones para la enseñanza de Redes de Computadoras

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Matemática, Física y Computación Licenciatura en Ciencia de la Computación. Trabajo de Diploma. Simulaciones para la enseñanza de Redes de Computadoras.. Autor: Laura Beatriz Ortega Ruiz. Tutor: Dr. Mateo G. Lezcano Brito. 2014.

(2) DICTAMEN. La que subscribe, Laura Beatriz Ortega Ruiz, hago constar que el trabajo titulado “Simulaciones para la enseñanza de Redes de Computadoras” fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de los estudios de la especialidad de Ciencia de la Computación, 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 publicado sin la autorización de la Universidad.. ____________________ Firma del autor. Los abajo firmantes, certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdos 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 Seminario. ____________________ Fecha.

(3) Dedicatoria A mi mami, a mi papi, a mis abuelos y tíos por su gran amor y por ayudarme a llegar a la meta. A todos mis seres queridos y a los que me quieren a mí también..

(4) AGRADECIEMIENTOS A Dios. A mi mamá, a mi papá y a toda mi familia por ser impulso y guía. A mi novio y su familia por brindarme su apoyo en todos los momentos. A mis amigos: los nuevos y los viejos, los que se fueron y los que están, por molestarme, alegrarme y comprenderme en todo momento. A mi tutor Dr. Mateo Lezcano, por ser tan paciente conmigo a pesar de mis defectos. A los profesores maravillosos con los que he tenido la suerte de contar a lo largo de toda la carrera. A la vida, que me ha dado tanto….

(5) PENSAMIENTO. No pretendamos que las cosas cambien si siempre hacemos lo mismo.. Albert Einstein..

(6) RESUMEN En este trabajo se hace un breve análisis acerca del desarrollo de la enseñanza asistida por computadoras, particularizando en el uso de las simulaciones para la enseñanza de Redes de Computadoras. Con el propósito de elegir la herramienta más adecuada para hacer las simulaciones, se realiza un estudio de tres de ellas y se llega a la conclusión de que la elegida debe ser el Macromedia Flash Player y su lenguaje Action Script. Las simulaciones realizadas se insertaron en los nodos correspondientes del sistema SERC que a su vez forma parte del repositorio para la enseñanza basado en mapas conceptuales de la Universidad Central de Las Villas y también se creó un sitio web que contiene las simulaciones y se puede usar de forma independiente..

(7) ABSTRACT. In this work a brief analysis about the development of the computer-assisted learning is performed, particularizing in the use of simulations for the process of teaching of Computer Networks. In order to select the best-suited tool to perform the simulations, a study of three of them is developed, arriving to the conclusion that Macromedia Flash Player must be selected, with Action Script as language. The simulations performed were inserted in the corresponding nodes of the SERC system, which is part of the teaching repository based on conceptual maps of the “Universidad Central de Las Villas”. Also, a website containing the simulations was created, which can be use in an independent way..

(8) TABLA DE CONTENIDOS INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 1 CAPÍTULO I: LA ENSEÑANZA ASISTIDA POR COMPUTADORA Y LA ENSEÑANZA DE LAS REDES DE COMPUTADORAS ............................................................................................... 3 I.1 La enseñanza asistida por computadoras ................................................................................... 3 I.1.1 Medios de enseñanza .......................................................................................................... 3 I.1.2 La computadora como medio de enseñanza ...................................................................... 5 1.1.3 La enseñanza programada .................................................................................................. 5 I.2 Las simulaciones en la enseñanza de redes de computadoras.................................................... 7 I.3 Los mapas conceptuales y la enseñanza a distancia................................................................... 9 I.3.1. La enseñanza a distancia ............................................................................................... 10. I.4 Las redes de computadoras ..................................................................................................... 13 I.4.1 La enseñanza de las redes de computadoras ..................................................................... 15 I.5 Resumen del capítulo ............................................................................................................... 16 CAPÍTULO II: HERRAMIENTAS DE SOFTWARE PARA TRABAJAR CON SIMULACIONES ........................................................................................................................................................... 17 II.1 Java y los applets .................................................................................................................... 17 II.1.1 Simulación de ¨Una red 802.11 de múltiples celdas¨ ...................................................... 19 II.2 JavaScript ............................................................................................................................... 22 II.2.1 Ventajas de JavaScript ..................................................................................................... 23 II.3 Flash y ActionScript ............................................................................................................... 25 II.4 Resumen del capítulo............................................................................................................. 28 CAPÍTULO III: LAS SIMULACIONES Y SU INSERCIÓN EN EL CMAP. ................................ 30 III.1 Simulación cliente-servidor............................................................................................... 30 III.2 Topologías de red .................................................................................................................. 31 III.2.1 Red en anillo................................................................................................................... 31 III.2.2 Red en Bus ..................................................................................................................... 33 III.3 Redes de área amplia ............................................................................................................. 33 III.3.1 Flujo de paquetes desde un emisor a un receptor ........................................................... 34 III.4 Jerarquías de protocolos ........................................................................................................ 36 III.4.1 Flujo de comunicación ................................................................................................... 37 III.5 Redes de ejemplo .................................................................................................................. 40.

(9) III.5.1 Panorama de Internet ...................................................................................................... 40 III.5.2 Una red 802.11 de múltiples celdas................................................................................ 42 III.6 Transmisión inalámbrica ....................................................................................................... 43 III.6.1 Radiotransmisión ............................................................................................................ 44 III.7 Satélites de comunicaciones .................................................................................................. 45 III.7.1 VSATs con una estación central .................................................................................... 45 III.8 Troncales y multiplexión ....................................................................................................... 46 III.8.1 Multiplexión por división de frecuencia ........................................................................ 46 III.9 Conmutación ......................................................................................................................... 47 III.9.1 Conmutación de Circuitos y Conmutación de paquetes ................................................. 47 III.10 La inserción de las simulaciones en SERC ......................................................................... 49 III.11 Sitio para la enseñanza de redes de computadoras. .......................................................... 50 III.12 Resumen del capítulo. ......................................................................................................... 51 CONCLUSIONES ............................................................................................................................ 52 RECOMENDACIONES ................................................................................................................... 53 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................................. 54.

(10) INTRODUCCIÓN El desarrollo de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) y su inserción en el proceso de enseñanza-aprendizaje ha incidido positivamente en la calidad de este último, al permitir el cambio hacia nuevos métodos que potencian la participación activa de los alumnos en la adquisición de los conocimientos. El siglo actual demanda habilidades o competencias en la administración de la información, ya sea al manejarla o solicitarla; por tanto, los procesos de adquisición, selección y utilización, así como la creación de nuevos conocimientos, necesitan de la implementación de herramientas que permitan energizar el proceso de enseñanza-aprendizaje. Las Universidades no están ajenas a estos retos y, ante la presencia de este desafío, enfrentan la adopción de otros tipos de medidas para la formación continua de sus estudiantes. La educación a distancia, por ejemplo, ofrece una solución complementaria y a veces más efectiva para satisfacer las necesidades formativas, ya que basa su atención en la posibilidad de atender demandas educativas insatisfechas por la educación convencional. La gran variedad de programas, flexibilidad de horarios, posibilidad de compatibilizar el estudio con el trabajo, la posibilidad de interacción entre profesores y estudiantes, son algunos de los privilegios garantizados con la ayuda de las nuevas técnicas de aprendizaje, así también el desarrollo exponencial de la Telemática y las herramientas que potencien el proceso de enseñanza-aprendizaje como lo son las simulaciones y los Mapas Conceptuales (Labrada et al., 2009). El grupo de Informática Educativa de la Facultad de Matemática, Física y Computación (MFC) ha desarrollado diversos sistemas para auxiliar al proceso docente-educativo, entre los que se incluye el Sistema para la Enseñanza de Redes de Computadoras (SERC) que se basa en el uso de los mapas conceptuales para presentar los recursos de enseñanza de esa materia (Labrada et al., 2009) Basado en el hecho de la invisibilidad de muchos de los procesos que ocurren cuando dos o más computadoras intercambian información a través de una red de computadoras, el presente trabajo se traza la meta de complementar a SERC con técnicas de simulación que harán visibles algunos de esos procesos para de esa forma ayudar a que el proceso de. 1.

(11) enseñanza-aprendizaje sea más participativo y se pueden comprender mejor muchos de los mecanismo internos usados en las redes de computadoras. Por ello se plantea el siguiente: Objetivo General: Implementar módulos de simulaciones para la enseñanza de Redes de Computadoras. Objetivos Específicos: 1. Estudio de los temas a simular. 2. Diseñar e implementar las simulaciones. 3. Publicar las simulaciones en SERC1. 4. Realizar pruebas de funcionamiento. 5. Crear un sitio Web que integre las simulaciones programadas. El trabajo que se presenta a continuación se estructura de la siguiente forma: El capítulo I “La enseñanza asistida por Computadoras y las redes”, aborda aspectos generales de las Redes de Computadoras. Se fundamentan las dificultades que surgen al estudiar aspectos relacionados con este tema, que son inherentes a su propia complejidad, y se analizan el uso de las simulaciones y los mapas conceptuales como medio de enseñanza. El capítulo II, “Herramientas de software para trabajar con simulaciones”, hace un estudio de diferentes sistemas que se usan para hacer simulaciones y realiza un análisis en cuanto a las facilidades de uso, resultado visual, efecto en el aprendizaje, posibilidades de mostrar vía Web, peso (demora cliente-servidor) y lugar dónde se ejecuta. El capítulo III, “Las simulaciones y su inserción en el CMAP”, presenta las simulaciones realizadas, la forma en que se insertaron en SERC.. 1. http://cmap.uclv.edu.cu 2.

(12) CAPÍTULO I: LA ENSEÑANZA ASISTIDA POR COMPUTADORA Y LA ENSEÑANZA DE LAS REDES DE COMPUTADORAS El desarrollo de los medios tecnológicos está logrando no sólo cambiar los sistemas de relación entre el ser humano y el medio, sino también, instalarse como componente cultural; de ahí su utilización en la enseñanza, que parecía una quimera cuando los pioneros en este campo la propugnaron. Los procesos cognitivos que se desarrollan hoy en día en los centros de enseñanza, e incluso en muchas empresas, se caracterizan por lidiar con alumnos que llegan a esos centros con conocimientos no homogéneos y provienen de diferentes formas de enseñanza. Las posibilidades tecnológicas potencian el uso de nuevos medios y modelos de enseñanza que pueden poner la tecnología en función de solventar esos problemas a la vez que se mejora el proceso docente-educativo. En el presente capítulo se hace un análisis de la enseñanza asistida por computadoras en general, particularizando en el uso de las simulaciones y los mapas conceptuales para enseñar Redes de Computadoras. I.1 La enseñanza asistida por computadoras La enseñanza, desde las dos últimas décadas del siglo pasado, ha estado matizada por el uso de medios técnicos auxiliares, destacándose la incorporación de las computadoras al proceso docente-educativo en todos sus aspectos. Cada uno de los avances dentro del mundo de la computación desde ese tiempo ha tenido alguna influencia (directa o indirecta) en los procesos cognitivos que se llevan a cabo durante el proceso de enseñanzaaprendizaje. I.1.1 Medios de enseñanza Se considera medio de enseñanza a todos los componentes del proceso docente que actúan como soporte material de los métodos (instructivos o educativos), con el propósito de lograr los objetivos planteados. Desde que el hombre comenzó a hablar, la palabra fue el primer y más importante medio de comunicación. Ya antes de esta renovación racional, el gesto, la acción, los sonidos aun pobremente articulados o los que producían con piedras y pieles estiradas, fueron los primeros medios de que se valieron los hombres para comunicarse entre sí y hacer llegar a las nuevas generaciones los elementos necesarios para vivir y actuar sobre el mundo circundante (González, 1986). 3.

(13) Los poemas de Homero y las fábulas de Esopo se utilizaron por los maestros de la antigua Grecia como modelos para sus alumnos. Los científicos de Alejandría tuvieron este punto de partida cuando prepararon los primeros libros de textos para las escuelas. En su obra más importante, la Didáctica Magna, Juan Amos Comenio establece: “... todo lo que pueda ser percibido por los sentidos, que así sea: lo que se ve, que sea percibido mediante la vista; lo que se oye, mediante el oído; lo que tenga olor, mediante el olfato; lo que tenga sabor, mediante el sentido del gusto; lo que pueda tocarse con el tacto. Si algunos objetos pudieran percibirse sólo instantáneamente mediante algunas sensaciones, pues que se perciban instantáneamente por esas sensaciones” (NA, 1976). A partir de 1880, la “explosión” tecnológica cambió el mundo de la educación totalmente en todos los campos. Los aportes de las ciencias y la industria se llevaron a la clase y surgieron entonces materiales como las filminas, las diapositivas y las películas para sumarse a los que ya existían anteriormente y se comenzaron a usar como medios auxiliares de enseñanza. En la primera década del presente siglo se fundaron los museos escolares y ya, en 1910 surgen los primeros catálogos de cine educacional, cuyo florecimiento se logra entre 1890 y 1910. A finales de los años 20 se introdujo en la enseñanza el cine sonoro. La Primera Guerra Mundial demandó una instrucción rápida y eficiente que provocó cambios sustanciales en las concepciones educativas de muchos países. Fue entonces que se ofrecieron los primeros cursos sobre medios de enseñanza a profesores, se fundaron las primeras organizaciones profesionales de enseñanza visual, a nivel local y nacional, aparecieron las primeras revistas especializadas, se reportaron las primeras investigaciones y se organizaron las primeras unidades administrativas (Saetler, 1968). La televisión aparece oficialmente entre 1923 y 1933, pero las primeras aplicaciones oficiales en la enseñanza comenzaron a registrarse a partir de 1945, lo que constituyó la esperanza educativa de la posguerra. La puesta en órbita del primer satélite artificial de la Tierra por la Unión Soviética, el 4 de octubre de 1957, conmocionó el sistema educativo norteamericano y en general al mundo occidental, se inició entonces una búsqueda renovadora con la intención clara de proporcionar un cambio radical y disminuir esta desventaja. Como parte de esas tendencias 4.

(14) se introducen en los sistemas educacionales de Estados Unidos infinidad de dispositivos técnicos, además de una remodelación de los planes y programas de estudio; surgen entonces medios tan novedosos como los laboratorios de idiomas, audio activos comparativos, la televisión en circuito cerrado con video-grabadoras domésticas, las máquinas de enseñar y la enseñanza asistida por computadora (Ainsworth, 1987). I.1.2 La computadora como medio de enseñanza A principio de los años 60 las computadoras se introducen en muchas universidades, sobre todo en Estados Unidos, y aprender a usarlas empezó a ser parte integrante de la formación de los estudiantes universitarios de algunas carreras. Poco tiempo después se iniciaron investigaciones acerca de su uso en otros niveles de enseñanza. Patrick Suppes, filósofo y matemático de la universidad de Stanford, en un artículo que apareció en 1966, en la popular revista Scientific American, resumía las expectativas y las ideas de ese momento y sostenía que la verdadera función revolucionaria de las computadoras en la educación, se debía a la nueva área de la instrucción asistida por computadora. Allí comenzaba prediciendo que “dentro de unos pocos años millones de escolares tendrán acceso a algo de lo que gozaba el hijo de Filipo de Macedonia, Alejandro, como una prerrogativa real: los servicios personales de un tutor tan bien informado e idóneo como Aristóteles” (Campos et al., 1997). 1.1.3 La enseñanza programada En los años 50 aparecieron los primeros sistemas de enseñanza, los llamados programas lineales, en los que ningún factor podía cambiar el orden de enseñanza establecido en su momento por el programador. Estos sistemas desconocían la posibilidad de que el alumno no hubiera entendido correctamente los conceptos expuestos hasta el momento. Esta limitación tiene su origen en la teoría conductista defendida en su momento por BF Skinner (1950), que propugnaba que las personas funcionaban por estímulos y en dependencia de cuáles fueran, se obtendrían las respuestas concretas. Los programas lineales no ofrecían una enseñanza individual, es decir, todo alumno recibía el mismo conocimiento y exactamente en la misma secuencia. En el desarrollo de una sesión de enseñanza no se tenía en cuenta la aptitud del alumno; si le era más rápido entender las cosas, si aprendía mejor con ejemplos que con explicaciones, etc. (López, 1993). 5.

(15) Los sistemas lineales están compuesto por: (T and J, 1989) salida del programa, entrada del alumno y reacción del programa. La mayor contribución de la programación lineal consistió en subrayar la importancia de la retroalimentación. La individualización que se aplica al alumno consiste en que trabaja con el material al ritmo que considera más apropiado. Los sucesores de los programas lineales fueron los programas ramificados, con una cantidad fija de temas, igual que los programas lineales, pero con capacidad para actuar según la respuesta del alumno. La mejoría ofrecida por estos sistemas se consiguió gracias a la técnica de Pattern-matching y al diseño de lenguajes de autor. En cuanto a la técnica de Pattern-matching, permitía tratar las respuestas del alumno como aceptable o parcialmente aceptable, en lugar de totalmente correctas o incorrectas como exigía la propuesta de Skinner. Los programas ramificados pueden ajustar su comportamiento a las necesidades del usuario, repitiendo textos de explicación, volviendo a hacer ejercicios, etc. De alguna forma el sistema de enseñanza tiene estructurado su conocimiento como un organigrama, en función de la respuesta del alumno. Aunque mejoran las facilidades de los programas lineales, no ofrecen una enseñanza individual; a igual respuesta corresponde igual actuación del sistema, independientemente del alumno que esté interactuando con él. A finales de los años 60 y principios de los 70 (1967-1971) surgieron los sistemas generativos, asociados a una nueva filosofía educativa que manifiesta que “los alumnos aprenden mejor enfrentándose a los problemas de dificultad adecuada, que atendiendo a explicaciones sistemáticas”; es decir, adaptando la enseñanza a sus necesidades (López, 1993). Estos sistemas surgieron al reconocerse el hecho de que el material de enseñanza podría ser generado por la misma computadora; ellos son capaces de generar problemas, construir sus soluciones y diagnosticar las respuestas del alumno, controlando, a su vez, el nivel de dificultad de los problemas. En los sistemas generativos, el sistema determina el grado de dificultad del problema que se presente. Para ello tiene en cuenta cuál es el concepto que se debe tratar y con qué nivel de detalle lo quiere verificar, en dependencia de la profundidad de la explicación, genera un. 6.

(16) problema correspondiente y lo presenta al alumno. Cuando se recibe la respuesta el sistema la compara con su solución; las diferencias entre ambas se considerarán errores. Los sistemas generativos no servían para todo tipo de enseñanza, ya que las dificultades para generar problemas aumentan en ciertas áreas de trabajo. Otro problema de interés es la gran cantidad. de soluciones que puede crear el sistema de enseñanza y las posibles. soluciones reales de los problemas. Los sistemas generativos crean una única solución para un problema concreto y pueden existir múltiples soluciones correctas. Las principales deficiencias de los CAIS (computer assisted instruction -enseñanza asistida por computadora) analizados hasta ahora son los siguientes: Pretenden abarcar cursos completos en lugar de limitarse a temas concretos. Existen barreras de comunicación entre el tutor y el alumno que restringen la interacción entre ellos. No tienen conocimientos de cómo y por qué se ejecutan las tareas. De igual modo, la reacción del programa viene determinada por la respuesta del alumno y una serie de situaciones previstas a posibles respuestas, independientemente de las características del alumno. Su construcción ha estado muy dirigida a sistemas específicos, lo que impide transportarlos a otros dominios. Tienden a ser estáticos en lugar de evolucionar y ser dinámicos. Una vez construidos, el conocimiento que incluye no se puede modificar con el tiempo. I.2 Las simulaciones en la enseñanza de redes de computadoras Se puede utilizar las TIC como medio de enseñanza de varias formas, que van desde el simple uso de presentaciones electrónicas, hasta el uso de materiales de video y herramientas de simulación virtual. Una herramienta de simulación virtual tiene la capacidad de modelar la realidad dentro de un sistema de cómputo, apoyado en programas especializados que son los encargados de realizar la transformación. En la actualidad, son muchos los usos de las herramientas de simulación. Se pueden citar, entre otros, los simuladores de carreras de autos, de cirugías, 7.

(17) de vuelos, etc. Dentro de este gran grupo se encuentran los simuladores de redes virtuales, que permiten crear redes virtuales en un único equipo e incluso sin la necesidad de estar conectado a la red. Las redes virtuales permiten realizar todo tipo de pruebas de rendimiento en una red antes de adquirir el equipamiento exacto para evitar grandes gastos, así como analizar el comportamiento del tráfico para avizorar las posibles consecuencias que podrían tener cuando se encuentren frente a una red real. La mayoría de los sistemas de simulación de redes virtuales tienen en su base un enfoque pedagógico, que va mucho más allá de analizar el comportamiento de una red. Dos ejemplos de simuladores de red que deben resaltarse son: Los simuladores usados por CISCO2 (Bosack et al., 1984), empresa dedicada, entre otras cosas, a la enseñanza de las redes que emite una certificación de los cursos aprobados muy valorada en el mundo de la profesión de administración de redes de computadoras. GNS33 (graphical network simulator 3), es un simulador gráfico de red basado en la IOS de Cisco. Con este simulador se puede crear un laboratorio operativo de dispositivos Cisco y sólo se necesita disponer de las imágenes IOS de cada uno de los recursos: enrutadores, switches, cortafuegos que se usarán, entre otros. Resulta bastante útil para la preparación de certificaciones CCNA, CCNP, CCIE y otras, además de volcar entornos de clientes y realizar pruebas reales. Además, es un programa de código abierto y compatible con muchos sistemas operativos. Estas dos herramientas se utilizan en muchas universidades distribuidas por todo el mundo, con una gran aceptación por parte del estudiantado, son muy similares, por tanto presentan, en muchos aspectos las mismas ventajas: la perspectiva pedagógica permite ver el desarrollo continuo de los envíos de paquetes en la red,. 2 3. www.cisco.com www.gns3.net. 8.

(18) la simulación de protocolos de enrutamiento como RIP (Routing Information Protocol) entre otras. Debido a su vinculación directa con la pedagogía, estos programas se consideran de fidelidad media para implementarse con fines comerciales. Aunque se reconoce la relevancia de tales herramientas, la primera está sujeta a fuertes restricciones de uso, como todo software que no sea del movimiento del software libre. Además, es bastante costosa por lo que las limitaciones financieras del país no permiten su adquisición (Borlado and Blanco, 2013). En general, ninguna de ellas es adecuada para ser incorporada en un sistema como el SERC que se basa en un soporte, apoyado en mapas conceptuales, que se caracteriza por ser una herramienta cliente-servidor con la mayoría de las aplicaciones puestas en el lado del servidor. I.3 Los mapas conceptuales y la enseñanza a distancia Desde su surgimiento y hasta la época actual, los mapas conceptuales se han usado extensivamente en la enseñanza debido a las posibilidades que ofrecen para compartir y personalizar el conocimiento y por la natural que resulta lograr el propósito de “aprender a aprender” cuando se utilizan en forma adecuada. Según Novak (Novak, 1991), el acto de hacer mapas conceptuales es una actividad creativa en la que el estudiante debe hacer un esfuerzo para aclarar significados, identificando los conceptos importantes, las relaciones y las estructuras del contenido tratado. Por otra parte, Ontoria (Ontoria, 1996) considera que los mapas conceptuales constituyen un recurso esquemático para representar un conjunto de significados conceptuales incluidos en una estructura de proposiciones que pueden ser explícitas o implícitas y proporcionan un resumen esquemático de lo aprendido, ordenado de una manera jerárquica, y por eso se consideran una herramienta eficaz para lograr un aprendizaje significativo. Por otra parte, Ausubel (Ausubel, 1968) señala que un aprendizaje se dice significativo cuando una información nueva (concepto, idea, proposición) adquiere significados para el aprendiz a través de una especie de anclaje en aspectos relevantes de la estructura cognitiva preexistente del individuo, o sea, en conceptos, ideas, proposiciones ya existentes en su. 9.

(19) estructura de conocimientos (o de significados) con determinado grado de claridad, estabilidad y diferenciación. Los mapas conceptuales se pueden usar en la enseñanza desde dos perspectivas: La primera es sugerir a los estudiantes que construyan sus propios mapas para que después el profesor estudie el nivel que han alcanzado, con relación al grado de análisis y síntesis logrado por ellos acerca de la materia objeto de estudio, así como el nivel de conocimiento que tienen acerca de las relaciones entre los diferentes conceptos. La segunda es presentar al estudiante los mapas ya hechos (con muchos y apropiados recursos asociados a sus nodos) respondiendo a estructuras cognitivas desarrolladas por profesores y expertos en una rama del conocimiento tal y como se hace en el SERC. Según (Estrada and Febles, 2002), el uso de los mapas conceptuales en el proceso educativo pasa por tres etapas importantes: Planeación: como recurso para organizar y visualizar el plan de trabajo, evidenciar las relaciones entre los contenidos y resumir esquemáticamente el programa de un curso. Desarrollo: como una herramienta que ayuda a los estudiantes a captar el significado de los materiales que pretenden aprender. Evaluación: como recurso para la evaluación formativa. I.3.1. La enseñanza a distancia. Los profesores universitarios están obligados a despojarse de los conceptos tradicionales y asumir todo lo nuevo desde una posición abierta al cambio con iniciativa y creatividad. Solo de ese modo las transformaciones que se proponen podrán materializarse en la actividad práctica. Si no ocurre así, comienzan las incomprensiones y las tendencias a mantener los mismos métodos y formas organizativas anteriores, lo cual frena y limita el proceso de cambio. Incuestionablemente, en el nuevo escenario de la universalización de la educación superior toca a los docentes impulsar estas transformaciones (López, 2008). La educación superior cubana atesora significativos logros, pero es indispensable continuar avanzando en aras del mejoramiento para solucionar los problemas actuales y proyectarse 10.

(20) hacia el desarrollo futuro (López, 2008). Por lo que es una necesidad asumir el proceso de formación mediante una docencia cada vez menos presencial que ya exhibe resultados en todo el mundo. Los modelos de educación a distancia, desde su surgimiento en la década de los años 70, han utilizado los medios tecnológicos disponibles para propiciar una comunicación educativa bajo presupuestos de separación espacio-temporal de profesores y estudiantes. La aparición de universidades que trabajan exclusivamente la enseñanza a distancia introdujo un primer paso hacia la diferenciación en las formas de dispensar la educación superior (Silverio, 2005). La educación a distancia ha tenido un impulso vertiginoso debido al desarrollo de la informática y las telecomunicaciones (Telemática) que permitieron perfeccionar las tecnologías educacionales y resolver problemas de masividad, espacio, tiempo y llevar el conocimiento más actualizado a quienes lo necesiten sin tener que ausentarse de su puesto de trabajo o de su familia (Hernández, 1996). La enseñanza a distancia, es un sistema de comunicación masiva y bidireccional que sustituye la interacción personal en el aula del profesor y el alumno, como medio preferente de enseñanza por la acción sistemática y conjunta de diversos recursos didácticos y el apoyo de una organización tutorial que propicia el aprendizaje autónomo de los estudiantes (Martínez, 1988). Actualmente se usa extensivamente aunque debe tomarse en cuenta que posee peculiaridades específicas que la distinguen de la educación desarrollada en el aula tradicional (Pérez, 1995). Estas distinciones son: La separación del profesor y el educando durante la mayor parte del proceso de instrucción. El uso de nuevas tecnologías computacionales para la digitalización del contenido del curso. La existencia de comunicación bidireccional entre el profesor, el tutor o la institución educativa y el estudiante. No obstante, en (Altbach, 1990) se señala que las universidades convencionales y a distancia tienen muchos rasgos comunes. La fundación de las primeras universidades se remonta al siglo XIII y desde entonces ha primado un modelo académico a lo largo de todo 11.

(21) el mundo. Este modelo académico se estableció en la Francia medieval y, tras modificaciones que se han realizado a través de los siglos, se puede considerar que aún permanece como patrón universal que se repite en las universidades a distancia. Es por ello que este autor señala que la esencia de las universidades presenciales se mantiene en las que son a distancia. Para muchos estudiosos la historia de la educación a distancia se inicia en la década del 70 del siglo pasado, pero para otros comenzó a finales del siglo XIX, con los estudios por correspondencia. Hoy día, se acepta que la educación a distancia ha transcurrido ya por cinco generaciones, las cuales según (Silverio, 2005) son: 1. Estudios por correspondencia. 2. Modelo multimedia. 3. Modelo de tele aprendizaje: videoconferencia y audio conferencia. 4. Modelo flexible: internet. 5. Modelo de aprendizaje flexible e inteligente (agentes). Un ejemplo de la primera generación con referencias del siglo XIX en Cuba fue la óptica martiana acerca de los problemas educativos. José Martí en su afán de coadyuvar a la formación de la niñez latinoamericana, diseñó un proyecto a distancia como una nueva alternativa pedagógica. La vía que utilizó fue la publicación de la revista La Edad de Oro (Rodríguez, 1990). La quinta generación es la nueva visión que surge y se considera producto del desarrollo en los primeros años del siglo XXI. Se basa en agentes autónomos e inteligentes, bases de datos que asisten el aprendizaje, consideradas como la Web semántica educativa (Silverio, 2005). Las posibilidades que brinda la educación a distancia como facilitar estrategias de educación permanentes, motivar al alumno en el aprendizaje, o dar acceso a la educación a aquellos sectores de la población que por razones de distancia u horario no puedan atender la educación tradicional, son motivos que han incrementado el uso de esta vía de educación, de tal modo que las instituciones que tradicionalmente se han dedicado a una educación “presencial”, han empezado a transformar sus cursos presenciales en cursos “a distancia”.. 12.

(22) Por otra parte, la aplicación de nuevas tecnologías de la información y las comunicaciones en la enseñanza a distancia, facilita la actualización de los contenidos científicos presentados y estimula la atención y participación del alumnado, brindándole a estos una atracción visual que los motiva a interactuar con el medio, de modo que si a estas cualidades se suman funciones para favorecer el desarrollo del pensamiento y las estrategias cognitivas superiores, se asiste a un tipo de recurso ideal para la práctica educativa (Molina, 2004). Sin embargo, la simple incorporación de estas tecnologías innovadoras no garantiza la efectividad de los resultados, ya que no supone el cambio de materiales, sino una oportunidad para el cambio en la filosofía educativa. Formar estudiantes para que sean capaces de desenvolverse en un contexto de colaboración y de permanente interacción social donde el conocimiento necesario para resolver situaciones cambia constantemente, supone un desafío para la educación superior actual (Álvarez et al., 2005). I.4 Las redes de computadoras En un año ya tan lejano, como el 1940, para una ciencia que avanza a un ritmo vertiginoso se transmitieron datos, por primera vez, a través de una red de computadora (desde la Universidad de Darmouth, en Nuevo Hampshire a Nueva York). Ya a mediados de la década de 1980 proliferaban las computadoras personales y se usaban los módems para compartir archivos entre computadoras. La fusión de las computadoras y las comunicaciones ha tenido una influencia profunda en la manera en que están organizados los sistemas computacionales. Actualmente, el concepto de “centro de cómputo” es totalmente obsoleto y ese modelo se ha sustituido por otro en el que un gran número de computadoras separadas pero interconectadas hacen el trabajo. Estos sistemas se denominan redes de computadoras y por solo citar un ejemplo en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, ya no existe el Centro de Cálculo con su única computadora Iris-10 a la que todo el centro universitario tenía que llevar los trabajos para ser procesados, pero existe una Intranet compuesta por una gama extensa de equipos de cómputo y comunicación entre los que se destaca un poderoso centro de datos (Data Center) al cual se conectan los usuarios desde cualquier computadora individual cuando necesitan hacer determinados trabajos. 13.

(23) Una red de computadoras, también llamada red de ordenadores, red de comunicaciones de datos o red informática, es un conjunto de equipos informáticos conectados entre sí por medio de dispositivos físicos que envían y reciben impulsos eléctricos, ondas electromagnéticas o cualquier otro medio para el transporte de datos, con la finalidad de compartir información, recursos y ofrecer servicios. La finalidad principal de una red de computadoras es compartir los recursos y la información en la distancia, asegurar la confiabilidad y la disponibilidad de la información, aumentar la velocidad de transmisión de los datos y reducir el costo general de estas acciones. La estructura y el modo de funcionamiento de las redes informáticas actuales están definidos por varios estándares o modelos, entre otros se pueden citar los modelos OSI y el TCP/IP. El modelo de referencia OSI es un ejemplo de un modelo bien concebido y formalizado, sin embargo el que más se ha extendido es el TCP/IP que en realidad no es un modelo debido a lo poco formalizado que están algunos de sus componentes. Cada modelo estructura el funcionamiento de la red de manera distinta. El modelo OSI cuenta con siete capas muy definidas y con funciones diferenciadas, el TCP/IP se organiza en cuatro capas diferenciadas que combinan las funciones de las siete capas del modelo OSI. Los protocolos de comunicación están repartidos por las diferentes capas (Tanenbaum, 2003). Para poder formar una red se requieren elementos hardware y de software (en este caso de destacan los protocolos). Los elementos físicos se clasifican en dos grandes grupos: dispositivos de usuario final (hosts) y dispositivos de red. Los dispositivos de usuario final incluyen los computadores, impresoras, escáneres, y demás elementos que brindan servicios directamente al usuario y los segundos son todos aquellos que conectan entre sí a los dispositivos de usuario final, posibilitando su intercomunicación. Para lograr el enlace entre las computadoras y los medios de transmisión (cables de red o medios físicos para redes alámbricas e infrarrojos o radiofrecuencias para redes inalámbricas), es necesaria la intervención de una tarjeta de red, o NIC (Network Card Interface), con la cual se puedan enviar y recibir paquetes de datos desde y hacia otras computadoras, empleando un protocolo de comunicación y convirtiendo esos datos a un 14.

(24) formato que pueda ser transmitido por el medio (bits, ceros y unos). El trabajo del adaptador de red es el de convertir las señales eléctricas que viajan por el cable (ej.: red Ethernet) o las ondas de radio (ej.: red Wi-Fi) en una señal que pueda interpretar el ordenador. En esta apretada síntesis se ha pretendido dar una visión general de lo complejo que resulta una red de computadoras y de los muchos elementos que intervienen en ella para destacar que enseñar esta asignatura en tan sólo 64 horas que es el tiempo que asigna el plan de estudio de la carrera Ciencia de la Computación no es una tarea fácil y de ahí surge la necesidad de que existan medios auxiliares para apoyar la enseñanza de esta materia. I.4.1 La enseñanza de las redes de computadoras La asignatura “Redes de Computadoras” que se imparte en el segundo semestre del tercer año de la carrera Ciencia de la Computación presenta a los estudiantes nuevos elementos de hardware que permiten la ejecución eficiente de aplicaciones distribuidas y se discuten algoritmos y modelos a ser considerados en los sistemas operativos para implementar las funcionalidades de las redes de computadoras y su explotación. El uso de las redes de computadoras a nivel nacional e internacional ha sido generalizado en todas las esferas de la vida contemporánea. En esta asignatura los alumnos se apropian de los conocimientos fundamentales acerca de los conceptos y técnicas de redes de computadoras, siguiendo como modelo el propuesto por la ISO para la interconexión de sistemas abiertos y la implementación en la pila de protocolos de TCP/IP. Las redes de computadoras, como ya se han señalado, están conformadas por múltiples elementos de hardware y las limitaciones económicas del país no han permitido la existencia de laboratorios con recursos destinados a su aprendizaje. En ese sentido, el grupo de Informática Educativa ha elaborado el sistema SERC que intenta suplir, de alguna forma, esas carencias. El sistema cuenta con diversos recursos de enseñanza que se constituyen en objetos de aprendizaje pero adolece de simulaciones que muestren cómo funcionan algunos mecanismos. Este trabajo pretende establecer las pautas a seguir para realizar las simulaciones necesarias y en ese sentido se constituye en la prueba de validación de esa idea para extenderla posteriormente una vez que se comprueben sus resultados. 15.

(25) Objetivos Generales de la asignatura Redes de Computadoras La asignatura Redes de Computadoras, forma parte de la disciplina Sistemas de Computación del Plan de Estudio D de la carrera Ciencia de la Computación (profesores). Los objetivos de la asignatura son los siguientes: 1. Aprender los principales estándares y modelos descriptivos de las redes de computadoras, así como su desarrollo histórico. 2. Asimilar los conceptos fundamentales referentes a las comunicaciones de datos en la actualidad y los principales protocolos de una arquitectura específica. 3. Trabajar exitosamente en equipos interdisciplinarios, donde la solución requiera del empleo de aplicaciones distribuidas, al conocer de manera integral los elementos que componen las redes. 4. Analizar críticamente el desempeño de las redes de computadoras y los sistemas basados en ellas y sugerir recomendaciones para su mejoramiento. 5. Diseñar adecuadamente redes de computadoras heterogéneas. Para un correcto cumplimiento de los objetivos se hace necesario tener conocimiento de los fundamentos acerca de la transmisión de datos, los medios que se emplean en la interconexión de computadoras en redes, las arquitecturas de las redes de computadoras, las topologías de red, los modelos de referencia estándares, las redes de área local, de área extendida e Internet, la pila de protocolos TCP/IP y los algoritmos para la comunicación de datos en redes de computadoras (profesores). I.5 Resumen del capítulo En el capítulo se ha hecho un análisis del uso de la enseñanza asistida por computadoras y de las técnicas de simulación y los mapas conceptuales en particular para aplicarlos en el desarrollo de algunas herramientas que apoyen el proceso de enseñanza-aprendizaje de la asignatura Redes de Computadoras perteneciente a la disciplina Sistemas de Computación del Plan de Estudio D de la carrera Ciencia de la Computación.. 16.

(26) CAPÍTULO II: HERRAMIENTAS DE SOFTWARE PARA TRABAJAR CON SIMULACIONES En la época actual, existen diversos lenguajes de programación, cada uno de ellos tiene características específicas que lo distinguen y lo hacen adecuado para realizar diversas tareas de programación. No se puede afirmar, en forma categórica, que un lenguaje sea mejor que otro, sin embargo para una tarea en particular pueden existir diferentes opciones y el programador debe elegir cuál de ellas es la mejor desde la perspectiva que se trace con la nueva aplicación. En este capítulo se realiza un análisis de tres lenguajes o herramientas para el desarrollo de la aplicación que se presenta en el trabajo: Applet de Java, Java Script y Flash con Action Script. II.1 Java y los applets Un applet es un pequeño programa hecho en Java que no tiene vida independiente, es decir, para ejecutarse es necesario que lo lance otra aplicación, comúnmente un navegador que permite interpretar una llamada a él desde un documento HTML que tiene incrustado el tag correspondiente. El código del applet, en ese caso, reside en un servidor y el cliente (el navegador) lo debe cargar a la máquina local para que la máquina virtual de Java (JVM) lo interprete. Entre las características destacables de este tipo de aplicación cabe mencionar su esquema de seguridad que no permite, a los applets que se ejecutan en el equipo local, el acceso a partes sensibles impidiendo, por ejemplo, que escriban sobre archivos, a menos que se le den los permisos necesarios en el sistema. La desventaja de este enfoque es que la concesión de permisos es engorrosa para el usuario común, lo cual juega en contra de su objetivo declarado “proporcionar una forma fácil de ejecutar aplicaciones desde el navegador web”. Otra de las restricciones viene dada por la propia naturaleza “abierta” de Internet que se comprueban al llegar al browser: sólo pueden leer y escribir archivos en el servidor del que han venido, sólo pueden acceder a una limitada información sobre el ordenador en el que se están ejecutando, aunque con ciertas condiciones de confianza pueden violarse esas restricciones. 17.

(27) Otra buena característica de este tipo de aplicación es que son multiplataforma, es decir, funcionan en diversos sistemas operativos: Linux, Windows, Mac Os, o cualquier sistema operativo en el que se pueda ejecutar la JVM. Por otro lado, y como desventaja, se puede mencionar el hecho de que requiere el plug-in de Java, que no está disponible por defecto en todos los navegadores Web (Ramos, 2009). Es muy sencillo insertar la invocación del applet en el navegador y basta con insertar algo como lo siguiente <APPLET>... </APPLET> (Jalón et al., 2000). El navegador que carga y ejecuta el applet se conoce en términos genéricos como el “contenedor” de los applets. El kit de desarrollo de software para Java Standard Edition incluye un contenedor de applets, llamado AppletViewer, para probarlos antes de incrustarlos en una página web (Harvey and Asociados, 2004) y una aplicación educativa no debe publicarse antes de haber sido probada exhaustivamente. Una vez que se programa el applet, usando toda la potencia del lenguaje Java, se compila y se obtiene el ejecutable (*.class) para la JVM que se sitúa en el servidor y puede accederse desde cualquier navegador que lo permita. El hecho de poder incluir imágenes, sonido, interactividad con los usuarios los hace muy atractivos para las aplicaciones educativas. Los applets pueden obtener información de otros applets que están corriendo en la misma página del navegador y esa facilidad puede usarse para realizar simulaciones complejas en donde intervengan varios elementos, aunque algunos navegadores exigen que para que se pueda efectuar esa comunicación los elementos que se comuniquen deben estar en el mismo directorio. Aunque los applets se usaron intensivamente para hacer aplicaciones educativas, ya hoy día no se usan tanto. Las ventajas más importantes que hicieron que proliferaran son las siguientes: Son compatibles con la mayoría de los navegadores web. Puede almacenarse en la memoria caché de modo que la recarga de la página web que lo contiene es rápida. Si el usuario lo permite, puede tener acceso completo a la máquina en la que se está ejecutando (habría que tratar esta “facilidad” con mucho cuidado). 18.

(28) Pueden ejecutarse a velocidades comparables a las de otros lenguajes compilados, como C++ (dependiendo de la versión de la JVM). Pueden trasladar el trabajo del servidor al cliente, haciendo una solución web más escalable tomando en cuenta la cantidad de usuarios o clientes. Como todo en el mundo de la computación, y en muchos otros escenarios, existen desventajas que se deben tomar muy en cuenta: Necesitan el plugin de Java, que no está disponible por defecto en todos los navegadores web. Esta restricción los limita bastante para una aplicación educativa que pretende ser universal. No pueden iniciar la ejecución hasta que la JVM esté en funcionamiento, y esto puede tomar tiempo la primera vez que se ejecuta un applet. Si no está firmado como confiable, tiene un acceso limitado al sistema del usuario, en particular no tiene acceso directo al disco duro del cliente o al portapapeles. Algunas organizaciones sólo permiten la instalación de software a los administradores. Como resultado, muchos usuarios (sin privilegios para instalar el plugin en su navegador) no pueden ver los applets. Un applet podría exigir una versión específica del JRE. Puede tener vulnerabilidades que permitan ejecutar código malicioso (Harvey and Asociados, 2004). Restricciones de seguridad: los applets son considerados código de poca confianza (a excepción de que lleven una firma digital) ya que son compartidos por todos los usuarios de Internet. II.1.1 Simulación de ¨Una red 802.11 de múltiples celdas¨ Con el propósito de mostrar las ventajas del uso de los applets para hacer las simulaciones se ofrecen algunos detalles del proceso de simulación de una red 802.11 de múltiples celdas. La red prevista consta de múltiples celdas, cada una con su propia estación base y están conectadas por Ethernet. Desde fuera todo el sistema se vería como una Ethernet sola. La 19.

(29) conexión entre el sistema 802.11 y el mundo exterior se conoce como portal. Este estándar especifica tres técnicas de transmisión permitidas en la capa física, todas ellas funcionan a uno o dos Mbps y con poca energía por lo que no interfieren mucho entre sí. Para realizar la simulación se usó la biblioteca Processing que dispone de un conjunto de facilidades que ayudan en la realización de animaciones, y está orientada principalmente al diseño web. La clase central en Processing es PApplet (una subclase de java.applet.Applet), para el funcionamiento de la simulación se crea una subclase de PApplet y se sobrescriben los métodos setup() (para el código que debe ejecutarse solo una vez) y draw() (para las rutinas repetitivas correspondientes a la animación). A continuación, se muestra la rutina de animación para el movimiento de un objeto en diferentes direcciones de acuerdo a un conjunto de condiciones. @Override public void draw() { … if (flying && !down && !up) { currX = 600 - countX; image(box, currX, currY, 40, 40); countX++; if (idx < 3 && currX == xs[idx]) { idx++; down = true; } } else if (flying && down) { image(box, currX, currY, 40, 40); currY++; if (currY == endY + size / 2) { down = false; up = true; if (ips[idx - 1].contains(ip)) { flying = false; growing = true; } } } else if (flying && up) { image(box, currX, currY, 40, 40); currY--; if (currY == 40) { up = false; } } … }. 20.

(30) En el siguiente código se muestra la implementacón de la acción asociada al botón de “búsqueda”, el mismo es el encargado de inicializar la animación pásandole una de las direcciones IP que se muestran estáticas en la simulación. public void setup() { … b.addActionListener(this); … } public void actionPerformed(GUIEvent e) { … flying = true; ip = t.getValue(); … }. En la Figura II.1 se puede observar el estado inicial de dicha simulación con todos sus componentes.. Figura II.1 Una red 802.11 de múltiples celdas en su estado inicial.. En la Figura II.2 se muestra un ejemplo del proceso de la simulación cuando se le pasa una dirección IP, se puede observar cómo se corresponde la dirección introducida y el efecto ocurrido en dicha red.. 21.

(31) Figura II.2 Una red 802.11 de múltiples celdas en funcionamiento.. II.2 JavaScript JavaScript es un lenguaje de tipo script compacto, basado en objetos y guiado por eventos diseñado específicamente para el desarrollo de aplicaciones cliente-servidor dentro del ámbito de Internet. Los programas JavaScript van incrustados en los documentos HTML, y se encargan de realizar acciones en el cliente, como pueden ser pedir datos, confirmaciones, mostrar mensajes, crear animaciones, comprobar campos, entre otros. No todos los navegadores soportan este lenguaje Netscape lo tiene desde la versión 2 y Explorer desde la versión 3 (Cárdenas and Gracia., 2000). Usando JavaScript, se pueden crear páginas HTML dinámicas que procesen la entrada del usuario y que son capaces de gestionar datos persistentes usando objetos especiales, archivos y bases de datos relacionales. También se pueden construir aplicaciones que varían desde la gestión de la información corporativa interna y su publicación en Intranet hasta la gestión masiva de transacciones de comercio electrónico. Las aplicaciones cliente y servidor en JavaScript comparten el mismo núcleo de lenguaje. Este núcleo se corresponde con ECMA-262, el lenguaje de scripts estándar de la Oficina de. 22.

(32) Estándares de la Unión Europea, con algunos añadidos extra. Aunque JavaScript de cliente y de servidor comparten el mismo conjunto base de funciones y características; en algunos casos se utilizan de distinta forma. Los componentes de JavaScript son los siguientes: Núcleo de JavaScript (Core JavaScript). JavaScript para Cliente. JavaScript para Servidor. JavaScript para cliente engloba el núcleo del lenguaje y algunos elementos adicionales como, por ejemplo, una serie de objetos predefinidos que sólo son relevantes para la ejecución de JavaScript en el contexto de un cliente Web. Así mismo, JavaScript para servidor incluye también el núcleo de lenguaje y los objetos predefinidos y funciones necesarias para el correcto funcionamiento en el marco de un servidor. El código JavaScript para cliente se integra directamente en páginas HTML y es interpretado, en su totalidad, por el cliente Web en tiempo de ejecución, puesto que con frecuencia es necesario ofrecer el mayor rendimiento posible, mientras que las aplicaciones JavaScript desarrolladas para servidores se pueden compilar antes de instalarlas en dichos servidores (Cárdenas and Gracia., 2000). II.2.1 Ventajas de JavaScript Los últimos avances en JavaScript y la proliferación de las tecnologías DHTML, Java y Macromedia Flash, han colocado a JavaScript en una posición ventajosa para aprovechar estas herramientas en la creación de grandes soluciones para la Web. Entre las características que avalan el lenguaje se incluye la fácil línea de aprendizaje, su potencia y el hecho de ser de alto nivel. Al ser interpretado, no necesita una fase de compilación y los exploradores no se ven en la necesidad de que exista una máquina virtual para ejecutar el código. Utiliza una arquitectura orientada a objetos parecida a la de Java o C++ y también trabaja con propiedades como las funciones del constructor o la estratificación en jerarquías, por lo que hay más opciones para utilizar el código. Con JavaScript es posible validar los elementos antes de que el usuario se los envíe al servidor, de esta forma se reduce la cantidad de transacciones que se efectúan a través de http y las posibilidades de que se genere un error durante la inserción de datos. También 23.

(33) puede leer y escribir cookies, lo cual puede resultar atractivo para aplicaciones educativas basadas en web (Brandendaugh, 2000). Su biblioteca jQuery, ofrece un conjunto de facilidades que permite la interacción con documentos HTML para manejar eventos y desarrollar animaciones. Este último aspecto es de gran utilidad para darle cumplimiento a los objetivos del presente trabajo. Después de que se tienen incluidas las bibliotecas jQuery, jQuery-ui y CSS se pueden crear clases CSS con componentes que ayuden a las diversas funcionalidades de las páginas, por ejemplo, el código siguiente permite crear un estilo (definido en el head de la página web) para después crear un elemento de la clase modeloCS que usa un identificador <div id="procesoC" class="modeloCS">. El resultado se puede ver en la figura II.3, la misma muestra un elemento de esta clase. .modeloCS { float:left; margin-right:200px; background-color:silver; height: 150px; padding: 4px; width: 150px; }. Figura II.3 Dos elementos de la clase modeloCS.. El recurso de animación que brinda la función animate() de la biblioteca jQuery es muy útil en la enseñanza al permitir movimientos con tiempos de transición definidos por programa, tal y como se parecia en el siguiente segmento de código y en la figura II.4. function solicitud(){ $('#texto1').animate({left : '380',top:'60'},500, // duration. 24.

(34) function() { console.log('arriba'); // función de devolución de llamada }); } function respuesta() { $('#texto2').animate({left : '-350',top:'60'},500, // duration function() { console.log('arriba'); // función de devolución de llamada }); } $('#boton').click(function(e) { solicitud(); }); $('#boton1').click(function(e){ respuesta();. });. Figura II.4 Estado de la simulación una vez ejecutados los botones reproducir de cada uno de los elementos de la clase modeloCS.. II.3 Flash y ActionScript Adobe Flash Professional es una aplicación de creación y manipulación de gráficos vectoriales con posibilidades de manejo de código mediante un lenguaje de guión (scrip) llamado ActionScript. El lenguaje se creó para que los desarrolladores programen de forma interactiva y logra buena eficiencia en aplicaciones con animaciones de todo tipo asociadas a datos con interfaces interactivas. Flash se asemeja a un estudio de animación que trabaja sobre fotogramas, los archivos creados para esta aplicación educativa los reproduce el plugin que debe instalarse sobre la máquina cliente aunque también se pueden reproducir por un reproductor Flash. Entre las facilidades de Flash que justifican su uso en una aplicación con objetivos docentes se deben destacar las siguientes:. 25.

(35) 1. Producir animaciones o películas completas que se pueden ejecutar en la Web debido a que logran una adecuada compresión. 2. Incluirle a las películas archivos de sonido con tecnología moderna y comprimirlos conjuntamente con los fotogramas. 3. Incluir interactividad a las animaciones de forma que los estudiantes puedan hacer acciones sobre ellas. 4. Conectarse con bases de datos que residen en los servidores de forma que las animaciones sean dinámicas. 5. Conectar la aplicación con otras tecnologías tales como ASP, JSP, etc. 6. Conectar con las aplicaciones que se ejecutan en los servidores de la Red de redes (Grosvenor, 2004). 7. Compatibilidad con navegadores. Uno de los principales problemas en el diseño web es que el resultado puede no verse igual en todos los navegadores, con Flash ese probelam no existe (Bleyle et al., 2000). Una aplicación Flash está compuesta por objetos, cada uno de los cuales posee: propiedades (variables en otros paradigmas) y métodos que describen el comportamiento del objeto (Green and Stiller, 2007). La calidad de las películas hechas en Flash se basa en el empleo de gráficos vectoriales también conocidos como gráficos orientados a objetos que son más simples que los gráficos de mapas de bits, ya que en ellos las imágenes se almacenan y representan por medio de trazos geométricos controlados por cálculos y fórmulas matemáticas, tomando algunos puntos de la imagen como referencia para construir el resto. A manera de ejemplo se muestra cómo se creó la simulación de un sistema VSATs con una estación central. Se usó el lenguaje ActionScript y la aplicación cuenta con seis capas: La capa llamada back, contiene un texto con el nombre de la simulación y dos botones Reproducir y Detener, para que el estudiante haga las acciones homónimas.. 26.

(36) Existen cuatro capas, denominadas: linea1, linea2, linea3 y linea4. Cada una contiene una línea diferente que permite mostrar el movimiento. Una capa llamada antenas: Contiene una imagen estática (no será modificada) que muestra un satélite de comunicaciones y siete imágenes que representan las diferentes VSAT. Un elemento importante que hay que tener en cuenta es que Flash ejecuta la simulación cíclicamente por eso se debe dar una acción (stop) en el primer fotograma de cualquier capa, excepto en las capas que contengan objetos de tipo botón. La Figura II.6 muestra una imagen de la simulación lograda, en la misma se usaron 55 fotogramas para mostrar el proceso de microestaciones de bajo costo llamadas VSAT. Para iniciar la simulación basta con oprimir el botón Reproducir (Figura II.5) que inicia el movimiento de las líneas (las capas) que van desde una VSAT a otra mediante el satélite de comunicaciones.. Figura II.5 VSATs con una estación central en proceso.. 27.

(37) Figura II.6 VSATs con una estación central en su estado final.. II.4 Resumen del capítulo En el capítulo se ha hecho un análisis del uso de tres lenguajes de programación en cuanto a las facilidades de uso, resultado visual, efecto en el aprendizaje, posibilidades de mostrar vía Web, peso (demora cliente-servidor) y lugar dónde se ejecuta. Los applets, herramienta del lenguaje Java, brindan una amplia gama de facilidades: buenos gráficos, potente manejo de excepciones, interacción con los usuarios, etc.. En su contra tienen que no todos los navegadores los soportan y aún en los casos que sí lo hacen es necesario hacer algunos ajustes para que se vean las aplicaciones de igual forma en todos. El Java Script permite crear soluciones Web que casi siempre residen del lado del cliente (aunque sería mejor que estuvieran del lado del servidor), pero tiene una gran desventaja con respecto a los otros dos lenguajes analizados, y es que, la calidad de los gráficos no son los mejores que se pudieran obtener con fines docentes. Flash, es una herramienta poderosa para hacer simulaciones de una forma más rápida y con visualización más atractiva para el estudiantado. En el grupo. 28.

(38) Informática Educativa se han desarrollado varias aplicaciones de enseñanza de la Química que usan esa herramienta y los resultados han sido destacados. Teniendo en cuenta este último aspecto casi todas las simulaciones que se han elaborado en el presente trabajo usan esta última herramienta y las demás sólo se han realizado con el objetivo de hacer comparaciones que estén avaladas por la práctica.. 29.

(39) CAPÍTULO III: LAS SIMULACIONES Y SU INSERCIÓN EN EL CMAP. Valorando como se caracteriza la Tecnología Educativa y el déficit de laboratorios e instrumentos que afectan el aprendizaje de redes de computadoras, se proponen simulaciones en Flash que faciliten su estudio. Se toma en cuenta, además, que existen procesos de redes que no son visibles y se hacen difíciles de entender y explicar. En el presente capítulo se brinda una perspectiva de las simulaciones realizadas y también se explica su inserción en SERC. III.1 Simulación cliente-servidor En este modelo de red existen dos partes fácilmente distinguibles: el servidor que contiene los datos y las aplicaciones servidoras, los clientes que le solicitan servicios a los primeros. Con frecuencia, los servidores se alojan en un nodo central y un administrador del sistema les da mantenimiento. En contraste, los empleados tienen en sus escritorios máquinas más sencillas (clientes), con las que pueden acceder a datos remotos. En la mayoría de los casos, un servidor puede manejar una gran cantidad de clientes. Si se analiza este modelo en detalle, se pueden hacer notar dos procesos involucrados, uno en la máquina cliente y otro en la máquina servidor. La comunicación toma la siguiente forma: el proceso cliente envía una solicitud a través de la red al proceso servidor y espera una respuesta, cuando el proceso servidor recibe la solicitud, realiza el trabajo que se le pide o busca los datos solicitados y devuelve una respuesta. La simulación que explica este proceso emplea siete capas para cada uno de estos elementos y posee 165 fotogramas. La capa back contiene el dibujo estático de todo el modelo, ligth1 y ligth2 contienen un clip de película que refleja la animación de cada uno de los dos procesos, en box_solicitud y box_respuesta hay un paquete que es el encargado de realizar los movimientos y las capas boton_reproducir y boton_detener contienen dos botones que son los que permiten la reproducción y la detención de la simulación. La Figura III.1 muestra la imagen inicial de la simulación, para iniciarla basta con oprimir el botón Reproducir.. 30.

(40) Figura III.1 Modelo cliente-servidor.. III.2 Topologías de red La topología de una red define la forma en que ella está diseñada, sea en el plano físico o el lógico. Conceptualmente una red puede definirse como "un conjunto de nodos interconectados", los cuales son variados elementos de hardware. Los estudios de topología de red reconocen ocho tipos básicos de topologías: Punto a Punto, en Bus, en Estrella, en Anillo o Circular, en Malla, en Árbol, Híbrida, Cadena margarita (o daisy chain). III.2.1 Red en anillo Una red en anillo es una topología de red en la que cada estación tiene una única conexión de entrada y otra de salida. Cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la función de traductor, pasando la señal a la siguiente estación. En este tipo de red la comunicación se da por el paso de un token o testigo, que se puede conceptualizar como un 31.

(41) cartero que pasa recogiendo y entregando paquetes de información, de esta manera se evitan eventuales pérdidas de información debidas a colisiones. La simulación de esta tipología emplea diez capas para cada uno de estos elementos y 370 fotogramas: Las capas pc1, pc2, pc3, pc4, pc5, pc6 y cable contienen imágenes estáticas que conforman el dibujo que representa este tipo de red. Otra capa denominada paquete tiene un objeto de tipo gráfico que es el que muestra todo el movimiento en la animación, la capa llego contiene un clip de película que refleja el momento en el que el paquete llegó a su destino y la capa back está compuesta por dos botones Reproducir y Detener. La Figura III.2 muestra la imagen de la simulación en su estado inicial.. Figura III.2 Topología de red en anillo.. 32.

(42) III.2.2 Red en Bus Una red en bus se caracteriza por tener un único canal de comunicaciones (denominado bus, troncal o backbone) al cual se conectan los diferentes dispositivos. De esta forma todos los dispositivos comparten el mismo canal para comunicarse entre sí. Es la tercera de las topologías principales. Las estaciones están conectadas por un único segmento de cable. A diferencia de una red en anillo, el bus es pasivo, no se produce generación de señales en cada nodo o router. La simulación de este tipo de topología emplea nueve capas para cada uno de estos elementos y 320 fotogramas: Las capas pc1, pc2, pc3, pc4, pc5, cable, paquete, llego, back contienen el mismo contenido que sus correspondientes en la simulación anterior. La Figura III.3 muestra la imagen de la simulación en su estado inicial.. Figura III.3 Topología de red en bus.. III.3 Redes de área amplia Una red de área amplia (WAN) abarca una gran área geográfica, con frecuencia un país o un continente. En la mayoría de las WANs, la red contiene numerosas líneas de 33.