DISEÑO DE REDES A BAJO COSTO

Y SU IMPACTO EN LA EDUCACIÓN COLOMBIANA

Rodrigo CARVAJAL PELAEZ
Giovanni GOMEZ ZULUGA
Proyecto Conexiones
Universidad Eafit - UPB - COLCIENCIAS
E-mail: redes.bajo.costo@conexiones.eafit.edu.co

Es común que en nuestro país los avances tecnológicos no hayan llegado al sistema educativo: algunas veces por lo limitado del presupuesto, otras por el temor que causa en los docentes comprometerse con el cambio que exigen las nuevas tecnologías.
 

Comúnmente se asocia tecnología con altos costos, razón suficiente para descartarla del presupuesto educativo colombiano. Sin embargo, es posible tener las ventajas que ofrece una infraestructura cara y certificada por una buena marca, con instalaciones sencillas que, ofreciendo el mismo servicio, bajan notablemente el precio. Existen programas para compartir un módem en una red, que varían desde U$900 hasta los de dominio público que se encuentran disponibles en Internet, lo que corrobora que el valor de éstos puede ser reducido notablemente.
 

Al probar que la instalación de una infraestructura no tiene costos exorbitantes, y que su uso y administración no requiere de docentes especializados en informática o Telemática, se verifica que es posible introducir la tecnología al proceso educativo dentro de la secundaria, para cortar la escisión que hay entre la educación superior y la básica.
 
 
 

A QUÉ PRESTARLE ATENCIÓN
 

Aspectos Técnicos:

Este estudio se está desarrollando al interior del Proyecto Conexiones de La Universidad Eafit, como soporte de la investigación en Telemática a bajo costo en el área de Ingeniería.
 
 

A través de esta investigación se pretende que cualquier institución, con una infraestructura mínima de Red, pueda tener acceso a Internet desde cualquier computador dentro del plantel compartiendo un módem. Para cumplir con este objetivo se están utilizando servidores Proxy y programas que permiten la recuperación fuera de línea de páginas Web y su posterior administración (control de acceso, bases de datos, caché y otros ) .
 
 

Aspectos Pedagógicos:

En la coyuntura actual de la educación formal , se exige involucrar tecnología e informática como área obligatoria dentro del currículo educativo.
 
 

"Para el logro de los objetivos de la educación básica se establecen áreas obligatorias y fundamentales del conocimiento y de la formación que necesariamente se tendrán que ofrecer de acuerdo con el currículo y el Proyecto Educativo Institucional." [1]

Art. 23, Ley General de Educación en Colombia.
 
 

Hoy en día los países afrontan una verdadera crisis educacional porque hay una marcada distancia entre los avances tecnológicos y la lentitud de respuesta, de adaptación a la innovación, el cambio de estructuras y sistemas educativos. [2]

Los avances de la ciencia y la tecnología demandan nuevas formas de enseñar, aprender y administrar la educación. Para ello se debe redefinir y replantear el proceso educativo en general, y los procesos de enseñanza y aprendizaje en particular; esto implica formar individuos mentalmente flexibles y adaptables a un mundo en continuo cambio donde desaparecen las barreras geográficas.

Son muchas las instituciones motivadas a incorporar las tecnologías de información y comunicaciones en sus proyectos pedagógicos y dispuestas a involucrarse en el proceso de investigación e innovación. Sin embargo para aprovechar las nuevas tecnologías que hay en el medio se requiere de una infraestructura con la que no cuentan la mayoría de ellas. [3]

Es necesario entonces aprovechar esta coyuntura para investigar varias alternativas y diseñar la infraestructura adecuada para que las instituciones puedan involucrarse realmente con los avances tecnológicos.
 
 
 

CONCEPTOS BÁSICOS

Internet [4]

Internet, la red global de computadores más amplia del planeta, cuenta con mas de 50 millones de usuarios y sigue creciendo en forma colosal. Está compuesta de miles de redes de computadores de todos los tipos, tamaños y sistemas operativos en todo el mundo. Posee un lenguaje común de comunicaciones, que en el idioma técnico se conoce como "protocolo". El de Internet se llama TCP/IP (Transport Control Protocol / Internet Protocol ), y permite que cualquier computador en la red se comunique sin importar la marca o Sistema Operativo que use.
 
 

La mayoría de servicios en línea del mundo están prestando alguna forma de acceso a Internet, reconociendo de hecho su importancia. Gran cantidad de empresas multinacionales, tienen ya establecida su presencia en la red, bien sea sólo por publicidad o para efectuar transacciones comerciales. Además, han comenzado a generarse problemas de tráfico y censura, demostrando que se ha convertido en otro medio de comunicación, de un tipo mucho más interactivo que ningún otro.
 
 

Hoy en día uno de los servicios más popular de Internet es el World Wide Web (WWW), o "Telaraña Mundial de Información". Con este servicio es posible navegar por Internet (Ciberespacio), usando como "nave" tan sólo un programa en el computador personal (PC).
 
 

En este "Ciberespacio", hay una especie de lugares o estaciones llamados "Servidores WWW", los cuales tienen expuesta una gran cantidad de información de todos los temas imaginables, organizados a través de documentos electrónicos en un formato particular llamado Hipertexto.
 
 

El Hipertexto es una especie de documento que contiene además de textos y gráficas, una gran cantidad de enlaces a otros documentos en el mismo servidor o en otro que puede estar a miles de kilómetros. Con sólo dar un click con el ratón sobre una palabra determinada, el usuario puede saltar desde San Andrés a Leticia, o desde Australia hasta Argentina, en busca de una referencia cruzada.
 
 

En los Hipertextos, también se puede encontrar información multimedia, es decir, que involucra medios diferentes tales como texto, animación, sonido, video mudo o sonoro y acceso a otros servicios de la red. En WWW podemos encontrar sitios informativos de compañías comerciales, institutos privados o gubernamentales, universidades y tiendas electrónicas que venden libros, discos compactos, programas y equipos, entre otros.
 
 

Otro tipo de servicios son los de comunicaciones personales, tales como el correo electrónico o E-mail, el cual permite enviarle un texto a otra persona en cualquier lugar del mundo, para que sea recibido en cuestión de minutos.
 
 

Redes [5]

Los sistemas de computación en la década de los 70’s eran altamente centralizados. Debido al rápido progreso tecnológico ha cambiado la forma como se recolecta, transporta, almacena y procesa la información. La unión entre computadores y comunicaciones tiene una profunda influencia en la forma como los sistemas computacionales están organizados. El antiguo modelo de un sólo computador sirviendo a todas las necesidades computacionales de la organización se reemplaza por otro en el cual un gran número de computadores independientes, pero interconectados hacen el trabajo. Estos sistemas son llamados "redes de computadores".
 
 

Una red de computadores pretende:
 
 

Compartir recursos: Hacer que todo el Software y Hardware esté disponible para cualquiera en la red.

Aumentar la confiabilidad: Conectar fuentes alternativas de suministro, y tener respaldo para los diferentes servicios de la red.

Ahorro económico:

. Relación precio/desempeño

. Varios microprocesadores con un servidor.

Medio de comunicación para gente distante: Con el empleo de la red, comunicarse es relativamente fácil
 
 

Proxy

Un Proxy es un programa que viaja por Internet y revisa páginas que anteriormente se han visitado; si una página ha sido modificada, se guarda la nueva versión en una unidad de disco local. También puede usar determinados lineamientos para encontrar enlaces de esa página y bajar páginas relacionadas. Esto evitará que los usuarios tengan que acceder a Internet en busca de recursos que se utilizan con frecuencia, lo cual ahorra tiempo. [6]
 
 

El acceso rápido a sitios Internet, la mayor seguridad en Redes y los bajos costos son temas importantes ahora, desde el punto de vista Telemático y Educativo. Con un servidor proxy, se puede tener solución a los tres requerimientos anteriores.
 
 

Un proxy es un equipo que escucha consultas de nombres y responde cuando no se encuentran en la red local.
 
 

Ventajas

Seguridad: Las maquinas son, difícilmente vulnerables, pues a pesar de que son estaciones de trabajo conectadas a Internet, sus direcciones no son públicas, pues son enmascaradas por el servidor Proxy.

Velocidad: El servidor Proxy maneja memoria "Cache", esto es, que cuando se hace una solicitud a Internet, el Proxy va almacenando en una base de datos esa solicitud. Puede examinar y guardar miles de páginas Web y cuando un usuario local de la Red pide una página específica que esta guardada, la página viaja a la velocidad local de la Red (10 Mbps); va desde una unidad local de disco o caché local, sin retrasos de transmisión en Internet.

Administración: Permite el monitoreo fácil de todas las máquinas desde el servidor.
 
 

Direccionamiento

El direccionamiento es la forma cómo las máquinas se van a llamar en la red y como el servidor mismo las va a encontrar y reconocer.
 
 

En la red se hace referencia a las máquinas por números (IPs ) y por nombres. En realidad la Red no sabe leer sino números (IPs).
 
 

Una dirección IP es el conjunto de cuatro números que oscilan entre 0 y 255, separados por puntos

Esta dirección identifica, entonces, cada computador en la red; al igual que la identificación ciudadana, cada máquina tiene un nombre y una dirección IP (Nombre y Cédula). En vista de que la red no reconoce sino números y esto reprensenta más dificultad mnemotécnica, existe un servicio de nombres (DNS: Domain Name Service: Servicio de Nombre de Dominios), que permite trabajar con los nombres de la red, y no con sus números, la máquina (DNS) hace internamente la conversión.
 
 
 

INFRAESTRUCTURA TELEMÁTICA

UTILIZADA EN LAS PRUEBAS
 
 

El Proyecto CONEXIONES es quien sirve de laboratorio a todas estas pruebas de Redes a bajo costo que se vienen trabajando, por eso es pertinente hablar de la infraestructura Telemática con la que se cuenta aquí

Actualmente se tienen servidores que hacen parte del laboratorio de Linux y de NT. Con estas máquinas se están realizando pruebas para verificar que Sistema Operativo de Red entre NT y Linux, provee mayores beneficios, para esto se esta llevando a cabo un proceso de evaluación de indicadores, que definen los aspectos básicos a tener en cuenta durante este proceso. [7]

Para las pruebas se requirieron máquinas con configuraciones mínimas:

Procesador: Pentium /166 Mhz

Memoria RAM 16 Megabytes

Disco Duro 1,2 Gigabytes de disco duro.
 
 

PRUEBAS REALES EN INSTITUCIONES

Colegio Cooperativo: Fue la primera institución donde se instaló esta red piloto. En esta institución se venía presentando el problema del acceso a Internet desde una sola máquina. Esto estaba generando problemas con los mismos niños, por se desanimaban para hacer sus actividades colaborativas.

Colegio Benjamín Herrera: Se instaló un anillo con cableado coaxial, para rebajar costos. En esta sala fue el primer lugar donde se realizaron pruebas de la versión de La Pachamama, la Interfaz gráfica del Proyecto Conexiones, en red.

Academia Argüello - Argentina - : Esta sala se instaló en enero de 1.997, como parte de una asesoría brindada a esta academia. La idea era aprovechar la infraestructura Telemática que tenía esta institución para que desde cualquier máquina los estudiantes pudieran acceder a las ventajas de Internet. [8]

INFRAESTRUCTURA RECOMENDADA PARA

OBTENER UNA RED A BAJO COSTO
 

Para la implementación de una Red a Bajo costo se harán algunas recomendaciones de máquina, de programas y de Red. Todas estas recomendaciones son obtenidas a partir de las experiencias que se tienen en el trabajo investigativo del Proyecto Conexiones.
 

Hardware

Desde el punto de vista de los equipos se hace necesario dos o más máquinas. Esto con el fin de construir una Red.

Para el caso práctico se hablará de un ejemplo real con 4 máquinas comunes, es decir con las siguientes características mínimas:
 
 

Procesador: Pentium /75 Mhz

Memoria RAM 16 Megabytes

Disco Duro 1,2 Gigabytes de disco duro.

Sistema Operativo: Microsoft Windows 95
 
 

SERVIDOR, ESTACION1, ESTACION2, ESTACION3.

Además de la infraestructura de máquinas es necesario un módem (dispositivo que permite conectar el computador a una línea telefónica, y trasmitir datos por un canal analógico). El módem con el que se hicieron las pruebas de transmisión, fue un BocaModem (BocaResearch, Arq. V.34 28,800 Baudios por segundo), pero cualquier módem al menos de 14400 Baudios por segundo (velocidad del dispositivo), funcionará para las pruebas.

Es claro que para poder utilizar el módem es requerida una línea telefónica digital.

La propuesta va inclinada a lo más utilizado en las instituciones educativas asociadas al Proyecto Conexiones. Sin embargo cualquier máquina, y cualquier topología de Red podría adecuarse a la propuesta acá sugerida.

Se tienen entonces 4 Computadores, que tendrán cada uno Sistema Operativo Windows 95. Se propone este sistema operativo, pues es el que casi siempre incluyen los proveedores. Sin embargo, las pruebas se realizaron con Linux que es un Sistema Operativo de dominio público.

Cabe hacer la pregunta: Cómo ponerlos en Red ?

Una vez que el hardware está instalado y configurado, también es necesario configurar la red. Este proceso tiene muchos pasos (incluida la preparación de los protocolos adecuados que permiten a cada máquina comunicarse con los demás componentes).
 

Software [9]

Aunque ahora instalar redes es más fácil que antes, levantar una red con Windows 95 puede ser todavía complicado. Una buena noticia es que el software para redes está integrado en el sistema operativo y no hay necesidad de comprar software adicional para una red simple.

La mala noticia es que, de todas maneras, se necesita configurarla para que funcione con la tarjeta de red que tiene instalada cada máquina.

Si la tarjeta de Red es Plug and Play (que el sistema la reconoce inmediatamente se conecta: "Conecte y 'toque' "), Windows 95 la reconocerá tan pronto como encienda el computador después de instalarla. Entonces, le solicitará el controlador adecuado (driver), que debe venir en el disco que acompaña a la tarjeta o en el CD-ROM del Windows 95.

Si la tarjeta no califica con esta tecnología, entonces deberá mirar el manual de instalación y configuración para que la máquina trabaje bien con ella.

Recomendación: si apenas se van a comprar las tarjetas de red, se debe buscar que sean fáciles de instalar: Plug and play.

El protocolo a utilizar en la red propuesta es TCP/IP (Transport Control Protocol / Internet Protocol), que nos servirá para que las máquinas luego puedan hacer salida a Internet.

Dentro de esta misma parte es necesario hablar del Proxy, pues este es el programa que se encargará de que las estaciones que están en la Red puedan salir a Internet por un sólo módem.

• Servidores Proxy

• Recolecta y hace caché de páginas Web
• Previene que los intrusos entren a la Red
• Permite que los nodos IPX accedan funciones IP
• Permite acceso filtrando por direccion IP
• Permite compartir una direccion IP
• Filtrado de Virus

Hasta hace poco, la única manera de mover información entre los computadores era por medio de un disquete o colocándolos una cerca del otro y conectándolos con un cable. Las cosas han cambiado un poco. Ahora podemos utilizar la tecnología de las Redes para realizar lo anterior.

La instalación de una Red de Área Local (LAN: Local Area Network) es menos complicada de lo que se cree.

El primer paso para crear una LAN es equipar cada computador con un adaptador para red. La mayoría de los modelos Macintosh (que es un tipo de computador diferente al que se refiere este artículo) trae estos adaptadores integrados, pero en el caso de las máquinas Intel (tipo de computador al que se hace referencia), estos dispositivos deben ser agregados.

Para realizar la conexión en red, hay dos tipos de cables que se utilizan de forma regular:

10BaseT (también conocido como par trenzado -UTP- ) y coaxial.

El 10BaseT parece un cable de teléfono, sólo que tiene ocho cables en lugar de dos o cuatro. En cada extremo del cable hay una conexión RJ 45, que también se parece mucho a la de los teléfonos, pero es ligeramente más ancha. Cada máquina se conecta a una central, llamada hub o concentrador, que sirve como enlace para todos los componentes.

Si se prefiere, se puede ahorrar un poco de dinero en hardware y evitar la instalación del concentrador utilizando tarjetas de red coaxial, que se conectan directamente entre sí. Por supuesto, esto significa que es necesario llevar cable de una máquina a otra y después, al agregar equipo adicional, conectarlo en cadena al sistema.

Este mecanismo funciona bien, pero si falla un adaptador o hay un conector suelto en una máquina, se puede caer toda la red.

Una red 10BaseT con un concentrador es más versátil y, en muchos casos,más confiable y fácil de configurar. Se pueden mezclar los concentradores y las tarjetas adaptadoras de diferentes fabricantes sin ningún problema de compatibilidad.
 

Se partirá del supuesto que ya se tienen las estaciones de trabajo y que el software a utilizarse es Windows 95. Es decir que no se incluye en el presupuesto los computadores.

Una red de 3 maquinas se puede instalar desde varios niveles, dependiendo del presupuesto con el que se cuenta, y dependiendo de la velocidad con la que se quiere contar. De todas formas para efectos académicos no importa pensar que una es menos rápida que otra. Para este caso, estamos hablando particularmente de dos: COAXIAL y UTP.

Se propone una red Ethernet 10 Base T. Esto es que las tarjetas de Red (NIC "Network Interface Card"), deben cumplir con los estándares de Ethernet (manejo de frames y paquetes.

Los valores acá expresados, están basados en el mercado real colombiano. Los datos están dados en dólares.
 

Alternativa con coaxial

La red en este caso será un bus (topología de Red, ofrecida con el cable coaxial), que inicia en un punto (servidor) y termina en otro (est3). Sólo es necesario instalar un cable que cubra todas las estaciones e ir "pinchando" en cada estación, no es necesario un Concentrador. Entonces se necesita lo siguiente:

4 NIC's Genius 2000 U$ 35,oo U$ 140,oo

8 Metros de Cable coaxial U$ 0,95 U$ 7,6

RG58 [American Standard]

[Asumiendo que max. entre estacion

habran 2 metros de separacion]

6 T's U$ 1,2 U$ 7,2

8 Terminales RG58 U$ 0,5 U$ 4,o

[5 T's, y 2 Term. de mas *error*]

Módem BocaResearch V.34 U$ 150,oo U$ 150,oo

Línea telefónica (Instalación) U$ 300,oo U$ 300,oo

Línea telefónica (mensual -promedio- ) U$ 50,oo U$ 50,oo

Acceso a Internet (mensual -promedio) U$ 30,oo U$ 30,oo

Proxy U$ 0,oo U$ 0,oo

______________________________

TOTAL U$ 688,8
 

Alternativa con UTP

La velocidad para este tipo de red mejorará. Por lo tanto el cable es un poco más costoso. Además se hace necesario un concentrador -HUB- . Como el cable no se reparte por todas las estaciones, sino que desde cada estación va un cable hasta el concentrador, se necesita más metros de UTP.

Entonces se necesita lo siguiente:
 

4 NIC's Genius 2000 U$ 35,oo U$ 140,oo

32 Metros UTP Nivel 5 (IEE 802.3) U$ 0,95 U$ 30,4

[Asumiendo que el Hub esta equidistante

a cada estacion]

4 Patch panel U$ 0,5 U$ 2,oo

4 Patch cord U$ 0,5 U$ 2,oo

1 Regla al Hub U$ 35,oo U$ 35,oo

1 Concentrador Ethernet - 3COM

16 puertos Apilable UTP - RG58 U$ 840,oo U$ 840,oo

1 Ponchadora RJ45 U$ 80,oo U$ 80,oo

16 Terminales UTP RJ45 U$ 0,45 U$ 7,2

Módem BocaResearch V.34 U$ 150,oo U$ 150,oo

Línea telefónica (Instalación) U$ 300,oo U$ 300,oo

Línea telefónica (mensual -promedio- ) U$ 50,oo U$ 50,oo

Acceso a Internet (mensual -promedio) U$ 30,oo U$ 30,oo

Proxy U$ 0,oo U$ 0,oo

________________________________

TOTAL U$ 1.666,6
 

RECOMENDACIONES
 

La sociedad de consumo subsiste la creencia de que lo más costoso es lo mejor [11] y que entre más sofisticada sea una red, mejores resultados se pueden obtener con ella; sin embargo, en la práctica se puede demostrar que no se necesita grandes capitales para obtener resultados similares.

En general, se invierte más tiempo y dinero en la parte técnica, abandonando el recurso humano: no se debe invertir tanto tiempo a las máquinas. Una infraestructura sólida, no implica robustez en los sistemas, pero si una alta administración e integración de todos los recursos incluyendo el humano.
 

CONCLUSIONES
 
 

En el proceso enseñanza-aprendizaje cada día se necesitan nuevos lenguajes que procuren la participación activa del estudiante y el profesor. Con la telemática pasamos del texto (libro), el cual es un monoproducto, al hipertexto -multiproducto- en donde se involucran conjuntamente el profesor y el estudiante en la creación de conocimiento.

En el desarrollo de este trabajo observamos que lo más importante es el diseño, al cual posteriormente se le asocia la tecnología. Así, teniendo una buena infraestructura, administrada con recurso humano excelente, se obtienen resultados excelentes.

El diseño de redes a bajo costo brindan la posibilidad de acceso a nuevas culturas (las telemáticas y virtuales) de los estudiantes de básica primaria y secundaria, y sus profesores. Es en este punto en donde las redes tienen su papel de crear nuevas culturas y medios de comunicación, poniendo en presencia y tiempo real las nuevas comunidades, brindando más posibilidades de desarrollo a nuestros estudiantes.
 
 
 

REFERENCIAS
 

[1] República de Colombia. Ministerio de Educación Nacional. Ley general de educación en Colombia 115 de 1994.

[2] Zea, Claudia. M. Atuesta, S.Sanin, J.Trujillo. Ambientes de Aprendizaje para el tercer Milenio. Memorias III Congreso de Informática Educativa, Barranquilla, 1996.

[3] Gómez, Giovanni. Una alternativa educacional, Proyecto Conexiones desde El Santuario. Revista Enlaces, Temuco - Chile. Agosto 1997.

[4] Levine, John. M. Levine. C. Negus. Internet, una nueva mirada educativa. Mc Graw Hill. 1997

[5] Departamento de Informática y Sistemas, Universidad EAFIT. [www] http://www.dis.eafit.edu.co/Pregrado/Tele1/

[6] Derfler, Frank J.. Proxy Servers Fast Pages. Pc Magazine. Mayo 1997.

[7] Proyecto Conexiones, Informe Técnico Colciencias Nro. 3. Enero de 1.997

[8] Carvajal, Rodrigo. G. Gómez. Diseño de webs a bajo costo para entidades de educación básica. Ponencia para el 7º. Congreso nacional de estudiantes de ingeniería de sistemas. 1998.

[9] Jenkins, Neil. S. Schatt. Redes de área local. Prentice Hall, México. 1995.

[10] Address Allocation for Private Internets (RFC1597), Yakov Rekhter, R. G. Moskowit, D. Karrenberg, G. de Groot, 1994, [www] http://dsanchez.eafit.edu.co/

Bitacora/Ingeniería/rcarvaja/rfc1597.txt

[11] Ospina, William. Es tarde para el hombre. Grupo Editorial Norma, Medellín. 1997