INGENIERÍA DE SERVICIOS TELEMÁTICOS INFORME INDIVIDUAL DE LA FASE 3
GRUPO No. (5)
ALVARO LUIS BARRIOS – FABIÁN SÁNCHEZ CERÓN – 12265941 12265941 JHEYNS FABIAN RIANO - 1032395590 JORGE IVAN OLAYA - 1116240617 RONNY GUZMAN -
TUTOR: PEDRO TORRES SILVA
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA PITALITO HUILA 26/10/2017
INTRODUCCIÓN En esta Fase De Ingeniería de servicios Telemáticos el estudiante de la Unad desarrollara habilidades de investigación, aplicando los conocimientos adquiridos en el estudio de telecomunicaciones. Es este caso bajo la metodología de trabajo colaborativo basado en proyectos, donde es importante conocer, analizar y sobre todo tener la capacidad de indagar. La solución de esta Actividad nos permitirá introducirnos en este campo, propiamente en el campo de la ingeniería. Es una oportunidad para aprender y ganar destrezas en el manejo de las técnicas y métodos utilizados por este campo de la ingeniería, y de esta manera proponer soluciones en casos prácticos.
1.
Actividad 2: Primer Debate argumental sobre conceptos de enrutamiento. 1.1. El estudiante investiga y describe con sus propias palabras:
¿Qué es un encaminador?
Se le conoce como direccionador. Se trata de un producto de hardware que permite interconectar computadoras que funcionan en el marco de una red. El Encaminador, dicen los expertos, se encarga de establecer qué ruta se destinará a cada paquete de datos dentro de una red informática. Puede ser beneficioso en la interconexión de computadoras, en la conexión de los equipos a Internet o para el desarrollo interno de quienes proveen servicios de Internet.
¿Que son direccionamientos?
El direccionamiento se refiere a la forma como se asigna una dirección IP y cómo se dividen y se agrupan subredes de equipos. El enrutamiento consiste en encontrar un camino que conecte una red con o tra y, aunque es llevado a cabo por todos los equipos, es realizado principalmente por routers, que no son más que computadoras especializadas en recibir y enviar paquetes por diferentes interfaces de red, así como proporcionar opciones de seguridad, redundancia de caminos y eficiencia en la utilización de los recursos.
¿Cómo funcionan los direccionamientos en redes, subredes y superredes?
Cuando un proceso de aplicación desea establecer una conexión con un proceso de aplicación remoto, debe especificar a cuál debe conectarse, ya sea con transporte con conexión o sin conexión. El método que se emplea es el direccionamiento. Unos de los esquemas que se utilizan en Unix se conocen como protocolo inicial de conexión. Aquí cada servidor tiene un servidor de procesos especial que actúa como apoderado ( proxy) de los servidores de menor uso y escucha en un grupo de puertos al mismo tiempo, esperando una solicitud de conexión TCP. Cuando un usuario comienza por emitir una solicitud CONNECT, especificando la dirección TSAP (puerto TCP) del servicio que desea, si no hay ningún servidor esperándolos, consiguen una conexión al servidor de procesos. Trás obtener la solicitud entrante, el servidor de procesos genera el servidor solicitado
permitiéndole heredar la conexión con el usuario existente. El nuevo servidor entonces hace el trabajo requerido, mientras que el proceso retorna a escuchar nuevas peticiones.
Actividad 3: Segundo debate argumental: 3.1. El estudiante investiga y describe sobre: 1. ¿IPv4?
Formato de Dirección IP versión 4 En una red TCP/IP a cada computadora se le asigna una dirección lógica de 32-bits que se divide en dos partes: el número de red y el número de computadora. Los 32 bits son divididos en 4 grupos de 8 bits, separados por puntos, y son representados en formato decimal. Cada bit en el octeto tiene un peso binario. El valor mínimo para un octeto es 0 y el valor máximo es 255. La siguiente figura muestra el formato básico de una dirección IP con sus 32 bits agrupados en 4 octetos.
Continuando con IPV4 es la cuarta versión del protocolo Internet Protocol (IP), y la primera en ser implementada a gran escala. Definida en el RFC 791. IPv4 usa direcciones de 32 bits, limitándola a 2^{32} = 4 294 967 296 direcciones únicas, muchas de las cuales están dedicadas a redes locales (LANs).1 Por el crecimiento enorme que ha tenido Internet (mucho más de lo que esperaba, cuando se diseñó IPv4), combinado con el hecho de que hay desperdicio de direcciones en muchos casos , ya hace varios años se vio que escaseaban las direcciones IPv4.
Esta limitación ayudó a estimular el impulso hacia IPv6, que está actualmente en las primeras fases de implantación, y se espera que termine reemplazando a IPv4. Las direcciones disponibles en la reserva global de IANA pertenecientes al protocolo IPv4 se agotaron oficialmente el jueves 3 de febrero de 2011.2 Los Registros Regionales de Internet deben, desde ahora, manejarse con sus propias reservas, que se estima, alcanzaran hasta el 2020.
2. ¿IPv6? A principios de los años noventa, el Internet Engineering Task Force (IETF) comenzó a preocuparse por los problemas de IPv4 y empezó a buscar un reemplazo. Esta actividad condujo al desarrollo de IP versión 6 (IPv6). IPv6 supera las limitaciones de IPv4 y constituye una mejora eficaz con características que se adaptan mejor a las demandas actuales y previsibles de las redes. Las mejoras que proporciona IPv6 incluyen lo siguiente: a. Mayor espacio de direcciones: las direcciones IPv6 se basan en un direccionamiento jerárquico de 128 bits, mientras que en IPv4 es de 32 bits. El número de direcciones IP disponibles aumenta drásticamente. b. Mejora del manejo de los paquetes: el encabezado de IPv6 se simplificó con menos campos. Esto mejora el manejo de paquetes por parte de los Routers intermediarios y también proporciona compatibilidad para extensiones y opciones para aumentar la escalabilidad y la duración. c. Eliminación de la necesidad de NAT: con tal cantidad de direcciones IPv6 públicas, no se necesita traducción de direcciones de red (NAT). Los sitios de los clientes, ya sean las empresas más grandes o unidades domésticas, pueden obtener una dirección de red IPv6 pública. Esto evita algunos de los problemas de aplicaciones debidos a NAT que afectan a las aplicaciones que requieren conectividad de extremo a extremo. d. Seguridad integrada: IP IPv6 admite capacidades de autenticación y privacidad de forma nativa. Con IPv4, se debían implementar características adicionales para este fin.
3. ¿IP Mobile? Protocolo estándar creado por la Internet Engineering Task Force (IETF) y diseñado para permitir a los usuarios de dispositivos móviles moverse de una red a otra manteniendo permanentemente su dirección IP. El protocolo Mobile IP se describe en la IETF RFC 3344, es así como Mobile IP ofrece un mecanismo eficiente y escalable para nodos móviles dentro de Internet. Con Mobile IP, los nodos pueden cambiar sus puntos de acceso a Internet sin tener que cambiar su dirección IP. Esto permite mantener el transporte y conexiones de alto nivel mientras se mueve. La movilidad del nodo es realizada sin la necesidad de propagar las rutas de los hosts a través del enrutamiento. Características:
No tiene limitaciones geográficas, por lo que el usuario puede conectarse en cualquier lugar. No tiene necesidad de conexión física. No tiene que modificar enrutadores o terminales ya que mantienen su IP.
4. ¿NAT?
NAT tiene muchos usos, pero el principal es conservar las direcciones IPv4 públicas. Esto se logra al permitir que las redes utilicen direcciones IPv4 privadas internamente y al proporcionar la traducción a una dirección pública solo cuando sea necesario. NAT tiene el beneficio adicional de proporcionar cierto grado de privacidad y seguridad adicional a una red, ya que oculta las direcciones IPv4 internas de las redes externas. Los Routers con NAT habilitada se pueden configurar con una o más direcciones IPv4 públicas válidas. Estas direcciones públicas se conocen como “conjunto de NAT”. Cuando un dispositivo interno envía tráfico fuera de la red, el router con NAT habilitada tr aduce la dirección IPv4 interna del dispositivo a una dirección pública del conjunto de NAT. Para los dispositivos externos, todo el tráfico entrante y saliente de la red parece tener una dirección IPv4 pública del conjunto de direcciones proporcionado. En general, los Routers NAT funcionan en la frontera de una red de rutas internas. Una red de rutas internas es aquella que tiene una única conexión a su red vecina, una entrada hacia la red y una salida desde ella. En el ejemplo de la ilustración, el R2 es un router de frontera. Visto desde el ISP, el R2 forma una red de rutas internas. Cuando un dispositivo dentro de la red de rutas internas desea comunicarse con un dispositivo fuera de su red, el paquete se reenvía al router de frontera. El router de frontera realiza el proceso de NAT, es decir, traduce la dirección privada interna del dispositivo a una dirección pública, externa y enrutable.
1.3.
Actividad 4
En una administración pública tienen varios problemas entre ellos: Movilidad y medio ambiente (Dos elementos sustanciales del proyecto de ciudad inteligente). El departamento de medio ambiente de una ciudad requiere medir diferentes las variables en tiempo real: -
Contaminación en el aire
-
Niveles de ruido
-
Temperatura
-
Luminiscencia
-
Humedad
-
Presión atmosférica.
El grupo deberá crear una red y una VLAN llamada medioambiente.
SOLUCIÓN: Se propone usar una red de sensores de la empresa Libelium® con tecnolo gías inalámbricas ZigBee® (IEEE 802.15.4) debido a su gran eficiencia y desempeño, adicional a ello es recomendable utilizar tecnologías diferentes al WiFi (IEEE 802.11) ya que la ciudad está inundada de estos dispositivos lo que generaría interferencias y saturación de los canales. Los equipos de Libelium® con tecnología ZigBee® maximizan su desempeño a la ho ra de Transmitir datos a grandes distancias con bajos consumos energéticos lo que posibilita el uso de celdas solares y baterías de pequeña capacidad para su abastecimiento sin la necesidad de estar conectados a una red comercial eléctrica disminuyendo costos por energización. Otra de las ventajas de ZigBee es su gran flexibilidad de interconexión con nodos funcionando como Routers lo que permite conectar varios sensores alrededor a uno solo evitando gastos en
Conectorización a la red principal de cada uno de los nodos y centralizando la información en un
Nodo principal.
Figure 2 - Ejemplo de una red con ZigBee Libelium® (www.libelium.com)
El nodo principal se llama Meshlium® (Gateway) y permite tres modos de conexión a la red:
-
Vía Ethernet a través de un proveedor de servicio dedicado.
-
Vía WiFi a través de un proveedor remoto inalámbrico.
-
Vía GPRS mediante los proveedores de telefonía celular de la zona.
Estas tres opciones no solo amplían la forma de conectividad sino que también se puede adaptar a los recursos existentes en el lugar de u bicación del Gateway. Como caso hipotético podríamos utilizar la ciudad de Bogotá como referente geográfico para la medición de estas variables. Podríamos utilizar las estaciones de Transmilenio como nodos centrales y aprovechando el largo alcance de los sensores (Hasta 3200mts) y teniendo en cuenta que las estaciones se encuentran separadas entre ellas 700mts aprox. Sería bueno ubicar nuestros Meshlium® cada 3K. Por lo tanto haciendo un cálculo aproximado de la cobertura de los sensores y del área metropolitana de la ciudad necesitaríamos 7 nodos principales: -
Estación Ricaurte
-
Estación Escuela Militar.
-
Estación Mazurén
-
Portal de Las Américas
-
Portal El Dorado
-
Portal Suba
-
Estación Molinos
En cada uno de estos nodos (Meshlium®) tendríamos que instalar alrededor de 4 estaciones medioambientales con sus respectivos sensores. Los sensores a utilizar serían los siguientes: -
Temperature, Humidity and Pressure Sensor Probe
-
Luminosity sensor probe (Luxes accuracy)
-
Carbón Monoxide (CO) Gas sensor probe for high concentrations [Calibrated]
-
Noise / Sound Level Sensor sensor probe
-
Particle Matter (PM1 / PM2.5 / PM10) - Dust Sensor
En cada estación de sensores tendríamos un Waspmote® con los cinco sensores. Cada estación estaría conectada mediante ZigBee al Meshlium® el cual se encargará de recopilar la información de cada uno de los sensores y entregarla vía Ethernet al Switch que a su vez a través de una red de transporte enviará la información al router para su posterior almacenamiento y Tratamiento de la información.
Figure 3 - Topología en estrella de la red de ZigBee (www.libelium.com)
Figure 4 - Mapa de cobertura y ubicación de los nodos y las estaciones (Alcaldía de Bogtá).
Figure 5 – Wasmote® con sensores instalados (www.libelium.com)
Se propone una topología anillada a nivel de la red de datos entre el Router y los Switch para proporcionar una redundancia en la conectividad. En cuanto a la red de sensores la topología sería en estrella. Cabe anotar que la tecnología ZigBee permite tecnologías en árbol aumentando el área de cobertura al designar otro elemento como el Wasmote® con la función de router, por lo que la red se puede ampliar y conectar muchos más elementos de red como sensores de control vehicular, de agricultura, radiación, entre otros. Una de las ventajas de utilizar ZigBee es que no necesitaremos direccionamiento IP para la red sensores puesto que esta tecnología tiene su propio direccionamiento evitando así tener que segmentar mucho más la red y optimizando el direccionamiento IP de nuestra red de datos.
Figure 6 - Topología en Árbol con tecnología ZigBee (www.libelium.com)
A continuación se muestra una tabla de direccionamiento sugerida en donde se divide en tres segmentos tales como: -
La VLAN 10 se utilizará para el direccionamiento de los nodos, es decir, de los Switch y de las subinterfaces del router asociadas a la red anillada.
-
La VLAN 20 se dedicará a los servidores asociados a la solución como servidores web y de bases de datos y de aplicación.
-
La VLAN 30 para los equipo de cómputo que se utilizarán para la gestión remota de la red y de cada uno de los sensores.
Para todas las Vlan se tienen IP suficientes en caso de expansión.
Nombre
No. VLAN
Dirección de red
IP Asignables
Rango de IP Asignables
Broadcast
Medioambiente
10
172.16.0.0/27
30
172.16.0.1 - 172.16.0.30
172.16.0.31
255.255.255.224
Servidores
20
172.16.0.32/29
6
172.16.0.33 - 172.16.0.38
172.16.0.39
255.255.255.248
Gestión Remota
30
172.16.0.40/29
6
172.16.0.41 - 172.16.0.46
172.16.0.47
255.255.255.248
Table 1 - Tabla de direccionamiento IP
Adjuntan las imágenes de instalación del software GNS3
Máscara
CONCLUSIONES
Se reconoció el entorno indicado para interactuar con el tutor y cada uno de los compañeros.
Se estudió cada uno de los temas solicitado por el tutor en la guía.
Se investigó conceptos fundamentales para luego analizar los hechos y así plasmarlos en un trabajo y verlo reflejado en nuestra vida cotidiana.
BIBLIOGRAFÍA
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