Objetivos
Se introducen los conceptos relativos a la transmisión de datos en redes. Se pretende capacitar al alumno en el diseño y administración de una red de datos. Se propone como actividad de los alumnos la instalación de una red, la configuración de las máquinas y uso de las herramientas apropiadas ofrecidas por el sistema operativo. Se pretende también llevar a alumno a la comprensión de los conceptos asociados a la comunicación entre redes de computadoras de diferentes características. Mediante la instalación y configuración de una red, se aplican los conceptos relacionados con: configuración de interfaces, diseño subnetting, comandos de SSOO, configuración de un router, análisis mediante captura de paquetes y comportamiento de las aplicaciones bajo diferentes condiciones de entorno.
Propuesta Pedagógica
La presente propuesta pretende presentar el Plan de Trabajo correspondiente a la materia Redes de Datos, a ser cursada por los alumnos de quinto año de la carrera Ingeniería Electrónica.
Los objetivos fundamentales que persigue la materia son los de comprensión por parte del alumno de conceptos referidos al funcionamiento de sistemas de transmisión/recepción de datos organizados en redes, los protocolos que rigen esa comunicación y la operación de los mismos en diversas circunstancias.
El curso es el cuarto y último de la serie que comprende el Área de Comunicaciones para el nuevo Plan de Estudios. Por tratarse del último curso de comunicaciones recibido por el alumno a lo largo de su carrera de grado, se pretende del mismo que proporcione una visión acabada de cómo se realiza la comunicación en los niveles más bajos y su relación con técnicas aprendidas en cursos previos, una respuesta a posibles elecciones de diseño, una interpretación de los resultados arrojados por variadas herramientas relacionadas y una comprensión de las complejas tareas propias de la administración de una red de datos. Se considera importante que el alumno adquiera la capacidad de adaptarse a la aparición de nuevos sistemas en un área predominantemente cambiante y en continuo progreso.
Al cursarse en el último año de la carrera, la materia se convierte en corolario de otras de correlatividad previa. Los conceptos matemáticos y su aplicación en redes de datos encuentran así un curso final que no solo los contempla y revisa sino que también los aplica con un criterio nuevo y de creciente implementación práctica: la comunicación de datos en redes.
FUNDAMENTACIÓN
La materia forma parte del nuevo Plan de Estudios (2003). El mismo prevé el cursado de materias de carácter cuatrimestral con un régimen de promoción que contempla la posibilidad que el alumno, de acuerdo a las notas obtenidas en sus evaluaciones parciales pueda aprobar la materia sin rendir un examen final. Los alumnos que no reúnan la puntuación suficiente para promocionar deberán aprobar un examen totalizador, para lo cual contarán con tres oportunidades. En caso de no aprobar el examen mencionado deberán re-cursar la materia.
En cuanto al desarrollo de los cursos, se propone una metodología de dictado cuatrimestral consistente en clases teóricas, a cargo del Titular, y clases prácticas, a cargo del JTP y sus auxiliares. Respecto de las últimas se aconseja la resolución de guías de problemas acordes con la teoría.
El régimen de promoción establecido en planes previos y re-afirmado en los vigentes establece que sólo pueden cursar una materia aquellos alumnos que tengan las correlativas anteriores aprobadas, condición que en gran medida permite suponer que los cursantes poseen un buen grado de conocimientos impartidos en las materias cursadas y aprobadas con anterioridad.
En el caso de Redes de Datos, al ser el cuarto curso específico de comunicaciones recibido por el alumno, se convierte en corolario de materias de correlatividad previa tales como Sistemas Digitales, Comunicaciones Digitales y sus respectivas correlativas.
Se pretende desarrollar un Plan de Trabajo que sea factible de implementar respetando las observaciones sobre el perfil del profesional que se pretende formar, especificado en el nuevo Plan de Estudios. Este perfil se elaboró de acuerdo a las consideraciones de un perfil clásico aceptado con la consideración de aquellas capacidades pretendidas para la adaptación a la competencia laboral actual.
A propósito de lo anterior se citan a continuación las conclusiones más importantes que se resaltan en la presentación del mismo:
· Capacidad para buscar y abordar nuevos conocimientos, esto es actualización y educación permanente, como así también aprendizaje de nuevas técnicas y especialidades.
· Capacidad de razonamiento y de análisis crítico, tal vez la capacidad más importante de un ingeniero.
· Actitud innovadora y espíritu creativo y emprendedor, referido a la apertura mentalhacia nuevas tecnologías y soluciones no convencionales pero efectivas y a la contemplación de los problemas desde una perspectiva más amplia con la posibilidad de interpretar otras disciplinas y de aplicar conceptos de esas disciplinas asociados a Electrónica.
· Dominar los conceptos físico-matemáticos básicos.
· Capacidad de realizar presentaciones técnicas en forma clara y ordenada que se traduce como la capacidad de transmitir adecuadamente, ya sea en forma escrita u oral, sus propuestas.
· Planificar y organizar una tarea, proyecto, desarrollo, investigación, que implica un manejo correcto de tiempos, actividades y recursos.
Es intención de la cátedra la incorporación de nuevas actividades, técnicas y recursos para poder llevar adelante un Plan de Trabajo que contemple en cierta medida las características sobresalientes pretendidas para el nuevo perfil profesional.
Cabe destacar que el considerar como cumplidos los pre-requisitos que se exigen para iniciar el aprendizaje de la materia, esto es nivel de conocimientos básicos y grado de comprensión y manejo de conceptos previos adecuado, no pretende desconocer los casos particulares en que estas condiciones no se cumplan, pues el alumno contará en todos los casos con el apoyo personal del docente a través de las clases de consulta que sean necesarias.
DESARROLLO DEL PLAN DE TRABAJO
NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Redes de Datos
CARRERA: Ingeniería Electrónica.
UBICACIÓN EN EL PLAN DE ESTUDIOS: Quinto Año, primer cuatrimestre.
TIPIFICACION: 1
CANTIDAD DE ALUMNOS ESTIMADA: 20.
CARGA HORARIA ASIGNADA: 5 hs. semanales
ARTICULACION DE LA ASIGNATURA EN EL PLAN DE ESTUDIOS: La presente asignatura tiene como punto de partida los conocimientos adquiridos por los alumnos en las materias previas de Análisis Matemático C, Física de los Semiconductores, Probabilidad y Procesos Estocásticos, Medios de Transmisión, Comunicaciones Analógicas, Comunicaciones Digitales, y Sistemas Digitales.
COMPOSICION DEL EQUIPO DOCENTE:
Profesor Asociado: Mcs. Ing. Mónica C. Liberatori
Prof. Adjunto: Ing. Juan Carlos Bonadero
Auxiliar de Trabajos Prácticos:Dr. Ing. Pablo Agüero
OBJETIVOS GENERALES
Uno de los objetivos más importantes que persigue la materia es presentar al alumno los conceptos necesarios para que adquiera una visión unificada del amplio campo de las comunicaciones y las redes de computadoras. En el desarrollo del curso se destacan principios básicos y temas de importancia fundamental para comprender la tecnología asociada a esta área.
Como cuarto curso de comunicaciones recibido por el alumno, se debe procurar proporcionar al mismo una formación básica que le permita adaptarse a la aparición de nuevos sistemas, en un área predominantemente cambiante y en continuo progreso, prefiriéndose ofrecer una capacitación general, fuerte y básica, más que una especialización en ciertos temas específicos que puedan perder vigencia con el tiempo.
Desde el punto de vista práctico, se propone como objetivo la instalación de una red, la configuración de las máquinas que la conforman y la utilización de las herramientas apropiadas ofrecidas por dos de los sistemas operativos más comunes. Mediante el desarrollo de laboratorios de instalación y configuración de una red, se pretende no sólo que el alumno comprenda sino también que sepa aplicar los conceptos relacionados con variados contenidos. De esta manera, se busca llevar al alumno a la comprensión acabada de los conceptos teóricos asociados a la comunicación entre redes de computadoras de diferentes características.
Otro objetivo no menos importante es desarrollar en el alumno la curiosidad y el espíritu de investigación, propios de la profesión.
Respecto del dominio de las actitudes se pretende introducir alguna variación respecto del esquema de años anteriores a través de la práctica de las conductas que se desean lograr. Es de sumo interés para la cátedra la incorporación de actividades que impliquen el desarrollo de actitudes de especial valoración actual en el contexto de su futuro desarrollo como profesional. Se podría mencionar como objetivos en este dominio la necesidad de aumentar la capacidad del alumno en lo relativo al trabajo en grupos, así como también la generación de capacidades en lo referente a la elaboración de nuevas ideas y la justificación de las mismas.
OBJETIVOS PARTICULARES
Los contenidos específicos se encuentran detallados en el programa analítico que se presenta más adelante.
La materia está articulada en seis unidades temáticas cuyo orden obedece a una secuencia lógica en cuanto a complejidad, favoreciendo de esta manera la capacidad de comprensión del funcionamiento de una red de datos ya sea aislada o en comunicación con otras del mismo tipo o diferentes.
UNIDAD Nº1, ESTANDARES DE SISTEMAS ABIERTOS Y REDES DE COMUNICACIÓN DE DATOS: Se trata de una unidad de introducción, en la que se pretender brindar una visión general. Se aborda en la misma el concepto de protocolo y arquitectura. También se presentan las arquitecturas más importantes, el modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconnection) y el modelo TCP/IP, destacando el papel de referencia del primero y la presencia del segundo en la mayoría de los productos comerciales.
UNIDAD Nº2: MEDIOS DE TRANSMISION. CAPA FISICA: En esta unidad se rescata la necesidad de cooperación entre entidades que intercambian datos y el papel importante que juega en este aspecto la técnica elegida para la transmisión. También se examinan los mecanismos internos y las tecnologías que se han desarrollado para transmitir voz, datos y comunicaciones multimedia en redes que cubren grandes distancias geográficas. Se recorren las tecnologías tradicionales de conmutación de circuitos y conmutación de paquetes y se resaltan los aspectos comparativos. Se presentan aspectos tecnológicos relacionados con los conmutadores. Al resaltar las características de eficiencia en la transmisión, se aborda el tema de multiplexado de señales, desarrollando las tres técnicas más utilizadas.
UNIDAD Nº3: PROTOCOLOS DE CAPA DE ENLACE DE DATOS. REDES DE AREA LOCAL: Al abordar los aspectos de intercambio cooperativo de datos, se estudian las técnicas comunes a todos los protocolos para el control de enlace de datos. Se exploran las necesidades tecnológicas que surgen para la interconexión de redes en distancias más cortas. Se resaltan aspectos de medios de transmisión compartidos y velocidades de transmisión elevadas. En este sentido se enseña la evolución histórica para que el alumno sea capaz de apreciar las diversas mejoras introducidas desde el comienzo hasta la actual tecnología cableada de redes de área local LAN (Local Area Network) comerciales. Se presentan los principios de funcionamiento de los dispositivos de interconexión de LANs actuales y los conceptos necesarios para la comprensión de las especificaciones técnica que figuran en los catálogos comerciales más comunes. Se estudia a continuación las redes LAN inalámbricas como una alternativa de las redes cableadas, resaltando los desafíos que impone el medio de transmisión. Esta unidad es en sí un corolario de todas las técnicas de control de errores y codificación que se han aprendido en el curso previo de Comunicaciones Digitales.
UNIDAD Nº4: INTERCONEXION DE REDES. PROTOCOLOS DE CAPA DE RED: En esta unidad se destacan los desafíos asociados a la interconexión de redes y el papel que juega la utilización de los dispositivos de encaminamiento (routers). Se presenta el protocolo más utilizado en este sentido, IP y se desarrollan sus capacidades en lo que respecta a fragmentación y enrutamiento de datos. Se trata el tema de la relación entre las direcciones IP y las direcciones de capa de enlace en medios de difusión. También se aborda el tema de vaciamiento de direcciones y sus posibles respuestas actuales. El alumno aprende en este punto a configurar una red, comprendiendo el significado de todos los parámetros a tener en cuenta, así como también aspectos de diseño que podrían afectar la configuración. En esta unidad también se analizan los mensajes ICMP más conocidos y se desarrolla el tema del arranque de máquinas en red sin configuración inicial. Se refuerza la comprensión de los conceptos con pruebas en la red.
UNIDAD Nº5: PROTOCOLOS DE CAPA DE TRANSPORTE: En esta unidad se examinan los detalles de uno de los protocolos más importantes de la arquitectura abordada. Se analiza el conjunto complejo de mecanismos de TCP, desde el comienzo y finalización de una conexión, hasta su diseño como máquina de estados, pasando por los mecanismos de control de flujo y todos aquellos mecanismos incorporados para que el protocolo sea capaz de ofrecer confiabilidad. Se resalta la importancia de la medición del tiempo de ida y vuelta RTT (Round Trip Time) de una conexión en cuanto al mecanismo de retransmisión de datos, los problemas asociados al anuncio de una ventana de transmisión y todos los relojes incorporados para reforzar la funcionalidad. Se compara este protocolo con su par de la misma capa, UDP, a efectos de resaltar la complejidad impuesta por el objetivo final: la confiabilidad. Todos estos conceptos se refuerzan con pruebas realizadas en la red a lo largo de cada uno de los temas.
UNIDAD Nº6: APLICACIONES: En esta unidad se pretende dejar una visión de las aplicaciones más importantes cuyo funcionamiento se basa en los protocolos estudiados en las unidades previas. La misma se desarrolla en forma de exposiciones realizadas por los propios alumnos organizados en equipos de trabajo y presentaciones escritas con modalidad de informe técnico. Se pretende de este modo promover el trabajo en conjunto y crear condiciones para desarrollar en el alumno mayores capacidades de expresión escrita y oral, así como también la indagación de diversas fuentes de información, investigación de principios de diseño y el desarrollo de un pensamiento crítico, características de especial relevancia en la posterior práctica profesional.
DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
La materia es dictada sobre una modalidad de clase magistral junto con el desarrollo de clases de tipo teórico-práctico, en las cuales se utiliza la metodología de la resolución de problemas y la realización de pruebas en un entorno de red. Las guías de problemas son suministradas por la cátedra para su resolución para la ejercitación de todas las unidades de la materia. Por su parte, las guías de pruebas sobre la red permiten enfrentar al alumno con diversas cuestiones de administración tales como: problemas de configuración, análisis e interpretación de capturas, percepción de potenciales problemas de seguridad y visión de los protocolos en funcionamiento.
Se realiza el dictado de clases teóricas de aproximadamente 3 horas semanales, donde se focaliza el esfuerzo en dar el marco conceptual que se relaciona con los contenidos de la materia. Los conceptos a introducir contienen un alto grado de novedad, y reclaman de un proceso de maduración importante de parte del alumno. Se intenta en todo momento relacionar tales conceptos con sistemas prácticos a través de las diversas pruebas sobre la red.
Por otro lado la asignatura imparte una serie de conceptos que están fuertemente relacionados con los contenidos aprendidos en la asignatura previa “Comunicaciones Digitales”. Esto significa que es necesario lograr de parte del alumno la capacidad no sólo para comprender técnica y conceptualmente procesos relacionados en general con la transmisión de datos en redes sino también para dar magnitud cuantitativa a los problemas.
La complejidad de los temas y la necesidad de recorrer el camino que va de los fundamentos más teóricos al terreno de su aplicación en Ingeniería, obliga a una fuerte coordinación entre teoría y práctica, y a un desarrollo de las prácticas basado en una asistencia intensa sobre el alumno. Es común que se realice la resolución en pizarrón de problemas de la guía. De esta manera, durante las clases prácticas se suelen refrescar los conceptos teóricos, como una forma más de apoyar la asimilación de los contenidos. La complejidad y vastedad de los mismos requiere de una maduración bastante importante de parte del alumno.
También se desarrollan Laboratorios/Taller de tipo práctico. Con ellos se pretende instruir sobre una caracterización ya más práctica y experimental, una vez que se ha realizado el ejercicio de comprensión de los fundamentos teóricos. De esta manera, se realiza un acercamiento a la cuestión profesional, necesaria etapa en la capacitación de todo alumno de Ingeniería Electrónica.
Por último, se considera la implementación de técnicas de grupos como una forma más de eslabonar metodológicamente la teoría y la práctica de manera tal que puedan suministrar respuestas a problemas técnicos. Se plantean problema prácticos reales y se estudia su resolución atendiendo a diversos factores, tales como posibilidad de realización técnico / práctica y económica. Se propiciará de esta manera el surgimiento de habilidades tales como el trabajo en equipo, la indagación de posibles fuentes de información, investigación de posibles soluciones y el desarrollo de un pensamiento crítico, características de especial relevancia en la posterior práctica profesional. En este sentido, se incluye la necesidad de recurrir a la búsqueda de información técnico-comercial por Internet, de forma que el material de trabajo no es proporcionado en su totalidad. El reconocimiento de la importancia entre la relación de los contenidos y las tareas a desarrollar es el eje en torno del cual se propone la realización y ejecución de las actividades de aprendizaje.
Sobre el dictado del Curso respecto de la actividad del Profesor Asociado
Como se expresó anteriormente, la actividad del Profesor en el dictado de las clases debe lograr un delicado equilibrio entre el cumplimiento de una propuesta y la exposición progresiva de los contenidos. La selección de actividades se centra en el intento de situar al alumno ante experiencias que potencien dicha meta de tal manera que amplíen su capacidad de aprendizaje e investigación, y estimulen la creatividad y el desarrollo de un pensamiento crítico.
La enseñanza pues, antes que una transmisión exhaustiva de conocimiento deberá proveer al estudiante, de una metodología que le permita seguir aprendiendo, seguir investigando por su cuenta y aprender a plantear y resolver problemas. Al priorizar formación respecto de información se crean hábitos intelectuales profundos, por ejemplo la capacidad de estudiar temas nuevos o encarar la investigación de temas inéditos y la costumbre de pensar creativamente. Estos objetivos se pueden lograr sin dejar de lado el informar al alumno: formación e información no son incompatibles.
Otra cuestión fundamental respecto de los objetivos planteados es la articulación profunda entre teoría y práctica. En este sentido la metodología de la enseñanza implica una interacción entre Profesor y Auxiliares para lograr una apropiada selección de los problemas y actividades de tal manera que el grado de complejidad sea creciente y adaptado a la evolución del aprendizaje. La misma interacción deberá estar presente en el diseño de las evaluaciones.
Dado el nivel de complejidad de los temas que conforman la materia, la novedad de los mismos y la vastedad de la información disponible, el desarrollo de clases magistrales permite sentar las bases de la estructura conceptual inicial. Esta modalidad de intervención pedagógica se complementa con la organización de variadas sesiones de discusión con el propósito de facilitar la comprensión de los contenidos.
Así, en la teoría se desarrolla la clase proporcionando previamente a los alumnos apuntes de la cátedra y material bibliográfico pertinente con el objeto de fomentar la discusión y la participación en clase, así como también la temprana consulta acerca de las dudas. Así entonces, en el desarrollo de la teoría, se pretende fomentar la discusión y el planteo de interrogantes, debido al valor que este procedimiento tiene para la asimilación de conceptos en general complejos.
Aprendizaje por resolución de problemas
Consideramos el aprendizaje como logro cuando es posible transferirlo y esta es la idea fundamental sobre la que se basa el planteamiento de los problemas referidos a la materia.
La resolución de problemas aparece de esta forma como el paso final de una secuencia de aprendizaje, como la actividad que permite poner en juego todos los recursos y conocimientos previos. De esta manera, el planteo de la mayoría de los problemas será del tipo de presentación de situaciones que encierran interrogantes, cuya respuesta es desconocida pero puede ser hallada. Se presentarán así problemas de respuesta a situaciones reales, de descubrimiento de nuevos procesos y de ponderación de pruebas y argumentos para toma de decisiones.
Desde otro punto de vista, la resolución de problemas se utilizará para refuerzo de temas abordados en la teoría, lo que implicará el intento de hallar respuestas para problemas teóricos, determinar la validez de conclusiones, hallar las causas de algunas implementaciones prácticas y de nuevos principios o procesos.
Se propiciará la resolución de problemas como trabajo de pequeños grupos, sobre los cuales el docente desarrollará una actividad de guía y consulta, tanto en la fase de identificación del problema como en la de formulación de hipótesis. En la fase de verificación orientará la forma general de las soluciones para evitar generalizaciones prematuras o limitar las hipótesis planteadas.
Realización de Actividades Demostrativas
En el desarrollo del curso se realizan trabajos de laboratorio/taller coordinados con el desarrollo de cada unidad, utilizando el equipamiento de de redes que el propio Laboratorio y el Departamento de Electrónica posee. Este equipamiento permite la exploración de los Sistemas Operativos más usados en la actualidad, así como la configuración de una red LAN y de un router de salida de la misma. También permite explorar la configuración de una red LAN inalámbrica e interpretar problemas de alcance y seguridad.
La utilización de sencillas herramientas de software que se apoyan sobre dicho equipamiento permite cerrar en la práctica la mayoría de los conceptos teóricos. La organización de diversas pruebas sobre la red y el análisis de las capturas obtenidas a través de estas herramientas, permite obtener al alumno una visión más acabada de los protocolos y sus diversas características y aplicaciones. De este modo se cierra la etapa final del aprendizaje, aquella que recorre el largo tramo que va de la teoría a la aplicación práctica.
Seminarios
Se considera la implementación de esta técnica de grupos como una forma más de eslabonar metodológicamente la teoría y la práctica en una forma tal que puedan suministrar respuestas a los problemas técnicos.
Hacia el final de la materia, el desarrollo de diferentes temas en una modalidad de trabajo en equipo, pretende acercar al alumno a una actitud de investigación sobre cuestiones que completan los conceptos aprendidos con anterioridad. Durante las etapas previas a las exposiciones orales y escritas, la cátedra brinda asesoramiento y orientación y su intervención pedagógica en este sentido se resume a una modalidad tutelar.