MIME-Version: 1.0 Content-Type: multipart/related; boundary="----=_NextPart_01D6E5E9.1ED5FF50" Este documento es una página web de un solo archivo, también conocido como "archivo de almacenamiento web". Si está viendo este mensaje, su explorador o editor no admite archivos de almacenamiento web. Descargue un explorador que admita este tipo de archivos. ------=_NextPart_01D6E5E9.1ED5FF50 Content-Location: file:///C:/6EC7BC8E/12_APLICACIONESDESDNENINFRAESTRUCTURADEREDESEDUCATIVAS_JuanCarlosSantillan.htm Content-Transfer-Encoding: quoted-printable Content-Type: text/html; charset="utf-8"
Aplicaciones de SDN en infraestructura de
redes educativas
Miguel Fabricio Bone Andrade. [1],<=
/span> Jaime
Darío Rodríguez Vizuete.[2],
Sandra María Sosa Calero.[3], =
&
Luis
Alfonso Núñez Freire[4]
Recibido: 20-11-2020 / Revisado: 28-11-2020 /Aceptado: 17-12-2020/
Publicado: 02-01-2021
=
Abstract. =
DOI:
Introduction:
Although the SDN originated in the academic world, the academic RENs have n=
ot
widely implemented SDN in their production network, SDN gives us a new
architectural direction that allows the network to be controlled in an
intelligent and central way, it also allows to be programmed, using software
applications. This helps operators manage the entire network efficiently, c=
omprehensively
and consistently, regardless of the underlying network technology. Objec=
tive:
Determine the parameters to apply SDN correctly in educational network
infrastructure Method: In order to answer the proposed research
question, a methodological process divided into 2 stages is planned:
Theoretical analysis and Analysis of the factors that influence the applica=
tion
of SDN in educational networks. Result: A perspective based on the
services of the users of university communication networks is presented, an=
d in
turn, based on the research, factors related to SDN are proposed when
implementing this type of networks. Conclusions The factors that are
added to the design of telecommunications infrastructure when applied to a
university network are: Automated management of the network. Management of
network updates. Network policy language. Security. Energy efficiency. Netw=
ork
virtualization. Distributed SDN controllers. Network measures, Quality of
service and quality of user experience QoE. IoT Devices, Smart University,
Network Security.
Keywords:
Software Defined Networks, SDN in university networks, telecommunications
infrastructure.
Resumen.
Introducción: Aunque el SDN se originó en el mundo académico=
, los
REN académicos no han implementado ampliamente SDN en su red de producció=
n, SDN
nos da un nuevo rumbo arquitectó=
nico
que permite a la red ser controlada de manera inteligente y central, tambiÃ=
©n
permite ser programada, utilizando aplicaciones de software. Lo cual contri=
buye
a que los operadores administren toda la red de manera eficiente, integral y
constante, independientemente de la tecnología de red subyacente. Objetivo: Determinar los parámetros para aplicar SDN
correctamente en infraestructura de redes educativas Método: <=
span
lang=3DES style=3D'font-size:12.0pt;line-height:115%;font-family:"Times New=
Roman",serif;
mso-fareast-font-family:Calibri'>Para poder contestar la pregunta de
investigación planteada, se planifica un proceso metodológico dividido en=
2
etapas: Análisis teórico y Análisis de los factores que influyen al
aplicar SDN en redes educativas. Resultado:
Se presentan una perspec=
tiva
basada en los servicios de los usuarios de las redes de comunicaciones de
universidades, y a su vez en base a la investigación se proponen factores
relacionados con SDN al implementar este tipo de redes. Conclusiones=
b> Los factores que se aña=
den
al diseño de infraestructura de telecomunicaciones al aplicar a una red
universitaria son: Gestión automatizada de la red.
Gestión de actualizaciones de la red. Lenguaje de políticas de red. Segur=
idad.
Eficiencia energética. Virtualización de redes. Controladores SDN distrib=
uidos.
Medidas de red, Calidad de servicio y calidad de la experiencia del usuario
QoE. Dispositivos IoT, en la universidad inteligente,
Seguridad de la red.
Palabras claves: Redes
Definidas por Software, SDN en redes universitarias, infraestructura de
telecomunicaciones.
Introducción.
Debido a los avances que tienen las
telecomunicaciones, existe un crecimiento muy importante en las redes de
comunicaciones las cuales facilitan la interacción entre los usuarios, sie=
ndo
esta una parte primordial para afrontar la saturación que se presentan en =
los
medios de comunicación y luego adaptados a una necesidad específica toman=
do en
cuenta características propias y los servicios que proporcionan. (Santillán Lima, Llanga Vargas, &a=
mp;
Chafla, 2017a) Actualmente la infraestructura de telecomunicaciones =
de
una universidad es de gran importancia debido a que la mayoría de las
aplicaciones, y herramientas educacionales y administrativas se soportan en
esta tecnología. Por lo cual existen grandes esfuerzos para desarrollar me=
jores
tecnologías en base a la investigación de la infraestructura de
telecomunicaciones que hay detrás de las Redes educativas y de investigaci=
ón
(REN).
Las Redes educativas y de
investigación son proveedores de servicios de red especializados, no
comerciales que apoyan los servicios dedicados a las necesidades únicas de=
las
comunidades de investigación, incluidas universidades, institutos de
investigación, escuelas, hospitales, bibliotecas, museos y otras instalaci=
ones
nacionales (Dyer, 2009). Las REN están permitiendo a los investigadores
resolver algunos de los mayores desafíos de la sociedad, por ejemplo, gest=
ión
de desastres, agricultura, salud, medio ambiente, climatología, etc., adem=
ás de
minimizar la brecha digital y proporcionar oportunidades para la educación=
y la
formación en línea. Por lo general, los REN son organizaciones colaborati=
vas
financiadas con fondos públicos y sin fines de lucro. (Chergarova, 2020).
En
concordancia con lo anterior se describen más servicios que pueden proporc=
ionar
las REN a la comunidad de investigación, como por ejemplo el ancho de banda
bajo demanda (BoD), que permite establecer servicios de conectividad de ext=
remo
a extremo (E2E) durante un período de tiempo específico con un ancho de b=
anda
garantizado. Por ejemplo, ESNet (2017), una red informática de alta veloci=
dad
que presta servicios al Departamento de Energía de los Estados Unidos
proporciona BoD a través de los circuitos seguros bajo demanda y el sistem=
a de
reserva anticipada (OSCARS, 2020).
Del
mismo modo, GÉANT (2020), un REN paneuropeo, ofrece BoD a sus usuarios a t=
ravés
de la herramienta de aprovisionamiento AutoBAHN (2020). El suministro del
servicio BoD requiere la utilización de los mecanismos de reserva anticipa=
da (Degermark,
Köhler, Pink, & Schelen, 1995) que se suelen utilizar en redes ópticas y de comput=
ación
grid. (Charbonneau, N., & Vokkarane, V. M., 2012). No obstan=
te, la
aparición de SDN permite volver a examinar cómo se debe admitir TE y cóm=
o se
deben manejar las limitaciones de recursos y tiempo que facilitan las reser=
vas
anticipadas.
Aunque el SDN se originÃ=
³ en
el mundo académico, los REN académicos no han implementado ampliamente SD=
N en
su red de producción. En 2010, el proyecto internacional OpenFlow in Europe
Linking Infrastructure and Applications (OFELIA) reunió a 17 instituciones=
de
investigación de Europa, Estados Unidos y América del Sur para crear un b=
anco
de pruebas de red para investigación y experimentación. (Chergarova, V. (=
2020),
Sin embargo, la mayoría de las implementaciones de SDN en REN utilizan gru=
pos
de pruebas y no una red de producción. La adopción del paradigma SDN es l=
enta,
a pesar de los beneficios sugeridos de mejorar la eficiencia (Xia, Wen, Foh,
Niyato y Xie, 2015).
SDN nos da un nuevo rumbo arquitectónico que permite a la red ser controlada de manera
inteligente y central, también permite ser programada, utilizando aplicaci=
ones
de software. Lo cual contribuye a que los operadores administren toda la re=
d de
manera eficiente, integral y constante, independientemente de la tecnologí=
a de
red subyacente.
La formulación de SDN se
inició en el mundo académico en 2008 como respuesta a las dificultades que
enfrentan los profesionales en la gestión de redes actuales. El problema d=
e los
dispositivos de red actuales es que normalmente los fabrican proveedores
individuales y combinan las funciones esenciales de reenvío de paquetes ju=
nto
con software de control patentado para controlar esas funciones. Las interf=
aces
propietarias se utilizan generalmente para configurar los dispositivos para
políticas de nivel superior. Como resultado, la gestión de las funciones =
de red
está estrechamente vinculada a los dispositivos de hardware individuales, =
que a
su vez están asociados con proveedores individuales e interfaces propietar=
ias.
(Alshnta, Abdollah, & Al-Haiqi, 2018).
En la última década, l=
os
requisitos de la red han cambiado rápidamente en respuesta al tamaño crec=
iente
del tráfico de la red y los requisitos de calidad; por lo cual, aumenta la
exigencia de los objetivos de un extremo a otro (Hamdan et al, 2020). Las arquitecturas de red convencionales son
estáticas y complejas para abordar las condiciones dinámicas de la red. P=
ara
permitir que las redes sean adaptativas, se ha explorado un nuevo modelo de=
red
emergente denominado SDN (Li, Meng, & Kwok, 2016; Nayyer
et al., 2019; Latif et al., 2020; Chica et al., 2020; . En esencia, SDN sep=
ara
el plano de control de la red del plano de reenvío de datos (McKeown et al=
., 2008).
SDN se muestra como un paradigma emergente que est=
á
cambiando la forma en que se administran las redes al separar el plano de
control del plano de datos y hacer que las redes sean programables. La
separación genera flexibilidad, automatización, orquestación y ofrece ah=
orros
tanto en gastos de capital como operativos. (Thimmaraju et al., 2018). Según
el modelo de referencia propuesto por la ONF, la red se divide en tres capa=
s:
infraestructura, control y aplicaciones donde cada capa tiene bien especifi=
cadas
sus funcionalidades, las cuales son descritas con precisión entre otros por
(Xia, et al. 2015).
=
Las SDN se def=
inen
como una arquitectura de red dinámica, gestionable, adaptable, de costo
eficiente. Lo cual la hace ideal para las altas demandas de ancho de banda =
y la
naturaleza dinámica de las aplicaciones actuales. (de la Torre, Paliza, &a=
mp;
Fleites, 2019). Esta arquitectura
desacopla el control de la red y la funcionalidad de reenvío de informaciÃ=
³n
permitiendo que el control de la red pueda ser completamente programable
logrando que las aplicaciones y servicios de red se abstraigan de la
infraestructura de red subyacente (Darabseh, et al. 2015) Esta separación permite que el
control de la red pueda ser completamente programable logrando que las apli=
caciones
y servicios de red se abstraigan de la infraestructura de red subyacente
(Haleplidis, et al., 2015)
Dado estos antecedentes y debido a que un campus universitario posee
características únicas por lo cual tiene diversas necesidades, (Santillá=
n-Lima,
Rocha-Jacome, Guerrero-Morejón, Llanga-Vargas, Vásconez-Barrera, Molina-G=
ranja,
2017b) (Santillán, 2013) y basándonos en estas necesidades surge el prese=
nte
trabajo de investigación propone aplicar SDN en las infraestructuras telec=
omunicaciones
de redes educativas. Y determinar los parámetros para aplicar SDN
correctamente en infraestructura de redes educativas
Metodologia.
P= ara poder contestar las preguntas de investigación planteadas, se planifica un proceso metodológico dividido en 2 etapas que se detalla a continuación:<= o:p>
<= o:p>
P=
rimera
etapa: Análisis teórico: en esta fase de la investigación se realizará =
una
recopilación detallada de información, con la finalidad de conceptualizar=
SDN, los
parámetros para aplicar SDN correctamente en infraestructura de redes
educativas, medi=
ante
el estudio de tesis libros y artículos publicados en varias conferencias y
revistas al respecto.
<= o:p>
E=
n la
tabla 1 se pueden observar con mayor detalle los aspectos considerados para=
el
análisis teórico en la metodología utilizada en la presente investigaciÃ=
³n.
Tabla=
1.
Metodología
|
ASPECTO |
EXPLICACIÓN |
|
Preguntas a investigar |
Esta investigación busca
responder a las siguientes preguntas de investigación:
|
|
Estrategias de investigaciÃ=
³n |
|
|
Fuentes de información |
|
|
Motores de búsqueda |
Google Scholars, Scielo,
Scopus, |
|
Criterios de búsqueda |
|
|
Criterios de Inclusión |
|
|
Criterios de Exclusión |
|
|
Evaluación del contenido d=
e los
criterios |
|
|
Análisis de la informació=
n |
Se proporciona una visión
general de SDN y se determina los factores que influyen al aplicar SDN en
redes educativas |
Segun=
da
etapa: Análisis de los factores que influyen al aplicar SDN en red=
es
educativas
Todas
estas etapas nos permiten conocer el estado actual de SDN y aportar una
referencia a los investigadores.
Resultados.
En la sociedad actual se prioriza la información como un capital muy
importante de las empresas e inclusive de la humanidad, un compendio de
criterios sobre el Capital Intelectual nos dice que “está constituido po=
r todos
aquellos conocimientos o ideas que poseen los miembros de una empresa y que=
son
puestos en práctica para contribuir a darle ventajas competitivas dentro d=
el
mercado en que se desenvuelve”. (Edvinsson y Malone, 1998), (Stewart, 199=
8),
(Roos et al, 2001), (Román, 2004). Demostrando de esta manera la importanc=
ia no
solo de los bienes materiales sino también de los conocimientos e ideas
plasmadas en información o datos. Una de las principales fuentes generador=
as de
conocimiento son las universidades.
Y esta información debe ser transmitida y compartida por lo cual la
principal herramienta para realizar esta acción es las telecomunicaciones,=
dado
esto es de vital importancia el
conocer el estado actual de las investigaciones y aplicaciones de SDN debid=
o a
que es fundamental para los investigadores tener un marco de referencia ya =
sea
para nuevas investigaciones o para tener nuevas aplicaciones de esta
tecnología. A la vez comprender el impacto que tiene en nuestra sociedad l=
as
redes definidas por software y las redes de comunicaciones.
Al analizar las investigaciones realizadas por Santillán et all. (20=
17a,
2017b, 2018), encontramos los factores fundamentales que deben ser tomados =
en
cuenta para el diseño de redes de campus universitarios. Así mismo una
infraestructura de red educativa posee características únicas (Santillán=
, 2013,
2017a) por lo cual tiene diversas necesidades no solo de docentes calificad=
os,
laboratorios equipados, edificios, personal administrativo, sino también es
preciso contar con una infraestructura de red (CEAACES, 2014) que pueda ofr=
ecer
el acceso a las diversas Tecnologías de la Información y Comunicación. (=
Santillán
Lima, Molina Granja, Vásconez Barrera, Luna Encalada, & Lozada Yánez,=
2018)
Dentro de las necesidades que debe soportar la infraestructura de red=
de
un Campus Universitario podemos encontrar:
•&=
nbsp;
Redes que den acceso a las diversas
tecnologías de la información y comunicación.
•&=
nbsp;
Sistema de calificaciones en línea.
•&=
nbsp;
Aulas virtuales.
•&=
nbsp;
Bibliotecas virtuales.
•&= nbsp; Aplicaciones propias de cada universidad.<= o:p>
•&=
nbsp;
Internet.
•&=
nbsp;
Telefonía IP.
•&=
nbsp;
Correo institucional.
•&=
nbsp;
Ancho de banda acorde a los servicios y
tecnologías que provee el campus de una universidad
•&=
nbsp;
Conectividad (CEAACES, 2014)
•&=
nbsp;
Acceso a estudiantes (CEAACES, 2014)
•&=
nbsp;
Innovación tecnológica (CEAACES, 2014)
Dentro de estas
características se destacan las siguientes
Internet: El
internet como biblioteca se convierte en una herramienta importante para
estudiantes y docentes dando la posibilidad de traer la información necesa=
ria
hacia el aula para fortalecer la educación. A su vez el internet al tener =
gran
cantidad de información da a los estudiantes y docentes diferentes perspec=
tivas
sobre un tema, “por tanto, la red es un recurso formidable para enriquece=
r la
perspectiva de maestros y alumnos; y el proceso de analizar, valorar, integ=
rar
información diversa es la esencia del proceso de construcción de conocimi=
entos”
(Adell, 2004)
Espacios virtuales: los espacios virtua=
les
como recurso educativo están penetrando aceleradamente en el campo
universitario", podemos inferir y contribuir a ello, constatando en es=
ta
investigación que efectivamente existe una penetración y desarrollo conti=
nuo de
infraestructuras tecnológicas en las universidades, sin embargo, se están
descuidando áreas prescindibles como la percepción de utilidad y la facil=
idad
de uso de esas tecnologías, lo que genera no exista una apropiación, orig=
inando
el desuso de la tecnología que rápidamente se propaga
Las características más relevantes que han puest=
o en
evidencia estos estudios con relación al proceso de aprendizaje en aulas
virtuales son: • Una organización menos definida del espacio y el tiempo
educativos.
•&=
nbsp;
Un uso más amplio e intensivo de las TIC.=
•&=
nbsp;
Planificación y organización del aprendi=
zaje
más guiados en sus aspectos globales.
•&=
nbsp;
Unos contenidos de aprendizaje apoyados con
mayor base tecnológica.
•&=
nbsp;
Una forma telemática de llevar a cabo la
interacción social.
•&=
nbsp;
Un desarrollo de las actividades de
aprendizaje más centrado en el alumnado. (Barberà & Badia, 2005)
Sistemas académicos: Tradicionalmente
el método de evaluación y verificación del aprendizaje y asimilación de
conocimientos se lo ha realizado mediante exámenes, evaluaciones, deberes,
trabajos, informes y demás; todo esto conduciendo a calificaciones en
diferentes escalas que representan el alcanzar o no un conocimiento, estas
calificaciones se las llevaban y almacenaban en papeles que se almacenaban =
en
oficinas específicas para ello, ocupando una gran cantidad de espacio y
dificultando el acceso a la información. (Santillán et all, 2018)<=
span
style=3D'font-size:12.0pt;line-height:115%;font-family:"Times New Roman",se=
rif;
mso-fareast-font-family:"Times New Roman";mso-ansi-language:ES-MX;mso-bidi-=
font-weight:
bold'>
Santillán analiza desde el punto de vista de los servicios y aplicat=
ivos
propios de los requerimientos de usuarios en este tipo de redes, pero más =
allá
de dicha visión se deben analizar los requerimientos desde el punto de vis=
ta de
la red, y más aun de una red implementada en SDN:
•
Gestión automatizada de=
la
red: la cual se debe verificar y depurar según sus especificaciones.
•
Gestión de actualizacio=
nes
de la red: el mantenimiento y las actualizaciones de la red son tareas vita=
les
que requieren cuidado y atención.
•
Lenguaje de políticas de
red: Se han desarrollado varios lenguajes de políticas de red para redes S=
DN
puras.
•
Seguridad: La seguridad es un aspecto m=
uy
importante de cualquier red informática. Se han realizado una amplia gama =
de
mecanismos de seguridad.
•
Eficiencia energética: =
La
informática y las redes ecológicas se han convertido en un área de muy
importante en los últimos años y su aplicación en universidades ayudaría
resolver el problema de gasto energético.
•
Virtualización de redes=
: La
virtualización ayuda a reducir los costos de la red, al tiempo que mejora =
el
rendimiento y la eficiencia de la red (Afolabi, et all., 2018).
•
Controladores SDN
distribuidos: Un controlador distribuido debe proporcionar escalabilidad,
confiabilidad y simplicidad. El controlador distribuido debería proporcion=
ar
una vista coherente de toda la red (Aslan, & Matrawy, 2016) y una
sincronización rápida de los eventos de la red. Direcciones de investigac=
ión
futuras para controladores SDN distribuidos para las redes SDN híbridas
incluyen: ¿Cómo se puede recopilar de manera eficiente la información de
topología de los dispositivos heredados, que no están conectados directam=
ente
al controlador SDN? ¿Cómo se pueden comunicar los dispositivos heredados =
con
varias instancias de controlador distribuido? ¿Cómo se puede lograr la
escalabilidad con controladores distribuidos en redes SDN híbridas?
•
Medidas de red: La medic=
ión
y la supervisión de la red proporcionan información valiosa para optimiza=
r las
operaciones de la red y optimizar el rendimiento de la red (Megyesi, P., Bo=
tta,
A., Aceto, G., Pescape, A., & Molnar, S., 2017)
•
Calidad de servicio y
calidad de la experiencia del usuario QoE. (Abuteir, Fladenmuller y Fourmau=
x,
2016; Bakhshi y Ghita, 2016; Bozkurt y Benson, 2016) Abordando principalmen=
te
los contenidos multimedia y transmisión de video, con el objetivo de optim=
izar
la asignación de ancho de banda para diferentes aplicaciones de red para
mejorar la experiencia del usuario.
•
Seguridad de la red. Se =
debe
proponer un mecanismo de mitigación de ataques de múltiples etapas utiliz=
ando
SDN.
Conclusiones.
•&=
nbsp;
Se debe investigar cómo aplicar IoT en las redes
Universitarias bajo el paradigma de SDN, lo cual conllevara a tener la
universidad automatizada y optimizar los servicios
•
El diseño de la
infraestructura de comunicaciones de telecomunicaciones no se debe abordar =
solo
desde el punto de vista de los servicios y aplicativos propios de los
requerimientos de usuarios en este tipo de redes, sino también se deben
analizar los requerimientos desde el punto de vista de la red, y más aun d=
e una
red implementada en SDN.
• =
Los factores que se aña=
den
al diseño de infraestructura de telecomunicaciones al aplicar a una red
universitaria son: Gestión automatizada de la red. Gestión de actualizaciones de la red.
Lenguaje de políticas de red. Seguridad. Eficiencia energética. Virtualiz=
ación
de redes. Controladores SDN distribuidos. Medidas de red, Calidad de servic=
io y
calidad de la experiencia del usuario QoE. Disposi=
tivos
IoT, en la universidad inteligente, Seguridad de la red.
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PARA CITAR EL ARTÍCULO INDEXADO.
Bone
Andrade, M. F., Rodríguez Vizuete, J. D., Sosa Calero, S. M., & Núñez
Freire, L. A. (2021). Aplicaciones de SDN en infraestructura de redes
educativas . Ciencia Digital, 5(1), 219-231. https://doi.org/=
10.33262/cienciadigital.v5i1.1539
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[1] Universidad Técnica Luis Vargas Torres Sede Santo
Domingo de los Tsáchilas, Facultad de Ingeniería, Carrera de Ingeniería =
en
Tecnologías de la Información. Santo Domingo de los Tsáchilas, Ecuador. =
miguel.bone@utelvt.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-8635-1869
[2] Universidad Técnica Luis Vargas Torres Sede Santo Domingo de los Tsáchilas, Facultad de Ingeniería, Carrera de Ingeniería = en Tecnologías de la Información, Santo Domingo de los Tsáchilas, Ecuador. jaime.rodrigu= ez.vizuete@utelvt.edu.ec, https://orcid.org/0000-0003-1397-718X<= /p>
[3] Universidad Técnica Luis Vargas Torres Sede Santo Domingo de los Tsáchilas, Facultad de Ingeniería, Carrera de Ingeniería = en Tecnologías de la Información, Santo Domingo de los Tsáchilas, Ecuador. = sandra.soso.calero@utelvt.edu.ec https://orcid.org/0000-0002-9568-1907
[4] Universidad Técnica Luis Vargas Torres Sede Santo Domingo de los Tsáchilas, Facultad de Ingeniería, Carrera de Ingeniería = en Tecnologías de la Información, Santo Domingo de los Tsáchilas, Ecuador. = luis.nunez@utelvt.edu.ec https://orcid.org/0000-0001-9759-2003
www.cienciadigital.org
= Â= Vol. 5, N°1, p. 219-231, Enero-Marzo, 2021