David Fernndez, F' Javier Ruiz, Fermn Galn, Vicente Burillo, Toms de Miguel

1
Mejorando el aprendizaje en los laboratorios de
redes y serviciosmediante el uso de herramientas
de virtualización
Primeras Jornadas de Innovación Educativa
ETSIT-UPM Hacia nuevos modelos de enseñanza de la
tecnología

• David Fernández, F. Javier Ruiz, Fermín Galán,
  Vicente Burillo, Tomás de Miguel
• (david_at_dit.upm.es)
• Departamento de Ingeniería de Sistemas
  Telemáticos
• E.T.S.I. de Telecomunicación
• Universidad Politécnica de Madrid

2
Contenido

• Contexto
• Laboratorios de Redes de Comunicaciones en la
  ETSIT-UPM
• Técnicas de Virtualización
• Herramienta VNUML
• Escenarios de Utilización de VNUML
• Conclusiones

3
Contexto

• Laboratorio de Redes de Ordenadores de la
  ETSIT-UPM
• http//www.lab.dit.upm.es/labrst
• Soporte a asignaturas de grado (últimos cursos) y
  de postgrado
• Objetivos
• Estudio de protocolos de comunicaciones,
  configuración de equipos, diseño y planificación
  de redes, gestión y monitorización, etc
• Sobre escenarios de red basados en tecnologías
  Ethernet, ATM, FR, RDSI, WLAN, etc
• Orientación práctica
• Tocar la tecnología de redes
• Todo ello sobre escenarios reales de red
• Dos tipos de prácticas
• Asistencia abierta horario libre, sistema de
  reservas, asignaturas de grado
• Asistencia controlada horario cerrado, presencia
  de profesorado, asignaturas de postgrado

4
Escenario Curso 2004-2005
Sede Central
Troncal IP
Frame Relay
Sedes Regionales
ATM
Red Corporativa de una empresa de tamaño medio
Sucursales
5
Equipamiento
6
Problemas

• Elevado coste del equipamiento
• Instalación compleja equipos, cableado,
  tarjetas, etc
• Operación y mantenimiento costosa
• Gestión de múltiples configuraciones
• Reconfiguración rápida del laboratorio
• Desarrollo de decenas de scripts
• Cambios en las conexiones físicas
• Garantizar el acceso a los equipos
• Necesidad de servidores de terminales para acceso
  consolas
• Escenarios complejos requieren la utilización de
  todo el equipamiento disponible
• Ej práctica de OSPF jerárquico

7
Técnicas de Virtualización

• Permiten crear máquinas virtuales sobre un equipo
  anfitrión
• Ejs Xen, VMware, Qemu, UML, etc

8
Virtualización de Escenarios

• Máquinas virtuales redes emuladas en el equipo
  anfitrión escenarios de red virtuales
• Posibilidad de conexiones externas

Escenario emulado
9
Herramienta VNUML

• Virtual Network User Mode Linux (VNUML)
• Basada en User Mode Linux (UML)
• Virtualización de S.O. (Linux sobre Linux)
• Gestiona la creación de escenarios de red
  virtuales basados en User-Mode-Linux
• Compuesta de
• Lenguaje de especificación de escenarios basado
  en XML
• Procesador (parser) que interpreta las
  especificaciones y crea los escenarios virtuales

VNUML
10
Ejemplo VNUML
ltvnumlgt ltnet namelink10 /gt ltnet
namesite10 /gt ltvm name"RRE2"gt ltif id"1"
gt ltif id"2" gt ltif id"3" net"link10"gt
ltipv4 mask"255.255.255.252"gt195.1.95.229lt/ip
v4gt lt/ifgt lt/vmgt
RRE2
1
.229
3
2
195.1.95.228/30
ltvm nameR10"gt ltif id"1" net"link10"gt
ltipv4 mask"255.255.255.252"gt195.1.95.230lt/ipv4gt
lt/ifgt ltif id"2" netsite10"gt ltipv4
mask"255.255.255.192"gt195.1.93.65lt/ipv4gt
lt/ifgt lt/vmgt ltvm name"PC10"gt ltif id"1"
netsite10"gt ltipv4 mask"255.255.255.192"gt
195.1.93.66lt/ipv4gt lt/ifgt lt/vmgt lt/vnumlgt
.230
1
R10
2
195.1.93.64/26
.65
PC10
.66
1
Site 10
11
Herramienta VNUML

• Disponible en http//www.dit.upm.es/vnuml
• Desarrollada inicialmente en el proyecto IST
  Euro6IX
• Open source (GPL)
• Hospedado en Sourceforge
• CD autoarrancable basado en knoppix
• Interesantes contribuciones por parte de terceros
• Editor gráfico basado en Gtk
• Ejecución como usuarios no privilegiados
• Otras mejoras y correcciones de errores

12
Escenarios de utilización de VNUML

• Niveles de virtualización
• Nivel 0 Todos los equipos reales
• Nivel 1 Virtualización de elementos auxiliares
• Nivel 2 Virtualización de elementos principales
• Puestos de prácticas no ocupados
• Virtualización parcial del puesto de prácticas
• Nivel 3 Virtualización completa

13
Nivel 1 Virtualización de Elementos Auxiliares
(I)

• Virtualización de todos aquellos elementos a los
  que no acceden directamente los alumnos
• Servidores auxiliares web, ftp, dns,
  monitorización, medida de prestaciones, etc
• Equipos de supervisión de los profesores

14
Nivel 1 Virtualización de Servidores Auxiliares
15
Nivel 1 Equipos de Supervisión
Troncal IP
Servidor Consolas
Sede Regional
Sede Central
.166
192.168.95.164/30
SSRB
RRB1
.1
.3
192.168.70.0/26
.2
RRB2
.201
.205
192.168.95.204/30
192.168.95.200/30
.202
RS4
.206
RS3
PC3
PC4
.1
.2
.65
.66
192.168.71.64/26
192.168.71.0/26
Sucursal 3
Sucursal 4
16
Nivel 2 Virtualización de elementos principales

• Virtualización de puestos de prácticas no
  ocupados
• Útil para la realización de prácticas pensadas
  para grupos por parte de alumnos aislados

Escenario VNUML
Sede Regional E
Sucursal 9
Sucursal 10
17
Nivel 3 Virtualización Completa

• Todos los equipos son virtuales
• Combinado con los CDs autoarrancables es útil
  para
• preparación de las prácticas por parte de los
  alumnos antes de acudir al laboratorio
• Realización de ejercicios prácticos en
  asignaturas masivas

Escenario VNUML
18
Detalles de Realización
Enlaces pto. a pto.
Routers
Enlaces FR/ATM
Servidores de Consolas
ATM / Frame Relay
Servidor de Administración
Switches Ethernet VLANes
Servidores Escenarios Virtuales
PCs de Prácticas
Red Producción Laboratorio
19
Conclusiones

• La utilización de herramientas de virtualización
  como VNUML permite
• un ahorro de costes de equipamiento
• simplificar enormemente la gestión de los
  laboratorios
• realizar prácticas con equipos reales, pero sobre
  escenarios más complejos y cercanos a la realidad
• VNUML ? ejemplo de realimentación
  Investigación-Docencia
• Trabajos futuros
• Uso del CD autoarrancable para realizar
  ejercicios prácticos en asignaturas teóricas (Por
  ejemplo, Redes de Ordenadores)
• Emulación de otros tipos de redes
• Repositorio de prácticas de laboratorio