Uso de técnicas de virtualización para mejorar la docencia en laboratorios de redes de comunicaciones David Fernández Cambronero, F. Javier Ruiz Piñar, Fermín Galán Márquez, Vicente Burillo Martínez, Tomás de Miguel Moro Departamento de Ingeniería Telemática (DIT). Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ETSI de Telecomunicación. Ciudad Universitaria s/n 28040 MADRID Teléfono: 915495700 Fax: 913367333 E-mail: david@dit.upm.es Abstract. This paper discusses about the use of virtualisation techniques in computer network laboratories, with the aim of reducing the deployment and maintenance costs, as well as to improve students’ learning by allowing them to work on realer networking scenarios. Networking laboratories purely based on physical infrastructure are of great educational value but they involve a high configuration, operation and maintenance effort, as well as high equipment costs. With the help of virtualisation techniques, these overheads can be reduced without diminishing the educational value of the laboratory experiments. The paper presents a general introduction to virtualization, focused on UML (User Mode Linux) virtualization back-end and the VNUML (Virtual User Mode Linux) front- end tool developed at DIT-UPM. Besides, DIT-UPM computer network laboratory is presented, showing several different VNUML based virtualization scenarios, some of them already experimented. 1 Introducción En el ámbito de la enseñanza de la Ingeniería Telemática los laboratorios de redes tienen un papel muy importante, al permitir a los alumnos poner en práctica los conocimientos adquiridos en las asignaturas de teoría. En general, las prácticas pueden plantearse sobre escenarios de simulación y sobre escenarios basados en equipamiento real. Estos últimos tienen una gran importancia docente, puesto que permiten que los alumnos se familiaricen con la configuración y uso de equipos reales, realizando experimentos en los que observan la operación real de los servicios y protocolos de comunicación que han estudiado, a la vez que ejecutan pruebas de diagnóstico y prestaciones. Así, el valor del laboratorio de redes se ve grandemente reforzado si se dispone de una infraestructura de comunicaciones que permita construir escenarios experimentales variados, versátiles y de cierta amplitud. Sin embargo, este planteamiento presenta ciertos inconvenientes. Por un lado, si se dispone de una infraestructura física que ofrece muchas posibilidades a la hora de plantear experimentación sobre ella, también se multiplica el esfuerzo de configuración, operación y mantenimiento que tal entorno demanda. Por otro lado, puede que la dotación concreta de los laboratorios no permita construir escenarios de prácticas adecuados a los objetivos docentes que se plantean, por limitación del número de recursos o del uso que se pueda hacer de ellos. En la actualidad, la potencia del hardware disponible (equipos cada vez más rápidos en términos de CPU, memoria, disco, etc) ha motivado el interés por las técnicas de virtualización y sus aplicaciones, con el objetivo principal de reducir costes de despliegue y gestión de lo que sería un sistema equivalente realizado de forma convencional con equipos reales. Los laboratorios docentes no son una excepción y la virtualización aporta grandes ventajas a su implementación, como se describirá a continuación. El artículo se organiza como sigue. En la sección 2 se expone la situación de los laboratorios de redes en la ETSI de Telecomunicación de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) para ilustrar los problemas esbozados antes sobre un caso concreto. La sección 3 introduce los fundamentos de las técnicas de virtualización, con especial énfasis en la herramienta VNUML, para posteriormente plantear en la sección 4 posibles escenarios de aplicación en el marco de los laboratorios de redes de la ETSIT-UPM. La sección 5 proporciona algunos detalles sobre la implementación de dichos laboratorios. Finalmente, se presentan las conclusiones en la sección 6. 2 Laboratorio de Redes de Ordenadores de la ETSIT-UPM 2.1 Objetivos y organización Los objetivos docentes del laboratorio de redes de comunicaciones objeto de este artículo [1] se centran en las siguientes áreas: • Estudio de protocolos de comunicación, su comportamiento y prestaciones con herramientas de simulación (NS –Network Simulator– [2]) y con analizadores de protocolos (Ethereal [3]). • Diseño y planificación de redes. Esta área se basa en el uso de herramientas de simulación. • Configuración de equipos de comunicaciones. Se dispone de una serie de entornos de red con infraestructura física instalada en el laboratorio,