Red LAN con servicio DHCP, DNS, acceso remoto vía telnet y enrutamiento estático + archivo para Cisco Packet Tracer

Antecedentes de esta práctica

¿Qué es DHCP?

DHCP significa Protocolo de configuración de host dinámico . Es un protocolo que permite que un equipo conectado a una red pueda obtener su configuración (principalmente, su configuración de red) en forma dinámica (es decir, sin intervención particular). Sólo tiene que especificarle al equipo, mediante DHCP, que encuentre una dirección IP de manera independiente. El objetivo principal es simplificar la administración de la red.

¿Qué es DNS?

DNS son las iniciales de Domain Name System (sistema de nombres de dominio) y es una tecnología basada en una base de datos que sirve para resolver nombres en las redes, es decir, para conocer la dirección IP de la máquina donde está alojado el dominio al que queremos acceder.

Cuando un ordenador está conectado a una red (ya sea Internet o una red casera) tiene asignada una dirección IP. Si estamos en una red con pocos ordenadores, es fácil tener memorizadas las direcciones IP de cada uno de los ordenadores y así acceder a ellos pero ¿qué ocurre si hay miles de millones de dispositivos y cada uno tiene una IP diferente? Pues que se haría imposible, por eso existen los dominios y las DNS para traducirlos.

Por lo tanto, el DNS es un sistema que sirve para traducir los nombres en la red, y está compuesto por tres partes con funciones bien diferenciadas.

1. Cliente DNS: está instalado en el cliente (es decir, nosotros) y realiza peticiones de resolución de nombres a los servidores DNS.
2. Servidor DNS: son los que contestan las peticiones y resuelven los nombres mediante un sistema estructurado en árbol. Las direcciones DNS que ponemos en la configuración de la conexión, son las direcciones de los Servidores DNS.

¿Qué es Telnet?

El protocolo Telnet es un protocolo de Internet estándar que permite conectar terminales y aplicaciones en Internet. El protocolo proporciona reglas básicas que permiten vincular a un cliente (sistema compuesto de una pantalla y un teclado) con un intérprete de comandos (del lado del servidor).

El protocolo Telnet se aplica en una conexión TCP para enviar datos en formato ASCII codificados en 8 bits, entre los cuales se encuentran secuencias de verificación Telnet. Por lo tanto, brinda un sistema de comunicación orientado bidireccional (semidúplex) codificado en 8 bits y fácil de implementar.

El protocolo Telnet se basa en tres conceptos básicos:

1. ·         El paradigma Terminal virtual de red (NVT);
2. ·         El principio de opciones negociadas;
3. ·         Las reglas de negociación.

Práctica

Para el diseño de esta red usaremos la siguiente IP Base:      26.0.0.0   255.0.0.0

Y las siguientes subredes:

Cálculo de las máscaras ampliadas:

Máscaras ampliadas:

RH: 255.255.192.0

Finanzas: 255.255.192.0

Dirección: 255.255.140.0

Tabla de subneteo:

Diseño de la red en Cisco Packet Tracer

Dispositivos empleados:

- 2 Routers 2811

- 3 Switchs 2950-24

- 1 Acces point PT

- 4 Hosts (pueden ser PC's o Laptops) 

- 1 Consola (opciona, puede ser una Laptop)

- 2 Dispositivos inhalámbricos (TabletPC y un Smart device por ejemplo)

Nota: Todas las conexiones se hacen con cable recto.

Código para cada Router

Router 1

Router>enable

Router#configure terminal

Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.

Router(config)#hostname R1

R1(config)#no ip domain-lookup

R1(config)#interface fastethernet 0/0

R1(config-if)#ip address 26.0.0.1 255.255.192.0

R1(config-if)#no shutdown

%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0, changed state to up

%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0, changed state to up

R1(config-if)#exit

R1(config)#interface fastethernet 0/1

R1(config-if)#ip address 26.0.64.1 255.255.192.0

R1(config-if)#no shutdown

%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/1, changed state to up

%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to up

R1(config-if)#exit

R1(config)#ip dhcp excluded-address 26.0.0.2 26.0.0.10

R1(config)#ip dhcp pool RH

R1(dhcp-config)#network 26.0.0.0 255.255.192.0

R1(dhcp-config)#default-router 26.0.0.1

R1(dhcp-config)#dns-server 8.8.8.8

R1(dhcp-config)#exit

R1(config)#line vty 0 4

R1(config-line)#password carlos

R1(config-line)#login

R1(config-line)#exit

R1(config)#enable password carlos2

                       

R1(config)#ip route 26.0.128.0 255.255.192.0 26.0.64.2

R1(config)#exit

R1#

                       

R1#configure terminal

Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.

R1(config)#ip dhcp excluded-address 26.0.64.3 26.0.64.20

R1(config)#ip dhcp pool RH

R1(dhcp-config)#exit

R1(config)#ip dhcp pool DIR

R1(dhcp-config)#network 26.0.64.0 255.255.192.0

R1(dhcp-config)#default-router 26.0.64.1

R1(dhcp-config)#dns-server 8.8.8.8

R1(dhcp-config)#exit

R1(config)#exit

Router 2

Router>enable

Router#configure terminal

Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.

Router(config)#interface fastethernet 0/0

Router(config-if)#ip address 26.0.64.2 255.255.192.0

Router(config-if)#no shutdown

%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0, changed state to up

%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0, changed state to up

Router(config-if)#exit

Router(config)#interface fastethernet 0/1

Router(config-if)#ip address 26.0.128.1 255.255.192.0

Router(config-if)#no shutdown

%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/1, changed state to up

%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to up

Router(config-if)#exit

Router(config)#ip dhcp excluded-address 26.0.128.2 26.0.128.30

Router(config)#ip dhcp pool FIN

Router(dhcp-config)#network 26.0.128.0 255.255.192.0

Router(dhcp-config)#default-router 26.0.128.1

Router(dhcp-config)#dns-server 8.8.8.8

Router(dhcp-config)#exit

Router(config)#line vty 0 8

Router(config-line)#password daniel

Router(config-line)#login

Router(config-line)#exit

Router(config)#enable password daniel2

Router(config)#ip route 26.0.0.0 255.255.192.0 26.0.64.1

Router(config)#exit

Router#

Configuración de los Hosts para DHCP:

Nota: Todos los hosts tienen que tener esta configuración (DHCP seleccionado)

Comprobación de la conectividad en la red LAN

Comandos Show IP Route de los routers:

Show ip route R1

R1>en

Password:

Password:

R1#show ip route

Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP

       D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area

       N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2

       E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP

       i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area

       * - candidate default, U - per-user static route, o - ODR

       P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

     26.0.0.0/18 is subnetted, 3 subnets

C       26.0.0.0 is directly connected, FastEthernet0/0

C       26.0.64.0 is directly connected, FastEthernet0/1

S       26.0.128.0 [1/0] via 26.0.64.2

R1#

Show ip route R2

Router>enable

Password:

Password:

Password:

Router#show ip route

Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP

       D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area

       N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2

       E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP

       i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area

       * - candidate default, U - per-user static route, o - ODR

       P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

     26.0.0.0/18 is subnetted, 3 subnets

S       26.0.0.0 [1/0] via 26.0.64.1

C       26.0.64.0 is directly connected, FastEthernet0/0

C       26.0.128.0 is directly connected, FastEthernet0/1

Router#

Referencias:

http://es.ccm.net/

http://www.xatakaon.com/tecnologia-de-redes/como-funciona-internet-dns

Link para descargar el archivo (.ptk) para que lo pruebes en Cisco Packet Tracer:

http://www.mediafire.com/download/krbpdh15cne68pa/Pr%C3%A1cticaCPT1.pkt

CONVERTIDOR ANALÓGICO DIGITAL ADC

Los ADC (Analog to Digital Converter- Conversor Analógico Digital) son convertidores analógicos a digitales son un dispositivo intermedio que convierte    las señales de forma  analógica a digital. Estas señales al ser digitalizadas  se utilizan para el procesamiento de los procesadores digitales.

Figura 1 . Señal Analógica a muestrear

Para realizar la conversión el ADC  efectúa los siguientes procesos 

1.-Muestreo de la señal analógica
2.-Cuantización de la propia señal 
3.-Codificación del resultado de la cuantización, en el código binario 

MUESTREO

El primer paso consiste en realizar el muestreo (sampling) de dicha señal, es decir tomar muestras de amplitudes de voltajes en diferentes puntos de la señal (Valores Discretos) , La frecuencia a la que se realiza este proceso es denominada Frecuencia de Muestreo y se mide en Hertz (Hz)   esta frecuencia de muestreo   tiene que ser mayor al  doble de la frecuencia a muestrear , asi lo  indica el teorema de Nyquist.

“La frecuencia de muestreo mínima requerida para realizar el muestreo de una señal , debe ser igual al doble de la frecuencia de la señal muestreada ”.

Figura 2 . Señal Analógica a muestreada

Durante el proceso de muestreo se asignan valores numéricos equivalentes a la tensión existente en los diferentes puntos de la señal , con la finalidad de realizar la cuantización.

CUANTIZACIÓN

El siguiente paso es la cuantización de la señal analógica , en esta parte los valores continuos se convierten a valores discretos correspondientes a las diferentes amplitudes que contiene la señal analógica muestreada.

Figura 3. Señal Cuantificada

CODIFICACIÓN

EL codificar la señal nos permite asignarle valores numéricos binarios a los valores discretos obtenidos anteriormente de la señal analógica original. En este paso se puede observar como se ha transformado la señal analógica a digital  y el código binario correspondiente a cada nivel de tensión.

Figura 4 . Señal Codificada

En la siguiente tabla se muestran los niveles y codificación finales de la señal convertida .

Tabla 1.- Codificación de la señal .

IMPLEMENTACIÓN DE UN ADC

Para implementar un ADC  es necesario seleccionar el circuito integrado  necesario para realizar dicha operacion en este caso utilizaremos el ADC0804

Caracteristicas del ADC0804

• El ADC0804 es un convertidor  de señal analógica a digital de 8 bits. 
• Este ADC0804 cuenta con un solo canal de entrada analógica  con una salida digital de ocho bits que puede mostra  256 valores de medidas diferentes. 
• El tamaño de paso se ajusta mediante el establecimiento de la tensión de referencia en pin9 la entrada de referencia de voltaje puede ser ajustado para permitir que codificar cualquiera rango de tensión analógica más pequeña para la totalidad de 8 bits de resolución. 
• Cuando en el adc0804 no se conecta el pin tensión de referencia, la tensión de referencia por defecto es la tensión de funcionamiento, es decir, Vcc. 
• El tamaño del paso a 5V es 19.53mV (5V/255), es decir, por cada aumento de 19.53mV en la entrada analógica, la salida varía por 1 unidad. 
• Para establecer un nivel de tensión determinado como valor de referencia, esta clavija está conectada a la mitad de la tensión. Por ejemplo, para establecer una referencia de 2V (Vref), pin9 está conectado a 1V (Vref / 2), reduciendo de este modo el tamaño del paso a 7.84mV (2V/255).

ADC0804 también necesita un reloj para operar. El tiempo de conversión del valor analógico a un  valor digital depende de la fuente de reloj. Podemos conectar un reloj externo en el pin 4 o podemos hacer uso de su reloj incorporado, colocando  de un circuito RC.

Figura 5.- ADC0804

Pin1 Activa ADC; activo bajo

Pin2 Pin de entrada; De mayor a menor pulso trae los datos de los registros internos de los pines de salida después de la conversión

Pin3 Pin de entrada; menor a mayor impulso se dio para iniciar la conversión

Pin4 Pin de entrada del reloj, para darle reloj externo

Pin5 Pin de salida, pasa a nivel bajo cuando la conversión se ha completado

Pin6 Entrada no inversora analógica Vin (+)

Pin7 Entrada de inversión analógica, normalmente tierra Vin (-)

Pin8 Tierra (0 V)

Pin9 Pin de entrada, define la tensión de referencia para la entrada analógica Vref / 2

Pin10 Tierra (0 V)

Pin11 bit salida digital D7

Pin12 bit salida digital D6

Pin13 bit salida digital D5

Pin14 bit salida digital D4

Pin15 bit salida digital D3

Pin16  bit salida digital D2

Pin17 bit salida digital D1

Pin18 bit salida digital D0

Pin19 Utilizado con el reloj en pin cuando se utiliza fuente de reloj interno

Pin20 Tensión de alimentación (5V)

Mostramos la simulación del circuito ADC 

Figura 6.- Simulación ADC 

En el siguiente link podrás descargar la simulación en Proteus 8 Profesional 

https://drive.google.com/file/d/0B_BU0cYKaZhSMHFrNE9nX2FPbTg/view?usp=sharing

ALGORITMO CÉSAR

Este método de cifrado consiste en cambiar cada letra del texto por un desplazamiento N en el abecedario, donde “N” solo lo conocen el emisor y el receptor del mensaje.

Por ejemplo, el caso sencillo de N=1 desplazaríamos la letra un lugar ascendente en el abecedario  (la A por la B, la B por la C, la C por la D… la Z por la A). Si N=6, la A se cambiaría por la G, la B por la H, etc.

Este método, con N=3, fue el utilizado por Julio César en sus mensajes, de ahí que se conozca como cifrado César.

Para facilitar este método de codificación se realizo un programa en MATLAB con la finalidad de comprobar el cifrado manual

Código 

Figura 1.- Código César en MATLAB

El siguiente código se realizo para un codificador y decodificador basado en el Algoritmo César: las primeras lineas muestran el menú con las opciones de codificar, decodificar y salir, 

Usaremos la formula  h=((x+n)-97) "x" es una linea de caracteres y sera el mensaje que vamos a codificar, "n" el numero de desplazamiento que se sumaran, y la resta de 97 que son los valores ASCII.

Utilizamos el modulo e=mod(h,26) donde h es la respuesta a la formula anterior y 26 es el número de letras del abecedario y finalmente para el decodificador usaremos una resta i=((f-n)-97)

Programa

Ejemplo: Codificar la palabra "instituto politécnico nacional" por medio del algoritmo cesar.

Figura2.- Codificación César en MATLAB

https://drive.google.com/file/d/0ByZzwiQ3W9E1cUJybTlINW94Wmc/view?usp=sharing

ENTROPÍA

Para conocer la entropía en una fuente discreta sin memoria primero definiremos que es la entropía. La entropía es la cantidad de información promedio que contienen los símbolos usados. 

Paso 1.- Calcular las probabilidades del mensaje de la fuente . 

P=Numero de veces que aparece el símbolo/ total de símbolos 

Figura 1. Probabilidades de cada simbolo.

Paso 2.- Para calcular la entropía es necesario conocer la ecuación para el calculo de la misma.

Figura 2. Calculo de la entropía del mensaje

En este caso el calculo de la entropía H(s) es igual a 2.59

Paso 3.- Desarrollaremos un programa en matlab para realizar el calculo de la entropia del mensaje anterior. En la figura 3 observamos que los resultados calculados y del programa coinciden en H(s)=2.59

Figura 3. Programa para calculo de entropía en MATLAB.

Código para el calculo de entropía MATLAB 

En el siguiente link podrás descargar el codigo para el cálculo de la entropía.

https://drive.google.com/file/d/0B_BU0cYKaZhSampyTHllV3pCSWM/view?usp=sharing

PROBLEMA DE ATENUACIÓN

PROBLEMA

En el receptor de un sistema de comunicación , existe una probabilidad de pérdidas muy cercana a la unidad debido a que factores ajenos a dicho sistema atenúan la amplitud de la señal a transmitir, lo que impide que llegue completa. Si la señal llega atenuada a una quinta parte de su amplitud original,¿Cuál será la opción de solución a este problema?

Demostrar matemática y electrónicamente , si es necesario

SOLUCIÓN

El problema es que tenemos una atenuación de 1/5 de la señal de entrada en la señal de salida , esto lo podríamos solucionar con un amplificador operacional no inversor, el porque radica en que el receptor debe obtener la misma señal de entrada . Por lo tanto la señal tendrá que ser amplificada 5 veces como se muestra en la figura 1.

Figura1. Ganancia de la señal de entrada 

En la siguiente figura realizaremos los cálculos para el diseño del amplificador operacional no inversor.

Figura2. Amplificador Operacional No Inversor

Figura3.Calculo de las Resistencias 

SIMULACIÓN

Mostramos la captura de pantalla del circuito Amplificador. en la entrada tenemos 1V y  a la salida obtenemos 5V  es decir la ganancia es de 5.

Figura4.Captura de Pantalla de Simulacion  

En el siguiente link puedes encontrar la simulacion en Poteus 8 Profesional .

https://drive.google.com/file/d/0B_BU0cYKaZhSbGtsZU1KSFk5ZmM/view?usp=sharing

SEMÁFORO CON COMPUERTAS LÓGICAS

SEMÁFORO CON COMPUERTAS LÓGICAS

Cuantas veces en un crucero nos hemos puesto a pensar en  el funcionamiento de un semáforo, como es que se puede sincronizar con los demás semáforos, veamos en el siguiente ejemplo como funciona un Semáforo de Crucero a partir de la deducción de las tablas de verdad , la función lógica que describe el funcionamiento del sistema , reduciremos el siguiente diagrama de tiempos a un diagrama electrónico y el funcionamiento general. 

DIAGRAMA DE TIEMPOS

De acuerdo al siguiente diagrama es el funcionamiento de los dos semáforos de un crucero.

Figura 1. Diagrama de Tiempos

TABLA DE TIEMPOS 

La siguiente tabla muestra el diagrama de tiempos traducido a niveles lógicos. 

Figura 2. Tabla de tiempos lógica

OPERACIONES LÓGICAS PARA CADA COLOR DEL SEMÁFORO 

SEMÁFORO 1

Mediante mapas de Karnaugh vamos a simplificar la tabla de la figura 2.

Figura 3.Mapa de Karnaugh Semáforo Verde 1

Figura 4.Mapa de Karnaugh Semáforo Amarillo 1

Figura 5.Mapa de Karnaugh Semáforo Rojo 1

SEMÁFORO 2

Figura 6.Mapa de Karnaugh Semáforo Verde 2

Figura 7.Mapa de Karnaugh Semáforo Amarillo 2

Figura 8.Mapa de Karnaugh Semáforo Rojo 2

CONTADOR 74LS193

A las entradas del semáforo tendrá que existir un dispositivo que regule el tiempo en el que nuestros colores aparecerán es por esto que implementaremos un contador ascendente de 4 bits, en este caso 74LS193. En la siguiente figura se muestra su funcionamiento en el simulador, dicho contador contara con una frecuencia de reloj a la entrada de 1 Hz la frecuencia es muy baja debido a que esta tiene que ser perceptible a la vista humana.

Figura 9 . Simulacion Contador ascendente 74LS193

SIMULACION EN PROTEUS 8 PROFESIONAL DEL CIRCUITO DEL SEMÁFORO

Figura 10.Captura de pantalla de Simulación en Proteus 8 Profesional

En el siguiente link podrás descargar la simulación en Proteus 8 Profesional 

https://drive.google.com/file/d/0B_BU0cYKaZhSTTc5ejRnYVNWbjg/view?usp=sharing