Sistema para la realización y evaluación de prácticas de protocolos de nivel de aplicación

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1 IEEE-RITA Vol. 4, Núm. 2, May Sistema para la realización y evaluación de prácticas de protocolos de nivel de aplicación David Melendi, Xabiel G. Pañeda, Member, IEEE, Roberto García, Member, IEEE, Víctor García Title System for the study and knowledge evaluation of application layer protocols. Abstract - One of the main subjects in computer science and telecommunication degrees is the study of application protocols. The increase in the number and use of Internet services has raised their importance, since new applications which implement them are developed everyday. However, their study is not easy since they are hidden behind the services. In this paper we present a tool to visualize protocol behaviours at the same time the student is using the associate services. The result is an ideal environment to learn the message format and interchange order. Moreover, the tool has a module to evaluate the student progress. Index Terms e-learning, knowledge evaluation, laboratory assignments, application layer protocols E I. INTRODUCCIÓN L conocimiento de los protocolos de comunicaciones es un elemento muy importante tanto en la formación de ingenieros en informática como de telecomunicación. Por ello, en ambas carreras existen materias que afrontan su estudio. Sin embargo, conseguir una buena comprensión de su funcionamiento es una tarea compleja, puesto que el funcionamiento de los protocolos permanece oculto tras programas y servicios. Raramente el alumno interactúa directamente con los mismos, lo que dificulta su aprendizaje. En los últimos años debido al desarrollo de nuevos servicios para Internet se ha producido una gran proliferación de protocolos de nivel de aplicación. Este tipo de protocolos se sitúa en contacto directo con las aplicaciones que proporcionan los servicios y en gran medida están condicionados por ellas. Sin embargo, y a pesar de esta cercanía, los usuarios desconocen totalmente cómo se lleva a cabo el intercambio de información entre las aplicaciones. De esta forma, a pesar de que los alumnos utilicen dichos servicios con asiduidad es habitual que no sepan relacionarlos con los conocimientos que se explican en las clases teóricas. El aprendizaje basado en la mera memorización suele dar lugar a conocimiento inerte [1], que permite a los estudiantes aprobar un examen pero sin comprender claramente los conceptos subyacentes. En este sentido, la utilización de herramientas informáticas de apoyo puede David Melendi, Xabiel G. Pañeda, Roberto García y Víctor García son miembros del Área de Ingeniería Telemática del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo. Campus de Viesques, s/n, Xixón/Gijón, Asturies, Spain, {melendi, xabiel, garciaroberto y victor}@uniovi.es. DOI (Digital Object Identifier) Pendiente suponer una mejora clara del proceso educativo [2]. El aprendizaje de protocolos de comunicaciones no es ajeno a esta problemática y herramientas de este tipo se utilizan como apoyo en las aulas [3-7]. Una situación ideal para que un alumno comprenda plenamente el funcionamiento de un protocolo de nivel de aplicación sería que éste pueda interactuar con un programa similar a los convencionales que a su vez muestre los mensajes intercambiados utilizando el protocolo. Así, el alumno puede seleccionar el mensaje que desea enviar, incluir los parámetros que considere oportunos y observar las respuestas que devuelve el otro extremo. Si este programa se acompaña de una ayuda detallada, será capaz de entender con claridad las respuestas, así como los mensajes y parámetros que es necesario enviar y el orden que debe seguirse. Buscando cumplir con este objetivo, este artículo presenta una herramienta que integra clientes de servicios (web, correo electrónico, ftp, streaming y terminal remota) con las interioridades de sus protocolos del nivel de aplicación para facilitar la enseñanza de los mismos. Su utilización permite dar un paso más en el aprendizaje de protocolos tradicionalmente basado en la mera memorización, estancado en el nivel más bajo de la taxonomía de objetivos educacionales de Bloom [8], para alcanzar unos objetivos más ambiciosos (comprensión, aplicación y análisis) situados en nivel 4 en dicha taxonomía. La herramienta se completa con un módulo que permite al profesor plantear ejercicios a los alumnos y llevar a cabo un proceso de seguimiento y evaluación de los conocimientos adquiridos a lo largo de un conjunto de prácticas. El resto del artículo se estructura de la siguiente forma. En la sección 2 se comentan los trabajos relacionados. En la sección 3 se realiza una descripción general del sistema educativo diseñado. En la 4 se describen en detalle los protocolos hacia los que la herramienta se ha orientado. las fuentes de información. En la 5 se describe el sistema de evaluación y seguimiento implementado. En la sección 6 se presentan algunos resultados obtenidos tras su utilización. Por último, en las secciones 7 y 8 se comentan las conclusiones obtenidas y unos posibles trabajos futuros. II. TRABAJOS RELACIONADOS Muchos y diversos han sido los métodos utilizados por los profesores para conseguir que los alumnos comprendan el funcionamiento de los protocolos de comunicaciones. Así, las clases teóricas se han complementado con herramientas de captura de tráfico, simuladores o emuladores buscando el paradigma pedagógico learning by doing [9].

2 110 IEEE-RITA Vol. 4, Núm. 2, May Las herramientas de captura de tráfico o sniffers fueron inicialmente diseñadas para la monitorización y gestión de redes de computadores, aunque también es posible su utilización en un entorno educativo. Ver el tráfico intercambiado entre aplicaciones reales proporciona una visión de la comunicación muy interesante desde el punto de vista didáctico, tal y como se expone en trabajos como [3] o [4]. En este tipo de herramientas destaca sobre todo WireShark [10] por ser muy conocida y de libre distribución. No obstante, la mera observación implica que el alumno sólo tendrá acceso a los casos de comunicación más habituales. Por ejemplo, un cliente de correo electrónico nunca se salta los mensajes de autenticación antes de intentar acceder a un buzón, situación cuyas consecuencias no podrían ser analizadas con un sniffer. También se pueden usar herramientas de este tipo, pero específicas para un protocolo determinado, como puede ser Live HTTP Headers [11] o Web Sniffer [12]. Aunque la información en este caso sería más dirigida y posiblemente más detallada, su utilización requeriría la instalación de una aplicación por protocolo. Otra posibilidad es utilizar simuladores, que permiten observar los protocolos en funcionamiento siguiendo un patrón determinado, como en [3] o [5]. Dentro de este campo, la mayoría de herramientas disponibles son de corte generalista y se ajustan más al trabajo en a otros niveles de las pilas de protocolos TCP/IP u OSI. La herramienta más conocida quizás sea ns2 [13], pero existen otras como OPNET [14] o WorkBench [15], más orientada a un entorno educativo. Más específicas, también en entornos educativos, pero enfocadas a otros niveles existen algunas herramientas como [16], que permite estudiar MPLS. Específicas del nivel de aplicación se han publicado pocos trabajos que han sido enfocados en un protocolo determinado, como [6] que presenta una herramienta que permite observar el funcionamiento de un servicio de streaming. Un inconveniente vuelve a ser la necesidad de instalar una aplicación por protocolo. Además, en la utilización de simuladores no se interactúa con una aplicación real que puede incluso alterar ligeramente su comportamiento a medida que se va actualizando. Todo lo que se puede experimentar ha sido inicialmente previsto. Es por ello que su utilización en ocasiones supone ignorar algunos casos que podrían ser interesantes para los alumnos. La emulación también puede ser útil para el estudio de los protocolos de nivel de aplicación. En este sentido, se puede estudiar la influencia de la infraestructura de red y protocolos subyacentes sobre el nivel de aplicación. Así, pueden utilizarse herramientas como el propio ns2 [13] u otras como Nist Net [17], Empower [18], NetEm [19] o EmuSocket [20]. No obstante, en este caso se requeriría un profundo conocimiento de los protocolos, pudiendo hacer estudios más avanzados, con lo que sería más adecuado para proyectos fin de carrera que para asignaturas donde la duración de las prácticas es limitada. Finalmente, un trabajo interesante que sigue un planteamiento similar al seguido en el que ahora presentamos es [7]. Coincide en cuanto a la idea de interactuar con servidores reales y monitorizar los protocolos presentando los mensajes en un entorno gráfico. No obstante, sólo se ha diseñado para el protocolo HTTP, por lo que está muy limitado en cuanto a la materia a impartir. El sistema que aquí se describe presenta una serie de ventajas sobre cualquiera de las otras aproximaciones: --Integración: el alumno no tiene que lanzar primero un cliente, realizar una petición y luego capturar los paquetes como requeriría el uso de un sniffer. --Guiado: al disponer de una lista con todos los comandos que puede invocar y los parámetros o cabeceras que puede utilizar, el aprendizaje resulta guiado. Además se dispone de una ayuda en línea. --Visual: existe un entorno gráfico en el que se utilizan códigos de colores para facilitar el trabajo. Los comandos se seleccionan de listas y los parámetros se rellenan en huecos. --Intuitivo: a diferencia de sistemas como los sniffers, no es necesario introducir filtros para recuperar los paquetes del protocolo a estudiar. --Precisión: al contrario de muchos simuladores, la información proporcionada al usuario es real y precisa. III. DESCRIPCIÓN GENERAL La herramienta consiste en un programa Java que se distribuye mediante la tecnología Java Web Start. Esta tecnología permite ejecutar una aplicación haciendo clic sobre un enlace publicado en una página web sin necesidad de una instalación previa. Se ha seleccionado principalmente porque facilita la ejecución por parte de los estudiantes, facilita el proceso de actualización y, en principio, es independiente del sistema operativo base (se ha ejecutado con éxito en sistemas Microsoft, Mac y Linux). La herramienta no es de código abierto pero es accesible de forma pública desde las páginas de las asignaturas en las que se utiliza. Una vez que los alumnos acceden a estas páginas, solamente tienen que hacer clic en el enlace correspondiente y confirmar su voluntad de ejecutar la herramienta. Tras aceptar la ejecución arranca el sistema y los alumnos pueden observar al interfaz de usuario que se muestra en la figura 1. La herramienta dispone de un menú principal en la parte superior, un cuadro de búsqueda en la ayuda situado en la parte superior derecha, una serie de pestañas que dan acceso a cada uno de los protocolos en la parte central y una barra horizontal en la parte inferior que indica el código de colores utilizado para representar el intercambio de mensajes entre las aplicaciones. Cada una de las pestañas da acceso a una serie de elementos como los que se pueden apreciar en la figura 1 para el protocolo HTTP. En la parte superior de cada pestaña hay unos cuadros para los parámetros a utilizar, en la parte izquierda una barra vertical para seleccionar el comando a enviar y un botón para hacer efectivo el envío, en la parte derecha información detallada sobre cada petición o parámetro enviado o recibido y en la parte central un área sobre el que se muestran los mensajes intercambiados.

3 MELENDI et al.: SISTEMA PARA LA REALIZACIÓN Y EVALUACIÓN DE PRÁCTICAS DE PROTOCOLOS 111 aspecto de la aplicación (se proporcionan 3 estilos), acceder a la documentación de cada uno de los estándares contemplados y visualizar la ayuda de la herramienta. IV. PRÁCTICAS CON PROTOCOLOS Y SERVICIOS DEL NIVEL DE APLICACIÓN En esta sección se describen las posibilidades que ofrece la herramienta para cada uno de los protocolos contemplados. Concretamente, se han considerado los protocolos HTTP, RTSP, SMTP, POP3, FTP y TELNET. Fig. 1. Interfaz de usuario de la herramienta Cuando un alumno ejecuta la herramienta, debe seleccionar el protocolo que desea probar, introducir los parámetros necesarios (que dependerán de cada protocolo), seleccionar los mensajes que desea enviar y observar los mensajes que se envían y se reciben del otro extremo. Para identificar el extremo que está enviando el mensaje que se muestra en pantalla, se utiliza el código de colores descrito en la parte inferior de la pantalla. Además, se puede consultar el significado de cada parámetro y mensaje en la zona de información detallada situada en la parte derecha. En la figura 2 se muestra la ayuda de una cabecera utilizada por el protocolo HTTP. A esta ayuda también se puede acceder si se hace doble clic sobre los mensajes intercambiados que se muestran en la parte central de la herramienta y los servidores, de forma que cuando el alumno hace clic sobre un mensaje o parámetro concreto, puede saber para qué se utiliza en el marco del protocolo bajo estudio. Fig. 2. Pantalla de ayuda En lo que respecta al menú principal, el alumno puede acceder a las pestañas que corresponden a cada uno de los protocolos contemplados, configurar un proxy (si fuera necesario), poner la aplicación a pantalla completa, ajustar el tamaño de letra utilizado al visualizar los mensajes, cambiar el A. Servicios Web HTTP HTTP es uno de los protocolos de nivel de aplicación más importantes al tratarse de uno de los pilares de los servicios web. Además de por su relevancia, su estudio se justifica por tratarse de un protocolo muy sencillo. Ilustra a la perfección el intercambio de información entre dos programas y sirve de iniciación en el estudio de otros protocolos similares. Adicionalmente, su utilización en otros ámbitos como los servicios de audio/vídeo, la integración de aplicaciones o los servicios de mensajería instantánea le convierten en un protocolo muy interesante. Con la herramienta el alumno puede observar el intercambio de mensajes resultado de peticiones de tipo OPTIONS, HEAD, GET, POST y TRACE [20]. Adicionalmente, la herramienta permite observar el funcionamiento del mecanismo de envío de datos adjuntos en un entorno de web dinámica. Para ello se utiliza codificación application/x-www-form-urlencoded [21], sobre la que también es posible plantear ejercicios. Estos datos adjuntos se pueden incluir en la URI en el caso de una petición de tipo GET o se solicitan mediante una ventana emergente en el caso de peticiones de tipo POST. El servidor al que se envían las peticiones se obtiene a partir de la dirección proporcionada por el alumno. Para ayudarle, cuando el alumno pasa el ratón por el campo de direcciones se le muestra el formato que debe utilizar para la URI que debe proporcionar. De ella se extrae el nombre de dominio o IP de la máquina, además del puerto a utilizar y el nombre de recurso solicitado (en las peticiones que corresponda). Un ejemplo de prueba realizada con este protocolo se puede observar en la figura 1. En concreto, se muestra el resultado obtenido tras la ejecución de una petición de tipo OPTIONS contra un servidor web. Tras introducir la URI y presionar el botón de envío de peticiones situado en la parte izquierda inferior, se proporcionan detalles sobre la comunicación indicando cuándo se abre y se cierra una conexión de nivel de transporte, con qué máquina y puerto se establece esta conexión, el mensaje de solicitud enviado y el mensaje de respuesta recibido desde el otro extremo. B. Servicios de Streaming RTSP RTSP es un protocolo de control utilizado en servicios de audio/vídeo streaming. A pesar de que el protocolo RTSP se diseñó a partir de HTTP y por lo tanto es muy similar a este, tiene interés por sus peculiaridades. A diferencia de HTTP, RTSP es un protocolo con estados y por lo tanto, la conexión

4 112 IEEE-RITA Vol. 4, Núm. 2, May entre cliente y servidor que va pasando por diferentes estados en función de los mensajes intercambiados entre ambos. No obstante, al contrario de lo que sucede con otros protocolos, esta conexión no se mantiene abierta a nivel de transporte, sino que se basa en la utilización de unos identificadores de sesión que es preciso utilizar. Desde el punto de vista de la aplicación, si el alumno sigue los pasos adecuados puede observar cómo la sesión evoluciona o en caso contrario puede ver cómo se devuelven mensajes de error desde el servidor. Otra diferencia entre HTTP y RTSP está en el envío de los datos. Mientras que en el primero los datos se envían en línea, en el segundo los datos de audio/vídeo se envían mediante una conexión paralela que utiliza un protocolo diferente cuyos parámetros es preciso negociar previamente. El alumno debe encargarse de esa negociación y luego puede proceder con la recepción de los datos, que también podrá ser observada en forma de paquetes que se reciben en una conexión paralela. Estas diferencias hacen que RTSP sea un protocolo algo más complejo que HTTP. Esto, unido al éxito que han experimentado los servicios de audio/vídeo en Internet en los últimos años justifica su estudio. Con la herramienta el alumno puede observar el intercambio de mensajes resultado de peticiones de tipo OPTIONS, DESCRIBE, SETUP, PLAY, PAUSE y TEARDOWN [23]. De nuevo, el servidor al que se envían las peticiones se obtiene a partir de la dirección proporcionada por el alumno. De ella se extrae el nombre de dominio o IP de la máquina, además del puerto a utilizar y el nombre de recurso solicitado (en las peticiones que corresponda). En la figura 3 se observa un ejemplo de utilización de la herramienta con el protocolo RTSP. En esta gráfica se observa el envío de un PLAY, posterior al intercambio de mensajes inicial, y la recepción de la respuesta correspondiente. Se ve cómo tras la respuesta se inicia la recepción de paquetes multimedia utilizando el protocolo RTP, para el que se muestran datos como el número de secuencia o el timestamp. Además del mero envío de peticiones, se pueden observar otros aspectos importantes del protocolo. Es posible trabajar sobre su modelo de estados, observando lo que sucede si se violan las transiciones esperadas por el servidor. También se puede estudiar la gestión de sesiones, apreciando la utilización de identificadores y el uso de temporizadores. Es posible analizar el método de obtención de descripciones de contenidos, la negociación de opciones, el mecanismo de recepción de datos fuera de banda, etc. C. Servicios de correo electrónico SMTP y POP3 El servicio de correo electrónico es uno de los servicios más antiguos y más utilizados de Internet. Esto, unido a sus particularidades, le convierte en un servicio de gran interés. Desde que un correo electrónico sale del ordenador del remitente hasta que llega al ordenador del destinatario, el mensaje va pasando por diferentes máquinas a la vez que se utilizan distintos protocolos. En todo este proceso hay dos fases principales: la de transferencia y la de descarga. La fase de transferencia es la que se produce desde que el correo sale del ordenador del remitente hasta que se almacena en el buzón de correo del destinatario. En esta fase el protocolo más utilizado es SMTP. Una vez que el correo está en el buzón del destinatario, el correo se obtiene finalmente por el usuario en una fase de descarga, en la que se utilizan otros protocolos. De estos protocolos, el más utilizado es POP3. Fig. 3. Utilización de la herramienta en el estudio de RTSP Tanto SMTP como POP3 han sido considerados en la herramienta. Así, un alumno puede experimentar con el servidor con el que envía sus correos, a la vez que puede observar cómo éstos se descargan de su buzón. Para ello, se han habilitado dos pestañas que dan acceso a cada uno de estos protocolos. Estos dos protocolos también tienen estados al igual que sucedía con el protocolo RTSP. Es por ello que la utilización de la herramienta para su prueba requiere un conocimiento previo del modelo de estados de cada protocolo. Para el caso particular de SMTP, el alumno debe proporcionar el nombre de dominio o dirección IP de la máquina en la que se ejecuta el servidor así como el puerto a utilizar. Una vez escritos estos parámetros debe pulsar un botón para establecer una conexión con el servidor y a partir de que se establece la conexión puede enviar mensajes al otro extremo y observar las respuestas obtenidas. En concreto se han considerado peticiones de tipo HELO, MAIL, RCPT, DATA y QUIT [24]. Para los mensajes de esta clase que necesitan algún tipo de parámetro, la herramienta utiliza una ventana emergente en la que el alumno puede escribir la información solicitada. Esto sucede cuando se proporcionan las direcciones de origen, destino y el correo a enviar. Igualmente, para POP3 el alumno también debe proporcionar la información necesaria para el establecimiento de la conexión entre la herramienta y el servidor. Una vez establecida esta conexión, el alumno ya puede enviar mensajes al otro extremo y ver las respuestas que se van recibiendo. Los tipos de petición que se han considerado en este caso son USER, PASS, STAT, NOOP, LIST, RETR, RSET, DELE y

5 MELENDI et al.: SISTEMA PARA LA REALIZACIÓN Y EVALUACIÓN DE PRÁCTICAS DE PROTOCOLOS 113 QUIT [25]. Tal y como sucedía con SMTP, Para los mensajes que necesitan algún tipo de argumento se utilizan ventanas emergentes en las que el alumno puede escribir. Esto sucede en la fase de autenticación y para operar con un mensaje (ver detalles, descarga y borrado). En el aula se combina la utilización de los protocolos con clientes de correo convencionales. Esto permite observar aspectos como el efecto de las cabeceras en la información que se muestra a los usuarios finales o el resultado de utilizar mensajes multipart para analizar el envío de adjuntos o mensajes alternativos. Adicionalmente, con independencia del estudio de los mensajes de los protocolos, es posible trabajar sobre sus modelos de estados, experimentar con el formato de los mensajes haciendo ajustes en su cabecera, entender el mecanismo de borrado de mensajes en los buzones de correo, comprender las limitaciones de ambos protocolos en cuanto a aspectos relacionados con la seguridad, etc. D. Servicios de transferencia de archivos FTP En cuanto a la transferencia de archivos, se estudia el protocolo FTP. Además de por motivos históricos, FTP tiene un gran interés debido a la separación existente entre las conexiones de control y las de transferencia de datos. Mientras que las primeras se mantienen abiertas permanentemente, las segundas se abren y se cierran en función de si hay datos que enviar al otro extremo o no. Con la herramienta el alumno puede observar el intercambio de mensajes resultado de peticiones de tipo USER, PASS, PWD, LIST, CDUP, CWD, DELE, STOR, SYST, PASV y QUIT [25]. El servidor al que se envían las peticiones se obtiene a partir la IP o nombre de dominio de la máquina y del puerto, ambos datos proporcionados por el alumno. En las peticiones que requieren un parámetro se utiliza una ventana emergente para que el alumno pueda proporcionar el valor adecuado. Esta situación se da en los mensajes de autenticación, para ver detalles de un archivo o directorio, para moverse por el árbol de directorios y para borrar un archivo. Por otro lado, a la hora de seleccionar un archivo para su almacenamiento en el servidor aparece otra ventana que permite elegir un fichero del disco duro local. Además de los aspectos comentados, desde el punto de vista docente la herramienta permite a los alumnos comprender los tipos de conexiones existentes en el marco de este protocolo y los mecanismos utilizados para gestionar estas conexiones en función de cada momento, las diferencia entre los modos activo y pasivo (algo muy importante cuya comprensión suele presentar muchas dificultades a los alumnos), las limitaciones del protocolo en cuanto a aspectos relacionados con la seguridad, el modelo de estados, etc. E. Servicios de terminal remoto TELNET TELNET es el último protocolo que se ha considerado en la herramienta. Al igual que FTP se trata de un protocolo importante y, aunque haya caído en desuso por motivos de seguridad, permite estudiar el comportamiento de un servicio de terminal remoto. Aparte del intercambio de texto con el otro extremo, la funcionalidad más interesante de la herramienta es poder jugar con la negociación de opciones. Para ello, se han habilitado las instrucciones DO, DON T, WILL y WON T [27] que permiten enviar instrucciones al otro extremo. Siguiendo las especificaciones del estándar, la herramienta compone un código de 3 bytes formado por IAC, el código correspondiente a la instrucción seleccionada y un valor que se recoge del usuario que indica qué opción se quiere negociar. Se puede acceder a estos códigos mediante la ayuda provista. Adicionalmente y al igual que sucedía con otros protocolos comentados con anterioridad, la herramienta permite a los alumnos entender las limitaciones de TELNET con respecto a aspectos relacionados con la seguridad. V. SISTEMA DE EVALUACIÓN Y SEGUIMIENTO La herramienta también dispone de un sistema de evaluación asociado. De este modo, los profesores pueden plantear ejercicios y evaluar los resultados obtenidos por los alumnos, a la vez que estos pueden autoevaluarse. Este sistema permitirá a los profesores dar de alta, baja o modificar alumnos, así como crear, borrar o modificar preguntas de test. A partir de esas preguntas, el profesor puede crear, borrar o modificar pruebas de evaluación, así como revisar las respuestas de los alumnos a una prueba determinada. Para almacenar toda esta información, junto con los datos de autenticación, se utiliza un gestor de base de datos Oracle, que es necesario siempre y cuando se desee utilizar esta parte del sistema. En la figura 4 se muestra una pantalla que permite modificar preguntas que han sido creadas con anterioridad. Fig. 4. Vista de profesor de la herramienta de evaluación Por otro lado, los alumnos pueden cargar las pruebas de evaluación creadas por el profesor, completar las respuestas planteadas en la prueba y ver el resultado obtenido en la misma. Una opción en el menú principal de la herramienta permite acceder al sistema de evaluación, que se realiza de forma autenticada. En función del tipo de usuario que se autentique el sistema permite llevar a cabo unas acciones u otras.

6 114 IEEE-RITA Vol. 4, Núm. 2, May Cuando accede un alumno a la herramienta en el intervalo de tiempo indicado por el profesor se le ofrece una prueba de evaluación con distintos modelos de test, tal y como se muestra en la figura 5. El alumno contesta las preguntas marcando las opciones que considera oportunas y cuando ha finalizado las guarda en el sistema con el botón disponible en la parte inferior, tras lo que se le muestran los resultados obtenidos en la misma. resultados del test se han comparado con las calificaciones obtenidas en las convocatorias oficiales de febrero de los cursos 2006/07 y 2007/08, en los que no se había utilizado ninguna herramienta de apoyo. Se ha elegido esta convocatoria para realizar las comparaciones debido a que la asignatura elegida se imparte en el primer cuatrimestre. Así, se trata de la primera prueba teórica a la que se enfrenta la mayoría de los alumnos, de ahí su idoneidad. Los criterios de calificación han sido idénticos en las tres pruebas, de forma que 3 preguntas erróneas descuentan 2 preguntas correctas. Debido a este mecanismo de penalización se han obtenido calificaciones negativas, que se han normalizado a cero tras un proceso de reajuste. Las calificaciones obtenidas se muestran en la figura 7, en la que se observa el porcentaje de repeticiones registradas de cada calificación, en intervalos de 1 punto de 0 a 10. En la tabla 1 se muestra un resumen de estas calificaciones Fig. 5. Prueba de evaluación Posteriormente, los profesores también pueden ver los resultados obtenidos por los alumnos para hacer un seguimiento del proceso de aprendizaje. En la figura 6 se muestra la pantalla que permite acceder a los resultados de los tests realizados por los alumnos. El profesor debe seleccionar el alumno en la parte superior y en la inferior se muestran los resultados que ha obtenido, diferenciando respuestas erróneas de aquellas que han sido contestadas correctamente. Fig. 6. Resultados obtenidos por un alumno VI. EVALUACIÓN DEL SISTEMA Para comprobar los beneficios de la herramienta, se ha realizado un test en las clases prácticas de la asignatura de Servicios de Comunicaciones de los estudios de Ingeniería Técnica en Informática. El test se efectuó tras dos semanas de prácticas, sin previo aviso y sin la posibilidad de utilizar la herramienta durante su realización. Posteriormente, los % Repeticiones [10,9] (9,8] (8,7] (7,6] (6,5] (5,4] (4,3] (3,2] (2,1] (1,0] Calificación Febrero 2006/07 Febrero 2007/08 Test Prácticas Figura 7: Comparación de calificaciones TABLA I: RESUMEN DE CALIFICACIONES Convocatoria Alumnos % Calificación Evaluados Aprobados Promedio Varianza Febrero 06/ ,05 5,7697 4,3125 Febrero 07/ ,02 6,5353 3,9453 Test Prácticas 49 87,76 7,0204 5,6119 En los datos mostrados se puede observar una tendencia ascendente en las calificaciones en el tiempo. En la convocatoria de febrero del curso 2006/07 se hacía un examen de test. Éste fue complementado con 2 cuestiones teóricas en la del curso 2007/08, mejorando las calificaciones obtenidas. Finalmente, se observa cómo las calificaciones obtenidas de los tests ejecutados tras las prácticas son mejores, a pesar de haberse realizado en condiciones que supuestamente son más desfavorables para los alumnos (sin previo aviso). A pesar de que la varianza es ligeramente superior, la calificación promedio en la prueba práctica es casi medio punto superior a la de febrero de 2007/08 y más de un punto superior a la de esa misma convocatoria en el curso 2006/07. Cabe destacar que gracias a la realización de estos tests durante las prácticas fue posible detectar de forma temprana alumnos que se habían descolgado de la asignatura. Los resultados obtenidos se comentaron de forma personalizada con cada uno de los alumnos para resolver sus dudas. Durante

7 MELENDI et al.: SISTEMA PARA LA REALIZACIÓN Y EVALUACIÓN DE PRÁCTICAS DE PROTOCOLOS 115 este proceso, se observó que los dos únicos alumnos que obtuvieron una calificación de cero se sentaban juntos y no acudían a las clases teóricas. Probablemente, su falta de atención provocó los resultados obtenidos. De este modo, sin necesidad de que el profesor dijera nada, los alumnos fueron conscientes de que su actitud debía corregirse. Igualmente, el profesor resolvió las dudas de los alumnos y les recomendó acudir a tutorías para resolver dudas de mayor calado. Además de estudiar los beneficios de la herramienta en la adquisición de conocimientos por parte de los alumnos, se han analizado los accesos para determinar si éstos utilizan el sistema durante el estudio o no. En la figura 8 se muestran los accesos registrados desde el 20 de octubre de 2008 al 22 de diciembre de este mismo año. Fig. 8. Accesos al sistema durante el periodo de estudio Obviando los siete lógicos picos registrados los días en los que hubo clases prácticas, se ve cómo la herramienta se usa a lo largo del tiempo, prolongando su utilidad más allá del aula. Tras la conclusión de este tipo de prácticas, se observan accesos en el tiempo realizados por alumnos que complementan la materia impartida en las clases teóricas con las pruebas que llevan a cabo con el sistema proporcionado. VII. CONCLUSIONES El estudio de protocolos de nivel de aplicación es una materia muy importante en los estudios de Ingeniería en Informática y de Telecomunicación, así como en sus modalidades Técnicas. No obstante, los métodos docentes utilizados para su aprendizaje y comprensión se sustentan en la mayoría de los casos en la impartición de clases magistrales acompañadas en ocasiones por la utilización de analizadores de tráfico y simuladores. Hasta dónde sabemos, no hay ninguna herramienta de apoyo al aprendizaje basada en la interacción con servidores reales y que permita a los alumnos actuar y observar el resultado obtenido. En este artículo se presenta una herramienta con esas características, que persigue mejorar el proceso de aprendizaje de protocolos de nivel de aplicación. Para ello integra el papel de usuario de un servicio con el de estudiante de Ingeniería en Informática y de Telecomunicaciones, tratando de mostrar la relación de los elementos técnicos con los puramente asociados al uso. Tras su utilización en las clases prácticas la herramienta ha generado un efecto positivo en el proceso de aprendizaje como muestran los datos presentados en el apartado anterior. Los resultados obtenidos se pueden considerar satisfactorios en los siguientes términos: --Desde el punto de vista de la adquisición de conocimientos: los alumnos complementan sus conocimientos teóricos trabajando en un entorno abierto, sencillo y usable, en el que pueden llevar a cabo diferentes experimentos. Pudiendo incluso llegar en algunos casos a probar comandos por el mero hecho de ver cuál es el resultado, siguiendo sus propias inquietudes. Por otro lado, los alumnos pueden comprobar sus avances en la adquisición de conocimientos. Como en el caso comentado en el que dos alumnos con malos resultados se dieron cuenta de su inadecuado progreso. --Desde el del seguimiento del proceso de aprendizaje: el profesor es capaz de hacer un seguimiento exhaustivo de lo que hacen los alumnos, tanto durante las clases de laboratorio como fuera del aula. Esto le proporciona un conocimiento muy preciso del proceso de aprendizaje. VIII. TRABAJOS FUTUROS Hay una ampliación evidente del sistema desarrollado encaminada a la incorporación de nuevos protocolos de nivel de aplicación. Por ejemplo, protocolos como DNS o IMAP son susceptibles de ser incorporados en un futuro cercano. Por otro lado, la parte de interacción con los servidores se podría mejorar de forma que, además de observar los protocolos en funcionamiento, se tuviera una vista del resultado que verían los usuarios finales del servicio. Por ejemplo, se podría renderizar un documento web obtenido mediante una petición HTTP o reproducir un vídeo a la vez que se lleva a cabo el control con el protocolo RTSP. Asimismo, la parte de evaluación de la herramienta se puede mejorar notablemente. Ahora solo permite realizar tests, pero podría incorporar la posibilidad de hacer preguntas de desarrollo corto, listas de elementos enlazables, modelos de estados en formato gráfico con información a completar, la subida de archivos adjuntos (por ejemplo para el envío de una memoria), etc. Igualmente, los tests se podrían generar de forma aleatoria, reduciendo la posibilidad de copia a la mínima expresión. Esta parte de la herramienta también podría ser complementada con una sección de estadísticas configurable que nos permita hacer el seguimiento agrupado de los alumnos, explotando la información de la base de datos. De esta forma se podrían estudiar resultados obtenidos por grupo de prácticas, por convocatoria, por curso, etc. AGRADECIMIENTOS Este trabajo está financiado parcialmente por la Universidad de Oviedo mediante el proyecto Estudio y valoración de la incorporación de vídeo de forma adaptativa en un entorno de tele-enseñanza (PC ) y por el Ministerio de Educación y Ciencia Español mediante el proyecto INTEGRAMEDIA (TSI ).

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Roberto García Fernández es doctor e ingeniero de telecomunicación y profesor titular de escuela universitaria del Área de Ingeniería Telemática del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo. Es especialista en redes de cable e integración servicios de audio/vídeo sobre las mismas. Víctor Guillermo García García es doctor e ingeniero de telecomunicación y catedrático de escuela universitaria del Área de Ingeniería Telemática del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo. Es especialista en redes de cable.