REDES LAN CORPORATIVAS USANDO PROGRAMACION NO LINEAL
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Editorial
Edición revisada 2024
Autor: Moises Arcángel Ramírez
Maquetación: Liz Pérez y Yonatan Mojica
Edita: Editorial UBA
Imprime: Editorial UBA
Fondo editorial bicentenaria de Aragua
Universidad Bicentenaria de Aragua
San Cristóbal, estado Táchira, Venezuela.
Telf. (0276) 7381151
Email: ubatachira@gmail.com
Presidente Fundador
Dr. Jaime Lusinchi
Reuniones Públicas
María Ramirez
Jefe de Circulación
Yarice Méndez
Gente de comercialización
Albany Rovira
Colaboradores
Liz Pérez
Yonatan Mojica
José Ramírez
CRÉDITOS
Escuela de Ingeniería de Sistema
UBA Táchira
Diseño
Moisés Ramírez
Corrección de Estilo
Myrna Labado
INTRODUCCIÓN
Bien se sabe que, las redes LAN que van orientadas a entornos corporativos, son consideradas como el nervio central de la empresa en cuestión, Las redes de área local (LAN, por sus siglas en inglés) son la columna vertebral de la comunicación interna en las empresas modernas. Estas redes interconectan una variedad de dispositivos, desde computadoras y servidores hasta impresoras y dispositivos IoT, dentro de un área geográfica limitada, como una oficina, edificio o campus.
La programación no lineal, un campo de las matemáticas y la informática, ofrece un enfoque innovador para el diseño y la optimización de sistemas complejos. Al modelar el flujo de datos en una red como un problema de optimización no lineal, se pueden encontrar rutas más eficientes para reducir la congestión y mejorar el rendimiento. En el siguiente EBOOK se presenta un emprendimiento personal que hace énfasis en el uso de Redes LAN corporativas construidas con Programación No Lineal.
OBJETIVO E INICIALIZACIÓN
DEL EMPRENDIMIENTO
¿QUÉ SE REALIZARÁ?
El objetivo principal de este emprendimiento es desarrollar una metodología que permita a los profesionales de redes diseñar y optimizar redes LAN corporativas de manera eficiente, utilizando técnicas de programación no lineal. A través de este proceso, se busca encontrar la configuración óptima de la red que maximice el rendimiento, la seguridad y la escalabilidad, al tiempo que minimiza los costos.
El emprendimiento se basa en tres (3) fases principales:
DEFINICION DEL PRODUCTO
Imagina tu empresa como un organismo vivo. Cada departamento, cada equipo y cada empleado son como células que necesitan comunicarse y colaborar de manera eficiente para alcanzar los objetivos comunes. Una red LAN corporativa bien diseñada es el sistema nervioso que conecta todas estas partes, garantizando una comunicación fluida y un flujo de información ininterrumpido.
BENEFICIOS DEL PRODUCTO
Mejora del rendimiento de la red: Al optimizar la configuración de la red, se puede lograr una mayor velocidad, menor latencia y una mayor capacidad.
Reducción de costos: La optimización de la red puede ayudar a reducir los costos de hardware y energía.
Mayor seguridad: Al identificar y mitigar las vulnerabilidades de la red, se puede mejorar la seguridad de los datos.
Facilidad de gestión: Una red bien diseñada es más fácil de gestionar y mantener.
IDENTIFICACIÓN DE DESAFIOS
Crecimiento futuro: Se espera que la empresa crezca en un 20% en los próximos dos años.
Variabilidad del tráfico: El tráfico de red puede variar significativamente durante el día, con picos en horas de trabajo.
Seguridad: Es necesario proteger la red de amenazas externas y garantizar la privacidad de los datos.
ASIGNACIÓN DE KPI'S
Latencia: El tiempo de respuesta de las aplicaciones debe ser menor a 100 ms.
Tasa de pérdida de paquetes: La tasa de pérdida de paquetes no debe superar el 1%.
Utilización del ancho de banda: La utilización del ancho de banda debe ser mayor al 80% durante los picos de tráfico.
MODELO MATEMÁTICO
A continuación, se presenta el Modelo de implementación en Python utilizando NetworkX y SciPy:
Todo el procedimiento es por medio de código de programación adaptado a ecuaciones y métodos de programación no lineal,
Código:
IMPORTAMOS BIBLIOTECAS
NetworkX es la biblioteca que se utiliza para crear y manipular grafos. Nos permite representar la topología de la red. Mientras que SciPy es la biblioteca que proporciona herramientas para optimización numérica. En este caso, utilizaremos la función minimize para resolver el problema de optimización.
CREAMOS EL GRAFO DE RED
Se crea un objeto Graph de NetworkX para representar la topología de la red. A este grafo se le añaden nodos (dispositivos) y enlaces (conexiones) con sus respectivas características (e.g., ancho de banda, latencia).
DEFINICIÓN DE FUNCIÓN
Se crea una función que calcula el valor de la función objetivo. En este caso, la función objetivo es una combinación lineal de la latencia, la tasa de pérdida de paquetes y la utilización del ancho de banda. Los pesos de cada término en la combinación lineal determinan la importancia relativa de cada objetivo.
DEFINICIÓN DE RESTRICCIONES
Se definen las restricciones del problema de optimización. En este caso, la única restricción es que el ancho de banda utilizado en cada enlace no puede exceder la capacidad máxima del enlace.
RESOLVEMOS PROBLEMA DE OPTIMIZACIÓN
Se utiliza la función minimize de SciPy para encontrar el valor de las variables de decisión que minimizan la función objetivo, sujeto a las restricciones. El argumento x0 representa un punto de partida inicial para el algoritmo de optimización. El método SLSQP es un algoritmo de optimización secuencial cuadrática que es adecuado para problemas con restricciones.
EJECUTAMOS EL PROGRAMA
Se utiliza la función draw de NetworkX para visualizar el grafo de la red con la solución óptima. A continuación, se muestra un ejemplo de como debería funcionar.
Este código crea un grafo simple con 4 nodos y asigna pesos aleatorios a los enlaces. Luego, se define una función objetivo y una restricción simple. Finalmente, se resuelve el problema de optimización y se visualiza la solución.
VALIDACIÓN Y REFINAMIENTO
Una vez que hemos obtenido una solución óptima a través de la programación no lineal, es necesario verificar su efectividad y realizar ajustes si es necesario.
SIMULACIONES
¿Por qué simular? Al simular la red con los parámetros obtenidos de la optimización, podemos evaluar su comportamiento en un entorno controlado antes de implementarla en el mundo real.
El objetivo es comparar los resultados de la simulación con los objetivos establecidos en la fase 1. Por ejemplo, verificaremos si la latencia está dentro de los límites establecidos, si la tasa de pérdida de paquetes es aceptable y si la utilización del ancho de banda es óptima. A continuación, se muestran trabajos que usan Redes LAN a base de programación no lineal.
CONCLUSIONES
El emprendimiento propuesto, enfocado en optimizar el diseño de redes LAN corporativas mediante técnicas de programación no lineal, representa un avance significativo en el campo de las redes de computadoras. Al combinar la teoría de grafos, la optimización matemática y la simulación de redes, se ha desarrollado una metodología robusta para diseñar redes más eficientes, escalables y seguras.
Principales Aportaciones:
Modelo matemático flexible: El modelo desarrollado es lo suficientemente versátil para adaptarse a una amplia variedad de escenarios de redes, desde pequeñas oficinas hasta grandes empresas. La inclusión de variables como la latencia, el ancho de banda, los costos y la seguridad permite abordar las necesidades específicas de cada organización.
Optimización continua: El enfoque iterativo del proceso de diseño permite realizar ajustes y mejoras en la solución a lo largo del tiempo, a medida que cambian las necesidades de la organización.
Mayor rendimiento de la red: Al optimizar la topología de la red y la asignación de recursos, se logra una mayor velocidad, menor latencia y una mayor capacidad.
REFERENCIAS
Guillermo W. (2021), Programación No Lineal. Disponible en la web: https://economipedia.com/definiciones/programacion-no-lineal.html consultado en: noviembre, 2024.
IBM (2024), ¿Qué son las redes de computación? Disponible en la web: https://www.ibm.com/mx-es/topics/networking, consultado en: noviembre, 2024.
ITECAD. (2022), CREACIÓN DE REDES LAN CORPORATIVAS. Disponible en la web: https://www.youtube.com/watch?v=igtqiAq0ygs, consultado en: noviembre, 2024.
Lidia S. (2013), Conceptos Básicos de Problemas de Programación No Lineal. Disponible en la web: http://itpn.mx/recursosisc/3semestre/investigaciondeoperaciones/Uni dad%20III, consultado en: noviembre, 2024.
Reto A. (2023), Qué son las Redes LAN. Disponible en la web: https://reto.com.mx/que-son-las-redes-lan-y-por-que-son-esencialespara-su-negocio/, consultado en: noviembre, 2024.
Rosado A. (2003), Redes de Comunicación Topologías y Enlaces. Disponible en la web: https://www.uv.es/rosado/courses/sid/Capitulo2 rev0.pdf, consultado en: noviembre, 2024.
