Tema 1. Introducción. Arquitectura de redes¶
En este tema construimos un mapa claro de qué es una LAN, qué dispositivos intervienen y por qué las comunicaciones se organizan en capas (modelos OSI y TCP/IP).
Primera clase
Empieza por el cuestionario inicial (preguntas 1–7). No hace falta estudiar el tema completo antes: el cuestionario sirve para ver qué sabes al empezar.
Propuesta didáctica¶
Trabajamos el RA1 del módulo Redes de área local (0225):
RA1. Reconoce la estructura de redes locales cableadas analizando las características de entornos de aplicación y describiendo la funcionalidad de sus componentes.
Criterios de evaluación (RA1)¶
- CE1a: Se han descrito los principios de funcionamiento de las redes locales.
- CE1b: Se han identificado los distintos tipos de redes.
- CE1c: Se han descrito los elementos de la red local y su función.
- CE1d: Se han identificado y clasificado los medios de transmisión.
- CE1e: Se ha reconocido el mapa físico de la red local.
- CE1f: Se han utilizado aplicaciones para representar el mapa físico de la red local.
- CE1g: Se han reconocido las distintas topologías de red.
- CE1h: Se han identificado estructuras alternativas.
Contenidos¶
- Sistemas en red: tipos, componentes y topologías.
- Clasificación por extensión (PAN, LAN, MAN, WAN) y por ámbito (pública / privada).
- Medios de transmisión (visión general) y perturbaciones habituales.
- Normalización: estándares y organismos.
- Arquitecturas por capas: modelo OSI y modelo TCP/IP; PDU y encapsulación.
- Esquemas LAN básicos (red simple, zonas, idea de DMZ).
Programación de aula (orientativa, ~18–20 h)¶
| Sesiones | Contenidos | Actividades |
|---|---|---|
| 1 | Presentación del módulo + normas del taller + cuestionario inicial | Cuestionario (1–7) |
| 2–3 | Componentes, tipos de redes, topologías | PR101 (diagrama: Excalidraw / draw.io / Dia) |
| 4 | Transmisión básica y perturbaciones (nivel SMR) | AC102 |
| 5–7 | Normalización, OSI / TCP-IP, encapsulación | AC103, AC104 |
| 8–9 | Esquemas LAN; primera red en PT | PR103; PR102 (opcional) |
Cuestionario inicial¶
Antes de empezar — responde con lo que sepas
- ¿Qué tipos de redes conoces según su extensión?
- ¿Qué diferencia hay entre una red pública y una privada?
- ¿Qué función tiene un switch en una red local?
- ¿Qué ventajas ofrece la fibra óptica frente al par trenzado?
- ¿Qué es una topología en estrella? ¿Dónde se suele usar?
- ¿Qué relación existe entre los nodos finales e intermedios?
- ¿Qué diferencia hay entre transmisión serie y paralela?
- ¿Qué es un modelo de red y para qué sirve?
- ¿Cuáles son las principales diferencias entre el modelo OSI y el modelo TCP/IP?
- ¿Qué diferencias hay entre conmutación y difusión en el uso del medio?
- ¿Qué es una DMZ y para qué se utiliza en una red local?
Soluciones
Las soluciones se trabajan en clase o se publican en Aules cuando proceda.
Sistemas en red¶
Un sistema de red es el conjunto de equipos electrónicos y medios de transmisión que permiten la comunicación entre terminales, a menudo situados en puntos remotos. La unión de estos sistemas forma las redes de comunicaciones.
Componentes hardware¶
Nodos finales (DTE)¶
Dispositivos que inician o terminan una comunicación: estaciones de trabajo, servidores, impresoras de red, etc.
Nodos intermedios (DCE)¶
Participan en la comunicación entre nodos finales:
| Dispositivo | Idea clave | Capa OSI habitual |
|---|---|---|
| Repetidor | Amplifica / regenera la señal | 1 (física) |
| Switch | Conecta equipos en la misma LAN; aprende MAC ↔ puerto | 2 (enlace) |
| Router | Conecta redes distintas; encaminamiento | 3 (red) |
| Firewall | Filtra tráfico según políticas de seguridad | varias |
Adaptador de red (NIC)¶
Permite conectar el equipo a la red. Se caracteriza por:
- Tipo de interfaz (cableada / inalámbrica).
- Modo de transmisión (half-dúplex / full-dúplex).
- Velocidad (Mbps / Gbps).
Medios de transmisión (visión general)¶
| Tipo | Ejemplos | Uso típico en LAN |
|---|---|---|
| Guiados | Par trenzado (UTP/FTP), fibra óptica, coaxial | Cableado de edificio; backbone |
| No guiados | Wi‑Fi, radioenlaces | Acceso inalámbrico en aulas / oficinas |
El detalle de categorías de cable, conectores y normativa se desarrolla en los Temas 2–3.
Componentes software¶
- NOS / pila de protocolos: software que gestiona la comunicación.
- Drivers: controladores del adaptador de red.
¿Qué es un protocolo?
Conjunto de reglas entre emisor y receptor que permiten transmitir datos de forma acordada. Ejemplo: el protocolo IP define el direccionamiento lógico.
Clasificación de redes¶
Según su extensión¶
- PAN: entorno personal (pocos metros). Ej.: Bluetooth, NFC.
- LAN: red local (empresa, aula, vivienda). Si es inalámbrica: WLAN.
- MAN: varias LAN en ámbito metropolitano.
- WAN: interconexión a gran distancia. Internet es un ejemplo de WAN.
Según su ámbito (titularidad)¶
- Públicas: servicio a usuarios que contratan (ISP).
- Privadas: propiedad de una organización o particular. Una VPN permite extender de forma segura una LAN sobre una red no controlada (p. ej. Internet).
Topologías¶
La topología describe la distribución espacial de los elementos conectados.
Cableadas¶
Hoy lo habitual en LAN es la estrella (y variantes en árbol / jerárquicas). El bus clásico está en desuso.
Inalámbricas¶
Despliegues basados en puntos de acceso Wi‑Fi (estrella inalámbrica, malla, etc.).
Transmisión y perturbaciones (mínimos SMR)¶
Transmisión: enviar datos de un punto a otro a través de un medio.
Perturbación: interferencia o degradación que puede alterar la señal.
Ideas que debes manejar¶
| Criterio | Opciones | Ejemplo |
|---|---|---|
| Naturaleza de la señal | Analógica / digital | Voz telefónica vs Ethernet |
| Cómo viajan los bits | Serie / paralelo | USB (serie) vs buses antiguos |
| Dirección | Símplex / half-dúplex / full-dúplex | TV; walkie-talkie; teléfono |
Perturbaciones habituales¶
- Atenuación: pérdida de potencia con la distancia.
- Ruido: señales no deseadas (térmico, impulsivo, diafonía…).
- Distorsión: deformación de la forma de la señal.
Fuera de alcance en este tema
Técnicas de codificación (NRZ, Manchester…) y modulación detallada (AM/FM/PM) no se desarrollan aquí; si hace falta, se retomarán como ampliación o en laboratorio.
Normalización¶
Al principio cada fabricante tenía su red. El problema era la incompatibilidad. La solución: estandarizar.
Organismos (visión general)¶
Entre otros: ISO, IEEE, ITU, IETF. Unos definen modelos de referencia; otros, estándares de cableado, Wi‑Fi, protocolos de Internet, etc.
Arquitecturas por capas¶
Diseñar una red implica resolver encaminamiento, direccionamiento, acceso al medio, control de errores, etc. La solución práctica es dividir el problema en capas.
Principios¶
- Cada capa se apoya en los servicios de la inferior.
- Capas homólogas se entienden mediante protocolos.
- Se puede cambiar un protocolo de una capa si se mantienen los servicios.
PDU y encapsulación¶
PDU (Protocol Data Unit): unidad de datos de una capa.
| Capa (TCP/IP) | Nombre habitual de la PDU |
|---|---|
| Aplicación | Datos |
| Transporte | Segmento (TCP) / datagrama (UDP) |
| Internet (red) | Paquete / datagrama IP |
| Acceso a la red | Trama |
| Física | Bits |
En el emisor, cada capa añade su cabecera (encapsulación). En el receptor, se eliminan en orden inverso.
Modelo OSI y modelo TCP/IP¶
OSI (7 capas)¶
- Física — medio y señales.
- Enlace — tramas, MAC, acceso al medio.
- Red — encaminamiento (IP…).
- Transporte — extremo a extremo (TCP/UDP…).
- Sesión — gestión de la sesión.
- Presentación — formato, cifrado, compresión.
- Aplicación — servicios al usuario (HTTP, SMTP…).
TCP/IP (4 capas)¶
- Acceso a la red ≈ física + enlace OSI.
- Internet ≈ red OSI (IP, ARP, ICMP…).
- Transporte (TCP, UDP).
- Aplicación ≈ sesión + presentación + aplicación OSI.
| Capa TCP/IP | Capas OSI | Función |
|---|---|---|
| Aplicación | 5–7 | Servicios al usuario |
| Transporte | 4 | Comunicación extremo a extremo |
| Internet | 3 | Encaminamiento y direccionamiento |
| Acceso a la red | 1–2 | Medio físico y tramas |
Uso del medio y esquemas LAN¶
Difusión vs conmutación¶
- Difusión (broadcast): el medio se comparte; todos pueden “oír” (más colisiones en medios compartidos clásicos).
- Conmutación: el tráfico se dirige hacia el destino (switches modernos reducen dominios de colisión).
Esquemas LAN¶
- LAN simple: PCs + switch (+ router hacia Internet).
- LAN por zonas: separar departamentos o servicios.
- DMZ: zona intermedia para servicios expuestos, con filtrado hacia la red interna.
Actividades¶
Formato de entrega
Las entregas en Aules son obligatorias en Markdown (.md). No se aceptan PDF.
Nombre del archivo: AC1XX.md o PR1XX.md (sustituye XX por el número). Respeta la fecha de vencimiento.
Escribiremos los .md con Visual Studio Code.
Cómo empezar
- Guía de Markdown: tutorialmarkdown.com/guia
- Documentación de Visual Studio Code: code.visualstudio.com/docs
PR101 — Mapa físico y lógico¶
-
PR101. (RA1 // CE1b, CE1c, CE1e, CE1f, CE1g, CE1h // PR 0–10). En grupo, diseñad el esquema de la empresa ficticia TechSolutions:
-
3 departamentos (Administración, Ventas, Soporte), cada uno con 5 PCs y 1 impresora.
- 1 servidor central.
- Conexión a Internet mediante router.
Tareas: elegir topología; dibujar el mapa en Excalidraw, draw.io o Dia (cualquiera de las tres); etiquetar medios (UTP, fibra, Wi‑Fi); justificar topología, medios y dispositivos; exposición breve (5 min).
Entrega: el diagrama (export PNG/SVG o el archivo del editor, según se indique en Aules) y el .md de la práctica (PR101.md).
| Criterio | Descripción | Puntos |
|---|---|---|
| Claridad del diagrama | Legible y organizado | 0–2 |
| Dispositivos | Todos los necesarios | 0–2 |
| Conexiones | Etiquetadas (UTP / fibra / Wi‑Fi) | 0–2 |
| Topología adecuada | Coherente con el escenario | 0–2 |
| Justificación técnica | Argumentación clara | 0–2 |
| Total | /10 |
AC102 — Transmisión y perturbaciones¶
- AC102. (RA1 // CE1a, CE1c, CE1d // AC 0–1). Busca ejemplos reales de: serie/paralelo, símplex/half/full-dúplex, y al menos dos perturbaciones. Para cada uno: dónde aparece, qué efecto tiene y qué solución se aplica o propondrías.
AC103 — Organismos de normalización¶
- AC103. (RA1 // CE1a, CE1c // AC 0–1). Tabla comparativa de organismos (ISO, IEEE, ITU, IETF…): función y algún estándar relevante.
AC104 — OSI vs TCP/IP¶
- AC104. (RA1 // CE1a, CE1g // AC 0–1). Esquema comparativo OSI / TCP-IP: capas, equivalencia, función y un ejemplo de protocolo por capa TCP/IP.
PR102 — Modelos en Packet Tracer¶
- PR102. (RA1 // CE1a, CE1c // Opcional · suma en el +1). En Packet Tracer, observad la encapsulación de una petición web (HTTP / TCP / IP / Ethernet) y el papel de DNS (y ARP si aparece). Es voluntaria y va más allá de lo que vemos en este tema: puertos, DNS, ARP y TCP se ven a fondo en temas posteriores. Suma para el +1 de la nota final solo si la defiendes en una auditoría oral cuando el profesor lo indique.
Antes: instalad PT con la guía inicial.
Guion: PR102 — Modelos OSI/TCP (también en Aules). Usa la topología .pkt de Aules o monta la mini-LAN del guion.
Entrega: PR102.md + capturas (simulación / PDU). Opcional: .pkt.
| Criterio | Descripción | Puntos |
|---|---|---|
| Simulación y filtros | Modo simulación; HTTP (y DNS/TCP) visibles | 0–2 |
| Lectura OSI / TCP-IP | Tabla capa ↔ qué viste en la PDU | 0–3 |
| Preguntas de repaso | Puerto HTTP, DNS, intercambio en la respuesta | 0–3 |
Claridad del .md |
Capturas con leyenda; sin datos personales | 0–2 |
| Total | /10 |
La rúbrica valora la práctica; solo cuenta para el +1 si la defiendes en la auditoría.
PR103 — Mi primera red en Packet Tracer¶
- PR103. Mi primera red en Packet Tracer (RA1 // CE1c, CE1d, CE1f, CE1g // PR 0–10). Montas desde cero una LAN con un switch y cuatro PC, les das IP y compruebas la conectividad con ping y con el modo Simulación.
Antes: guía inicial de Packet Tracer (sesión iniciada).
Guion: PR103 — Mi primera red (también en Aules). No hay .pkt de partida: lo construyes tú siguiendo el vídeo.
Entrega: PR103.pkt + PR103.md (capturas y respuestas).
| Criterio | Descripción | Puntos |
|---|---|---|
| Topología y cableado | switch y 4 PC, cable correcto, enlaces en verde, nombres PC1–PC4 y SW1 | 2 |
| Direccionamiento | IP y máscara según la tabla, en Desktop > IP Configuration, sin puerta de enlace | 2 |
| Conectividad | ping correcto de PC1 al resto, con captura | 2 |
| Simulación | PDU ICMP de PC1 a PC4 que llega y vuelve, con captura de la Event List | 2 |
| Entrega | .pkt que abre bien y .md claro, respuestas correctas, sin datos personales | 2 |
| Total | /10 |
Referencias rápidas¶
- Sitio del módulo: fjavier-hernandez.github.io/ral
- Diagramas: Excalidraw, draw.io (diagrams.net), Dia
- Simulación: Cisco Packet Tracer
- Entregas: Visual Studio Code + Markdown
- Normas: Normas del taller