Ficha de repaso para el examen¶

Temas: Capa de Enlace de Datos y Capa de Red
Módulo: Redes de Área Local (RAL)
Curso: Sistemas Microinformáticos y Redes (SMR)

Esta ficha te ayuda a preparar el examen. Incluye: resumen de conceptos, fórmulas, ejercicios de cálculo y actividades para practicar en clase (desarrollo teórico, comandos prácticos y cálculos).

PARTE 1: Conceptos para preguntas de desarrollo¶

Capa de Enlace de Datos¶

1. Funciones principales de la capa de enlace¶

Función	Descripción
Formación de tramas	Organizar bits en bloques (tramas) con cabeceras y colas
Direccionamiento	Añadir direcciones MAC (origen y destino)
Detección de errores	CRC en el campo FCS para detectar errores de transmisión
Control de flujo	Adecuar el flujo entre emisor y receptor
Control de acceso al medio	CSMA/CD cuando varios equipos comparten el medio
Segmentación y agrupación	Dividir datos grandes o agrupar datos pequeños

2. Subcapas LLC y MAC¶

Subcapa	Norma	Función principal
LLC (Logical Link Control)	IEEE 802.2	Interfaz uniforme para la capa de red; gestión de errores y control de flujo lógico
MAC (Medium Access Control)	IEEE 802.3 (Ethernet)	Arbitrar el uso del medio compartido; empaquetar datos en tramas; CSMA/CD

3. Campos de la trama Ethernet IEEE 802.3¶

Campo	Tamaño	Función
Preámbulo	7 bytes	Sincronización (10101010 repetido)
SDF (Start Frame Delimiter)	1 byte	Delimitador de inicio (10101011)
MAC destino	6 bytes	Dirección del receptor
MAC origen	6 bytes	Dirección del emisor
Longitud/Tipo	2 bytes	Longitud de datos o tipo de protocolo (0x0800 = IP)
Datos + Relleno	46–1500 bytes	Mínimo 46 (relleno si hace falta), máximo 1500
FCS (Frame Check Sequence)	4 bytes	CRC-32 para detección de errores

Trama mínima: 64 bytes (cabecera + datos). Trama máxima: 1518 bytes (1500 datos + 18 cabecera).

4. Protocolo CSMA/CD – 4 pasos¶

Carrier Sense (detección de portadora): Escuchar si hay señal en el medio antes de transmitir.
Multiple Access (acceso múltiple): Si el medio está libre, transmitir.
Collision Detection (detección de colisiones): Si se detecta colisión, detener la transmisión.
Backoff: Esperar un tiempo aleatorio antes de reintentar.

Switches: Crean un dominio de colisión por puerto (comunicación full-duplex), por lo que eliminan las colisiones.

5. Dominios de colisión y difusión¶

Concepto	Definición	Hub	Switch	Router
Dominio de colisión	Dispositivos cuyas tramas pueden colisionar	Extiende	1 por puerto	Limita
Dominio de difusión	Dispositivos que reciben broadcast	Extiende	Extiende	Limita

Capa de Red¶

6. IP públicas vs. privadas¶

Tipo	Visibilidad	Rangos privados (RFC 1918)
Pública	Visible en Internet; única globalmente	—
Privada	Solo en redes locales; no enrutable en Internet	10.0.0.0/8, 172.16.0.0–172.31.255.255, 192.168.0.0/16

7. Máscara de red¶

Función: Separar parte de red y parte de host en una IP.
Bits en 1: red. Bits en 0: host.
Misma red: Si (IP1 AND máscara) = (IP2 AND máscara) → misma red.

8. Proceso ARP (misma red)¶

El host necesita la MAC de una IP conocida.
Envía ARP Request por broadcast (MAC destino FF:FF:FF:FF:FF:FF).
Solo el host con esa IP responde con ARP Reply en unicast.
El solicitante guarda IP→MAC en su tabla ARP.
Envía la trama con la MAC destino correcta.

9. Protocolo ICMP¶

Función: Mensajes de control y error en redes IP.
Herramientas: ping (Echo Request/Reply, comprobar conectividad), traceroute/tracert (ruta y saltos).

10. DHCP y comprobaciones básicas¶

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Protocolo que asigna automáticamente los parámetros de red a los clientes.

Parámetros que asigna: Dirección IP, máscara de red, puerta de enlace, servidores DNS.

Ventajas frente a configuración manual: Facilita la administración, evita conflictos de IP, permite reutilizar direcciones cuando los clientes se desconectan.

Comprobaciones básicas (orden recomendado):

Comprobación	Comando ejemplo	Qué verifica
Stack TCP/IP	`ping 127.0.0.1`	Que el protocolo funciona en el equipo
Interfaz de red	`ping IP_local`	Que la tarjeta de red responde
Puerta de enlace	`ping 192.168.1.1`	Conectividad con el router
Internet	`ping 8.8.8.8`	Conectividad con redes externas
DNS	`ping www.google.com`	Resolución de nombres a IP

PARTE 2: Fórmulas y trucos para ejercicios de cálculo¶

Capa de Enlace – Tramas Ethernet¶

Tamaños fijos de cada campo (en bytes):

Campo	Bytes
Preámbulo	7
SDF	1
MAC destino	6
MAC origen	6
Longitud/Tipo	2
Datos + Relleno	46 a 1500 (variable)
FCS	4

Cálculo del tamaño total de la trama¶

El tamaño total de la trama es la suma de todos los campos. El único que cambia es Datos+Relleno; el resto tiene tamaño fijo.

Paso 1 – Sumar los campos fijos

Todo lo que no es Datos+Relleno tiene un tamaño fijo:

Preámbulo (7) + SDF (1) + MAC destino (6) + MAC origen (6) + Longitud/Tipo (2) + FCS (4)
Total campos fijos = 7 + 1 + 6 + 6 + 2 + 4 = 26 bytes

Paso 2 – Calcular el tamaño de Datos+Relleno

Si los datos útiles que enviamos son menos de 46 bytes, hay que añadir relleno hasta llegar a 46 (el mínimo que exige Ethernet).
Si los datos son 46 bytes o más, no se añade relleno: el campo Datos+Relleno es exactamente el tamaño de los datos.
El máximo de Datos+Relleno es 1500 bytes.

Paso 3 – Aplicar la fórmula

Tamaño total de la trama = 26 + (tamaño del campo Datos+Relleno)

Paso 4 – Ejemplos

Caso	Datos útiles	Datos+Relleno	Cálculo	Total
Trama mínima	< 46 bytes	46 (con relleno)	26 + 46	72 bytes
Ejemplo medio	1200 bytes	1200	26 + 1200	1226 bytes
Trama máxima	1500 bytes	1500	26 + 1500	1526 bytes

Aclaración

Con 64 bytes de datos, el campo Datos+Relleno tiene 64 bytes (como 64 ≥ 46, no hace falta relleno). El tamaño total sería 26 + 64 = 90 bytes.
No confundas "64 bytes de datos" con "trama mínima de 64 bytes": la trama mínima de 64 bytes se refiere solo a la parte desde MAC destino hasta FCS, sin contar Preámbulo ni SDF.

Importante: datos útiles vs. campo Datos+Relleno

Cuando hablamos de "datos útiles" nos referimos a la información real que queremos transmitir en la trama Ethernet, es decir, la carga de datos aportada por la capa superior.
No incluye los bytes de relleno ni los campos de cabecera/tráiler (como MAC, FCS, etc.). Si los datos útiles no alcanzan el mínimo exigido (46 bytes), se añade relleno para completar el campo Datos+Relleno.

Nota

La trama mínima de 64 bytes se refiere únicamente a la parte útil (desde MAC destino hasta FCS), es decir, sin contar Preámbulo ni SDF.

En esa sección: 6 + 6 + 2 + 4 = 18 bytes fijos, por lo que
Datos + Relleno mínimo = 64 − 18 = 46 bytes.
Trama máxima estándar (sin VLAN): 1518 bytes = 1500 datos + 18 de cabecera (MAC+Long/Tipo+FCS)
FCS: 4 bytes = 32 bits. Si el CRC detecta un error → el receptor descarta la trama.

Capa de Red – Subredes¶

Con máscara estándar /24 (255.255.255.0):

Red: últimos 8 bits en 0 (ej. 192.168.1.0)
Broadcast: últimos 8 bits en 255 (ej. 192.168.1.255)
Hosts válidos: 2⁸ − 2 = 254

Con máscara /16 (255.255.0.0):

Red: últimos 16 bits en 0
Broadcast: últimos 16 bits en 255
Hosts: 2¹⁶ − 2 = 65 534

Con prefijo CIDR /26:

Máscara: 255.255.255.192
Bits de host: 32 − 26 = 6 → Hosts = 2⁶ − 2 = 62
Incremento: 2⁶ = 64 (redes: .0, .64, .128, .192)

Reglas rápidas:

Primera IP válida = dirección de red + 1
Última IP válida = broadcast − 1
Dirección de red y broadcast no se asignan a hosts

Validación de IP: Cada octeto debe estar entre 0 y 255. Ejemplos inválidos: 256.x.x.x, x.x.x.300, 4.4.4.4.4 (5 octetos).

PARTE 3: Ejercicios de práctica¶

Capa de Enlace¶

1. Trama con 64 bytes de datos útiles. Preámbulo=7, SDF=1, MAC=6+6, Long/Tipo=2, FCS=4. Datos+Relleno mínimo 46 bytes. ¿Tamaño total?

2. Trama con 1200 bytes de datos. ¿Tamaño total? (Preámbulo, SDF, MAC, Long/Tipo, Datos, FCS)

3. Trama mínima 64 bytes, cabecera (MAC destino hasta FCS) 26 bytes. ¿Tamaño mínimo de Datos+Relleno?

4. 100 tramas de 1518 bytes. ¿Cuántos bytes en total?

5. FCS = 4 bytes. ¿Cuántos bits? Si el CRC detecta error, ¿qué hace el receptor?

Capa de Red¶

6. IP 192.168.5.100, máscara 255.255.255.0. Calcula: red, broadcast, primera y última IP válida, número de hosts.

7. IP 172.16.50.25, máscara 255.255.0.0. Calcula: red, broadcast, hosts disponibles.

8. IP 192.168.10.75/26. Calcula: máscara, red, broadcast, hosts.

9. Indica cuáles son inválidas y por qué: 192.168.1.1, 256.10.10.10, 192.168.1.255, 10.0.0.300, 172.16.0.1.

10. Red 192.168.1.0/24, router 192.168.1.1. ¿Hay sitio para 30 PCs y 2 impresoras? Ejemplo de configuración del primer PC. ¿Última IP válida?

PARTE 4: Actividades para practicar en clase¶

Actividades de desarrollo (preguntas teóricas)¶

Actividad 1 – Funciones de la capa de enlace (por parejas)
Uno explica al otro las funciones de la capa de enlace sin mirar. El compañero corrige o completa. Cambiar roles.

Actividad 2 – Subcapas LLC y MAC
Completa en papel: LLC → norma __, función _. MAC → norma , función ___. Comprueba con el resumen.

Actividad 3 – Campos de la trama
Dibuja un esquema de la trama Ethernet con los 7 campos y sus tamaños en bytes. Indica cuál es el mínimo y el máximo de la trama.

Actividad 4 – CSMA/CD
Explica en voz alta los 4 pasos del protocolo CSMA/CD. Indica por qué los switches eliminan las colisiones.

Actividad 5 – Dominios
En un diagrama con hub, switch y router, marca con colores distintos el dominio de colisión y el de difusión. Explica qué hace cada dispositivo.

Actividad 6 – IP pública y privada
Escribe los tres rangos de IP privadas. Indica si estas IPs son públicas o privadas: 8.8.8.8, 192.168.1.1, 10.0.0.1, 172.16.5.10.

Actividad 7 – Máscara de red
Con IP 192.168.1.100 y máscara 255.255.255.0, ¿están en la misma red 192.168.1.50 y 192.168.2.10? Razona.

Actividad 8 – Proceso ARP
Ordena y explica los pasos: “El host envía ARP Request por broadcast”, “Guarda IP-MAC en la tabla ARP”, “Recibe ARP Reply”, “Envía la trama con la MAC correcta”.

Actividad 9 – ICMP
¿Qué hace ping? ¿Y traceroute? Escribe un ejemplo de comando para cada uno.

Actividad 10 – DHCP
Lista los 4 parámetros que asigna DHCP. Indica 3 ventajas frente a la configuración manual. Nombra 3 comprobaciones con ping y qué verifica cada una.

Actividades prácticas (comandos y configuración)¶

Actividad P1 – Comprobaciones con ping
En tu equipo, ejecuta en orden: ping 127.0.0.1, ping (tu IP local), ping (tu puerta de enlace), ping 8.8.8.8, ping www.google.com. Anota si cada uno responde correctamente y qué indica.

Actividad P2 – Consultar configuración de red
- Windows: ipconfig o ipconfig /all
- Linux: ip addr o ifconfig
Anota tu IP, máscara, puerta de enlace y DNS.

Actividad P3 – Tabla ARP
- Windows: arp -a
- Linux: ip neigh o arp -n
Identifica entradas de equipos de tu red. Explica qué representa cada columna.

Actividad P4 – Tabla de rutas
- Windows: route print
- Linux: ip route o route -n
Localiza la ruta por defecto (0.0.0.0). Indica cuál es tu puerta de enlace.

Actividad P5 – Validar direcciones IP
De estas IPs, indica cuáles son inválidas y por qué: 192.168.1.1, 256.1.1.1, 10.0.0.300, 172.16.0.0, 192.168.1.256, 127.0.0.1.

Actividades prácticas de cálculo – Tramas Ethernet¶

Resuelve en papel. Datos de referencia: Preámbulo = 7 bytes, SDF = 1 byte, MAC destino = 6 bytes, MAC origen = 6 bytes, Longitud/Tipo = 2 bytes, FCS = 4 bytes. Datos+Relleno mínimo = 46 bytes.

C1. Una trama Ethernet tiene 80 bytes de datos útiles. Calcula el tamaño total de la trama en bytes (incluye Preámbulo, SDF, MAC, Longitud/Tipo, Datos+Relleno y FCS).

C2. ¿Cuántos bytes ocupa en total una trama Ethernet que transporta 500 bytes de datos? (Incluye Preámbulo, SDF, direcciones MAC, Longitud/Tipo, Datos y FCS).

C3. En Ethernet, la trama mínima es de 64 bytes. Si la cabecera (desde MAC destino hasta FCS) ocupa 26 bytes, ¿cuál es el tamaño mínimo del campo Datos+Relleno?

C4. Una red Ethernet transmite tramas de 1518 bytes. Si se envían 50 tramas de ese tamaño, ¿cuántos bytes se transmiten en total?

C5. El campo FCS ocupa 4 bytes. ¿Cuántos bits son? Si el CRC detecta un error, ¿qué hace el receptor con esa trama?

Actividades prácticas de cálculo – Direcciones IP¶

Resuelve en papel. Indica todos los pasos.

C6. Dada la dirección IP 192.168.3.150 con máscara 255.255.255.0, calcula: dirección de red, dirección de broadcast, primera IP válida, última IP válida, número de hosts.

C7. Dada la dirección IP 10.20.100.50 con máscara 255.0.0.0, calcula: dirección de red, dirección de broadcast, número de hosts disponibles.

C8. Dada la dirección 172.16.25.100 con prefijo /26: ¿cuál es la máscara de subred? Calcula la dirección de red, la de broadcast y cuántos hosts se pueden conectar.

C9. Dada la dirección 192.168.0.200 con máscara 255.255.255.128 (/25): calcula dirección de red, broadcast y número de hosts.

C10. Un aula tiene la red 192.168.10.0/24. El router usa 192.168.10.1. Se quieren configurar 40 ordenadores y 3 impresoras. ¿Hay suficientes direcciones? Proporciona un ejemplo de configuración para el primer ordenador. ¿Cuál es la última IP válida?

Actividades de cálculo (ejercicios escritos)¶

Resuelve los ejercicios de la PARTE 3 en papel, sin mirar las fórmulas. Comprueba los resultados con el resumen de la PARTE 2. Si fallas, repasa la fórmula correspondiente y vuelve a intentarlo.

Checklist antes del examen¶

Documento de apoyo para preparar el examen. Consulta los temas 5 (Capa de Enlace) y 6 (Capa de Red) para más detalle.