Tema 29. Comunicaciones. Medios de transmisión. Modos de comunicación. Equipos terminales y equipos de interconexión y conmutación. Redes de comunicaciones. Redes de conmutación y redes de difusión. Comunicaciones móviles e inalámbricas.

1. Comunicaciones

1. Comunicaciones

🎯 Idea clave

• La comunicación es el proceso mediante el cual una entidad transmite información a otra a través de un medio siguiendo reglas técnicas comunes.
• En sistemas digitales, la información se representa mediante datos codificados, normalmente en forma binaria, que deben ser generados, transmitidos, recibidos e interpretados.
• El concepto abarca elementos esenciales como emisor, receptor, mensaje, codificación, medio, protocolo, control de errores, temporización y direccionamiento.
• La comunicación no se reduce al cable o a la radio, sino que incluye reglas de intercambio y mecanismos de confirmación entre las partes.
• Constituye la base fundamental para comprender redes, Internet, servicios corporativos y equipos de interconexión en la Administración Pública.
• Todo dispositivo que genera, consume o transporta información en una red participa activamente en procesos de comunicación.

📚 Desarrollo

Definición fundamental. En informática y telecomunicaciones, la comunicación constituye el proceso por el que una entidad transmite información a otra a través de un medio, estableciendo entre ambas un conjunto de reglas técnicas comunes que permiten el intercambio comprensible de datos entre sistemas heterogéneos.

Representación digital. Los sistemas digitales procesan la información mediante datos codificados, normalmente en forma binaria, los cuales deben ser generados, transmitidos, recibidos e interpretados correctamente por el destinatario, incluyendo mecanismos de confirmación cuando el protocolo de comunicación así lo establezca.

Componentes del proceso. La comunicación integra necesariamente la figura del emisor que origina el mensaje, el receptor que lo destina, el propio mensaje codificado, el medio físico o inalámbrico que lo transporta, el protocolo que regula el intercambio, los sistemas de control de errores, la temporización que sincroniza la transmisión y las reglas de direccionamiento que identifican unívocamente a las partes.

Alcance técnico. Este concepto trasciende la mera infraestructura física de cables o señales radioeléctricas, abarcando un ecosistema técnico completo donde intervienen procesos de codificación, estandarización de reglas de intercambio y mecanismos de gestión del flujo informativo entre equipos terminales y dispositivos de interconexión.

Relevancia formativa. Para el Cuerpo de Técnicos Auxiliares de Informática de la Administración del Estado, el estudio de las comunicaciones es la base indispensable para comprender posteriormente el funcionamiento de redes de comunicaciones, Internet, servicios corporativos, comunicaciones móviles, medios de transmisión y equipos de interconexión.

Agentes participantes. En cualquier escenario de red administrativa, múltiples actores participan en procesos de comunicación: el puesto de trabajo del empleado público que consulta una aplicación, el servidor que procesa y responde peticiones, el router que reenvía paquetes entre segmentos de red, el teléfono móvil que accede a recursos corporativos o la impresora de red que recibe documentos para su materialización física.

🧩 Elementos esenciales

• Entidad emisora: origen que inicia la transmisión de información hacia un destinatario determinado.
• Entidad receptora: destino final que recibe, interpreta y procesa la información transmitida a través de la red.
• Datos codificados: representación de la información en formato binario o sistemas de codificación digitales procesables por equipos informáticos.
• Medio de transmisión: canal físico o inalámbrico que permite el desplazamiento de los datos entre emisor y receptor.
• Protocolo: conjunto de reglas técnicas y estándares que regulan el intercambio de información entre sistemas heterogéneos.
• Control de errores: mecanismos implementados para detectar y corregir posibles alteraciones o pérdidas durante la transmisión de datos.
• Temporización: sincronización necesaria entre emisor y receptor para coordinar la emisión y recepción de la información.
• Direccionamiento: sistema que identifica de forma única a emisor y receptor dentro del ámbito de la red de comunicaciones.
• Reglas de intercambio: normativas que establecen el procedimiento, formato y secuencia de la comunicación entre entidades.

🧠 Recuerda

• La comunicación requiere siempre un medio de transmisión y unas reglas técnicas comunes aceptadas por las partes.
• La información en sistemas digitales se procesa mediante datos codificados, preferentemente en sistema binario.
• El proceso completo incluye generación, transmisión, recepción, interpretación y confirmación de la información.
• El concepto abarca tanto aspectos físicos como lógicos, protocolarios y de direccionamiento.
• Es la base conceptual indispensable para entender redes, Internet y servicios de comunicación en la Administración Pública.
• Todos los dispositivos de una red, desde ordenadores hasta impresoras o sensores, actúan como agentes de comunicación.
• La codificación y el control de errores son elementos técnicos inherentes a toda comunicación digital fiable.
• La temporización garantiza que emisor y receptor operen de forma sincronizada durante el intercambio.

2. Medios de transmisión

2. Medios de transmisión

🎯 Idea clave

• Los medios de transmisión son soportes físicos o radioeléctricos que transportan señales entre emisor y receptor en comunicaciones digitales.
• Se clasifican en medios guiados, que confinan la señal en conductores físicos como cobre o fibra, y no guiados, que propagan ondas electromagnéticas por el espacio.
• La elección del medio condiciona directamente velocidad, distancia alcanzable, coste, seguridad, susceptibilidad a interferencias y complejidad de mantenimiento.
• Los medios cableados proporcionan alta capacidad, baja interferencia y latencias predecibles, mientras que los inalámbricos ofrecen movilidad pero compiten por un espectro escaso.
• La fibra óptica destaca por su inmunidad electromagnética, gran capacidad y alcance superior, diferenciándose en monomodo para largas distancias y multimodo para trayectos cortos.
• El correcto funcionamiento requiere elementos complementarios como codificación, conectores, equipos compatibles y condiciones ambientales adecuadas, además del propio medio físico.

📚 Desarrollo

Definición y clasificación fundamental. Los medios de transmisión constituyen los soportes que permiten el desplazamiento de señales eléctricas, ópticas o electromagnéticas entre emisor y receptor. La clasificación tradicional establece dos grandes familias: los medios guiados, donde la señal queda confinada dentro de un conductor físico como el cobre o la fibra óptica, y los medios no guiados, que utilizan la propagación de ondas electromagnéticas a través del espacio libre mediante radio, microondas, infrarrojos o láser.

Transmisión por cobre. El par trenzado de cobre resulta frecuente en redes locales por su equilibrio entre coste, flexibilidad y facilidad de instalación, desplegándose habitualmente en cableado horizontal hacia puestos de usuario, puntos de acceso o dispositivos terminales. El cable coaxial, provisto de blindaje, mantiene aplicaciones históricas o específicas aunque ha perdido predominio en las LAN modernas. La transmisión por estos medios puede degradarse por atenuación, diafonía entre pares cercanos e interferencias electromagnéticas externas, dependiendo críticamente de la calidad de los conectores, la longitud del enlace y la categoría del cable.

Características de la fibra óptica. La fibra óptica transmite información mediante señales luminosas, ofreciendo ventajas sustanciales como gran capacidad de transmisión, baja atenuación en largas distancias e inmunidad completa frente a interferencias electromagnéticas. Se distinguen dos tipos principales: la fibra monomodo, adecuada para mayores distancias mediante un único modo de propagación de la luz, y la fibra multimodo, utilizada frecuentemente en distancias más cortas permitiendo múltiples trayectorias del haz lumínico. En entornos administrativos, la fibra se emplea preferentemente en troncales entre armarios de comunicaciones, conexiones interedificios o enlaces entre switches de núcleo.

Medios no guiados y propagación. Los medios no guiados emplean ondas electromagnéticas que se propagan por el aire o el espacio, incluyendo tecnologías como Wi-Fi basada en IEEE 802.11, Bluetooth, enlaces de microondas, comunicaciones móviles e infrarrojos. Su principal ventaja reside en la movilidad y el despliegue rápido sin infraestructura cableada directa, aunque presentan la dificultad intrínseca de operar en un medio compartido, abierto y sensible a interferencias, obstáculos físicos y regulación del espectro radioeléctrico.

Modalidades de transmisión inalámbrica. Dentro de los medios no guiados, los enlaces terrestres operan mediante infraestructuras de torres, antenas y celdas de cobertura. Los sistemas satelitales emplean satélites geoestacionarios, que proporcionan amplia cobertura continental pero introducen latencias elevadas debido a la distancia orbital, o constelaciones de órbita baja, que ofrecen latencias significativamente menores y posibilidad de servicio global de banda ancha. La calidad de estos enlaces depende de factores como potencia de transmisión, características de antenas, obstáculos físicos y densidad de usuarios compartiendo el canal.

Condicionantes y cableado estructurado. La selección del medio condiciona parámetros esenciales como capacidad efectiva, alcance máximo, coste de implantación, seguridad física, facilidad de instalación y disponibilidad del servicio. Un medio físico por sí solo no garantiza comunicación correcta, requiriendo codificación adecuada, conectores compatibles, interfaces estandarizadas, control de errores y documentación técnica. El cableado estructurado organiza esta infraestructura mediante normas técnicas que especifican la disposición de armarios, paneles de parcheo, tomas de usuario y sistemas de administración, debiendo certificarse según criterios técnicos rigurosos para evitar negociaciones de menor velocidad, errores de transmisión o cortes intermitentes.

🧩 Elementos esenciales

• Medios guiados: Soportes físicos que confinan y conducen la señal a través de un material conductor como el cobre o la fibra óptica.
• Medios no guiados: Sistemas de transmisión que utilizan ondas electromagnéticas propagándose por el espacio libre sin necesidad de conductor físico continuo.
• Par trenzado: Cable de cobre formado por pares de hilos entrelazados, común en redes locales por su coste y flexibilidad, aunque sensible a interferencias.
• Fibra monomodo: Tipo de fibra óptica que utiliza un único modo de propagación de la luz, adecuada para distancias superiores y mayores tasas de transmisión.
• Fibra multimodo: Fibra óptica que permite múltiples trayectorias de la luz, utilizada frecuentemente en distancias más cortas dentro de edificios.
• Wi-Fi: Conjunto de protocolos inalámbricos basados en IEEE 802.11 para redes de área local, cuya cobertura depende de potencia, antenas y obstáculos físicos.
• Satélites geoestacionarios: Orbitan a aproximadamente 35.786 kilómetros de altura, proporcionando cobertura extensa pero introduciendo latencias elevadas.
• Órbita baja: Constelaciones satelitales modernas que operan a menor altitud, ofreciendo latencias reducidas y servicio global de banda ancha.
• Atenuación: Pérdida progresiva de la intensidad de la señal durante la transmisión, factor crítico en medios de cobre y fibra.
• Diafonía: Interferencia electromagnética inducida entre cables cercanos que puede degradar la calidad de la comunicación en pares trenzados.
• Cableado estructurado: Infraestructura organizada según normas técnicas que define la disposición de armarios, paneles, tomas y cableado horizontal y troncal.
• Latencia: Tiempo que tarda la información en viajar desde el emisor hasta el receptor o en completarse una respuesta, más predecible en medios guiados.

🧠 Recuerda

• Un medio de transmisión físico nunca garantiza por sí solo la comunicación correcta sin los elementos de codificación, conexión y compatibilidad adecuados.
• Los medios guiados ofrecen control físico de la señal mientras que los no guiados dependen de la propagación por el espacio libre y su regulación.
• El par trenzado de cobre mantiene su prevalencia en el cableado horizontal de usuario por su equilibrio entre funcionalidad y coste.
• La fibra óptica supera al cobre en capacidad, distancia máxima e inmunidad frente a interferencias electromagnéticas externas.
• La fibra monomodo se destina a mayores distancias que la multimodo, aunque ambas superan ampliamente las limitaciones del cobre.
• Los medios inalámbricos comparten espectro escaso y son inherentemente más vulnerables a interferencias, obstáculos y problemas de cobertura.
• Los satélites geoestacionarios proporcionan cobertura continental pero introducen latencias significativas comparadas con los enlaces terrestres cableados.
• El cableado estructurado requiere certificación técnica periódica para garantizar que los enlaces mantienen el rendimiento nominal especificado.
• La redundancia en servicios críticos debe contemplar diversidad real de rutas, medios físicos o proveedores, no mera duplicidad de cables.
• El rendimiento real de una comunicación depende de múltiples factores más allá del ancho de banda teórico del medio seleccionado.

3. Modos de comunicación

3. Modos de comunicación

🎯 Idea clave

• Los modos de comunicación se clasifican según la dirección del flujo de información entre emisor y receptor en simplex, half-duplex y full-duplex.
• El modo simplex permite la transmisión en un único sentido, donde el receptor es estructuralmente pasivo y no puede responder por el mismo canal.
• El modo half-duplex habilita la comunicación bidireccional alternativa, obligando a los extremos a coordinarse mediante mecanismos de turno explícito o implícito.
• El modo full-duplex permite la transmisión y recepción simultáneas, mejorando la eficiencia y eliminando las colisiones en enlaces punto a punto modernos.
• La clasificación según la dirección del flujo constituye el criterio más antiguo y didáctico para comprender las arquitecturas de comunicación.

📚 Desarrollo

Clasificación direccional. Los modos de comunicación se distinguen fundamentalmente según el sentido del flujo de información entre emisor y receptor. Esta clasificación determina la capacidad de transmisión simultánea y afecta directamente al rendimiento, la latencia y el diseño de la red, siendo insuficiente conocer que dos equipos están conectados sin saber si pueden hablar simultáneamente.

Modo simplex. En este modo la información fluye en una única dirección sin posibilidad de retorno. El receptor actúa de forma estructuralmente pasiva, recibiendo datos pero sin capacidad de respuesta por el mismo canal. Los ejemplos clásicos incluyen la radiodifusión FM, la televisión hertziana en abierto, los megáfonos públicos, los teclados conectados al ordenador o los sensores que transmiten lecturas a un concentrador. La sencillez de este modo se traduce en menor coste de instalación y electrónica más simple, pero impide el diálogo y la realimentación inmediata.

Modo half-duplex. Este modo permite la comunicación bidireccional pero no simultánea, obligando a los extremos a alternarse en el uso del canal. Requiere mecanismos de control de turno explícito, como el clásico "cambio" del lenguaje radio, o implícito mediante algoritmos de acceso al medio en redes locales antiguas. Los walkie-talkies, las radios de servicios de emergencia, los hubs Ethernet legacy con CSMA/CD y los puertos Ethernet configurados manualmente en half-duplex son ejemplos paradigmáticos de esta modalidad.

Limitaciones del half-duplex. Aunque el half-duplex aprovecha mejor el medio que el simplex al permitir comunicación en ambos sentidos, introduce latencia adicional y reduce el rendimiento útil porque el canal queda inactivo durante las transiciones de turno entre emisor y receptor. Esta característica obliga a gestionar el tiempo de inactividad del medio durante los cambios de dirección.

Modo full-duplex. En este modo ambos extremos pueden transmitir y recibir simultáneamente, mejorando sustancialmente el rendimiento y eliminando las esperas propias del half-duplex. Las redes Ethernet modernas con switches operan habitualmente en full-duplex en enlaces punto a punto, lo que elimina las colisiones propias de los antiguos medios compartidos y permite que la transmisión de subida y bajada coexisten sin interferirse.

Importancia diagnóstica. La comprensión de estos modos resulta esencial en el diagnóstico de redes, donde una negociación duplex incorrecta entre equipos puede causar bajo rendimiento, errores o colisiones en entornos antiguos o mal configurados. Aunque la autonegociación moderna reduce estos problemas, el concepto permanece fundamental para entender la arquitectura de comunicaciones y gestionar la contienda por el medio en sistemas inalámbricos o compartidos.

🧩 Elementos esenciales

• Simplex: Flujo unidireccional donde el receptor no transmite por el mismo canal, útil para difusión masiva.
• Half-duplex: Comunicación bidireccional alternativa que requiere mecanismos de turno para coordinar el acceso al medio compartido.
• Full-duplex: Comunicación simultánea en ambos sentidos que mejora la eficiencia y elimina la contienda en enlaces punto a punto.
• Control de turno: Mecanismo necesario en half-duplex para evitar que dos partes hablen simultáneamente por un medio que no lo permite.
• CSMA/CD: Protocolo de acceso al medio asociado históricamente al funcionamiento half-duplex en Ethernet sobre medio compartido.
• Negociación duplex: Proceso de acuerdo entre equipos sobre el modo de operación, cuya configuración incorrecta genera problemas de rendimiento.
• Punto a punto: Topología donde el full-duplex elimina las colisiones al dedicar el medio exclusivamente a dos dispositivos.
• Medio compartido: Entorno donde el half-duplex requiere coordinación para organizar turnos y evitar interferencias entre múltiples equipos.

🧠 Recuerda

• El simplex solo permite enviar, nunca recibir respuesta por el mismo canal.
• El half-duplex obliga a esperar turno para hablar, como en los walkie-talkies.
• El full-duplex permite hablar y escuchar al mismo tiempo, como en el teléfono.
• Los switches Ethernet modernos utilizan enlaces full-duplex para eliminar colisiones.
• Un error de configuración duplex puede degradar el rendimiento de la red.
• El half-duplex introduce latencia adicional por las transiciones de turno del canal.
• Los hubs legacy operan en half-duplex con CSMA/CD, mientras los switches usan full-duplex.
• La dirección del flujo determina la eficiencia, latencia y probabilidad de conflicto en la comunicación.

4. Equipos terminales y equipos de interconexión y conmutación

4. Equipos terminales y equipos de interconexión y conmutación

🎯 Idea clave

• Los equipos terminales son los extremos que generan o consumen información, mientras que los equipos de interconexión se encargan de transportar, filtrar o conmutar dichos datos entre segmentos.
• En terminología IPv6, un host es un nodo que no actúa como router, es decir, no reenvía paquetes de otros dispositivos como función principal.
• Los switches constituyen el dispositivo central de las LAN Ethernet modernas, operando mediante el aprendizaje de direcciones MAC en la capa de enlace.
• Los dispositivos de interconexión se clasifican según la capa del modelo de comunicaciones en la que operan: física, enlace, red o aplicación.
• Los routers trabajan en capa de red y son responsables de encaminar paquetes IP entre diferentes redes o subredes, separando dominios de broadcast.
• La gestión segura de estos equipos exige credenciales robustas, registros de actividad, actualizaciones periódicas y control de cambios en la configuración.

📚 Desarrollo

Definición de equipos terminales. Los equipos terminales representan los puntos extremos de una red donde se originan o terminan los datos de usuario. Incluyen ordenadores, servidores, impresoras de red, teléfonos IP, tablets, sensores y cámaras. Su función principal radica en la utilización de los servicios de comunicación, no en la interconexión de redes. Cada terminal requiere una interfaz específica, como tarjetas Ethernet, adaptadores Wi-Fi o módulos celulares, que determinan el medio y los parámetros de conexión.

Distinción host-router en IPv6. Según la RFC 8200, un nodo es cualquier dispositivo que implementa IPv6, mientras que un host es específicamente aquel nodo que no actúa como router. Esta diferenciación resulta fundamental: el host participa activamente en comunicaciones pero no reenvía paquetes ajenos como labor principal, circunscribiendo su actividad al origen o destino de la información, a diferencia de los equipos de interconexión que gestionan el tránsito entre terceros.

Equipos de la capa física. En el nivel más básico operan los repetidores, que regeneran la señal para extender la distancia de transmisión, y los concentradores o hubs, que proporcionan un medio compartido para múltiples conexiones. Estos dispositivos no toman decisiones inteligentes de encaminamiento ni filtrado, limitándose a replicar el tráfico eléctricamente sin segmentar dominios de colisión ni broadcast, lo que los hace obsoletos en infraestructuras modernas pero conceptualmente relevantes.

Switches y operación en capa de enlace. Los switches representan el dispositivo central de las LAN Ethernet contemporáneas, operando principalmente en la capa 2. Aprenden dinámicamente las direcciones MAC de los dispositivos conectados y reenvían las tramas únicamente por el puerto correspondiente. Existen switches de acceso para conectar usuarios finales, de distribución para agregar tráfico y aplicar políticas como VLAN, y de núcleo para proporcionar alta capacidad entre bloques de red.

Routers y funcionamiento en capa de red. Los routers operan en la capa 3, encaminando paquetes IP entre diferentes redes o subredes. Su función esencial consiste en separar dominios de broadcast y determinar la ruta óptima para los datos basándose en direcciones lógicas. A diferencia de los switches que trabajan con direcciones físicas MAC, los routers interconectan redes heterogéneas y permiten la comunicación entre infraestructuras distintas, constituyendo el backbone de internet y redes corporativas.

Dispositivos de seguridad y acceso inalámbrico. Los puntos de acceso integran estaciones inalámbricas IEEE 802.11 en la LAN cableada, requiriendo planificación de cobertura y seguridad. Los cortafuegos aplican políticas de filtrado entre zonas de confianza distintas, no debiendo confundirse con simples routers. Los proxies intermedian solicitudes de aplicación específicas como navegación web, permitiendo control granular de servicios y optimización de recursos.

Gestión segura y estándares aplicables. La administración de estos equipos exige mecanismos de credenciales seguras, registros de auditoría, actualizaciones de firmware, copias de configuración y control de cambios estricto. En entornos administrativos españoles, su despliegue debe alinearse con el Esquema Nacional de Seguridad. Los estándares técnicos relevantes incluyen el IEEE 802.1Q para VLAN y puentes, y la RFC 1812 para requisitos de routers IPv4.

🧩 Elementos esenciales

• Host: Nodo que genera o consume información sin reenviar paquetes de otros dispositivos como función principal.
• Switch de acceso: Conecta directamente puestos de usuario, impresoras, teléfonos IP y puntos de acceso finales.
• Switch de distribución: Agrega conectividad de switches de acceso, aplicando políticas, VLAN y agregación de enlaces.
• Switch de núcleo: Proporciona conectividad de alta capacidad entre grandes bloques de la infraestructura de red.
• VLAN: Separación lógica de dominios de capa 2 sobre infraestructura física compartida mediante etiquetado IEEE 802.1Q.
• Dominio de broadcast: Segmento donde los paquetes broadcast alcanzan todos los dispositivos; los routers lo limitan, los switches lo mantienen por VLAN.
• Switch gestionable: Dispositivo que permite configurar VLAN, troncales, control de acceso, autenticación 802.1X y calidad de servicio.
• Punto de acceso: Puente entre redes inalámbricas IEEE 802.11 y la LAN cableada que requiere configuración de seguridad específica.
• Cortafuegos: Equipo que aplica políticas de filtrado de tráfico entre zonas de diferente nivel de confianza, distinto al router.
• Proxy: Intermediario de solicitudes de aplicación que permite control granular, filtrado de contenidos y optimización de servicios.
• RFC 8200: Especificación IPv6 que define la distinción entre nodo, host y router en la terminología de red.
• Gestión de configuración: Control de cambios, copias de respaldo y versionado esencial para la continuidad y seguridad del servicio.

🧠 Recuerda

• Un host no reenvía paquetes ajenos; un router sí lo hace como función principal.
• Los switches aprenden direcciones MAC y reenvían tramas selectivamente, a diferencia de los hubs que replican todo el tráfico.
• Los routers separan dominios de broadcast; los switches mantienen un único dominio de broadcast por VLAN.
• Los switches no gestionables son insuficientes para redes administrativas porque impiden aplicar políticas de seguridad y segmentación.
• IEEE 802.1Q regula el etiquetado VLAN en switches y bridges; RFC 1812 establece requisitos para routers IPv4.
• Un punto de acceso no es un router, sino un puente entre medios inalámbricos y cableados.
• Los cortafuegos filtran por zonas de confianza, no solo por direcciones IP como realizan los routers básicos.
• La seguridad de los equipos de red requiere actualizaciones periódicas, registros de auditoría y control de acceso estricto.
• Identificar la capa OSI en la que opera un equipo es clave para diagnosticar correctamente problemas de conectividad.

5. Redes de comunicaciones

5. Redes de comunicaciones

🎯 Idea clave

• Las redes de comunicaciones se clasifican fundamentalmente por su alcance geográfico en PAN, LAN, MAN y WAN, cada una con distintas extensiones y tecnologías asociadas.
• La topología define la disposición física y lógica de los nodos, siendo la estrella la configuración dominante en las LAN modernas por su fiabilidad.
• El medio de transmisión distingue entre redes cableadas, que utilizan infraestructura física de cobre o fibra, e inalámbricas que emplean radiofrecuencia.
• Una misma organización puede desplegar simultáneamente diferentes tipos de redes combinando LAN cableadas, WLAN, WAN y VPN según sus necesidades.
• La diferencia entre topología física y lógica permite segmentar dominios mediante VLAN sobre una misma infraestructura cableada.

📚 Desarrollo

Clasificación por alcance. Las redes se distinguen primordialmente por su extensión geográfica. La PAN (Personal Area Network) opera a escala corporal conectando dispositivos personales próximos al usuario mediante Bluetooth. La LAN (Local Area Network) cubre edificios o campus universitarios utilizando Ethernet y Wi-Fi con infraestructura propia. La MAN (Metropolitan Area Network) abarca áreas urbanas completas mediante fibra óptica o enlaces de operador. La WAN (Wide Area Network) conecta redes separadas por grandes distancias, incluso a nivel mundial como Internet, dependiendo de proveedores externos.

Características de la LAN. Una red de área local se define por su ámbito geográfico limitado y su propiedad organizativa. La entidad gestiona el cableado estructurado, los switches, los puntos de acceso y las políticas de seguridad, lo que proporciona control administrativo total y baja latencia en las comunicaciones internas.

MAN y WAN empresariales. La MAN conecta sedes administrativas distribuidas en una misma ciudad o zona metropolitana. La WAN une centros de datos, servicios cloud y ubicaciones geográficamente dispersas, requiriendo diseños que consideren latencia, coste, disponibilidad y seguridad en enlaces dedicados, MPLS o tecnologías equivalentes.

Categorías complementarias. Además de las clasificaciones básicas existen modalidades especializadas: la SAN (Storage Area Network) para almacenamiento, la WLAN como variante inalámbrica de la LAN, y la VPN (Virtual Private Network) que crea redes privadas sobre infraestructuras compartidas. Estas categorías no son excluyentes y coexisten en entornos corporativos complejos.

Topologías de red. La disposición física de los nodos sigue patrones definidos: el bus como topología histórica de medio compartido, el anillo con estructura circular, la estrella como la más extendida actualmente en Ethernet conmutado, la malla que aporta alta redundancia mediante caminos alternativos propia de redes de operador, y la topología jerárquica o en árbol que organiza el acceso, la distribución y el núcleo de la red.

Diferenciación física y lógica. La topología física no determina necesariamente el funcionamiento lógico. Una red físicamente dispuesta en estrella puede segmentarse lógicamente mediante VLAN (Virtual LAN) y subredes, permitiendo separar dominios de broadcast sobre una misma infraestructura física según el estándar IEEE 802.1Q.

Medios de transmisión. Las redes cableadas emplean par trenzado de cobre, cable coaxial y fibra óptica, ofreciendo estabilidad y control físico sobre la infraestructura. Las redes inalámbricas utilizan Wi-Fi (familia IEEE 802.11), Bluetooth, telefonía móvil 4G y 5G, comunicaciones por satélite y WiMAX, aportando movilidad aunque requieren mecanismos específicos de autenticación y cifrado.

Implementaciones híbridas. Las redes reales suelen combinar múltiples aproximaciones: topología estrella en el nivel de acceso, jerarquía en distribución, redundancia parcial mediante malla en puntos críticos, y la coexistencia de segmentos cableados junto con conectividad Wi-Fi integrada como parte de la LAN corporativa.

🧩 Elementos esenciales

• PAN: red de área personal de corto alcance que conecta dispositivos próximos al usuario, típicamente mediante Bluetooth.
• LAN: red de área local limitada a edificios, plantas o campus, con infraestructura propia y control administrativo directo por parte de la organización.
• MAN: red de área metropolitana que cubre zonas urbanas o conjuntos de edificios distribuidos en una ciudad mediante fibra o enlaces de operador.
• WAN: red de área extensa que conecta redes separadas geográficamente, dependiente de proveedores y tecnologías de largo alcance como Internet.
• WLAN: forma específica de LAN que utiliza radiofrecuencia en lugar de cable como medio de acceso, sin constituir una categoría opuesta a la LAN.
• VPN: red privada virtual desplegada sobre infraestructuras compartidas para conectar sedes de forma segura.
• Topología bus: configuración histórica de medio compartido actualmente en desuso en LAN modernas.
• Topología estrella: disposición dominante en Ethernet conmutado actual, centralizada en switches y puntos de acceso.
• Topología malla: diseño con múltiples caminos redundantes entre nodos, característico de redes de operadores por su alta disponibilidad.
• Topología jerárquica: estructura en niveles que organiza la red en acceso, distribución y núcleo para facilitar el crecimiento y la administración.
• Medios cableados: par trenzado de cobre, cable coaxial y fibra óptica para transmisión física de datos.
• Medios inalámbricos: Wi-Fi (IEEE 802.11), Bluetooth, telefonía móvil 4G/5G, comunicaciones por satélite y WiMAX.

🧠 Recuerda

• PAN es corporal, LAN es local, MAN es ciudad y WAN es mundial.
• La estrella es la topología más extendida en las LAN actuales por su fiabilidad y facilidad de gestión.
• La malla aporta redundancia y caminos alternativos pero incrementa el coste y la complejidad administrativa.
• La WLAN es una forma de LAN inalámbrica, no una categoría independiente opuesta a la LAN cableada.
• Las clasificaciones por alcance, topología y medio pueden combinarse simultáneamente en una misma organización.
• Una red físicamente en estrella puede operar lógicamente segmentada en VLAN y subredes independientes.
• Los medios cableados ofrecen mayor estabilidad y control físico frente a la movilidad de los inalámbricos.
• La topología jerárquica organiza la red en tres niveles: acceso, distribución y núcleo.
• Las redes reales son híbridas, combinando cableado estructurado con puntos de acceso Wi-Fi bajo gestión unificada.

6. Redes de conmutación y redes de difusión

6. Redes de conmutación y redes de difusión

🎯 Idea clave

• Las redes de telecomunicación se clasifican en dos paradigmas fundamentales según cómo viaja la información: conmutación (encaminada entre nodos) y difusión (compartida simultáneamente en un medio).
• En las redes de conmutación, dispositivos intermedios deciden el camino específico para cada flujo de datos, estableciendo comunicaciones punto a punto.
• Las redes de difusión utilizan un medio físico compartido donde un emisor transmite simultáneamente a múltiples receptores dentro del área de cobertura.
• La conmutación de circuitos reserva recursos dedicados durante toda la comunicación, garantizando calidad de servicio pero con posible ineficiencia ante tráfico irregular.
• La conmutación de paquetes fragmenta la información en unidades independientes que comparten infraestructura, siendo la base de Internet y permitiendo mayor flexibilidad.
• Existen modalidades híbridas como multicast y anycast, que combinan características de ambos paradigmas para optimizar la distribución de contenidos.

📚 Desarrollo

Definición de conmutación. Conmutar implica seleccionar un camino o recurso para que la información avance hacia su destino. En redes de conmutación, la información se encamina entre nodos intermedios mediante dispositivos que deciden por dónde pasa cada flujo, permitiendo compartir infraestructura común sin necesidad de enlaces físicos dedicados entre cada pareja de equipos.

Conmutación de circuitos. Este modelo establece un camino dedicado durante toda la comunicación con tres fases claras: establecimiento, transferencia y liberación. Ejemplos históricos incluyen la red telefónica tradicional y RDSI. Su principal ventaja es la previsibilidad y garantía de calidad de servicio, aunque presenta ineficiencia ante tráfico a ráfagas al mantener recursos reservados incluso durante silencios.

Conmutación de mensajes y paquetes. La conmutación de mensajes opera mediante almacenamiento y reenvío sin circuito previo, como ocurría en el télex histórico o en el correo electrónico actual. La conmutación de paquetes fragmenta la información en unidades con cabeceras que viajan independientemente, pudiendo seguir rutas diferentes; domina Internet con variantes de datagrama o circuito virtual.

Tecnologías de conmutación avanzadas. MPLS utiliza etiquetado para conmutación rápida en backbones, combinando la calidad de servicio de los circuitos con la flexibilidad de los paquetes y soportando VPN de nivel 2 y 3. ATM empleaba celdas de tamaño fijo de 53 bytes, pero ha sido desplazada por MPLS e IP en redes modernas.

Definición de difusión. Las redes de difusión entregan la señal simultáneamente a todos los receptores del medio o área de cobertura. Un mismo medio físico es compartido por múltiples receptores y un único emisor transmite para todos ellos simultáneamente, como ocurre en la televisión digital terrestre, la radio FM o los sistemas de cable.

Modos de difusión específicos. La difusión directa incluye estándares como DVB-T/T2, DVB-S/S2/S2X y DVB-C, además de radio digital DAB+. El broadcast por canal común se observa en Ethernet original, Wi-Fi y Token Ring, donde los hubs realizan envío total y los switches solo ante direcciones desconocidas.

Multimedia y direccionamiento especializado. Multicast IP utiliza rangos específicos para llegar a grupos suscriptores mediante protocolos como IGMP y PIM, empleándose en IPTV y videoconferencia. Anycast permite que una dirección identifique múltiples nodos, entregando al más cercano, siendo fundamental en raíces DNS y redes de distribución de contenidos.

🧩 Elementos esenciales

• Conmutación de circuitos: Establece camino dedicado con fases de establecimiento, transferencia y liberación; ofrece calidad de servicio garantizada pero ineficiencia con tráfico irregular.
• Conmutación de mensajes: Transmite el mensaje completo de nodo en nodo mediante almacenamiento y reenvío, sin necesidad de circuito previo.
• Conmutación de paquetes: Fragmenta la información en unidades con cabeceras que comparten infraestructura; puede ser de datagrama o circuito virtual.
• ATM: Conmutación de celdas de tamaño fijo (53 bytes: 5 cabecera + 48 datos), actualmente desplazada por MPLS e IP.
• MPLS: Etiquetado para conmutación rápida en backbones que combina calidad de servicio con flexibilidad y soporta VPN L2/L3.
• Difusión directa: Transmisión unidireccional masiva mediante estándares como DVB-T/T2, DVB-S, DVB-C y radio digital DAB+.
• Broadcast por canal común: Medio compartido donde todos reciben la señal, como en Ethernet original, Wi-Fi y tecnologías con hubs.
• Multicast: Direccionamiento a grupos específicos mediante rangos 224.0.0.0/4 (IPv4) y ff00::/8 (IPv6), con protocolos IGMP/MLD y PIM.
• Anycast: Una dirección asociada a múltiples nodos que entrega al más cercano, esencial para DNS raíz y CDN.
• Diferencia fundamental: Conmutación encamina selectivamente entre nodos; difusión comparte el medio con recepción simultánea masiva.
• Convergencia híbrida: Las redes actuales combinan ambos paradigmas, como las LAN conmutadas que mantienen dominios de broadcast dentro de VLANs.

🧠 Recuerda

• Las redes de conmutación deciden el camino específico para cada flujo, mientras que las de difusión comparten el medio con todos los receptores.
• Conmutación de circuitos garantiza recursos pero desperdicia capacidad ante silencios; paquetes optimizan el uso compartido.
• MPLS une lo mejor de circuitos (calidad de servicio) y paquetes (flexibilidad) mediante etiquetado en backbones.
• Difusión no equivale a multicast: broadcast llega a todos, multicast solo a grupos suscriptores y anycast al nodo más cercano.
• ATM utilizaba celdas de 53 bytes fijos, pero ha sido sustituida por tecnologías MPLS e IP en redes modernas.
• Los hubs generan envío total, mientras que los switches conmutan selectivamente salvo ante direcciones MAC desconocidas.
• Multicast utiliza direcciones 224.0.0.0/4 en IPv4 y ff00::/8 en IPv6 para servicios como IPTV y videoconferencia.
• Anycast es clave para la resiliencia de DNS raíz y la eficiencia de redes de distribución de contenidos.

7. Comunicaciones móviles e inalámbricas

7. Comunicaciones móviles e inalámbricas

🎯 Idea clave

• Las comunicaciones móviles e inalámbricas transmiten información sin cables mediante ondas electromagnéticas, antenas, estaciones base y puntos de acceso.
• Existe una distinción fundamental entre comunicación inalámbrica fija y comunicación móvil que permite el desplazamiento continuo del usuario dentro de la cobertura.
• La evolución tecnológica ha transitado desde el 2G (GSM) hasta el 5G, incorporando nuevas arquitecturas y capacidades definidas por el 3GPP.
• La Administración General del Estado consume estos servicios mediante contratos marco con operadores nacionales y utiliza eSIM para simplificar la gestión corporativa.
• La seguridad en el medio radio exige cifrado, autenticación y gestión de dispositivos como puestos de trabajo mediante MDM.
• Las tecnologías abarcan desde Wi-Fi y Bluetooth hasta satélite y radioenlaces, cada una con alcances y objetivos específicos.

📚 Desarrollo

Definición y distinción conceptual. Las comunicaciones móviles e inalámbricas permiten la transmisión de información sin necesidad de conexión física directa mediante cables entre el terminal y la red. Utilizan ondas electromagnéticas, antenas, estaciones base y puntos de acceso. Es fundamental distinguir entre comunicación inalámbrica, que prescinde del cable en el tramo radio pero puede ser fija como un enlace entre edificios, y comunicación móvil, que permite al usuario cambiar de ubicación manteniendo el servicio dentro de los límites de cobertura, autenticación y roaming.

Evolución generacional. La segunda generación (2G) surgió en 1991 con GSM, que digitalizó la voz e introdujo el cifrado y la autenticación mediante tarjeta SIM. Las evoluciones GPRS (2.5G) y EDGE (2.75G) aportaron conmutación de paquetes y velocidades superiores. La tercera generación (3G) llegó en 2001 con UMTS basado en WCDMA, habilitando videoconferencia y acceso a Internet, aunque su apagado en España se produjo a lo largo de 2025 para liberar espectro hacia 4G y 5G.

Arquitectura y componentes. Una red móvil comprende el terminal de usuario, la red de acceso radio, el núcleo de red, mecanismos de autenticación, gestión de movilidad y sesiones, y la conexión hacia redes externas. Entre las funciones técnicas destacan el registro del terminal, la selección de celda, el handover entre estaciones base, la asignación de recursos y el control de calidad de servicio percibido por el usuario.

Aplicación en la Administración Pública. Las Administraciones Públicas españolas consumen comunicaciones móviles mediante contratos marco con operadores nacionales como Movistar, Vodafone y Orange. La eSIM se generaliza en terminales corporativos para simplificar la logística de altas y bajas. La conectividad de delegaciones aisladas combina líneas fijas con respaldo móvil 4G/5G y, cuando procede, enlaces satelitales VSAT.

Proyectos y soberanía tecnológica. La AGE participa en proyectos piloto 5G sectoriales en ámbitos como salud, transporte y ciudades inteligentes, financiados por el Plan España Digital. La política de soberanía tecnológica prioriza la diversificación de proveedores y el impulso de Open RAN como vector de competencia, además de vigilar la dependencia de proveedores de alto riesgo conforme al esquema de evaluación europeo de ciberseguridad 5G.

Seguridad y gestión de dispositivos. El medio radio es compartido y puede ser recibido por terceros dentro del alcance, por lo que la seguridad debe diseñarse desde el principio mediante cifrado y autenticación. Los dispositivos móviles deben tratarse como puestos de trabajo, requiriendo inventario, gestión mediante MDM, control de aplicaciones, bloqueo y borrado remoto, así como separación entre datos personales y corporativos.

Tecnologías complementarias. El ecosistema incluye Wi-Fi basado en IEEE 802.11 para redes locales, Bluetooth y NFC para corto alcance, y radioenlaces junto con satélite para conectividad donde el cableado no es viable o como respaldo. Cada tecnología presenta restricciones como espectro limitado, interferencias, cobertura variable y consumo energético.

🧩 Elementos esenciales

• Inalámbrico vs móvil: El primero carece de cables en el tramo radio pero puede ser fijo; el segundo permite el desplazamiento continuo manteniendo el servicio.
• Wi-Fi: Tecnología basada en IEEE 802.11 orientada a redes locales inalámbricas.
• Redes celulares: Utilizan celdas, estaciones base, terminales y núcleo de red para proporcionar cobertura amplia.
• 5G: Definido por 3GPP desde Release 15, implica nueva arquitectura y servicios, no únicamente mayor velocidad.
• Bluetooth y NFC: Tecnologías de corto alcance con usos específicos y riesgos propios.
• Radioenlaces y satélite: Permiten conectividad donde el cableado no es viable o funcionan como respaldo de red.
• Medio radio compartido: Es visible dentro de la cobertura y sensible a interferencias, requiriendo diseño seguro desde el origen.
• eSIM: Tarjeta integrada que se generaliza en terminales corporativos de la AGE para simplificar la gestión logística.
• MDM: Mobile Device Management para el control de dispositivos móviles corporativos como puestos de trabajo.
• Open RAN: Iniciativa priorizada en la política de soberanía tecnológica para diversificar proveedores de redes 5G.

🧠 Recuerda

• El 3G (UMTS/WCDMA) fue apagado en España a lo largo de 2025 para liberar espectro hacia 4G y 5G.
• GSM (2G) operaba en bandas de 900 MHz y 1800 MHz (DCS-1800).
• La red SARA estudia incorporar un componente wireless para movilidad segura de funcionarios.
• Las AAPP españolas utilizan contratos marco con operadores nacionales y MVNO oficiales.
• La seguridad inalámbrica exige cifrado, autenticación, control de acceso y gestión de claves.
• Los dispositivos móviles corporativos requieren cifrado, bloqueo y borrado remoto.
• El Plan España Digital financia proyectos piloto 5G sectoriales en la Administración.
• La UE dispone de un toolbox específico para la evaluación de ciberseguridad en redes 5G.