TEMA 62

Redes de Área Local (LAN)

Componentes, Topologías, Ethernet, WiFi, Bluetooth, NAC y Aplicación en el SAS

1. Introducción a las Redes de Área Local (LAN)

1.1. Definición y Características

Una LAN (Local Area Network) es una red de comunicaciones que interconecta dispositivos dentro de un área geográfica limitada, típicamente un edificio, campus u oficina.

Características distintivas de una LAN:

• Alcance geográfico limitado: Típicamente hasta 1 km de radio, aunque pueden extenderse varios kilómetros
• Alta velocidad: 100 Mbps a 400 Gbps (Fast Ethernet a 400 Gigabit Ethernet)
• Baja latencia: <1 ms típicamente dentro de la LAN
• Propiedad privada: La organización posee y gestiona toda la infraestructura
• Bajo error de transmisión: Tasa de error muy baja (BER ~10^-12)
• Medio compartido o conmutado: Históricamente medio compartido (Ethernet con hubs), actualmente conmutado (switches full-duplex)
• Broadcast domain: Todos los dispositivos en la misma LAN pueden recibir mensajes broadcast

1.2. Aplicaciones de LANs

• Compartición de recursos: Impresoras, servidores de archivos, aplicaciones
• Comunicación: Email interno, mensajería instantánea, VoIP
• Acceso a aplicaciones corporativas: ERPs, CRMs, bases de datos
• Acceso a Internet: Gateway compartido para todos los usuarios
• Automatización de edificios: IoT, sensores, control de acceso, HVAC
• En sanidad (SAS): Historia clínica electrónica (Diraya), PACS, telemedicina, gestión hospitalaria

2. Componentes de una LAN

2.1. Dispositivos de Usuario Final

NIC (Network Interface Card) – Tarjeta de Red:

• Interfaz entre el ordenador y el medio de transmisión
• Dirección MAC única de 48 bits asignada por fabricante (OUI + serial)
• Conversión paralelo (bus PC) a serial (cable de red)
• Tipos: Ethernet 10/100/1000 Mbps (Gigabit), 10 Gigabit, integradas o PCIe
• Protocolos: Ethernet (802.3), WiFi (802.11)

Ordenadores y Estaciones de Trabajo:

• PCs, portátiles, estaciones de trabajo de alto rendimiento
• Servidores (aplicaciones, archivos, bases de datos, web, email)
• Dispositivos especializados (terminales médicos, dispositivos IoT)

2.2. Dispositivos de Interconexión

Hub (Concentrador) – Obsoleto:

• Dispositivo de capa física (L1), repite señal a todos los puertos
• Medio compartido: todos los dispositivos en mismo dominio de colisión
• Bajo rendimiento, alta probabilidad de colisiones
• Completamente obsoleto, reemplazado por switches

Bridge (Puente):

• Dispositivo de capa de enlace (L2), conecta dos segmentos de LAN
• Aprende direcciones MAC y filtra tráfico
• Reduce dominios de colisión
• Mayormente obsoleto, funcionalidad integrada en switches

Switch (Conmutador):

• Dispositivo de capa de enlace (L2), elemento central de LANs modernas
• Aprende direcciones MAC de dispositivos conectados (tabla CAM)
• Envía tramas solo al puerto destino (unicast), no a todos
• Cada puerto es un dominio de colisión separado (sin colisiones)
• Full-duplex: transmisión y recepción simultáneas
• Velocidades: 10/100 Mbps (Fast Ethernet), Gigabit (1 Gbps), 10 Gigabit (10 Gbps), 40/100 Gbps
• Funcionalidades avanzadas: VLANs, Spanning Tree, Link Aggregation, QoS, PoE
• Ejemplos: Cisco Catalyst, HP/Aruba, Juniper EX, Huawei

Router (Enrutador):

• Dispositivo de capa de red (L3), interconecta LANs diferentes
• Toma decisiones de enrutamiento basadas en direcciones IP
• Separa dominios de broadcast (cada interfaz = red IP diferente)
• Gateway por defecto de la LAN para acceso a otras redes/Internet
• Funciones adicionales: Firewall, NAT, DHCP, VPN

Access Point (Punto de Acceso WiFi):

• Proporciona conectividad inalámbrica (WiFi) a la LAN cableada
• Estándares 802.11a/b/g/n/ac/ax (WiFi 4/5/6/6E/7)
• Gestión centralizada mediante controladora WLAN
• Funcionalidades: roaming, balanceo de carga, seguridad WPA2/WPA3

2.3. Medios de Transmisión

Ver sección 3 para análisis detallado de medios de transmisión.

3. Medios de Transmisión

3.1. Cable de Par Trenzado (UTP/STP)

El medio más común en LANs por su balance coste/rendimiento/facilidad de instalación.

UTP (Unshielded Twisted Pair) – Par Trenzado Sin Blindaje:

• 4 pares de cables de cobre trenzados entre sí
• El trenzado reduce interferencias electromagnéticas (EMI) y crosstalk
• Conector RJ-45 (8P8C)
• Estándares de cableado: TIA/EIA-568-A y 568-B

Categorías de Cable UTP:

Categoría	Ancho de Banda	Velocidad Máxima	Distancia Máxima	Uso Típico
Cat 5	100 MHz	100 Mbps (Fast Ethernet)	100 m	Obsoleto, reemplazado por Cat 5e
Cat 5e	100 MHz	1 Gbps (Gigabit Ethernet)	100 m	Estándar mínimo actual para LANs
Cat 6	250 MHz	1 Gbps (100m), 10 Gbps (55m)	100 m (1G), 55 m (10G)	LANs modernas, data centers
Cat 6a	500 MHz	10 Gbps	100 m	10 Gigabit Ethernet, recomendado nuevas instalaciones
Cat 7	600 MHz	10 Gbps	100 m	Blindado (S/FTP), alto rendimiento
Cat 8	2000 MHz	40 Gbps	30 m	Data centers, enlaces cortos muy rápidos

STP (Shielded Twisted Pair) – Par Trenzado Blindado:

• Blindaje metálico alrededor de pares para mayor protección contra EMI
• Tipos: FTP (foiled), STP (shielded), S/FTP (screened/foiled)
• Más caro y rígido que UTP
• Uso: entornos industriales con alta interferencia, Cat 7

Ventajas del Par Trenzado:

• Económico
• Fácil instalación y mantenimiento
• Flexible, ampliamente estandarizado
• Soporta PoE (Power over Ethernet) – alimentación por el cable

Desventajas:

• Susceptible a interferencias (UTP)
• Distancia limitada (100 m sin repetidor)
• Menor ancho de banda que fibra óptica

3.2. Fibra Óptica

Transmisión mediante pulsos de luz a través de fibra de vidrio o plástico.

Tipos de Fibra:

Monomodo (SMF – Single-Mode Fiber):

• Núcleo estrecho (~9 µm), un solo modo de propagación de luz
• Fuente de luz: láser (caro, preciso)
• Distancia: 10-100 km (WAN), hasta 200+ km con amplificación
• Velocidades: 1-100 Gbps y superiores
• Conectores: LC, SC
• Uso: Backbones de campus, enlaces entre edificios, MANs/WANs

Multimodo (MMF – Multi-Mode Fiber):

• Núcleo ancho (50 o 62.5 µm), múltiples modos de luz
• Fuente de luz: LED o láser (más económico que SMF)
• Distancia: 300-550 m (depende de velocidad y tipo OM1/OM2/OM3/OM4/OM5)
• Velocidades: 1-100 Gbps
• Uso: LANs dentro de edificios, data centers
• Tipos: OM1 (62.5µm, 300m), OM2 (50µm, 550m), OM3/OM4 (50µm, optimizado para láser, 300-550m a 10G)

Ventajas de Fibra Óptica:

• Enorme ancho de banda (Tbps teórico)
• Inmune a interferencias electromagnéticas (EMI/RFI)
• Baja atenuación, largas distancias sin repetidores
• Segura: difícil de interceptar físicamente
• Ligera y delgada

Desventajas:

• Más cara que cobre (cable, conectores, equipos)
• Instalación más compleja, requiere técnicos especializados
• Frágil: sensible a curvaturas excesivas
• No soporta PoE (no conduce electricidad)

3.3. Inalámbrico (Radio)

Ver sección 11 para análisis detallado de WLANs (WiFi).

• WiFi (IEEE 802.11): 2.4 GHz, 5 GHz, 6 GHz (WiFi 6E)
• Velocidades: 11 Mbps (802.11b) hasta 9.6 Gbps (802.11ax/WiFi 6)
• Alcance: 30-100 m indoor, 300+ m outdoor (depende de condiciones)

4. Modos de Transmisión

4.1. Según Dirección del Flujo de Datos

Simplex (Unidireccional):

• Transmisión en una sola dirección permanentemente
• Ejemplo: Radio broadcast, TV, sensores IoT solo transmiten
• Raro en LANs modernas

Half-Duplex (Bidireccional Alternado):

• Transmisión en ambas direcciones pero no simultáneamente
• Ejemplo: Walkie-talkies, Ethernet con hubs (CSMA/CD), WiFi (CSMA/CA)
• Un dispositivo transmite mientras otros escuchan
• Colisiones posibles si dos transmiten simultáneamente

Full-Duplex (Bidireccional Simultáneo):

• Transmisión en ambas direcciones simultáneamente
• Ejemplo: Ethernet moderno con switches (full-duplex), telefonía
• Duplica el ancho de banda efectivo (1 Gbps full-duplex = 1 Gbps TX + 1 Gbps RX)
• No hay colisiones (CSMA/CD deshabilitado)
• Requiere medio dedicado o separación de canales TX/RX

4.2. Según Sincronización

Síncrona:

• Transmisor y receptor sincronizados por reloj común
• Datos enviados en bloques continuos
• Mayor eficiencia para grandes volúmenes
• Ejemplo: Fiber Channel, SONET/SDH

Asíncrona:

• Sin reloj común, cada byte con bits de start/stop
• Datos enviados carácter a carácter con intervalos variables
• Menor eficiencia pero más simple
• Ejemplo: RS-232, UART

Isócrona:

• Combinación: datos síncronos con intervalos regulares garantizados
• Uso: streaming de audio/video (VoIP, videoconferencia)
• Ejemplo: USB isócrono, IEEE 1394 (FireWire)

5. Topologías de Red

La topología define la disposición física o lógica de los dispositivos en la red.

5.1. Comparación de Topologías

Topología	Ventajas	Desventajas	Uso Actual
Bus	Económica, fácil instalación pequeña red	Colisiones, fallo del bus afecta a todos, difícil diagnóstico	Obsoleto
Estrella	Fácil gestión, fallo de nodo no afecta a otros, fácil expansión	Fallo del switch central colapsa la red, más cable que bus	Dominante en LANs
Anillo	Sin colisiones, rendimiento predecible (token)	Fallo de nodo puede afectar a toda la red, reconfiguración lenta	Obsoleto en LANs
Malla	Alta redundancia, tolerancia a fallos, múltiples caminos	Muy costosa, compleja de gestionar, mucho cableado	Backbones, WiFi mesh
Árbol	Escalable, jerárquica, segmentación natural por niveles	Dependencia de switches superiores, más compleja que estrella simple	Muy común en empresas

6. Métodos de Acceso al Medio

Los métodos de acceso al medio determinan cómo los dispositivos compiten por o comparten el medio de transmisión.

6.1. CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

Método de acceso usado históricamente en Ethernet sobre medio compartido (hubs).

Funcionamiento:

1. Escuchar antes de transmitir (Carrier Sense): Dispositivo verifica si el medio está libre
2. Transmitir si está libre: Si el medio está ocupado, espera
3. Detectar colisiones durante transmisión (Collision Detection): Si dos dispositivos transmiten simultáneamente, detectan colisión
4. Detener transmisión en caso de colisión: Enviar señal jam (48 bits) para notificar a todos
5. Esperar tiempo aleatorio (backoff): Algoritmo exponencial binario: tras n colisiones, esperar tiempo aleatorio entre 0 y 2^n-1 intervalos de tiempo (slot time = 512 bit times)
6. Reintentar transmisión: Volver al paso 1

Limitaciones:

• Eficiencia disminuye con carga alta (más colisiones)
• No adecuado para multimedia en tiempo real
• Requiere half-duplex (no puede TX y RX simultáneamente)

Estado actual: Obsoleto en LANs modernas. Con switches full-duplex, cada puerto es dominio de colisión separado, CSMA/CD deshabilitado.

6.2. CSMA/CA – Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance

Método usado en WiFi (IEEE 802.11) porque la detección de colisiones es difícil en inalámbrico.

Funcionamiento:

1. Escuchar antes de transmitir: Verificar si canal está libre
2. Esperar DIFS (Distributed Inter-Frame Space): Tiempo de espera si canal libre
3. Backoff aleatorio: Si canal ocupado o tras transmisión, esperar tiempo aleatorio (ventana de contención)
4. Transmitir trama: Cuando contador de backoff llega a 0
5. Esperar ACK (Acknowledgment): Receptor envía ACK si recibió correctamente
6. Retransmitir si no recibe ACK: Asumir colisión o error, incrementar ventana de contención y reintentar

Mejoras adicionales:

• RTS/CTS (Request to Send / Clear to Send): Mecanismo opcional para evitar problema del nodo oculto. Estación envía RTS corto, AP responde CTS, luego transmisión de trama grande.
• NAV (Network Allocation Vector): Campo en tramas que indica cuánto tiempo el medio estará ocupado, otras estaciones esperan

Problema del Nodo Oculto: A y C pueden alcanzar AP pero no entre sí, colisionan sin saberlo. RTS/CTS mitiga esto.

6.3. Token Passing

Usado en Token Ring (802.5) y FDDI, obsoleto en LANs actuales.

Funcionamiento:

• Token (trama especial de control) circula por el anillo
• Solo el dispositivo con el token puede transmitir
• Tras transmitir, libera el token al siguiente
• Sin colisiones, acceso determinístico

Ventajas: Rendimiento predecible, justo, sin colisiones

Desventajas: Overhead del token, complejidad, obsoleto

7. Protocolos y Estándares

7.1. Ethernet (IEEE 802.3)

Ethernet es la tecnología LAN dominante, desarrollada por Bob Metcalfe en Xerox PARC (1973), estandarizada por IEEE como 802.3 (1983).

Trama Ethernet (IEEE 802.3):

Campo	Tamaño (bytes)	Descripción
Preámbulo	7	Secuencia de sincronización: 10101010… (7 bytes)
SFD (Start Frame Delimiter)	1	Inicio de trama: 10101011
MAC Destino	6	Dirección MAC del destinatario
MAC Origen	6	Dirección MAC del emisor
802.1Q Tag (opcional)	4	VLAN tag (TPID 0x8100 + TCI con VLAN ID 12 bits)
Type/Length	2	EtherType (protocolo capa superior, ej: 0x0800=IP) o longitud
Payload (Datos)	46-1500	Datos de capa superior. Mínimo 46 bytes (padding si es menos)
FCS (Frame Check Sequence)	4	CRC-32 para detección de errores

Tamaño total trama: 64 bytes (mínimo) a 1518 bytes (máximo estándar), 1522 bytes con VLAN tag

MTU (Maximum Transmission Unit): 1500 bytes (payload)

Jumbo Frames: Tramas de hasta 9000 bytes (no estándar, soporte específico de equipos)

7.2. Evolución de Ethernet

7.3. Familia de Estándares IEEE 802

El IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) desarrolla estándares para LANs bajo el proyecto 802.

Estándar	Nombre	Descripción
802.1	Bridging & Management	Gestión de red, Spanning Tree (802.1D), VLANs (802.1Q), priorización (802.1p)
802.1X	Port-Based NAC	Autenticación de dispositivos en la red (EAP, RADIUS)
802.3	Ethernet	LANs cableadas (10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 10GBASE-T, etc.)
802.5	Token Ring	LAN con topología anillo y token passing (obsoleto)
802.11	WiFi (WLAN)	LANs inalámbricas (802.11a/b/g/n/ac/ax/be)
802.15	WPAN	Redes de área personal inalámbricas (Bluetooth, Zigbee)
802.16	WiMAX	Redes metropolitanas inalámbricas (obsoleto, reemplazado por LTE)

8. Gestión de Redes de Área Local

8.1. VLANs – Virtual LANs (IEEE 802.1Q)

VLANs permiten segmentar una LAN física en múltiples LANs lógicas independientes.

Beneficios de VLANs:

• Seguridad: Separar tráfico de diferentes departamentos (médicos, enfermería, administrativos)
• Reducción de broadcast: Dominios de broadcast más pequeños mejoran rendimiento
• Flexibilidad: Agrupar usuarios lógicamente independiente de ubicación física
• Gestión simplificada: Configuración centralizada, mover usuario de VLAN sin recablear

Tipos de VLANs:

• VLAN basada en puerto: Puerto del switch asignado a VLAN específica (más común)
• VLAN basada en MAC: Dirección MAC determina VLAN
• VLAN basada en protocolo: Tipo de tráfico determina VLAN (IP, IPX, etc.)

Trunk (Enlace troncal):

• Puerto que transporta tráfico de múltiples VLANs entre switches
• Etiquetado 802.1Q: 4 bytes añadidos a trama Ethernet con VLAN ID (12 bits = 4096 VLANs)
• VLAN nativa (untagged) para compatibilidad con dispositivos sin VLAN

8.2. Spanning Tree Protocol (STP) – IEEE 802.1D

Protocolo para prevenir bucles (loops) en topologías con enlaces redundantes.

Problema: Múltiples caminos entre switches crean bucles, tramas broadcast circulan infinitamente (broadcast storm), saturando la red.

Solución STP:

• Construye topología lógica en árbol sin bucles
• Bloquea puertos redundantes, activándolos solo si falla enlace principal
• Elección de root bridge (switch raíz) mediante BPDUs
• Cada switch calcula mejor camino al root bridge
• Convergencia en ~50 segundos tras cambio de topología (STP clásico)

Evoluciones:

• RSTP (Rapid STP) – 802.1w: Convergencia rápida (~6 segundos)
• MSTP (Multiple STP) – 802.1s: Instancias STP por VLAN, mejor uso de enlaces

8.3. SNMP – Simple Network Management Protocol

Protocolo estándar para gestión y monitorización de dispositivos de red.

Componentes:

• Manager (NMS): Estación de gestión que consulta y configura devices
• Agent: Software en dispositivos gestionados (switches, routers)
• MIB (Management Information Base): Base de datos jerárquica de variables gestionables

Operaciones:

• GET: Manager consulta valor de variable MIB
• SET: Manager modifica valor de variable
• TRAP: Agent envía notificación asíncrona al manager (alerta, evento)

Versiones:

• SNMPv1: Original, sin seguridad (community strings en claro)
• SNMPv2c: Mejoras de rendimiento, aún inseguro
• SNMPv3: Añade autenticación y cifrado (recomendado)

8.4. QoS – Quality of Service

Mecanismos para priorizar tráfico crítico y garantizar rendimiento de aplicaciones sensibles.

Técnicas de QoS:

• Clasificación y marcado: Identificar tráfico (por puerto, IP, MAC) y marcar (DSCP en IP, CoS en 802.1p)
• Colas prioritarias: Tráfico clasificado en diferentes colas con prioridades (voz > video > datos)
• Scheduling: Algoritmos para servir colas (Strict Priority, WRR, CBWFQ)
• Shaping/Policing: Limitar tráfico a anchos de banda específicos
• Admission Control: Rechazar nuevos flujos si no hay recursos

IEEE 802.1p – CoS (Class of Service):

• 3 bits en tag 802.1Q para prioridad (0-7)
• Típicamente: 5-7 para voz, 3-4 para video, 0-2 para datos

8.5. PoE – Power over Ethernet (IEEE 802.3af/at/bt)

Suministro de energía eléctrica a dispositivos a través del cable Ethernet.

Estándar	Año	Potencia por Puerto	Uso Típico
802.3af (PoE)	2003	15.4 W	Teléfonos IP, APs WiFi básicos, cámaras IP
802.3at (PoE+)	2009	30 W	APs WiFi avanzados, videoteléfonos, PTZ cameras
802.3bt (PoE++)	2018	60-100 W	APs WiFi 6, pantallas, thin clients, LED lighting

Beneficios:

• Simplifica instalación (un solo cable para datos + energía)
• Reduce costes (no requiere electricista, no necesita tomas de corriente cerca)
• Flexibilidad de ubicación de dispositivos
• Alimentación centralizada con UPS para continuidad

9. Evolución y Tendencias

9.1. Multi-Gigabit Ethernet (2.5G/5G/10G)

Velocidades intermedias para soportar WiFi 6 (802.11ax) que puede superar 1 Gbps:

• 2.5GBASE-T: 2.5 Gbps sobre Cat 5e/6, 100 m
• 5GBASE-T: 5 Gbps sobre Cat 6, 100 m
• Uso: Uplinks de APs WiFi 6/6E, cámaras 4K/8K, agregación de tráfico

9.2. 40/100/400 Gigabit Ethernet

• 40GbE (802.3ba – 2010): Data centers, agregación de servidores
• 100GbE (802.3ba – 2010): Backbones de data center, interconexión de racks
• 200GbE (802.3bs – 2017): Hiperescalares (Google, Facebook)
• 400GbE (802.3bs – 2017): Proveedores cloud, backbones de carriers
• 800GbE (802.3ck – 2022): En desarrollo, futuro próximo

9.3. Software-Defined Networking (SDN)

Separación del plano de control (decisiones de enrutamiento) del plano de datos (reenvío de paquetes):

• Control centralizado mediante controladora SDN (OpenDaylight, ONOS, Cisco DNA Center)
• Programabilidad de red mediante APIs (OpenFlow, NETCONF)
• Orquestación automatizada, adaptación dinámica
• Simplifica gestión de redes complejas

9.4. Intent-Based Networking (IBN)

Evolución de SDN, red se configura según «intenciones» de negocio:

• Administrador define objetivos de alto nivel (ej: «médicos deben tener baja latencia a Diraya»)
• Sistema traduce automáticamente a configuraciones de red
• Verificación continua de cumplimiento de intenciones
• Remediación automática de problemas

9.5. Time-Sensitive Networking (TSN) – IEEE 802.1

Extensiones a Ethernet para aplicaciones con requisitos de latencia ultra-bajos y deterministas:

• Sincronización de reloj (802.1AS – gPTP)
• Scheduling de tráfico determinístico (802.1Qbv)
• Priorización mejorada (802.1Qbu, 802.1Qch)
• Uso: Automatización industrial, automoción, control robótico

10. Redes de Área Local Inalámbricas (WLAN) – WiFi

10.1. Estándares WiFi (IEEE 802.11)

Estándar	Nombre	Año	Frecuencia	Canales	Velocidad Máx.	Alcance Típico
802.11	–	1997	2.4 GHz	3 no-overlapping	2 Mbps	20 m indoor
802.11b	–	1999	2.4 GHz	3 no-overlapping	11 Mbps	35 m indoor
802.11a	–	1999	5 GHz	23 no-overlapping	54 Mbps	35 m indoor
802.11g	–	2003	2.4 GHz	3 no-overlapping	54 Mbps	38 m indoor
802.11n	WiFi 4	2009	2.4/5 GHz	Dual-band	600 Mbps	70 m indoor
802.11ac	WiFi 5	2013	5 GHz	Wave 1/2	3.5 Gbps	35 m indoor
802.11ax	WiFi 6	2019	2.4/5 GHz	MU-MIMO, OFDMA	9.6 Gbps	30 m indoor
802.11ax (6GHz)	WiFi 6E	2020	6 GHz	59 canales 20MHz	9.6 Gbps	25 m indoor
802.11be	WiFi 7	2024	2.4/5/6 GHz	320 MHz BW	46 Gbps	Similar WiFi 6

10.2. Características de WiFi 6 (802.11ax)

WiFi 6 es el estándar actual, mejorando significativamente sobre WiFi 5:

Tecnologías clave:

• OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access): Múltiples clientes simultáneos en mismo canal, mejora eficiencia en entornos densos
• MU-MIMO mejorado: 8×8 uplink y downlink (vs 4×4 solo downlink en WiFi 5)
• 1024-QAM: Modulación más densa, +25% velocidad vs WiFi 5 (1024-QAM vs 256-QAM)
• Target Wake Time (TWT): Ahorro energía en dispositivos IoT, negocian cuándo despertar para TX/RX
• BSS Coloring: Reduce interferencia entre APs cercanos
• Mejor rendimiento 2.4 GHz: OFDMA y mejoras también en banda congestionada 2.4 GHz

Beneficios en el SAS:

• Mayor capacidad en hospitales con alta densidad de usuarios (pacientes, profesionales, invitados)
• Mejor rendimiento de dispositivos IoT médicos (monitores, bombas de infusión inalámbricas)
• Latencia reducida para telemedicina y acceso a Diraya/PACS
• Ahorro energía en dispositivos móviles de profesionales sanitarios

10.3. Arquitectura WLAN Empresarial

Controladora WLAN (WLC – Wireless LAN Controller):

• Gestión centralizada de múltiples APs (cientos o miles)
• Configuración uniforme (SSIDs, seguridad, VLANs, QoS)
• Roaming transparente entre APs
• Balanceo de carga entre APs
• Monitorización y troubleshooting
• Ejemplos: Cisco WLC (5520, 9800), Aruba Mobility Controller, Ruckus ZoneDirector

CAPWAP (Control And Provisioning of Wireless Access Points):

• Protocolo estándar (RFC 5415) para comunicación entre AP y controladora
• Túneles cifrados para control y datos
• APs «lightweight» sin configuración local compleja

10.4. Seguridad WiFi

Estándar	Año	Cifrado	Autenticación	Estado
WEP	1999	RC4 (40/104 bits)	Shared key	Obsoleto, crackeado en minutos
WPA	2003	TKIP (RC4 mejorado)	PSK o 802.1X	Obsoleto, vulnerable
WPA2	2004	AES-CCMP	PSK o 802.1X (EAP)	Estándar actual, seguro con contraseña fuerte
WPA3	2018	AES-GCMP (128/192)	SAE (Simultaneous Authentication of Equals)	Más reciente, protección contra ataques offline

WPA2-Enterprise (802.1X):

• Autenticación por usuario/dispositivo individual (no contraseña compartida)
• EAP (Extensible Authentication Protocol) con múltiples métodos (EAP-TLS, PEAP, EAP-TTLS)
• Servidor RADIUS para autenticación centralizada
• Integración con Active Directory
• Recomendado para entornos empresariales/sanitarios

11. Bluetooth (IEEE 802.15.1)

Bluetooth es una tecnología WPAN (Wireless Personal Area Network) para conectar dispositivos a corta distancia.

11.1. Características de Bluetooth

• Frecuencia: 2.4 GHz ISM (Industrial, Scientific, Medical) – mismo que WiFi
• Alcance: Clase 1: ~100 m, Clase 2: ~10 m (más común), Clase 3: ~1 m
• Velocidad:
  • Bluetooth Classic: 1-3 Mbps
  • Bluetooth 5.0: hasta 2 Mbps (modo LE)
  • Bluetooth 5.2: hasta 2 Mbps
• Topología: Piconet (1 maestro, hasta 7 esclavos activos, 255 en parking)
• Frequency Hopping: Cambia frecuencia 1600 veces/segundo (79 canales) para evitar interferencias

11.2. Versiones de Bluetooth

Versión	Año	Características Principales
Bluetooth 1.x	1999-2001	1 Mbps, problemas de interoperabilidad
Bluetooth 2.0 + EDR	2004	3 Mbps, Enhanced Data Rate
Bluetooth 3.0 + HS	2009	24 Mbps, High Speed (usa WiFi para datos, Bluetooth para setup)
Bluetooth 4.0 (BLE)	2010	Bluetooth Low Energy, ultra-bajo consumo para IoT
Bluetooth 5.0	2016	2x velocidad, 4x alcance, 8x capacidad broadcast vs 4.2
Bluetooth 5.2	2020	LE Audio, LC3 codec, Isochronous Channels, LE Power Control
Bluetooth 5.3	2021	Mejoras eficiencia energética, periodic advertising enhancement

11.3. Bluetooth Low Energy (BLE)

Bluetooth LE (desde v4.0) optimizado para dispositivos IoT con años de duración de batería:

• Consumo ultra-bajo: Operar años con batería de botón (CR2032)
• Conexión rápida: <3 ms establecer conexión
• Alcance: 100+ metros (BLE 5.0) vs 10 m (Classic)
• Topología flexible: Broadcast, mesh, conexiones punto-multipunto
• Casos de uso: Wearables (smartwatches, fitness trackers), beacons, sensores médicos, smart home

11.4. Perfiles Bluetooth

Definen casos de uso específicos con protocolos y comportamientos estándar:

• A2DP (Advanced Audio Distribution Profile): Audio estéreo de alta calidad (auriculares, altavoces)
• HFP (Hands-Free Profile): Llamadas de voz (manos libres de coche)
• HID (Human Interface Device): Teclados, ratones inalámbricos
• SPP (Serial Port Profile): Emulación de puerto serie (transmisión de datos genérica)
• BPP (Basic Printing Profile): Impresión inalámbrica
• HDP (Health Device Profile): Dispositivos médicos (termómetros, glucómetros, pulsioxímetros)

11.5. Bluetooth en el Entorno Sanitario

12. Control de Acceso a la Red (NAC)

NAC (Network Access Control) es un conjunto de tecnologías para controlar qué dispositivos pueden acceder a la red y en qué condiciones.

12.1. Necesidad de NAC

Desafíos de seguridad en redes modernas:

• BYOD (Bring Your Own Device): empleados con dispositivos personales no gestionados
• Dispositivos IoT: cámaras, sensores, dispositivos médicos con seguridad limitada
• Invitados: visitantes, pacientes requieren acceso WiFi sin comprometer red interna
• Dispositivos desactualizados: sin parches de seguridad críticos
• Malware: dispositivos comprometidos pueden propagar infección

Objetivos de NAC:

• Autenticar usuarios y dispositivos antes de permitir acceso
• Verificar cumplimiento de políticas de seguridad (antivirus actualizado, parches instalados)
• Autorizar acceso basado en rol (médico, enfermera, administrativo, invitado)
• Cuarentena de dispositivos no conformes para remediación
• Monitorización continua post-admisión

12.2. Componentes de una Solución NAC

1. Policy Server / NAC Server:

• Define políticas de acceso y cumplimiento
• Toma decisiones de autorización
• Ejemplos: Cisco ISE (Identity Services Engine), Aruba ClearPass, ForeScout

2. Enforcement Points (Puntos de Aplicación):

• Switches, routers, firewalls que ejecutan decisiones del policy server
• Asignan VLAN, aplican ACLs, redirigen a portal de registro/cuarentena
• Métodos: 802.1X, MAC Authentication Bypass (MAB), Web Authentication

3. Authentication Server:

• Servidor RADIUS que valida credenciales
• Integrado con directorio (Active Directory, LDAP)
• Típicamente mismo que policy server o integrado

4. Posture Assessment / Compliance Check:

• Agent en dispositivo (o agentless) verifica cumplimiento
• Comprueba: antivirus actualizado, firewall activo, parches instalados, disk encryption
• Si no cumple, cuarentena en VLAN restringida con acceso limitado (ej: solo actualizar AV)

12.3. IEEE 802.1X – Port-Based Network Access Control

Estándar para autenticación de dispositivos en LANs cableadas e inalámbricas.

Componentes 802.1X:

• Supplicant (Suplicante): Cliente que solicita acceso (dispositivo/usuario)
• Authenticator (Autenticador): Switch o AP que controla acceso al puerto
• Authentication Server: Servidor RADIUS que valida credenciales

Proceso de Autenticación 802.1X:

1. Dispositivo conecta a puerto de switch (o asocia a SSID WiFi)
2. Puerto está en estado «unauthorized» (solo tráfico EAPOL permitido)
3. Switch envía EAP-Request Identity al dispositivo
4. Dispositivo responde con identidad (username)
5. Switch encapsula en RADIUS Access-Request y envía a servidor RADIUS
6. Servidor RADIUS valida contra Active Directory u otro directorio
7. Si OK, RADIUS envía Access-Accept con atributos (VLAN, ACLs)
8. Switch pone puerto en estado «authorized», asigna VLAN dinámica
9. Dispositivo tiene acceso a la red según política

Métodos EAP (Extensible Authentication Protocol):

• EAP-TLS: Certificados digitales mutuos (cliente y servidor), más seguro pero complejo
• PEAP (Protected EAP): Túnel TLS, luego autenticación con usuario/contraseña (MS-CHAPv2), más simple
• EAP-TTLS: Similar a PEAP, más flexible en métodos internos
• EAP-FAST: Cisco, Protected Access Credentials (PAC) en lugar de certificados

12.4. Implementación de NAC en el SAS

13. Preguntas de Test – 25 Preguntas

📝 Instrucciones: A continuación se presentan 25 preguntas tipo test que abarcan todo el contenido del tema. Cada pregunta tiene 4 opciones (A, B, C, D) y una única respuesta correcta. Las soluciones se encuentran al final de esta sección.

14. Referencias Bibliográficas

Estándares IEEE

• IEEE 802.3-2022 – Ethernet (CSMA/CD Access Method and Physical Layer Specifications)
• IEEE 802.11-2020 – Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications
• IEEE 802.1Q-2018 – Virtual Bridged Local Area Networks
• IEEE 802.1X-2020 – Port-Based Network Access Control
• IEEE 802.1D-2004 – MAC Bridges (Spanning Tree Protocol)
• IEEE 802.15.1-2005 – Wireless Personal Area Networks (Bluetooth)

Libros Fundamentales

• Tanenbaum, A.S. & Wetherall, D.J. (2021). Computer Networks (6th Edition). Pearson. ISBN: 978-0137523214
• Forouzan, B.A. (2021). Data Communications and Networking (6th Edition). McGraw-Hill. ISBN: 978-1260597899
• Kurose, J.F. & Ross, K.W. (2021). Computer Networking: A Top-Down Approach (8th Edition). Pearson. ISBN: 978-0136681557

Certificaciones Cisco

• Cisco (2024). CCNA 200-301 Official Cert Guide, Volumes 1 & 2. Cisco Press
• Odom, W. (2023). CCNA 200-301 Portable Command Guide. Cisco Press. ISBN: 978-0135937822

WiFi y WLANs

• Gast, M. (2005). 802.11 Wireless Networks: The Definitive Guide (2nd Edition). O’Reilly. ISBN: 978-0596100520
• WiFi Alliance (2024). WiFi 6 Technical Specifications. https://www.wi-fi.org/

Bluetooth

• Bluetooth SIG (2024). Bluetooth Core Specification v5.4. https://www.bluetooth.com/specifications/

NAC y Seguridad

• Cisco (2024). Identity Services Engine (ISE) Configuration Guide
• Frahim, J. & Santos, O. (2021). CCNP Security Identity Management SISE 300-715 Official Cert Guide. Cisco Press