Simulación de topologías de red (Práctica con Packet Tracer)

En el diseño de infraestructuras locales, la forma en que interconectamos los dispositivos define tanto el rendimiento como la tolerancia a fallos de la red. Esta organización puede ser física (cómo se distribuye el cableado real) o lógica (cómo viajan los datos a través de los componentes).

En esta práctica de laboratorio, utilizaremos Cisco Packet Tracer para construir y analizar las cinco topologías clásicas de redes de datos: Estrella, Bus, Árbol, Anillo y Mixta.

Objetivo:

  • Implementar y diferenciar las principales topologías de red en un entorno simulado.
  • Configurar direccionamiento IP estático básico en hosts y entornos de enrutamiento.
  • Analizar la propagación de paquetes (difusión vs. conmutación) en modo simulación.

Material y herramientas necesarias:

  • Software Cisco Packet Tracer instalado.

Instrucciones:

  1. Fase 1: Topología en Estrella (La más común en redes LAN actuales)
    • Despliega 5 PCs genéricos en el espacio de trabajo.
    • Añade un Switch Cisco 2950-24 en el centro.
    • Conecta cada PC a un puerto del Switch usando cable directo de cobre (Copper Straight-Through).
    • Asigna direcciones IP estáticas consecutivas en la pestaña Desktop -> IP Configuration (desde 192.168.1.100 hasta 192.168.1.104 con máscara 255.255.255.0).
    • Prueba la conectividad enviando mensajes (PDU) entre los equipos y verifica que el estado sea Successful.
  2. Fase 2: Topología en Bus (Estructura histórica en desuso)
    • Elimina el Switch central de la fase anterior conservando los PCs configurados.
    • Añade un dispositivo Hub por cada ordenador para emular la línea de transmisión troncal (bus común).
    • Interconecta los Hubs entre sí de forma lineal y, posteriormente, conecta cada ordenador a su Hub correspondiente.
    • Lanza un ping entre ordenadores y comprueba que la comunicación sigue funcionando de manera satisfactoria.
  3. Fase 3: Topología en Árbol (Jerárquica)
    • Elimina todos los Hubs del escenario.
    • Organiza una estructura de Switches en cascada (de arriba hacia abajo) simulando una raíz y sus ramas.
    • Conecta los terminales (PCs) a las hojas o extremos finales de los switches.
    • Cambia al Modo Simulación, envía un paquete entre el primer y el último equipo de la jerarquía, y observa de forma interactiva cómo los paquetes se duplican o descartan en los nodos intermedios.
  4. Fase 4: Topología en Anillo (Cierre de bucle y Capa 3)
    • Despliega 4 Switches nuevos e interconéctalos formando una estructura circular.
    • Si intentas cerrar el anillo con un quinto switch no va a funcionar, ya que marcará un conflicto (error de bucle).
    • Para cerrar el bucle de la infraestructura sin provocar conflictos de conmutación en capa 2, añade un Router genérico que conecte el principio y el fin del anillo.
    • Configura las interfaces del Router con subredes lógicas diferentes (ej. 192.168.1.1 en Fa0/0 y 192.168.2.1 en Fa1/0) y enciende sus puertos (No Shutdown).
    • Traslada los equipos informáticos hacia el anillo, reconfigura sus puertas de enlace y valida el correcto envío de paquetes.
  5. Fase 5: Topología Mixta o Híbrida
    • Conecta mediante un cable de red el switch principal de la estructura en anillo con el switch raíz de tu topología en árbol.
    • Comprueba la convergencia completa del escenario realizando test de conectividad cruzados entre ambas zonas de la red.

Preguntas de reflexión:

  1. ¿Qué diferencia técnica observaste en el comportamiento de la red al enviar tráfico en la topología de Bus (con Hubs) frente a la de Árbol (con Switches)?
  2. En la topología en Anillo, ¿por qué se introduce un Router de Capa 3 para cerrar la estructura en lugar de conectar directamente el quinto Switch en bucle?
  3. Si el Switch central de la topología en Estrella sufre una avería eléctrica total, ¿qué le ocurre al resto de los componentes de la red? ¿Y si ocurriera lo mismo con un Hub intermedio de la topología en Bus?
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1. ¿Qué diferencia técnica observaste en el comportamiento de la red al enviar tráfico en la topología de Bus (con Hubs) frente a la de Árbol (con Switches)?

La diferencia radica en el dispositivo de interconexión y la gestión de los dominios de colisión. El Hub es un dispositivo de Capa 1 que no lee las direcciones MAC; por tanto, cuando recibe un paquete por un puerto, lo repite por inundación (broadcast físico) a todos los demás puertos instalados. Esto satura el canal y puede generar colisiones de bits.

Por el contrario, el Switch (Capa 2) almacena las direcciones físicas en su tabla CAM. Durante la simulación en el árbol, la primera vez puede enviar inundación, pero una vez aprendida la ubicación del destino, conmuta el tráfico de forma directa y exclusiva (unicast) al destinatario, optimizando drásticamente el ancho de banda global.

2. En la topología en Anillo, ¿por qué se introduce un Router de Capa 3 para cerrar la estructura en lugar de conectar directamente el quinto Switch en bucle?

Si conectáramos los cinco switches formando un círculo cerrado perfecto sin ninguna configuración adicional de seguridad, provocaríamos un fallo crítico conocido como bucle de enrutamiento o tormenta de broadcast en la Capa 2 del modelo OSI. Cualquier paquete de difusión daría vueltas de manera indefinida por el anillo de switches, duplicándose y consumiendo los recursos de procesamiento hasta colapsar los dispositivos de la red local.

Al introducir un Router (Capa 3), este actúa como una barrera natural contra el broadcast. El router segmenta el bucle físico en dos subredes lógicas totalmente independientes, permitiendo que la información fluya de manera circular controlada mediante el direccionamiento IP y las tablas de enrutamiento lógico.

3. Si el Switch central de la topología en Estrella sufre una avería eléctrica total, ¿qué le ocurre al resto de los componentes de la red? ¿Y si ocurriera lo mismo con un Hub intermedio de la topología en Bus?

En la topología en Estrella, el nodo central representa un punto único de fallo. Si el switch se apaga o se rompe, la red completa cae de forma inmediata y ningún ordenador podrá comunicarse con los demás, aunque sus tarjetas de red y cables individuales estén en perfecto estado.

En la topología en Bus lineal, si un Hub central o intermedio de la línea troncal falla, la red no cae por completo, sino que se fragmenta o divide en dos segmentos aislados. Los ordenadores que se encuentran a la izquierda del fallo podrán seguir comunicándose entre sí, y los de la derecha harán lo propio, pero habrá una pérdida total de conectividad interconectada entre ambos lados del canal físico cortado.