Capítulo 4 — Infraestructura crítica y seguridad sectorial: laboratorio guiado y síntesis aplicada

Capítulo 4 — Infraestructura crítica y seguridad sectorial: laboratorio guiado y síntesis aplicada

Mapa de la lección

Lección 04 publicada. Mapa, ejemplo, EX050.

flowchart TD
  N0["Resultados de aprendizaje y conexión"]
  N1["4.1 Cascadas"]
  N2["Visual 4 — por qué el generador puede no salvar el s"]
  N3["4.2 Lab 4: ¿qué más falla? sintético"]
  N4["4.4 Actividad práctica y rúbrica de evaluación"]
  N5["Síntesis del capítulo"]
  N6["Capítulo 1"]
  N7["Capítulo 2"]
  N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4 --> N5 --> N6 --> N7
  N7 --> EX["Ejemplo resuelto"]
  EX --> Q["Ejercicio EX050"]

Dibujo lógico

flowchart LR
  N0["Resultados de aprendizaje y conexión"]
  N1["4.1 Cascadas"]
  N2["Visual 4 — por qué el generador puede no salvar el s"]
  N3["4.2 Lab 4: ¿qué más falla? sintético"]
  N4["4.4 Actividad práctica y rúbrica de evaluación"]
  N5["Síntesis del capítulo"]
  N6["Capítulo 1"]
  N7["Capítulo 2"]
  N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4 --> N5 --> N6 --> N7 --> Q["EX050"]

[Resultados de aprendizaje y conexión]
    |
    v
[4.1 Cascadas]
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    v
[Visual 4 — por qué el generador puede no salvar el s]
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    v
[4.2 Lab 4: ¿qué más falla? sintético]
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    v
[4.4 Actividad práctica y rúbrica de evaluación]
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    v
[Síntesis del capítulo]
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    v
[Capítulo 1]
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    v
[Capítulo 2]
    |
    v
[Ejemplo resuelto] --> [Ejercicio EX050]

Resultados de aprendizaje y conexión

Al terminar este capítulo será capaz de:

• leer un mapa sencillo de dependencias escrito como texto, incluidos los respaldos;
• predecir y luego comprobar qué servicios fallan cuando falla uno (una cascada);
• explicar por qué un respaldo puede no proteger un servicio y qué deja fuera un modelo;
• elaborar una ficha del servicio anotada de una página que reúna los capítulos 1 a 3;
• comprobar su propia preparación con una breve autoevaluación del curso.

Este capítulo aplica todo lo visto: primero la consecuencia (capítulo 1), práctica segura solo con datos sintéticos (capítulo 2) y dependencias (capítulo 3). Completa la tarea guiada del curso.

4.1 Cascadas

Cuando falla un servicio y, a su vez, fallan otros que dependen de él, el fallo se propaga en cascada. Las cascadas son la razón por la que las infraestructuras críticas se tratan como un sistema conectado y no como una lista de organizaciones separadas, y por la que las listas nacionales agrupan los servicios en funciones que dependen unas de otras (CISA, National Critical Functions Set). Los apagones de Ucrania y el incidente de ransomware del oleoducto de los capítulos anteriores tuvieron efectos mucho más allá de la primera organización afectada.

Puede razonar sobre las cascadas con un lápiz: dibuje cada servicio, trace una flecha hacia cada cosa que necesita y, después, «apague» una caja y siga las flechas hacia atrás. Unas pocas líneas de código pueden llevar esa misma contabilidad sin errores, que es lo que hace el Lab 4.

Visual 4 — por qué el generador puede no salvar el servicio (sintético)

flowchart LR
    P[Falla la red eléctrica] --> N[Falla la red telefónica]
    P --> W[Se detienen las bombas de agua]
    N --> C[El centro no puede operar]
    W --> C
    G[Funciona el generador] --> L[Hay electricidad local]
    L -. insuficiente sin teléfono y agua .-> C
    C --> PH[La farmacia pierde un servicio anterior]

Alternativa textual: en el mapa sintético del Laboratorio 4, perder la electricidad también detiene la red telefónica y las bombas de agua. El generador mantiene la electricidad local, pero el centro no puede operar sin teléfono ni agua; la farmacia también pierde ese servicio. El modelo omite tiempos, fallos parciales y alternativas manuales; confirme dependencias reales con el responsable.

4.2 Lab 4: ¿qué más falla? (sintético)

Objetivo: seguir la cascada cuando fallan uno o dos servicios de Larkfield. Insumos: el mapa sintético del código. Alcance autorizado: solo su propio ordenador; sin red ni datos reales. Pasos: lea el mapa; antes de mirar la salida, anote lo que espera que falle en cada escenario; después compárelo con la salida impresa (o ejecute python3 lab4.py). Evidencia esperada: sus predicciones, la salida y una frase por cada diferencia. Cómo leer el mapa: cada línea es service ; what it needs (servicio; lo que necesita). Las necesidades se separan con comas: el servicio las necesita todas. Una barra vertical a|b significa que basta con a o con b (b es un respaldo de a). Un servicio sin nada después del punto y coma no depende de nada en este modelo.

# Lab 4 - who is affected if one thing fails? (offline, standard library only; all data synthetic)
# Each line: service ; what it needs to keep working (comma-separated)
MAP = """
grid power      ;
backup diesel   ; fuel delivery
fuel delivery   ; roads
roads           ;
phone network   ; grid power
water pumps     ; grid power, phone network
clinic          ; grid power|backup diesel, water pumps, phone network
card payments   ; phone network, grid power
pharmacy        ; card payments, clinic
"""
needs = {}
for line in MAP.strip().splitlines():
    name, deps = (part.strip() for part in line.split(";"))
    # "a|b" means: either a or b is enough (a backup)
    needs[name] = [set(d.strip().split("|")) for d in deps.split(",") if d.strip()]

def still_working(failed):
    up = {s for s in needs if s not in failed}
    changed = True
    while changed:
        changed = False
        for s in sorted(up):
            for options in needs[s]:
                if not (options & up):
                    up.discard(s)
                    changed = True
                    break
    return up

for failed in (["grid power"], ["phone network"], ["roads"], ["grid power", "roads"]):
    up = still_working(set(failed))
    down = sorted(set(needs) - up - set(failed))
    print(f"FAIL {' + '.join(failed):<20} -> also down: {', '.join(down) if down else '(nothing else)'}")

Salida esperada (Python 3.13.5):

FAIL grid power           -> also down: card payments, clinic, pharmacy, phone network, water pumps
FAIL phone network        -> also down: card payments, clinic, pharmacy, water pumps
FAIL roads                -> also down: backup diesel, fuel delivery
FAIL grid power + roads   -> also down: backup diesel, card payments, clinic, fuel delivery, pharmacy, phone network, water pumps

Lectura del resultado.

1. Falla la red eléctrica. El centro de salud tiene un respaldo diésel y, aun así, el centro cae. ¿Por qué? El centro también necesita las bombas de agua y la red telefónica, y en este mapa ambas necesitan la red eléctrica sin respaldo. El generador mantiene encendidas las luces del centro, pero sin agua ni teléfono no puede funcionar. Un respaldo protege una dependencia, no todo el servicio.
2. Falla la red telefónica. Las bombas de agua caen, porque en este mapa las bombas necesitan la red telefónica (piense en el control remoto y la telemetría). Después caen el centro y la farmacia. Si las bombas reales se detienen cuando fallan las comunicaciones es justo el tipo de pregunta que hay que hacer al dueño; muchas estaciones pueden funcionar en local. El modelo solo es tan cierto como sus líneas.
3. Fallan las carreteras. Solo caen la entrega de combustible y el respaldo diésel. No se ve afectado nada más mientras la red eléctrica funcione. El respaldo ha fallado en silencio, y nadie lo notaría hasta que hiciera falta.
4. Fallan a la vez la red eléctrica y las carreteras. Cae todo. Las crisis reales (tormentas, inundaciones) a menudo rompen varias cosas a la vez.

Lo que deja fuera el modelo. El tiempo (el generador tiene combustible para dos horas; la red telefónica puede tener baterías), los fallos parciales (una señal débil, un sistema lento), las personas (personal que no puede llegar al trabajo) y las alternativas manuales (pagos en efectivo, listas en papel). Un modelo le ayuda a hacer mejores preguntas; no le dice lo que realmente ocurrirá.

Probar un cambio. Dos modificaciones «¿y si…?» muestran cómo cambian el panorama los respaldos. Estas salidas se obtuvieron modificando el mapa exactamente como se describe:

• Modificación A: dar una batería a la red telefónica; cambie su línea por phone network ; grid power|phone battery y añada la línea phone battery ;. Ahora, un fallo de la red eléctrica hace caer: los pagos con tarjeta, el centro, la farmacia y las bombas de agua. El teléfono sobrevive, pero el centro sigue fallando porque las bombas de agua siguen necesitando la red eléctrica.
• Modificación B: la modificación A más dar a las bombas de agua el respaldo diésel: water pumps ; grid power|backup diesel, phone network. Ahora, un fallo de la red eléctrica solo hace caer: los pagos con tarjeta y la farmacia. El centro sobrevive. La farmacia falla porque los pagos con tarjeta necesitan directamente la red eléctrica, lo que sugiere la pregunta «¿puede la farmacia cobrar en efectivo o registrar las ventas en papel?».

4.3 Ejemplo resuelto: la ficha del servicio de Sam (sintético)

El artefacto anotado del curso es una ficha del servicio de una página: un resumen en lenguaje llano de un servicio esencial que un recién llegado puede escribir a partir de información pública o sintética. La ficha de Sam para el centro de salud:

Ficha del servicio — Larkfield Community Clinic (sintético) · Autoría: Sam Reyes · Fecha: semana 4 · Difusión: TLP:AMBER+STRICT (solo dentro del centro)

Función: prestar atención médica sin cita previa y dispensar medicamentos a unos 20 000 vecinos. Primeros perjudicados si se detiene: pacientes que necesitan atención en el día y recetas de uso continuado; la farmacia, aguas abajo.

Orden de preocupación: (1) seguridad de las personas: medicamentos erróneos o que faltan, vacunas conservadas a una temperatura incorrecta; (2) continuidad: sin lista de citas ni teléfono; (3) confianza: registros erróneos; (4) privacidad: filtración de datos de pacientes.

Dependencias clave: red eléctrica (respaldo: generador, combustible para 2 h, que depende de la entrega de combustible); teléfono e internet de LinkNet (no se conoce respaldo); MedBook (nube); Larkfield Water; una sola persona de enfermería que conoce la alarma del frigorífico.

Dos frases de riesgo: (a) Como LinkNet es nuestra única conexión, un corte de LinkNet podría detener a la vez las citas, las reservas telefónicas y los pagos con tarjeta, lo que llevaría a rechazar pacientes durante horas. (b) Como el personal recibe correos falsos de MedBook, alguien podría introducir su contraseña en una página falsa, lo que llevaría a que una persona ajena bloqueara la lista de citas.

Hallazgo del laboratorio (mapa sintético): en el Lab 4, un fallo de la red eléctrica detiene el centro incluso con el generador, porque también fallan las bombas de agua y el teléfono.

Supuesto / desconocido: que no existe una lista de citas en papel; si LinkNet tiene batería de respaldo; si MedBook usa un segundo factor.

Preguntas para la persona dueña (H. Novak): ¿Hay una lista impresa a diario? ¿Es posible una segunda línea de internet o un respaldo móvil? ¿Se puede formar a otra persona en la alarma del frigorífico?

Lo que no hice: contactar con LinkNet ni con MedBook, probar ningún sistema ni cambiar ninguna configuración.

Cada línea puede rastrearse hasta algo aprendido en el curso, y cada suposición está marcada.

4.4 Actividad práctica y rúbrica de evaluación

Escriba su propia ficha de un servicio que elija (a partir de información pública) o de Larkfield Water, con los detalles sintéticos de este libro. Use los encabezados de 4.3. Después complete sin apuntes la autoevaluación siguiente.

Una ficha con 12 puntos o más sobre 15, sin ningún cero, alcanza el nivel del curso.

Autoevaluación del curso (cuestionario breve). Responda en una línea cada pregunta y después compruebe los resultados resueltos en EX050.

1. Nombre dos sectores de infraestructura crítica.
2. Ordene: confidencialidad, seguridad de las personas, disponibilidad.
3. ¿Tener un usuario es lo mismo que tener permiso?
4. ¿Cuáles son las cinco partes de un buen aviso?
5. ¿Quién puede recibir información TLP:RED?
6. ¿Qué hace un PLC?
7. ¿Qué es una dependencia compartida?
8. ¿Por qué un respaldo puede no proteger un servicio?

4.5 Errores comunes y límites

• Leer la salida del laboratorio como una predicción de la realidad y no como una consecuencia de las líneas del mapa.
• Olvidar que a|b significa una u otra y que las comas significan todas.
• Añadir un respaldo y dar por hecho que todo el servicio ya está seguro.
• Escribir una ficha del servicio llena de suposiciones sin marcar, o reunir datos sondeando un servicio real.
• Límites: el laboratorio ignora el tiempo, los fallos parciales, las personas y las alternativas manuales; el análisis real de dependencias lo hacen los dueños con datos reales y se enseña en cursos posteriores.

Ejercicios — capítulo 4

EX039 — Leer el mapa. Objetivo: interpretar la notación. Insumos: la línea clinic ; grid power|backup diesel, water pumps, phone network. Pasos: explicar con palabras lo que necesita el centro. Evidencia esperada: una o dos frases. Rúbrica: 3 = necesita (red eléctrica o respaldo diésel) y bombas de agua y red telefónica: los tres grupos; 2 = un desliz menor sobre «una u otra» o «todas»; 1 = trata todo como alternativas; 0 = nada.

EX040 — Predecir antes de mirar. Objetivo: practicar la predicción. Insumos: el mapa, escenario «falla la red eléctrica». Pasos: sin la salida, enumerar lo que espera que falle y después comparar. Evidencia esperada: predicción, salida y una frase por diferencia. Rúbrica: 3 = predicción honesta registrada y diferencias explicadas (sobre todo por qué el centro falla a pesar del generador); 2 = comparación sin explicación; 1 = solo copia la salida; 0 = nada.

EX041 — Por qué no bastó el generador. Objetivo: explicar el resultado clave. Insumos: la línea 1 de la salida. Pasos: explicarlo en dos frases. Evidencia esperada: la explicación. Rúbrica: 3 = el generador solo cubre la electricidad; el centro también necesita las bombas de agua y el teléfono, que fallan sin la red eléctrica; 2 = menciona una de las dos cosas; 1 = vago; 0 = nada.

EX042 — Fallo silencioso. Objetivo: reconocer la pérdida oculta de un respaldo. Insumos: la línea 3 de la salida. Pasos: explicar por qué «fallan las carreteras» es más preocupante de lo que parece y sugerir una forma en que el dueño podría notarlo. Evidencia esperada: dos frases. Rúbrica: 3 = no falla nada visible, pero el centro ha perdido su respaldo mientras la red eléctrica funciona; el dueño podría revisar los niveles de combustible o el estado de las entregas, o probar el generador con regularidad; 2 = solo la primera parte; 1 = «no pasa nada, así que bien»; 0 = nada.

EX043 — Cuestionar el modelo. Objetivo: poner en duda los supuestos. Insumos: la línea 2 de la salida (las bombas fallan cuando falla el teléfono). Pasos: escribir una pregunta para el dueño del agua y decir por qué importa la respuesta. Evidencia esperada: pregunta y motivo. Rúbrica: 3 = pregunta si las bombas pueden funcionar en local o a mano sin comunicaciones, y explica que, si es así, no se produciría la cascada hasta el centro; 2 = pregunta sin motivo; 1 = acepta la salida como un hecho; 0 = nada.

EX044 — Modificación A. Objetivo: razonar sobre un cambio. Insumos: el resultado de la modificación A. Pasos: explicar por qué el centro sigue fallando con una batería para el teléfono. Evidencia esperada: una o dos frases. Rúbrica: 3 = ahora el teléfono sobrevive, pero las bombas de agua siguen necesitando la red eléctrica sin respaldo, y el centro necesita agua; 2 = parcial; 1 = incorrecto; 0 = nada.

EX045 — Modificación B. Objetivo: seguir un segundo cambio. Insumos: el resultado de la modificación B. Pasos: explicar por qué el centro sobrevive y la farmacia no, y proponer una alternativa manual para la farmacia. Evidencia esperada: explicación y alternativa. Rúbrica: 3 = la electricidad, el agua y el teléfono del centro tienen ahora una vía que funciona; la farmacia necesita los pagos con tarjeta, que necesitan directamente la red eléctrica; una alternativa como el efectivo o registros en papel que se introducen después; 2 = solo la explicación; 1 = vago; 0 = nada.

EX046 — Lo que deja fuera el modelo. Objetivo: indicar los límites. Insumos: la sección 4.2. Pasos: nombrar tres cosas que el laboratorio no modela y cómo podría cambiar cada una el resultado. Evidencia esperada: tres pares. Rúbrica: 3 = tres entre el tiempo, los fallos parciales, las personas y las alternativas manuales, cada una con un efecto (por ejemplo, el generador se queda sin combustible a las dos horas); 2 = tres sin efectos; 1 = una o dos; 0 = nada.

EX047 — Dibujarlo. Objetivo: convertir un texto en un diagrama. Insumos: el mapa original. Pasos: dibujar cajas y flechas (en papel o como esquema de texto) y sombrear lo que falla cuando falla la red telefónica. Evidencia esperada: diagrama con un sombreado que coincida con la línea 2 de la salida. Rúbrica: 3 = los nueve servicios, flechas del dependiente a la dependencia, la alternativa «una u otra» marcada y sombreado correcto; 2 = un error; 1 = varios; 0 = nada.

EX048 — Escribir una ficha del servicio. Objetivo: elaborar el artefacto del curso. Insumos: los detalles sintéticos de Larkfield Water de los capítulos 1 a 4 (bombas, tratamiento, D. Brandt, electricidad, LinkNet, el proveedor de las bombas). Pasos: escribir una ficha del servicio con los encabezados de 4.3. Evidencia esperada: una ficha de una página. Rúbrica: usar la rúbrica de 4.4; 3 = 13–15 sin ningún cero; 2 = 10–12; 1 = 6–9; 0 = menos de 6.

EX049 — Revisión entre pares. Objetivo: evaluar con una rúbrica. Insumos: la ficha de Sam en 4.3. Pasos: puntuarla con la rúbrica de 4.4 y nombrar una mejora. Evidencia esperada: cinco puntuaciones, el total y la mejora. Rúbrica: 3 = puntuaciones defendibles (altas en la mayoría de los criterios) con una mejora concreta (por ejemplo, añadir un dependiente aguas abajo además de la farmacia, o un contacto para comunicar incidentes); 2 = puntuaciones sin mejora; 1 = puntuaciones sin justificar; 0 = nada.

EX050 — Autoevaluación del curso. Objetivo: confirmar los conocimientos básicos. Insumos: las ocho preguntas de 4.4. Pasos: responder cada una en una línea sin apuntes. Evidencia esperada: ocho respuestas. Rúbrica: 3 = siete u ocho correctas; 2 = cinco o seis; 1 = tres o cuatro; 0 = menos.

Síntesis del capítulo

Los fallos de las infraestructuras críticas se propagan en cascada a lo largo de las dependencias, y los respaldos solo protegen la dependencia que sustituyen, y solo mientras se mantienen sus propias dependencias. Un modelo pequeño y sintético hace visibles las cascadas y, sobre todo, genera buenas preguntas; nunca sustituye el conocimiento del dueño. La ficha del servicio reúne el curso en una página honesta: función, orden de consecuencias, dependencias, frases de riesgo, supuestos y lo que usted no hizo.

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