Capitulo 1 Diseño LAN

5/21/2018 Capitulo 1 Dise o LAN

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Nicols Contador Informacin pblica de Cisco 1

Diseo de LAN

Conmutacin y conexin inalmbrica de LAN.Captulo 1


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Modelo de redes jerrquicas

La construccin de una LAN que satisfaga las necesidades deempresas pequeas o medianas tiene ms probabilidades de serexitosa si se utiliza un modelo de diseo jerrquico. Encomparacin con otros diseos de redes, una red jerrquica seadministra y expande con ms facilidad y los problemas seresuelven con mayor rapidez.


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Redes jerrquicas

El diseo de redes jerrquicas implica la divisin de la red en capasindependientes. Cada capa cumple funciones especficas que definen surol dentro de la red general. La separacin de las diferentes funcionesexistentes en una red hace que el diseo de la red se vuelva modular yesto facilita la escalabilidad y el rendimiento. El modelo de diseojerrquico tpico se separa en tres capas: capa de acceso, capa de

distribucin y capa ncleo. Un ejemplo de diseo de red jerrquico de trescapas se observa en la figura.


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Redes jerrquicas

Capa de acceso

La capa de acceso interacta con dispositivos finales, como PC,impresoras y telfonos IP, para proporcionar acceso al resto de la red. Lacapa de acceso puede incluir routers, switches, puentes, hubs y puntos

de acceso inalmbricos (AP). El propsito principal de la capa de accesoes aportar un medio de conexin de los dispositivos a la red y controlarqu dispositivos pueden comunicarse en la red.


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Redes jerrquicas

Capa de distribucin

La capa de distribucin agrega los datos recibidos de los switches de lacapa de acceso antes de que se transmitan a la capa ncleo para elenrutamiento hacia su destino final. La capa de distribucin controla el

flujo de trfico de la red con el uso de polticas y traza los dominios debroadcast al realizar el enrutamiento de las funciones entre las LANvirtuales (VLAN) definidas en la capa de acceso. Las VLAN permiten alusuario dividir en segmentos el trfico sobre un switch en subredesseparadas.


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Redes jerrquicas

Capa ncleo

La capa ncleo del diseo jerrquico es la backbone de alta velocidad dela internetwork. La capa ncleo es esencial para la interconectividad entrelos dispositivos de la capa de distribucin, por lo tanto, es importante que

el ncleo sea sumamente disponible y redundante. El rea del ncleotambin puede conectarse a los recursos de Internet. El ncleo agrega eltrfico de todos los dispositivos de la capa de distribucin, por lo tantodebe poder reenviar grandes cantidades de datos rpidamente.


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Principio de diseo de redes jerrquicas

Dimetro de la red

Al disear una topologa de red jerrquica, lo primero que debeconsiderarse es el dimetro de la red. Con frecuencia, el dimetro es unamedida de distancia pero en este caso se utiliza el trmino para medir elnmero de dispositivos. El dimetro de la red es el nmero de dispositivosque un paquete debe cruzar antes de alcanzar su destino. Mantener bajo

el dimetro de la red asegura una latencia baja y predecible entre losdispositivos.


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Agregado de ancho de banda

Cada capa en el modelo de redes jerrquicas es una candidata posible para elagregado de ancho de banda. Este agregado es la prctica de considerar losrequisitos de ancho de banda especficos de cada parte de la jerarqua. Despusde que se conocen dichos requisitos de la red, se pueden agregar enlaces entreswitches especficos, lo que recibe el nombre de agregado de enlaces. El agregadode enlaces permite que se combinen los enlaces de puerto de los switchesmltiples a fin de lograr un rendimiento superior entre los switches. Cisco cuentacon una tecnologa de agregado de enlaces especfica llamada EtherChannel, quepermite la consolidacin de mltiples enlaces de Ethernet.


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Redundancia

La redundancia es una parte de la creacin de una red altamentedisponible. Se puede proveer redundancia de varias maneras. Porejemplo, se pueden duplicar las conexiones de red entre los dispositivos ose pueden duplicar los propios dispositivos.


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Red convergente

Las empresas pequeas y medianas adoptan la idea de ejecutarservicios de voz y video en sus redes de datos. Observemos cmola voz y el video sobre IP (VoIP) afectan una red jerrquica.



Red convergente

La convergencia es el proceso de combinacin de lascomunicaciones con voz y video en una red de datos.

Un beneficio de una red convergente es la existencia de slo unared para administrar. Con las redes de voz, video y datosseparadas, los cambios realizados en la red deben coordinarse a

travs de redes. Adems, existen costos adicionales que resultandel uso de tres conjuntos de cableado de redes. El uso de una rednica significa que el usuario slo debe administrar unainfraestructura conectada por cables.

Otro beneficio es el menor costo de implementacin y

administracin. Es menos costoso implementar una infraestructurade red nica que tres infraestructuras de redes distintas. Laadministracin de una red nica es tambin menos costosa.



Red convergente

Las redes convergentes ofrecen opciones que no existan conanterioridad. Ahora se pueden unir las comunicaciones de voz yvideo directamente en el sistema de la computadora personal deun empleado.



Relaciones entre los switches y las funcionesespecficas en la LAN

Al considerar el trfico para los medios de almacenamiento y losservidores de datos, se debe considerar el trfico cliente-servidor yel trfico servidor-servidor.

Segn se observa en la figura, el trfico entre el cliente y elservidor es el trfico generado cuando el dispositivo de un clienteaccede a los datos de los medios de almacenamiento o de losservidores de datos. El trfico entre el cliente y el servidorhabitualmente atraviesa mltiples switches para alcanzar sudestino.




El trfico entre servidor y servidor es el trfico generado entre losdispositivos de almacenamiento de datos en la red. Algunasaplicaciones del servidor generan volmenes muy altos de trficoentre los almacenamientos de datos y otros servidores. Paraoptimizar el trfico entre servidor y servidor, los servidores quenecesitan acceso frecuente a ciertos recursos se deben ubicar a

muy corta distancia uno del otro para que el trfico que generanno afecte el rendimiento del resto de la red.




Diagramas de topologa

Un diagrama de topologa es una representacin grfica de lainfraestructura de una red. Un diagrama de topologa muestracmo se interconectan todos los switches e incluye detalles dequ puerto del switch interconecta los dispositivos. Un diagramade topologa muestra de forma grfica toda ruta redundante otodos los puertos agregados entre los switches que aportanresiliencia y rendimiento. Demuestra dnde y cuntos switchesestn en uso en su red, as como tambin identifica su

configuracin.



Relaciones entre los switchs y las funcionesespecficas en la LAN

Diagramas de topologa

Al tener un diagrama de topologa, se pueden identificarvisualmente los potenciales cuellos de botella en un trfico de redde manera que se pueda centrar la recopilacin de datos delanlisis de trfico en reas en las que las mejoras pueden ejercer

el impacto ms significativo en el rendimiento.



Caractersticas de los switchs

Factores de forma del switch

Al seleccionar un switch se necesita decidir entre unaconfiguracin fija o una configuracin modular y entre apilable y noapilable. Otra consideracin es el grosor del switch expresado encantidad de bastidores. Por ejemplo, los Switches de configuracin

fija que se muestran en la figura son todos de 1 bastidor (1U). Confrecuencia estas opciones se denominan factores de forma delswitch.




Switches de configuracin fija

Los switches de configuracin fija son slo lo que podraesperarse: fijos en su configuracin. Esto significa que no sepueden agregar caractersticas u opciones al switch ms all delas que originalmente vienen con l. El modelo en particular quese compra determina las caractersticas y opciones disponibles.Por ejemplo, si se adquiere un switch fijo gigabit de 24 puertos, nose pueden agregar puertos cuando se les necesite.




Switches modulares

Los switches modulares ofrecen ms flexibilidad en suconfiguracin. Habitualmente, los switches modulares vienen conchasis de diferentes tamaos que permiten la instalacin dediferentes nmeros de tarjetas de lneas modulares.

Switches apilables

Los switches apilables pueden interconectarse con el uso de uncable especial del backplane que otorga rendimiento de ancho debanda alto entre los switches. Cisco introdujo la tecnologaStackWise en una de sus lneas de productos con switches.StackWise permite interconectar hasta nueve switches con el usode conexiones backplane totalmente redundantes.




Densidad del puerto

La densidad del puerto es el nmero de puertos disponibles en unsolo switch.




Velocidades de reenvo

Las velocidades de reenvo definen las capacidades deprocesamiento de un switch mediante la estimacin de la cantidadde datos que puede procesar por segundo el switch.




Agregado de enlaces

Como parte del agregado de ancho de banda, se debe determinarsi existen puertos suficientes en un switch para agregar y asadmitir el ancho de banda requerido. Por ejemplo, considere unpuerto Gigabit Ethernet que transporta hasta 1 Gb/s de trfico. Si

tiene un switch con 24 puertos con todos los puertos capaces deejecutar a velocidades de gigabit, podra generar hasta 24 Gb/s detrfico de red. Si el switch est conectado con el resto de la red atravs de un nico cable de red, puede slo enviar 1 Gb/s dedatos al resto de la red. Debido a la contencin para el ancho debanda, los datos se enviaran con ms lentitud. El resultado es

una velocidad de cable de 1/24 disponible para cada uno de los24 dispositivos conectados al switch.




El agregado de enlace ayuda a reducir estos cuellos de botella deltrfico al permitir la unin de hasta ocho puertos de switch para lascomunicaciones de datos y al suministrar hasta 8 Gb/s derendimiento de datos cuando se utilizan los puertos GigabitEthernet.




Power over Ethernet

Power over Ethernet (PoE) permite que el switch suministreenerga a un dispositivo por el cableado de Ethernet existente.Como se puede observar en la figura, esta caracterstica puede

utilizarse por medio de los telfonos IP y algunos puntos deacceso inalmbricos.




Funciones de la Capa 3 Normalmente, los switches operan en la Capa 2 del modelo de

referencia OSI donde pueden ocuparse principalmente de lasdirecciones MAC de los dispositivos conectados con los puertosdel switch. Los switches de la Capa 3 ofrecen una funcionalidad

avanzada. Los switches de la Capa 3 tambin reciben el nombrede switches multicapas.



Caractersticas de los switchs en una red jerrquica

Switch de acceso. Los switches de la capa de acceso facilitan la conexin de los

dispositivos de nodo final a la red. Por esta razn, necesitanadmitir caractersticas como seguridad de puerto, VLAN, FastEthernet/Gigabit Ethernet, PoE y agregado de enlaces.

La seguridad de puerto permite que el switch decida cuntos y qudispositivos especficos se permiten conectar al switch.


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Las VLAN son un componente importante de una red convergente.El trfico de voz habitualmente recibe una VLAN separada. Deesta manera, el trfico de voz puede admitirse con ms ancho debanda.

Segn los requerimientos de rendimiento para su red, debe elegir

entre los puertos de switch Fast Ethernet y Gigabit Ethernet. FastEthernet permite hasta 100 Mb/s de trfico por puerto de switch.

El agregado de enlaces permite que el switch utilice enlacesmltiples simultneamente. Los switches de capa de acceso sebenefician con el agregado de enlaces cuando se agrega ancho

de banda hasta los switches de capa de distribucin.


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En una red convergente que admite trfico de red de datos, voz yvideo, los switches de capa de acceso necesitan admitir QoS paramantener la prioridad del trfico.


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Switch de distribucin. Los switches de capa de distribucin desempean una funcin

muy importante en la red. Recopilan los datos de todos losswitches de capa de acceso y los envan a los switches de capancleo.

Los switches de capa de distribucin proporcionan funciones deenrutamiento entre las VLAN para que una VLAN puedacomunicarse con otra en la red.


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Switch de distribucin. Polticas de seguridad

Otro motivo por el que se necesita la funcionalidad de la Capa 3

para los switches de capa de distribucin obedece a las polticasde seguridad avanzada que pueden aplicarse al trfico de red. Seutilizan listas de acceso para controlar cmo fluye el trfico atravs de la red.


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Switch de distribucin. Calidad de servicio

Los switches de capa de distribucin tambin necesitan admitir

QoS para mantener la prioridad del trfico que proviene de losswitches de capa de acceso que implementaron QoS. Laspolticas de prioridad aseguran que se garantice el ancho debanda adecuado para las comunicaciones de audio y video a finde mantener una calidad aceptable del servicio.


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Switch de distribucin. Es importante que los switches de distribucin admitan

redundancia para una disponibilidad adecuada. La prdida de unswitch de capa de distribucin podra afectar en gran medida alresto de la red porque todo el trfico de capa de acceso pasa a

travs de los switches de capa de distribucin. Normalmente, losswitches de capa de distribucin se implementan en pares paraasegurar la disponibilidad. Adems, se recomienda que losswitches de capa de distribucin admitan fuentes de energamltiples de intercambio en caliente.


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Switch de distribucin. Los switches de capa de distribucin necesitan admitir el agregado

de enlaces. Habitualmente, los switches de capa de accesoutilizan enlaces mltiples para conectarse a un switch de capa dedistribucin para asegurar el adecuado ancho de banda y as

adaptar el trfico generado en la capa de acceso y aportartolerancia ante fallas en caso de que se pierda un enlace.


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Switch de capa ncleo. La capa ncleo de una topologa jerrquica es una backbone de

alta velocidad de la red y requiere switches que pueden manejartasas muy altas de reenvo. La velocidad de reenvo requeridadepende en gran medida del nmero de dispositivos que

participan en la red.


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Switch de capa ncleo. Agregado de enlaces

La capa ncleo tambin necesita admitir el agregado de enlaces

para asegurar el ancho de banda adecuado que ingresa al ncleoproveniente de los switches de capa de distribucin. Los switchesde capa de distribucin deben tener soporte para conexionesagregadas de 10GbE.


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Switch de capa ncleo. Redundancia: La disponibilidad de la capa ncleo es tambin

esencial para crear tanta redundancia como se pueda.

QoS es una parte importante de los servicios prestados por losswitches de capa ncleo.


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Switch para pequeas y medianas empresas.

Cisco tiene siete lneas de productos de switches. Cada lnea de productoofrece diferentes caractersticas y funciones que permiten hallar el switchcorrecto que cumpla con los requerimientos funcionales de su red. Laslneas de productos de switches Cisco son:

Catalyst Express 500

Catalyst 2960

Catalyst 3560

Catalyst 3750

Catalyst 4500

Catalyst 4900

Catalyst 6500


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Switch para pequeas y medianas empresas.


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