Objetivos y componentes de diseño LAN

1- Objetivos del diseño LAN

El diseño de una red puede ser una tarea fascinante e implica mucho más que simplemente conectar computadores entre sí. Una red requiere muchas funciones para ser escalable y fácil de administrar. Para diseñar redes confiables y escalables, los diseñadores de red deben darse cuenta de que cada uno de los componentes principales de una red tiene requisitos de diseño específicos. Inclusive una red compuesta por sólo cincuenta nodos, puede presentar complejos problemas que podrían tener consecuencias impredecibles. El intento de diseñar y desarrollar redes que contengan miles de nodos puede presentar problemas aún más complejos.

El primer paso en el diseño de una LAN es establecer y documentar los objetivos de diseño. Estos objetivos son específicos para cada organización o situación. Sin embargo, los siguientes requisitos tienden a aparecer en la mayoría de los diseños de red:

Funcionalidad: La red debe funcionar. Es decir, debe permitir que los usuarios cumplan con sus requisitos laborales. La red debe suministrar conectividad de usuario a usuario y de usuario a aplicación con una velocidad y confiabilidad razonables.

Escalabilidad: La red debe poder aumentar de tamaño. Es decir, el diseño original debe aumentar de tamaño sin que se produzcan cambios importantes en el diseño general.

Adaptabilidad: La red debe estar diseñada teniendo en cuenta las tecnologías futuras y no debe incluir ningún elemento que limite la implementación de nuevas tecnologías a medida que se tornan disponibles.

Facilidad de administración: La red debe estar diseñada para facilitar su monitoreo y administración, con el objeto de asegurar una estabilidad de funcionamiento constante.

Estos requisitos son específicos para ciertos tipos de redes y más generales en otros tipos de redes.

Componentes fundamentales del diseño LAN

Con el surgimiento de tecnologías de alta velocidad que se produjo en los últimos años, tales como Modo de transferencia asíncrona (ATM) y las arquitecturas LAN más complejas que utilizan la conmutación LAN y las VLAN, muchas organizaciones han actualizado las LAN existentes o han planificado, diseñado e implementado nuevas LAN. Para diseñar las LAN para tecnologías de alta velocidad y aplicaciones basadas en multimedia, los diseñadores de red deben hacer frente a los siguientes componentes críticos del diseño general de las LAN:

Función y ubicación de los servidores Detección de colisiones Segmentación Dominios de ancho de banda versus dominios de broadcast

Función y ubicación de los servidores al diseñar una red

Una de las claves para diseñar una red exitosa es comprender la función y la ubicación de los servidores que son necesarios para la red. Los servidores suministran archivos compartidos, impresión, comunicación y servicios de aplicación, tales como procesamiento de texto. Los servidores normalmente no funcionan como estaciones de trabajo; en cambio, ejecutan sistemas operativos especializados, tales como NetWare, Windows NT, UNIX y Linux. En la actualidad, cada servidor por lo general está dedicado a una función, por ejemplo, correo electrónico o archivos compartidos.

Los servidores se pueden clasificar en dos clases distintas: servidores empresariales y servidores de grupo de trabajo. Un servidor empresarial soporta todos los usuarios en la red ofreciendo servicios, tales como correo electrónico o Sistema de nombres de dominio (DNS). El correo electrónico o el DNS son servicios que cualquier persona de una organización necesitan porque son funciones centralizadas. Por otra parte, el servidor de grupo de trabajo soporta un conjunto de usuarios específico brindando servicios tales como procesamiento de texto y archivos compartidos, que son servicios que sólo unos pocos grupos de personas necesitan.

Los servidores empresariales se deben colocar en el servicio de distribución principal (MDF). De esta forma, el tráfico hacia los servidores empresariales sólo tiene que viajar hacia el MDF y no es necesario que se transmita a través de otras redes. Lo ideal es que los servidores de grupo de trabajo se coloquen en el servicio de distribución intermedia (IDF) más cercano a los usuarios que acceden a las aplicaciones en estos servidores. Simplemente debe conectar los servidores directamente al MDF o IDF. Al colocar servidores de grupo de trabajo cerca de los usuarios, el tráfico sólo debe viajar a través de la infraestructura de la red hacia ese IDF y no afecta a los demás usuarios en ese segmento de red. Dentro del MDF y los IDF, los switches LAN de Capa 2 deben tener 100 Mbps o más asignados para estos servidores.

Redes internas

Una de las configuraciones comunes de una LAN es una red interna, a veces denominada "intranet". Los servidores Web de red interna son distintos de los servidores de Web públicos ya que, sin los requeridos permisos y contraseñas, el público no puede acceder a la red interna de una organización. Las redes internas están diseñadas para que sólo los usuarios que tienen privilegios de acceso a una LAN interna de una organización puedan acceder a ellas. Dentro de una red interna, los servidores de Web se instalan en la red y la tecnología del navegador se utiliza como el medio común para acceder a información, por ejemplo, datos financieros o datos basados en texto y gráficos que se guardan en esos servidores.

La adición de una red interna en una red es sólo una de varias aplicaciones y funciones de configuración que pueden proporcionar el aumento necesario sobre los niveles actuales en el

ancho de banda de red. Como el ancho de banda se debe agregar al backbone de la red, los administradores de red también deben tener en cuenta la adquisición de equipos de escritorio sólidos para tener un acceso más veloz a las redes internas. Los nuevos equipos de escritorio y los servidores deben estar equipados con tarjetas de interfaz de red (NIC) Ethernet de 10/100 Mbps para suministrar la mayor flexibilidad de red posible, permitiendo de este modo que los administradores de red dediquen el ancho de banda a las estaciones finales individuales según sea necesario.

Por qué la contención resulta un problema con Ethernet

Debe decidir cuidadosamente la selección y la ubicación de los dispositivos de networking que se utilizarán en la LAN para reducir la detección de colisiones y la contención de medios en una red. Contención se refiere a las colisiones excesivas en Ethernet provocadas por el exceso de dispositivos, cada uno de ellos con una gran demanda del segmento de red. La cantidad de broadcasts se torna excesiva cuando hay demasiados paquetes de clientes que solicitan servicios, demasiados paquetes de servidores que ofrecen servicios, demasiadas actualizaciones de tablas de enrutamiento y demasiados broadcasts de otro tipo que dependen de los protocolos como, por ejemplo, el Protocolo de resolución de direcciones (ARP).

Un nodo Ethernet obtiene acceso al cable disputando con otros nodos Ethernet por el derecho de hacer esto. Cuando la red aumenta de tamaño para incluir una mayor cantidad de nodos en el segmento o cable compartido, y estos nodos tienen cada vez más mensajes que deben transmitir, la probabilidad de que el nodo dispute con éxito su parte del cable se torna más difícil y la red se atasca. La desventaja principal de Ethernet es el hecho de que la contención de acceso a los medios no es escalable ni permite el crecimiento.

Como se indica en la figura, a medida que el tráfico en los medios compartidos aumenta, la frecuencia de colisiones también aumenta. Aunque las colisiones son hechos normales en Ethernet, una cantidad excesiva de colisiones reduce (a veces drásticamente) el ancho de banda disponible. En la mayoría de los casos, el ancho de banda real disponible se reduce a una fracción (alrededor del 35% al 40%) de la totalidad de los 10 Mbps. Esta reducción en el ancho de banda se puede solucionar segmentando la red utilizando puentes, switches o routers.

Relación de los dominios de broadcast con la segmentación

Segmentación es el proceso por el cual un solo dominio de colisión se divide en dos o más dominios de colisión, como se indica en la figura 1. Los puentes o switches de Capa 2 (capa de enlace de datos) se pueden utilizar para segmentar una topología de bus lógica y crear dominios de colisión separados, lo que da como resultado que haya una mayor cantidad de ancho de banda disponible para las estaciones individuales. Observe en la figura 2 que toda la topología de bus todavía representa un solo dominio de broadcast, aunque los puentes y los switches no envían colisiones, sino que envían paquetes de broadcast.

Todos los broadcasts desde cualquier host en el mismo dominio de broadcast son visibles para todos los demás hosts en el mismo dominio de broadcast. Los broadcast deben ser visibles para todos los hosts en el dominio de broadcast para poder establecer la conectividad. La escalabilidad del dominio de ancho de banda depende de la cantidad total de tráfico y la escalabilidad de un dominio de broadcast depende del broadcast total del tráfico. Es importante recordar que los puentes y los switches envían tráfico de broadcast (FF-FF-FF-FF-FF) y que los routers generalmente no lo hacen.

Figura 1

Figura 2

Diferencia entre dominios de ancho de banda y dominios de broadcast

Dominio de ancho de banda es todo lo que está relacionado con un puerto en un puente o switch.

En el caso de un Switch Ethernet, el dominio de ancho de banda también se denomina dominio de

colisión. Todas las estaciones de trabajo dentro de un dominio de ancho de banda compiten por el

mismo recurso de ancho de banda LAN. Todo el tráfico desde cualquier host en el dominio de

ancho de banda es visible para todos los demás hosts. En el caso de un dominio de colisión

Ethernet, dos estaciones pueden transmitir al mismo tiempo, provocando una colisión.

2- Metodología del diseño de red

Reunión y análisis de requisitos

Para que una LAN sea efectiva y sirva para las necesidades de los usuarios, debe diseñarse e implementarse de acuerdo con una serie de pasos sistemáticos planificados, que incluyen lo siguiente:

Reunión de los requisitos y las expectativas de los usuarios Análisis de los requisitos Diseño de la estructura (es decir, la topología) de las Capas 1, 2 y 3 de la LAN Documentación de la implementación física y lógica

El primer paso para diseñar una red debe ser reunir datos acerca de la estructura de la organización. Esta información incluye el historial de la organización y su estado actual, el crecimiento proyectado, las políticas operativas y los procedimientos de administración, los sistemas y procedimientos de oficina y los puntos de vista de las personas que utilizarán las LAN. Necesita contestar las siguientes preguntas: ¿Quiénes son las personas que utilizarán la red? ¿Cuál es su nivel de capacidad y cuáles son sus actitudes acerca de los computadores y de las aplicaciones informáticas? Si contesta estas preguntas y otras preguntas similares, esto lo ayudará a determinar cuánta capacitación será necesaria y cuántas personas se necesitan para soportar la LAN.

Lo ideal es que el proceso de reunión de información ayude a clarificar e identificar los problemas. También debe determinar si hay políticas documentadas en vigencia. ¿Algunos de los datos han sido declarados críticos para el trabajo? ¿Algunas operaciones han sido declaradas críticas para el trabajo? (Los datos y las operaciones críticos para el trabajo son aquellos que se consideran fundamentales para la empresa, y el acceso a ellos es crucial para las actividades que se ejecutan diariamente). ¿Cuáles son los protocolos que están permitidos en la red? ¿Sólo se soportan determinados hosts de escritorio?

A continuación, debe determinar cuál es la persona dentro de la organización que tiene autoridad sobre el direccionamiento, la denominación, el diseño de topología y la configuración. Algunas empresas cuentan con un departamento central de sistemas de Información de administración (MIS) que controla todo. Algunas empresas cuentan con varios departamentos MIS pequeños y, por lo tanto, deben delegar la autoridad a los departamentos. El enfoque se debe centrar en la identificación de recursos y limitaciones de la organización. Los recursos de la organización que pueden afectar la implementación de un nuevo sistema LAN se clasifican en dos categorías generales: hardware/software informático y recursos humanos. El hardware y el software informático existente de una organización se deben documentar y se deben identificar las necesidades de hardware y software proyectadas. ¿Cómo se vinculan y comparten estos recursos actualmente? ¿Cuáles son los recursos financieros de los que dispone la organización? La documentación de esta clase de cosas lo ayuda a estimar los costos y desarrollar un presupuesto para la LAN. Debe asegurarse de que comprende las cuestiones relacionadas con el rendimiento de cualquier red existente.

Factores que afectan la disponibilidad de la red (Paso 1)

La disponibilidad mide la utilidad de la red. Muchos elementos afectan la disponibilidad, incluyendo los siguientes:

Rendimiento Tiempo de respuesta Acceso a los recursos

Cada cliente tiene una definición distinta de lo que es la disponibilidad. Por ejemplo, es posible que sea necesario transportar datos de voz y vídeo a través de la red. Sin embargo, estos servicios requieren mayor ancho de banda del que está disponible en la red o el backbone. Puede aumentar

la disponibilidad agregando más recursos, pero los recursos aumentan los costos. El diseño de red trata de suministrar la mayor disponibilidad posible al menor costo posible.

Una vez que se ha considerado la disponibilidad, el siguiente paso en el diseño de una red es analizar los requisitos de la red y de los usuarios, que se reunieron en el paso anterior. Las necesidades del usuario de la red cambian constantemente. Por ejemplo, a medida que se introducen más aplicaciones de red basadas en voz y vídeo, la presión por aumentar el ancho de banda de la red se torna más intensa.

Otro de los componentes de la fase de análisis es la evaluación de los requisitos del usuario. Una LAN que no puede suministrar información veloz y precisa a los usuarios no es de mucha utilidad. Por lo tanto, debe tomar medidas para asegurar que se cumplen los requisitos de información de la organización y de sus trabajadores.

Topologías físicas utilizadas en networking (Paso 2)

Una vez que han determinado los requisitos generales para la red, el siguiente paso es decidir cuál será la topología LAN general que satisface los requisitos del usuario. En este currículum, nos concentraremos en la topología en estrella y la topología en estrella extendida. Como pudo observar, la topología en estrella/en estrella extendida utiliza una tecnología de acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones (CSMA/CD) Ethernet 802.3 Figura 1. La razón por la cual este currículum se centra en una topología en estrella CSMA/CD es que es, sin duda, la configuración dominante en la industria.

Las partes principales del diseño de una topología LAN se pueden dividir en tres categorías exclusivas del modelo de referencia OSI: la capa de red, la capa de enlace de datos y la capa física Figura 2. Estos componentes de describen en las siguientes secciones.

Figura 1

Figura 2

3- El diseño de la Capa 1

Diseño de la topología de capa 1 método de señalización, tipo de medio y longitud máxima

El cableado físico es uno de los componentes más importantes que se deben tener en cuenta al diseñar una red. Los temas de diseño incluyen el tipo de cableado que se debe utilizar (normalmente cable de cobre o fibra óptica) y la estructura general del cableado. Los medios de cableado de Capa 1 incluyen tipos tales como par trenzado no blindado (UTP) Categoría 5 y cable de fibra óptica, así como también el estándar TIA/EIA-568-A para la disposición y la conexión de los esquemas de cableado. Además de las limitaciones debidas a la distancia, debe evaluar cuidadosamente las ventajas y las desventajas de las diversas topologías, ya que es del cableado que depende la efectividad de la red. Tenga en cuenta que la mayoría de los problemas de la red se deben a cuestiones de Capa 1. Si planea realizar cambios significativos en una red, debe realizar una auditoría de cableado completa para identificar las áreas que se deben actualizar y en las que se debe rehacer el tendido de cableado.

Ya sea que esté diseñando una nueva red o rehaciendo el tendido de cableado en una red existente, se debe utilizar cable de fibra óptica en el backbone y los conductos verticales, colocando cable UTP Categoría 5 en los tendidos de cableado horizontal. La actualización de los cables debe tener prioridad sobre cualquiera de los demás cambios necesarios y las empresas deben asegurar (sin excepción) que estos sistemas cumplan con los estándares industriales bien definidos, tales como las especificaciones TIA/EIA-568-A.

El estándar TIA/EIA-568-A especifica que cada dispositivo conectado a la red debe estar conectado a una ubicación central a través de cableado horizontal. Esto es cierto si todos los hosts que necesitan acceder a la red están ubicados dentro de un límite de distancia de 100 metros para Ethernet UTP Categoría 5, como se especifica en los estándares TIA/EIA-568-A. La tabla que aparece en la figura suministra una lista de los tipos de cable y sus características.

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Diagramación de un tendido de cableado Ethernet basado en estándares desde la estación de

trabajo hasta el HCC, incluyendo distancias

En una topología en estrella simple con un solo centro del cableado, el MDF incluye uno o más

paneles de conexión cruzada horizontal (HCC). Los cables de conexión HCC se utilizan para

conectar el cableado horizontal de Capa 1 con los puertos del switch LAN de Capa 2. El puerto

uplink del switch LAN, que es distinto a otros puertos porque no se cruza, se conecta al puerto

Ethernet del router de la Capa 3 mediante cable de conexión. En este punto, el host final tiene una

conexión física completa hacia el puerto del router.

HCC, VCC, MDF, IDF y POP

Cuando los hosts de las redes de mayor tamaño están ubicados fuera del límite de 100 metros

para el UTP Categoría 5, no es inusual que haya más de un centro de cableado. Al crear múltiples

centros de cableado, se crean múltiples áreas de captación. Los centros secundarios de cableado

se denominan IDF. Los estándares TIA/EIA 568-A especifican que los IDF se deben conectar al

MDF utilizando cableado vertical, también denominado cableado backbone. Como se indica en la

figura , se utiliza un cable de conexión cruzada vertical (VCC) para interconectar los diversos IDF

con el MDF central. Como las longitudes del cableado vertical normalmente superan el límite de

100 metros para el cable UTP Categoría 5, normalmente se utiliza cableado de fibra óptica, como

se indica en la figura .

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Fast Ethernet es la Ethernet que se ha actualizado a 100 Mbps. Este tipo utiliza la topología de bus

lógica orientada a broadcast Ethernet estándar de 10BASE-T, junto con el método familiar

CSMA/CD para el Control de acceso al medio (MAC). El estándar Fast Ethernet en realidad se

compone de varios estándares distintos basados en cable de par de cobre (100BASE-TX) y en

cable de fibra óptica (100BASE-FX), y se utiliza para conectar el MDF al IDF.

Elementos de un diagrama de topología lógica

Como se indica en la figura , el diagrama lógico es el modelo de topología de red sin todos los detalles de la ruta de instalación exacta del cableado. Es el mapa de ruta básico de la LAN. Los elementos del diagrama lógico incluyen:

Las ubicaciones exactas de los centros de cableado MDF e IDF. El tipo y la cantidad de cableado que se utiliza para interconectar los IDF con el MDF, así

como también la cantidad de cables de repuesto que hay disponibles para aumentar el ancho de banda entre los centros del cableado. Por ejemplo, si el cableado vertical entre el IDF 1 y el MDF se ejecuta a un 80% de su uso, puede utilizar dos pares adicionales para duplicar la capacidad.

Documentación detallada sobre todos los tendidos de cable, como se indican en la figura , los números de identificación y en cuál de los puertos del HCC o VCC termina el

tendido de cableado. Por ejemplo, digamos que la Habitación 203 ha perdido conectividad con la red. Al examinar el plan de distribución, se observa que la Habitación 203 está conectada al tendido de cable 203-1, que termina en el puerto 13 del HCC 1. Ahora puede probar ese tendido utilizando un analizador de cables para determinar si el problema se debe a una falla de Capa 1. De ser así, simplemente puede utilizar uno de los otros dos tendidos para volver a obtener conectividad y luego diagnosticar la falla del tendido 203-1.

Figura 1

Figura 2

4 - Explicación del diseño de Capa 2

Los dispositivos comunes de la Capa 2 y su impacto en los dominios de red

Como ha aprendido anteriormente en el capítulo "Conmutación LAN" y en el capítulo "Las VLAN",

el propósito de los dispositivos de Capa 2 en la red es suministrar control de flujo, detección de

errores, corrección de errores y reducir la congestión en la red. Los dos dispositivos más comunes

de Capa 2 (además de la NIC, que todos los hosts de la red deben tener) son los puentes y los

switches LAN. Los dispositivos de esta capa determinan el tamaño de los dominios de colisión y los

dominios de broadcast. Esta sección se concentra en la implementación de la conmutación LAN a

nivel de Capa 2.

Conmutación asimétrica

Las colisiones y el tamaño de los dominios de colisión son dos factores que afectan de forma

negativa el rendimiento de una red. Al utilizar la conmutación LAN, se puede microsegmentar la

red, eliminando de este modo las colisiones y reduciendo el tamaño de los dominios de colisión.

Otra de las características importantes de un switch LAN es la forma en que puede asignar ancho

de banda a puertos individuales, permitiendo de este modo mayor ancho de banda para el

cableado vertical, los uplinks y los servidores. Este tipo de conmutación se denomina conmutación

asimétrica y proporciona conexiones conmutadas entre puertos que tienen distinto ancho de

banda, por ejemplo, una combinación de puertos de 10 Mbps y 100 Mbps.

Efecto de la microsegmentación sobre una red

Como ha aprendido, por microsegmentación se entiende la utilización de puentes y switches para

aumentar el rendimiento de un grupo de trabajo o un backbone. Normalmente, el aumento del

rendimiento de esta manera involucra la conmutación Ethernet. Los switches se pueden utilizar

junto con hubs para suministrar el nivel de rendimiento adecuado para distintos usuarios y

servidores.

Determinación de la cantidad de tendidos de cables y derivaciones

Al instalar un switch LAN en el MDF y los IDF y un cable vertical entre el MDF y los IDF, el cable

vertical transporta todo el tráfico de datos entre el MDF y los IDF. La capacidad de este tendido

debe ser mayor que la de los tendidos entre los IDF y las estaciones de trabajo. Los tendidos de

cableado horizontal utilizan UTP Categoría 5, y las derivaciones de cable no deben tener más de

100 metros, lo que permite que se realicen enlaces a 10 Mbps o 100 Mbps. En un entorno normal,

10 Mbps es lo adecuado para la derivación del cableado horizontal. Como los switches LAN

asimétricos permiten que se mezclen puertos de 10 Mbps y 100 Mbps en un solo switch, la

siguiente tarea es determinar la cantidad de puertos de 10 Mbps y 100 Mbps que se necesitan en

el MDF y en cada uno de los IDF. Esto se puede determinar volviendo a los requerimientos de

usuario que se refieren a la cantidad de derivaciones de cableado horizontal por habitación y la

cantidad total de derivaciones en cualquier área de captación, así como también la cantidad de

tendidos de cableado vertical. Por ejemplo, digamos que los requisitos para el usuario establecen

que se deben instalar 4 tendidos de cable horizontal en cada habitación. El IDF que brinda

servicios a un área de captación abarca 18 habitaciones. Por lo tanto, 4 derivaciones ×18

habitaciones = 72 puertos de switch LAN.

Determinación del tamaño de los dominios de colisión en redes con hubs y redes conmutadas

Para determinar el tamaño de un dominio de colisión, debe determinar cuántos hosts están conectados de forma física a un solo puerto en el switch. Esto también afecta la cantidad de ancho de banda de la red que está disponible para cualquier host. En una situación ideal, hay solamente un host conectado a un puerto de switch LAN. Esto hace que el tamaño del dominio de colisión sea 2 (el host origen y el host destino). En este pequeño dominio de colisión, prácticamente no deberían producirse colisiones cuando dos hosts se comunican entre sí. Otra forma de

implementar la conmutación LAN es el de instalar hubs LAN compartidos en los puertos de switch y conectar múltiples hosts en un solo puerto de switch. Todos los hosts conectados al hub de LAN compartida comparten el mismo dominio de colisión y el mismo ancho de banda.

Observe que algunos switches más antiguos, por ejemplo, el Catalyst 1700, no soportan verdaderamente la capacidad de compartir el mismo dominio de colisión y el mismo ancho de banda porque no mantienen múltiples direcciones MAC asignadas a cada puerto. En ese caso, hay muchos broadcasts y peticiones ARP.

Figura1

Figura 2

Diagramación de la ubicación de un hub en una topología en estrella extendida basada en

estándares

Los hubs de medios compartidos, generalmente, se utilizan en un entorno de switch LAN para

crear más puntos de conexión al final de los tendidos de cableado horizontal. Esta es una solución

aceptable, pero debe asegurarse de que los dominios de colisión se mantengan pequeños y que

los requisitos del ancho de banda hacia el host se cumplan de acuerdo con las especificaciones

obtenidas en la fase de requisitos del proceso de diseño de red.

Migración de una red desde 10 Mbps a 100 Mbps

A medida que la red crece, aumenta la necesidad de contar con mayor cantidad de ancho de banda. En el cableado vertical entre el MDF y los IDF, las fibras ópticas no utilizadas se pueden conectar desde el VCC hacia los puertos de 100 Mbps en el switch. La red que se describe duplica la capacidad del cableado vertical en la red en el siguiente gráfico al activar otro enlace.

En el cableado horizontal, se puede aumentar el ancho de banda a 10 veces su tamaño realizando una nueva conmutación desde el HCC hacia un puerto de 100 Mbps en el switch y cambiando un hub de 10 Mbps por un hub de 100 Mbps. Cuando se establece el tamaño del switch LAN de Capa 2, es importante asegurarse de que haya suficientes puertos de 100 Mbps para permitir esta migración hacia un ancho de banda mayor. Es importante documentar la velocidad a la que funciona cada derivación de cable activa.

5- El diseño de la Capa 3

Uso de los routers como base para el diseño de red a nivel la capa 3

Como se indica en la figura, los dispositivos de Capa 3 (la capa de red) tales como los routers se pueden utilizar para crear segmentos LAN exclusivos y para permitir la comunicación entre segmentos basándose en el direccionamiento de Capa 3 como, por ejemplo, el direccionamiento IP. La implementación de los dispositivos de Capa 3 como, por ejemplo, los routers, permite la segmentación de la LAN en redes lógicas y físicas exclusivas. Los routers también permiten la conectividad a redes de área amplia (WAN) como, por ejemplo, Internet.

El enrutamiento de Capa 3 determina el flujo de tráfico entre segmentos de red físicos exclusivos basándose en el direccionamiento de Capa 3 como, por ejemplo, red y subred IP. El router es uno de los dispositivos más poderosos en la topología de red.

Como ha aprendido, el router envía paquetes de datos basándose en las direcciones destino. Un router no envía broadcasts basados en LAN, tales como las peticiones ARP. Por lo tanto, la interfaz del router se considera como el punto de entrada y salida de un dominio de broadcast y evita que los broadcasts lleguen hasta los otros segmentos LAN:

Creación de dominios de broadcast más pequeños utilizando las VLAN

Un tema importante en la red es la cantidad total de broadcasts, tales como las peticiones ARP. Al utilizar las VLAN, se puede limitar el tráfico de broadcast dentro de una VLAN y, de este modo, crear dominios de broadcast más pequeños. Las VLAN también se pueden utilizar para suministrar seguridad al crear grupos de VLAN según su función.

Como se indica en la figura , se utiliza una asociación de puerto físico para implementar la asignación de VLAN. Los puertos P0, P1 y P4 han sido asignados a la VLAN 1. La VLAN 2 tiene los puertos P2, P3 y P5. La comunicación entre la VLAN1 y la VLAN2 se puede producir solamente a través del router. Esto limita el tamaño de los dominios de broadcast y utiliza el router para determinar si la VLAN1 puede comunicarse con la VLAN2. Esto significa que se puede crear un esquema de seguridad basado en la asignación de VLAN.

Figura 1

Figura 2

Explicación de la forma en que un router proporciona estructura a una red

Los routers proporcionan escalabilidad porque pueden servir como firewalls para los broadcasts. Además, como las direcciones de Capa 3 generalmente tienen estructura, los routers pueden proporcionar mayor escalabilidad al dividir las redes y las subredes, agregando, por lo tanto, estructura a las direcciones de Capa 3. En la tabla se indican las formas en que se puede producir una mayor escalabilidad en las redes:

Cuando las redes se dividen en subredes, el último paso es desarrollar y documentar el esquema de direccionamiento IP que se utilizará en la red. La tecnología de enrutamiento filtra los broadcasts y los multicast de enlace de datos. Al agregar puertos de router con direcciones de red o subred adicionales, puede segmentar la internetwork según sea necesario. El direccionamiento y el enrutamiento de protocolo de red suministran escalabilidad incorporada. Al decidir si se van a utilizar routers o switches, recuerde que debe hacerse esta pregunta: "¿Cuál es el problema que quiero solucionar?". Si el problema está relacionado con los protocolos en lugar de la contención, los routers son la solución adecuada. Los routers solucionan los problemas de broadcasts excesivos, protocolos que no son escalables, temas de seguridad y direccionamiento de la capa de red. Sin embargo, los routers son más caros y más difíciles de configurar que los switches.

Figura 1

Figura 2

Por qué es necesario incorporar routers a las LAN escalables de gran tamaño

Los routers se pueden utilizar para suministrar subredes IP para agregar estructura a las direcciones. Con los puentes y los switches, todas las direcciones desconocidas deben enviarse por inundación desde cada puerto. Con los routers, los hosts que utilizan protocolos con direccionamiento de capa de red pueden solucionar el problema de encontrar otros hosts sin necesidad de que se produzcan inundaciones. Si la dirección destino es local, el host emisor puede encapsular el paquete en un encabezado de enlace de datos y enviar una trama unicast directamente hacia la estación. El router no ve la trama y, por supuesto, no necesita inundar la trama. Es posible que el host emisor deba utilizar ARP. Esto puede provocar un broadcast, pero el broadcast es solamente un broadcast local y el router no lo envía. Si el destino no es local, entonces la estación emisora transmite el paquete hacia el router. El router envía la trama hacia el destino o hacia el salto siguiente, basándose en la tabla de enrutamiento. Dada esta funcionalidad de enrutamiento, queda claro que las LAN escalables de gran tamaño necesitan incorporar algunos routers.

Diagramación de una LAN basada en los estándares que usa routers

La figura muestra un ejemplo de una implementación con múltiples redes físicas. Todo el tráfico de

datos desde la Red 1 destinado a la Red 2 debe atravesar el router. En esta implementación, hay

dos dominios de broadcast. Las dos redes tienen esquemas únicos de direccionamiento de

red/subred de direccionamiento IP de Capa 3. En un esquema de cableado estructurado de Capa

1, se pueden crear con facilidad múltiples redes físicas, conectando el cableado horizontal y el

cableado vertical en el switch de Capa 2 adecuado utilizando cables de conexión. Como se verá en

los siguientes capítulos, esta implementación suministra seguridad sólida. Además, el router es el

punto central en la LAN para el destino del tráfico.

Asignaciones de red física y lógica

Una vez que haya desarrollado el esquema de direccionamiento IP para el cliente, debe

documentarlo por sitio y por red dentro del sitio. Se debe establecer una convención estándar para

el direccionamiento de hosts importantes en la red. Este esquema de direccionamiento debe ser

uniforme en toda la red. Al crear asignaciones de direcciones, puede obtener una instantánea de la

red. La creación de asignaciones físicas de la red lo ayuda a diagnosticar las fallas de la red.

Figura 1

Figura 2

Figura 3