Redes escalables

Diseño para la Escalabilidad

entender que la red va a cambiar. Su número de usuarios probablemente aumentará, se pueden encontrar en cualquier lugar y utilizarán una amplia variedad de dispositivos. Su red debe poder cambiar junto con sus usuarios. Escalabilidad es el término para una red que puede crecer sin perder disponibilidad y confiabilidad.

Para admitir una red grande, mediana o pequeña, el diseñador de redes debe desarrollar una estrategia para permitir que la red esté disponible y se pueda escalar de manera efectiva y fácil. Las siguientes recomendaciones se incluyen en una estrategia básica de diseño de redes:

• Utilice equipos modulares ampliables o dispositivos agrupados que se puedan actualizar fácilmente para aumentar las capacidades. Se pueden agregar módulos de dispositivos al equipo existente para admitir nuevas funciones y dispositivos sin necesidad de actualizar el equipo principal. Algunos dispositivos se pueden integrar en un clúster para actuar como un solo dispositivo y simplificar la administración y la configuración.
• Diseñar una red jerárquica para incluir módulos que se puedan agregar, actualizar y modificar, según sea necesario, sin afectar el diseño de las otras áreas funcionales de la red. Por ejemplo, crear una capa de acceso independiente que se pueda ampliar sin afectar a las capas de distribución y núcleo de la red del campus.
• Cree una estrategia de direcciones IPv4 e IPv6 jerárquica. La planificación cuidadosa de direcciones elimina la necesidad de redirigir la red para dar soporte a usuarios y servicios adicionales.
• Elija enrutadores o conmutadores multicapa para limitar las transmisiones y filtrar otro tráfico indeseable de la red. Utilice dispositivos de capa 3 para filtrar y reducir el tráfico al núcleo de la red.

Plan de redundancia

Para muchas organizaciones, la disponibilidad de la red es esencial para satisfacer las necesidades empresariales. La redundancia es una parte importante del diseño de la red. Puede evitar la interrupción de los servicios de red al minimizar la posibilidad de un único punto de falla. Un método de implementación de redundancia es instalar equipos duplicados y proporcionar servicios de conmutación por error para dispositivos críticos.

Otro método de implementación de redundancia son las rutas redundantes, como se muestra en la figura anterior. Las rutas redundantes ofrecen rutas físicas alternativas para que los datos atraviesen la red. Las rutas redundantes en una red conmutada admiten alta disponibilidad. Sin embargo, debido al funcionamiento de los conmutadores, las rutas redundantes en una red Ethernet conmutada pueden causar bucles lógicos de capa 2. Por esta razón, se requiere el Protocolo de Árbol de Expansión (STP).

STP elimina los bucles de capa 2 cuando se utilizan enlaces redundantes entre conmutadores. Para ello, proporciona un mecanismo para deshabilitar rutas redundantes en una red conmutada hasta que la ruta sea necesaria, por ejemplo, cuando se produce un fallo. STP es un protocolo estándar abierto, utilizado en un entorno conmutado para crear una topología lógica sin bucles.

El uso de la capa 3 en la red troncal es otra forma de implementar redundancia sin la necesidad de STP en la Capa 2. La capa 3 también proporciona la mejor selección de rutas y una convergencia más rápida durante la conmutación por error.

Reducir el tamaño del dominio de error

Una red bien diseñada no solo controla el tráfico, sino que también limita el tamaño de los dominios de error. Un dominio de fallos es el área de una red que se ve afectada cuando un dispositivo o servicio de red crítico experimenta problemas.

La función del dispositivo que falla inicialmente determina el impacto de un dominio de error. Por ejemplo, un conmutador que funciona mal en un segmento de red normalmente afecta solo a los hosts de ese segmento. Sin embargo, si el enrutador que conecta este segmento a otros falla, el impacto es mucho mayor.

El uso de enlaces redundantes y equipos confiables de clase empresarial minimiza la posibilidad de interrupción en una red. Los dominios de fallos más pequeños reducen el impacto de un fallo en la productividad de la empresa. También simplifican el proceso de resolución de problemas, lo que acorta el tiempo de inactividad para todos los usuarios.

Limitar el Tamaño de la Insuficiencia de los Dominios

Debido a un fallo en el núcleo de la capa de red puede tener un potencial grande impacto, el diseñador de redes a menudo se concentra en los esfuerzos para evitar fallas. Estos esfuerzos pueden aumentar en gran medida el costo de la implementación de la red. En el modelo de diseño jerárquico, es más fácil y generalmente menos costoso controlar el tamaño de un dominio de falla en la capa de distribución. En la capa de distribución, los errores de red se pueden contener en un área más pequeña; por lo tanto, afectan a menos usuarios. Cuando se utilizan dispositivos de capa 3 en la capa de distribución, cada enrutador funciona como una puerta de enlace para un número limitado de usuarios de la capa de acceso.

Despliegue de bloques de conmutadores

Los enrutadores, o conmutadores multicapa, generalmente se despliegan en pares, con conmutadores de capa de acceso divididos uniformemente entre ellos. Esta configuración se conoce como bloque de conmutación de edificio o departamento. Cada bloque de interruptores actúa independientemente de los demás. Como resultado, la falla de un solo dispositivo no causa que la red se caiga. Incluso el fallo de un bloque de conmutadores completo no afecta a un número significativo de usuarios finales.

Aumentar el ancho de banda

En el diseño de red jerárquica, algunos enlaces entre conmutadores de acceso y distribución pueden necesitar procesar una mayor cantidad de tráfico que otros enlaces. A medida que el tráfico de múltiples enlaces converge en un único enlace saliente, es posible que ese enlace se convierta en un cuello de botella. La agregación de enlaces, como EtherChannel, permite a un administrador aumentar la cantidad de ancho de banda entre dispositivos creando un enlace lógico compuesto por varios enlaces físicos.

EtherChannel utiliza los puertos de conmutador existentes. Por lo tanto, no son necesarios costos adicionales para actualizar el enlace a una conexión más rápida y costosa. El EtherChannel es visto como un enlace lógico usando una interfaz EtherChannel. La mayoría de las tareas de configuración se realizan en la interfaz EtherChannel, en lugar de en cada puerto individual, lo que garantiza la consistencia de la configuración en todos los enlaces. Finalmente, la configuración EtherChannel aprovecha el equilibrio de carga entre enlaces que forman parte del mismo EtherChannel y, dependiendo de la plataforma de hardware, se pueden implementar uno o más métodos de equilibrio de carga.

Expandir la capa de acceso

La red debe estar diseñada para poder expandir el acceso a la red a personas y dispositivos, según sea necesario. Una opción cada vez más importante para ampliar la conectividad de la capa de acceso es a través de la conexión inalámbrica. Proporcionar conectividad inalámbrica ofrece muchas ventajas, como una mayor flexibilidad, costos reducidos y la capacidad de crecer y adaptarse a los cambiantes requisitos de la red y del negocio.

Para comunicarse de forma inalámbrica, los dispositivos finales requieren una NIC inalámbrica que incorpore un transmisor/receptor de radio y el controlador de software necesario para que sea operativo. Además, se requiere un enrutador inalámbrico o un punto de acceso inalámbrico (AP) para que los usuarios se conecten, como se muestra en la figura.

Hay muchas consideraciones al implementar una red inalámbrica, como los tipos de dispositivos inalámbricos a usar, los requisitos de cobertura inalámbrica, las consideraciones de interferencia y las consideraciones de seguridad.

Protocolos de enrutamiento Tuneado

Los protocolos de enrutamiento avanzados, como Open Shortest Path First (OSPF), se utilizan en redes grandes.

OSPF es un protocolo de enrutamiento de estado de enlace. Como se muestra en la figura, OSPF funciona bien para redes jerárquicas más grandes donde la convergencia rápida es importante. Los routers OSPF establecen y mantienen adyacencias vecinas con otros routers OSPF conectados. Los routers OSPF sincronizan su base de datos de estado de enlace. Cuando se produce un cambio de red, se envían actualizaciones de estado de enlace, informando a otros enrutadores OSPF del cambio y estableciendo una nueva mejor ruta, si hay una disponible.

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