La capa núcleo - computacion

Presentación elaborada por:
Ing. Miriam Alvarenga
“Modelo jerárquico”
La capa núcleo
La capa núcleo
La capa núcleo a menudo se denomina backbone de la
red. Los routers y los switches en la capa núcleo
proporcionan conectividad de alta velocidad. En una
LAN empresarial, la capa núcleo puede conectar
múltiples edificios o sitios, además de proporcionar
conectividad a la granja de servidores. La capa núcleo
incluye uno o más enlaces a los dispositivos en el
margen empresarial a fin de admitir Internet, redes
privadas virtuales (VPN), extranet y acceso a la WAN.
La implementación de una capa núcleo reduce la
complejidad de la red, lo cual facilita la
administración y la resolución de problemas.
Objetivos de la capa núcleo
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El diseño de la capa núcleo
permite la transferencia de
datos eficiente y de alta
velocidad entre una y otra
sección de la red. Los
objetivos principales del
diseño en la capa núcleo son:
Proporcionar un 100% de
tiempo de actividad
Maximizar el rendimiento
Facilitar el crecimiento de la
red
Tecnologías de capa núcleo
•
Entre las tecnologías que se
utilizan en la capa núcleo se
incluyen:
•
Routers o switches multicapa
que combinan el
enrutamiento y la
conmutación en el mismo
dispositivo
Redundancia y balanceo de
carga
Enlaces de alta velocidad y
agregados
Protocolos de enrutamiento
escalables y de rápida
convergencia, como el
Protocolo de enrutamiento de
gateway interior mejorado
(EIGRP) y el protocolo Abrir
primero el camino más corto
(OSPF)
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•
Enlaces redundantes
•
La implementación de enlaces
redundantes en la capa núcleo
garantiza que los dispositivos de red
puedan encontrar caminos
alternativos para enviar datos en
caso de falla. Cuando los
dispositivos de la capa 3 se colocan
en la capa núcleo, estos enlaces
redundantes pueden utilizarse para
realizar el balanceo de carga,
además de proporcionar respaldo.
En un diseño de red plana de capa 2,
el Protocolo Spanning Tree (STP)
deshabilita los enlaces redundantes,
a menos que falle un enlace
principal. Este comportamiento del
STP previene el balanceo de carga
sobre los enlaces redundantes.
Topología de malla
•
La mayoría de las capas núcleo de
una red se conectan en una
topología de malla completa o malla
parcial. Una topología de malla
completa es donde cada dispositivo
posee una conexión con los demás
dispositivos. Si bien las topologías
de malla completa proporcionan la
ventaja de una red completamente
redundante, éstas pueden ser
difíciles de conectar y administrar y
son más costosas. Para las
instalaciones más grandes, se utiliza
una topología de malla parcial
modificada. En una topología de
malla parcial, cada dispositivo se
conecta al menos a otros dos
dispositivos, lo cual crea una
redundancia suficiente sin la
complejidad de una malla completa.
Topología malla
Capa de distribución
Capa de distribución
La capa de distribución representa un límite de enrutamiento entre la capa de
acceso y la capa núcleo. También sirve como punto de conexión entre los sitios
remotos y la capa núcleo.
Enrutamiento de la capa de distribución
La capa de acceso comúnmente se crea utilizando una tecnología de
conmutación de Capa 2. La capa de distribución se crea utilizando dispositivos
de Capa 3. Los routers o switches multicapa, ubicados en la capa de
distribución, proporcionan muchas funciones que son esenciales para cumplir
con los objetivos del diseño de red. Estos objetivos incluyen:
Filtrar y administrar los flujos del tráfico
Exigir el cumplimiento de las políticas de control de acceso
Resumir rutas antes de publicarlas en el núcleo
Aislar el núcleo de las interrupciones o fallas de la capa de acceso
Enrutar entre las VLAN de la capa de acceso
Los dispositivos de la capa de distribución también se utilizan para administrar
colas y priorizar el tráfico antes de realizar la transmisión a través del núcleo
del campus.
Enlaces troncales
•
Los enlaces troncales a menudo se
configuran entre los dispositivos de
red de la capa de distribución y de
acceso. También se utilizan para
transportar tráfico que pertenece a
múltiples VLAN entre dispositivos a
través del mismo enlace. Al diseñar
los enlaces troncales, el diseñador
de red considera los patrones de
tráfico de la red y la estrategia
VLAN generales.
Enlaces redundantes
•
Cuando existen enlaces redundantes
entre los dispositivos de la capa de
distribución, estos dispositivos
pueden configurarse para balancear
la carga del tráfico a través de los
enlaces. El balanceo de carga
aumenta el ancho de banda
disponible para las aplicaciones.
Topología de la capa de distribución
•
Las redes de la capa de distribución
generalmente se conectan en una
topología de malla parcial. Esta
topología proporciona suficientes
rutas redundantes como para
asegurar que la red pueda
sobrevivir a una falla en el
dispositivo o enlace. Cuando los
dispositivos de la capa de
distribución se ubican en el mismo
armario de cableado o centro de
datos, estos se interconectan
utilizando enlaces Gigabit. Cuando
los dispositivos están separados por
distancias más grandes, se utiliza
cable de fibra. Los switches que
admiten múltiples conexiones de
fibra de alta velocidad pueden ser
costosos. Por lo tanto, es necesaria
una planificación detallada para
garantizar que existan suficientes
puertos de fibra disponibles a fin de
proporcionar la redundancia y el
ancho de banda deseados.
Enlaces troncales y
redundantes
Capa acceso
Capa acceso
La capa de acceso representa el extremo de la red donde se conectan los dispositivos finales. Los
dispositivos y servicios de la capa de acceso residen dentro de cada edificio de un campus, en
cada sitio remoto y granja de servidores, y en el margen empresarial.
Consideraciones físicas de la capa de acceso
La capa de acceso de la infraestructura del campus utiliza la tecnología de conmutación de
Capa 2 para proporcionar acceso a la red. El acceso puede ser a través de una infraestructura
cableada permanente o mediante puntos de acceso inalámbrico. Ethernet con cableado de cobre
implica limitaciones con respecto a la distancia. Por lo tanto, uno de los principales enfoques al
diseñar la capa de acceso de una infraestructura del campus es la ubicación física del equipo.
Armarios de cableado
Los armarios de cableado pueden ser armarios reales o cuartos de telecomunicaciones
pequeños que funcionan como punto de terminación para el cableado de la infraestructura
dentro de edificios o de sus pisos. La colocación y el tamaño físico de los armarios de cableado
depende del tamaño de la red y de los planes de expansión.
El equipo del armario de cableado suministra potencia a los dispositivos finales como teléfonos
IP y puntos de acceso inalámbrico. Muchos switches de la capa de acceso tienen funcionalidad
Power-over-Ethernet (PoE).
A diferencia de un armario de cableado común, dentro de un conjunto de servidores o centro
de datos, los dispositivos de la capa de acceso generalmente son switches multicapa
redundantes que combinan la funcionalidad del enrutamiento y la conmutación. Los switches
multicapa pueden proporcionar funciones de protección contra intrusos y de firewall, al igual
que las funciones de Capa 3.
Impacto de las redes convergentes
•
La red informática moderna implica
mucho más que sólo computadoras
personales e impresoras conectadas a la
capa de acceso. Muchos dispositivos
diferentes pueden conectarse a una red
IP, entre ellos:
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Teléfonos IP
Videocámaras
Sistemas de videoconferencia
•
Todos estos dispositivos pueden
converger en una única infraestructura
física de capa de acceso. Sin embargo, el
diseño lógico de la red que se necesita
para admitirlos se vuelve más complejo
debido a ciertas consideraciones, como la
QoS, la segregación de tráfico y el
filtrado. Estos nuevos tipos de
dispositivos finales, junto con las
aplicaciones y los servicios relacionados,
modifican los requisitos para la
escalabilidad, disponibilidad, seguridad y
facilidad de administración en la capa de
acceso.
Necesidad de disponibilidad
•
En las redes más antiguas, la
disponibilidad alta por lo general estaba
presente solamente en el núcleo de la red,
en el margen empresarial y en las redes de
centro de datos. Gracias a la telefonía IP,
en la actualidad se espera que cada
teléfono individual esté disponible el
100% del tiempo.
•
Los componentes redundantes y las
estrategias de migración en caso de fallos
pueden implementarse en la capa de
acceso para mejorar la confiabilidad y
aumentar la disponibilidad para los
dispositivos finales.
Administración de la capa de acceso
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Las mejoras en la facilidad de
administración de la capa de acceso es de
gran interés para el diseñador de red. La
administración de la capa de acceso es
esencial debido a lo siguiente:
El aumento en la cantidad y en los tipos
de dispositivos que se conectan a la capa
de acceso
La introducción de puntos de acceso
inalámbrico dentro de la LAN
Diseño para la facilidad de administración
•
Además de proporcionar conectividad
básica en la capa de acceso, el diseñador
necesita considerar lo siguiente:
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Denominación de estructuras
Arquitectura VLAN
Patrones de tráfico
Estrategias de prioridad
•
La configuración y utilización de sistemas
de administración de red son
fundamentales para una red convergente
grande. También es importante
estandarizar configuraciones y equipos
cuando sea posible.
•
El cumplimiento de principios de diseño
eficientes mejora la facilidad de
administración y el respaldo constante de
la red al realizar lo siguiente:
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Garantizar que la red no se vuelva
demasiado compleja
Permitir una resolución de problemas
sencilla cuando se presenta un problema
Facilitar la incorporación de nuevas
funciones y servicios en el futuro
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Topologías en la capa de
acceso
La mayoría de las redes Ethernet recientes utilizan una topología en estrella que a menudo se
denomina topología hub and spoke. En una topología en estrella, cada dispositivo final posee
una conexión directa a un único dispositivo de red. Este único dispositivo de red generalmente
es un switch multicapa o de Capa 2. Una topología en estrella cableada en la capa de acceso por
lo general no tiene redundancia desde los dispositivos finales individuales al switch. Para
muchas empresas, el costo del cableado adicional para crear redundancia generalmente es
demasiado alto.
Entre las ventajas de una topología en estrella se incluyen:
Instalación fácil
Configuración mínima
Las desventajas de una topología en estrella son considerables:
El dispositivo central representa un punto único de falla.
Las capacidades del dispositivo central pueden limitar el rendimiento general para acceder a
la red.
La topología no se recupera en caso de falla cuando no existen enlaces redundantes.
Las topologías en estrella Ethernet generalmente poseen una combinación del siguiente
cableado:
Cableado de par trenzado para conectarse a los dispositivos finales individuales
Fibra para interconectar los switches de acceso a los dispositivos de la capa de distribución
Topologías en la capa de
acceso