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Prof. Cristian Ahumada V.

TELECOMUNICACIONES Y REDES

Redes Computacionales III

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Introduccin Arquitectura de una LAN conmutada Localizar switches para funciones LAN especficas

Contenido

Unidad I: Diseo LAN

Conmutacin y comunicaciones inalmbricas de LAN

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Objetivos

Describir cmo una red jerrquica admite lasnecesidades de voz, video y datos de una pequea ymediana empresa

Unir el switch correspondiente con cada capa delmodelo de red jerrquico

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Arquitectura de la LAN conmutada

La construccin de una LAN que satisfaga lasnecesidades de empresas pequeas o medianas tienems probabilidades de ser exitosa si se utiliza unmodelo de diseo jerrquico.

En comparacin con otros diseos de redes, una redjerrquica se administra y expande con ms facilidad ylos problemas se resuelven con mayor rapidez.

El diseo de redes jerrquicas implica la divisin de lared en capas independientes. Cada capa cumplefunciones especficas que definen su rol dentro de lared general.

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Explicar los beneficios del modelo de red jerrquico

Describir cmo una red jerrquica admite las

necesidades de una pequea y mediana empresa

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Describir la funcin de una red convergente al admitirlas necesidades de voz, video y datos de una pequeay mediana empresa (PyME)

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Identificar las caractersticas de los switches que seencuentran en cada nivel de una red jerrquica

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Capa de acceso: hace interfaz con dispositivos finales como las PC, impresoras y

telfonos IP, para proveer acceso al resto de la red. Esta capa de acceso puede incluirrouters, switches, puentes, hubs y puntos de acceso inalmbricos. El propsitoprincipal de la capa de acceso es aportar un medio de conexin de los dispositivos a lared y controlar qu dispositivos pueden comunicarse en la red.

Capa de distribucin: agrega los datos recibidos de los switches de la capa deacceso antes de que se transmitan a la capa ncleo para el enrutamiento hacia su

destino final. La capa de distribucin controla el flujo de trfico de la red con el uso depolticas y traza los dominios de broadcast al realizar el enrutamiento de las funcionesentre las LAN virtuales (VLAN) definidas en la capa de acceso. Las VLAN permiten alusuario segmentar el trfico sobre un switch en subredes separadas

Capa ncleo: es la backbone de alta velocidad de la internetwork. La capa ncleoes esencial para la interconectividad entre los dispositivos de la capa de distribucin,por lo tanto, es importante que el ncleo sea sumamente disponible y redundante. Elrea del ncleo tambin puede conectarse a los recursos de Internet. El ncleoagrega el trfico de todos los dispositivos de la capa de distribucin, por lo tantodebe poder reenviar grandes cantidades de datos rpidamente.

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Slo porque aparentemente una red presenta un diseo jerrquico, no significa quela red est bien diseada. Estas guas simples le ayudan a diferenciar entre redesjerrquicas con un buen diseo y las que presentan un diseo deficiente.

Principios de diseo de redes jerrquicas

Dimetro de la red

Al disear una topologa de red

jerrquica, lo primero que debeconsiderarse es el dimetro de lared. Con frecuencia, el dimetro esuna medida de distancia pero eneste caso se utiliza el trmino paramedir el nmero de dispositivos.

El dimetro de la red es el nmerode dispositivos que un paquetedebe cruzar antes de alcanzar sudestino.

Mantener bajo el dimetro de lared asegura una latencia baja ypredecible entre los dispositivos.

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Cada capa en el modelo de redesjerrquicas es una candidataposible para el agregado de anchode banda.

El agregado de ancho de banda esla prctica de considerar los

requisitos de ancho de bandaespecficos de cada parte de lajerarqua.

Despus de que se conocen losrequisitos de ancho de banda de lared, se pueden agregar enlacesentre switches especficos, lo querecibe el nombre de agregado deenlaces.

El agregado de enlaces permiteque se combinen los enlaces depuerto de los switches mltiples afin de lograr un rendimientosuperior entre los switches.

Agregado de ancho de banda

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La redundancia es una parte de lacreacin de una red altamentedisponible.

Se puede proveer redundancia

de varias maneras.

Por ejemplo, se pueden duplicarlas conexiones de red entre losdispositivos o se pueden duplicarlos propios dispositivos.

Redundancia

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La convergencia es el proceso de combinacinde las comunicaciones con voz y video en unared de datos.

Las redes convergentes han existido durantealgn tiempo pero slo fueron factibles engrandes organizaciones empresariales debido a

los requisitos de infraestructura de la red y a lacompleja administracin necesaria para hacerque dichas redes funcionen en forma continua.

Las redes convergentes tambin necesitabanuna administracin extensiva en relacin con laCalidad de Servicio (QoS), porque era

necesario que el trfico de datos con voz yvideo se clasificara y priorizara en la red.

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Para seleccionar el switch apropiado para unacapa en una red jerrquica, es necesario

contar con especificaciones que detallen losflujos de trfico objetivo, las comunidades deusuario, los servidores de datos y losservidores de almacenamiento de datos.

Anlisis del flujo de trfico

El anlisis del flujo de trfico es el proceso demedicin del uso del ancho de banda en unared y el anlisis de datos con el fin de lograr

ajustes del rendimiento, planificacin de lacapacidad y toma de decisiones con respectoa las mejoras del hardware.

El anlisis del flujo de trfico se realiza con eluso de software para anlisis de flujo detrfico.

Aunque no existe una definicin exacta deflujo de trfico de la red, a efectos del anlisis

del flujo de trfico, es posible decir que eltrfico de la red es la cantidad de datosenviados durante un cierto perodo de tiempo.

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Anlisis de las comunidades de usuarios

El anlisis de las comunidades de usuarios es el proceso de identificacin devarios grupos de usuarios y su influencia en el rendimiento de la red.

Crecimiento Futuro

Un plan de redes slido incluye la tasa de crecimiento de personal en lospasados cinco aos para poder anticipar el crecimiento futuro.

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Anlisis de los medios de almacenamiento de datos y delos servidores de datos

Al analizar el trfico en una red, se debe considerar dnde se

ubican los medios de almacenamiento y los servidores de datosde manera que se pueda determinar el impacto del trfico en lared. Los medios de almacenamiento de datos pueden serservidores, redes de almacenamiento de datos (SAN),almacenamiento adjunto a redes (NAS), unidades de copia de

respaldo en cinta o cualquier otro dispositivo o componente enlos que se almacenan grandes cantidades de datos.

Al considerar el trfico para los medios de almacenamiento y losservidores de datos, se debe considerar tanto el trfico segn elmodelo cliente-servidor como el trfico entre servidor y servidor.

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Diagramas de topologa

Un diagrama de topologa es una representacin grfica de la infraestructurade una red. Un diagrama de topologa muestra cmo se interconectan todoslos switches e incluye detalles de qu puerto del switch interconecta losdispositivos.

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Factores de forma de los switches

Cules son las caractersticas clave de los switchesque se utilizan en las redes jerrquicas? Al buscar lasespecificaciones para un switch, Qu significan todos

los acrnimos y las frases? Qu significa "PoE" y ques "tasa de reenvo"?

Por ejemplo, los Switches de configuracin fija que semuestran en la figura son todos de 1 bastidor (1U). Con

frecuencia estas opciones se denominan factores deforma del switch.

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Switches de configuracin fija son slo lo que podra esperarse: fijos ensu configuracin. Esto significa que no se pueden agregar caractersticasu opciones al switch ms all de las que originalmente vienen con el

switch.

Identificar las caractersticas clave de los switches que

se usan en redes jerrquicas

Switches modulares ofrecen ms flexibilidad en su configuracin.Habitualmente, los switches modulares vienen con chasis de diferentestamaos que permiten la instalacin de diferentes nmeros de tarjetas de

lnea modulares.

Switches apilables pueden interconectarse con el uso de un cableespecial del backplane que otorga rendimiento de ancho de banda entrelos switches.

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Identificar las caractersticas clave de los switches que

se usan en redes jerrquicas

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Rendimiento

Cuando se selecciona un switch para las capas de acceso, dedistribucin y ncleo, se debe considerar la capacidad del switchpara admitir los requerimientos de densidad de puerto, tasas dereenvo y agregado de ancho de banda de la red.

Densidad de puerto

La densidad de puerto es el nmero de puertos disponibles en unswitch nico.

Si tiene dos switches y cada uno contiene 24 puertos, se podran

admitir hasta 46 dispositivos porque se pierde al menos un puertopor switch para conectar cada switch al resto de la red. Adems, serequieren dos tomas de alimentacin elctrica. Por otro lado, sitiene un nico switch con 48 puertos, se pueden admitir 47dispositivos con un slo puerto utilizado para conectar el switch conel resto de la red y slo una toma de alimentacin elctrica

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Las tasas de reenvo definen lascapacidades de procesamiento de un switchmediante la estimacin de la cantidad dedatos que puede procesar por segundo elswitch. Las lneas de productos con switchse clasifican segn las tasas de reenvo.

Los switches de la capa de entradapresentan tasas de reenvo inferiores que losswitches de la capa empresarial. Esimportante considerar las tasas de reenvocuando se selecciona un switch.

Si la tasa de reenvo del switch esdemasiado baja, no puede incluir unacomunicacin a velocidad de cable completaa travs de todos sus puertos de switch.

La velocidad de cable es la tasa de datosque cada puerto en el switch puede lograr,100 Mb/s Fast Ethernet o 1000 Mb/s GigabitEthernet.

Velocidades de envo

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Otras dos caractersticas que senecesita considerar cuando seselecciona un switch son lafuncionalidad de Power over Ethernet(PoE) y de la Capa 3.

Power over Ethernet

Power over Ethernet (PoE) permite queel switch suministre energa a undispositivo por el cableado de Ethernetexistente.

Como se puede observar en la figura,esta caracterstica puede utilizarse por

medio de los telfonos IP y algunospuntos de acceso inalmbricos.

PoE permite mayor flexibilidad alinstalar los puntos de accesoinalmbricos y los telfonos IP porquese los puede instalar en cualquier lugardonde se puede tender un cable deEthernet.

Funcionalidad de la PoE y de la Capa 3

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Normalmente, los switches operan en la Capa2 del modelo de referencia OSI, dondepueden ocuparse principalmente de lasdirecciones MAC de los dispositivosconectados con los puertos del switch.

Funcionalidad de la Capa 3

Los switches de la Capa 3

ofrecen una funcionalidadavanzada.

Los switches de la Capa 3tambin reciben el nombre

de switches multicapas.

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Los switches de la capa de acceso facilitan la conexin de losdispositivos 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 yqu dispositivos especficos se permiten conectar al switch.

Las VLAN son un componente importante de una redconvergente. El trfico de voz habitualmente recibe una VLANseparada.

De esta manera, el trfico de voz puede admitirse con msancho de banda, conexiones ms redundantes y seguridadmejorada. Los switches de la capa de acceso permitenestablecer las VLAN para los dispositivos de nodo final en sured.

Caractersticas del switch de la capa de acceso

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Segn los requerimientos de rendimiento para su red, debeelegir entre los puertos de switch Fast Ethernet Fast y GigabitEthernet. Fast Ethernet permite hasta 100 Mb/s de trfico porpuerto de switch. Fast Ethernet es adecuada para telefona IP ytrfico de datos en la mayora de las redes comerciales.

Otro requerimiento de la caracterstica de algunos switches decapa de acceso es PoE. PoE aumenta drsticamente el preciogeneral del switch en todas las lneas de productos de switchesCisco Catalyst, por lo que slo debe considerarse cuando senecesita convergencia de voz o se estn implementando puntosde acceso inalmbricos y es difcil o costoso ponerlos enfuncionamiento en la ubicacin deseada.

Es necesario permitir QoS en los switches de capa de accesopara que el trfico de voz del telfono IP tenga prioridad, porejemplo, sobre el trfico de datos.

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Los switches de la capa de distribucin desempean unafuncin muy importante en la red. Recopilan los datos de

todos los switches de capa de acceso y los envan a losswitches de capa ncleo.

Los switches de capa de distribucin proporcionanfunciones de enrutamiento entre las VLAN, para que una

VLAN pueda comunicarse con otra en la red. Debido a que el enrutamiento entre las VLAN se realiza

en la capa de distribucin, los switches en esta capanecesitan admitir las funciones de la Capa 3.

Caractersticas del switch de la capa de distribucin

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Se utilizan listas de acceso para controlar cmo fluye el trfico atravs de la red. Una Lista de control de acceso (ACL) permite queel switch impida ciertos tipos de trfico y autorice otros.

Las ACL tambin permiten controlar qu dispositivos de red

pueden comunicarse en la red. El uso de las ACL es un procesamiento intensivo porque el switch

necesita inspeccionar cada paquete y observar si coincide con unade las reglas de la ACL definida en el switch.

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.

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La capa ncleo de una topologa jerrquica es unabackbone de alta velocidad de la red y requiere switchesque pueden manejar tasas muy altas de reenvo

La disponibilidad de la capa ncleo es tambin esencialpara crear tanta redundancia como se pueda. Normalmente,la redundancia de la Capa 3 presenta una convergenciams veloz que la redundancia de la Capa 2 en caso de falladel hardware.

Debido a la alta carga de trabajo que transportan losswitches de capa ncleo, tienden a funcionar con mstemperatura que los switches de capa de acceso o dedistribucin, y entonces deben contar con opciones derefrigeracin ms sofisticadas.

Caractersticas del switch de capa ncleo

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Identificar los switches Cisco que se usan en

aplicaciones de PyME