Diseño de la red LAN cableada del Campus.

LAN es la infraestructura de redes (interconexión) que proporciona acceso a los servicios de comunicación de red y recursos para usuarios finales y dispositivos que se encuentran en un piso individual o en un edificio. La red del campus se crea mediante la interconexión de un grupo de redes LAN dispuestas en una pequeña área geográfica. Los conceptos de diseño de red de campus son redes pequeñas inclusivas que usan desde un solo switch LAN hasta grandes redes con miles de conexiones.
La Guía de diseño para la tecnología LAN cableada en campus habilita la comunicación entre dispositivos en un edificio o entre un grupo de edificios, así como también la interconexión a la red WAN y módulos del perímetro de Internet en la red principal.
Específicamente, este diseño proporciona una base de red y servicios que hacen posible lo siguiente:
Conectividad LAN en capas
Acceso a la red por cable para los empleados
Multidifusión IP para una distribución eficaz de los datos
Infraestructura cableada lista para servicios multimedia

Modelo de diseño jerárquico

La modularidad en el diseño de red permite crear elementos de diseño que pueden replicarse en toda la red. La replicación ofrece una manera sencilla de ampliar la red, así como también un método de implementación homogéneo. En arquitecturas de red mallada o plana, los cambios tienden a afectar a una gran cantidad de sistemas. El diseño jerárquico permite restringir los cambios operativos a un subgrupo de la red, lo que facilita la administración y mejora la recuperabilidad. La estructuración modular de la red en elementos pequeños y fáciles de comprender también facilita la recuperabilidad mediante aislamiento de fallas mejorado.

Un diseño de red LAN jerárquico incluye las siguientes tres capas:
Capa de acceso: ofrece a los terminales y usuarios acceso directo a la red.
Capa de distribución: une las capas de acceso y ofrece conectividad a los servicios.
Capa central: ofrece conectividad entre las capas de distribución para entornos de LAN grandes

Diseño jerárquico de Lan

diseño jerarquico de Lan

Cada capa ofrece una funcionalidad diferente y funcionalidad para la red. Según las características del sitio de implementación, es posible que necesite una, dos o las tres capas. Por ejemplo, un sitio que ocupa un solo edificio puede necesitar solamente las capas de acceso y distribución. Pero si la organización es lo suficientemente grande, es posible que su red necesite las capas de acceso, distribución y central, a pesar de encontrarse todo en un solo edificio. Un campus de varios edificios probablemente necesitará las tres capas.

Escalabilidad con un diseño modular

escabilidad con diseño modular

Capa de acceso

La capa de acceso es por donde los dispositivos controlados por el usuario, dispositivos accesibles al usuario y otros dispositivos terminales se conectan a la red. La capa de acceso ofrece conectividad tanto inalámbrica como por cable y contiene características y servicios para garantizar seguridad y recuperabilidad para toda la red.

Conectividad de la capa de acceso

capa acceso

  • Conectividad de dispositivos: la capa de acceso ofrece conectividad de dispositivos con ancho de banda de alta velocidad. A fin de hacer de la red una pieza transparente del trabajo diario del usuario final, la capa de acceso debe poder admitir ráfagas de tráfico de ancho de banda de alta velocidad cuando los usuarios realizan tareas de rutina, como enviar correos electrónicos pesados o abrir un archivo desde una página web interna.Debido a que muchos tipos de dispositivos de los usuarios finales se conectan a la capa de acceso (equipos personales, teléfonos IP, puntos de acceso inalámbricos, y cámaras de videovigilancia mediante IP), la capa de acceso puede admitir muchas redes lógicas, con lo cual ofrece los beneficios de rendimiento, administración y seguridad.
  • Servicios de seguridad y recuperabilidad: el diseño de la capa de acceso debe garantizar que la red esté disponible para todos los usuarios que la necesitan, cuando la necesitan. Como punto de conexión entre la red y los dispositivos clientes, la capa de acceso debe ayudar a proteger la red contra errores humanos y ataques maliciosos. Esta protección incluye garantizar que los usuarios tengan acceso solamente a servicios autorizados, con lo cual se evita que los dispositivos de usuario final se apoderen del rol de otros dispositivos en la red y, cuando es posible, se verifica que todos los dispositivos de usuario final están permitidos en la red.
  • Funcionalidades de tecnología avanzada: la capa de acceso ofrece un conjunto de servicios de red que admiten tecnologías avanzadas, como voz y video. La capa de acceso debe ofrecer acceso especializado para los dispositivos mediante el uso de tecnologías avanzadas, para garantizar que el tráfico de estos dispositivos no se vea afectado por el tráfico de otros dispositivos y, además, para garantizar la distribución eficiente del tráfico que necesitan muchos dispositivos en la red.

La capa de distribución admite muchos servicios importantes. En una red donde la conectividad debe atravesar la LAN completa, ya sea entre distintos dispositivos de la capa de acceso o desde un dispositivo de la capa de acceso a la WAN, la capa de distribución hace posible esta conectividad.

Diseño de dos capas

La capa de distribución ofrece conectividad para los servicios basados en la red para la WAN y para el perímetro de Internet. Los servicios basados en la red pueden incluir y no se limitan a los Servicios de aplicaciones de área amplia (WAAS) y a los controladores LAN inalámbricos. Según las dimensiones de la LAN, estos servicios y la interconexión a WAN y al perímetro de Internet pueden residir en un switch de la capa de distribución que también agrega la conectividad de la capa de acceso LAN. Esto también se conoce núcleo fusionado, porque la distribución sirve como la capa de agregación de capa 3 para todos los dispositivos.

Diseño de dos capas: la capa de distribución funciona como núcleo fusionado

sala servidores

nucleo Lan fusinado

acceso Lan

Diseño de tres capas

Los diseños de LAN más grandes requieren una capa de distribución exclusiva para los servicios basados en la red frente a la necesidad de compartir la conectividad con los dispositivos de la capa de acceso. A medida que la densidad de los routers WAN, los controladores WAAS, los dispositivos del perímetro de Internet y los controladores LAN inalámbricos crece, la capacidad de conectarse a un solo switch de la capa de distribución se hace difícil de administrar.
Al igual que la capa de acceso, la capa de distribución también ofrece calidad de servicio (QoS) para flujos de aplicaciones a fin de garantizar que las aplicaciones críticas y las aplicaciones multimedia se desempeñen tal como se diseñaron.

diseño 3 capas

Capa de núcleo central

En un entorno de LAN grande con frecuencia surge la necesidad de contar con varios switches de capa de distribución. Uno de los motivos es que cuando los switches de la capa de acceso se ubican en varios edificios geográficamente dispersos, puede ahorrarse la instalación de fibra óptica potencialmente costosa entre los edificios mediante la colocación de un switch de capa de distribución en cada uno de esos edificios. Dado que las redes crecen más allá de las tres capas de distribución en una sola ubicación, las organizaciones deberían usar una capa de núcleo central para optimizar el diseño.

Otro motivo para usar varios switches de capa de distribución es cuando la cantidad de switches de capa de acceso que se conectan a una sola capa de distribución excede los objetivos de rendimiento del diseñador de redes. En un diseño modular y escalable, puede colocar capas de distribución para el centro de datos, conectividad WAN o servicios periféricos de Internet.
En entornos en los que existen varios switches de capa de distribución próximos entre sí y en los que la fibra óptica ofrece capacidad de interconexión de ancho de banda de alta velocidad, la capa de núcleo central reduce la complejidad de la red, tal como se muestra en las dos siguientes figuras.

Topología LAN con una capa de núcleo central

Lan nucleo central

Topología LAN sin una capa de núcleo central

Lan sin capa nucleo central

La capa de núcleo central de la LAN es una pieza fundamental de la red escalable y, aun así, es una de las más simples de diseñar. La capa de distribución aporta los dominios de control y fallas, y el núcleo central representa la conectividad ininterrumpida, 24 horas al día, los 7 días de la semana todos los días del año, entre ellos; las organizaciones deben contar con esto en entornos comerciales modernos en los que la conectividad a los recursos para realizar negocios sea crucial.

Calidad de servicio (QoS)

Debido a que el tráfico de comunicación en tiempo real es muy sensible a las demoras y caídas, la red debe garantizar que este tipo de tráfico se administre con prioridad, de manera tal que el flujo de audio o video no se vea interrumpido. Calidad de servicio (QoS) es la tecnología que responde a esta necesidad.

Los objetivos principales de implementar QoS en la red son los siguientes:
• Servicio de distribución de comunicaciones acelerado para aplicaciones compatibles en tiempo real.
• Continuidad de los negocios para aplicaciones cruciales para el negocio.
• Equidad entre el resto de las aplicaciones cuando ocurren congestiones.
• Quitar prioridad a aplicaciones que se ejecutan en segundo plano y a aplicaciones no comerciales orientadas al entretenimiento, de manera tal que no retrasen las aplicaciones interactivas o cruciales para el negocio.
• Un perímetro de confianza alrededor de la red para garantizar que los usuarios no puedan inyectar sus propios valores arbitrarios y para permitir que la organización confíe en el tráfico marcado a través de la red.
A fin de alcanzar estos objetivos, el diseño implementa QoS en toda la red, de la siguiente manera:
• Establece una cantidad limitada de clases de tráfico (es decir, de una a ocho clases) dentro de la red que necesitan administración especial (por ejemplo, voz en tiempo real, video en tiempo real, datos de alta prioridad, tráfico interactivo, tráfico por lotes y clases predeterminadas).
• Clasifica las aplicaciones en las clases de tráfico.
• Aplica administración especial a las clases de tráfico para lograr el comportamiento de red pretendido.

 

CONCLUSIÓN:

Dado que los usuarios dependen de la red para acceder a la mayor parte de la información que necesitan para hacer sus trabajos y para transportar voz o video con confiabilidad, la red debe brindar un transporte inteligente y flexible.
Incluso con la gran cantidad de ancho de banda disponible para los enlaces troncales de LAN, existen aplicaciones sensibles al rendimiento que se ven afectadas por fluctuaciones, demoras y pérdida de paquetes.

La función de la base de la red es proporcionar un transporte eficiente y tolerante a fallas que pueda diferenciar el tráfico de aplicaciones para tomar decisiones inteligentes sobre el uso compartido de cargas cuando la red está temporalmente congestionada.

 

Autor/a: Ian Ángel Buendia Vilches

Curso: Cisco CCNA Routing & Switching

Centro: Tajamar

Año académico: 2017-2018