Escalamiento de Redes: Expansión de la Red

En esta sección vamos a describir las recomendaciones para diseñar una red escalable. También se trata los términos de redundancia, OSPF y EIGRP.

Para admitir una red empresarial, el diseñador de red debe desarrollar una estrategia que permita que la red esté disponible y se pueda escalar fácil y eficazmente.

1. Diseño que admita la escalabilidad

En una estrategia de diseño básico de red, se incluyen las siguientes recomendaciones:

• Utilice equipo modular expansible o de dispositivos agrupados que puedan actualizarse fácilmente para incrementar las capacidades. Se pueden agregar módulos de dispositivos a los equipos existentes para admitir nuevos dispositivos y características sin necesidad de actualizaciones de equipos a gran escala. Algunos dispositivos se pueden integrar en un clúster para que funcionen como un solo dispositivo, a fin de simplificar la administración y la configuración.
• Diseñe la red jerárquica para que incluya módulos que se puedan agregar, actualizar y modificar según sea necesario, sin afectar el diseño de otras áreas funcionales de la red. Por ejemplo, cree una capa de acceso independiente que se pueda expandir sin afectar las capas de distribución y de núcleo de la red de campus.
• Cree una estrategia de direcciones IPv4 o IPv6 que sea jerárquica. Si el direccionamiento IPv4 se planifica meticulosamente, se evita la necesidad de volver a direccionar la red para admitir usuarios y servicios adicionales.
• Elija routers o switches de capas múltiples para limitar la difusión y filtrar otro tipo de tráfico no deseado en la red. Utilice dispositivos de capa 3 para filtrar y reducir el tráfico al núcleo de la red.

1.1 Requisitos de diseño de red avanzado

Como se muestra en la Imagen 1, los requisitos de diseño de red más avanzado incluyen lo siguiente:

• La implementación de enlaces redundantes en la red, entre los dispositivos esenciales y los dispositivos de capa de acceso y de capa de núcleo.
• La implementación de varios enlaces entre los equipos, ya sea con agregación de enlaces (EtherChannel) o con balanceo de carga de mismo costo para aumentar el ancho de banda. La combinación de varios enlaces Ethernet en una única configuración con balanceo de carga de EtherChannel aumenta el ancho de banda disponible. Las implementaciones de EtherChannel se pueden utilizar cuando, por restricciones de presupuesto, no se pueden adquirir interfaces de alta velocidad o tendidos de fibra óptica.
• La Implementación de conectividad inalámbrica para permitir movilidad y expansión.
• El uso de un protocolo de routing escalable y la implementación de características dentro de ese protocolo para aislar las actualizaciones de routing y minimizar el tamaño de la tabla de routing.

2. Redundancia de LAN

Para la mayoría de las organizaciones, la disponibilidad de la red es fundamental para satisfacer las necesidades empresariales. La redundancia es una parte importante del diseño de la red para prevenir interrupciones de los servicios de la red al minimizar la posibilidad de un punto único de falla. Un método para implementar la redundancia consiste en instalar equipos duplicados y proporcionar servicios de conmutación por falla para los dispositivos esenciales.

Otro método para implementar la redundancia es mediante rutas redundantes, como se muestra en la Imagen 2. Las rutas redundantes ofrecen rutas físicas alternativas para que los datos atraviesen la red. En una red conmutada, las rutas redundantes admiten una alta disponibilidad. Sin embargo, debido al funcionamiento de los switches, es posible que las rutas redundantes en una red Ethernet conmutada causen bucles lógicos en la capa 2. Por esta razón, se necesita el protocolo de árbol de expansión (STP).

El protocolo STP permite la redundancia necesaria para proporcionar confiabilidad, pero elimina los bucles de switching. Para hacerlo, proporciona un mecanismo para deshabilitar rutas redundantes en una red conmutada hasta que la ruta se vuelva necesaria, por ejemplo, cuando ocurre una falla. Es un protocolo de estándares abiertos, que se utiliza en un entorno de conmutación para crear una topología lógica sin bucles.

En el siguiente capítulo “Redundancia de LAN”, se describen más detalles acerca de la redundancia LAN y el funcionamiento de STP.

3. Aumento del ancho de banda

En el diseño de red jerárquico, es posible que algunos enlaces entre los switches de acceso y distribución necesiten procesar una mayor cantidad de tráfico que otros enlaces. A medida que el tráfico de varios enlaces converge en un único enlace de salida, es posible que en dicho enlace se produzca un cuello de botella.

La agregación de enlaces permite que el administrador aumente el ancho de banda entre los dispositivos mediante la creación de un enlace lógico compuesto de varios enlaces físicos. Como se muestra en la Imagen 3, EtherChannel es una forma de agregación de enlaces que se utiliza en las redes conmutadas.

EtherChannel utiliza los puertos de switch existentes, por lo tanto, no es necesario incurrir en gastos adicionales para actualizar el enlace a una conexión más veloz y costosa. El enlace EtherChannel se ve como un enlace lógico que utiliza 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 asegura la coherencia de configuración en todos los enlaces.

Por último, la configuración de EtherChannel aprovecha el balanceo de carga entre los enlaces que forman parte del mismo EtherChannel y, según la plataforma de hardware, se pueden implementar uno o más métodos de balanceo de carga.

En el capítulo “Agregación de enlaces”, se detallan el funcionamiento y la configuración de EtherChannel.

4. Expansión de la capa de acceso

La red debe estar diseñada para poder expandir el acceso a la red para las personas y los dispositivos, según sea necesario. Para la extensión de la conectividad de la capa de acceso, cada vez es más importante la conectividad inalámbrica. La provisión de conectividad inalámbrica proporciona muchas ventajas, como un aumento de la flexibilidad, una reducción de costos y la capacidad de crecer y adaptarse a los requisitos cambiantes de las redes y las empresas.

Para comunicarse de forma inalámbrica, los terminales requieren una NIC inalámbrica que incorpore un transmisor o un receptor de radio y el controlador de software necesario para que funcione. Como se muestra en la Imagen 4, también se necesita un router inalámbrico o un punto de acceso (AP) inalámbrico para que los usuarios puedan conectarse.

En el capítulo “LAN inalámbricas”, se detallan el funcionamiento y la implementación de la tecnología inalámbrica.

5. Ajuste de los protocolos de routing

Los ISP y las redes empresariales generalmente utilizan protocolos más avanzados, como los protocolos de estado de enlace, debido a su diseño jerárquico y a la capacidad de escalamiento a redes más grandes.

5.1. OSPF

Los protocolos de routing de estado de enlace, como el protocolo OSPF (Open Shortest Path First), que se muestra en la Imagen 5, funcionan bien en redes jerárquicas más grandes, donde es importante contar con una convergencia rápida. Los router OSPF establecen y mantienen las adyacencias de vecinos con otros routers OSPF conectados.

Cuando los routers inician una adyacencia con los vecinos, comienza un intercambio de actualizaciones de Link-State. Los routers alcanzan un estado de adyacencia PLENA al sincronizar las vistas de sus bases de datos de Link-State. Con OSPF se envían actualizaciones de Link-State cada vez que hay cambios en la red.

OSPF es un protocolo de routing de estado de enlace popular que se puede ajustar de muchas formas. En el capítulo “Ajuste y resolución de problemas de OSPF de área única”, se detallan algunas de las características más avanzadas de la configuración y la resolución de problemas de OSPF.

Además, OSPF admite un diseño jerárquico de dos capas, u OSPF multiárea, que se muestra en la Imagen 6. Todas las redes OSPF comienzan con un Área 0, llamada también área de red troncal. A medida que se expande la red, se pueden crear otras áreas que no son de red troncal. Todas las áreas que no son de de red troncal se deben conectar directamente al área 0. En el capítulo “OSPF multiárea“, se presentan los beneficios, el funcionamiento y la configuración de OSPF multiárea.

5.2. EIGRP

Otro protocolo de routing popular en redes más grandes es el protocolo de routing de gateway interior mejorado (EIGRP). Cisco desarrolló EIGRP como un protocolo de routing vector distancia exclusivo con capacidades mejoradas. Aunque la configuración de EIGRP es relativamente simple, este protocolo tiene amplias y sólidas características y opciones subyacentes.

Por ejemplo, EIGRP utiliza varias tablas, que se muestran en la Imagen 7, para administrar el proceso de routing. EIGRP contiene muchas funciones que no posee ninguno de los otros protocolos de routing. Es una excelente opción para redes grandes de protocolos múltiples en las que se utilizan principalmente dispositivos de Cisco.

En el capítulo “EIGRP”, se presentan el funcionamiento y la configuración del protocolo de routing EIGRP, mientras que en el capítulo “Configuración avanzada y resolución de problemas de EIGRP” se abarcan algunas de las opciones de configuración de EIGRP más avanzadas.