Implementación de un Diseño de Red

Escalamiento de Redes
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Resumen

Se presentan estrategias que se pueden utilizar para diseñar sistemáticamente una red de alta funcionalidad, como el modelo de diseño de red jerárquico y la arquitectura empresarial de Cisco.

Como introducción al escalamiento de redes, vamos a ver la implementación de un diseño de red. Describir el uso de la red jerárquica y recomendaciones para diseñar una red escalable.

¡Bienvenido a CCNA desde Cero!: Este tema forma parte del Capítulo 1 del curso de Cisco CCNA 2, para un mejor seguimiento del curso puede ir a la sección CCNA 3 para guiarse del índice.

A medida que una empresa crece, también aumentan sus requisitos de red. Las empresas dependen de la infraestructura de red para proporcionar servicios esenciales. Las interrupciones de la red pueden provocar pérdidas de ganancias y de clientes. Los diseñadores de redes deben diseñar y armar una red empresarial que sea escalable y de alta disponibilidad.

Las empresas recurren cada vez más a su infraestructura de red para proporcionar servicios de misión crítica. A medida que las empresas crecen y evolucionan, contratan más empleados, abren sucursales y se expanden a los mercados globales. Estos cambios afectan directamente los requisitos de la red. La red que se utiliza para respaldar las actividades comerciales de la empresa se denomina red empresarial.

Red Empresarial CCNA

Imagen 1: Red Empresarial. No todas las redes empresariales son internacionales.

Una red empresarial debe admitir el intercambio de diversos tipos de tráfico de red, entre ellos archivos de datos, correo electrónico, telefonía IP y aplicaciones de video para varias unidades empresariales.

1. Dispositivos comerciales para empresas

Los usuarios esperan que las redes empresariales, como la que se muestra en la Imagen 2, estén activas el 99,999% del tiempo. Las interrupciones que se producen en las redes empresariales impiden que las empresas lleven a cabo sus actividades normales, lo que puede provocar pérdidas de ganancias, de clientes, de datos y de oportunidades.

Diseño de un red Empresarial CCNA

Imagen 2: Diseño de un red Empresarial

Para alcanzar este nivel de confiabilidad, se suelen instalar equipos de tecnología avanzada de clase empresarial en la red empresarial. Los equipos empresariales, diseñados y fabricados para cumplir con estándares más estrictos que los dispositivos más económicos, transportan un gran volumen de tráfico de red.


Los equipos de alta tecnología están diseñados para ser confiables, con características como fuentes de alimentación redundantes y capacidad de migración en caso de fallos. La capacidad de conmutación por falla es la habilidad que posee un dispositivo para pasar de un módulo, un servicio o un dispositivo que no funciona a uno que sí lo hace sin interrumpir el servicio o con una interrupción mínima.

La adquisición e instalación de equipos empresariales de alta tecnología no elimina la necesidad de diseñar correctamente la red.

2. Diseño Jerárquico de la Red

Para optimizar el ancho de banda en una red empresarial, la red debe estar organizada para que el tráfico se mantenga en el nivel local y no se propague innecesariamente a otras partes de la red. El uso del modelo de diseño jerárquico de tres capas ayuda a organizar la red.

Modelo de diseño jerárquico

Imagen 3: Modelo de diseño jerárquico

Como se muestra en la Imagen 3, en este modelo se divide la funcionalidad de la red en tres capas diferentes.

  1. Capa de acceso
  2. Capa de distribución
  3. Capa de núcleo

Cada capa está diseñada para cumplir funciones específicas.

La capa de acceso proporciona conectividad a los usuarios. La capa de distribución se utiliza para enviar el tráfico de una red local a otra. Por último, la capa de núcleo representa una capa troncal de alta velocidad entre las redes dispersas. El tráfico de los usuarios se inicia en la capa de acceso y pasa por las demás capas si se necesita utilizar la funcionalidad de esas capas.

Diseño jerárquico de dos niveles

Imagen 4: Diseño jerárquico de dos niveles o núcleo contraído

Aunque el modelo jerárquico consta de tres capas, es posible que en algunas redes empresariales pequeñas se implemente un diseño jerárquico de dos niveles. Como se muestra en la Imagen 4, en un diseño jerárquico de dos niveles, las capas de núcleo y de distribución se combinan en una, lo que reduce el costo y la complejidad.

3. Arquitectura empresarial de Cisco

La arquitectura empresarial de Cisco divide la red en componentes funcionales, al tiempo que mantiene las capas de núcleo, de distribución y de acceso.

Arquitectura empresarial de Cisco

Imagen 5: Arquitectura empresarial de Cisco

Como se muestra en la Imagen 5, los principales módulos de la arquitectura empresarial de Cisco incluyen lo siguiente:

  1. Campus empresarial
  2. Perímetro empresarial
  3. Perímetro del proveedor de servicios
  4. Remoto

3.1. Campus empresarial

El módulo de campus empresarial está compuesto por toda la infraestructura del campus e incluye las capas de acceso, de distribución y de núcleo.

El módulo de capa de acceso incluye switches de capa 2 o de capa 3 para proporcionar la densidad de puertos requerida. En este módulo, se produce la implementación de las VLAN y los enlaces troncales a la capa de distribución del edificio. La redundancia a los switches de distribución del edificio es importante.

El módulo de capa de distribución agrega acceso al edificio mediante dispositivos de capa 3. En el módulo de capa de distribución, se llevan acabo el routing, el control de acceso y la QoS.

El módulo de capa de núcleo proporciona una interconectividad de alta velocidad entre los módulos de la capa de distribución, las granjas de servidores de los centros de datos y el perímetro empresarial. En este módulo, el eje central del diseño es la redundancia, la convergencia rápida y la tolerancia a fallas.

Además de estos módulos, el campus empresarial puede incluir otros submódulos, como los siguientes:

  • Módulo de centro de datos y granja de servidores: esta área proporciona conectividad de alta velocidad y protección para los servidores. Es de suma importancia proporcionar seguridad, redundancia y tolerancia a fallas.
  • Módulo de servicios: esta área proporciona acceso a todos los servicios, como los servicios de telefonía IP, los servicios de controlador inalámbrico y los servicios unificados.

3.2. Perímetro empresarial

El módulo de perímetro empresarial está compuesto por los módulos de Internet, VPN y WAN que conectan la empresa a la red del proveedor de servicios. Este módulo extiende los servicios de la empresa a sitios remotos y permite que la empresa utilice recursos de Internet y de socios. Proporciona QoS, refuerzo de políticas, niveles de servicio y seguridad.

3.3. Perímetro del proveedor de servicios

El módulo de perímetro del proveedor de servicios proporciona servicios de Internet, de red pública de telefonía conmutada (PSTN) y WAN.

El modelo de red empresarial compuesta (ECNM) pasa a través de un dispositivo de extremo. Este es el momento en el que los paquetes se pueden analizar y se puede tomar la decisión de si se debe permitir el ingreso de estos a la red empresarial. Los sistemas de detección de intrusiones (IDS) y los sistemas de prevención de intrusiones (IPS) también se pueden configurar en el perímetro empresarial para brindar protección contra actividades malintencionadas.

4. Dominios de fallas

Una red bien diseñada no solo controla el tráfico, sino que además limita el tamaño de los dominios de fallas. Un dominio de fallas es el área de la red que se ve afectada cuando un dispositivo o un servicio de red esenciales experimentan problemas.

La función del dispositivo que inicialmente falla determina el impacto del dominio de fallas. Por ejemplo, un switch que funciona mal en un segmento de red normalmente afecta solo a los hosts de ese segmento. Sin embargo, si la falla se presenta en el router que conecta este segmento con otros segmentos, el impacto es mucho mayor.

El uso de enlaces redundantes y equipos confiables de alta tecnología minimizan las posibilidades de interrupciones de los servicios de la red. Si los dominios de fallas son más pequeños, se reduce el impacto de las fallas sobre la productividad de la empresa. Además, simplifican el proceso de resolución de problemas, lo que reduce el tiempo de inactividad para todos los usuarios.

Dominios de fallas Redes

Imagen 6: Dominios de fallas

4.1. Limitación del tamaño de los dominios de fallas

Dado que una falla en la capa de núcleo de una red puede tener un gran impacto, el diseñador de red suele enfocarse en los esfuerzos para prevenir fallas. Estos esfuerzos pueden suponer un gran incremento del costo de implementación de la red. En el modelo de diseño jerárquico, es más fácil y, generalmente, más económico controlar el tamaño de un dominio de fallas en la capa de distribución. En esta capa, los errores de la red se pueden contener en un área más pequeña, de manera que se vean afectados menos usuarios. Cuando se utilizan dispositivos de capa 3 en la capa de distribución, cada router funciona como gateway para un número limitado de usuarios de la capa de acceso.

4.2. Implementación de un bloque de switches

Los routers, o los switches multicapa, generalmente se implementan de a pares, y los switches de capa de acceso se dividen en partes iguales entre ellos. A esta configuración se la denomina “bloque de switches de edificio” o “de departamento”. Cada bloque de switches funciona de manera independiente. Como resultado, la falla de un único dispositivo no desactiva la red. Ni siquiera la falla de todo un bloque de switches afecta a un gran número de usuarios finales.

En el siguiente artículo comentaremos más sobre la expansión de la red.

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