Redes Escalables

1. Diseño para Escalabilidad

Entiendes que tu red va a cambiar. Es probable que su número de usuarios aumente, pueden encontrarse en cualquier lugar y utilizarán una amplia variedad de dispositivos. Tu red debe ser capaz de cambiar junto con sus usuarios. Escalabilidad es el término para una red que puede crecer sin perder la disponibilidad y la fiabilidad.

Para dar soporte a una red grande, mediana o pequeña, el diseñador de la red debe elaborar una estrategia que permita que la red esté disponible y se amplíe de manera eficaz y fácil. En una estrategia básica de diseño de redes se incluyen las siguientes recomendaciones:

• Utilizar equipos ampliables y modulares o dispositivos agrupados que puedan actualizarse fácilmente para aumentar las capacidades. Los módulos de dispositivos pueden añadirse al equipo existente para apoyar nuevas características y dispositivos sin necesidad de grandes actualizaciones del equipo. Algunos dispositivos pueden integrarse en un grupo para que actúen como un solo dispositivo a fin de simplificar la gestión y la configuración.
• Diseñar una red jerárquica que incluya módulos que puedan añadirse, actualizarse y modificarse, según sea necesario, sin afectar el diseño de las demás áreas funcionales de la red. Por ejemplo, crear una capa de acceso separada que pueda ampliarse sin afectar a la distribución y las capas básicas de la red del campus.
• Crear una estrategia de direcciones IPv4 e IPv6 que sea jerárquica. Una cuidadosa planificación de las direcciones elimina la necesidad de volver a direccionar la red para dar soporte a usuarios y servicios adicionales.
• Elegir routers o switches multi-capas para limitar las transmisiones y filtrar otro tráfico no deseado de la red. Utilizar dispositivos de Capa 3 para filtrar y reducir el tráfico al núcleo de la red.

2. Planificación para la Redundancia

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. Puede 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 respaldo para los dispositivos esenciales.

Otro método para implementar la redundancia es mediante rutas redundantes, como se muestra en la ilustración. 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 causen bucles lógicos en la Capa 2. Por esta razón, se necesita el protocolo de árbol de expansión (STP).

STP elimina los bucles de Capa 2 cuando se utilizan enlaces redundantes entre los switches. 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. STP es un protocolo de estándar abierto, que se utiliza en un entorno de conmutación para crear una topología lógica sin bucles.

El uso de la Capa 3 en el backbone es otra forma de implementar redundancia sin necesidad de STP en la Capa 2. La Capa 3 también proporciona la mejor selección de rutas y una convergencia más rápida durante una falla.

3.  Reducir el Tamaño del Dominio de Falla

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 esencial 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.

Limitar el tamaño del dominio de falla

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.

Desplieqgue de bloque de Switch (Switch Block)

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 (Switch Block) de edificio o de departamento”. Cada bloque de switches funciona de manera independiente. Como resultado, la falla de un único dispositivo no impacta toda la red. Ni siquiera la falla de todo un bloque de switches afecta a un gran número de usuarios finales.

4. Aumentar el 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. EtherChannel, permite que el administrador aumente el ancho de banda entre los dispositivos mediante la creación de un enlace lógico compuesto de varios enlaces físicos.

EtherChannel utiliza los puertos del switch existentes. Por lo tanto, no son necesarios costos adicionales para actualizar el enlace a una conexión más rápida y más cara. El EtherChannel se considera 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 garantiza la coherencia de la configuración en todos los enlaces. Por último, la configuración del EtherChannel aprovecha el equilibrio de carga entre los enlaces que forman parte del mismo EtherChannel, y dependiendo de la plataforma de hardware, se pueden implementar uno o más métodos de equilibrio de carga.

5. Expansión de la Capa de Acceso

La red debe estar diseñada para poder expandir el acceso a la red a 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 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 poder comunicarse de forma inalámbrica, las terminales deben tener una NIC con un transmisor/receptor de radio incorporado y el controlador de software correspondiente para habilitar su funcionamiento. Como se muestra en la ilustración, también se necesita un router inalámbrico o un punto de acceso (AP) inalámbrico para que los usuarios puedan conectarse.

Existen varias consideraciones que se deben tener en cuenta al implementar una red inalámbrica, como los tipos de dispositivos inalámbricos que se debe utilizar y los requisitos de cobertura inalámbrica, así como las consideraciones de interferencia y de seguridad.

6. Mejoras de Protocolos de Enrutamiento

Los protocolos de enrutamiento avanzados, como OSPF (Open Shortest Path First), se utilizan en redes grandes.

El protocolo OSPF es el protocolo de routing de estado de enlace (link-state). Como se muestra en la figura, OSPF funciona bien para redes jerárquicas más grandes en las que la convergencia rápida es importante. Los routers OSPF establecen y mantienen adyacencias de vecinos con otros routers OSPF conectados. Los routers OSPF sincronizan su base de datos de estado de enlace. Cuando se produce un cambio en la red, se envían actualizaciones del estado de enlace, informando a otros routers OSPF del cambio y estableciendo una nueva mejor ruta, si está disponible.

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