Resumen Sesion 04 - Redes Conmutadas PDF

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Redes Conmutadas ...

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SESIÓN 04 DESCRIPCIÓN Redes Conmutadas Las redes modernas continúan evolucionando para adaptarse a la manera cambiante en que las organizaciones realizan sus actividades diarias. Ahora los usuarios esperan tener acceso instantáneo a los recursos de una empresa, en cualquier momento y en cualquier lugar. Estos recursos incluyen no solo datos tradicionales, sino también de video y de voz. También hay una necesidad creciente de tecnologías de colaboración. Estas tecnologías permiten la distribución de recursos en tiempo real entre varias personas en sitios remotos, como si estuvieran en la misma ubicación física. Los distintos dispositivos deben trabajar en conjunto sin inconvenientes para proporcionar una conexión rápida, segura y confiable entre los hosts. Los switches LAN proporcionan el punto de conexión a la red empresarial para los usuarios finales y también son los principales responsables del control de la información dentro del entorno LAN. Los routers facilitan la transmisión de información entre redes LAN y, en general, desconocen a los hosts individuales. En esta sesión, se comienza con un examen del flujo de tráfico en una red moderna. Se examinan algunos de los modelos actuales de diseño de red y el modo en que los switches LAN crean tablas de reenvío y usan la información de direcciones MAC para conmutar datos entre los hosts de forma eficaz.

CAPACIDAD Configura en un switch el acceso remoto seguro, la seguridad de puerto y la segmentación de red de área local usando VLAN’s.

TEMÁTICA  Diseño de la LAN  El entorno conmutado

1. DISEÑO DE LA LAN

Las empresas desean que los profesionales de redes, incluso los de nivel de entrada, puedan diseñar una LAN. Al saber cómo diseñar una LAN, un profesional de redes conoce los componentes de la red y cómo esos componentes interactúan entre sí. El profesional también sabría qué productos comprar para expandir la red.

1.1 Redes convergentes La red convergente puede significar varias cosas para un ingeniero de red: (1) una red única diseñada para manejar voz, video y datos; (2) una red interna donde los dispositivos de Capa 3, como los routers, tienen una tabla de enrutamiento completa para poder enviar datos de manera precisa y eficiente a un destino remoto; y (3) una red de switches que ha completado cálculos que dan como resultado una única ruta a través de la red de switches. En esta guía, exploramos la primera descripción.  Complejidad creciente de las redes El mundo digital está cambiando, la capacidad de acceder a Internet y a la red corporativa ya no se limita a oficinas físicas, ubicaciones geográficas o zonas horarias. En el lugar de trabajo globalizado de hoy en día, los empleados pueden acceder a los recursos desde cualquier parte del mundo y la información debe estar disponible en cualquier momento y en cualquier dispositivo. Estos requisitos impulsan la necesidad de construir redes de próxima generación que sean seguras, confiables y altamente disponibles. Estas redes de próxima generación no solo deben admitir las expectativas y el equipo actuales, sino que también deben poder integrar plataformas heredadas a las plataformas más nuevas (redes convergentes) que ayuden a proporcionar acceso a la red en cualquier momento, en cualquier lugar y en cualquier dispositivo.

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Ilustración 1: Componentes antiguos

Fuente tomada de: https://static -course assets.s3.amazonaws.com/RSE6/es/index.html#4.1.1.1 Ilustración 2: Componentes de redes convergentes

Fuente tomada de: https://static -course assets.s3.amazonaws.com/RSE6/es/index.html#4.1.1.1  Elementos de una red convergente Para respaldar la colaboración, las redes empresariales emplean soluciones convergentes que utilizan sistemas de voz, teléfonos IP, pasarelas de voz, soporte de video y videoconferencia. Incluyendo servicios de datos, una red convergente con soporte de colaboración puede incluir características tales como las siguientes: -

Control de llamadas: procesamiento de llamadas telefónicas, identificador de llamadas, transferencia de llamadas, espera y conferencias

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Mensajes de voz : Correo de voz

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Movilidad: recibe llamadas importantes donde sea que estés

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Operadora automática: atiende a los clientes más rápido enrutando las llamadas directamente al departamento o al individuo correcto.

Ilustración 3: Convergencia del tráfico de red

Fuente tomada de: https://men891208.files.wordpress.com/2010/03/tecnologia.jpg Uno de los principales beneficios de la transición a la red convergente es que solo hay una red física para instalar y administrar. Esto da como resultado ahorros sustanciales en la instalación y administración de redes de voz, video y datos separadas. Dicha solución de red convergente integra la administración de TI para que cualquier movimiento, adición y cambio se complete con una interfaz de administración intuitiva. Una solución de red convergente también brinda soporte para aplicaciones de PC softphone, así como video punto a punto para que los usuarios puedan disfrutar de comunicaciones personales con la misma facilidad de administración y uso que una llamada de voz. La convergencia de servicios en la red ha dado como resultado una evolución en las redes, desde una función tradicional de transporte de datos a una supercarretera para la

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comunicación de datos, voz y video. Esta red física debe diseñarse e implementarse adecuadamente para permitir el manejo confiable de los diversos tipos de información que debe llevar. Se requiere un diseño estructurado para permitir la administración de este complejo entorno.

 Borderless Conmutada Networks Con las crecientes demandas de la red convergente, la red debe desarrollarse con un enfoque arquitectónico que incorpore inteligencia, simplifique las operaciones y sea escalable para satisfacer las demandas futuras. Uno de los desarrollos más recientes en el diseño de redes está ilustrado por la arquitectura Cisco Borderless Network.

Ilustración 4: Cisco Borderless network

Fuente tomada de: https://fschub.com/cisco-borderless-network/

Cisco Borderless Network es una arquitectura de red que combina varias innovaciones y consideraciones de diseño para permitir a las organizaciones conectarse con cualquier persona, en cualquier lugar, en cualquier momento y en cualquier dispositivo de forma segura, confiable y sin problemas. Esta arquitectura está diseñada para abordar los desafíos de TI y comerciales, como el apoyo a la red convergente y los patrones de trabajo cambiantes. Cisco Borderless Network se basa en una infraestructura de hardware y software escalable y resistente. Permite que diferentes elementos, desde los switches de acceso a los puntos de acceso inalámbrico, trabajen en conjunto y les permita a los usuarios acceder a los

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recursos desde cualquier lugar en cualquier momento, brindando optimización, escalabilidad y seguridad a la colaboración y virtualización.

1.2 Jerarquía en la red conmutada sin fronteras La creación de una red conmutada sin fronteras requiere que se utilicen los principios de diseño de red para garantizar la máxima disponibilidad, flexibilidad, seguridad y capacidad de administración. La red conmutada sin fronteras debe cumplir con los requisitos actuales y las tecnologías y servicios requeridos en el futuro. Las pautas de diseño de red conmutada sin fronteras se basan en los siguientes principios:  Jerárquico: facilita la comprensión del rol de cada dispositivo en cada nivel, simplifica la implementación, el funcionamiento y la administración, y reduce los dominios de fallas en cada nivel  Modularidad: permite una expansión de red sin interrupciones y habilitación de servicios integrados bajo demanda  Resistencia: satisface las expectativas del usuario de mantener la red siempre encendida  Flexibilidad: permite compartir la carga de tráfico inteligente mediante el uso de todos los recursos de red Estos no son principios independientes. Comprender cómo encaja cada principio en el contexto de los demás es fundamental. El diseño de una red conmutada sin bordes de forma jerárquica crea una base que permite a los diseñadores de redes superponer funciones de seguridad, movilidad y comunicación unificada. Dos marcos de diseño jerárquico probados y probados para redes de campus son la capa de tres niveles y los modelos de capas de dos niveles. Ilustración 5: Modelos de diseño de red conmutada

Fuente tomada de: http://www.ciscopress.com/articles/article.asp?p=2181835&seqNum=4

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Las tres capas críticas dentro de estos diseños escalonados son las capas de acceso, distribución y núcleo. Cada capa se puede ver como un módulo bien definido y estructurado con roles y funciones específicos en la red del campus. La introducción de la modularidad en el diseño jerárquico del campus garantiza además que la red del campus siga siendo flexible y lo suficientemente flexible para proporcionar servicios de red críticos. La modularidad también ayuda a permitir el crecimiento y los cambios que ocurren a lo largo del tiempo.

2. Núcleo – Distribución - Acceso

2.1 Capa de acceso La capa de acceso representa el borde de la red, donde el tráfico ingresa o sale de la red del campus. Tradicionalmente, la función principal de un switch de capa de acceso es proporcionar acceso de red al usuario. Los switches de la capa de acceso se conectan a los switches de la capa de distribución, que implementan tecnologías de base de red como enrutamiento, calidad de servicio y seguridad. Para cumplir con las aplicaciones de red y la demanda del usuario final, las plataformas de switching de próxima generación ahora brindan servicios más convergentes, integrados e inteligentes a varios tipos de puntos finales en el extremo de la red. La construcción de inteligencia en los switches de la capa de acceso permite que las aplicaciones operen en la red de manera más eficiente y segura. Ilustración 6: Modelo a 3 capas entre campus

Fuente tomada de: https://ccnabolivia.blogspot.com/2016/03/el -modelo-cisco-de-3 capas.html

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2.2 Capa de distribución La capa de distribución interactúa entre la capa de acceso y la capa central para proporcionar muchas funciones importantes, que incluyen:  Agregando redes de armario de cableado a gran escala  Agregación de dominios de difusión de Capa 2 y límites de enrutamiento de Capa 3  Proporciona funciones inteligentes de política de acceso a la red, enrutamiento y enrutamiento para acceder al resto de la red  Proporcionar alta disponibilidad a través de la capa de distribución redundante cambia a los usuarios finales y rutas de igual costo al núcleo  Proporcionar servicios diferenciados a varias clases de aplicaciones de servicio en el borde de la red

2.3 Capa de núcleo La capa central es la red troncal de la red. Conecta varias capas de la red del campus. La capa central sirve como agregador de todos los otros bloques del campus y vincula el campus con el resto de la red. El objetivo principal de la capa central es proporcionar aislamiento de fallas y conectividad de red troncal de alta velocidad. La Ilustración 6 muestra un diseño de red de campus de tres niveles para organizaciones donde el acceso, la distribución y el núcleo son capas separadas. Para construir un diseño de disposición de cable físico simplificado, escalable, rentable y eficiente, la recomendación es construir una topología de red física de estrella extendida desde una ubicación de edificio centralizada a todos los demás edificios en el mismo campus. En algunos casos, debido a la falta de restricciones físicas o de escalabilidad de la red, no se requiere mantener una distribución separada y una capa central. En las ubicaciones de campus más pequeños donde hay menos usuarios que acceden a la red o en sitios del campus que constan de un solo edificio, es posible que no se necesiten capas centrales y de distribución separadas. En este escenario, la recomendación es el diseño alternativo de red de campus de dos niveles, también conocido como el diseño de red central contraída.

3. Red Conmutada

Las redes conmutadas son importantes cuando se implementan LAN cableadas. Hoy en día, un profesional de redes debe estar bien informado en switches y la tecnología LAN para agregar dispositivos comunes como PC, impresoras, cámaras de video, teléfonos, copiadoras y escáneres. Compartir y acceder a dispositivos de red es común en la red doméstica y comercial.

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3.1 Rol de las redes conmutadas El papel de las redes conmutadas ha evolucionado dramáticamente en las últimas dos décadas. Hasta hace poco las redes conmutadas de Capa 2 plana eran la norma; estas redes se basaban en las propiedades básicas de Ethernet y en el uso generalizado de repetidores (hubs) para propagar el tráfico de LAN a través de una organización. Una LAN conmutada permite más flexibilidad, administración del tráfico y funciones adicionales, como:  Calidad de servicio  Seguridad adicional  Soporte para redes inalámbricas y conectividad  Soporte para nuevas tecnologías, tales como telefonía IP y servicios de movilidad

3.2 Factores de forma Hay varios tipos de switches utilizados en redes comerciales. Es importante implementar los tipos apropiados de switches según los requisitos de la red. La Tabla 1 destaca algunas consideraciones comerciales comunes al seleccionar el equipo de conmutación.

Tabla 1: Consideraciones comerciales para la selección de conmutadores Función de cambio Costo Densidad de puerto

Energía

Confiabilidad Velocidad del puerto

Buffers de tramas

Escalabilidad

Consideración comercial El costo de un switch dependerá del número y la velocidad de las interfaces, las funciones admitidas y la capacidad de expansión. Los switches de red deben admitir la cantidad adecuada de dispositivos en la red. Ahora es común alimentar puntos de acceso, teléfonos IP e incluso switches compactos utilizando Power over Ethernet (PoE). Además de las consideraciones de PoE, algunos switches basados en chasis admiten fuentes de alimentación redundantes. El switch debe proporcionar acceso continuo a la red. La velocidad de la conexión de red es una preocupación principal para los usuarios finales. La capacidad del switch para almacenar tramas es importante en una red donde puede haber puertos congestionados a servidores u otras áreas de la red. La cantidad de usuarios en una red que generalmente crece por encima del cambio debería brindar la oportunidad de crecimiento.

Al seleccionar el tipo de switch, el diseñador de la red debe elegir entre una configuración fija o modular y apilable o no apilable. Otra consideración es el grosor del switch, que se expresa en número de unidades de rack. Esto es importante para los switches que serán montados en

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un gabinete. Por ejemplo, los switches de configuración fija que se muestran en la Ilustración 7 son todos de 1 unidad de rack (1U). Estas opciones a veces se conocen como factores de forma de cambio. Ilustración 7: Switches de configuración fija

Fuente tomada de: https://www.iosouth.com/lpage/14.jpg

3.3 Switches de configuración fija Los switches de configuración fija no son compatibles con las funciones u opciones más allá de las que vienen originalmente con el switch (Ilustración 7). El modelo particular determina las características y opciones disponibles. Por ejemplo, un switch fijo de 24 puertos gigabit no puede admitir puertos adicionales. Normalmente hay diferentes opciones de configuración que varían en cuántos y qué tipos de puertos se incluyen con un switch de configuración fijo.

3.4 Switches de configuración modular Los switches de configuración modular ofrecen más flexibilidad en su configuración. Generalmente vienen con chasis de diferentes tamaños que permiten la instalación de diferentes números de tarjetas de línea modulares.

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Ilustración 8: Switches de configuración modular

Fuente tomada de: https://2b.zol-img.com.cn/product/15_698x437/575/ceVrjZGSOgxo.jpg

Las tarjetas de línea realmente contienen los puertos. La tarjeta de línea se adapta al chasis del switch de la misma manera que las tarjetas de expansión caben en una PC. Cuanto más grande es el chasis, más módulos puede soportar. Puede elegir entre diferentes tamaños de chasis. Un switch modular con una tarjeta de línea de 24 puertos admite una tarjeta de línea de 24 puertos adicionales, para aumentar el número total de puertos a 48.

3.5 Switches de configuración apilables (stackable) Los switches de configuración apilables se pueden interconectar utilizando un cable especial que proporciona un alto rendimiento de ancho de banda entre los switches. La tecnología Cisco StackWise permite la interconexión de hasta nueve switches, estos se pueden apilar uno encima del otro con cables que los conectan en forma de conexión en cadena. Los switches apilados operan efectivamente como un solo switch más grande. Los switches apilables son deseables donde la tolerancia a fallas y la disponibilidad de ancho de banda son críticas y un cambio modular es demasiado costoso para implementar. Al usar conexiones con conexiones cruzadas, la red puede recuperarse rápidamente si falla un solo switch. Los switches apilables usan un puerto especial para interconexiones. Muchos switches apilables de Cisco también son compatibles con la tecnología StackPower, que permite compartir la energía entre los miembros de la pila.

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Ilustración 9: Switches de configuración apilabe

Fuente tomada de: https://goo.gl/U6H3jh

4. El entorno conmutado

Una de las funciones más interesantes de las redes es el entorno conmutado porque las empresas siempre agregan dispositivos a la red cableada y lo harán a través de un switch. Conocer cómo funcionan los switches es importante para alguien que ingresa a la profesión de networking.

4.1 Reenvío de tramas En redes Ethernet, las tramas contienen una dirección MAC de origen y una dirección MAC de destino. Los switches reciben una trama del dispositivo de origen y lo reenvían rápidamente hacia el dispositivo de destino.

4.2 Conmutación como concepto general en redes y telecomunicaciones El concepto de conmutación y reenvío de tramas es universal en redes y telecomunicaciones. Se utilizan varios tipos de conmutadores en LAN, WAN y en la red telefónica pública conmutada (PSTN). El concepto fundamental de conmutación se refiere a un dispositivo que toma una decisión basada en dos criterios:  Puerto de entrada  Dirección de destino La decisión sobre cómo un switch reenvía el tráfico se realiza en relación con el flujo de ese tráfico. El término ingreso se usa para describir una trama que ingresa a un dispositivo en un puerto específico. El término egreso se usa para describir las tramas que salen del dispositivo a través de un puerto particular. Cuando un switch toma una decisión, se basa en el puerto de ingreso y la dirección de destino del mensaje. Un switch LAN mantiene una tabla que utiliza para determinar cómo reenviar el tráfico a través del mismo. Tabla MAC Puerto MAC

1 EE

2 CB

3 AD

4 EA

5 EB

6 AB

7 BA

8 CC

Puerto MAC

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 Si un mensaje ingresa al puerto 1 del switch y tiene una dirección de destino de EA, entonces el switch reenvía el puerto 4 de salida de tráfico.  Si un mensaje ingresa al puerto 5 del switch y tiene una dirección de destino de EE, entonces el switch reenvía el puerto 1 de salida de tráfico.  Si un mensaje ingresa al puerto de conmutación 3 y tiene una dirección de destino de AB, entonces el interruptor reenvía el puerto de salida de tráfico 6. La única inteligencia del switch LAN es su capacidad de usar su tabla para reenviar el tráfico en fu...