El modelo de diseño jerárquico típico se separa en tres capas:
- Capa de acceso: Es la interfaz con los dispositivos finales. Esta capa de acceso puede incluir routers, switches, puentes, hubs y puntos de acceso inalámbricos. Los switches de la capa de acceso facilitan la conexión de los dispositivos de nodo final a la red. Por esta razón, necesitan admitir características como seguridad de puerto (el switch decide cuántos y qué dispositivos se permiten conectar), VLAN, Fast Ethernet/Gigabit Ethernet, PoE, QOS y agregado de enlaces.
- Capa de distribución: La capa de distribución controla el flujo de tráfico de la red con el uso de políticas y traza los dominios de broadcast al realizar el enrutamiento de las funciones entre las VLANs definidas en la capa de acceso. Presentan disponibilidad y redundancia altas para asegurar la fiabilidad. Los switches de capa de distribución recopilan los datos de todos los switches de capa de acceso y los envían a los switches de capa núcleo. Los switches de capa de distribución proporcionan funciones de enrutamiento entre las VLAN (y por lo tanto funciones de la Capa 3), utilizan listas de control de acceso (ACL), agregado de los enlaces (tanto a la capa de acceso como a la capa de núcleo), tienen más de una fuente de alimentación, deben respetar la QOS aplicadas en los switch es de acceso y deben tener una tasa de envío alta. Los switches más nuevos de capa de distribución admiten enlaces de 10Gb.
- Capa núcleo: Interconecta los dispositivos de la capa de distribución y puede conectarse a los recursos de Internet. El núcleo debe estar disponible y ser redundante. Los switches de capa núcleo requiere manejar tasas muy altas de reenvío, agregación de enlaces (de 10Gb con los switch de agregación), soporte de capa 3, suelen tener redundancia a nivel 3 (más rápida en converger que a nivel 2), enlaces Gigabit Ethernet/10 Gigabit Ethernet, componentes redundados (como la fuente de alimentación), suelen contar con opciones de refrigeración más sofisticadas (alcanzan mayor temperatura por la carga de trabajo), con hardware que permite el cambio en caliente y QOS.
Un modelo de núcleo colapsado es aquel que combina la capa de distribución y la capa núcleo.
Beneficios de una red jerárquica:
- Escalabilidad: Pueden expandirse con facilidad.
- Redundancia: Los switch se suelen conectar a varios switches de la capa superior.
- Rendimiento: El alto rendimiento de los switches de distribución y núcleo hacen que la información vaya a casi la velocidad del cable.
- Seguridad: Es posible configurar los switches de la capa de acceso con varias opciones de seguridad del puerto que proveen control sobre qué dispositivos se permite conectar a la red. Además, se cuenta con la flexibilidad de utilizar políticas de seguridad más avanzadas en la capa de distribución.
- Facilidad de administración: Los switches de una misma capa tienen una configuración similar.
- Capacidad de mantenimiento.
Principios para el diseño de una red:
- Diámetro de la red: Es el número de dispositivos que un paquete debe atravesar antes de alcanzar su destino. Mantener bajo el diámetro de la red asegura una latencia baja y predecible.
- Agregado de ancho de banda: En una red jerárquica si se ven necesidades de ancho de banda se puede crear un EtherChannel (agregado de enlaces) y aumentarlo.
- Redundancia: Se puede proveer redundancia duplicando las conexiones de red entre los dispositivos o duplicando los propios dispositivos.
- Se comienza por la capa de acceso: Una vez analizado el número de dispositivos y los requerimientos de estos se elegirán cuales y cuantos equipos de acceso se pondrán. En base al número de equipos de acceso se determina cuantos switchs de capa de distribución son necesarios y en base a estos los de capa del núcleo.
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