Infraestructuras de Sistemas de Información BLOQUE II: Diseño Lógico de la red.

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1 Infraestructuras de Sistemas de Información BLOQUE II: Diseño Lógico de la red. 5-1

2 Top-Down Network Design Capítulo 05 Diseño de una Topología de Red Copyright 2010 Cisco Press & Priscilla Oppenheimer Traducción: Emilio Hernández Adaptado para ISI: Enrique Ostúa. 5-2

3 ÍNDICE: Aspectos del Diseño de Topologías de Redes Jerarquía Redundancia Modularidad Topología de Redes Campus Topología de la frontera WAN Seguridad en las Topologías 5-3

4 Topología Una rama de las matemáticas que se ocupa de las propiedades de configuraciones geométricas que permanecen inalteradas por deformaciones elásticastales como estiramientos y dobleces Un término utilizado en el campo de las redes de computadoras para describir la estructura de una red 5-4

5 Por qué usar un Modelo Jerárquico? Reduce la carga en los dispositivos de red Evita que los dispositivos tengan que comunicarse con demasiados dispositivos similares (reduce las adyacencias de CPU ) Limita los dominios de broadcast Aumenta la simplicidad y la comprensión Facilita los cambios en la red Facilita el escalamiento a un tamaño mayor 5-5

6 Diseño de Red Jerárquico Campus A Enterprise WAN Backbone Campus B Core Layer Campus C Campus C Backbone Distribution Layer Access Layer Building C-1 Building C-2 5-6

7 Modelo Cisco de Diseño Jerárquico Una capa de núcleo (core layer) de routers y switches de alto desempeño, optimizados para velocidad Una capa de distribución (distribution layer) de routers y switches que implementan políticas y segmentan el tráfico Una capa de acceso (access layer) que conecta a los usuarios vía hubs, switches y otros dispositivos 5-7

8 Diseño Plano vs Jerárquico Headquarters in Medford Headquarters in Medford Grants Pass Branch Office Klamath Falls Branch Office Ashland Branch Office Grants Pass Branch Office Klamath Falls Branch Office Ashland Branch Office White City Branch Office Flat Loop Topology Hierarchical Redundant Topology 5-8

9 Diseños en Malla (Mesh) Partial-Mesh Topology Full-Mesh Topology 5-9

10 Un Diseño Jerárquico de Malla Parcial Sede Principal (Core Layer) Sucursales Regionales (Distribution Layer) Oficinas (Access Layer) 5-10

11 Topología Jerárquica Hub-and-Spoke Sede Corporativa Oficina Regional Oficina casera Oficina Regional 5-11

12 Evitar Chains y Backdoors Core Layer Distribution Layer Access Layer Chain Backdoor 5-12

13 Cómo saber si tenemos un buen diseño? Cuando sabemos cómo agregar un nuevo edificio, piso, enlace WAN, sitio remoto, servicio de comercio-e, etc. Cuando agregar algo sólo causa cambio local, a los dispositivos conectados localmente Cuando la red puede duplicarse o triplicarse en tamaño sin hacer cambios importantes al diseño Cuando resolver problemas es fácil porque no hay interacciones de protocolo complejas 5-13

14 Modularidad: Cisco s SAFE Security Reference Architecture 5-14

15 Diseño de Topología de Campus Usar un esquema modular y jerárquico Minimizar el tamaño de los dominios de ancho de banda Minimizar el tamaño de los dominios de difusión Proveer redundancia Servidores con espejo Diversas maneras de salir a través de un router desde una estación de trabajo 5-15

16 Módulos de un Campus Corporativo Granja de servidores Módulo de gestión de redes Módulo de distribución de frontera, para la comunicación con el resto del mundo Módulo de infraestructura de campus: Submódulo de acceso a edificios Submódulo de distribución de edificios Backbone del campus 5-16

17 Diseño Redundante de Campus Sencillo Estación A LAN X Switch 1 Switch 2 LAN Y Estación B 5-17

18 Switches usan el Protocolo STP (Spanning-Tree Protocol) Estación A LAN X X Switch 1 Switch 2 LAN Y Estación B 5-18

19 Switch Corriendo STP Participa junto a otros switches en la elección de uno en particular, ROOT BRIDGE (menor ID; ID=Prio+MAC) Calcula la distancia del camino mínimo al ROOT BRIDGE y eligen un puerto local (conocido como ROOT PORT) que provee el camino mínimo al ROOT BRIDGE. Para cada segmento LAN, elegir un DESIGNATED BRIDGE y un DESIGNATED PORT en ese swtich. El DESIGNATED PORT es el puerto en el segmento LAN que está más cerca del ROOT BRIDGE. (Todos los puertos en el ROOT BRIDGE son DESIGNATED PORTS) Seleccionar puertos del switch que van a ser incluidos en el árbol cobertor (Spanning-Tree). Los puertos seleccionados son los ROOT y DESIGNATED PORTS. Estos puertos reenvían el tráfico. Otros puertos bloquean el tráfico. 5-19

20 Elegir el ROOT BRIDGE/Switch Switch A ID = C.AA.AA.AA El menor ID de Switch ROOT BRIDGE Switch A Puerto 1 Puerto 2 LAN Segmento Mbps Ethernet Costo = 19 LAN Segmento Mbps Ethernet Costo = 19 Puerto 1 Switch B Puerto 1 Switch C Puerto 2 Switch B ID = C.BB.BB.BB Puerto 2 Switch C ID = C.CC.CC.CC LAN Segmento Mbps Ethernet Costo =

21 Determine ROOT PORTS Switch A ID = C.AA.AA.AA ROOT BRIDGE Switch A Puerto 1 Puerto 2 Menor Costo Gana LAN Segmento Mbps Ethernet Costo = 19 LAN Segmento Mbps Ethernet Costo = 19 Puerto Raíz Puerto Raíz Puerto 1 Switch B Puerto 1 Switch C Puerto 2 Switch B ID = C.BB.BB.BB Switch C ID = C.CC.CC.CC Puerto 2 LAN Segmento Mbps Ethernet Costo =

22 Determine DESIGNATED PORTS Switch A ID = C.AA.AA.AA ROOT BRIDGE Switch A Puerto Designado Puerto Desginado Puerto 1 Puerto 2 LAN Segmento Mbps Ethernet Costo = 19 LAN Segmento Mbps Ethernet Costo = 19 Puerto Raíz Puerto Raíz Puerto 1 Switch B Puerto 1 Switch C Puerto 2 Switch B ID = C.BB.BB.BB Switch C ID = C.CC.CC.CC Puerto 2 Puerto Designado Menor ID de Switch Gana LAN Segmento Mbps Ethernet Costo =

23 Reducir la Topología a un Arbol Switch A ID = C.AA.AA.AA Puerto Designado ROOT BRIDGE Switch A Puerto 1 Puerto 2 Puerto Designado LAN Segmento Mbps Ethernet Costo = 19 LAN Segmento Mbps Ethernet Costo = 19 Puerto 1 Switch B Puerto Raíz Puerto Raíz Puerto 1 Switch C Puerto 2 Switch B ID = C.BB.BB.BB Switch C ID = C.CC.CC.CC Puerto 2 X Puerto Designado LAN Segmento Mbps Ethernet Costo = 19 Puerto Bloqueado 5-23

24 Reacción a Cambios Switch A ID = C.AA.AA.AA ROOT BRIDGE Switch A Puerto Designado Puerto Designado Puerto 1 Puerto 2 LAN Segmento 1 LAN Segmento 2 Puerto Raíz Puerto Raíz Puerto 1 Switch B Puerto 1 Switch C Puerto 2 Switch B ID = C.BB.BB.BB Switch C ID = C.CC.CC.CC Puerto 2 El Puerto Designado queda inoperativo LAN Segmento 3 El Puerto Bloqueado pasa a estado de reenvío 5-24

25 Escalamiento del STP Mantener pequeña la red conmutada no expandir más de siete switches Usar: STP Loop Guard BPDU skew detection, o registro (syslog) de BPDU tardías (BPDU=Bridge protocol Data Unit) Usar IEEE 802.1w (Rapid STP) Provee reconfiguración rápida del árbol cobertor STP (IEEE 802.1d) mejorado 5-25

26 LANs Virtuales (VLANs) Emulación de una LAN estándar que permite que las transferencias de datos ocurran sin las restricciones de ubicación física de las redes tradicionales En general: un conjunto de dispositivos que pertenecen a un grupo administrativo Los diseñadores usan VLANs también para restringir el tráfico de difusión 5-26

27 VLANs vs LANs Reales Switch A Switch B Estación A1 Estación A2 Estación A3 Estación B1 Estación B2 Estación B3 LAN A LAN B 5-27

28 Un Switch con VLANs VLAN A Estación A1 Estación A2 Estación A3 Estación B1 Estación B2 Estación B3 VLAN B 5-28

29 VLANs Span Switches VLAN A VLAN A Station A1 Station A2 Station A3 Station A4 Station A5 Station A6 Switch A Switch B Station B1 Station B2 Station B3 Station B4 Station B5 Station B6 VLAN B VLAN B 5-29

30 WLANs y VLANs Una LAN inalámbrica (WLAN) se implementa frecuentemente como una VLAN Facilita el roaming Los usuarios permanecen en la misma VLAN y subred IP mientras se mueven entre APs, de modo que no hay necesidad de cambiar la información de direccionamiento También facilita el establecimiento de filtros (ACLs o listas de control de acceso) para proteger la red de cable de los usuarios inalámbricos 5-30

31 Redundancia y balanceo en LANs 5-31

32 Redundancia de Servidores La redundancia generalmente mejora disponibilidad y rendimiento. Tipicos servidores que pueden necesitar redundancia: ficheros, web, DHCP, nombres, base de datos... DHCP y nombres (DNS/WINS/NBNS): en redes pequeñas en el core, en redes grandes en el access. Si no se pueden poner redundantes los servidores completos, los discos si pueden sacarse a un mirror o un NAS. Las entradas de un servidor DNS se pueden usar para añadir redundancia a un servicio. 5-32

33 Redundancia Estación-a-Router Proxy ARP (no es una buena idea) Escucha avisos de rutas (tampoco es muy buena idea) Solicitudes ICMP (no muy usadas) Router por defecto provisto por DHCP (mejor idea pero no provee redundancia) Usar HSRP (Hot Standby Router Protocol) para redundancia 5-33

34 HSRP: Hot Standby Router Protocol Router Activo Router Virtual Red de la Organización Estación de Trabajo Router en espera 5-34

35 Aspectos de diseño en la frontera WAN Redundancia en redes WAN Multihoming the internet connection VPN Site-to-Site Remote-Access 5-35

36 Redundancia en redes WAN: Multihoming the Internet Connection ISP 1 ISP 1 Enterprise Option A Paris Enterprise NY Option C ISP 1 ISP 2 ISP 1 ISP 2 Enterprise Paris Enterprise NY Option B Option D 5-36

37 VPN (Virtual Private Network) Las redes VPN usan la encriptación y los tuneles para establecer conexiones seguras, punto a punto y privadas sobre una red de un tercero (sea este un proveedor o la propia internet). Un tunel VPN se usa para encriptar los mensajes privados de un extremo y enviarlos al otro extremo. 5-37

38 VPN (L2 y L3) Layer 2 VPNs encapsulan en el nivel de enlace de datos. PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol) L2F (Layer-2 Forwarding) MPLS VPN L2TP (Layer-2 Tunneling Protocol) Standard IETF (RFC-2661) Layer 3 VPNs encapsulan en el nivel de red. IPSec (solo IP unicast) 5-38

39 VPN Aplicaciones Site-to-Site VPNs: Conecta oficinas remotas o extiende la clásica red WAN Enterprise. Topologías habituales: Hub-and-Spoke, Malla o Red Jerárquica Remote-Access VPNs: Usuarios remotos, que acceden a la red esporadicamente en el momento que lo demandan. 5-39

40 Remote-Access VPN 5-40

41 Seguridad en las Topologías Red de la Organización Zona Desmilitarizada (DMZ) Internet Web, DNS, Servidores de Correo 5-41

42 Seguridad en las Topologías Internet Zona Desmilitarizada (DMZ) Firewall Red de la Organización Web, DNS, Mail Servers 5-42

43 Resumen Ya saben, usen una metodología sistemática, descendente Planificar el diseño lógico antes del diseño físico El diseño de la topología debería incluir jerarquía, redundancia, modularidad y seguridad 5-43

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