ccna3 exploration cap1
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8/9/2019 Ccna3 Exploration Cap1
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[CCNA EXPLORATION 4.0_ Conmutacin y conexin deredes inalmbricas LAN ] Cap. 1. Diseo LAN
1angelj.flores @gmail.com MSC. ngel Javier Flores Gallegos.
CCNA EXPLORATION 4.0_ CONMUTACIN Y CONEXIN DE REDES INALMBRICAS LAN
Bienvenido
Bienvenido al curso Conmutacin LAN y LAN inalmbrica de CCNA Exploration. El objetivo consiste en entender
cmo se interconectan y configuran los swiches para brindar acceso a la red a los usuarios de la LAN. Este curso
tambin ensea cmo integrar dispositivos inalmbricos a la LAN. Las habilidades especficas desarrolladas en
cada captulo se describen al comienzo de cada captulo.
Ms que slo informacin
Este ambiente de aprendizaje asistido por PC es una parte importante de la experiencia total del curso para
alumnos e instructores de las Academia de Networking. Este material en lnea del curso est diseado para
utilizarse junto con muchas otras herramientas y actividades instructivas. Estos incluyen:
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Presentacin en clase, debates y prctica con el instructor
Prcticas de laboratorio con equipos de redes dentro del aula de la Academia de Networking
Evaluaciones en lnea y libro de calificaciones correspondiente
La herramienta de simulacin Packet Tracer
Software adicional para actividades en clase
Una comunidad global
Cuando usted participa en la Academia de Networking, se suma a una comunidad global conectada por
tecnologas y objetivos en comn. Ms de 160 escuelas, facultades, universidades y otras entidades participan
en el programa. En http://www.academynetspace.com, puede acceder a una visualizacin de la comunidad
global de la Academia de Networking.
El material de este curso abarca una amplia variedad de tecnologas que facilitan la manera en la que las
personas trabajan, viven, juegan y aprenden mediante comunicaciones de voz, video y otros datos. El
networking e Internet afectan de diferentes maneras a personas de diferentes partes del mundo. Si bien
hemos trabajado con instructores de todo el mundo para crear estos materiales, es importante que trabaje con
su instructor y sus compaeros para adaptar el material en este curso a su situacin local.
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Mantngase comunicado
Este material de instruccin en lnea, as como las dems herramientas del curso, son parte de algo ms
grande: la Academia de Networking.
El portal del alumno, el instructor y el administrador para el programa est en
http://www.cisco.com/web/learning/netacad/index.html. All obtendr acceso a las dems herramientas del
programa, como el servidor de evaluacin y el libro de calificaciones del alumno, as como tambin a
actualizaciones informativas y otros enlaces relevantes.
Mind Wide Open
Un objetivo importante en la educacin es enriquecer al alumno (a usted), al ampliar lo que sabe y lo que
puede hacer. Sin embargo, es importante comprender que el material de instruccin y el instructor slo
pueden facilitarle el proceso. Usted debe comprometerse a aprender nuevas aptitudes. A continuacin, se
incluyen algunas sugerencias que lo ayudarn a aprender y crecer.
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1. Tome notas. Con frecuencia, los profesionales en el campo de networking conservan Diarios de ingeniera en
los que escriben lo que observan y aprenden. Tomar notas es un mtodo importante que, con el tiempo, lo
ayudar a mejorar su comprensin.
2. Reflexione. El curso proporciona informacin necesaria para cambiar lo que ya sabe y lo que puede hacer. A
medida que avanza en el curso, pregntese qu tiene sentido y qu no. Detngase y haga preguntas cuando no
comprenda. Intente averiguar ms sobre los temas que le interesan. Si no est seguro por qu se ensea algo,
pregntele a su instructor o a un amigo. Piense cmo se complementan las distintas partes del curso.
3. Practique. Aprender nuevas habilidades requiere prctica. Creemos que practicar es tan importante para el
e-learning que le dimos un nombre especial. Lo llamamos e-Doing. Es de suma importancia que complete las
actividades en el material de instruccin en lnea y que tambin complete las prcticas de laboratorio y las
actividades de Packet Tracer.
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4. Practique nuevamente. Alguna vez le pas que pensaba que saba hacer algo y despus, cuando lleg el
momento de demostrarlo en una prueba o en el trabajo, descubri que todava no lo dominaba por completo?
Al igual que cuando se aprende cualquier nueva habilidad, como un deporte, un juego o un idioma, aprender
una aptitud profesional requiere paciencia y mucha prctica antes de que pueda decir que realmente la ha
aprendido. El material de instruccin en lnea de este curso le brinda oportunidades para practicar mucho
distintas aptitudes. Aprovchelas al mximo. Tambin puede trabajar con su instructor para extender PacketTracer y otras herramientas para realizar prcticas adicionales segn sea necesario.
5. Ensee. Con frecuencia, ensearle a un amigo o a un colega es una buena forma de reforzar su propio
aprendizaje. Para ensear bien, deber completar los detalles que tal vez haya pasado por alto en la primera
lectura. Las conversaciones con compaeros, colegas y el instructor sobre el material del curso pueden
ayudarlo a fijar los conocimientos de los conceptos de networking.
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6. Realice cambios a medida que avanza. El curso est diseado para proporcionarle una retroalimentacin
mediante actividades y cuestionarios interactivos, el sistema de evaluacin en lnea y a travs de interacciones
estructuradas con su instructor. Puede utilizar esta retroalimentacin para entender mejor cules son sus
fortalezas y debilidades. Si existe un rea en la que tiene problemas, concntrese en estudiar o practicar ms
esa rea. Solicite comentarios adicionales a su instructor y a otros alumnos.
Explore el mundo de networking
Esta versin del curso incluye una herramienta especial llamada Packet Tracer 4.1. Packet Tracer es una
herramienta de aprendizaje de networking que admite una amplia variedad de simulaciones fsicas y lgicas.
Tambin proporciona herramientas de visualizacin para ayudarlo a comprender el funcionamiento interno de
una red.
Las actividades ya preparadas de Packet Tracer constan de simulaciones de red, juegos, actividades y desafos
que proporcionan una amplia gama de experiencias de aprendizaje.
Cree sus propios mundos
Tambin puede utilizar Packet Tracer para crear sus propios experimentos y situaciones de networking.
Esperamos que, con el tiempo, considere utilizar el Packet Tracer no slo para experimentar las actividades ya
preparadas, sino tambin para convertirse en autor, explorador y experimentador.
Los materiales del curso en lnea tienen actividades de Packet Tracer incorporadas que se inician en
computadoras con sistema operativo Windows, si Packet Tracer est instalado. Esta integracin tambin
puede funcionar en otros sistemas operativos que usan la emulacin de Windows.
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Descripcin general del curso
El enfoque principal de este curso es Conmutacin LAN y LAN inalmbrica. El objetivo es comprender la
manera en que un switch se comunica con otros switches y routers en redes de pequeas o medianas
empresas para implementar la segmentacin VLAN.
Este curso se centra en los protocolos de conmutacin de Capa 2 y en los conceptos utilizados para mejorar la
redundancia, propagar la informacin de VLAN y proteger la parte de la red en la que la mayora de los usuarios
accede a servicios de red.
Las tecnologas de conmutacin son relativamente sencillas de implementar; sin embargo, al igual que con el
enrutamiento, los protocolos y algoritmos subyacentes suelen resultar complejos. Este curso explicar en
profundidad los procesos subyacentes de las tecnologas comunes de conmutacin de Capa 2. Mientras ms se
comprendan los conceptos subyacentes, ms fcil ser implementar, verificar y resolver los problemas de las
tecnologas de conmutacin.
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Cada concepto de conmutacin se presentar en el contexto de una sla topologa por captulo. Se utilizan las
topologas de cada captulo para explicar las operaciones de los protocolos y brindar una configuracin para la
implementacin de diversas tecnologas de conmutacin.
Las prcticas de laboratorio y las actividades del Packet Tracer que se utilizan en este curso estn diseadas
para ayudarle a comprender cmo configurar las operaciones de conmutacin y a la vez reforzar los conceptos
aprendidos en cada captulo.
Captulo 1 Diseo de LAN : en el captulo 1 aprender los aspectos fundamentales del diseo de redes de rea
locales. En particular, el diseo de red jerrquico que utiliza el modelo de la capa ncleo-distribucin-acceso se
presenta y se lo menciona en el resto del curso.
Captulo 2 Conceptos y configuracin bsica del switch : el captulo 2 introduce los mtodos de envo del
switch, la conmutacin simtrica y asimtrica, los bferes de memoria y la conmutacin a nivel de Capa 2 y de
Capa 3. Se presenta la navegacin del Cisco IOS CLI en un Catalyst 2960 y a realizar una configuracin de switch
inicial. Un papel preponderante de un administrador de switch es mantener la red protegida; con este
propsito, aprender a configurar distintas contraseas en el switch, as como tambin a SSH (Secure Shell)
para mitigar ataques comunes de seguridad.
Captulo 3 Las VLAN : el captulo 3 presenta los tipos de VLAN utilizadas en las redes conmutadas modernas. Es
importante comprender el papel de la VLAN predeterminada, las VLAN de datos/usuario, las VLAN nativas, la
VLAN de administracin y las VLAN de voz. Los enlaces troncales con el etiquetado IEEE 802.1Q facilitan la
comunicacin entre switches con mltiples VLAN. Aprender a configurar, verificar y resolver los problemas de
las VLAN y los enlaces trocales mediante la CLI del IOS de Cisco
Continuacin de la descripcin general del curso
Captulo 4 VTP : el protocolo de enlace troncal virtual (VTP, Virtual Trunking Protocol) se utiliza para
intercambiar la informacin de la VLAN a travs de enlaces troncales, y as se reducen los errores de
configuracin y administracin. El VTP le permite crear una VLAN una vez dentro de un dominio VTP y que esta
VLAN se propague a todos los otros swtiches en el dominio VTP. La depuracin del VTP limita la propagacin
innecesaria del trfico de la VLAN a travs de la LAN al determinar qu puertos de enlace troncal envan
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determinado tipo de trfico de la VLAN. Aprender a configurar, verificar y resolver los problemas de
implementacin de VTP.
Captulo 5 STP : el par trenzado blindado (STP, Shielded Twisted Pair) hace posible la implementacin de
enlaces fsicos redundantes en una LAN conmutada al crear una topologa lgica de Capa 2 sin bucles. De
manera predeterminada los switches Cisco implementan STP por VLAN. La configuracin de STP es muy simple,
pero los procesos subyacentes son bastante complejos. El estndar EEE 802.1D difini la implementacin
original del protocolo spanning-tree. El estndar IEEE 802.1w defini una implementacin mejorada de
spanning tree denominada protocolo rapid spanning tree. El tiempo de convergencia de (RSTP, Rapid Spanning
Tree Protocol) es aproximadamente cinco veces ms rpido que la convergencia con 802.1D. El RSTP introduce
varios conceptos nuevos, tales como tipos de enlaces, puertos de extremo, puertos alternativos, puertos de
copia de respaldo y el estado de descarte. Aprender a configurar la implementacin IEEE 802.1D original de
STP, as como tambin la nueva implementacin IEEE 802.1w de spanning tree.
Captulo 6 Enrutamiento entre las VLAN : es el proceso que consiste en enrutar el trfico entre diferentes
VLAN. Aprender los diferentes mtodos de enrutamiento entre VLAN. Aprender a implementar el
enrutamiento entre las VLAN en la topologa router de interfaz nico, donde un enlace trocal conecta un switch
de Capa 2 a un router configurado con subinterfaces lgicas asociadas de una a una con las VLAN.
Captulo 7 Configuracin y conceptos bsicos de redes inalmbricas : los estndares inalmbricos de LAN estn
evolucionando con respecto al trfico de voz y video, con nuevos estndares respaldados con calidad de
servicio. Un punto de acceso que se conecta a la LAN con cable brinda un servicio bsico a las estaciones de
clientes que se asocian al mismo. Las SSID y el filtrado MAC son mtodos inherentemente inseguros para
respaldar una WLAN. Las soluciones empresariales como la autenticacin WPA2 y 802.1x permiten un acceso
ms seguro a la LAN inalmbrica. Los usuarios finales tienen que configurar una NIC inalmbrica en las
estaciones de los clientes, que se comunica y asocia a un punto de acceso inalmbrico. Cuando se configura
una LAN inalmbrica, debe asegurarse de que los dispositivos tengan el firmware ms reciente para que
puedan admitir las opciones de seguridad ms rigurosas.
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1 Diseo LAN
1.0.1 Introduccin del captuloCap. 1. Diseo LAN
Para pequeas y medianas empresas, la comunicacin digital de datos, voz y video es esencial para la
supervivencia de la empresa. En consecuencia, una LAN con un diseo apropiado es un requisito fundamental
para hacer negocios en el presente. El usuario debe ser capaz de reconocer una LAN bien diseada y
seleccionar los dispositivos apropiados para admitir las especificaciones de las redes de una empresa pequea
o mediana.
En este captulo, el usuario comenzar a explorar la arquitectura de la LAN conmutada y algunos de los
principios que se utilizan para disear una red jerrquica. El usuario aprender sobre las redes convergentes.
Tambin aprender cmo seleccionar el switch correcto para una red jerrquica y qu switches Cisco son los
ms adecuados para cada capa de red. Las actividades y los laboratorios confirman y refuerzan su aprendizaje.
1.1 Arquitectura de una LAN Conmutada1.1.1 Modelo de redes jerrquicas
La construccin de una LAN que satisfaga las necesidades de empresas pequeas o medianas tiene ms
probabilidades de ser exitosa si se utiliza un modelo de diseo jerrquico. En comparacin con otros
diseos de redes, una red jerrquica se administra y expande con ms facilidad y los problemas se
resuelven con mayor rapidez.
El diseo de redes jerrquicas implica la divisin de la red en capas independientes. Cada capa cumple
funciones especficas que definen su rol dentro de la red general. La separacin de las diferentes
funciones existentes en una red hace que el diseo de la red se vuelva modular y esto facilita la
escalabilidad y el rendimiento. El modelo de diseo jerrquico tpico se separa en tres capas: capa de
acceso, capa de distribucin y capa ncleo. Un ejemplo de diseo de red jerrquico de tres capas se
observa en la figura.
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Capa de acceso
La capa de acceso hace interfaz con dispositivos finales como las PC, impresoras y telfonos IP, para
proveer acceso al resto de la red. Esta capa de acceso puede incluir routers, switches, puentes, hubs ypuntos de acceso inalmbricos. El propsito principal de la capa de acceso es aportar un medio de
conexin de los dispositivos a la red y controlar qu dispositivos pueden comunicarse en la red.
Capa de distribucin
La capa de distribucin agrega los datos recibidos de los switches de la capa de acceso antes de que se
transmitan a la capa ncleo para el enrutamiento hacia su destino final. La capa de distribucin
controla el flujo de trfico de la red con el uso de polticas y traza los dominios de broadcast al realizar
el enrutamiento de las funciones entre las LAN virtuales (VLAN) definidas en la capa de acceso. Las
VLAN permiten al usuario segmentar el trfico sobre un switch en subredes separadas. Por ejemplo, en
una universidad el usuario podra separar el trfico segn se trate de profesores, estudiantes y
huspedes. Normalmente, los switches de la capa de distribucin son dispositivos que presentan
disponibilidad y redundancia altas para asegurar la fiabilidad. Aprender ms acerca de las VLAN, los
dominios de broadcast y el enrutamiento entre las VLAN, posteriormente en este curso.
Capa ncleo
La capa ncleo del diseo jerrquico es la backbone de alta velocidad de la internetwork. La capa
ncleo es esencial para la interconectividad entre los dispositivos de la capa de distribucin, por lo
tanto, es importante que el ncleo sea sumamente disponible y redundante. El rea del ncleo
tambin puede conectarse a los recursos de Internet. El ncleo agrega el trfico de todos los
dispositivos de la capa de distribucin, por lo tanto debe poder reenviar grandes cantidades de datos
rpidamente.
Nota: En redes ms pequeas, no es inusual que se implemente un modelo de ncleo colapsado, en el
que se combinan la capa de distribucin y la capa ncleo en una capa.
Red jerrquica en una empresa mediana
Examinemos un modelo de red jerrquica aplicada a una empresa. En la figura, las capas de acceso, de
distribucin y ncleo se encuentran separadas en jerarquas bien definidas. Esta representacin lgica
contribuye a que resulte fcil ver qu switches desempean qu funcin. Es mucho ms difcil ver estas
capas jerrquicas cuando la red se instala en una empresa.
La figura muestra dos pisos de un edificio. Las computadoras del usuario y los dispositivos de la red que
necesitan acceso a la red se encuentran en un piso. Los recursos, como servidores de correo
electrnico y servidores de bases de datos, se ubican en otro piso. Para asegurar que cada piso tenga
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acceso a la red, se instalan la capa de acceso y los switches de distribucin en los armarios de cableado
de cada piso y se conectan a todos los dispositivos que necesitan acceso a la red. La figura muestra un
pequeo bastidor de switches. El switch de la capa de acceso y el switch de la capa de distribucin se
encuentran apilados uno sobre el otro en el armario de cableado.
Aunque no se muestran los switches de la capa ncleo y otros switches de la capa de distribucin, esposible observar cmo la distribucin fsica de una red difiere de la distribucin lgica de una red.
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Beneficios de una red jerrquica
Existen muchos beneficios asociados con los diseos de la red jerrquica.
Escalabilidad
Las redes jerrquicas escalan muy bien. La modularidad del diseo le permite reproducir exactamente
los elementos del diseo a medida que la red crece. Debido a que cada instancia del mdulo es
consistente, resulta fcil planificar e implementar la expansin. Por ejemplo, si el modelo del diseo
consiste en dos switches de la capa de distribucin por cada 10 switches de la capa de acceso, puede
continuar agregando switches de la capa de acceso hasta tener 10 switches de la capa de acceso
interconectados con los dos switches de la capa de distribucin antes de que necesite agregar switches
adicionales de la capa de distribucin a la topologa de la red. Adems, a medida que se agregan ms
switches de la capa de distribucin para adaptar la carga de los switches de la capa de acceso, se
pueden agregar switches adicionales de la capa ncleo para manejar la carga adicional en el ncleo.
Redundancia
A medida que crece una red, la disponibilidad se torna ms importante. Puede aumentar radicalmente
la disponibilidad a travs de implementaciones redundantes fciles con redes jerrquicas. Los switches
de la capa de acceso se conectan con dos switches diferentes de la capa de distribucin para asegurar
la redundancia de la ruta. Si falla uno de los switches de la capa de distribucin, el switch de la capa de
acceso puede conmutar al otro switch de la capa de distribucin. Adicionalmente, los switches de la
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capa de distribucin se conectan con dos o ms switches de la capa ncleo para asegurar la
disponibilidad de la ruta si falla un switch del ncleo. La nica capa en donde se limita la redundancia
es la capa de acceso. Habitualmente, los dispositivos de nodo final, como PC, impresoras y telfonos IP,
no tienen la capacidad de conectarse con switches mltiples de la capa de acceso para redundancia. Si
falla un switch de la capa de acceso, slo se veran afectados por la interrupcin los dispositivos
conectados a ese switch en particular. El resto de la red continuara funcionando sin alteraciones.
Rendimiento
El rendimiento de la comunicacin mejora al evitar la transmisin de datos a travs de switches
intermediarios de bajo rendimiento. Los datos se envan a travs de enlaces del puerto del switch
agregado desde la capa de acceso a la capa de distribucin casi a la velocidad de cable en la mayora de
los casos. Luego, la capa de distribucin utiliza sus capacidades de conmutar el alto rendimiento para
reenviar el trfico hasta el ncleo, donde se enruta hacia su destino final. Debido a que las capas
ncleo y de distribucin realizan sus operaciones a velocidades muy altas, no existe contencin para el
ancho de banda de la red. Como resultado, las redes jerrquicas con un diseo apropiado pueden
lograr casi la velocidad de cable entre todos los dispositivos.
Seguridad
La seguridad mejora y es ms fcil de administrar. Es posible configurar los switches de la capa de
acceso con varias opciones de seguridad del puerto que proveen control sobre qu dispositivos se
permite conectar a la red. Adems, se cuenta con la flexibilidad de utilizar polticas de seguridad ms
avanzadas en la capa de distribucin. Puede aplicar las polticas de control de acceso que definen qu
protocolos de comunicacin se implementan en su red y dnde se les permite dirigirse. Por ejemplo, si
desea limitar el uso de HTTP a una comunidad de usuarios especfica conectada a la capa de acceso,
podra aplicar una poltica que bloquee el trfico de HTTP en la capa de distribucin. La restriccin del
trfico en base a protocolos de capas ms elevadas, como IP y HTTP, requiere que sus switches puedan
procesar las polticas en esa capa. Algunos switches de la capa de acceso admiten la funcionalidad de la
Capa 3, pero en general es responsabilidad de los switches de la capa de distribucin procesar los datos
de la Capa 3, porque pueden procesarlos con mucha ms eficacia.
Facilidad de administracin
La facilidad de administracin es relativamente simple en una red jerrquica. Cada capa del diseo
jerrquico cumple funciones especficas que son consistentes en toda esa capa. Por consiguiente, si
necesita cambiar la funcionalidad de un switch de la capa de acceso, podra repetir ese cambio en
todos los switches de la capa de acceso en la red porque presumiblemente cumplen las mismas
funciones en su capa. La implementacin de switches nuevos tambin se simplifica porque se pueden
copiar las configuraciones del switch entre los dispositivos con muy pocas modificaciones. La
consistencia entre los switches en cada capa permite una recuperacin rpida y la simplificacin de la
resolucin de problemas. En algunas situaciones especiales, podran observarse inconsistencias de
configuracin entre los dispositivos, por eso debe asegurarse de que las configuraciones se encuentren
bien documentadas, de manera que pueda compararlas antes de la implementacin.
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Capacidad de mantenimiento
Debido a que las redes jerrquicas son modulares en naturaleza y escalan con mucha facilidad, son
fciles de mantener. Con otros diseos de la topologa de la red, la administracin se torna altamente
complicada a medida que la red crece. Tambin, en algunos modelos de diseos de red, existe unlmite en cuanto a la extensin del crecimiento de la red antes de que se torne demasiado complicada y
costosa de mantener. En el modelo del diseo jerrquico se definen las funciones de los switches en
cada capa haciendo que la seleccin del switch correcto resulte ms fcil. La adicin de switches a una
capa no necesariamente significa que se evitar un cuello de botella u otra limitacin en otra capa.
Para que una topologa de red de malla completa alcance el rendimiento mximo, es necesario que
todos los switches sean de alto rendimiento porque es fundamental que cada switch pueda cumplir
todas las funciones en la red. En el modelo jerrquico, las funciones de los switches son diferentes en
cada capa. Se puede ahorrar dinero con el uso de switches de la capa de acceso menos costosos en la
capa inferior y gastar ms en los switches de la capa de distribucin y la capa ncleo para lograr un
rendimiento alto en la red.
1.1.2 Principio de diseo de redes jerrquicas
Slo porque aparentemente una red presenta un diseo jerrquico, no significa que la red est bien
diseada. Estas guas simples le ayudan a diferenciar entre redes jerrquicas con un buen diseo y las
que presentan un diseo deficiente. La intencin de esta seccin no es proporcionarle todas las
destrezas y el conocimiento que necesita para disear una red jerrquica sino ofrecerle una
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oportunidad de comenzar a practicar sus destrezas a travs de la transformacin de una topologa de
red plana en una topologa de red jerrquica.
Dimetro de la red
Al disear una topologa de red jerrquica, lo primero que debe considerarse es el dimetro de la red.Con frecuencia, el dimetro es una medida de distancia pero en este caso se utiliza el trmino para
medir el nmero de dispositivos. El dimetro de la red es el nmero de dispositivos que un paquete
debe cruzar antes de alcanzar su destino. Mantener bajo el dimetro de la red asegura una latencia
baja y predecible entre los dispositivos.
En la figura, la PC1 se comunica con la PC3. Es posible que existan hasta seis switches interconectados
entre la PC1 y la PC3. En este caso, el dimetro de la red es 6. Cada switch en la ruta introduce cierto
grado de latencia. La latencia del dispositivo de red es el tiempo que transcurre mientras un dispositivo
procesa un paquete o una trama. Cada switch debe determinar la direccin MAC de destino de la
trama, verificar la tabla de la direccin MAC y enviar la trama al puerto apropiado. Aunque el proceso
completo se produce en una fraccin de segundo, el tiempo se acrecienta cuando la trama debe cruzar
varios switches.
En el modelo jerrquico de tres capas, la segmentacin de la Capa 2 en la capa de distribucin
prcticamente elimina el dimetro de la red como consecuencia. En una red jerrquica, el dimetro de
la red siempre va a ser un nmero predecible de saltos entre el dispositivo origen y el dispositivo
destino.
Agregado de ancho de banda
Cada capa en el modelo de redes jerrquicas es una candidata posible para el agregado de ancho de
banda. El agregado de ancho de banda es la prctica de considerar los requisitos de ancho de banda
especficos de cada parte de la jerarqua. Despus de que se conocen los requisitos de ancho de banda
de la red, se pueden agregar enlaces entre switches especficos, lo que recibe el nombre de agregado
de enlaces. El agregado de enlaces permite que se combinen los enlaces de puerto de los switches
mltiples a fin de lograr un rendimiento superior entre los switches. Cisco cuenta con una tecnologa
de agregado de enlaces especfica llamada EtherChannel, que permite la consolidacin de mltiples
enlaces de Ethernet. Un anlisis de EtherChannel excede el alcance de este curso. Para obtener ms
informacin, visite:
http://www.cisco.com/en/US/tech/tk389/tk213/tsd_technology_support_protocol_home.html.
En la figura, las computadoras PC1 y PC3 requieren una cantidad significativa de ancho de banda
porque se utilizan para desarrollar simulaciones de condiciones climticas. El administrador de la red
ha determinado que los switches S1, S3 y S5 de la capa de acceso requieren un aumento del ancho de
banda. Estos switches de la capa de acceso respetan la jerarqua y se conectan con los switches de
distribucin D1, D2 y D4. Los switches de distribucin se conectan con los switches C1 y C2 de la capa
ncleo. Observe cmo los enlaces especficos en puertos especficos se agregan en cada switch. De esta
manera, se suministra un aumento del ancho de banda para una parte especfica, seleccionada de la
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red. Observe que en esta figura se indican los enlaces agregados por medio de dos lneas de puntos con
un valo que las relaciona. En otras figuras, los enlaces agregados estn representados por una lnea de
puntos nica con un valo.
Redundancia
La redundancia es una parte de la creacin de una red altamente disponible. Se puede proveer
redundancia de varias maneras. Por ejemplo, se pueden duplicar las conexiones de red entre los
dispositivos o se pueden duplicar los propios dispositivos. Este captulo explora cmo emplear rutas de
redes redundantes entre los switches. Un anlisis de la duplicacin de los dispositivos de red y del
empleo de protocolos especiales de red para asegurar una alta disponibilidad excede el alcance de este
curso. Para acceder a un anlisis interesante acerca de la alta disponibilidad, visite:
http://www.cisco.com/en/US/products/ps6550/products_ios_technology_home.html.
La implementacin de los enlaces redundantes puede ser costosa. Imagine que cada switch en cada
capa de la jerarqua de la red tiene una conexin con cada switch de la capa siguiente. Es improbable
que sea capaz de implementar la redundancia en la capa de acceso debido al costo y a las
caractersticas limitadas en los dispositivos finales pero puede crear redundancia en las capas de
distribucin y ncleo de la red.
En la figura, los enlaces redundantes se observan en la capa de distribucin y en la capa ncleo. En la
capa de distribucin existen dos switches de capa de distribucin, el mnimo requerido para admitir
redundancia en esta capa. Los switches de la capa de acceso, S1, S3, S4 y S6, se encuentran
interconectados con los switches de la capa de distribucin. Esto protege su red si falla uno de los
switches de distribucin. En caso de falla, el switch de la capa de acceso ajusta su ruta de transmisin y
reenva el trfico a travs del otro switch de distribucin.
Ciertas situaciones de falla de la red nunca pueden impedirse, por ejemplo si la energa elctrica se
interrumpe en la ciudad entera o el edifico completo se derrumba debido a un terremoto. La
redundancia no intenta abordar estos tipos de desastres. Para obtener ms informacin acerca de
cmo una empresa puede continuar funcionando y recuperarse de un desastre, visite:
http://www.cisco.com/en/US/netsol/ns516/networking_solutions_package.html.
Comience en la capa de acceso
Imagine que se requiere un diseo nuevo de redes. Los requisitos de diseo, como el nivel de
rendimiento o la redundancia necesaria, estn determinados por las metas comerciales de la
organizacin. Una vez que se documentan los requisitos de diseo, el diseador puede comenzar a
seleccionar el equipo y la infraestructura para implementar el diseo.
Cuando se inicia la seleccin del equipo en la capa de acceso, puede asegurarse de que se adapta a
todos los dispositivos de la red que necesitan acceso a la red. Despus de tener en cuenta todos los
dispositivos finales se tiene una mejor idea de cuntos switches de la capa de acceso se necesitan. El
nmero de switches de la capa de acceso y el trfico estimado que cada uno genera ayuda a
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determinar cuntos switches de la capa de distribucin se necesitan para lograr el rendimiento y la
redundancia necesarios para la red. Despus de determinar el nmero de switches de la capa de
distribucin, se puede identificar cuntos switches de ncleo se necesitan para mantener el
rendimiento de la red.
Un anlisis exhaustivo acerca de cmo determinar qu switch seleccionar en base al anlisis del flujode trfico y cuntos switches de ncleo se requieren para mantener el rendimiento queda fuera del
alcance de este curso. Para una buena introduccin al diseo de red, lea este libro que se encuentra
disponible en Ciscopress.com: Top-Down Network Design, de Priscilla Oppenheimer (2004).
1.1.3 Qu es una red convergente?
Las empresas pequeas y medianas adoptan la idea de ejecutar servicios de voz y video en sus redes de
datos. Observemos cmo la voz y el video sobre IP (VoIP) afectan una red jerrquica.
Equipos heredados
La convergencia es el proceso de combinacin de las comunicaciones con voz y video en una red de
datos. Las redes convergentes han existido durante algn tiempo pero slo fueron factibles en grandes
organizaciones empresariales debido a los requisitos de infraestructura de la red y a la compleja
administracin necesaria para hacer que dichas redes funcionen en forma continua. Los costos de red
asociados con la convergencia eran altos porque se necesitaba un hardware de switches ms costoso
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para admitir los requisitos adicionales de ancho de banda. Las redes convergentes tambin necesitaban
una administracin extensiva en relacin con la Calidad de Servicio (QoS), porque era necesario que el
trfico de datos con voz y video se clasificara y priorizara en la red. Pocas personas contaban con la
experiencia profesional en cuanto a redes de datos, voz y video para hacer que la convergencia fuese
factible y funcional. Adems, el equipo antiguo obstaculiza el proceso. La figura muestra un switch
antiguo de una empresa telefnica. En la actualidad, la mayora de las empresas telefnicas hacambiado a switches digitales. Sin embargo, existen muchas oficinas que an utilizan telfonos
anlogos por lo que todava tienen armarios de cableado de telfonos anlogos. Debido a que an no
se han reemplazado los telfonos anlogos, tambin observar que debe admitir tanto el sistema
telefnico PBX antiguo como los telfonos IP. Con lentitud se reemplazar esta clase de equipamiento
por switches modernos de telfonos IP.
Tecnologa avanzada
La convergencia de redes de voz, video y datos se ha vuelto muy popular recientemente en el mercadoempresarial pequeo y mediano debido a los avances en la tecnologa. En el presente resulta ms fcil
implementar y administrar la convergencia y su adquisicin es menos costosa. La figura muestra una
combinacin de switch y de telfono VoIP de alta tecnologa apropiada para una empresa mediana de
entre 250 y 400 empleados. La figura tambin muestra un switch Cisco Catalyst Express 500 y un
telfono Cisco 7906G adecuados para empresas pequeas y medianas. Esta tecnologa VoIP sola
presentar un precio razonable para empresas y entidades gubernamentales.
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La transferencia a una red convergente puede ser una decisin difcil si la empresa ya realiz una
inversin en redes de voz, video y datos separadas. El abandono de una inversin que an funciona
resulta arduo pero la convergencia de voz, video y datos en una infraestructura de red nica presenta
varias ventajas.
Un beneficio de una red convergente es la existencia de slo una red para administrar. Con las redes devoz, video y datos separadas, los cambios realizados en la red deben coordinarse a travs de redes.
Adems, existen costos adicionales que resultan del uso de tres conjuntos de cableado de redes. El uso
de una red nica significa que el usuario slo debe administrar una infraestructura conectada por
cables.
Otro beneficio es el menor costo de implementacin y administracin. Es menos costoso implementar
una infraestructura de red nica que tres infraestructuras de redes distintas. La administracin de una
red nica es tambin menos costosa. Tradicionalmente, si una empresa cuenta con una red separada
de voz y datos, necesita a un grupo de personas que administren la red de voz y otro grupo que
administre la red de datos. Con una red convergente, se necesita a un grupo que administra tanto la
red de voz como la de datos.
Opciones nuevas
Las redes convergentes ofrecen opciones que no existan con anterioridad. Ahora se pueden unir las
comunicaciones de voz y video directamente en el sistema de la computadora personal de un
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empleado, segn se observa en la figura. No es necesario contar con un aparato telefnico o un equipo
para videoconferencias caros. Se puede lograr la misma funcin con el uso de un software especial
integrado con una computadora personal. Las herramientas de telesoftware, como Cisco IP
Communicator, ofrecen mucha flexibilidad a las empresas. La persona que se encuentra en la parte
superior izquierda de la figura utiliza una herramienta de telesoftware en la computadora. Cuando se
utiliza el software en lugar de un telfono fsico, una empresa puede realizar la conversin a redesconvergentes con rapidez porque no hay gastos de capital en la adquisicin de telfonos IP y de los
switches necesarios para accionar los telfonos. Con la incorporacin de cmaras Web econmicas, se
pueden agregar videoconferencias al telesoftware. stos son slo algunos ejemplos proporcionados
por una cartera ms amplia de soluciones de comunicacin que redefinen el proceso comercial en la
actualidad.
Redes separadas de voz, video y datos
Como se puede ver en la figura, una red de voz contiene lneas telefnicas aisladas que ejecutan un
switch PBX para permitir la conectividad telefnica a la Red pblica de telefona conmutada (PSTN).Cuando se agrega un telfono nuevo, se debe ejecutar una lnea nueva de regreso al PBX. El switch del
PBX se ubica habitualmente en el armario de cableado de Telco, separado de los armarios de cableado
de datos y video. Los armarios de cableado con frecuencia se separan porque el personal de apoyo
necesita acceso a cada sistema. Sin embargo, mediante el uso de una red jerrquica apropiadamente
diseada y la implementacin de polticas de QoS que dan prioridad a los datos de audio, los datos de
voz se pueden converger en una red de datos existente con muy poco o ningn impacto en la calidad
del audio.
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En esta figura, el equipo para videoconferencias est conectado por cable en forma separada de las
redes de voz y de datos. Los datos de videoconferencias pueden consumir un ancho de banda
significativo en una red. Como resultado, se mantuvieron las redes de videos por separado para
permitir que los equipos de videoconferencias funcionen a toda velocidad sin competir por el ancho de
banda con los flujos de voz y de datos. Mediante el uso de una red jerrquica apropiadamente
diseada y la implementacin de polticas de QoS que dan prioridad a los datos de video, puedehacerse que dichos datos converjan en una red de datos existente con muy poco o ningn impacto en
la calidad del video.
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La red de datos interconecta las estaciones de trabajo y los servidores en una red para facilitar el uso
compartido de recursos. Las redes de datos pueden consumir un ancho de banda de datos significativo
y ste es el motivo por el cual las redes de voz, video y datos se mantuvieron separadas por tan largo
tiempo. Ahora que las redes jerrquicas con el diseo apropiado pueden incluir los requerimientos de
ancho de banda de las comunicaciones por voz, video y datos al mismo tiempo; tiene sentido hacer
que converjan en una nica red jerrquica.
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ACTIVIDAD
1.2 Relaciones entre los switches y relaciones especficas de la LAN1.2.1 Consideraciones para los switches de redes jerrquicas
Anlisis de flujo de trfico
Para seleccionar el switch apropiado para una capa en una red jerrquica, es necesario contar con
especificaciones que detallen los flujos de trfico objetivo, las comunidades de usuario, los servidores
de datos y los servidores de almacenamiento de datos.
Las empresas necesitan una red que pueda satisfacer los requerimientos del desarrollo. Una empresa
puede comenzar con algunas PC interconectadas de manera que puedan compartir datos. A medida
que la empresa contrata ms empleados, los dispositivos, como PC, impresoras y servidores, se
agregan a la red. La incorporacin de los nuevos dispositivos implica un aumento en el trfico de la red.
Algunas compaas reemplazan sus sistemas telefnicos existentes por sistemas telefnicos VoIP
convergentes, lo que agrega un trfico adicional.
Cuando se selecciona el hardware de switch, se determina qu switches se necesitan en las capas
ncleo, distribucin y acceso para adaptarse a los requerimientos del ancho de banda de red. Su plan
debe considerar los requerimientos de ancho de banda en el futuro. Adquiera el hardware del switch
Cisco apropiado para incorporar tanto las necesidades actuales como las futuras. Para contribuir con la
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eleccin ms precisa de los switches apropiados, realice y registre los anlisis de flujo de trfico de
forma regular.
Anlisis del flujo de trfico
El anlisis del flujo de trfico es el proceso de medicin del uso del ancho de banda en una red y elanlisis de datos con el fin de lograr ajustes del rendimiento, planificacin de la capacidad y toma de
decisiones con respecto a las mejoras del hardware. El anlisis del flujo de trfico se realiza con el uso
de software para anlisis de flujo de trfico. Aunque no existe una definicin exacta de flujo de trfico
de la red, a efectos del anlisis del flujo de trfico, es posible decir que el trfico de la red es la cantidad
de datos enviados durante un cierto perodo de tiempo. Todos los datos de la red contribuyen con el
trfico, independientemente de su propsito u origen. El anlisis de los diferentes orgenes del trfico y
su influencia en la red, permite realizar ajustes ms exactos y actualizar la red para lograr el mejor
rendimiento posible.
Los datos del flujo de trfico pueden utilizarse para ayudar a determinar exactamente cunto tiempo
puede continuar utilizando el hardware de la red existente antes de que tenga sentido actualizarlo para
adaptarse segn los requerimientos adicionales de ancho de banda. Al tomar las decisiones con
respecto a qu hardware adquirir, se deben tener en cuenta las densidades de puerto y las tasas de
reenvo del switch para asegurarse de lograr una capacidad de crecimiento adecuada. La densidad de
puerto y las tasas de reenvo se explican ms adelante en este captulo.
Existen muchas formas de controlar el flujo de trfico en una red. Se pueden controlar manualmente
los puertos individuales de switch para obtener la utilizacin del ancho de banda con el tiempo. Al
analizar los datos de flujo de trfico se deben determinar los requerimientos de flujo de trfico futuro
en base a la capacidad en ciertos momentos del da y a dnde se genera y se enva la mayor cantidad
de datos. Sin embargo, para obtener resultados exactos es necesario registrar datos suficientes. El
registro manual de los datos del trfico es un proceso tedioso que requiere mucho tiempo y diligencia.
Afortunadamente existen algunas soluciones automatizadas.
Herramientas de anlisis
Se encuentran disponibles muchas herramientas de anlisis de flujo de trfico que registran
automticamente los datos de flujo de trfico en una base de datos y realizan un anlisis de
tendencias. En redes mayores, las soluciones del conjunto del software constituyen el nico mtodo
eficaz para realizar el anlisis de flujo de trfico. La figura exhibe un resultado de muestra obtenido del
Solarwinds Orion 8.1 NetFlow Analysis, que controla el flujo de trfico en una red. Al recopilar datos
mediante el software, se puede observar exactamente cmo se desempea cada interfaz en un punto
de tiempo dado en la red. Con el uso de los cuadros incluidos, se pueden identificar los problemas de
flujo de trfico visualmente. Este proceso es mucho ms sencillo que tener que interpretar los nmeros
en una columna de datos de flujo de trfico.
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Para obtener una lista de algunas herramientas comerciales de recopilacin y de anlisis de flujo de
trfico, visite
http://www.cisco.com/warp/public/732/Tech/nmp/netflow/partners/commercial/index.shtml.
Para obtener una lista de algunas herramientas freeware de recopilacin y de anlisis de flujo de
trfico, visitehttp://www.cisco.com/warp/public/732/Tech/nmp/netflow/partners/freeware/index.shtml.
Anlisis de las comunidades de usuarios
El anlisis de las comunidades de usuarios es el proceso de identificacin de varios grupos de usuarios y
su influencia en el rendimiento de la red. La forma en que se agrupan los usuarios afecta los aspectos
relacionados con la densidad de puerto y con el flujo de trfico, que a su vez influye en la seleccin de
los switches de la red. La densidad de puerto se explica con posterioridad en este captulo.
En un edificio tpico de oficinas, los usuarios finales se agrupan de acuerdo con la funcin que cumplen
en su trabajo porque necesitan un acceso similar a los recursos y aplicaciones. Es posible que el
Departamento de Recursos Humanos (HR) se encuentre en un piso de un edificio de oficinas mientrasque el Departamento de Finanzas est en otro. Cada departamento tiene un nmero diferente de
usuarios y de necesidades de aplicacin y requiere de acceso a los diferentes recursos de datos
disponibles a travs de la red. Por ejemplo, cuando se seleccionan switches para los armarios de
cableado de los departamentos de Recursos Humanos y de Finanzas, se debera elegir un switch que
tuviese los puertos suficientes para satisfacer las necesidades del departamento y que fuese lo
suficientemente poderoso para adaptarse a los requerimientos de trfico para todos los dispositivos en
ese piso. Adems, un buen plan de diseo de redes considera el crecimiento de cada departamento
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para asegurar que existen puertos de switch lo suficientemente abiertos que se pueden utilizar antes
de la prxima actualizacin planificada de la red.
Como se muestra en la figura, el Departamento de Recursos Humanos requiere 20 estaciones de
trabajo para sus 20 usuarios. Eso se traduce en 20 puertos de switch necesarios para conectar las
estaciones de trabajo a la red. Si se seleccionase un switch apropiado de la capa de acceso paraadaptarse al Departamento de Recursos Humanos, probablemente se elegira un switch de 24 puertos,
que cuenta con los puertos suficientes para incluir las 20 estaciones de trabajo y los enlaces a los
switches de la capa de distribucin.
Crecimiento Futuro
Pero este plan no informa acerca del crecimiento futuro. Considere qu suceder si se agregan cinco
empleados al Departamento de Recursos Humanos. Un plan de redes slido incluye la tasa de
crecimiento de personal en los pasados cinco aos para poder anticipar el crecimiento futuro. Con ese
concepto en mente, se debe adquirir un switch que pueda incluir ms de 24 puertos, como es el caso
de los switches apilables o modulares que pueden escalar.
Adems de observar el nmero de dispositivos en un cierto switch en una red, se debe investigar el
trfico de red generado por las aplicaciones de los usuarios finales. Algunas comunidades de usuarios
utilizan aplicaciones que generan mucho trfico de red mientras que otras comunidades de usuarios no
lo hacen. Mediante la medicin del trfico de red generado para todas las aplicaciones en uso por las
diferentes comunidades de usuarios y la determinacin de la ubicacin del origen de los datos, se
puede identificar el efecto de sumar ms usuarios a esa comunidad. Una comunidad de usuarios que
pertenece a un grupo de trabajo en una empresa pequea queda admitida por un par de switches y en
general se conecta al mismo switch que el servidor. En empresas o compaas medianas, las
comunidades de usuarios son admitidas por muchos switches. Los recursos que las comunidades de
usuarios de empresas o compaas medianas necesitan podran ubicarse en reas geogrficamente
separadas. En consecuencia, la ubicacin de las comunidades de usuario influye en el lugar donde se
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localizan los almacenamientos de datos y los servidores centrales.
Si los usuarios de Finanzas estn utilizando una aplicacin intensiva de red y que intercambia datos con
un servidor especfico en la red, es posible que resulte til ubicar a la comunidad de usuarios de
Finanzas cerca de ese servidor. Al ubicar a los usuarios cerca de sus servidores y de sus medios de
almacenamiento de datos, se puede reducir el dimetro de la red para sus comunicaciones y, por
consiguiente, reducir el impacto de su trfico a travs del resto de la red.
Una complicacin del anlisis del uso de la aplicacin segn las comunidades de usuarios es que el uso
no siempre est unido por departamentos o ubicacin fsica. Es posible que se deba analizar el impacto
de la aplicacin a travs de muchos switches de la red para determinar su impacto general.
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Anlisis de los medios de almacenamiento de datos y de los servidores de datos
Al analizar el trfico en una red, se debe considerar dnde se ubican los medios de almacenamiento y
los servidores de datos de manera que se pueda determinar el impacto del trfico en la red. Los mediosde almacenamiento de datos pueden ser servidores, redes de almacenamiento de datos (SAN),
almacenamiento adjunto a redes (NAS), unidades de copia de respaldo en cinta o cualquier otro
dispositivo o componente en los que se almacenan grandes cantidades de datos.
Al considerar el trfico para los medios de almacenamiento y los servidores de datos, se debe
considerar tanto el trfico segn el modelo cliente-servidor como el trfico entre servidor y servidor.
Segn se observa en la figura, el trfico entre el cliente y el servidor es el trfico generado cuando el
dispositivo de un cliente accede a los datos de los medios de almacenamiento o de los servidores de
datos. El trfico entre el cliente y el servidor habitualmente atraviesa mltiples switches para alcanzarsu destino. El agregado de ancho de banda y las tasas de reenvo del switch son factores importantes
que se deben considerar cuando se intenta eliminar cuellos de botella para este tipo de trfico.
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El trfico entre servidor y servidor es el trfico generado entre los dispositivos de almacenamiento de
datos en la red. Algunas aplicaciones del servidor generan volmenes muy altos de trfico entre los
almacenamientos de datos y otros servidores. Para optimizar el trfico entre servidor y servidor, los
servidores que necesitan acceso frecuente a ciertos recursos se deben ubicar a muy corta distancia uno
del otro, para que el trfico que generan no afecte el rendimiento del resto de la red. Los medios de
almacenamiento y los servidores de datos habitualmente se ubican en los centros de datos dentro de
una empresa. Un centro de datos es un rea segura del edificio donde se ubican los servidores, los
medios de almacenamiento de datos y otros equipos de la red. Un dispositivo puede ubicarse
fsicamente en el centro de datos pero puede representarse en una ubicacin totalmente diferente en
la topologa lgica. El trfico a travs de los switches del centro de datos con frecuencia es muy alto
debido al trfico entre servidor y servidor y entre el servidor y el cliente que atraviesa los switches.
Como resultado, los switches seleccionados para los centros de datos deben ser switches de ms alto
rendimiento que los switches que se hallan en los armarios de cableado en la capa de acceso.
Al examinar las rutas de los datos para varias aplicaciones utilizadas por diferentes comunidades de
usuarios, se pueden identificar los cuellos de botella potenciales cuando el rendimiento de la aplicacin
puede verse afectado por el ancho de banda inadecuado. Para mejorar el rendimiento, se podran
agregar enlaces para adaptarse al ancho de banda o reemplazar los switches ms lentos por switches
ms rpidos que puedan manejar la carga del trfico.
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Diagramas de topologa
Un diagrama de topologa es una representacin grfica de la infraestructura de una red. Un diagrama
de topologa muestra cmo se interconectan todos los switches e incluye detalles de qu puerto del
switch interconecta los dispositivos. Un diagrama de topologa muestra de forma grfica toda ruta
redundante o todos los puertos agregados entre los switches que aportan resiliencia y rendimiento.
Demuestra dnde y cuntos switches estn en uso en su red, as como tambin identifica su
configuracin. Los diagramas de topologa tambin pueden contener informacin acerca de las
densidades de los dispositivos y de las comunidades de usuarios. Al tener un diagrama de topologa, se
pueden identificar visualmente los potenciales cuellos de botella en un trfico de red de manera que se
pueda centrar la recopilacin de datos del anlisis de trfico en reas en las que las mejoras pueden
ejercer el impacto ms significativo en el rendimiento.
Es posible que resulte difcil componer una topologa de red a posteriori si no se ha participado en el
proceso de diseo. Los cables de la red en los armarios de cableado desaparecen en los pisos y techos y
este hecho dificulta el trazado de sus destinos. Y debido a que los dispositivos estn dispersos en todo
el edificio, resulta difcil saber cmo se conectan todas las piezas. Con paciencia, se puede determinar
exactamente cmo se interconecta todo y luego documentar la infraestructura de la red en un
diagrama de topologa.
La figura muestra un diagrama simple de topologa de red. Ntese cuntos switches se encuentran
presentes en la red, as como tambin la forma en que cada switch se interconecta. El diagrama de
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topologa identifica cada puerto del switch utilizado para las comunicaciones inter switches y rutas
redundantes entre switches de capa de acceso y switches de capa de distribucin. El diagrama de
topologa tambin muestra dnde se ubican las diferentes comunidades de usuarios en la red y la
ubicacin de los servidores y de los medios de almacenamiento de datos.
1.2.2 Caractersticas de los switchesFactores de forma de los switches
Cules son las caractersticas clave de los switches que se utilizan en las redes jerrquicas? Al buscar
las especificaciones para un switch, Qu significan todos los acrnimos y las frases? Qu significa
"PoE" y qu es "tasa de reenvo"? En este tema aprender sobre estas caractersticas.
Al seleccionar un switch se necesita decidir entre una configuracin fija o una configuracin modular y
entre apilable y no apilable. Otra consideracin es el grosor del switch expresado en cantidad de
bastidores. Por ejemplo, los Switches de configuracin fija que se muestran en la figura son todos de 1
bastidor (1U). Con frecuencia estas opciones se denominan factores de forma del switch.
Switches de configuracin fija
Los switches de configuracin fija son slo lo que podra esperarse: fijos en su configuracin. Esto
significa que no se pueden agregar caractersticas u opciones al switch ms all de las que
originalmente vienen con el switch. El modelo en particular que se compra determina las
caractersticas y opciones disponibles. Por ejemplo, si se adquiere un switch fijo gigabit de 24 puertos,
no se pueden agregar puertos cuando se les necesite. Habitualmente, existen diferentes opciones de
configuracin que varan en cuanto al nmero y al tipo de puertos incluidos.
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Switches modulares
Los switches modulares ofrecen ms flexibilidad en su configuracin. Habitualmente, los switches
modulares vienen con chasis de diferentes tamaos que permiten la instalacin de diferentes nmerosde tarjetas de lnea modulares. Las tarjetas de lnea son las que contienen los puertos. La tarjeta de
lnea se ajusta al chasis del switch de igual manera que las tarjetas de expansin se ajustan en la PC.
Cuanto ms grande es el chasis, ms mdulos puede admitir. Como se observa en la figura, es posible
elegir entre muchos tamaos de chasis diferentes. Si se compr un switch modular con una tarjeta de
lnea de 24 puertos, con facilidad se podra agregar una tarjeta de lnea de 24 puertos para hacer que el
nmero de puertos ascienda a 48.
Switches apilables
Los switches apilables pueden interconectarse con el uso de un cable especial del backplane que
otorga rendimiento de ancho de banda entre los switches. Cisco introdujo la tecnologa StackWise en
una de sus lneas de productos con switches. StackWise permite interconectar hasta nueve switches
con el uso de conexiones backplane totalmente redundantes. Como se observa en la figura, los
switches estn apilados uno sobre el otro y los cables conectan los switches en forma de cadena
margarita. Los switches apilados operan con efectividad como un nico switch ms grande. Los
switches apilables son convenientes cuando la tolerancia a fallas y la disponibilidad de ancho de banda
son crticas y resulta costoso implementar un switch modular. El uso de conexiones cruzadas hace que
la red pueda recuperarse rpidamente si falla un nico switch. Los switches apilables utilizan un puerto
especial para las interconexiones y no utilizan puertos de lnea para las conexiones inter switches.
Asimismo, las velocidades son habitualmente ms rpidas que cuando se utilizan puertos de lnea para
la conexin de switches.
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Rendimiento
Cuando se selecciona un switch para las capas de acceso, de distribucin y ncleo, se debe considerar
la capacidad del switch para admitir los requerimientos de densidad de puerto, tasas de reenvo y
agregado de ancho de banda de la red.
Densidad de puerto
La densidad de puerto es el nmero de puertos disponibles en un switch nico. Los switches de
configuracin fija habitualmente admiten hasta 48 puertos en un nico dispositivo, con opciones de
cuatro puertos adicionales para dispositivos de factor de forma pequeos enchufables (SFP), segn
muestra la figura. Las altas densidades de puerto permiten un mejor uso del espacio y de la energa
cuando la fuente de ambos es limitada. Si tiene dos switches y cada uno contiene 24 puertos, sepodran admitir hasta 46 dispositivos porque se pierde al menos un puerto por switch para conectar
cada switch al resto de la red. Adems, se requieren dos tomas de alimentacin elctrica. Por otro
lado, si tiene un nico switch con 48 puertos, se pueden admitir 47 dispositivos con un slo puerto
utilizado para conectar el switch con el resto de la red y slo una toma de alimentacin elctrica es
necesaria para incluir el nico switch.
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Los switches modulares pueden admitir densidades de puerto muy altas mediante el agregado de
tarjetas de lnea de puerto de switch mltiples, como muestra la figura. Por ejemplo, el switch Catalyst
6500 puede admitir un exceso de 1000 puertos de switch en un nico dispositivo.
Las grandes redes empresariales que admiten muchos miles de dispositivos de red requieren switches
modulares de alta densidad para lograr el mejor uso del espacio y de la energa. Sin el uso de un switchmodular de alta densidad, la red necesitara muchos switches de configuracin fija para incluir el
nmero de dispositivos que necesitan acceso a la red. Este enfoque puede consumir muchas tomas de
alimentacin elctrica y mucho espacio en el armario.
El usuario tambin debe abordar el tema de los cuellos de botella del enlace. Una serie de switches de
configuracin fija pueden consumir muchos puertos adicionales para el agregado de ancho de banda
entre los switches con el fin de lograr el rendimiento previsto. Con un nico switch modular, el
agregado del ancho de banda no constituye un problema porque el backplane del chasis puede
proporcionar el ancho de banda necesario para incluir los dispositivos conectados a las tarjetas de lnea
de puerto del switch.
Velocidades de envo
Las tasas de reenvo definen las capacidades de procesamiento de un switch mediante la estimacin de
la cantidad de datos que puede procesar por segundo el switch. Las lneas de productos con switch se
clasifican segn las tasas de reenvo. Los switches de la capa de entrada presentan tasas de reenvo
inferiores que los switches de la capa empresarial. Es importante considerar las tasas de reenvo
cuando se selecciona un switch. Si la tasa de reenvo del switch es demasiado baja, no puede incluir
una comunicacin a velocidad de cable completa a travs de todos sus puertos de switch. La velocidad
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de cable es la tasa de datos que cada puerto en el switch puede lograr, 100 Mb/s Fast Ethernet o 1000
Mb/s Gigabit Ethernet. Por ejemplo, un switch gigabit con 48 puertos que opera a una velocidad de
cable completa genera 48 Gb/s de trfico. Si el switch slo admite una tasa de reenvo de 32 Gb/s, no
puede ejecutar la velocidad de cable completa a travs de todos los puertos de forma simultnea.
Afortunadamente, es habitual que los switches de la capa de acceso no necesiten operar a velocidad
de cable completa porque se encuentran fsicamente limitados por sus enlaces en la capa dedistribucin. Esto permite utilizar switches menos costosos, de rendimiento inferior en la capa de
acceso y switches ms caros pero con un rendimiento superior en la capa de distribucin y en la capa
ncleo, en las que la tasa de reenvo es ms importante.
Agregado de enlaces
Como parte del agregado de ancho de banda, se debe determinar si existen puertos suficientes en un
switch para agregar y as admitir el ancho de banda requerido. Por ejemplo, considere un puerto
Gigabit Ethernet, que transporta hasta 1 Gb/s de trfico. Si tiene un switch con 24 puertos, con todos
los puertos capaces de ejecutar a velocidades de gigabit, podra generar hasta 24 Gb/s de trfico de
red. Si el switch est conectado con el resto de la red a travs de un nico cable de red, puede slo
enviar 1 Gb/s de datos al resto de la red. Debido a la contencin para el ancho de banda, los datos se
enviaran con ms lentitud. El resultado es una velocidad de cable de 1/24 disponible para cada uno
de los 24 dispositivos conectados al switch. La velocidad de cable describe la tasa mxima y terica de
transmisin de datos de una conexin. Por ejemplo, la velocidad de cable de una conexin Ethernet
depende de las propiedades fsicas y elctricas del cable, combinadas con la capa ms baja de los
protocolos de conexin.
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El agregado de enlace ayuda a reducir estos cuellos de botella del trfico al permitir la unin de hasta
ocho puertos de switch para las comunicaciones de datos y al suministrar hasta 8 Gb/s de rendimiento
de datos cuando se utilizan los puertos Gigabit Ethernet. Con el agregado de enlaces mltiples de 10
Gigabit Ethernet (10GbE) en algunos switches de la capa empresarial, es posible lograr tasas de
rendimiento muy altas. Cisco utiliza el trmino EtherChannel cuando describe los puertos de switchagregados.
Como se observa en la figura, se utilizan cuatro puertos separados en los switches C1 y D1 para crear
un EtherChannel de 4 puertos. La tecnologa EtherChannel permite que un grupo de enlaces fsicos de
Ethernet cree un enlace lgico de Ethernet con el fin de proporcionar tolerancia a fallas y enlaces de
alta velocidad entre switches, routers y servidores. En este ejemplo hay un rendimiento equivalente a
cuatro veces el de la conexin de nico puerto entre los switches C1 y D2.
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1.2.2 Funcionalidad de la PoE y de la Capa 3
Otras dos caractersticas que se necesita considerar cuando se selecciona un switch son la funcionalidad de
Power over Ethernet (PoE) y de la Capa 3.
Power over Ethernet
Power over Ethernet (PoE) permite que el switch suministre energa a un dispositivo por el cableado de
Ethernet existente. Como se puede observar en la figura, esta caracterstica puede utilizarse por medio de los
telfonos IP y algunos puntos de acceso inalmbricos. PoE permite mayor flexibilidad al instalar los puntos de
acceso inalmbricos y los telfonos IP porque se los puede instalar en cualquier lugar donde se puede tender
un cable de Ethernet. No es necesario considerar cmo suministrar energa elctrica normal al dispositivo. Slo
se debe elegir un switch que admita PoE si realmente se va a aprovechar esa funcin, porque suma un costo
considerable al switch.
Funciones de la Capa 3
Normalmente, los switches operan en la Capa 2 del modelo de referencia OSI, donde pueden ocuparse
principalmente de las direcciones MAC de los dispositivos conectados con los puertos del switch. Los switches
de la Capa 3 ofrecen una funcionalidad avanzada que se analiza en ms detalle en los captulos posteriores de
este curso. Los switches de la Capa 3 tambin reciben el nombre de switches multicapas.
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1.2.3 Caractersticas de un switch de una red jerrquicaCaractersticas del switch de la capa de acceso
Ahora que conoce qu factores debe considerar al elegir un switch, examinemos qu caractersticas se
necesitan en cada capa en una red jerrquica. Luego, podr relacionar la especificacin del switch con
su capacidad para funcionar como switch de las capas de acceso, de distribucin o ncleo.
Los switches de la capa de acceso facilitan la conexin de los dispositivos de nodo final a la red. Por
esta razn, necesitan admitir caractersticas como seguridad de puerto, VLAN, Fast Ethernet/Gigabit
Ethernet, PoE y agregado de enlaces.
La seguridad de puerto permite que el switch decida cuntos y qu dispositivos especficos se permiten
conectar al switch. Todos los switches Cisco admiten seguridad de capa de puerto. La seguridad de
puerto se aplica en el acceso. En consecuencia, es una importante primera lnea de defensa para una
red. Aprender acerca de seguridad de puerto en el captulo 2.
Las VLAN son un componente importante de una red convergente. El trfico de voz habitualmente
recibe una VLAN separada. De esta manera, el trfico de voz puede admitirse con ms ancho de banda,
conexiones ms redundantes y seguridad mejorada. Los switches de la capa de acceso permiten
establecer las VLAN para los dispositivos de nodo final en su red.
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La velocidad de puerto es tambin una caracterstica que se necesita considerar para los switches de la
capa de acceso. Segn los requerimientos de rendimiento para su red, debe elegir entre los puertos de
switch Fast Ethernet Fast y Gigabit Ethernet. Fast Ethernet permite hasta 100 Mb/s de trfico por
puerto de switch. Fast Ethernet es adecuada para telefona IP y trfico de datos en la mayora de las
redes comerciales. Sin embargo, el rendimiento es ms lento que el de los puertos Gigabit Ethernet.Gigabit Ethernet permite hasta 1000 Mb/s de trfico por puerto de switch. La mayora de los
dispositivos modernos, como las estaciones de trabajo, computadoras porttiles y telfonos IP, admite
Gigabit Ethernet. Esto permite transferencias de datos ms eficaces y permite a los usuarios ser ms
productivos. Gigabit Ethernet presenta una desventaja: los switches que admiten Gigabit Ethernet son
ms costosos.
Otro requerimiento de la caracterstica de algunos switches de capa de acceso es PoE. PoE aumenta
drsticamente el precio general del switch en todas las lneas de productos de switches Cisco Catalyst,
por lo que slo debe considerarse cuando se necesita convergencia de voz o se estn implementando
puntos de acceso inalmbricos y es difcil o costoso ponerlos en funcionamiento en la ubicacin
deseada.
El agregado de enlaces es otra caracterstica comn a la mayora de los switches de capa de acceso. El
agregado de enlaces permite que el switch utilice enlaces mltiples simultneamente. Los switches de
capa de acceso se benefician con el agregado de enlaces cuando se agrega ancho de banda hasta los
switches de capa de distribucin.
Debido a que la conexin de enlace entre el switch de capa de acceso y el switch de capa de
distribucin es en general el cuello de botella en la comunicacin, la tasa interna de reenvo de los
switches de capa de acceso no necesita ser tan alta como el enlace entre los switches de capa de
distribucin y los de capa de acceso. Las caractersticas como la tasa interna de envo no ofrecen
problemas para los switches de capa de acceso porque slo manejan el trfico desde los dispositivos
finales y lo reenvan a los switches de capa de distribucin.
En una red convergente que admite trfico de red de datos, voz y video, los switches de capa de acceso
necesitan admitir QoS para mantener la prioridad del trfico. Los telfonos IP Cisco son tipos de
equipos que se hallan en la capa de acceso. Cuando se conecta un telfono IP Cisco a un puerto del
switch de capa de acceso configurado para admitir trfico de voz, ese puerto del switch indica al
telfono IP cmo enviar su trfico de voz. Es necesario permitir QoS en los switches de capa de acceso
para que el trfico de voz del telfono IP tenga prioridad, por ejemplo, sobre el trfico de datos.
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Caractersticas del switch de la capa de distribucin
Los switches de la capa de distribucin desempean una funcin muy importante en la red. Recopilan
los datos de todos los switches de capa de acceso y los envan a los switches de capa ncleo.
Aprender ms adelante en este curso que el trfico generado en la Capa 2 en una red conmutadanecesita ser administrado o segmentado en las VLAN para no consumir ancho de banda de forma
innecesaria a travs de la red. Los switches de capa de distribucin proporcionan funciones de
enrutamiento entre las VLAN, para que una VLAN pueda comunicarse con otra en la red.
Habitualmente, este enrutamiento se produce en la capa de distribucin porque los switches de capa
de distribucin presentan capacidades de procesamiento ms altas que los switches de capa de acceso.
Los switches de capa de distribucin reducen la necesidad de que los switches ncleo realicen la tarea,
debido a que el ncleo est ocupado con el manejo del reenvo de volmenes muy altos de trfico.
Debido a que el enrutamiento entre las VLAN se realiza en la capa de distribucin, los switches en esta
capa necesitan admitir las funciones de la Capa 3.
Polticas de seguridad
Otro motivo por el que se necesita la funcionalidad de la Capa 3 para los switches de capa de
distribucin obedece a las polticas de seguridad avanzada que pueden aplicarse al trfico de red. Se
utilizan listas de acceso para controlar cmo fluye el trfico a travs de la red. Una Lista de control de
acceso (ACL) permite que el switch impida ciertos tipos de trfico y autorice otros. Las ACL tambin
permiten controlar qu dispositivos de red pueden comunicarse en la red. El uso de las ACL es un
procesamiento intensivo porque el switch necesita inspeccionar cada paquete y observar si coincide
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con una de las reglas de la ACL definida en el switch. Se realiza la inspeccin en la capa de distribucin
porque los switches en esta capa habitualmente tienen capacidad de procesamiento como para
manejar la carga adicional y tambin dicha capa simplifica el uso de las ACL. En vez de utilizar las ACL
para cada switch de capa de acceso en la red, las mismas se definen en los switches de capa de
distribucin, que son menos y hacen que la administracin de las ACL sea ms fcil.
Calidad de servicio
Los switches de capa de distribucin tambin necesitan admitir QoS para mantener la prioridad del
trfico que proviene de los switches de capa de acceso que implementaron QoS. Las polticas de
prioridad aseguran que se garantice el ancho de banda adecuado para las comunicaciones de audio y
video a fin de mantener una calidad aceptable del servicio. Para mantener la prioridad de los datos de
voz a travs de la red, todos los switches que envan datos de voz deben admitir QoS; si la totalidad de
los dispositivos de la red no admite QoS, sus beneficios se reducen. Esto produce rendimiento y calidad
deficientes en las comunicaciones de video.
Los switches de capa de distribucin tienen alta demanda en la red debido a las funciones que
desempean. Es importante que los switches de distribucin admitan redundancia para una
disponibilidad adecuada. La prdida de un switch de capa de distribucin podra afectar en gran
medida al resto de la red porque todo el trfico de capa de acceso pasa a travs de los switches de
capa de distribucin. Normalmente, los switches de capa de distribucin se implementan en pares para
asegurar la disponibilidad. Adems, se recomienda que los switches de capa de distribucin admitan
fuentes de energa mltiples, intercambiables en caliente. La disposicin de ms de una fuente de
energa permite que el switch contine operando incluso si una de las fuentes de energa fall durante
el funcionamiento. Si posee fuentes de energa intercambiables en caliente, puede cambiar una fuente
de energa que falla mientras el switch se est ejecutando. Esto permite reparar el componente con
fallas sin afectar la funcionalidad de la red.
Finalmente, los switches de capa de distribucin necesitan admitir el agregado de enlaces.
Habitualmente, los switches de capa de acceso utilizan enlaces mltiples para conectarse a un switch
de capa de distribucin para asegurar el adecuado ancho de banda y as adaptar el trfico generado en
la capa de acceso y aportar tolerancia ante fallas en caso de que se pierda un enlace. Debido a que los
switches de capa de distribucin aceptan el trfico entrante de mltiples switches de capa de acceso,
necesitan enviar todo ese trfico tan rpido como sea posible a los switches de capa ncleo. Como
resultado, los switches de capa de distribucin tambin necesitan enlaces agregados de un alto ancho
de banda de regreso a los switches de capa ncleo. Los switches ms nuevos de capa de distribucin
admiten enlaces agregados de 10 Gigabit Ethernet (10GbE) en los switches de capa ncleo.
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Caractersticas del switch de capa ncleo
La capa ncleo de una topologa jerrquica es una backbone de alta velocidad de la red y requiere
switches que pueden manejar tasas muy altas de reenvo. La tasa de reenvo requerida depende en
gran medida del nmero de dispositivos que participan en la red. Determine su tasa de reenvonecesaria mediante la realizacin y el examen de varios informes de flujo de trfico y anlisis de las
comunidades de usuarios. En base a sus resultados, puede identificar un switch apropiado para admitir
la red. Tome la precaucin de evaluar sus necesidades para el presente y el futuro cercano. Si opta por
un switch inadecuado para ejecutar el ncleo de la red, enfrentar los problemas potenciale con
cuellos de botella en el ncleo y contribuir a que todas las comunicaciones en la red se vuelvan ms
lentas.
Agregado de enlaces
La capa ncleo tambin necesita admitir el agregado de enlaces para asegurar el ancho de bandaadecuado que ingresa al ncleo proveniente de los switches de capa de distribucin. Los switches de
capa de distribucin deben tener soporte para conexiones agregadas de 10GbE, que en la actualidad es
la opcin de conectividad Ethernet disponible de mayor velocidad. Esto permite que los
correspondientes switches de capa de distribucin distribuyan el trfico con la mayor eficiencia posible
al ncleo.
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Redundancia
La disponibilidad de la capa ncleo es tambin esencial para crear tanta redundancia como se pueda.
Normalmente, la redundancia de la Capa 3 presenta una convergencia ms veloz que la redundancia de
la Capa 2 en caso de falla del hardware. La convergencia en este contexto hace referencia al tiempoque le consume a la red la adaptacin a un cambio y no debe confundirse con una red convergente que
admite comunicaciones de datos, audio y video. Con ese concepto en mente, necesita asegurarse de
que sus switches de capa ncleo admiten las funciones de la Capa 3. Un anlisis completo sobre las
implicaciones de la redundancia de la Capa 3 excede el alcance de este curso. La necesidad de
redundancia de la Capa 2 en este contexto contina siendo una cuestin pendiente. La redundancia de
la Capa 2 se examina en el captulo 5, donde se trata el protocolo spanning tree (STP). Adems, busque
los switches de capa ncleo que admiten las caractersticas de redundancia del hardware adicional
como fuentes de energa redundante que pueden intercambiarse mientras el switch contina
funcionando. Debido a la alta carga de trabajo que transportan los switches de capa ncleo, tienden a
funcionar con ms temperatura que los switches de capa de acceso o de distribucin, y entonces
deben contar con opciones de refrigeracin ms sofisticadas. Muchos switches verdaderos con
capacidad de capa ncleo presentan la habilidad de intercambiar ventiladores de refrigeracin sin
necesidad de apagar el switch.
Por ejemplo, sera perjudicial apagar un switch de capa ncleo para cambiar una fuente de energa o
un ventilador en la mitad del da cuando el uso de la red est en su mximo punto. Para realizar un
reemplazo de hardware se podra considerar una interrupcin de la red de al menos 5 minutos si se es
muy veloz para realizar el mantenimiento. En una situacin ms realista, el switch podra estar
desconectado durante 30 minutos o ms y es probable que esta situacin no sea aceptable. Con
hardware intercambiable en caliente no se realizan interrupciones durante el mantenimiento de los
switches.
QoS es una parte importante de los servicios prestados por los switches de capa ncleo. Por ejemplo,
los prestadores de servicios (que suministran IP, almacenamiento de datos, correo electrnico y otros
servicios) y las Redes de rea extensa (WAN) de las empresas, estn adicionando mayor trfico de voz y
video a una cantidad de trfico de datos en crecimiento. En el ncleo y el extremo de la red, el trfico
fundamental y sensible a los tiempos como la voz debe recibir garantas superiores de QoS que el
trfico de menor sensibilidad a los tiempos como las transferencias de archivos o el correo electrnico.
Debido a que el acceso a la WAN de alta velocidad es con frecuencia extremadamente costoso, la suma
de ancho de banda en la capa ncleo no es una opcin. Ya que QoS proporciona una solucin ba