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Capítulo 1: Diseño jerárquico de la red 1.0.1.1 Introducción

Las redes deben satisfacer las necesidades actuales de las organizaciones y admitir
tecnologías emergentes a medida que se adoptan nuevas tecnologías. Los principios y los
modelos de diseño de red pueden ayudar a un ingeniero de red a diseñar y armar una red que
sea flexible, resistente y fácil de administrar.

En este capítulo, se presentan los conceptos, los principios, los modelos y las arquitecturas del
diseño de red. Se abarcan los beneficios que se obtienen mediante un enfoque de diseño
sistemático. También se analizan las tendencias tecnológicas emergentes que afectan la
evolución de las redes.



Capítulo 1: Diseño jerárquico de la red 1.0.1.2 Actividad de clase: Jerarquía de diseño

Jerarquía de diseño

A un administrador de red se le asigna la tarea de diseñar una red ampliada para la empresa.

Después de hablar con los administradores de red de otras sucursales de la empresa, se
decidió utilizar el modelo de diseño de red jerárquico de tres capas de Cisco para influir en la
expansión. Este modelo se eligió debido a su influencia simple en la planificación de la red.

Las tres capas del diseño de la red ampliada incluyen lo siguiente:

 Acceso

 Distribución

 Núcleo

Actividad de clase: Jerarquía de diseño

Capítulo 1: Diseño jerárquico de la red 1.1.1.1 Requisitos de la red

Cuando se analiza el diseño de red, es útil categorizar las redes según la cantidad de
dispositivos que se atienden:

 Red pequeña: proporciona servicios para hasta 200 dispositivos.

 Red mediana: proporciona servicios para 200 a 1000 dispositivos.

 Red grande: proporciona servicios para más de 1000 dispositivos.

Los diseños de red varían según el tamaño y las necesidades de las organizaciones. Por
ejemplo, las necesidades de infraestructura de red de una organización pequeña con menos
dispositivos son menos complejas que la infraestructura de una organización grande con una
cantidad importante de dispositivos y conexiones.

Existen muchas variables para tener en cuenta al diseñar una red. Tenga en cuenta el ejemplo
de la ilustración. El diagrama de topología de alto nivel de ejemplo es para una red empresarial
grande que consta de un campus principal que conecta sitios pequeños, medianos y grandes.

El diseño de red es un área en expansión y requiere mucho conocimiento y experiencia. El
objetivo de esta sección es presentar conceptos de diseño de red ampliamente aceptados.

Nota: Cisco Certified Design Associate (CCDA®) es una certificación reconocida en el sector
para los ingenieros y técnicos de diseño de red, así como para los ingenieros de soporte, que
demuestran las habilidades requeridas para diseñar redes básicas de campus, de centro de
datos, de seguridad, de voz e inalámbricas.



Capítulo 1: Diseño jerárquico de la red 1.1.1.2 Principios de ingeniería estructurada

Independientemente del tamaño o los requisitos de la red, un factor fundamental para la
correcta implementación de cualquier diseño de red es seguir buenos principios de ingeniería
estructurada. Estos principios incluyen lo siguiente:

 Jerarquía: un modelo de red jerárquico es una herramienta útil de alto nivel para diseñar
una infraestructura de red confiable. Divide el problema complejo del diseño de red en
áreas más pequeñas y más fáciles de administrar.

 Modularidad: al separar en módulos las diversas funciones que existen en una red, esta
es más fácil diseñar. Cisco identificó varios módulos, incluido el campus empresarial, el
bloque de servicios, el centro de datos e Internet perimetral.

 Resistencia: la red debe estar disponible para que se pueda utilizar tanto en condiciones
normales como anormales. Entre las condiciones normales se incluyen los flujos y los
patrones de tráfico normales o esperados, así como los eventos programados, como los
períodos de mantenimiento. Entre las condiciones anormales se incluyen las fallas de
hardware o de software, las cargas de tráfico extremas, los patrones de tráfico poco
comunes, los eventos de denegación de servicio (DoS), ya sean intencionales o
involuntarios, y otros eventos imprevistos.

 Flexibilidad: la capacidad de modificar partes de la red, agregar nuevos servicios o
aumentar la capacidad sin necesidad de realizar actualizaciones de gran importancia (es
decir, reemplazar los principales dispositivos de hardware).

Para cumplir con estos objetivos fundamentales del diseño, la red se debe armar sobre la base
de una arquitectura de red jerárquica que permita la flexibilidad y el crecimiento.



Capítulo 1: Diseño jerárquico de la red 1.1.2.1 Jerarquía de red

En la tecnología de redes, un diseño jerárquico implica dividir la red en capas independientes.
Cada capa (o nivel) en la jerarquía proporciona funciones específicas que definen su función
dentro de la red general. Esto ayuda al diseñador y al arquitecto de red a optimizar y
seleccionar las características, el hardware y el software de red adecuados para llevar a cabo
las funciones específicas de esa capa de red. Los modelos jerárquicos se aplican al diseño de
LAN y WAN.

Un diseño típico de red LAN jerárquica de campus empresarial incluye las siguientes tres
capas:

 Capa de acceso: proporciona acceso a la red para los grupos de trabajo y los usuarios.

 Capa de distribución: proporciona una conectividad basada en políticas y controla el

límite entre las capas de acceso y de núcleo.

 Capa de núcleo: proporciona un transporte rápido entre los switches de distribución

dentro del campus empresarial.

El beneficio de dividir una red plana en bloques más pequeños y fáciles de administrar es que
el tráfico local sigue siendo local. Sólo el tráfico destinado a otras redes se traslada a una capa
superior.

Los dispositivos de Capa 2 en una red plana brindan pocas oportunidades de controlar
broadcasts o filtrar tráfico no deseado. A medida que se agregan más dispositivos y

aplicaciones a una red plana, los tiempos de respuesta se degradan hasta que la red queda
inutilizable.

Haga clic en Reproducir en la figura 1 para ver la transición de un diseño de red plana a un
diseño de red jerárquico.

En la figura 2, se muestra otro ejemplo de diseño de red jerárquico de tres capas. Observe que
cada edificio utiliza el mismo modelo de red jerárquico que incluye las capas de acceso, de
distribución y de núcleo.

Nota: no existen reglas absolutas sobre la forma en que se debe armar físicamente una red de
campus. Si bien es cierto que muchas redes de campus se construyen con tres niveles físicos
de switches, no es un requisito estricto. En un campus más pequeño, la red puede tener dos
niveles de switches en los que los elementos de núcleo y de distribución se combinan en un
switch físico. Esto se denomina “diseño de núcleo contraído”.









Capítulo 1: Diseño jerárquico de la red 1.1.2.2 Capa de acceso

En un entorno LAN, la capa de acceso otorga acceso a la red para las terminales. En el
entorno WAN, puede proporcionar acceso a la red empresarial para los trabajadores a
distancia o los sitios remotos a través de conexiones WAN.

Como se muestra en la ilustración, la capa de acceso para la red de una pequeña empresa, por
lo general, incorpora switches de capa 2 y puntos de acceso que proporcionan conectividad
entre las estaciones de trabajo y los servidores.

La capa de acceso cumple varias funciones, incluido lo siguiente:

 Switching de capa 2

 Alta disponibilidad

 Seguridad del puerto

 Clasificación y marcación de QoS, y límites de confianza



Inspección del protocolo de resolución de direcciones (ARP)

 Listas de control de acceso virtual (VACL)

 Árbol de expansión

 Alimentación por Ethernet y VLAN auxiliares para VoIP



Capítulo 1: Diseño jerárquico de la red 1.1.2.3 En la Capa de distribución.

La capa de distribución agrega los datos recibidos de los switches de la capa de acceso antes
de que se transmitan a la capa núcleo para el enrutamiento hacia su destino final. En la
ilustración, la capa de distribución es el límite entre los dominios de capa 2 y la red enrutada de
capa 3.

El dispositivo de capa de distribución es el centro en los armarios de cableado. Para
segmentar los grupos de trabajo y aislar los problemas de la red en un entorno de campus, se
utiliza un router o un switch multicapa.

Un switch de capa de distribución puede proporcionar servicios ascendentes para muchos
switches de capa de acceso.

La capa de distribución puede proporcionar lo siguiente:

 Agregación de enlaces LAN o WAN.

 Seguridad basada en políticas en forma de listas de control de acceso (ACL) y filtrado.

 Servicios de routing entre redes LAN y VLAN, y entre dominios de routing (p. ej., EIGRP a

OSPF).

 Redundancia y balanceo de carga.

 Un límite para la agregación y la sumarización de rutas que se configura en las interfaces

hacia la capa de núcleo.

 Control del dominio de difusión, ya que ni los routers ni los switches multicapa reenvían
difusiones. El dispositivo funciona como punto de demarcación entre los dominios de
difusión.



Capítulo 1: Diseño jerárquico de la red 1.1.2.4 Capa de núcleo

La capa de núcleo también se conoce como “backbone de red”. La capa de núcleo consta de
dispositivos de red de alta velocidad, como los switches Cisco Catalyst 6500 o 6800.