El diseño de redes empresariales consiste en organizar switches y routers en capas para que la red sea predecible, fácil de crecer y rápida para recuperarse de fallas. El modelo de campus clásico de Cisco usa tres capas lógicas: acceso, distribución y núcleo (core). ENCOR espera que sepas qué hace cada capa, cuándo puedes fusionar capas y en qué se diferencian los diseños de centro de datos y de nube del campus.
La capa de acceso es donde se conectan los usuarios, teléfonos, access points e impresoras. Proporciona densidad de puertos, Power over Ethernet (PoE), asignación de VLAN y funciones de seguridad en el borde como port security, 802.1X y DHCP snooping. La capa de distribución agrega muchos switches de acceso. Es la frontera natural entre la Capa 2 y la Capa 3: normalmente aloja los gateways predeterminados (con un protocolo de redundancia de primer salto), resume rutas hacia el núcleo y aplica políticas como listas de control de acceso (ACL) y calidad de servicio (QoS). La capa de núcleo es la troncal (backbone) de alta velocidad que conecta los bloques de distribución, el centro de datos y el borde WAN. El núcleo debe hacer lo mínimo posible aparte de reenviar paquetes rápidamente y converger rápido, por lo que se evita aplicar políticas pesadas ahí.
Un diseño de tres niveles tiene sentido en un campus grande con varios edificios, donde muchos bloques de distribución necesitan una troncal común. Sin un núcleo, cada par de distribución necesitaría enlaces hacia todos los demás pares, lo que crece como una malla completa (full mesh) y se vuelve difícil de administrar. Un diseño de dos niveles, también llamado collapsed core (núcleo colapsado), fusiona las funciones de núcleo y distribución en un solo par de switches. Encaja en un solo edificio o en un campus más pequeño, cuesta menos y tiene menos saltos. La contrapartida es la escala: cuando agregas más edificios, un núcleo dedicado empieza a valer la pena.
Los diseños de campus modernos acercan la Capa 3 al borde. En un diseño de acceso enrutado (routed access), los switches de acceso ejecutan un protocolo de enrutamiento hacia la capa de distribución, de modo que no hay bucles de Capa 2 entre acceso y distribución, spanning tree queda confinado a cada switch de acceso y la convergencia depende del enrutamiento en lugar de los temporizadores de spanning tree. La contrapartida es que una VLAN ya no puede extenderse a través de varios switches de acceso.
Los centros de datos suelen usar en cambio un fabric spine-leaf (Clos). Cada switch leaf se conecta a cada switch spine, y los spines no se conectan entre sí, ni tampoco los leaves. Los servidores se conectan a los leaves. Cualquier servidor está siempre exactamente a dos saltos de cualquier otro (leaf a spine a leaf), lo que ofrece una latencia predecible y muchas rutas de igual costo para el tráfico este-oeste entre servidores. Escalas el ancho de banda agregando spines y escalas los puertos agregando leaves. Los overlays como VXLAN normalmente se ejecutan sobre un underlay spine-leaf enrutado.
Por último, ENCOR te pide comparar implementaciones on-premises (locales) y en la nube. On-premises significa que compras, alojas y operas el hardware: obtienes control total, costos predecibles después de la compra y localidad de los datos, pero cargas con el gasto de capital, la planificación de capacidad y la renovación del hardware. La nube (infraestructura pública como servicio, plataforma o software como servicio) traslada el gasto a gasto operativo, te permite escalar hacia arriba y hacia abajo rápidamente y elimina la gestión del hardware, pero agrega dependencia de la conectividad WAN o a internet, menos control sobre la plataforma subyacente y un costo continuo basado en el uso. Muchas empresas terminan siendo híbridas, con algunas cargas de trabajo en cada lado.
Términos clave
- Access layer (capa de acceso)
- La capa donde se conectan los endpoints; proporciona densidad de puertos, PoE, asignación de VLAN y seguridad en el borde.
- Distribution layer (capa de distribución)
- Agrega los switches de acceso, normalmente aloja los gateways predeterminados y aplica políticas y resumen de rutas.
- Core layer (capa de núcleo)
- La troncal de alta velocidad que une los bloques de distribución, diseñada para reenvío rápido y convergencia rápida.
- Collapsed core (núcleo colapsado)
- Un diseño de dos niveles en el que un par de switches cumple los roles de núcleo y de distribución.
- Spine-leaf
- Una topología de centro de datos en la que cada leaf se conecta a cada spine, lo que da rutas de igual costo y dos saltos entre servidores.
Una empresa con un solo edificio de oficinas usa un par de switches Catalyst como collapsed core, con switches de acceso en cada armario de cableado conectados con uplinks a ambos. Cuando abre dos edificios más en el mismo campus, agrega un par de núcleo dedicado para que el par de distribución de cada edificio solo necesite dos uplinks hacia el núcleo en lugar de enlaces hacia cada uno de los demás edificios.
Comprueba lo que sabes
¿Por qué un campus grande agrega una capa de núcleo dedicada en lugar de conectar directamente cada par de distribución?
Conectar en malla directamente los bloques de distribución crece como una malla completa y se vuelve costoso y difícil de administrar; un núcleo le da a cada bloque un número pequeño y fijo de uplinks hacia una troncal común.
En un fabric spine-leaf, ¿cuántos saltos de switch separan a servidores ubicados en dos leaves distintos?
Dos saltos a través del fabric, de leaf a spine a leaf, porque cada leaf se conecta a cada spine.
Menciona una ventaja y una desventaja de la nube pública en comparación con on-premises.
Ventaja: escalado elástico rápido con gasto operativo en lugar de gasto de capital. Desventaja: menos control sobre la plataforma y dependencia de la conectividad, además de costos continuos por uso.