Los desarrollos tecnológicos y las siempre cambiantes realidades de las diferentes organizaciones se han convertido en agentes que han obligado a repensar la estructura de la red. El incremento en el número de usuarios y en el número de aplicaciones que utilizan la red ha incrementado el tráfico que circula a través de ella, y se espera que en el futuro alcance niveles mucho más altos, por lo que ha sido necesario concebir su estructura como una estructura jerárquica y modular, con diferentes requerimientos de capacidad y desempeño en cada nivel, entendiendo su diseño como un proceso. Los modelos jerárquicos para el diseño de redes permiten diseñar redes en niveles. Para entender la importancia de la estratificación, se puede considerar el Modelo de Referencia de Sistemas de Interconexión Abierto (OSI), el cual es un modelo estratificado para el entendimiento e implementación de comunicaciones entre computadores. Por el uso de niveles, el modelo OSI simplifica la tarea requerida por dos computadores para comunicarse.
Los modelos jerárquicos para el diseño de redes también usan niveles para simplificar la tarea requerida por el Internetworking. Cada nivel puede ser enfocado en funciones específicas, permitiendo de esta manera escoger los sistemas y características correctos para el nivel.
Usar un diseño jerárquico puede facilitar cambios. La modularidad en el diseño de redes permite crear elementos de diseño que pueden ser reutilizados a medida que la red crece. Como cada elemento en el diseño de red requiere cambiar, el costo y la complejidad de hacer la actualización se reduce a un subconjunto pequeño de toda la red. En planos grandes, los cambios tienden a impactar un gran número de sistemas. El aislamiento de fallas es también facilitado por la estructura modular dentro de la red pequeña, fácil para entender los elementos. Los administradores de red pueden fácilmente entender los puntos de transición en la red, los cuales ayudan a identificar los puntos que están fallando.
Un diseño de red jerárquico incluye los siguientes tres niveles:
El nivel del backbone (core) que provee el transporte óptimo entre sitios
El nivel de Distribucion que provee conectividad basado en políticas
El nivel de Acceso Local que provee acceso a la red a los usuarios o grupos de trabajo
La figura 5.1 muestra una vista de alto nivel de varios aspectos de un diseño de red jerárquico. Un diseño de red jerárquico presenta tres niveles: Core (backbone), Distribución y Acceso. Con cada nivel se provee diferente funcionalidad.
Figura 5. 1. Modelo de Diseño de red jerarquico
5.3.1 FUNCIÓN DEL NIVEL CORE
El nivel Core es un backbone conmutando a alta velocidad y debe ser diseñado para conmutar paquetes tan rápido como sea posible. Este nivel de la red no debe realizar ninguna manipulación del paquete, como listas de acceso y filtros, eso disminuiría la velocidad de conmutación de los paquetes.
5.3.2 FUNCIÓN DEL NIVEL DE DISTRIBUCION
El nivel de distribución de la red es el punto demarcado entre el nivel de acceso y el nivel de core y ayuda a definir y diferenciar el core. El propósito de este nivel es proveer la definición del límite y es el área en el cual la manipulación de los paquetes puede tener lugar. En un ambiente de campus, el nivel de distribución puede incluir varias funciones, como las siguientes:
Dirección o agregación de área
Acceso a grupos de trabajo o Departamentales
Definición de dominios de Broadcast/multicast
Enrutamiento Virtual LAN (VLAN)
Cualquier transición de los medios de comunicación que se necesite realizar
Seguridad
El nivel de distribución puede ser resumido como el nivel que provee conectividad basado en políticas.
5.3.3 FUNCIÓN DEL NIVEL DE ACCESO
El nivel de acceso es el punto en el cual los usuarios finales locales están permitidos dentro de la red. Este nivel puede también usar listas de acceso o filtros para optimizar las necesidades de un grupo particular de usuarios. En un ambiente de Campus, el nivel de acceso puede incluir las siguientes funciones:
Ancho de banda compartido
Ancho de banda conmutado
Filtrado a nivel MAC
Microsegmentación
A veces se piensa equivocadamente que los tres niveles (core, distribución y acceso) deben existir en entidades físicas de forma clara y distinguible, pero esto no tiene que ser necesariamente así. Los niveles son definidos para ayudar a diseñar la red satisfactoriamente y representar la funcionalidad que debe existir en una red. Las aplicaciones de cada nivel pueden estar en distintos routers o switches, pueden estar representadas por un medio de comunicación físico, pueden estar combinados en un único dispositivo, o pueden ser omitidas del todo. La manera que los niveles son implementados depende de las necesidades de la red diseñada. Sin embargo, para que una red funcione óptimamente la jerarquía debe ser mantenida.
Se tiene entonces que la estructura de la red debe ser jerárquica. Teniendo en cuenta la convergencia (un componente que le agrega complejidad al diseño), las redes de hoy, más que redes de datos, son redes de información: flujos de información de datos, de voz y de video viajan a través de las redes modernas, los dispositivos de Internetworking deben estar en capacidad de reconocerlos y darles un tratamiento diferenciado, aspecto conocido como “calidad de servicio”. La red debe estar en capacidad de comprometerse a ofrecer servicios de diferente tipo, dependiendo de la clase de información que se quiera transferir a través de ella, los requerimientos de retraso en la transferencia, de variación del mismo y de capacidad de transmisión deben ser reconocidos y entendidos por los diferentes dispositivos que conforman la arquitectura de una red.
Todo esto conduce a pensar en la necesidad de contar con una metodología que permita abordar con éxito el proceso de diseño de una red. Existen razones de orden económico y tecnológico que lo justifican; por una parte, la red se ha convertido en un recurso estratégico para la universidad, muchos de sus procesos y aplicaciones corren sobre ella; por lo tanto, se imponen requerimientos de alto desempeño y de alta disponibilidad.
Por otra parte, la estructura de la red debe ser jerárquica, funcionalmente modular, con tecnologías de conmutación (switching) de diferente nivel y capacidad de transmisión variable en cada uno de sus niveles. La red debe adquirir el compromiso de ofrecer servicios diferenciados a aplicaciones y usuarios que necesitan transferir información de carácter multimedia a través de ella.