CCT0023 INFRAESTRUTURA DE REDES DE COMPUTADORES Aula 10: Topologia Hierárquica

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1 CCT0023 INFRAESTRUTURA DE REDES DE COMPUTADORES Aula 10: Topologia Hierárquica

2 Topologias

3 Topologia Como você conecta os switches para formar sua LAN é chamado de Topologia de Rede, que no caso do switch sempre forma uma topologia em estrela ou estrela estendida. Topologia é um mapa da inter-rede que indica os segmentos da rede, os pontos de interconexão e as comunidades de usuários. O propósito é mostrar um mapa de alto nível da rede, não a implementação da mesma.

4 Topologia Router-On-A-Stick A topologia mais simples que podemos ter em uma rede é a chamada Router-on-a- Stick (Roteador em um varal) ou ROAS. Essa rede tem os switches conectados em série ou cascateados. A topologia ROAS é bem parecida com o que utilizamos em casa ou pequenas empresas, ou seja, um roteador na ponta que faz a saída para Internet ou com outras LANs remotas e switches em série conectados a esse roteador.

5 Os maiores problemas com essa maneira de conectar switches assim vem quando sua rede cresce e começa a passar de 200 a 300 pontos de rede. Essa topologia pode trazer as seguintes consequências em redes maiores: INFRAESTRUTURA DE REDES DE COMPUTADORES Topologia Router-On-A-Stick Muitos saltos entre os switches aumentando o diâmetro da rede: O diâmetro muito grande significa que o quadro de camada-2 vai ter que trafegar por muito switches até chegar ao destino, isso pode causar problemas com broadcasts em excesso na rede (tempestades de broadcast), gerando lentidão e até podendo para a rede. Maior probabilidade de problemas com loops de camada-2 e spanning-tree (STP): Com o diâmetro alto o STP leva mais tempo para convergir e também pode gerar loops de camada-2, tempestades de broadcast e lentidão na rede. Dificuldade de padronização: Essa topologia dificulta a criação de um projeto padrão e de como fazer para inserir novos switches quando a rede crescer. Pode também trazer dificuldades técnicas extras para trocar cabos ou reconectar equipamentos em migrações ou alterações na rede.

6 Topologia Router-On-A-Stick Essa topologia pode trazer as seguintes consequências em redes maiores: Maior quantidade de cabos para fazer com que sua rede seja redundante: Para criar links de backup entre os switches serão necessárias mais portas e cabos. Por exemplo, você poderia conectar dois cabos entre cada switch e depois mais dois cabos entre o switch-1 e 3 para fechar uma redundância quase que completa, porém com isso você já gastou 12 portas da sua rede. São 12 computadores a menos conectados! Veja a imagem a seguir os links backup em azul mais claro.

7 Topologia Router-On-A-Stick Todos os problemas citados normalmente geram dificuldades de administração, maior complexidade para isolar e resolver problemas, lentidão na rede e até em casos extremos parar completamente sua LAN ou segmentos dela na ocorrência de loops de camada-2 e/ou tempestades de broadcast. Note que a escolha da topologia pode criar ou resolver vários problemas comuns em redes LAN com padrão da família Ethernet cabeada. O modelo hierárquico em três camadas é utilizado e recomendado por grandes fabricantes, dentre elas Cisco, Juniper, Huawei dentre outros.

8 Topologia Hierárquica (3 Camadas ) Divide-se a rede em camadas, onde cada uma delas tem uma função bem específica.

9 Topologia Hierárquica (3 Camadas ) O acesso é onde vamos conectar os computadores, servidores e assim por diante, por isso o nome acesso, pois essa camada dá acesso à rede. A distribuição concentra os vários acessos e o core ou núcleo concentra as distribuições. Note na figura que existe uma maneira de conectar que é sempre igual entre os switches de cada camada, por exemplo, um switch de acesso é conectado com dois links, sendo que cada um dos links se conecta com um dos switches de distribuição. Essas conexões fornecem redundância física e lógica, pois se um cabo ficar indisponível o switch tem outro cabo para enviar seus dados, assim como se um dos switches de distribuição cair tem outro como backup. Portanto, essa forma de desenhar a rede em 3 camadas leva em consideração aspectos tanto físicos como lógicos da rede para maximizar conexões, redundância e disponibilidade da rede como um todo.

10 Topologia Hierárquica Camada de núcleo: Formada por roteadores e switches de alta tecnologia, otimizados visando à viabilidade e desempenho. Camada de distribuição: Formada por roteadores e switches de velocidade média. A principal função desses é a implementação de normas. Camada de acesso: Conecta os usuários finais (workstations) por meio de switches de várias portas, hubs e outros dispositivos (normalmente de custo menor).

11 Topologia Hierárquica (3 Camadas ) CAMADA DE ACESSO A camada de acesso ou access layer tem a função principal de dar acesso aos computadores, laptops, servidores e demais clientes redes, é o ponto que conecta os endpoints aos serviços de rede.

12 Topologia Hierárquica (3 Camadas ) CAMADA DE ACESSO Normalmente essa camada os switches são L2 (camada-2 ou layer-2), ou seja, eles encaminham quadros de camada-2 através do endereço MAC de destino. Além disso, os switches de acesso podem segmentar as redes através do uso de VLANs (LANs virtuais), porém o roteamento normalmente não é feito nessa camada e sim na distribuição. Os switches de camada de acesso devem fornecer essa funcionalidade com baixo custo e alta densidade de portas, normalmente são switches de 24 ou 48 portas podendo ser até empilháveis. As portas dos switches de acesso normalmente são UTP com velocidade de 10/100/1000 Mbps para o cliente e 1Gbps ou 10Gbps via fibra óptica para fazer o entroncamento com os switches de distribuição.

13 Topologia Hierárquica (3 Camadas ) CAMADA DE DISTRIBUIÇÃO A camada de distribuição faz a conectividade entre as diversas camadas de acesso, encaminhando os dados em camada-3 (via roteamento) entre a camada de acesso e o Core da rede. Normalmente formam blocos de switches que podem ser prédios ou grupos de setores de uma empresa ou função lógica na rede.

14 CAMADA DE DISTRIBUIÇÃO INFRAESTRUTURA DE REDES DE COMPUTADORES Topologia Hierárquica (3 Camadas ) Um switch de distribuição normalmente é um switch L3, suporta bem mais recursos avançados que um switch de acesso e é conectado utilizando links L2 com o acesso e links L3 com o core. Um switch de distribuição deve ser capaz de fazer roteamento entre as VLANs, prover conexões de alta disponibilidade, QoS, balanceamento de cargas (load balancing), possuir módulos redundantes, tais como fontes e placas supervisoras redundantes, e possibilitar a criação de caminhos alternativos para conectar tanto aos switches de acesso como aos do Core. Além disso, o switch de distribuição pode suportar tecnologias de redundância e ser capaz de aplicar políticas (policy), tais como políticas de roteamento, sumarização de rotas, QoS e políticas de segurança. Em alguns casos você pode fazer uma topologia com core e distribuição colapsados, ou seja, cada switch de distribuição fazendo o papel de core e distribuição ao mesmo tempo. Isso tudo depende da densidade de portas e tamanho da rede.

15 Topologia Hierárquica (3 Camadas ) CAMADA DE NÚCLEO (CORE) O núcleo ou core da rede deve fornecer o encaminhamento rápido entre os diversos switches de distribuição ou blocos de switches. Isso é possível através da utilização de conexões Layer-3 de altíssima velocidade que conecta os diversos switches de distribuição de forma redundante.

16 Topologia Hierárquica (3 Camadas ) CAMADA DE NÚCLEO (CORE) Devem ser previstos recursos de confiabilidade através módulos redundantes, tais como fontes de alimentação e placas supervisoras backup. Os links de alta velocidade (10 Gigabit Ethernet ou mais) possibilitam a integração de dados, voz e vídeo entre LAN, WAN e MAN agregados todos em uma mesma infraestrutura de redes. O que deve ser evitado na camada de núcleo é a adição de políticas, tais como ACLs ou regras de acesso, pois isso pode interferir na velocidade de encaminhamento dos switches. Por isso a recomendação é que tais serviços sejam realizados na camada de distribuição e não no core.

17 Topologia Hierárquica (3 Camadas ) CONSIDERAÇÕES Por menor que seja sua rede é muito importante sempre pensar no desenho dessa rede, ou seja, fazer uma estrutura planejada e pensada para suportar demandas futuras. Pense sempre em controle, gerenciamento dos recursos físicos e lógicos, crescimento sem precisar começar do zero, escalabilidade, segurança, redundância. Nem sempre o fator custo é fácil de ser superado, mas entendendo o porque das coisas podemos sim ter mais condições de lutar por uma infraestrutura descente e mais robusta.

18 Topologia Hierárquica (3 Camadas ) Questões para discussão em sala: O autor, no seu artigo, aponta as seguintes desvantagens para o modelo hierarquico : Onde dispositivos sem fio devem estar posicionados? Como o acesso à Internet e a parte de segurança envolvida deve ser provisionada? (Firewall/IPS) Como o acesso a usuários remotos deve ser fornecido? (VPNs). a real necessidade da camada de Core? Poderíamos ter simplesmente as camadas de distribuição e acesso sem core?

19 Nota: Para elaboração destes slides me utilizei o conteúdo disponível no seguinte WEB Site:

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