Resumen
Nota para el instructor
 

Se debe aplicar el Examen en línea del capítulo 4.

En el capítulo 4, se presentó el diseño de LAN conmutada, comenzando por las opciones de diseño de Capa 1, continuando con las de Capa 2 y culminando con las de Capa 3. Aunque los estudiantes deben haber trabajado en el TCS durante todo este capítulo, al final del capítulo debe reiterar cuáles son las tareas y los productos que espera de los estudiantes. Observe que los estudiantes pueden utilizar los gráficos en 4.5.5 y 4.5.6, casi directamente, en sus diseños (¡no comienzan de cero!). Obviamente, debe otorgarles parte de la hora de clase para que terminen estas tareas. La Investigación en Web es una de las Mejores prácticas importantes para terminar todas las tareas de este capítulo. Se incluye un variado conjunto de vínculos para realizar investigaciones sobre diversos aspectos del diseño.

Las tareas incluyen:

  1. Reunir toda la información requerida para diseñar una LAN para el sitio que le fue asignado al grupo en el Distrito Escolar Washington, comenzando por la descripción general del TCS pero realizando investigaciones adicionales si es necesario.

Los grupos del sitio escolar deben asegurarse de que cuentan con suficiente información como para continuar con las tareas de diseño que se suministran a continuación. Los recursos incluyen la descripción general del TCS, cualquier estipulación, limitación o pautas que usted, en su carácter de instructor (u otros profesionales de networking), hayan agregado, los cuatro semestres del currículum e Internet.

  1. Diseñe la LAN de su escuela basándose en los requisitos obtenidos en el paso 1, en el contexto del desarrollo de un esquema de direccionamiento IP general para el distrito escolar. En primer lugar, cada grupo desarrollará un esquema de direccionamiento IP para todo el distrito escolar por separado. Esto se puede realizar de varias maneras, y se estimula la diversidad, para que la clase considere cuales son las ventajas y las desventajas de los DISTINTOS esquemas de direccionamiento IP.

Algunas ideas que se pueden tener en cuenta son las redes Clase A, B y C con una división en subredes adecuada; traducción de direcciones de red (NAT) y números de redes privadas. Cada grupo presentará su esquema de direccionamiento IP y la clase elegirá el que tenga la mejor implementación. La clase elegirá a este grupo como el contacto del Centro de operaciones de la red (NOC) que controla la distribución de todas las direcciones IP. Una vez que el NOC distribuye los bloques de dirección IP a los sitios escolares, cada grupo del sitio escolar puede asignar direcciones IP estáticas y dinámicas dentro de las LAN individuales.

Una solución (avanzada pero realista): Puede utilizar la Traducción de direcciones de red (NAT -- Network Address Translation) en el router fronterizo hacia Internet, ya que este método permite que un espacio de direccionamiento interno privado con una gran cantidad de direcciones IP "internas" sea publicado de forma concisa en Internet como una dirección Internet única); utilizar una dirección IP Clase A privada (por ejemplo, 10.140.x.y) dentro del Distrito; y utilizar VLSM (máscara de subred de longitud variable). VLSM es un método de direccionamiento IP sin clases que conserva el espacio de direccionamiento IP al permitir la creación de subredes de diferentes tamaños. Si bien no se enseña como parte del currículum CCNA, representa una solución realista al problema planteado, y podría considerarse para las clases más avanzadas. Cuando se emplea el direccionamiento IP tradicional con clases (A, B, C), una vez que se elige una máscara de subred para una red, dicha máscara se aplica a todas las subredes, creando de esta manera un conjunto de redes de igual tamaño. Sin embargo, para satisfacer los requisitos de una organización, a menudo conviene contar con subredes de diferentes tamaños, así como subredes dependientes de otras subredes. En el ejemplo descrito a continuación, se ha utilizado una máscara de subred para crear las subredes de alto nivel del núcleo de la WAN; se ha utilizado una máscara de subred diferente para subdividir estas subredes en las subredes del distrito escolar.

Una consideración que debe discutir con los estudiantes es el hecho de que, si se emplea VLSM, no se podrán utilizar RIPversion1 y IGRP, los dos protocolos de enrutamiento descritos en los semestres del 1 al 4, ya que no transportan la información de máscara que se requiere para poder utilizar VLSM. De modo que, la solución basada en VLSM requeriría el uso de RIPversion2, EIGRP u OSPF como protocolo de enrutamiento en todo el distrito.

Figura del núcleo de la WAN

IP del núcleo de la WAN

IP del centro de datos

IP del centro de servicio

IP Shaw Butte

IP de escuela del centro de distrito

IP de escuela del centro de servicio

IP de escuela Shaw Butte

Otras soluciones (Clase B, bloques de Clase C) también son correctas y aceptables.

Por ejemplo: supongamos que ARIN le ha asignado al distrito escolar la dirección IP única de 171.68.0.0 en Internet. No se utilizará ninguna dirección privada; sin embargo, este enorme espacio de direccionamiento clase B debe subdividirse de una forma lógica. Existen 12 enlaces a nivel del núcleo (4 enlaces T1 entre cada router principal), y todos estos deben constituir redes separadas. Además, se requieren 11 sitios escolares en cada uno de los tres hubs regionales. Pero a cada sitio escolar se le deben asignar por lo menos 3 números de red separados (admin, DHCP de estudiantes e ISDN si se utiliza para DDR); si se desea acomodar expansión futura se deben asignar por lo menos 4 números de red a cada sitio. Entonces, al multiplicar 33 sitios por 4 números de red obtenemos 132 subredes. Al añadir las 12 redes de núcleo obtenemos 144 redes. La potencia de dos más cercana es 128 (2 elevado a la 7ª potencia), pero esto no es suficiente. De modo que, la cantidad mínima de bits que se deben pedir prestados es 8; con esto se obtienen 254 números de subred únicos y adecuados para su uso en Internet en todo el distrito (2 elevado a la 8ª potencia = 256 - 2 = 254). De esta forma se podría utilizar una máscara de subred de 255.255.255.0, que genera 254 números de host utilizables por subred (2 elevado a la 8ª potencia = 256 - 2 = 254). Esta sería una solución práctica y factible.

Sin embargo, si se esperara más crecimiento o si se desearan subredes más pequeñas (por ejemplo, un máximo de 30 hosts por red para que sea equivalente al tamaño de un laboratorio de computación), se podría considerar el uso de una máscara aún más larga, por ejemplo, 255.255.255.224. Esta solución clase B muestra la utilidad de VLSM. En el caso del distrito escolar, como es normal, existe la necesidad de contar con varios niveles de subredes de diferentes tamaños. El direccionamiento IP con clases (así como los protocolos RIP e IGRP) requieren el uso de una sola máscara en el distrito, pero el uso de varias máscaras a menudo representa con mayor exactitud la topología lógica de la red.

Se podría utilizar también direcciones Clase C agregadas. Como suele suceder con el diseño, existe más de una respuesta correcta y se obtiene gran provecho al crear y analizar en la clase diferentes esquemas de direccionamiento IP.

  1. Desarrolle y documente un diseño LAN general basado en los requisitos de usuario y distrito. Para diseñar la LAN del sitio de forma adecuada, complete estas tareas (lo que probablemente le llevará semanas e incluso puede no estar completa cuando comience el Capítulo 5 (usted, en su carácter de Instructor, debe decidir para cuando desea que estén completas las tareas del TCS):
  • Un documento de requisitos del usuario (su interpretación y propuesta de lo que se pretende a través de la Descripción general del TCS, las necesidades del distrito y del sitio y las tareas del instructor).

Los estudiantes deben extraer los detalles de dirección IP y de LAN pertinentes de la Descripción general del TCS. Deben repasar los diversos indicadores del TCS incorporados dentro de los indicadores de objetivos. Deben hablar con usted para asegurarse de que incluyen suficiente información. Luego deben realizar un resumen breve y sucinto del documento de requisitos del usuario. Tenga en cuenta que no debe ser simplemente una copia de la Descripción general del TCS; debe ser específico para el sitio, incluyendo el recuento de habitaciones y, en consecuencia, los requisitos para las derivaciones de red. Indique a los estudiantes que se imaginen que este documento es el contrato entre el director del sitio escolar y la empresa de diseño de red.

Se les pide a los estudiantes que realicen selecciones de Capa 1 y Capa 2 (cuáles son los medios, la tecnología que utilizarán y dónde). Una respuesta "convencional" para muchas escuelas probablemente sea 10BASE-T hacia el escritorio con 100BASE-TX y/o 100BASE-FX como el cableado de backbone. Pero dada la disponibilidad y el bajo precio de las tarjetas Ethernet 10/100, muchas de las nuevas instalaciones ejecutan Fast Ethernet (100BASE-TX) hacia el escritorio y 100BASE-FX o una de las tecnologías Gigabit Ethernet en el backbone. Sin embargo, 100BASE-TX hacia el escritorio también implica que se deben utilizar hubs y switches más potentes y la instalación de cableado estructurado debe estar certificada a 100 Mbps. Asegúrese de que los estudiantes cumplan con lo que establece el documento de Descripción general del TCS y cualquier otra limitación que les plantee; por ejemplo, 1000BASE-LX al escritorio sería excesivo y caro.

  • Topología lógica del sitio

Los estudiantes deben crear diagramas similares a los del indicador de objetivos 4.5.6, gráficos 1 y 2. Tenga en cuenta que sólo lo pueden realizar una vez que la clase haya determinado el esquema de dirección IP. Los diagramas de la LAN lógica se pueden crear fácilmente utilizando el software Cisco Network Designer (CND). Los estudiantes deben asegurarse de implementar el gráfico nº 6 de la Descripción general del TCS, "Seguridad".

  • Topología física del sitio y diagramas de cableado del sitio

Los estudiantes deben crear diagramas similares a los del indicador de objetivos 4.5.6, gráfico 3, y similares a los gráficos de diseño LAN de todo el capítulo 4 (como el indicador de objetivos 4.4.6, gráfico 1 y el indicador de objetivos 4.5.5, gráfico 1). La topología física final del sitio debe ser parecida a la del Gráfico nº 2 de la Descripción general del TCS, "Infraestructura de la escuela: Conectividad LAN dual". Además, los estudiantes deben completar los dibujos del sitio indicados que muestran todos los tendidos de los medios.

  • Detalles de todos los MDF/IDF en las habitaciones, incluyendo un diagrama a escala

Los estudiantes deben dibujar un diagrama para el MDF (ver Semestre 1, capítulo 8), para un centro de IDF típico si se utiliza en el sitio, y de un IDF típico en una habitación (los que están ubicados en un gabinete que se cierra con llave). Los diagramas deben incluir una vista de planta (desde arriba) y una vista frontal (que muestra cómo se ven los bastidores, incluyendo los dispositivos específicos).

  • La cantidad de HCC, VCC y puertos de switch LAN que se requieren para cumplir con las necesidades de crecimiento existentes y proyectadas

Ver indicador de objetivos 4.3.5, gráfico 2. Ver indicador de objetivos 4.5.5, gráfico 1.

  • Lista de elementos electrónicos de la LAN: cuáles son los dispositivos (hubs, switches, routers, servidores, otros) que se necesitan

Ver la tabla 1 de ejemplo.

  • Las especificaciones acerca del tipo y la cantidad de medios de cable para todos los tendidos horizontales y verticales

Ver la tabla 2 de ejemplo

  • Especificaciones sobre seguridad, las VLAN y la separación de las redes para miembros del personal y estudiantes

Seguridad

  1. Los puertos Ethernet dobles en el router segmentan la red del sitio escolar en redes administrativas y redes para estudiantes
  2. Las listas de control de acceso (ACL) extendido del router controlan el tráfico de los miembros del personal y de los estudiantes en todas las interfaces
  3. Direcciones IP estáticas para hosts administrativos y DHCP para hosts de estudiantes
  4. Los switches en cada Puerto Ethernet individual son compatibles con las VLAN; las VLAN se definen para restringir aún más el acceso según sea necesario
  5. Múltiples niveles de permisos de usuario con múltiples contraseñas, actualizados frecuentemente
  6. Software de protección antivirus en todos los hosts y servidores
  • El esquema de direccionamiento IP de distrito general y cómo se aplica en el sitio escolar local

Incluye tablas de direcciones IP como las que aparecen en el nº 2 anterior. También, creación de una configuración de router BÁSICA para el router del sitio. Debe tener todas las direcciones IP configuradas en las interfaces, debe tener establecidas todas las contraseñas y carteles y debe ser una configuración que funcione al menos de forma elemental. En los capítulos siguientes (semestre 3, capítulos 5, 6 y 7; y semestre 4, capítulos 3, 4, 5 y 6) se le solicitará que continúe modificando la configuración del router para reflejar los demás requisitos de diseño. Incluya aquí la configuración COMPLETA, BÁSICA del router.

  • Análisis de las ventajas y desventajas del diseño LAN propuesto

VENTAJAS típicas: bajo costo, simplicidad, redundancia, ancho de banda elevado, instalación de cableado simple, cumple y supera todos los requisitos del usuario y la descripción general del TCS, funcional, escalable, adaptable, de fácil administración

DESVENTAJAS típicas: costo alto, complejidad, puntos de falla únicos, anchos de banda bajos, instalación de cableado compleja, cumple parcialmente o no cumple con los requisitos del usuario y la descripción general del TCS

  1. Aplicar los objetivos de aprendizaje del Examen de certificación CCNA a su diseño específico. Esto requiere un párrafo sobre cómo los objetivos de aprendizaje se relacionan con el diseño. Los objetivos de aprendizaje se pueden agrupar con fines de explicación. De esta manera, se estudia para el Examen de certificación CCNA y se trabaja con el estudio de caso al mismo tiempo.
Ahora que ha completado este capítulo, debe tener un conocimiento sólido sobre los siguientes temas:
  • Uno de los pasos más importantes para garantizar el desarrollo de una red rápida y estable es el diseño de la red. Si una red no está diseñada de forma adecuada, pueden surgir muchos problemas imprevistos y se puede poner en peligro su crecimiento.
  • Los objetivos de diseño LAN incluyen funcionalidad, escalabilidad, adaptabilidad y facilidad de administración.
  • Los temas del diseño de red incluyen función y ubicación de los servidores, detección de colisiones, segmentación y ancho de banda versus dominios de broadcast.
  • El proceso de diseño incluye lo siguiente:
  • Reunión de los requisitos y las expectativas de los usuarios
  • Determinación de los modelos del tráfico de datos actuales y futuros basados en el crecimiento y en las ubicaciones
    del servidor
  • Definición de todos los dispositivos de Capas 1, 2 y 3, de acuerdo con la topología LAN y WAN
  • Documentación de la implementación de red física y lógica
Estudio de caso
  Tarea del proyecto del Distrito Escolar Washington: Diseño LAN

En este capítulo, aprendió conceptos que lo ayudarán a comenzar el proceso de diseño para la red del Distrito Escolar Washington. Como parte del proceso de diseño LAN, debe completar las siguientes tareas: 

  1. Reunir toda la información requerida para diseñar una LAN para el sitio que le fue asignado al grupo en el Distrito Escolar Washington, comenzando por la Descripción general del TCS pero realizando investigaciones adicionales si es necesario.
     
  2. Diseñe la LAN de su escuela basándose en los requisitos obtenidos en el paso 1, en el contexto del desarrollo de un esquema de direccionamiento IP general para el distrito escolar. En primer lugar, cada grupo desarrollará un esquema de direccionamiento IP para todo el distrito escolar por separado. Esto se puede realizar de varias maneras, estimulando la diversidad de opinión para que la clase considere cuales son las ventajas y las desventajas de los DISTINTOS esquemas de direccionamiento IP. Algunas ideas que se pueden tener en cuenta son las redes Clase A, B y C con una división en subredes adecuada; Traducción de direcciones de red (NAT) y números de redes privadas. Cada grupo presentará su esquema de direccionamiento IP y la clase elegirá el que tenga la mejor implementación. La clase elegirá a este grupo como el contacto del Centro de operaciones de la red (NOC) que controla la distribución de todas las direcciones IP. Una vez que el NOC distribuye los bloques de dirección IP a los sitios escolares, cada grupo del sitio escolar puede asignar direcciones IP estáticas y dinámicas dentro de las LAN individuales. 
  3. Desarrolle y documente un diseño LAN general basado en los requisitos de usuario y distrito. Para diseñar la LAN del sitio de forma adecuada, complete estas tareas:
    • Un documento de requisitos del usuario (su interpretación y propuesta de lo que se pretende a través de la Descripción General del TCS, las necesidades del Distrito y del sitio y las tareas del Instructor).
    • Un documento de diseño general, que incluye un diseño LAN lógico (topología lógica) de la escuela y un diseño físico completo (topología física) que incluye:
      - Detalles de todos los MDF/IDF en las habitaciones, incluyendo un diagrama a escala
      - La cantidad de HCC, VCC y puertos de switch LAN que se requieren para cumplir con las necesidades de crecimiento existentes y proyectadas
      - Lista de elementos electrónicos de la LAN: cuáles son los dispositivos (hubs, switches, routers, servidores, otros) que se necesitan
    • Las especificaciones acerca del tipo y la cantidad de medios de cable para todos los tendidos horizontales y verticales
    • Especificaciones sobre seguridad, las VLAN y la separación de las redes para miembros del personal y estudiantes
    • El esquema de direccionamiento IP de distrito general y cómo se aplica en el sitio escolar local
    • Análisis de las ventajas y desventajas del diseño LAN propuesto
  4. Aplicar los objetivos de aprendizaje del Examen de certificación CCNA a su diseño específico. Esto requiere un párrafo sobre cómo los objetivos de aprendizaje se relacionan con el diseño. Los objetivos de aprendizaje se pueden agrupar con fines de explicación. De esta manera, se estudia para el Examen de certificación CCNA y se trabaja con el estudio de caso al mismo tiempo.

Objetivos de aprendizaje del Examen de certificación CCNA (*** son objetivos explícitos del Examen CCNA; lo que no tienen marcas son conocimientos que el examen da por sentados):

Modelo OSI

  • Identificar y describir las funciones de cada una de las siete capas del modelo de referencia OSI.*** 
  • Describir las distintas clases de direcciones (y división en subredes) IP.***
  • Definir y explicar cuáles son los 5 pasos de conversión del encapsulamiento de datos.***

Direccionamiento

  • Definir y describir la función de una dirección MAC.
  • Describir las direcciones de enlace de datos y las direcciones de red e identificar las diferencias clave entre estas direcciones.*** 
  • Identificar las funciones de los Protocolos de la capa de transporte de TCP/IP.***
  • Identificar las funciones de los Protocolos de la capa de red de TCP/IP.*** 
  • Describir las distintas clases de direcciones (y división en subredes) IP.***

Ethernet

  • Describir los problemas de congestión de red en las redes Ethernet.*** 
  • Describir la operación Ethernet full-duplex y half-duplex.*** 
  • Describir las características y los beneficios de Fast Ethernet.*** 
  • Describir las pautas y las limitaciones de distancia de Fast Ethernet.***

Segmentación

  • Describir la segmentación LAN utilizando puentes.*** 
  • Describir la segmentación LAN utilizando routers.*** 
  • Describir la segmentación LAN utilizando switches.*** 
  • Describir los beneficios de la segmentación de red con puentes.***
  • Describir los beneficios de la segmentación de red con routers.***
  • Describir los beneficios de la segmentación de red con switches.***

Conmutación LAN

  • Nombrar y describir dos métodos de conmutación.*** 
  • Indicar las diferencias entre la conmutación LAN por método de corte y por almacenamiento y envío.*** 
  • Describir los beneficios de las LAN virtuales.***

Control de flujo

  • Definir el control de flujo y describir los tres métodos básicos que se utilizan en networking.***

Vínculos de Web
Cisco Connection Online
3M Optical Fiber Products
The Siemon Company (Structured Cabling)
Anixter (Structured Cabling)
Black Box (Networking Devices)
Microwarehouse (Networking)
Fluke (Test Equipment)
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