Conceptos de redundancia LANCOM para redes de conmutadores jerárquicos
Información del producto
Presupuesto:
- Nombre del producto: LANCOM Techpaper – Conceptos de redundancia para redes de conmutadores jerárquicas
- Protocolos cubiertos: VPC, apilamiento, STP
- Enfoque principal: Redundancia y alta disponibilidad en redes de conmutadores
Instrucciones de uso del producto
Canal de puerto virtual (VPC):
VPC se centra en la redundancia física y el equilibrio de carga para garantizar una alta disponibilidad. Ofrece una complejidad media en configuración con altos requisitos y costos de hardware.
Apilado:
El apilamiento proporciona una funcionalidad casi plug-and-play para redundancia y se caracteriza por una baja complejidad en la configuración. Ofrece requisitos y costos de hardware medios.
Protocolo de árbol de expansión (STP)
STP proporciona una solución lógica para evitar fallos de red debido a bucles y garantiza una recuperación rápida. Tiene una alta complejidad en la configuración pero ofrece bajos requisitos y costos de hardware.
Preguntas frecuentes
- P: ¿Qué protocolo debo elegir para mi red?
- A: La elección del protocolo depende de los requisitos específicos de su red. VPC es adecuado para alta disponibilidad con complejidad media, mientras que el apilamiento ofrece facilidad de uso con baja complejidad. STP es rentable pero tiene una configuración más laboriosa.
- P: ¿Puede STP lograr un tiempo de inactividad cero?
- A: STP puede lograr cero tiempo de inactividad en modo activo/pasivo entre la capa del conmutador de acceso y los dispositivos finales, pero se recomienda evitar la operación STP debido a la redundancia activa/pasiva.
Conceptos de redundancia para redes de conmutadores jerárquicas
a cuestión de la alta disponibilidad es uno de los aspectos más importantes a la hora de planificar una red de conmutadores fiable. Los fallos resultantes de una mala configuración a menudo provocan la caída de infraestructuras de comunicaciones enteras. Las consecuencias incluyen inmensos costos de seguimiento y tiempos de inactividad de la producción. Con una buena planificación, la conexión redundante de los conmutadores en toda la red minimiza esos riesgos de fallo y aumenta la disponibilidad de las redes.
Este documento le informa sobre los protocolos más importantes para la redundancia en redes y le brinda ejemplos.amparchivos de cómo puede aparecer una red de tres o dos niveles de alta disponibilidad.
Este artículo forma parte de la serie “Soluciones de conmutación”.
Haga clic en los iconos para obtener más información sobre la información disponible en LANCOM:
- Lo esencial
- Lo esencial
- Guía de diseño
- Guía de configuración
- Guía de configuración
- Guía de configuración
Los tres conceptos de redundancia: VPC, apilamiento y STP
Al conectar un conmutador a dos conmutadores diferentes en la capa de agregación/distribución o en la capa central superior, el uso de grupos de agregación de enlaces (LAG) da como resultado una disponibilidad (HA) extremadamente alta y operaciones de red prácticamente ininterrumpidas. Un factor importante aquí es el uso de mecanismos de prevención de bucles. Hay varias soluciones de redundancia disponibles para conectar dos conmutadores en red, incluido el protocolo de árbol de expansión (STP), que es menos efectivo, y mejores opciones, como el canal de puerto virtual (VPC) o el apilamiento.
Las diferencias entre los tres protocolos VPC, apilamiento y STP incluyen la complejidad de la configuración, el tiempo de inactividad al reiniciar los conmutadores y el costo de los conmutadores necesarios.
Canal de puerto virtual (VPC)
VPC pertenece a la familia Multi-chasis Etherchannel [MCEC] y, por lo tanto, también se conoce como MC-LAG (Multi-Chassis Link Aggregation Group). Debido a sus elevados requisitos de hardware, es la más costosa de las tres soluciones de redundancia y, por lo tanto, se utiliza habitualmente en grandes infraestructuras de red. Para mejorar la tolerancia a fallas a través de la redundancia, esta tecnología de virtualización hace que dos conmutadores interconectados aparezcan como un enlace virtual. VPC tiene las siguientes propiedades:
- Redundancia y equilibrio de carga: Utilizando su enlace de pares, los conmutadores del grupo de VPC virtual intercambian constantemente información importante sobre la red, incluidas las tablas MAC. Cada conmutador peer procesa la mitad del volumen de datos de la capa de acceso (tecnología activa/activa). A diferencia del apilamiento, siguen siendo instancias independientes y son sólo los puertos conectados los que virtualizan la redundancia recíproca.
- 100% de tiempo de actividad a través de una rápida convergencia: En caso de falla del dispositivo o cambio en la red, VPC recalcula rápidamente las rutas de red. Esto elimina un único punto de falla, lo que resulta en una recuperación más rápida del servicio. El otro dispositivo en el clúster de VPC maneja todo el tráfico y mantiene la red activa. Esto es independiente de si el fallo del dispositivo fue causado por un defecto o un apagado deliberado, como por ejemplo durante una actualización de firmware (Actualización de software en servicio, ISSU). Esto logra un 100% de tiempo de actividad de la red desde el núcleo hasta los dispositivos finales.
- Gestión independiente: Desde la perspectiva de un tercer dispositivo, el enlace entre pares hace que los conmutadores aparezcan como un único punto de acceso de enlace lógico o un nodo de capa 2. El tercer dispositivo puede ser un conmutador, servidor u otro dispositivo de red de capa de acceso subyacente que admita la agregación de enlaces. Como se mencionó anteriormente, los conmutadores pares siguen siendo dispositivos administrables de forma independiente que se pueden reiniciar o actualizar individualmente.
- Mayor ancho de banda: La combinación del enlace entre pares (activo/activo) aumenta el ancho de banda y la capacidad de rendimiento entre los dispositivos.
- Topología de red más simple: Debido a que VPC habilita LAG entre capas de red, reduce la necesidad de STP, que se utiliza en redes L2 tradicionales para evitar bucles.
- Soporte para dispositivos no habilitados para VPC: VPC permite que los dispositivos finales o componentes de red que no son compatibles con VPC se conecten a un entorno de VPC, lo que aumenta la compatibilidad y flexibilidad de la red.
- Hardware de conmutación de alto rendimiento: VPC impone altas exigencias al hardware del conmutador, que debe admitir el protocolo VPC. Esto puede limitar la elección de dispositivos, especialmente en la capa de acceso, y puede resultar costoso.
Apilado
Una pila es un grupo de conmutadores que se comportan físicamente como un solo dispositivo. Todos los dispositivos de la pila deben tener las mismas interfaces (puertos) de apilamiento y estar equipados con una versión de firmware idéntica. De manera similar a un chasis o sistema blade, los puertos de apilamiento manejan todo el tráfico de datos en el hardware con protocolos optimizados para este propósito.
La tecnología de apilamiento se puede resumir de la siguiente manera:
Configuración casi plug-and-play
- Simplificación de capa 2: El apilamiento se puede imaginar como un plano posterior de los conmutadores individuales conectados mediante cables que los protocolos de capa 2 configurados no reconocen como una conexión. Esto permite que el tráfico de la red se transmita a través de múltiples conexiones simultáneamente, maximizando así el rendimiento.
- No se requiere enrutamiento de capa 3: La distribución inteligente del flujo de datos dentro de la pila no requiere enrutamiento de capa 3 porque los protocolos de apilamiento internos manejan las conexiones como se describe anteriormente.
- Conmutación por error rápida y reenvío casi ininterrumpido: Gracias a las tecnologías de detección rápida y recuperación de enlaces, las conexiones de la pila se transfieren a otros conmutadores en caso de fallo mediante una “conmutación por error sin hits”, es decir, sin pérdida de datos.
- Sin actualización de software en servicio: Un inconvenientetagLo que pasa con el apilamiento es que los conmutadores apilados tienen que desconectarse durante una actualización de firmware, es decir, no se garantiza un tiempo de actividad del 100 % durante las actualizaciones o reinicios del software. Sin embargo, esta opción puede considerarse como una alternativa al VPC cuando se utilizan ventanas de mantenimiento. Durante la operación, la operación activo/activo logra el máximo rendimiento de datos entre las capas central y del dispositivo final.
Protocolo de árbol de expansión (STP)
Las diferencias técnicas entre los actuales estándares de árbol de expansión MSTP (Multi-STP, IEEE 802.1s) y RSTP (RapidSTP, IEEE 802.1w) no se tratan aquí. En lugar de ello hacemos referencia a la literatura relevante. Mientras que VPC y el apilamiento se centran en la redundancia física y el equilibrio de carga, STP proporciona una solución lógica para evitar fallas de red debido a bucles y garantizar una recuperación rápida.
De los tres protocolos presentados aquí, STP tiene la configuración más laboriosa. Aunque STP puede lograr cero tiempo de inactividad en modo activo/pasivo entre la capa de conmutación de acceso y los dispositivos finales, se debe evitar la operación STP debido a la redundancia activa/pasiva. Sin embargo, STP ofrece ventajas.tages en algunos escenarios:
- Cuando las restricciones relacionadas con la construcción limitan el número de conexiones posibles, STP es la alternativa ideal. Esto minimiza el riesgo de que se formen bucles, especialmente en el modo de acceso de cliente.
- Con sus modestos requisitos de hardware, el protocolo puede ser compatible incluso con conmutadores básicos, lo que convierte a STP en una solución muy rentable.
Los protocolos compatibles LACP, VRRP, retransmisión DHCP y enrutamiento L3
Además de los tres protocolos ya mencionados, que determinan en gran medida el concepto general de la red de conmutadores, para la siguiente descripción de escenario son importantes otros protocolos.
Grupo de agregación de enlaces (LAG) y protocolo de control de agregación de enlaces (LACP)
La tecnología para implementar la agregación de enlaces y el equilibrio de carga se llama LAG (Link Aggregation Group). Un LAG agrupa dinámicamente una serie de conexiones físicas entre dispositivos de red en una única conexión lógica.
LACP es el acrónimo de "Protocolo de control de agregación de enlaces". Como parte del estándar global IEEE 802.1AX (Link Aggregation), LACP es un protocolo para la configuración y el mantenimiento automático de grupos de agregación de enlaces. LACP utiliza LACPDU (paquetes de datos LACP, principio de solicitud-respuesta) como mecanismo de negociación automatizado entre dos o, cuando se utiliza VPC o apilamiento, varios dispositivos de red, de modo que se pueda formar e iniciar automáticamente un enlace agrupado lógicamente según su configuración. LACP también es responsable de mantener el estado del enlace e intercambiar constantemente información sobre los paquetes de datos. Por tanto, reacciona dinámicamente a los cambios en la red sin necesidad de reconfiguración.
LANCOM Techpaper: conceptos de redundancia para redes de conmutadores jerárquicas
utiliza una de las dos conexiones físicas, y la otra solo se utiliza para el establecimiento de la conexión.
Protocolo de redundancia de enrutador virtual (VRRP)
VRRP es un protocolo de red estandarizado de capa 3 que utiliza redundancia y equilibrio de carga para proporcionar asignación automática y conmutación por error dinámica para mantener los enrutadores disponibles o, en este caso, conmutadores que admitan enrutamiento. Esto garantiza la disponibilidad de la red, especialmente para servicios críticos para la seguridad, a través de una transición perfecta a un dispositivo de respaldo. En redes muy grandes (camputiliza con más de 10,000 puertos), el concepto de enrutamiento requerido en la capa 3 también se puede simplificar, ya que los dos dispositivos en el VRRP se pueden virtualizar como una única puerta de enlace predeterminada.
Relé DHCP
Dado que las redes de dos o tres niveles generalmente tienen un servidor DHCP separado en hardware de alto rendimiento, es importante que los conmutadores en las capas de agregación/distribución y acceso se configuren con un agente de retransmisión DHCP. Esto reenvía las solicitudes DHCP a un servidor DHCP centralizado y evita conflictos de direcciones IP.
Enrutamiento de capa 3
Las funciones de enrutamiento son esenciales para implementar la seguridad y las opciones de control de acceso, crecimiento dinámico de la red y una buena estabilidad (reenvío versus inundación) a través de una separación lógica y, sobre todo, eficiente de las subredes. Para garantizar que cada conmutador sepa qué enrutador utilizar, se crea una tabla de enrutamiento que sirve como una “base de datos de direcciones” válida en todo momento. El enrutamiento dinámico garantiza que todos los "enrutadores", es decir, conmutadores con capacidad de capa 3 (L3), puedan comunicarse entre sí y construir esta tabla de enrutamiento de forma independiente. Esto significa que la ruta del tráfico de datos dentro de la red se establece constantemente de forma dinámica, lo que garantiza el mejor rendimiento de la red. Los métodos de enrutamiento comunes son OSPFv2/v3 y BGP4, aunque el primero generalmente se usa solo en redes internas.
ExampEscenarios de archivos para redes de conmutadores redundantes
Ahora que estamos familiarizados con los protocolos y su función principal, pasemos a su aplicación en ex.ample escenarios con modelos de la Cartera de conmutadores LANCOM.
Documento técnico de LANCOM – Conceptos de redundancia para redes de conmutadores jerárquicas
El exampLos archivos que se muestran tratan de redes de conmutadores de tres niveles. Si una red de dos niveles con capas de agregación/distribución y acceso es suficiente para usted, se puede omitir la capa central. Las soluciones descritas siguen siendo válidas y pueden considerarse recomendaciones para su aplicación práctica.
Escenario 1: Red de conmutadores con un tiempo de funcionamiento del 100 % y conmutadores de acceso compatibles con VPC
Este escenario es adecuado para grandes empresas y campRedes estadounidenses con altos requisitos de redundancia. El número máximo de puertos de acceso con 100% de redundancia es de aprox. 60,000.
En el caso de un conmutador central con 32 puertos, un puerto se utiliza normalmente para el enlace ascendente, por ejemplo, a un centro de datos/WAN, y otros 2 a 8 se reservan para VPC que ofrece redundancia y rendimiento. Entonces, con 6 conexiones VPC, quedan 25 puertos. En la capa de agregación/distribución se conectan conmutadores redundantes con 48 puertos cada uno. A su vez estos pueden conectarse a conmutadores de la capa de acceso, cada uno con un máximo de 48 puertos. Esto resulta en
25x48x48= 57,600 puertos
Para implementar este escenario, todos los conmutadores desde el núcleo hasta la capa de acceso deben ser compatibles con VPC. Aunque esto limita la cantidad potencial de conmutadores, el principio activo/activo permite anchos de banda elevados en combinación con un tiempo de actividad del 100 %. Además, la función de actualización de software en servicio (ISSU) cumple con los requisitos más altos de disponibilidad de la red.
Este escenario es ideal para los nuevos conmutadores LANCOM más potentes y que se lanzarán próximamente, como el conmutador central LANCOM CS‑8132F, el conmutador de agregación/distribución LANCOM YS‑7154CF y los conmutadores de acceso de la serie XS‑4500. . Por primera vez, la serie XS‑4500 permite la conexión de puntos de acceso compatibles con Wi-Fi 7, como el LANCOM LX‑7500.
Los conmutadores en cada capa de red están conectados a través de enlaces de pares de 100G VPC. Luego, las capas inferiores se conectan de forma redundante a través de LAG con 100G o 25G, dependiendo de los puertos de enlace ascendente de los conmutadores de acceso. También se puede ver que los conmutadores de capa central del grupo VPC están configurados con VRRP. Esto ayuda a simplificar la configuración de enrutamiento posterior en las capas inferiores, ya que los conmutadores habilitados para VPC mantienen sus respectivas direcciones IP y solo VRRP las simplifica a una única compartida. En consecuencia, los conmutadores en las capas central y de agregación/distribución aparecen desde la capa de acceso como una única puerta de enlace de enrutamiento L3. No se muestran los protocolos auxiliares de retransmisión DHCP y el enrutamiento dinámico como OSPF. Estos deben configurarse y utilizarse según su función prevista para que la segmentación de la red con VLAN sea lo más sencilla posible.
En el nivel de los dispositivos finales, como se muestra aquí por ejemplo.ampArchivo con puntos de acceso, la redundancia total está disponible con dispositivos equipados con dos interfaces Ethernet. Dado que los conmutadores de acceso LANCOM cuentan con lo que se conoce como "PoE continuo", el suministro de energía a los dispositivos conectados es ininterrumpido incluso en el caso de un reinicio o actualización del conmutador, siempre que exista una segunda ruta de datos alternativa.
Escenario 2: Red de conmutadores confiable con una combinación de VPC y apilamiento
Este escenario se centra en los costos por puerto. Si es posible que la capa de acceso funcione con ventanas de mantenimiento, este escenario con apilamiento en la capa de acceso es el método recomendado. A diferencia del primer escenario, la capa de agregación/distribución aquí puede operar por ejemplo.ample el LANCOM XS-6128QF, y la capa de acceso puede operar de manera más rentable GS-4500 en lugar de la serie XS‑4500. Dado que ahora es posible planificar con hasta ocho conmutadores en la pila en la capa de acceso, el número de puertos aumenta hasta un máximo de 460,800 puertos (25*48*48*8). Esto aumenta significativamente la cantidad de puertos y al mismo tiempo mantiene un nivel aceptable de redundancia y un tiempo de actividad de la red cercano al 100 % (suponiendo que exista una ventana de mantenimiento).
Debido al gran número de puertos, los protocolos de enrutamiento L3 VRRP y ARF (Enrutamiento y reenvío avanzados) se recomiendan para la capa central. VPC permanece en las capas central y de agregación/distribución y, por lo tanto, como en el primer escenario, cumple con el importante enfoque ISSU en ambas capas. En lugar de VPC, el apilamiento es la solución de redundancia utilizada en la capa de acceso, lo que aumenta la cantidad de conmutadores de acceso que se pueden usar desde la cartera de LANCOM. De manera similar al primer escenario, la retransmisión DHCP y los LAG permanecen en uso entre las capas. Debido a las limitaciones del apilamiento, se requiere un tiempo de inactividad de aproximadamente cinco minutos para una actualización del firmware de la pila de conmutadores, lo que hace necesario planificar una ventana de mantenimiento.
Escenario 3: Red de conmutadores de coste optimizado con una combinación de VPC y STP
En este escenario, la configuración del núcleo y la capa de agregación/distribución con VPC y LAG es la misma que antes. Sólo se utilizan los conmutadores LANCOM, como LANCOM XS-5116QF y LANCOM GS‑3652XUP, proporcionan velocidades de enlace ascendente divergentes.
En la capa de acceso, se configura STP en lugar de VPC o apilamiento. Esto tiene la ventajatage que el protocolo requiere sólo un rendimiento de hardware modesto, lo que aumenta aún más la selección de conmutadores de acceso viables (por ejemplo, el Serie LANCOM GS‑3600). Sin embargo, STP tiene sólo una gama limitada de usos debido al principio activo/pasivo y a la laboriosa configuración.
A continuación presentamos dos ejemplos típicos.amparchivos para ilustrar el uso de STP.
Escenario 3.1: STP en sitios descentralizados
Las dos pilas de conmutadores de agregación/distribución deben entenderse como dos unidades independientes en ubicaciones diferentes. Usando LACP y el STP configurado en él, ambas pilas ahora están conectadas a la red troncal que también contiene la puerta de enlace a la WAN. Si falla la conexión desde la pila de la derecha a la puerta de enlace WAN, por ejemploampSin embargo, debido a eventos imprevistos, la pila aún puede enrutarse a la WAN a través de la pila izquierda sin que el sitio se corte por completo. Mientras no haya ningún error, la conexión intermedia entre las pilas permanece inactiva. En la capa de acceso, la recomendación para este escenario sigue siendo utilizar LACP en lugar de STP.
Escenario 3.2: STP con numerosos conmutadores de acceso en cascada
Este escenario es ideal cuando el presupuesto es limitado pero aún es necesario implementar una gran cantidad de puertos de acceso. La reducción de costos a menudo apunta a la pila de conmutadores de agregación porque no se puede evitar la gran cantidad de conmutadores de acceso. Para conservar una cierta cantidad de redundancia, se configura un anillo en la capa de acceso, lo que requiere la activación de STP. También es posible configurar conexiones dobles a través de LACP aquí. Sin embargo, esto también se puede omitir aquí debido al aspecto de los costes.
Conclusión
Al ampliar su cartera para incluir la capa central, LANCOM se ha convertido en una ventanilla única para cualquiera que planifique o gestione campnosotros redes.
Incluso si estos escenarios no pueden reflejar todos los diseños de red posibles, estos examples damos un buen overview de lo que se puede lograr con los conmutadores de acceso, agregación/distribución y núcleo de LANCOM. Con los conceptos de redundancia VPC, apilamiento y STP que se presentan aquí, se puede encontrar la mejor solución para cualquier requisito de red según la aplicación y el presupuesto.
¿Está pensando en configurar o ampliar su red con conmutadores LANCOM?
Los técnicos experimentados de LANCOM y los especialistas de nuestros socios de sistemas le ayudarán con la planificación, instalación y operación de un diseño de red LANCOM basado en las necesidades, de alto rendimiento y preparado para el futuro.
¿Tiene alguna pregunta sobre nuestros conmutadores o está buscando un socio de ventas de LANCOM? Por favor llámenos:
Ventas en Alemania
+49 (0)2405 49936 333 (D)
+49 (0)2405 49936 122 (AT, CH)
Sistemas LANCOM GmbH
Una empresa de Rohde & Schwarz Adenauerstr. 20/B2
52146 Würselen
Alemania
info@lancom.de
LANCOM, LANCOM Systems, LCOS, LANcommunity e Hyper Integration son marcas comerciales registradas. Todos los demás nombres o descripciones utilizados pueden ser marcas comerciales o marcas comerciales registradas de sus propietarios. Este documento contiene declaraciones relacionadas con productos futuros y sus atributos. LANCOM Systems se reserva el derecho de cambiarlos sin previo aviso. No nos hacemos responsables de errores técnicos y/u omisiones. 06/2024
Documentos / Recursos
 |
Conceptos de redundancia LANCOM para redes de conmutadores jerárquicos [pdf] Guía del usuario Conceptos de redundancia para redes de conmutadores jerárquicas, Conceptos para redes de conmutadores jerárquicas, Redes de conmutadores jerárquicas, Redes de conmutadores, Redes |
