Modello di progettazione di rete gerarchica
Per soddisfare gli obiettivi aziendali e tecnici di un cliente per la progettazione di una rete aziendale, potrebbe essere necessario consigliare una topologia di rete costituita da diversi componenti tra loro legati. Questo compito diventa più facile se è possibile applicare una tattica di tipo "dividi et impera" per il lavoro e sviluppare un design a strati.
Gli esperti di progettazione di reti hanno sviluppato il modello di progettazione di rete gerarchico per aiutarti a sviluppare una topologia in strati discreti. Ogni livello può concentrarsi su funzioni specifiche, consentendo di scegliere i sistemi e le caratteristiche adatti per esso. Ad esempio, i router WAN ad alta velocità possono trasportare il traffico attraverso il backbone WAN aziendale, i router a velocità media possono collegare gli edifici in ogni campus e gli switch possono connettere i dispositivi degli utenti e i server all'interno degli edifici.
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Una tipica topologia gerarchica è
- Un livello principale di router e switch di fascia alta ottimizzati per disponibilità e prestazioni.
- Un livello di distribuzione di router e switch a implementare le policy.
- Un livello di accesso che collega gli utenti tramite switch di fascia bassa e punti di accesso wireless.
Perché utilizzare un modello di progettazione di rete gerarchica
Qualsiasi rete dal percorso di vita non curato e senza alcun piano tenderà a svilupparsi in un formato non strutturato. Il Dott. Peter Welcher, autore di articoli sulla tecnologia e sulla progettazione di reti per Cisco World e altre pubblicazioni, definisce le reti non pianificate col simpatico nome di reti fur-ball (n.d.r., "palla di pelo").
Welcher spiega gli svantaggi di una topologia fur-ball, sottolineando i problemi causati da troppe CPU adiacenti. Quando i dispositivi di rete comunicano con diversi altri dispositivi, il carico di lavoro richiesto dalle CPU su questi ultimi può essere oneroso. Ad esempio, in una grande rete flat (commutata), i pacchetti di trasmissione sono pesanti. Un pacchetto di trasmissione interrompe la CPU su ogni dispositivo all'interno del dominio di trasmissione, e richiede tempo di elaborazione su ogni dispositivo per il quale è installata una comprensione del protocollo per quella trasmissione. Ciò include router, workstation e server.
Un altro potenziale problema con le reti non gerarchiche, oltre ai pacchetti di trasmissione, è il carico di lavoro della CPU richiesto ai router per comunicare con molti altri router ed elaborare numerosi avvisi di routing. Una metodologia di progettazione di rete gerarchica consente di progettare una topologia modulare, che limita il numero di router in comunicazione.
L'utilizzo di un modello gerarchico può aiutarti a ridurre al minimo i costi. È possibile acquistare i dispositivi di internetworking appropriati per ogni livello della gerarchia, evitando così di spendere soldi per funzionalità non necessarie per un livello. Inoltre, la natura modulare del modello di progettazione gerarchica consente un'accurata pianificazione della capacità all'interno di ogni livello della gerarchia, riducendo così lo spreco di larghezza di banda. La responsabilità della gestione della rete e i sistemi per metterla in atto possono essere distribuiti ai diversi livelli di un'architettura di rete modulare, per lo scopo di controllare i costi di gestione.
La modularità consente di mantenere ogni elemento di design semplice e di facile comprensione. La semplicità riduce al minimo la necessità di una formazione completa per il personale addetto alle operazioni di rete, e accelera l'implementazione di un progetto. I test sul progetto finito risulteranno facili, perché vi sarà una chiara funzionalità a ogni livello. L'isolamento dei guasti risulterà migliorato, poiché i tecnici di rete potranno riconoscere facilmente i punti di transizione per aiutarsi a isolare agevolmente i possibili punti di rottura.
Il design gerarchico facilita i cambiamenti. Poiché gli elementi di una rete richiedono modifiche, il costo di un aggiornamento è contenuto in un piccolo sottoinsieme della rete complessiva. Nelle grandi architetture di rete piatte o mesh, le modifiche tendono a influire su un gran numero di sistemi. La sostituzione di un dispositivo può influire su numerose reti a causa delle complesse interconnessioni.
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Come rendersi conto di avere tra le mani un buon design
Ecco alcune sagge risposte di Peter Welcher basate sui principi della progettazione di reti gerarchiche e modulari:
- Quando sai già come aggiungere un nuovo edificio, piano, collegamento WAN, sito remoto, servizio di e-commerce e così via.
- Quando nuove aggiunte provocano solo modifiche locali, ai dispositivi collegati direttamente.
- Quando la tua rete può raddoppiare o triplicare le dimensioni senza grandi modifiche al design.
- Quando la risoluzione dei problemi è facile perché non ci sono interazioni complesse del protocollo per avvolgere il tuo cervello.
Quando la scalabilità è un obiettivo principale, si consiglia una topologia gerarchica perché la modularità in un progetto consente la creazione di elementi di progettazione che possono essere replicati man mano che la rete cresce. Poiché ogni istanza di un modulo è coerente, l'espansione è facile da pianificare e implementare. Ad esempio, la pianificazione di una rete di campus per un nuovo sito potrebbe essere semplicemente una questione di replica di un progetto di rete di campus esistente.
Topologie piatte e gerarchiche
Una topologia di rete piatta è adeguata per reti molto piccole. Con un design di rete piatto, non c'è gerarchia. Ogni dispositivo di internetworking ha essenzialmente lo stesso lavoro e la rete non è suddivisa in livelli o moduli. Una topologia di rete piatta è facile da progettare e implementare ed è facile da mantenere, purché la rete rimanga piccola. Quando la rete cresce, tuttavia, una rete piatta non è desiderabile. La mancanza di gerarchia rende difficile la risoluzione dei problemi. Anziché essere in grado di concentrare le attività di risoluzione dei problemi in una sola area della rete, potrebbe essere necessario ispezionare l'intera rete.
Topologie WAN piatte
Una rete WAN (Wide Area Network) per una piccola azienda può essere costituita da pochi siti collegati in loop. Ogni sito dispone di un router WAN che si connette ad altri due siti adiacenti tramite collegamenti punto a punto. Finché la WAN è piccola (pochi siti), i protocolli di routing possono convergere rapidamente e la comunicazione con qualsiasi altro sito può essere ripristinata quando un collegamento non riesce. (Finché un solo collegamento fallisce, la comunicazione viene ripristinata. Quando più di un collegamento non riesce, alcuni siti vengono isolati dagli altri.)
Tuttavia, una topologia flat loop non è generalmente consigliata per reti con molti siti. Una topologia di loop può significare che ci sono molti salti tra i router sui lati opposti del loop, con conseguente ritardo significativo e una maggiore probabilità di guasto. Se la tua analisi del flusso di traffico indica che i router sui lati opposti di una topologia di loop scambiano molto traffico, dovresti consigliare una topologia gerarchica invece di un loop. Per evitare ogni singolo punto di errore, è possibile posizionare router o switch ridondanti ai livelli superiori della gerarchia.
Topologie LAN flat (piatte)
All'inizio e alla metà degli anni '90, un design tipico per una LAN consisteva in diversi PC e server collegati a uno o più hub, in una topologia flat o piatta. I PC e i server vedevano implementato un processo di controllo dell'accesso ai media, come il passaggio di token o l'accesso multiplo di rilevamento del vettore con rilevamento delle collisioni (CSMA/CD) per controllare l'accesso alla larghezza di banda condivisa. I dispositivi facevano tutti parte dello stesso dominio di larghezza di banda e avevano la capacità di influenzare negativamente il ritardo e il throughput per altri dispositivi.
Oggigiorno, i progettisti di rete di solito consigliano di collegare i PC e i server agli switch del livello di collegamento dati (Layer 2) anziché agli hub. In questo caso, la rete è segmentata in piccoli domini di larghezza di banda in modo che un numero limitato di dispositivi competa per la larghezza di banda in qualsiasi momento. (Tuttavia, i dispositivi competono per il servizio da parte dell'hardware e del software di commutazione, quindi è importante comprendere le caratteristiche prestazionali degli switch candidati.
Topologie mesh e mesh gerarchiche
I progettisti di rete spesso consigliano una topologia mesh per soddisfare i requisiti di disponibilità. In una topologia full-mesh, ogni router o switch è connesso agli altri suoi simili. Una rete full-mesh fornisce una ridondanza completa e offre buone prestazioni, perché c'è solo un ritardo di collegamento singolo tra due posizioni qualsiasi. Una rete partial-mesh ha meno connessioni. Per raggiungere un altro router o switch in una rete a maglia parziale potrebbe essere necessario attraversare collegamenti intermedi.
Il classico modello gerarchico a tre strati
La letteratura pubblicata da Cisco Systems, Inc. e altri fornitori di reti parla di un classico modello gerarchico a tre livelli per le topologie di progettazione di rete. Il modello a tre livelli consente l'aggregazione e il filtraggio del traffico a tre livelli successivi di instradamento o commutazione. Ciò rende il modello gerarchico a tre livelli scalabile per grandi opere Internet internazionali.
Sebbene il modello sia stato sviluppato in un momento in cui i router delineavano i livelli, il modello può essere utilizzato sia per le reti commutate che per le reti instradate.
Ogni livello del modello gerarchico ha un ruolo specifico. Lo strato centrale fornisce un trasporto ottimale tra i siti. Il livello di distribuzione collega i servizi di rete al livello di accesso e implementa i criteri relativi alla sicurezza, al caricamento del traffico e al routing. In una progettazione WAN, il livello di accesso è costituito dai router ai margini delle reti del campus. In una rete campus, il livello di accesso fornisce switch o hub per l'accesso dell'utente finale.
Linee guida per la progettazione di reti gerarchiche
Questa sezione descrive brevemente alcune linee guida per la progettazione di reti gerarchiche. Seguire queste semplici linee guida ti aiuterà a progettare reti che traggono vantaggio dai vantaggi della progettazione gerarchica.
La prima linea guida è il controllo del diametro di una topologia di rete gerarchica per un'impresa. Nella maggior parte dei casi, sono sufficienti tre strati principali:
- Lo strato centrale
- Lo strato di distribuzione
- Il livello di accesso
Il controllo del diametro della rete fornisce una latenza bassa e prevedibile. Consente inoltre di prevedere percorsi di instradamento, flussi di traffico e requisiti di capacità. Un diametro di rete controllato semplifica anche la risoluzione dei problemi e la documentazione della rete.
Infine, un'altra linea guida per la progettazione di reti gerarchiche è che si dovrebbe progettare prima il livello di accesso, seguito dal livello di distribuzione e infine il livello principale. Iniziando con il livello di accesso, è possibile eseguire in modo più accurato la pianificazione della capacità per la distribuzione e i livelli principali. È inoltre possibile riconoscere le tecniche di ottimizzazione necessarie per la distribuzione e i livelli principali.
Guarda anche
Progettazione di reti modulari