AULA03 MODELO DE PROJETO HIERÁRQUICO

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Faculdade Estácio Sá – PE 
REDES DE COMPUTADORES 
 
DISCIPLINA: 
 
INFRAESTRUTUAR DE REDES DE COMPUTADORES 
 
PROF :DJACIR MACIEL 
 
MODELO DE PROJETO HIERÁRQUICO 
 
 Ao criar uma rede local que atenda às necessidades 
uma empresa pequena ou média, é mais provável que 
haja êxito no seu plano caso seja usado um modelo de 
design hierárquico; 
 
 Comparada com outros designs de rede, uma rede 
hierárquica é mais fácil de gerenciar e expandir, e os 
problemas são resolvidos mais rapidamente. 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 
 O design de rede hierárquico envolve a divisão da 
rede em camadas discretas; 
 
 Cada camada fornece funções específicas que 
definem sua função dentro da rede geral. 
 
 Separando as várias funções existentes em uma rede, 
o design de rede fica modular, o que facilita a 
escalabilidade e o desempenho. 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 O modelo de design hierárquico típico é dividido em até três 
camadas: acesso, distribuição e núcleo. Um exemplo de um 
design de rede hierárquico de três camadas é exibido na figura. 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Camada de acesso 
 
 A camada de acesso faz interface com dispositivos 
finais, como PCs, impressoras e telefones IP, para 
fornecer acesso ao restante da rede; 
 
 Na camada de acesso podem estar roteadores, 
switches, bridges, hubs e pontos de acesso wireless 
(AP); 
 
 O principal propósito da camada de acesso é fornecer 
um meio de conectar dispositivos à rede e controlar 
quais têm permissão de comunicação na rede. 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Camada de distribuição 
 
 A camada de distribuição agrega os dados recebidos 
dos switches da camada de acesso antes de serem 
transmitidos para a camada de núcleo para que haja o 
roteamento até seu destino final; 
 
 A camada de distribuição controla o fluxo do tráfego 
da rede usando políticas e determina domínios de 
broadcast, realizando funções de roteamento entre 
redes locais virtuais (VLANs) definidas na camada de 
acesso 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 As VLANs permitem segmentar o tráfego de um 
switch em sub-redes separadas; 
 
 Por exemplo, em uma universidade, você pode 
separar o tráfego de acordo com o corpo docente, os 
alunos e os convidados; 
 
 Switches da camada de distribuição costumam ser 
dispositivos de alto desempenho que têm alta 
disponibilidade e redundância para assegurar a 
confiabilidade. 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Camada de núcleo 
 
 A camada de núcleo do design hierárquico é o 
backbone de alta velocidade das redes 
interconectadas; 
 
 Como a camada de núcleo é essencial à 
interconectividade entre os dispositivos da 
camada de distribuição, é importante que o 
núcleo seja altamente disponível e 
redundante; 
 
 A área do núcleo também pode se conectar a 
recursos de Internet.; 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Como o núcleo agrega o tráfego de todos os 
dispositivos da camada de distribuição, ele deve ser 
capaz de encaminhar grandes quantidades de dados 
rapidamente. 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Uma rede hierárquica em uma empresa de médio 
porte 
 Vejamos o modelo de rede hierárquico aplicado a uma 
empresa; Na figura, as camadas de acesso, 
distribuição e núcleo estão separadas em uma 
hierarquia bem definida. 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Rede Hierárquica (Layout lógico) x Layout Físico 
 
 A figura a seguir mostra dois andares de um edifício. 
Os computadores e os dispositivos de rede do usuário 
que precisam de acesso à rede estão em um andar. 
 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 
 Os recursos, como servidores de e-mail e servidores 
de banco de dados, estão localizados em outro andar; 
 
 Para assegurar que cada andar tenha acesso a rede, 
os switches das camadas de acesso e de distribuição 
são instalados nos wiring closets de cada andar e 
conectados a todos os dispositivos que precisam de 
acesso à rede; 
 
 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 
 A figura mostra um rack pequeno de switches. Os 
switches das camadas de acesso e de distribuição 
estão um sobre o outro no armário de 
telecomunicações; 
 
 Embora o switch da camada de núcleo e os demais da 
camada de distribuição não sejam mostrados, é 
possível ver como o layout físico de uma rede é 
diferente do layout lógico de uma rede. 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Benefícios de uma rede hierárquica 
 
 Há muitos benefícios associados aos designs de rede 
hierárquica; 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Escalabilidade 
 
 A escala das redes hierárquicas é muito boa; 
 
 A modularidade do design permite replicar elementos 
de design na medida em que a rede cresce. 
 
 Como cada instância do módulo é consistente, é fácil 
de planejar e implementar a expansão 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Redundância 
 
 Na medida em que uma rede cresce, a disponibilidade 
se torna mais importante; 
 
 Você pode aumentar drasticamente a disponibilidade 
por meio de implementações redundantes simples 
com redes hierárquicas; 
 
 Os switches da camada de acesso são conectados a 
dois switches da camada de distribuição diferentes 
para assegurar uma redundância de caminho. 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 A única camada onde a redundância está limitada é a 
camada de acesso; 
 
 Normalmente, os dispositivos de nó finais, como PCs, 
impressoras e telefones IP, não têm a capacidade de 
se conectar a vários switches da camada de acesso 
para ter uma redundância; 
 
 Se houvesse falha em um switch da camada de 
acesso, apenas os dispositivos conectados a ele 
seriam afetados pela queda; 
 
 O restante da rede continuaria funcionando sem ser 
afetado. 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Desempenho 
 
 Comunicação cujo desempenho é aprimorado, 
evitando-se a transmissão de dados por meio de 
switches intermediários de baixo desempenho; 
 
 Os dados são enviados por meio de links de porta de 
switch agregados da camada de acesso até a camada 
de distribuição com aproximadamente a velocidade 
do fio na maioria dos casos. 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Segurança 
 
 A segurança é aprimorada e mais fácil de gerenciar; 
 
 Os switches da camada de acesso podem ser 
configurados com várias opções de segurança de 
porta que fornecem controle sobre que dispositivos 
têm permissão para se conectar à rede; 
 
 Você também tem a flexibilidade de usar políticas de 
segurança mais avançadas na camada de distribuição. 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 
 Convém aplicar políticas de controle de acesso que 
definam quais protocolos de comunicação são 
implantados na rede e onde eles têm permissão para 
avançar; 
 
 Por exemplo, se quisesse limitar o uso de HTTP a uma 
comunidade de usuários específica conectada na 
camada de acesso, você poderia aplicar uma política 
que bloqueasse o tráfego HTTP na camada de 
distribuição. 
 
 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 
 Restringir o tráfego com base em protocolos de 
camada mais altos, como IP e HTTP, exige que os 
switches possam processar políticas nessa camada; 
 
 Alguns switches da camada de acesso suportam a 
funcionalidade de Camada 3, mas esse costuma ser o 
trabalho dos switches da camada de distribuição para 
processar dados da Camada 3, porque eles podem 
processá-los com muito mais eficiência. 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Gerenciabilidade 
 
 A gerenciabilidade é relativamente simples em uma 
rede hierárquica; 
 
 Cada camada do design hierárquico executa funções 
específicas, consistentes ao longo de toda acamada; 
 
 Por isso, se precisasse alterar a funcionalidade de um 
switch da camada de acesso, você poderia repetir 
essa alteração em todos os switches da camada de 
acesso na rede porque eles devem executar as 
mesmas funções em sua camada; 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Sustentabilidade 
 
 Como as redes hierárquicas são modulares por 
natureza e a escalabilidade é muito boa, elas são 
fáceis de serem mantidas; 
 
 Com outros designs da topologia de rede, a 
gerenciabilidade fica cada vez mais complicada na 
medida em que a rede cresce; 
 
 Além disso, em alguns modelos de design de rede, há 
um limite claro quanto ao tamanho a que a rede pode 
chegar antes de se tornar complicada e de 
manutenção cara 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Princípios do design de rede hierárquico 
 
 No modelo de design hierárquico, as funções do 
switch são definidas em cada camada, o que simplifica 
a seleção do switch correto; 
 
 Adicionar switches a uma camada não 
necessariamente significa que não haverá um gargalo 
ou outra limitação em outra camada; 
 
 No modelo hierárquico, as funções de switch são 
diferentes em cada camada. 
 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Princípios do design de rede hierárquico 
 
 Para que uma topologia de rede em malha completa 
atinja o desempenho máximo, todos os switches 
precisam ser switches de alto desempenho; 
 
 Porque cada um precisa ser capaz de executar todas 
as funções da rede; 
 
 Você pode economizar, usando switches da camada 
de acesso mais baratos na camada mais baixa e gastar 
mais nas camadas de distribuição e do núcleo para 
obter um alto desempenho na rede. 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Princípios do design de rede hierárquico 
 
 Só porque uma rede parece ter um design hierárquico 
não significa que ela foi bem projetada; 
 
 Estas diretrizes simples ajudarão a diferenciar redes 
hierárquicas bem e mal projetadas; 
 
 Iremos estudar algumas particularidades para se 
projetar bem uma rede hierárquica : 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Diâmetro da rede 
 
 Durante a criação de uma topologia de rede 
hierárquica, a primeira coisa a ser considerada é o 
diâmetro da rede; 
 
 O diâmetro costuma ser uma medida de distância, 
mas, neste caso, estamos usando o termo para medir 
o número de dispositivos; 
 
 O diâmetro da rede é o número de dispositivos que 
um pacote precisa cruzar antes de chegar até seu 
destino; 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Manter o diâmetro da rede baixo assegura uma 
latência baixa e previsível entre os dispositivos. 
 
 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Na figura anterior , PC1 se comunica com PC3; 
 
 Talvez haja até seis switches interconectados entre 
PC1 e PC3; 
 
 Neste caso, o diâmetro da rede é 6. Cada switch no 
caminho apresenta algum grau de latência; 
 
 A latência do dispositivo de rede é o tempo gasto por 
um dispositivo quando ele processa um pacote ou 
quadro; 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Cada switch precisa determinar o endereço MAC de 
destino do quadro, verificar sua tabela de endereços 
MAC e encaminhar o quadro pela porta apropriada; 
 
 Mesmo que todo o processo ocorra em uma fração 
de segundo, aumenta o tempo quando o quadro 
precisa cruzar muitos switches; 
 
 Em uma rede hierárquica, o diâmetro da rede sempre 
será um número previsível de saltos entre os 
dispositivos de origem e de destino. 
 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Agregação da largura de banda 
 
 Cada camada no modelo de rede hierárquico é uma 
possível candidata à agregação da largura de banda; 
 
 A agregação da largura de banda é a prática de 
considerar os requisitos de largura de banda 
específicos de cada parte da hierarquia; 
 
 Depois que os requisitos de largura de banda da rede 
são conhecidos, os links entre os switches específicos 
podem ser agregados, o que é chamado de 
agregação de link; 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 A agregação de link permite a integração de vários 
links de porta de switch, o que proporciona maior 
produtividade entre os switches; 
 
 A Cisco tem uma tecnologia de agregação de link 
própria chamada EtherChannel, que permite a 
consolidação de vários links Ethernet; 
 
 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Na figura , os computadores PC1 e PC3 exigem uma 
quantidade significativa de largura de banda porque são 
usados para desenvolver simulações climáticas. 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Redundância 
 
 Redundância é uma parte da criação de uma rede 
altamente disponível; 
 
 A redundância pode ser fornecida de várias formas; 
 
 Por exemplo, é possível duplicar as conexões de rede 
entre dispositivos ou duplicar os próprios 
dispositivos. 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Implementar links redundantes pode ser caro; 
 
 Imagine se todos os switches em cada camada da 
hierarquia de rede tivesse uma conexão com todos os 
switches na próxima camada; 
 
 É improvável que você consiga implementar 
redundância na camada de acesso por causa do custo 
e dos recursos limitados nos dispositivos finais, mas 
você pode criar uma redundância nas camadas de 
distribuição e do núcleo da rede. 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Na figura, os links redundantes são mostrados nas 
camadas de distribuição e do núcleo. 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 Na camada de distribuição, há dois switches da camada de 
distribuição, o mínimo exigido para suportar redundância 
nessa camada; 
 
 Os switches da camada de acesso, S1, S3, S4 e S6, são 
conectados de maneira cruzada aos switches da camada 
de distribuição; 
 
 Isso protege sua rede em caso de falha de um dos 
switches de distribuição; 
 
 No caso de uma falha, o switch da camada de acesso 
ajusta seu caminho de transmissão e encaminha o tráfego 
até o outro switch de distribuição. 
O MODELO DE REDE HIERÁQUICO 
 
 
 OBRIGADO !!!