Arquitectura de red

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Arquitectura de la Red es el diseño de una red de comunicaciones. Es un marco para la especificación de los componentes físicos de una red y de su organización funcional y configuración, sus procedimientos y principios operacionales, así como los formatos de los datos utilizados en su funcionamiento.

En la telecomunicación, la especificación de una arquitectura de red puede incluir también una descripción detallada de los productos y servicios entregados a través de una red de comunicaciones, y así como la tasa de facturación detallada y estructuras en las que se compensan los servicios.

La arquitectura de red de internet se expresa de forma predominante por el uso de la Familia de Protocolos de Internet, en lugar de un modelo específico para la interconexión de redes o nodos en la red, o el uso de tipos específicos de enlaces de hardware.

La Computación Distribuida

En el uso distinto de la computación distribuida, la arquitectura de red término que a menudo describe la estructura y la clasificación de una arquitectura de aplicaciones distribuidas, como los nodos que participan en una aplicación distribuida se conocen como una red a menudo. Por ejemplo, la arquitectura de las aplicaciones de la red telefónica pública conmutada (PSTN) que se ha denominado la red inteligente avanzada. Hay un gran número de clasificaciones específicas, pero todos se encuentran en un continuo entre la red tonta (por ejemplo, Internet) y la red informática inteligente (por ejemplo, la red telefónica). Otras redes contienen diversos elementos de estos dos tipos clásicos para hacerlos adecuados para diversos tipos de aplicaciones. Recientemente, la red cuenta el contexto, que es una síntesis de los dos, ha ganado mucho interés por su capacidad de combinar los mejores elementos de ambos.

Un ejemplo muy conocido de este uso del término en aplicaciones distribuidas, así como PVC (circuitos virtuales permanentes), es la organización de los nodos de los servicios y redes peer-to -peer (P2P). Redes P2P suelen implementar redes superpuestas que se ejecutan sobre una red física o lógica subyacente. Estas redes superpuestas podrán ejecutar determinadas estructuras organizativas de los nodos de acuerdo a varios modelos distintos, la arquitectura de red del sistema.

Arquitectura de la red es un plan amplio que se especifica todo lo necesario para los dos programas de aplicación en las diferentes redes en una Internet para poder trabajar juntos de manera efectiva. MAMAGUEVO

Arquitectura y Diseño

Es muy fácil confundir la arquitectura y el diseño. Son similares en muchos aspectos, y los diseños son a menudo simplemente versiones más detallados de la arquitectura. Sin embargo, tienen las formas en que se diferencian. Algunas de estas diferencias reflejan el concepto de que el diseño es más detallado. Por ejemplo, mientras que el ámbito de aplicación de la arquitectura es típicamente amplio, los diseños tienden a estar más centrado. Arquitectura de la red muestra una vista de alto nivel de la red, incluyendo la ubicación de los componentes principales o importantes , mientras que un diseño de la red tiene detalles acerca de cada parte de la red o se centra en una sección particular de la red (por ejemplo , el almacenamiento, los servidores , la informática) . A medida que el diseño se centra en partes seleccionadas de la red, el nivel de detalle acerca de esas partes aumenta. La arquitectura y el diseño son similares en un aspecto importante: ambas intentan resolver los problemas multidimensionales basados en los resultados del análisis de proceso de red y mas.

La arquitectura puede diferir sustancialmente desde el diseño. La arquitectura de red describe las relaciones, mientras que un diseño por lo general especifica tecnologías, protocolos y dispositivos de red. Entonces podemos empezar a ver cómo la arquitectura y el diseño se complementan entre sí, ya que es importante para entender cómo los diversos componentes de la red trabajarán juntos. Otra forma en que la arquitectura puede diferir del diseño está en la necesidad de ubicación de información. Si bien hay algunas partes de la arquitectura donde la localización es importante (por ejemplo, interfaces externas, la ubicación de los dispositivos y las aplicaciones existentes), las relaciones entre los componentes son generalmente independientes de la ubicación. De hecho, la inserción de la ubicación de la información en la arquitectura de la red puede ser limitante. Para un diseño de la red, sin embargo, la ubicación de la información es importante. (En el diseño hay una gran cantidad de detalles acerca de las ubicaciones, las cuales juegan una parte importante en el proceso para la toma de decisiones). Un buen diseño de red es un proceso mediante el cual un sistema extremadamente complejo y no lineal está conceptualizado. Incluso el diseñador de la red con más experiencia debe primero conceptualizar una imagen grande y luego desarrollar los diseños detallados de los componentes. La arquitectura de red representa la visión global y solo puede ser desarrollado mediante la creación de un entorno que equilibre los requisitos de los clientes con las capacidades de las tecnologías de red y el personal que ejecutar y mantener el sistema.

La arquitectura de red no solo es necesaria para un diseño sólido, sino que también es esencial para mantener el rendimiento requerido en el tiempo. El personal encargado de la red debe captar el panorama y entender que para poder hacer que la red realice su función tal como fue diseñada. Para tener éxito, el desarrollo de la arquitectura debe ser abordado en una manera sistemática.

Componentes de la Arquitectura de Red

Los componentes de la arquitectura son una descripción de cómo y dónde cada función de una red se aplica dentro de esa red. Se compone de un conjunto de mecanismos (hardware y software) por el cual la función que se aplica a la red, en donde cada mecanismo puede ser aplicado, y un conjunto de relaciones internas entre estos mecanismos.

Cada función de una red representa una capacidad importante de esa red. Las cuatro funciones más importantes para medir las capacidades de las redes son:

• Direccionamiento /enrutamiento
• Gestión de red
• El rendimiento
• La seguridad.

Otras funciones generales, son como la infraestructura y almacenamiento, que también podrían ser desarrolladas como componentes de arquitecturas. Existen mecanismos de hardware y software que ayudan a una red a lograr cada capacidad. Las relaciones internas consisten en interacciones (trade- offs, dependencias y limitaciones), protocolos y mensajes entre los mecanismos, y se utilizan para optimizar cada función dentro de la red. Las compensaciones son los puntos de decisión en el desarrollo de cada componente de la arquitectura. Se utilizan para priorizar y decidir qué mecanismos se han de aplicar. Las dependencias se producen cuando un mecanismo se basa en otro mecanismo para su funcionamiento. Estas características de la relación ayudan a describir los comportamientos de los mecanismos dentro de una arquitectura de componentes, así como el comportamiento global de la función en sí.

El desarrollo de los componentes de una arquitectura consiste en determinar los mecanismos que conforman cada componente, el funcionamiento de cada mecanismo, así como la forma en que cada componente funciona como un todo. Por ejemplo, considere algunos de los mecanismos para el rendimiento de calidad de servicio (QoS), acuerdos de nivel de servicio (SLA) y políticas. Con el fin de determinar cómo el rendimiento de trabajo para una red, que necesitan determinar cómo funciona cada mecanismo, y cómo funcionan en conjunto para proporcionar un rendimiento de la red y del sistema. Las compensaciones son los puntos de decisión en el desarrollo de cada componente. A menudo hay varias compensaciones dentro de un componente, y gran parte de la refinación de la arquitectura de red ocurre aquí. Las dependencias son los requisitos que describen como un mecanismo depende en uno o más de otros mecanismos para poder funcionar. La determinación de tales dependencias nos ayuda a decidir si las compensaciones son aceptables o inaceptables. Las restricciones son un conjunto de restricciones dentro de cada componente de arquitectura. Tales restricciones son útiles en la determinación de los límites en que cada componente que opera.

Direccionamiento/Enrutamiento

El direccionamiento es aplicando identificadores (direcciones) a los dispositivos en diferentes capas de protocolo (por ejemplo, de enlace de datos y de la red), mientras que el enrutamiento es aprender acerca de la conectividad dentro de redes y entre las redes y la aplicación de esta información de conectividad IP para reenviar paquetes a sus destinos . El direccionamiento / enrutamiento describe cómo los flujos de tráfico de usuarios y la gestión se envían a través de la de red, y cómo la jerarquía, la separación, y la agrupación de usuarios y dispositivos son apoyado. Este componente de arquitectura es importante, ya que determina la forma del usuario y los flujos de tráfico de gestión se propagan por toda la red. Como se puede imaginar, esto está estrechamente ligado a la arquitectura de gestión de red (por arquitectura de los flujos de gestión) y el rendimiento (para flujos de usuario). Esta arquitectura también ayuda a determinar los grados de la jerarquía y la diversidad en la red, y cómo se subdividen las zonas de la red. Desde una perspectiva de direccionamiento, los mecanismos pueden incluir subredes, subredes de longitud variable , superredes , direccionamiento dinámico , direccionamiento privado , LAN virtuales ( VLAN) , IPv6 , y la traducción de direcciones de red ( NAT ) . Desde una perspectiva de enrutamiento, los mecanismos incluyen el cambio y el enrutamiento, la propagación ruta por defecto, sin clases entre dominios de enrutamiento (CIDR), multicast, IP móvil, filtrado de ruta, igualitarios, las políticas de enrutamiento, las confederaciones y las IGP y la selección de EGP y la ubicación.

Gestión de red

La gestión de redes está proporcionando funciones para controlar, planificar, asignar, implementar, coordinar, y recursos de la red de monitores. La gestión de la red es parte de la mayoría o la totalidad de los dispositivos de red. Como tal, la arquitectura de gestión de red es importante ya que determina cómo y dónde se aplican los mecanismos de gestión en la red. Es probable que los otros componentes de la arquitectura (por ejemplo, seguridad de TI) requieran un cierto grado de control y de gestión y va a interactuar con gestión de la red. Gestión de red describe cómo el sistema, incluyendo las otras funciones de la red, se controla y gestiona. Este consiste en un modelo de información que describe los tipos de datos que se utilizan para controlar y gestionar cada uno de los elementos en el sistema, los mecanismos para conectar a los dispositivos con el fin de los datos de acceso, y los flujos de datos de gestión a través de la red. Los mecanismos de administración de red incluyen la supervisión y recopilación de datos; instrumentación para acceder, transmitir, actuar, y modificar los datos.

Gestión de redes incluye mecanismos:

• Monitoreo
• Instrumentación
• Configuración
• Componentes FCAPS
• Gestión dentro de la banda y fuera de banda
• Administración centralizada y distribuida
• La red de gestión del tráfico de escala
• El equilibrio de poderes
• Gestión de datos de gestión de la red
• Selección de MIB
• Integración en OSS

El Rendimiento

El Rendimiento consiste en el conjunto de los mecanismos utilizados para configurar, operar, administrar y dar cuenta de los recursos en la red que distribuyen el rendimiento para los usuarios, aplicaciones y dispositivos. Esto incluye la capacidad de planificación e ingeniería de tráfico, así como una variedad de mecanismos de servicio. El rendimiento puede ser aplicado en cualquiera de las capas de protocolo, y con frecuencia se aplica a través de múltiples capas. Por lo tanto, puede haber mecanismos orientados hacia la capa de red, físicas o de enlace de datos capas, así como la capa de transporte y por encima. El rendimiento describe cómo los recursos de la red se destinarán a los flujos de tráfico de usuarios y la gestión. Esto consiste en dar prioridad, programación, y acondicionado flujos de tráfico dentro de la red, ya sea de extremo a extremo entre la fuente y el destino para cada flujo, o entre dispositivos de red en una base per -hop. También consta de mecanismos de correlacionar usuarios, aplicaciones y requisitos de los dispositivos a los flujos de tráfico, así como la ingeniería de tráfico, control de acceso, calidad de servicio, políticas y acuerdos de nivel de servicio ( SLAs ) . La calidad del servicio, o QoS , es la determinación , la creación , y actuar sobre los niveles de prioridad, para flujos de tráfico . Control de recursos se refiere a mecanismos que asignar, controlar y administrar los recursos de red para el tráfico. Acuerdos de nivel de servicio ( SLAs ) o contratos formales entre el proveedor y el usuario que definen los términos de la responsabilidad del proveedor para el usuario y el tipo y la extensión de rendición de cuentas si esas responsabilidades no se cumplen. Este componente arquitectónico es importante, ya que proporciona los mecanismos para el control de los recursos de red asignados a usuarios, aplicaciones y dispositivos. Este puede ser tan simple como determinar la cantidad de capacidad disponible en diversas regiones de la red, o tan complejo como la determinación de la capacidad, demora y RMA características sobre una base de flujos.

La Seguridad

La seguridad es un requisito para garantizar la confidencialidad, integridad y disponibilidad de usuario, aplicación, dispositivo y la red de información y recursos físicos. Este a menudo se combina con la privacidad, lo cual es un requisito para proteger la santidad del usuario, la aplicación, el dispositivo y la red de información La seguridad describe cómo los recursos del sistema se encuentran protegidos contra robo, daños, denegación de servicio (DOS), o el acceso no autorizado. Los mecanismos de seguridad se implementan en regiones o zonas de seguridad, en donde cada región o zona de seguridad representa un determinado nivel de sensibilidad y control de acceso

Mecanismo de seguridad

• Análisis de las amenazas de seguridad: Es el proceso para determinar que componentes del sistema necesitaran ser protegido y de qué tipo de riesgo de seguridad (amenazas) deben ser protegidos
• Las políticas y procedimientos de seguridad: Son declaraciones formales sobre las normas de acceso al sistema, la red y la información y el uso con el fin de minimizar la exposición a las amenazas de seguridad.
• La seguridad física y la conciencia: Se encarga de la protección del acceso físico de los dispositivos, daños y robos y se encarga de hacer que los usuarios sean educados y ayuda a entender los potenciales riesgos que produce violar las políticas y procedimientos de seguridad
• Los protocolos y aplicaciones de seguridad: Son protocolos de gestión de red y sujeción y las solicitudes de acceso y uso no autorizado
• Encriptación: Es hacer que los datos sean ilegibles si son interceptados, mediante un algoritmo de cifrado junto con una clave secreta.
• La seguridad de la red perimetral: Consiste en la protección de las interfaces externas entre la red y las redes externas.
• La seguridad de acceso remoto: Asegura el acceso de red basado en acceso telefónico tradicional, sesiones punto a punto, y las conexiones de red privada virtual.

La Optimización

Determinar y comprender el conjunto de las relaciones internas permiten cada componente arquitectura para ser optimizado para una red en particular. Esto se basa en la entrada para esa red en particular, los requisitos, los flujos de tráfico estimados, y las metas para esa red. Necesidades de los usuarios, aplicaciones y dispositivos suelen incorporar algún grado de rendimiento, la seguridad y los requisitos de gestión de red. Tales requisitos están directamente relacionados con la selección y colocación de mecanismos dentro de un componente de arquitectura Mediante la comprensión de los tipos de los flujos en la red y donde es probable que se produzca, cada componente arquitectura puede ser desarrollado para centrarse mecanismos que apoyen de manera óptima flujos de alta prioridad Metas de arquitectura para la red se derivan de los requisitos, determinados de las discusiones con los usuarios, la administración y el personal, o tomado como una extensión del alcance y la escala de la red existente. Cuando los objetivos se desarrollan a partir de una variedad de fuentes, que proporcionan una amplia perspectiva sobre qué funciones son más importante en una red.

Arquitectura de Referencia

Una arquitectura de referencia es una descripción de la arquitectura de la red completa y contiene todas las arquitecturas de componentes es decir sus funciones considerando que es para una red. Se trata de una recopilación de las relaciones internas y externas desarrolladas durante el proceso de arquitectura de la red. Una vez que las arquitecturas de componentes se han desarrollado para una red, se determina sus relaciones uno con el otro, estas relaciones externas se definen por las interacciones entre pares de arquitecturas de componentes, sus compensaciones, dependencias y restricciones. Típicamente todas las arquitecturas de red son componente estrechamente acoplados el uno con el otro, y esto es lo que se refleja en el exterior de las relaciones.​

Relaciones Exteriores

En cierto punto, cada función depende si es compatible con las otras funciones dentro de una red, así como los requisitos de los usuarios, aplicaciones y dispositivos. Esto refleja en las relaciones externas entre sus arquitecturas de componentes. La arquitectura de componentes de direccionamiento enrutamiento soportan los flujos de tráfico de cada una de las otras funciones. Sobre la base de los mecanismos utilizados en la administración de la red ya arquitecturas de componentes de seguridad, los flujos de tráfico pueden tomar por separado caminos de los flujos de tráfico de los usuarios, y esta capacidad debe ser incorporada en el direccionamiento o enrutamiento de la arquitectura de los componentes.

Optimización de la Arquitectura de Referencia

Los Requisitos, flujos y metas para una red puntos que se utilizan para optimizar la referencia de arquitectura de red, de la misma manera que cada arquitectura de componentes que se ha optimizado. Sin embargo, para la arquitectura de referencia, se producen interacciones entre pares de componentes de arquitecturas. Hay muchas ventajas y desventajas sobre las dependencias y limitaciones que ocurren entre direccionamiento /enrutamiento, gestión de red, rendimiento y seguridad. Optimización de la Arquitectura de Referencia Requisitos, flujos y metas para una red puntos que se utilizan para optimizar la referencia de arquitectura de red, de la misma manera que cada arquitectura de componentes que se ha optimizado. Sin embargo, para la arquitectura de referencia, se producen interacciones entre pares de componentes de arquitecturas. Hay muchas ventajas y desventajas sobre las dependencias y limitaciones que ocurren entre direccionamiento /enrutamiento, gestión de red, rendimiento y seguridad.

Modelos Arquitectónicos

En el desarrollo de la arquitectura de la red hay varios modelos arquitectónicos s que se pueden utilizar como punto de partida, ya sea como la base de su arquitectura o para construir sobre lo que ya tiene. Hay tres tipos de modelos arquitectónicos aquí se presentan: modelos topológicos, que se basan en una geográfica o el arreglo topológico y se utilizan a menudo como puntos de partida en el desarrollo de la arquitectura de red, los modelos basados en el flujo, que tenga mucho ventaja de los flujos de tráfico de la especificación de flujo y modelos funcionales, que se centran en una o más funciones o características previstas para la red.

Modelos topológicos

Hay dos modelos topológicos populares: la LAN / MAN / WAN y acceso /Distribución / modelos core. La LAN / MAN / WAN modelo arquitectónico es simple e intuitivo y se basa en la separación geográfica y / o topológica de redes. Su característica importante es que, al concentrarse en LAN / MAN / WAN límites, se centra en las características y necesidades de los límites y en las funciones de compartimentalización, servicio, desempeño y características de la red a lo largo de esos límites. Descripciones de control de la interfaz, o CDI, son útiles en la gestión del desarrollo de este modelo arquitectónico. El modelo arquitectónico de acceso / distribución / Core tiene algunas similitudes y diferencias de la LAN / MAN / WAN modelo. Es similar a la LAN / MAN / WAN modelo en el que se compartimenta algunas funciones, servicios, prestaciones y características de la red , aunque no hasta el grado de la LAN / MAN / WAN modelo .El acceso / distribución / modelo básico , sin embargo , se centra en la función en lugar de ubicación. Una característica de este modelo que es importante es que se puede utilizar para reflejar el comportamiento de la red en su acceso, áreas de distribución, y el núcleo. Tanto la LAN / MAN / WAN y acceso / distribución / modelos Core se utilizan como puntos de partida en la arquitectura de red, ya que ambos son intuitiva y fácil de aplicar .Pueden ser restrictiva. La LAN / MAN / WAN y el modelo de acceso / distribución / modelo Core indican además el grado de jerarquía prevista para la red.

Modelos basados en el flujo

Los modelos basados en el flujo que presentamos son punto a punto, cliente-servidor, jerárquica cliente-servidor, y la computación distribuida. El punto a punto modelo arquitectónico se basa en el modelo de flujo de punto a punto. Donde los usuarios y las aplicaciones son bastante coherentes en sus comportamientos de flujo a lo largo de la red . Las características importantes de este modelo son en las características arquitectónicas, flujos, de funciones, características y servicios. Dado que los usuarios y las aplicaciones en este modelo son consistentes en toda la red, no hay lugares obvios para las características arquitectónicas. Esto empuja a las funciones, características, y los servicios hacia el borde de la red, cerca de los usuarios y sus dispositivos, y también hace que los flujos de extremo a extremo, entre los usuarios y sus dispositivos.

Modelos Funcionales

Los modelos funcionales se centran en el apoyo a determinadas funciones de la red. En esta sección presentamos proveedores de servicio , intranet / extranet , solo /modelos de rendimiento de varios niveles y de extremo a extremo . El modelo de proveedores de servicios se basa en las funciones de proveedores de servicios , centrándose en la privacidad y la seguridad , la prestación de servicios a los clientes ( usuarios) , y la facturación. El modelo intranet / extranet se centra en la seguridad y la privacidad, incluyendo la separación de los usuarios, los dispositivos y las aplicaciones basadas en un acceso seguro. Tenga en cuenta que en este modelo no puede haber varios niveles de la jerarquía.

El modelo rendimiento de varios niveles se centra en la identificación de las redes o partes de una red como tener un solo nivel de rendimiento, múltiples niveles de rendimiento, o que tiene componentes de ambos. Este modelo se basa en los resultados de los requisitos y análisis de flujo, donde un solo y el rendimiento de varios niveles se determina. Recordemos que para el desempeño de múltiples niveles , múltiples aplicaciones , dispositivos y usuarios pueden impulsar la arquitectura y el diseño de la red , en términos de rendimiento, mientras que el rendimiento de un solo nivel se centra en el apoyo (por lo general la mayoría de aplicaciones) , los dispositivos y los usuarios que tienen un conjunto coherente de rendimiento requisitos . Estos tienen dos conjuntos muy diferentes de los requisitos arquitectónicos. El modelo de arquitectura de extremo a extremo se centra en todos los componentes en la -ruta final de un flujo de tráfico. Este modelo está más estrechamente alineado con la basada en el flujo de perspectiva de la creación de redes. Modelos funcionales son los más difíciles de aplicar a una red, en la que debe comprender dónde se encuentra cada función.

Usando los modelos Arquitectónicos

Algunos de los modelos de las tres secciones anteriores se combinan para proporcionar una vista de la arquitectura global de la red. Esto se logra por lo general comenzando con uno de los modelos topológicos y añadiendo en el flujo y modelos funcionales según se requiera. En el desarrollo de la arquitectura de referencia para una red, se utiliza como entrada información de la especificación de los requisitos, los requisitos de mapa , y el flujo especificación , junto con los modelos de arquitectura y arquitecturas de componentes .Dado que en este punto en el proceso que no hemos desarrollado ningún componente de la arquitecturas , que se centrará en los modelos arquitectónicos . Como cada componente de arquitectura se desarrolla , que se integra en la arquitectura de referencia . Los modelos topológicos son un buen punto de partida, ya que pueden ser utilizados para describir la toda la red de una manera general. Mientras que los modelos funcionales y basado en el flujo también se puede utilizar para describir una red completa , que tienden a ser centrado en una área en particular de la red.

Sistemas y arquitecturas de red

Una arquitectura de sistemas (también conocido como una arquitectura de la empresa) es un súper conjunto de una arquitectura de red, en la que también describe las relaciones, pero los componentes son importantes funciones del sistema, tales como de almacenamiento, los clientes / servidores, o bases de datos, así como de la red. Los dispositivos y las aplicaciones pueden ampliarse para incluir funciones especiales, tales como el almacenamiento. Una arquitectura de sistemas puede incluir una arquitectura de almacenamiento, describiendo servidores, aplicaciones, una red de área de almacenamiento (SAN), y la forma en que interactúan con otros componentes del sistema.

Véase también

• Arquitectura de rendimiento de red

Referencias

• Este artículo incorpora información del libro de Morgan Kaufmann - Network Analysis Architecture and Design (3rd Edition - Jun 2007).