El Proceso de Pensamiento de un Diseñador de Redes - Parte 1 Por Cary Chen

La meta de un diseñador de redes es crear un diseño ajustado a una necesidad de negocio. Para lograr esta meta, un diseñador de redes pasa por un proceso de pensamiento que es similar al descrito en los temas del Examen Práctico CCDE. En este blog, voy a dar un repaso sobre algunas tareas simplificadas de alto nivel para un diseñador de redes:

  • Analizar los requerimientos del diseño: Analizar y entender las metas del negocio que una red debe soportar, los requerimientos del negocio, condiciones y limitaciones, y traducir los requerimientos del negocio en requerimientos técnicos. Analizar y entender los requerimientos técnicos, condiciones y limitaciones, incluyendo la red existente sobre la cual el nuevo diseño será construido. Después de todo, en la mayoría de los casos, un diseñador de red está lidiando con algunas redes existentes. Muchos proyectos de redes son expansiones, mejoras, migraciones, fusiones o separaciones de las mismas. Solo ocasionalmente se tiene la oportunidad de diseñar una red desde cero.
  • Desarrollar diseño de red: Con todas las metas, condiciones y limitaciones, un diseñador tiene que crear un opciones de diseño factibles para satisfacer las metas y otros criterios. Finalmente, un diseñador tiene que seleccionar el diseño que más se ajuste para lograr las metas.
  • Implementar diseño de red: Si la implementación del diseño causará interrupciones inaceptables del negocio, no es un buen diseño. Un diseñador tiene que considerar el plan de implementación cuando se diseña una red.
  • Validar y optimizar diseño de red: Un diseño de red debería ser validado antes de ser desplegado completamente en un ambiente de producción. Podría ser validado en una simulación, en un ambiente de laboratorio, o en un ambiente de producción controlado. Si el diseño no logra satisfacer las metas completamente, entonces debe ser optimizado. Un diseñador de redes no necesariamente realiza la validación por sí mismo(a), pero el diseñador deberá definir la estrategia de validación y los criterios para que sea exitoso.


Ejemplo de un diseño simplificado: Un nuevo ISP regional quisiera construir un backbone IP conectando sus POPs

Vamos a usar un ejemplo simplificado para ilustrar el proceso de pensamiento de un diseñador de redes descrito anteriormente. Esto solo es una porción pequeña del diseño de red completo en lugar de ser un diseño integral en sí mismo. Solo voy a enfocarme en las tareas “Analizar los requerimientos del diseño” y  “Desarrollar diseño de red” en este artículo. Veamos el siguiente escenario: Se le entrega la siguiente información y requerimientos a un diseñador de redes, y se le asigna la tarea de crear un diseño de OSPF de área única o de áreas múltiples.


Aquí tenemos algo de información:

  • Esta red provee servicios MPLS, VPN e Internet a clientes de negocio.
  • OSPF ha sido escogido para el IGP. Todos los P routers, PE routers, y algunos otros routers de control plane tales como BGP RRs están incluídos en el dominio OSPF.
  • Esta red está diseñada para correr MPLS con un núcleo BGP free, esto significa que BGP no  estará corriendo en ninguno de los P routers.
  • MPLS TE (Traffic Engineering - por sus siglas en inglés) será desplegado para enrutar tráfico hacia los caminos/rutas seleccionados(as) para ciertas aplicaciones, las cuales tienen requerimientos específicos de ancho de banda, latencia o redundancia.
  • En el primer año del ciclo de vida de la red, habrá alrededor de 50 routers en el dominio OSPF, u el número crecerá a lo largo de los siguientes años, no más de 200 routers, basados en una proyección.


Estos son los requerimientos:

  • La red tiene que ser altamente disponible (no menos de 99.999% de disponibilidad).
  • Minimizar la latencia del tráfico cuando sea que el camino físico lo permita.
  • El tráfico debe converger en menos de 100 milisegundos entre cualquier par de PE routers en el dominio OSPF cuando cualquier fallo de enlace o nodo ocurra.


Analizar la información y los requerimientos del diseño:

Algunos requerimientos del diseño son explícitos. Algunos otros no son tan obvios. Si yo fuese un diseñador de redes, iría sobre el siguiente proceso de pensamiento, empezando por los explícitos.


  • 99.999% de disponibilidad de la red: Esto significa que redundancia considerable de nodos y enlaces es requerida desde la perspectiva de la topología de la red. Analizaré el diseño de la topología física de la red y estimaré el tamaño y la escala de la red desde la perspectiva de OSPF con consideración al crecimiento futuro. Tratando de estimar el número de OSPF LSAs. Más nodos conducen a OSPF LSAs y SPF tree mas grande, asumiendo que la mayoría de los enlaces son point-to-point. Más enlaces se traducen en más fallas potenciales de enlaces por día, aunque las redes modernas de ISP son mucho más estables que hace una década. Más fallas significan más LSA updates. Enlaces y nodos más densos requieren un router un CPU más poderoso en el router para procesar los LSAs y los cálculos de SPF. Una tabla de enrutamiento (RIB) y tabla de reenvío (FIB) más grandes también requieren más memoria en el router. Una red OSPF con 200 nodos tendrá típicamente no más de unos pocos miles de rutas internas OSPF. El número de rutas BGP (sean rutas de internet, de VPN, o ambas) es generalmente mucho más grande que las de OSPF en un router PE. Necesitaré verificar que los router adquiridos tengan suficiente memoria para almacenar las tablas RIB y FIB, y tengan suficiente poder para procesar OSPF y otros protocolos de control como BGP. Los routers modernos en el mercado para núcleos de red de ISP son típicamente muy poderosos y escalables. No se me proporcionó la información sobre los routers adquiridos, tal como fabricante, modelo, y tamaño de memoria. Tendré que investigarlo para poder verificar que los routers pueden soportar una gran área con grandes cantidades de LSAs sin sumarización de rutas. O tendré que usar múltiples áreas para reducir el número de LSAs, e información de topología y enrutamiento. Eso es parte del trabajo del diseñador de redes, hacer las preguntas correctas y obtener información necesaria. Digamos que los routers adquiridos son plataformas populares de enrutamiento de ISP, y verifico que los mismos pueden soportar una gran área. Cuando verifique el tamaño de la memoria, revisaría ambos, el procesador y memoria, y la memoria de la line card, porque la tabla FIB reside en la line card así como también el route processor.
  • Minimizar la latencia del tráfico cuando sea que el camino físico lo permita: La sumarización de rutas podría causar pérdida de información de enrutamiento y enrutamiento subóptimo cuando caminos redundantes existan. A veces, enrutamiento subóptimo podría enrutar tráfico hacia un camino más largo, causando mayor latencia y congestión en el tráfico. Un área única de OSPF no sumariza información de enrutamiento. Cada router OSPF tiene la misma vista completa de la topología del dominio OSPF. No hay enrutamiento subóptimo debidos a la pérdida de información de topología y de enrutamiento en un área única de OSPF. OSPF de área múltiple es lo opuesto si sumarización es desplegada. Sin embargo, un diseño cuidadoso de sumarización podría solucionar ese asunto.
  • El tráfico debe converger en menos de 100 milisegundos entre cualquier par de PE routers en el dominio OSPF cuando cualquier fallo de enlace o nodo ocurra: Esto es un requerimiento de convergencia de un router PE a otro router PE (extremo a extremo del dominio OSPF). Algunas preguntas vienen a mi mente: ¿Qué aplicaciones requieren tal tiempo de convergencia? ¿Es esto requerido para tráfico MPLS VPN o de Internet? ¿Es esto un requerimiento solo para tráfico unicast o también incluye tráfico multicast? ¿Es realizable? El diseño completo de convergencia rápida está fuera del alcance de mi diseño de área de OSPF, pero necesito saber como mi diseño de área afectará la convergencia rápida. Haré esas preguntas para tener mejor entendimiento del requerimiento. Afinar los timers de OSPF LSA y SPF por sí mismo no logrará ese nivel de convergencia de red tan rápida. Algún tipo de característica(s) de data plane FRR (Fast ReRoute - por sus siglas en inglés) es/son requerida(s). Podría ser MPLS FRR o IP FRR. Ya que MPLS TE será desplegado, MPLS FRR parece la opción lógica. Preguntaré si MPLS FRR es parte del diseño de rápida convergencia. Es más simple para MPLS TE y FRR funcionar en una única área que en múltiples áreas.


Los requerimientos implícitos

Aquí hay algunos requerimientos implícitos, requerimientos que podrían ser afectados por mi diseño OSPF, o que podrían afectar mi diseño, los cuales analizo a continuación.

  • Que MPLS TE enrute tráfico hacia ciertos caminos/rutas: MPLS TE en una sola área es mucho más simple de desplegar, y con menos limitaciones que inter-área TE.
  • Proyección de crecimiento de hasta 200 routers en el dominio OSPF: El crecimiento ha sido considerado en mi estimación de tamaño y escala para mi diseño OSPF.
  • Núcleo BGP free: Esto significa que los routers P no necesitan correr un proceso BGP, ni almacenar entradas de enrutamiento o reenvío. Entonces, los routers P no necesitan tanta memoria como los routers PE. Esto no afectará negativamente mi diseño y viceversa.


Ok, he presentado el desafío de diseño y mi análisis preliminar en este blog. ¿Cuál sería tu forma de proceder con esta tarea de diseño? En mi próximo blog explicaré cómo lo abordaría y mi solución final de diseño.


Sobre el Autor


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Cary Chen es CCDE #20130038 y doble CCIE #14263 (SP y SP Operations), y un manager en Cisco Advanced Services. Cary soportó clientes ISP, y desarrolló plataformas de enrutamiento de ISP en los últimos 15 años. El disfruta trabajar con clientes ISP para diseñar las redes de la próxima generación.

 


Traductor voluntario del blog en Español: David Peñaloza

Versión original en Inglés: A Network Designer’s Thought Process Part 1 by Cary Chen


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