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Switches: ¿apilar o no apilar?

Cuando se trata del diseño de redes, a menudo se enfrentan dos intereses en conflicto: maximizar la escalabilidad y optimizar el rendimiento. Alcanzar el equilibrio correcto puede ser complicado. Por este motivo se plantea el apilado de los switches, lo que aumenta la eficiencia y la facilidad de administración… si se hace bien.

Con el paso de los años, el apilado ha pasado de ser una función premium a un componente básico de un switch de nivel profesional.  Dentro de la gama Cisco, el apilado comenzó originalmente como una característica exclusiva de la familia de switches Catalyst 3750, pero ahora se ha extendido a toda la gama de switches Catalyst de Cisco, desde el Catalyst 2960 hasta los modelos de switch más recientes, Catalyst 3650 y 3850.  Curvature ha trabajado con la gama completa de switches apilables de Cisco durante muchos años y, gracias a esta experiencia, ha desarrollado una serie de directrices y casos de uso para estos switches.

switches cisco

Switch de la serie Catalyst 3750: el switch apilable original de Cisco

El switch apilable original de Cisco, el Catalyst 3750, ha estado activo durante más de 10 años en varias configuraciones.  Presentado inicialmente en 2005, el Cat3750 se convirtió rápidamente en el modelo a seguir por parte del resto de switches de este mercado, ya que la combinación de apilado, Ethernet rápido o Ethernet de 1 Gigabit y las características de capa 3 aportaban a la serie 3750 una gran flexibilidad dentro del entorno empresarial.  Las mejoras posteriores, como los enlaces de subida de 10 Gigabits y las mayores velocidades de apilado en el modelo 3750E, así como las dobles fuentes de alimentación intercambiables en caliente y los enlaces de subida modulares del modelo 3750X, se aplicaron para mantener el Cat3750 actualizado a medida que evolucionaban las necesidades de tecnología y datos.  Debido a todo ello, la línea Catalyst 3750 sigue siendo adecuada para muchos casos de uso diferentes.

Switches Catalyst 2960 S y X: apilado básico para la capa de acceso

En 2010, Cisco lanzó la línea de switches Catalyst 2960S, que brindaba una opción más asequible para los clientes que necesitaban capacidades de apilado sin la capa 3 y otras características de gama alta de la línea Cat3750.  La capacidad de procesamiento de la pila está limitado a 20 Gbps (2960S) o a 40 Gbps (2960X), aunque para la conectividad del usuario final y otras muchas aplicaciones comunes de Catalyst 2960, esta capacidad de procesamiento limitada no es un factor decisivo.  Para mantener controlados los costes, los switches 2960S y X disponen de puertos de apilado en un módulo adicional y no de un puerto fijo, como sucedía con los modelos 3750 o 3850.

Switches Catalyst 3850: alto rendimiento y apilado con una amplia variedad de funciones

En 2013, el uso cada vez mayor de los switches apilables, unido a la necesidad de una mayor tolerancia a fallos, condujo al desarrollo y lanzamiento de los switches Catalyst 3850.  El desarrollo de un sistema de apilado mucho más rápido, con una capacidad de procesamiento de hasta 480 Gbps, permite que los sistemas de apilado tengan una conectividad compatible con Ethernet de 10 Gigabits y NBase-T de alta densidad.  Otro avance importante es la capacidad de alta disponibilidad del modelo 3850; ahora, con estos switches, existe una tolerancia frente a fallos con estado entre el dispositivo maestro de la pila y una unidad de respaldo designada, lo que permite un tiempo de inactividad mínimo en caso de un fallo del switch maestro de la pila.  Junto con las mejoras de apilado, las características adicionales como la compatibilidad con Netflow en todos los puertos, los modelos de agregación de 10 GbE y la compatibilidad con la conectividad NBase-T (2,5 y 5 Gbps sobre cobre) mejoran aún más las líneas de switches de la serie 3850.

Switches Catalyst 3650: apilado rentable y con una amplia variedad de funciones

Mientras que el Cat3850 incorpora una cantidad sustancial de mejoras, el coste del hardware puede ser algo elevado, especialmente en implementaciones en las que la mayor capacidad de procesamiento de la pila y las opciones de switches de 10 GbE no resultan particularmente útiles.  Para estos usos, se desarrolló el Cat3650.  Los modelos 3650 y 3850 comparten la misma arquitectura central y, de hecho, usan la misma imagen IOS, pero no disponen de algunas de las funciones más avanzadas.  En el modelo 3650, el apilado se convierte en un módulo adicional, como el 2960S/X, y la capacidad de procesamiento de la pila se reduce a 160 Gbps.  Los puertos de enlaces de subida ya no son modulares, y no hay modelos de agregación de 10 GbE disponibles.  No obstante, siguen estando disponibles otras funciones como la tolerancia frente a fallos y Netflow en todos los puertos.

 

Switches apilados: pros y contras

PROS

En comparación con el uso de varios switches independientes, la tecnología de apilado ofrece varias ventajas relacionadas con la simplicidad, la adaptabilidad y la flexibilidad.

Capacidad del chasis virtual
Tanto ante el operario como ante el resto de la red, la pila de switches parece un único switch y ello facilita su administración y configuración.  Los modelos de switch más nuevos disponen de la capacidad de tolerancia frente a fallos con estado, con lo cual su comportamiento es similar al de un chasis con supervisores duales en caso de fallo o de necesidad de actualizar el software en la pila.

EtherChannel de pilas cruzadas
Para una mayor resiliencia, los dispositivos tales como servidores, switches de flujo descendente u otros dispositivos importantes pueden conectarse a la pila a través de EtherChannel, con los puertos del EtherChannel distribuidos a través de múltiples switches en la pila. Esta configuración permite un fallo de un switch en la pila con una interrupción mínima de reenvío y cualquier host conectado sigue activo con una mínima pérdida de rendimiento.

Varios tipos de soportes
Para entornos donde se necesite una combinación de diferentes velocidades de puertos y tipos de soportes, como una mezcla de Ethernet de 1 Gigabit de cobre y 1 Gigabit o 10 Gigabits de fibra, pueden utilizarse switches apilables sin los switches independientes necesarios y sin utilizar un chasis de gran tamaño.

CONTRAS

Aunque las opciones de switches apilables de Cisco son compatibles con hasta nueve switches en una pila según el modelo, cada switch adicional añade mayor complejidad en la administración, las demandas de energía y el rendimiento. Esto resulta especialmente cierto cuando una misma pila contiene más de cuatro switches.

Dificultades de administración
Añadir o eliminar switches en una pila de gran tamaño puede resultar problemático, ya que puede ser necesario desmontar buena parte de los dispositivos del rack, así como también tener que separar provisionalmente la pila.

Demandas de energía
Aunque cada uno de los switches de una pila tiene unas necesidades de energía mínimas, una pila de gran tamaño, especialmente con PoE, puede tener unas demandas de energía tan importantes como cualquier chasis. Igualmente, con pilas de gran tamaño, tanto la disponibilidad de salidas físicas como la cantidad de circuitos disponibles para el armario pueden ser un factor limitante. Por ejemplo, un modelo 3750E o 3750X con una fuente de alimentación de alta potencia para una capacidad máxima de PoE puede requerir 1100 W de potencia, casi 2/3 de un circuito de 110 V/15 A.

Rendimiento
Para aplicaciones de alto rendimiento, la velocidad de los puertos de apilado y la arquitectura en forma de anillo de una pila de switches puede provocar un cuello de botella cuando hay una gran cantidad de tráfico que pasa a través de varios switches de la pila. Cuanto mayor es la pila, mayor es el efecto del cuello de botella.  Esto se aplica incluso a los nuevos switches 3650 y 3850, especialmente con una gran cantidad de puertos de 10 GbE en la pila.

 

Un switch basado en un chasis, como el Catalyst 4500 o el Catalyst 6500, es la opción preferida cuando se requieren más de 200 puertos o si es necesario un rendimiento máximo. Un chasis utiliza un diseño de barras cruzadas mucho más eficiente, y gracias a las tarjetas de línea intercambiables en caliente y fácilmente extraíbles, actualizar o sustituir las tarjetas es una tarea mucho más sencilla.

A continuación puede consultar nuestras sugerencias acerca de las configuraciones de ejemplo para cada aplicación:

Capa de acceso: básica
Para el uso de la capa de acceso básica, el Catalyst 2960S es una oferta sólida y eficiente.  Aquí el caso de uso principal es para el acceso del usuario final cuando se necesitan más de 48 puertos, pero un chasis sería demasiado grande o bien muy infrautilizado.  Esto suele estar en el intervalo de 100-150 puertos, lo que corresponde a una pila de 2 o 3 switches.

Configuración de ejemplo
2x WS-C2960S-48FPS-L
2x C2960S-STACK

Capa de acceso: avanzada
Para los entornos de capa de acceso donde se necesitan las características L3, o si se necesita la redundancia de la alimentación, los switches de la serie Catalyst 3750-X son una excelente opción.  Como en el anterior caso del modelo 2960S, los mejores casos de uso para los switches 3750-X apilados se encuentran en el intervalo de 100-150 puertos.  Como opción de gama alta, a menudo el modelo 3750-X también se utilizará con enlaces de subida de 10 GbE para un mejor rendimiento.

Configuración de ejemplo
2x WS-C3750X-48PF-S
2x C3KX-PWR-1100WAC
2x C3KX-NM-10G

Switching de agregación
Una pila de dos switches 3850, como la WS-C3850-24XS-S, es una buena opción para un switch de agregación de pequeño tamaño. Puesto que requiere un espacio reducido y pocas necesidades energéticas, resulta fácil de instalar. Las características de L3, como OSPF y EIGRP, permiten que los dispositivos se adapten a redes de gran tamaño, y la tolerancia frente a fallos con estado y la posibilidad de utilizar EtherChannel de pilas cruzadas ofrecen una alta disponibilidad en caso de fallos del switch.

Configuración de ejemplo
2x WS-C3850-24XS-S
2x PWR-C1-350WAC

Extremo de red
En el extremo de red, el factor limitante en la mayoría de los entornos es la capacidad de procesamiento de la WAN, por lo que el rendimiento no es una preocupación importante.  Esto hace que un switch como el Cat3850 sea algo exagerado, ya que no es realmente necesario utilizar enlaces de subida de alta densidad de 10 GbE o 40 GbE, excepto en los entornos más grandes.  No obstante, puesto que el switching en este sector es muy importante para el funcionamiento de la red, los switches apilables ofrecen una fiabilidad adicional y con las mismas capacidades de tolerancia frente a fallos que el modelo 3850, el Cat3650 es una excelente opción.  Además, las capacidades de Netflow permiten que se generen estadísticas de tráfico detalladas, que pueden ser útiles para identificar hogs de utilización de la WAN o tráfico potencialmente sospechoso.

Configuración de ejemplo
2x WS-C3650-24TS-S
2x PWR-C2-250WAC
2x C3650-STACK-KIT

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