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Fundamentos de Tecnologías y Protocolos de Red Área de Ingeniería Telemática
Diseño de Campus LAN
Area de Ingeniería Telemática http://www.tlm.unavarra.es
Grado en Ingeniería en Tecnologías de
Telecomunicación, 3º
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Temario 1. Introducción 2. Tecnologías LAN
• Tecnologías Ethernet • Conmutación Ethernet • VLANs • Spanning Tree Protocol • Otros mecanismos en LANs Ethernet • WiFi • Diseño de redes campus
3. Tecnologías WAN 4. Redes de acceso
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Objetivos • Conocer a qué llamamos Campus LANs • Conocer las fases del diseño • Conocer la terminología de capas de red • Comprender algunas estrategias para el
diseño de las mismas
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Campus LAN • Un conjunto de edificios próximos
entre sí (distancias de LAN) • Por ejemplo una empresa con
varios edificios en un parque empresarial
• O el campus de una universidad centralizada
• Puede tener conexión a sedes remotas a través de una WAN (no es parte del campus)
• Los edificios suelen compartir los servicios de un CPD (Centro de Procesado de Datos)
• Alta disponibilidad es crucial
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Requisitos del diseño • Que funcione • Escalabilidad: que soporte aumentar de
tamaño sin cambios importantes en el diseño • Adaptabilidad: No incluya elementos que
impidan emplear futuras tecnologías • Facilidad de administración
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Fases de diseño Planificación • Idenficación de requisitos
– Aplicaciones y protocolos empleados – Conexión a Internet – Direccionamiento (público/privado, IPv4/v6) – Redundancia – Wireless – Gestión – QoS – Budget – Schedule – Personal
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Fases de diseño Planificación • Estudio del estado actual de la red (si existe)
– Qué está bien y qué hay que cambiar – Auditar la red (protocolos, dispositivos, config., utilización) – Equipamiento que debe ser soportado – Procedimientos de administración – Cableado – …
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Fases de diseño Diseño • Diseño preliminar de acuerdo con los requisitos y el
estado de la red – Bottom-up
• Seleccionar dispositivos, cableado, topología, servicios, etc • Colocar las aplicaciones en esa red
– Top-down • Partir de las aplicaciones y sus requisitos • Decidir red en función de ellos
• Consultar con cliente • Diseño final
– Esquemas – Configuraciones – Costes – Planes de direccionamiento – Etc.
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Fases de diseño Implementación • Creación de acuerdo con el diseño • Posible prototipo o red piloto • Schedule: cuándo y quién • ¿Hay que mantener la red operativa durante la
migración? • Training • Contrataciones (Internet?)
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Fases de diseño Operación • Operación y monitorización de la red • Comprobación final del diseño
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Fases de diseño Optimización • Detección y corrección de problemas • Puede requerir un rediseño
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Fases de diseño Retirada • Sustitución de equipamiento obsoleto
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Fases de diseño Documentación • Requerimientos • Estado de la red anterior • Justificación de la solución
final • Diseño final
• Resultados de pruebas prototipo
• P l a n i f i c a c i ó n d e l a implementación
• …
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Fundamentos de Tecnologías y Protocolos de Red Área de Ingeniería Telemática
Diseño modular
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Terminología para 2 capas IDF • Intermediate Distribution
Frame • Cableado horizontal • Conecta los hosts a la red • Típicamente cableado UTP
en estrella al armario de cableado
• Alta densidad de puertos • Redundancia hacia el MDF
(Main Distribution Frame) • Gestión escalable
IDF
IDF
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MDF MDF
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Terminología para 2 capas
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Terminología para 2 capas MDF • Main Distribution Frame • Dispositivos del IDF en
estrella respecto al MDF • Redundancia en el MDF • Mayores requis i tos de
throughput y disponibilidad
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IDF
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MDF MDF
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Terminología para 2 capas
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Terminología para 2 capas
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Terminología para 3 capas • Access
– Acceso de los usuarios a la red – Usuarios locales o remotos – Debe dar acceso solo a usuarios autorizados – IDF – Hay que tener en cuenta:
• Número de usuarios • Aplicaciones • Uso de VLANs ? • Redundancia ?
Access
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Terminología para 3 capas • Distribution/Agregación
– Conexión entre grupos de trabajo y de ellos al núcleo – Agrega accesos de baja velocidad en enlaces de alta
velocidad – Aplica políticas de filtrado y prioridad de tráfico – Resumir rutas – Ofrecer conexiones redundantes – MDF – Hay que tener en cuenta:
• Número de conmutadores a agregar • Redundancia ? • Routing ? • Tipo de interfaces del “core” ?
Access
Distribution
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Terminología para 3 capas • Core
– Backbone de alta velocidad y baja latencia – Alta disponibilidad (redundancia) – Transporte entre los dispositivos de distribución – Rápida adaptación a cambios en el enrutamiento
Core
Access
Distribution
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Terminología para 3 capas • Access: Acceso de los usuarios a la red • Distribution: Conexión entre grupos de trabajo y de
ellos al núcleo • Core: Transporte de alta velocidad entre los
dispositivos de distribución
Core
Distribution
Access
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Fundamentos de Tecnologías y Protocolos de Red Área de Ingeniería Telemática
Diseños
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Hub y router (obsoleto)
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Hub y router (obsoleto) • Bajo ancho de banda • Asume que la mayor
parte del tráfico es local al hub
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Campus-wide VLANs: Ejemplo A
cceso D
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Servidores La
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Distribution block
Un edificio
• En base a un bloque con redundancia • Caminos más cortos con root bridge de la
planta baja • Pero la Bridged LAN no es solo eso…
Laye
r 2
S2,2
S2,1
S1,1 S1,2
S2,2
S2,1
S1,1 S1,2
S2,2
S2,1
S1,1 S1,2
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Ejemplo: CST con ese root
Todos los enlaces igual coste
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CST: Uno posible (…)
Todos los enlaces igual coste
¿Por qué todos al mismo?
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CST: Uno posible (…)
Todos los enlaces igual coste
¿Por qué todos al mismo?
Se elige por : {RootBID : RootPathCost : DesignatedBID: DesignatedPortID : BridgePortID }
Los dos mismo RootPathCost, uno de ellos tiene menor DesignatedBID
BID del transmisor de la BPDU Puerto que envía BPDU
Puerto receptor
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CST: Uno posible (…)
Todos los enlaces igual coste
¿Por qué todos al mismo?
Se elige por : {RootBID : RootPathCost : DesignatedBID: DesignatedPortID : BridgePortID }
Los dos mismo RootPathCost, uno de ellos tiene menor DesignatedBID Misma situación con los dos mismos switches a elegir, misma decisión (mismo siguiente switch)
BID del transmisor de la BPDU Puerto que envía BPDU
Puerto receptor
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¿ MST ?
Todos los enlaces igual coste
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Posible ST 1
Todos los enlaces igual coste
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Posible ST 2
Todos los enlaces igual coste
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¿Cómo se han repartido? (…)
![Page 37: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/37.jpg)
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Red
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¿Cómo se han repartido? (…)
Se usan los trunks con el core
Pero no los uplinks
![Page 38: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/38.jpg)
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Comunicación entre las LANs
Bien repartido el uso
![Page 39: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/39.jpg)
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Comunicación entre las LANs
![Page 40: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/40.jpg)
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Comunicación entre las LANs
![Page 41: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/41.jpg)
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Comunicación con servidor en la misma VLAN
![Page 42: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/42.jpg)
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Comunicación con servidor en distinta VLAN
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Modelo multicapa La
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Acceso
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![Page 44: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/44.jpg)
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Modelo multicapa La
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LAN
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• VLANs localizadas en el edificio • Layer 3 enruta entre ellas • ¿Árboles de cada una? (…)
![Page 45: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/45.jpg)
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• VLANs localizadas en el edificio • Layer 3 enruta entre ellas • ¿Árboles de cada una? • CST
![Page 46: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/46.jpg)
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• VLANs localizadas en el edificio • Layer 3 enruta entre ellas • ¿Árboles de cada una? • CST • MST
– Mejor uso de los enlaces – ¿Quién enruta?
![Page 47: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/47.jpg)
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• VLANs localizadas en el edificio • Layer 3 enruta entre ellas • ¿Árboles de cada una? • CST • MST
– Mejor uso de los enlaces – ¿Quién enruta?
• Uno de ellos • Camino más largo pero reparto por
varios enlaces frente a CST
![Page 48: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/48.jpg)
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• VLANs localizadas en el edificio • Layer 3 enruta entre ellas • ¿Árboles de cada una? • CST • MST
– Mejor uso de los enlaces – ¿Quién enruta?
• Uno de ellos • ¿ Y el otro Switch L2/3 ? (…)
![Page 49: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/49.jpg)
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• VLANs localizadas en el edificio • Layer 3 enruta entre ellas • ¿Árboles de cada una? • CST • MST
– Mejor uso de los enlaces – ¿Quién enruta?
• Uno de ellos • El otro puede ser de backup
• VRRP – Virtual Router Redundancy Protocol – RFC 5798 – Default route para los host a router
virtual – MAC específica para el router virtual – Uno de los routers actúa de Master – El otro de backup – Si backup deja de recibir paquetes
VRRP de Master empieza a responder a ARPs
![Page 50: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/50.jpg)
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VLAN por todo el campus La
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Camino conmutado (no enrutado)
![Page 51: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/51.jpg)
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Modelo multicapa: Core La
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Acceso
Distribución
Core Servidores
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![Page 52: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/52.jpg)
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Core una sola LAN La
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Acceso
Distribución
Core Servidores
VLANs localizadas
![Page 53: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/53.jpg)
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Comunicación entre VLANs (…)
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istribución Core
Servidores
VLANs localizadas
![Page 54: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/54.jpg)
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Comunicación entre VLANs La
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Acceso
Distribución
Core Servidores
VLANs localizadas
Por ejemplo que este router tenga interfaz también en la VLAN
Puede atravesar 1 ó 2 routers
![Page 55: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/55.jpg)
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Modelo multicapa: Core La
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Acceso
Distribución
Core Servidores La
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Modelo multicapa: Core La
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2
Core
Server Farm Distribution Block
Workgroup Server
![Page 57: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/57.jpg)
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¿ Qué no hemos cubierto ? • Wireless: hoy en día frecuente uso de Wireless Controllers • Routing: dinámico, BGP con Internet, OSPF u otros como IGP • QoS: necesario para flujos de voz y vídeo, requiere un servicio
extremo a extremo • Qué capacidad, retardo, jitter me ofrece la red y requieren las
aplicaciones/usuarios • NGN: migración a IPv6 • Seguridad: Firewalls y VPNs • Gestión, operación y monitorización de la red • Integración con redes celulares • Routing, IPv6, QoS y redes celulares se ven en Tecnologías
Avanzadas de Red • Firewalls, ataques, DMZs y VPNs se verán en Seguridad en
Redes y Servicios • Prestaciones de la red y servicios/servidores en Gestión y
planificación de redes y servicios
![Page 58: Diseño de Campus LAN - tlm.unavarra.esdaniel/docencia/ftpr/ftpr12_13/slides/... · – Cableado – … P . Fund. c to. de Red ca ... • Típicamente cableado UTP en estrella al](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062306/5bb7de2a09d3f2333b8b7075/html5/thumbnails/58.jpg)
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Resumen • Segmentos de acceso, distribución y
núcleo (core) • Hay que entender bien las decisiones
que toma STP • Protección de default router con VRRP
o similar • En gran medida el diseño es un arte