3. Topologías y Arquitecturas

Introducion a Wide Area Network (WAN)

¿Qué es una WAN?

Wide Area Network o Redes de Area Ancha o extensa.

Características

Opera más allá del alcance de una LAN.
Se usa para interconectar un sitio central con sus sucursales o sitios remotos (ej. Costa Rica con México).
También se usa para empleados remotos (Teletrabajo / Teleworking).
Pertenece a un Proveedor de Servicios (compañías telefónicas, de datos, cable o Internet).
La empresa debe pagar por el servicio.

Topologias

Punto a Punto (Point to Point): Enlace directo entre dos ubicaciones (ej. Costa Rica <-> México).
Hub and Spoke: Un sitio central (Hub) concentra todas las conexiones hacia los sitios remotos (Spokes). Es más económico que Full Mesh.
Full Mesh: Todos los sitios se conectan con todos. Es la topología más cara de todas.

Términos WAN

CPE (Customer Premises Equipment): Equipo del proveedor de servicios que está instalado en nuestras oficinas. Puede ser un módem, un router, un MTA, etc. El proveedor lo coloca y es de su propiedad.
Punto de Demarcación: El punto físico donde termina la responsabilidad del proveedor de servicios. De ahí hacia adentro es responsabilidad del cliente. Sirve para definir quién es el responsable cuando hay problemas.
Local Loop: El circuito físico (generalmente cable de cobre) que va desde nuestras oficinas (CPE) hasta la Central Office del proveedor de servicios.
Central Office (CO) / POP (Point of Presence): La oficina del proveedor de servicios más cercana a nuestra ubicación. Es el punto donde termina el Local Loop y comienza la red del proveedor.

Topologías de Red 2 Niveles y 3 Niveles

Topología de Dos Niveles (Two-Tier / Collapsed Core)

Es la topología más común en empresas pequeñas y medianas. Se llama "Core Colapsado" porque el núcleo y la distribución se encuentran en el mismo dispositivo.

Niveles:

Capa de Acceso (Access Layer):
- Es donde se conectan los dispositivos finales (PCs, impresoras, teléfonos IP, APs).
- La conexión física desde el dispositivo final hasta el switch es en cobre.
- Aquí se concentra la mayor cantidad de puertos.
- Puede estar distribuida en varios edificios o pisos de un campus.
Capa de Núcleo/Distribución (Core/Distribution Layer - Colapsado):
- Concentra todos los switches de acceso.
- Aquí se realiza el enrutamiento (Capa 3).
- Usualmente se colocan los servidores en esta capa.
- Las conexiones entre los switches de acceso y esta capa suelen ser redundantes (doble enlace) y en fibra óptica (aunque puede ser cobre si el presupuesto lo requiere).

Velocidades típicas:

Acceso a usuarios: 100 Mbps o 1 Gbps en cobre.
Uplinks (Acceso -> Distribución): Mínimo 1 Gbps, pudiendo llegar a 10 Gbps o 40 Gbps según el modelo del switch.
Razón: Se busca evitar la sobre suscripción (muchos usuarios compitiendo por un solo enlace).

Topología de Tres Niveles (Three-Tier / Tier 3)

Se utiliza en empresas grandes o campus extensos. Separa físicamente las funciones de núcleo y distribución.

Niveles:

Capa de Acceso (Access Layer):
- Igual que en la topología de dos niveles: dispositivos finales conectados en cobre.
Capa de Distribución (Distribution Layer):
- Actúa como capa de agregación.
- Conecta los switches de acceso (generalmente en fibra).
- Aquí se aplican políticas de seguridad y segmentación (VLANs, ACLs).
- No realiza enrutamiento principal (eso queda en el Core).
Capa de Núcleo (Core Layer):
- Es el backbone de la red. Aquí va el enrutamiento (Capa 3).
- Debe ser lo más rápido y redundante posible.
- Conecta los switches de distribución entre sí y hacia los servidores principales.
- Switches de mayores prestaciones y costo.

Velocidades típicas:

Van de menor a mayor conforme se sube de nivel.
Acceso: 100 Mbps / 1 Gbps.
Distribución: 1 Gbps / 10 Gbps.
Core: 10 Gbps / 40 Gbps / 100 Gbps.

Comparativa Rápida

Característica	Dos Niveles (Collapsed Core)	Tres Niveles (Tier 3)
Tamaño de empresa	Pequeña / Mediana	Grande / Campus extenso
Capas	Acceso + Core/Distribución (colapsado)	Acceso + Distribución + Core
Enrutamiento (Capa 3)	En el Core/Distribución	En el Core
Servidores	En el Core/Distribución	En el Core
Costo	Menor	Mayor

Conceptos Clave Mencionados

Redundancia: Se usan enlaces dobles (generalmente en fibra) entre switches para evitar puntos únicos de falla.
Sobre suscripción: Ocurre cuando muchos usuarios comparten un enlace de subida. Por eso se necesita mayor ancho de banda en los uplinks.
Cobre vs. Fibra:
- Cobre: Para conexiones de dispositivos finales (acceso).
- Fibra: Para interconectar switches (uplinks y backbone), especialmente entre pisos o edificios.
Presupuesto: Determina la velocidad y el tipo de switches. A mayor nivel (Core), mayor costo y prestaciones.

Topologia Spine and Leaf

Spine ahd Leaf

Software Defined Networks (SDN)
Cisco Nexus switches
Libre de Loops
Para Data Centers
No spanning tree
- Cisco ACI (VXLAN)
Útil para DC con trafico Este-Oeste
Comunicación Servidor a Servidor en 1 solo salto
Mejor latencia
Menos cuellos de botella

Spine and Leaf

Software Defined Networks (SDN): Orientada a redes definidas por software.
Cisco Nexus switches: Equipos utilizados típicamente en Data Centers.
Libre de Loops: 100% libre de bucles.
Para Data Centers: Diseñada exclusivamente para Data Centers.
No Spanning Tree:
- Cisco ACI (VXLAN).
- Dentro del Fabric no se corre Spanning Tree.
Útil para DC con tráfico Este-Oeste: Ideal para tráfico entre servidores (máquinas virtuales).
Comunicación Servidor a Servidor en 1 solo salto: Sin importar la ubicación, solo un salto.
Mejor latencia: Menor latencia en las comunicaciones.
Menos cuellos de botella: Mayor eficiencia en el tráfico.

Componentes y Conexiones

Spine:
- Son los equipos principales (núcleo de la topología).
- NO se conectan entre sí.
Leaf:
- Switches donde se conectan los servidores, routers de salida L3, etc.
- Tienen conexión doble hacia cada Spine (redundancia).
Enlaces: De 40 Gbps (alta densidad y rendimiento para Data Center).

Funcionamiento Interno

Protocolo de Capa 3: Dentro del Fabric corre un protocolo de Capa 3 que transporta los protocolos de Capa 2.
VXLAN sobre Capa 3: El tráfico de VLANs (VXLAN) viaja sobre Capa 3.
Tráfico Este-Oeste vs. Norte-Sur:
- Norte-Sur: Tráfico tradicional desde los servidores hacia la salida a Internet (L3).
- Este-Oeste: Tráfico entre servidores dentro del Data Center. La topología Spine-Leaf es ideal para este tipo de tráfico.

Ventajas

1 solo salto de servidor a servidor.
Menor latencia.
Menos cuellos de botella.
100% libre de loops.
Adaptada a redes virtualizadas.