Redes de Centros de Datos: Qué es, Por qué es Importante y Tipos

¿No es mágico cómo los servicios en la nube entregan datos y aplicaciones críticas en todo momento desde cualquier lugar?

No hay nube sin un centro de datos, una instalación física dedicada que almacena, procesa y distribuye datos y aplicaciones para centralizar las operaciones de tecnología de la información (TI) de una organización. Asegura la continuidad operativa al almacenar activos propietarios.

El diseño de un centro de datos se basa en múltiples dispositivos físicos y basados en red, incluidos cortafuegos, sistemas de almacenamiento, enrutadores, conmutadores y controladores de entrega de aplicaciones. Las soluciones de redes de centros de datos interconectan estos dispositivos y nodos de infraestructura del centro de datos para facilitar la transmisión de datos. Sin ellos, los dispositivos del centro de datos no pueden comunicarse entre sí ni con redes externas.

Una red de centro de datos (DCN) conecta las unidades de computación y almacenamiento de un centro de datos para lograr un rendimiento óptimo. Mientras que algunas empresas todavía utilizan redes de centros de datos en las instalaciones y servidores físicos, muchas se están trasladando a entornos nativos de la nube.

Un centro de datos debe conectar todos esos datos que viven en múltiples sitios, centros de datos, nubes públicas, nubes privadas, nubes híbridas y nubes privadas virtuales. Aquí es donde entra en juego la red de centros de datos. Las redes modernas de centros de datos utilizan virtualización de redes y seguridad de pila completa para garantizar una seguridad robusta y una gestión centralizada.

Importancia de la red de centros de datos

La red de centros de datos es clave para crear una infraestructura de red estable, confiable, escalable y segura. DCN asegura que la infraestructura cumpla con las necesidades de comunicación de red organizacional en evolución mientras apoya la computación en la nube y la virtualización. Además, las soluciones de redes de centros de datos empresariales mejoran con la consistencia operativa, la automatización y la seguridad, todo clave para entregar servicios de datos y aplicaciones.

La red de centros de datos es crucial porque también:

• Centraliza los recursos y mantiene las operaciones consistentes. Las plataformas de redes de centros de datos eliminan el esfuerzo de conectar recursos a través de la nube, instalaciones en las instalaciones y en el borde (más cerca del destino de los datos). Estas soluciones también aseguran una aplicación de políticas consistente durante la integración de recursos. Además, puedes gestionar todo desde una única consola.
• Automatiza la provisión de servicios de red. Las empresas de hoy necesitan velocidad y agilidad a medida que sus centros de datos automatizan tareas, equilibran cargas de trabajo y programan redes. Las herramientas de redes de centros de datos son más eficientes que los administradores humanos al manejar esas tareas y responder a cambios dinámicos de uso.
• Facilita la resolución de problemas. Los sistemas de redes de centros de datos ayudan a las empresas a visualizar toda la red y sus interconexiones para solucionar problemas de red.
• Mejora la seguridad del centro de datos. Dado que los centros de datos almacenan información de alto valor y propiedad intelectual, son propensos a ciberataques. La red de centros de datos protege aplicaciones y datos con controles de seguridad integrados, incluidas capacidades de sistemas de detección de intrusiones (IDS), sistemas de prevención de intrusiones (IPS) y software de microsegmentación.

¿Cómo funciona la red de centros de datos?

Las soluciones de redes de centros de datos apoyan las demandas cambiantes de los usuarios y aplicaciones y automatizan tareas de provisión tradicionalmente manuales y propensas a errores para los servicios de red. Crean un enlace digital entre los dispositivos del centro de datos y mantienen el entorno de infraestructura de TI organizacional seguro.

Las plataformas DCN también gestionan la desactivación de aplicaciones mientras cumplen con las políticas de desprovisión. Como resultado, las empresas pueden prevenir fácilmente que políticas obsoletas afecten el cumplimiento, la conectividad y la seguridad.

La infraestructura de red, servidor y almacenamiento proporcionan servicios de datos y gestionan recursos del centro de datos para soluciones DCN. Por ejemplo, la transición fluida del tráfico de datos a través de dispositivos en las instalaciones, nubes públicas o centros de colocación solo es posible con conmutadores y enrutadores. Las herramientas de redes de centros de datos gestionan todos los recursos de infraestructura del centro de datos para asegurar que la entrega de servicios de datos cumpla con los acuerdos de nivel de servicio (SLA). Estas soluciones también ayudan a las empresas a monitorear, diagnosticar y reparar servidores y dispositivos de almacenamiento o red.

Red de campus vs. red de centro de datos vs. centro de operaciones de red

Una red de campus apoya a los usuarios y sus dispositivos. Una red de centro de datos ayuda a la infraestructura de red de una empresa a procesar datos para aplicaciones y dispositivos. Un centro de operaciones de red (NOC) permite a los gerentes de TI monitorear y controlar una red de comunicaciones.

Una red de campus o red de área de campus (CAN) conecta múltiples redes de área local (LAN) dentro de un área geográfica limitada. Universidades, almacenes y oficinas corporativas utilizan CAN para compartir archivos fácilmente, acceder a Internet y transmisión de datos. Dado que los datos nunca salen de estas redes, los usuarios experimentan menor latencia y alta disponibilidad al enviar y recibir datos. Las redes de campus también te permiten controlar los recursos de la red de manera eficiente.

Una red de centro de datos interconecta servidores, cortafuegos y otros dispositivos físicos y virtuales para procesar el intercambio de datos con una latencia ultra baja. A diferencia de las redes de campus, las redes de centros de datos siguen una política de cola sin pérdidas para evitar que los dispositivos se bloqueen.

Un centro de operaciones de red (NOC) o centro de gestión de red es un lugar centralizado que un equipo de TI utiliza para monitorear la salud y el rendimiento de la red y prevenir interrupciones o fallos en la red. El NOC monitorea la infraestructura, cortafuegos, sistemas inalámbricos y dispositivos de red para detectar y resolver problemas a medida que surgen.

Tipos de redes de centros de datos

Las redes de centros de datos utilizan conexiones físicas e inalámbricas para interconectar servidores, nodos y otros dispositivos. Basado en la arquitectura de centros de datos en la nube (cómo los centros de datos conectan servidores, conmutadores e infraestructura de cableado), el diseño de centros de datos se clasifica en una de las tres categorías: tres niveles, árbol gordo y DCell.

1. Red de centro de datos de tres niveles

Un diseño de red de centro de datos de tres niveles es la arquitectura más común en los centros de datos. Consiste en tres capas de conmutadores de red: núcleo, agregación y acceso. La capa de núcleo cuenta con capacidades avanzadas de enrutamiento y permite a los centros de datos conectarse a Internet. La capa de agregación o distribución gestiona los enlaces ascendentes desde la capa de acceso junto con cortafuegos y balanceo de carga. La capa de acceso es el nivel más bajo en el modelo de red de tres niveles. Contiene conmutadores tradicionales de top-of-rack (TOR) que conectan nodos de cliente a la red y entregan paquetes de datos a dispositivos de usuario final.

Entonces, ¿cómo funciona una red de tres niveles?

Primero, un paquete llega a la capa de núcleo y se enruta a través de conmutadores de distribución. La capa de distribución luego reenvía el paquete a la capa de acceso, que conecta los servidores. Los paquetes experimentan un aumento de latencia a medida que pasan por tres saltos físicos. Agrega tráfico de servidor a servidor a esto, y el número de saltos aumenta aún más. Las redes de tres niveles son ideales para el tráfico de norte a sur, pero sufren de paquetes perdidos y sobrecargas de búfer durante el tráfico intra-centro de datos.

Las redes de centros de datos de tres niveles también introdujeron la configuración del protocolo de árbol de expansión (STP) para prevenir bucles. Los bucles ocurren a menudo en una topología de red cuando el intercambio de datos ocurre en una LAN con rutas redundantes. La falla del árbol de expansión puede resultar en bucles continuos.

Los niveles superiores en una arquitectura de tres niveles utilizan equipos de red de nivel empresarial costosos y que consumen mucha energía. Estos niveles permanecen abarrotados debido a la creciente demanda de computación en la nube. Como resultado, los diseños de redes de centros de datos de tres niveles sufren de tolerancia a fallos, escalabilidad, ancho de banda de sección transversal y eficiencia energética.

Las redes de centros de datos de árbol gordo abordan los problemas de los diseños de redes de tres niveles.

2. Red de centro de datos de árbol gordo

La topología CIos es una arquitectura de conmutación multietapa, no bloqueante, que minimiza los requisitos de número de puertos en una red interconectada. Las DCN de árbol gordo la utilizan para resolver problemas de ancho de banda de sección transversal y sobre suscripción de las redes de tres niveles. La topología CIos permite a las redes de árbol gordo desplegar conmutadores de red adicionales para acceder a las capas de núcleo y agregación.

La principal diferencia entre la topología de árbol gordo y otras es que una red de árbol gordo cuenta con un número igual de enlaces que conectan un conmutador a su conmutador padre y conmutadores de capa inferior. La topología consta de k pods, cada uno con (k/2) servidores, conmutadores de capa de acceso y conmutadores de capa de agregación. Cada pod también incluye (k/2) conmutadores de núcleo que se enlazan a un conmutador de capa agregada. El número máximo de pods en una DCN de árbol gordo es igual al número de puertos en cada conmutador, lo que causa problemas de escalabilidad.

Las estructuras de red basadas en árboles demostraron ser insuficientes para la escalabilidad. Estas redes no podían seguir el ritmo del creciente uso de ancho de banda de actividades de alto ancho de banda y el algoritmo MapReduce, un modelo de programación que procesa grandes cantidades de datos dividiéndolos en partes manejables. Como resultado, la estructura de red DCell surgió en 2008.

3. Red de centro de datos DCell

Las DCN basadas en DCell utilizan estructuras DCell centradas en el servidor, híbridas, tolerantes a fallos y escalables para abordar fallos de rack, servidor y enlace. DCell conecta un servidor de centro de datos a otros con su estructura recursiva. Esta interconexión entre servidores utilizando mini-conmutadores previene cuellos de botella de ancho de banda de red únicos. Ya no es necesario gastar más en enrutadores o conmutadores de núcleo costosos.

DCell 0 es el bloque de construcción de una arquitectura de red DCell. Incluye n servidores y un conmutador de red de mercancía que se conecta al servidor. Una celda DCell 1 conecta muchos de los bloques DCell 0, una celda DCell 2 conecta bloques DCell 1, y así sucesivamente. Debido a su diseño escalable, un DCell de cuatro niveles con seis servidores en la Celda 0 puede albergar hasta 3.26 millones de servidores.

DCell también utiliza un algoritmo de enrutamiento de flujo direccional (DFR) para distribuir uniformemente el tráfico entre enlaces y servidores DCell. Como resultado, puedes minimizar el punto único de fallo que una estructura de árbol normal a menudo experimenta.

Otras redes de centros de datos bien conocidas incluyen Camcube, JellyFish, FiConn y BCube.

Gestión de redes de centros de datos

Las redes de centros de datos dependen del software de gestión de infraestructura de centros de datos (DCIM) para una gestión eficiente de la red. DCIM establece pautas para gestionar dispositivos de centros de datos e infraestructura asociada. Además, obtienes visibilidad de 360° en la configuración de redes de centros de datos, componentes y dependencias. Considera monitorear las siguientes áreas para una gestión eficiente de DCN.

• Disponibilidad en tiempo real revela cuán eficientemente un centro de datos responde a las demandas de rendimiento y conectividad entrantes. Alta disponibilidad significa que tu red puede funcionar continuamente sin fallar. Utiliza herramientas de monitoreo de redes de centros de datos para identificar y resolver problemas de red antes de que causen interrupciones.
• Monitoreo de ancho de banda utiliza el crecimiento de aplicaciones y el análisis de patrones de uso para controlar el consumo de ancho de banda. Los sistemas de redes de centros de datos con capacidades de monitoreo de ancho de banda analizan métricas de rendimiento como descartes, pérdida de paquetes, velocidad de tráfico y errores para ayudar a planificar la capacidad. Como resultado, puedes prevenir la congestión del tráfico y asegurar un rendimiento superior de la red.
• Gestión de configuración de red previene que la configuración incorrecta de activos de centros de datos cause interrupciones o pérdida de ingresos. El software de red de centros de datos con capacidades de gestión de configuración de red y ciclo de vida de dispositivos te ayuda a configurar rápidamente dispositivos y copias de seguridad y cumplir con los requisitos de cumplimiento.

Beneficios de la red de centros de datos

Las soluciones de redes de centros de datos mejoran la escalabilidad y aceleran la entrega de servicios. Cuentan con capacidades de identificación de causa raíz y análisis integrados esenciales para conectar dispositivos de seguridad, enrutamiento y conmutación. A continuación, se presentan algunos beneficios que puedes obtener con la red de centros de datos.

• Simplicidad operativa. Las arquitecturas de red dispares con múltiples herramientas de conmutación de hardware, sistemas operativos y planes de licencias complican las operaciones de TI para muchas organizaciones. Los sistemas de redes de centros de datos dependen de la arquitectura de microservicios para asegurar una operación idéntica para todos los conmutadores y en todos los dominios de red empresarial.
• Entrega de servicios más rápida. Tradicionalmente, los centros de datos utilizaban capas de infraestructura aisladas. Como resultado, los equipos de TI pasaban horas ejecutando solicitudes de infraestructura y tareas manualmente. Las herramientas de redes de centros de datos facilitan operaciones de TI más eficientes y tareas de provisión de servicios en múltiples entornos de infraestructura de red.
• Facilidad de solución de problemas. Las herramientas de redes de centros de datos también te ayudan a identificar problemas en redes físicas y virtuales. Esta facilidad de diagnóstico asegura una resolución más rápida.

Mejores soluciones de redes de centros de datos

Elegir la solución de redes de centros de datos adecuada es fundamental para un flujo de datos sin problemas entre activos de TI y centros de datos. Explora las mejores herramientas que ayudan a crear conexiones estables entre activos de infraestructura.

Para ser incluido en esta categoría, el producto de software debe:

• Transferir datos entre dispositivos y activos de centros de datos.
• Conectar centros de datos con soluciones de computación en la nube.
• Permitir a los usuarios gestionar requisitos de red.

*A continuación se presentan las cinco principales soluciones de redes de centros de datos líderes del Informe Grid® de G2 de otoño de 2024. Algunas reseñas pueden estar editadas para mayor claridad.

VMware NSX conecta aplicaciones a través de centros de datos, contenedores y entornos de múltiples nubes con virtualización de red y seguridad de pila completa.

Lo que más les gusta a los usuarios:

“VMware NSX Data Center es la solución perfecta para todas las necesidades de redes en centros de datos que ejecutan múltiples tecnologías en la nube. Su compatibilidad con las principales tecnologías en la nube lo convierte en el mejor del mercado.”

- Reseña de VMware NSX, Siddhant R.

Lo que no les gusta a los usuarios:

“Redundancia y su flexibilidad para escalar.”

- Reseña de VMware NSX, Ronald T.

2. ManageEngine OpManager

ManageEngine OpManager cuenta con capacidades de monitoreo de red esenciales para gestionar redes, rastrear cortafuegos y analizar el ancho de banda.

Lo que más les gusta a los usuarios:

“Ayuda a identificar problemas de salud relacionados con servidores o sistemas en la organización. Me gustó más el cálculo de umbrales y el monitor de red en esta herramienta. Es fácil de implementar en sistemas.”

- Reseña de ManageEngine OpManager, Surekha K.

Lo que no les gusta a los usuarios:

“ManageEngine OpManager es una solución improvisada de componentes. Los componentes no parecen trabajar entre sí y tienen diferentes formas de realizar tareas similares como agregar credenciales. Esto hizo que el cuidado y mantenimiento de la herramienta fuera más laborioso que cualquier trabajo que pudiera haber ahorrado.”

- Reseña de ManageEngine OpManager, Benjamin S.

3. Nvidia Virtual GPU

Aunque Nvidia Virtual GPU no es principalmente una herramienta de redes, desempeña un papel crucial en la asignación y utilización de recursos dentro de una red de centros de datos, influyendo en los patrones de tráfico, la distribución de cargas de trabajo y el rendimiento general de la red.

Lo que más les gusta a los usuarios:

“Antes, tenía que tener una GPU dedicada por VM, lo que desperdiciaba espacio y recursos del sistema; ahora, puedo compartir GPU entre invitados. Esto permite a mi empresa ahorrar dinero.”

- Reseña de Nvidia Virtual GPU, Gopi Y.

Lo que no les gusta a los usuarios:

“Una posible desventaja es la complejidad involucrada en la configuración inicial, que puede requerir conocimientos especializados y una planificación cuidadosa para optimizar el rendimiento para casos de uso específicos. Otro sería el costo de las licencias.”

- Reseña de Nvidia Virtual GPU, Lokesh G.

4. Arista Networks

Arista Networks ofrece soluciones de redes en la nube basadas en datos para ayudar a las empresas a construir diseños de red robustos y de alto rendimiento que sirvan a nubes públicas, privadas e híbridas.

Lo que más les gusta a los usuarios:

“Estamos utilizando conmutadores de red y solución inalámbrica de Arista. Lo mejor del producto es que tienen implementación sin intervención, es fácil de gestionar y muy efectivo. Además, el soporte de Arista Networks es comparativamente bueno.”

- Reseña de Arista Networks, Mayur S.

Lo que no les gusta a los usuarios:

“Las fallas de enlace podrían minimizarse y el servicio podría mejorarse.”

- Reseña de Arista Networks, Mahendra M.

5. Cisco Application Centric Infrastructure (ACI)

Cisco Application Centric Infrastructure (ACI) ha transformado significativamente las redes de centros de datos al proporcionar un enfoque más flexible, escalable y centrado en aplicaciones. Aborda muchos de los desafíos asociados con la gestión de redes tradicionales, como la complejidad, la configuración manual y la falta de optimización a nivel de aplicación, lo que lo convierte en una opción popular para organizaciones que buscan modernizar sus centros de datos.

Lo que más les gusta a los usuarios:

“Cisco ACI permite la provisión y orquestación automatizada de servicios de red, reduciendo errores de configuración manual. También está diseñado para escalar eficientemente, permitiéndote crecer tu red de centros de datos según sea necesario sin interrupciones importantes.”

- Reseña de Cisco Application Centric Infrastructure (ACI), Rafiq J.

Lo que no les gusta a los usuarios:

“Una posible desventaja de Cisco ACI puede ser su complejidad inicial en la configuración, que puede requerir una experiencia significativa. Además, los costos de licencia y la necesidad de hardware compatible pueden ser factores limitantes para algunas organizaciones. El mantenimiento y las actualizaciones continuas también pueden presentar desafíos.”

- Reseña de Cisco Application Centric Infrastructure (ACI), Attilio V.

Mantén tu sistema nervioso central tranquilo

Una red de centros de datos actúa como un sistema nervioso central, conectando la infraestructura y los dispositivos del centro de datos. Su capacidad para facilitar el intercambio de información sin problemas es clave para procesar y entregar información crítica para el negocio. Elegir la herramienta adecuada significa que tu centro de datos es más confiable, escalable y flexible.

Descubre por qué deberías considerar convertir los centros de datos que consumen energía en centros de datos verdes.

Este artículo fue publicado originalmente en 2023. Ha sido actualizado con nueva información.