Abbiamo iniziato questo capitolo considerando il collegamento come un cavo fisico che connette due host. Studiando i protocolli ad accesso multiplo abbia visto che bari host possono essere connessi da un cavo condiviso, che può essere uno spettro radio o un altro mezzo. In questo caso possiamo considerare il collegamento in modo un po' più astratto come un canale, piuttosto che un cavo.
Studiando ethernet abbiamo visto che il mezzo di interconnessione potrebbe essere una complessa infrastruttura commutata. Gli host hanno mantenuto la visione che il mezzo di interconnessione fosse un canale a livello di collegamento che connette due o più host.
Tramite le VLAN abbiamo visto che un host ignora il fatto che un host sia nello stesso segmento LAN o si trovi in un segmento raggiungibile tramite una LAN commutata e geograficamente estesa.

Nel caso di una connessione via modem in dial-up tra due host, il collegamento che connette gli host è una rete telefonica, ma dal punto di vista del livello di collegamento di Internet, la connessione dial-up è vista come un semplice cavo. In questo senso Internet è una rete telefonica virtuale.
MPLS è un protocollo che utilizzala la commutazione di pacchetto ed è una rete a circuito virtuale. Ha propri formati di pacchetto e propri metodi di invio.
Dal punto di vista di Internet MPLS può essere vista sia come una rete telefonia sia come una rete Ethernet commutata sia come qualsiasi collegamento che interconnette dispositivi IP.

MPLS adotta la nozione di circuito virtuale utilizzando etichette di lunghezza fissa.
L'obiettivo non era abbandonare l'infrastruttura IP in favore di una basata su etichette di lunghezza fissa e su canali virtuali, ma migliorare l'inoltro di pacchetti selettivamente etichettati con un router che sceglie un inoltro basato su etichetta, quando possibile, invece che IP.

Negli ultimi anni grandi aziende come Amazon, Facebook e Google, il cui business è dedicato a Internet, hanno costruito enormi data center ognuno dei quali ospita centinaia di migliaia di host.
Ogni data center ha una sua rete data center network, che interconnette tra loro gli host e interconnette il data center con Internet. In questa argomentazione forniremo una breve introduzione alle reti dei data center per applicazioni di cloud computing.
Gli host nei data center sono generalmente calcolatori dotati solo di CPU, memoria e spazio su disco. La forma più tipica in cui si trovano in commercio oggi prende il nome di blade.
Gli host vengono riposti all'interno di armadi chiamati rack, ognuno può ospitare tra i 20 e i 40 blade. Associato a ogni rack vi è uno switch (posto in cima al rack, per abitudine) chiamato TOR (top of rack) switch. Ogni host nella rack ha una scheda di rete che lo connette al suo TOR switch e ogni TOR switch ha porte addizionali che possono essere connesse ad altri switch.

La rete dei data center supporta due tipi di traffico:

• quello derivante da richieste di client esterni (verso host interni)
• e quello completamente generato all'interno del data center.
  Per gestire il traffico generato da comunicazione tra host esterni ed interni vi possono essere uno o più router di confine, che connettono la rete del data center a internet.

La figura mostra un data center con topologia gerarchica.

I data center forniscono in contemporanea diversi servizi. All'interno del data center le richieste vengono prima dirette ad un load balancer (bilanciatore del carico) il cui compitopè la distribuzione delle richieste agli host del data center. Un grande data center ne ha anche più di uno. Quando un load balancer riceve una richiesta per un'applicazione, inoltra la richiesta a uno degli host che può gestirla. Un host per processare tale richiesta può rivolgersi ad altri host del data center. Dopo averla processata, l'host invia la risposta al load balancer che la trasmette al client che l'aveva effettuata.
Il load balancer fornisce anche un servizio simile al NAT.

Per un piccolo data center ospitante poche migliaia di host potrebbe essere sufficiente una rete con un boarder router, un load balancer e qualche decina di rack, tutti interconnessi con un singolo switch. Tuttavia, quando sono presenti molti più host, può essere necessaria una struttura gerarchica di router e switch (come quella mostrata in figura sopra).
In cima alla gerarchia vi è un boarder router che si connette ai router di accesso (in figura solo due, ma potrebbero essere molti), vi sono poi, più in basso, tre livelli di switch (il terzo è rappresentato dal TOR switch). Tutti i collegamenti in genere utilizzano dei cavi in fibra o in rame.
Con tale gerarchia un data center si può estendere anche per diversi chilometri.
Dato che non si vuole avere problemi di interruzione del servizio, i data center utilizzando degli apparati di rete ridondanti (non mostrati nella figura).
Gli host sono partizionati in piccole sotto reti per localizzare il traffico broadcast di ARP.
Sebbene l'architettura appena descritta risolve il problema della scalabilità, soffre di una limitata capacità di comunicazione da host a host. Per capire la limitazione consideriamo ancora la figura sopra e si supponga che ogni host si connetta al proprio TOR switch con un collegamento da 1Gbps, mentre i collegamenti tra switch sono di 10Gbps. Due host nello stesso rack sfruttano sempre tutta la banda di 1Gbps, in quanto sono limitati solo dalla velocità delle loro schede di rete. Tuttavia, se ci sono simultaneamente nella rete del data center molti flussi di traffico, il tasso trasmissivo tra due host in rack differenti può essere molto minore.
Si consideri un traffico consistente di 40 flussi simultanei tra 40 coppie di host in rack diversi.
In particolare si supponga che ognuno dei 10 host nel rack 1 invii un flusso a 1 host corrispondente nel rack 5.
Allo stesso modo vi sono 10 flussi simultanei tra coppie di host nei rack 2 e 6.
Nei rack 3 e 7 e nei rack 4 e 8.
La figura mostra la situazione per i rack 1 e 5, ovviamente si immagini che tali connessioni passano per lo switch B (guarda l'immagine sopra):

Se ogni flusso condivide in modo paritario la capacità del collegamento con gli altri flussi, i 40 flussi che attraversano il collegamento da 10 Gbps tra A e B (vedi switch di primo livello e secondo livello in figura) riceveranno solo , che è significativamente minore della velocità della scheda di rete (1Gbps). Il problema diventa ancora più grave per i flussi tra host che devono attraversare la gerarchie verso l'alto. Una possibile soluzione è quella di utilizzare switch e router a più alta velocità, ma questi sono estremamente costosi e aumenterebbero in modo significativo il costo del data center.