在私有云、公有云數(shù)據(jù)中心以及服務商對高寬帶需求的驅(qū)動下，25G與100G普及率越來越高，200G/400G光學器件也從2019年開始陸續(xù)生產(chǎn)出貨，這意味著網(wǎng)絡升級成為了發(fā)展必然的趨勢。到目前為止，大多數(shù)服務器供應商已開始為服務器提供25G光纖網(wǎng)卡作為I/O（輸入/輸出）的選擇，以太網(wǎng)的信號傳輸速率從早前的10G提升到25G、100G甚至更高。盡管目前1G、10G和40G占據(jù)著以太網(wǎng)端口市場的主要份額，但未來對25G和100G的需求將會比以往任何時候都要強烈，因為高帶寬不可否認地正推動著數(shù)據(jù)中心朝著更高擴展性和靈活性的方向發(fā)展。本文將著重對比10G-40G-100G和10G-25G-100G網(wǎng)絡升級路徑，以便幫助用戶為網(wǎng)絡升級提供更好的路徑選擇。
10G-40G-100G網(wǎng)絡升級路徑
盡管100G以及更高速率是超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的下一個重要里程碑，但40G仍然可能會一直存在于市面上。傳統(tǒng)企業(yè)的三層架構數(shù)據(jù)中心對密度要求較低且預算有限，因此可以直接在10G的基礎上實現(xiàn)40G網(wǎng)絡升級。
40G以太網(wǎng)概述
40G以太網(wǎng)開發(fā)于2008年，2010年正式獲得批準。40G以太網(wǎng)采用四個數(shù)據(jù)傳輸通道，每個通道的傳輸速率約為10Gbps，實現(xiàn)了40Gbit/s的以太網(wǎng)幀傳輸，具備更高效率和更低管理成本。40G在四通道小型可插拔（QSFP+）的器件上運行，可支持高帶寬的應用，如在線視頻點播。40G交換機在大型數(shù)據(jù)中心機房中可作為匯聚或葉交換機使用，在中小型企業(yè)網(wǎng)中可作為核心或脊交換機。
如今，40G以太網(wǎng)快速發(fā)展，不少中小企業(yè)在網(wǎng)絡部署時會選擇其作為解決方案，但目前40G系列產(chǎn)品價格一直居高不下且業(yè)務能力有限，未來發(fā)展將會受到限制。而且由于100G以太網(wǎng)比40G以太網(wǎng)在技術解決方案的統(tǒng)一性、標準的跟進以及產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展等方面做得更加出色，不少運營商都直接跳過了40G以太網(wǎng)的部署，而選擇直接部署100G以太網(wǎng)。隨著100G以太網(wǎng)技術不斷地發(fā)展，100G系列產(chǎn)品價格也將逐漸降低，不久的將來會與40G系列產(chǎn)品價格處于同一水平。就目前市場情況而言，100G以太網(wǎng)占據(jù)了高速率網(wǎng)絡市場的主導地位，大大抑制了40G以太網(wǎng)的發(fā)展。
10G-40G-100G網(wǎng)絡升級路徑概述
10G-40G-100G網(wǎng)絡升級路徑主要是利用前期部署的10G設備和布線系統(tǒng)進行網(wǎng)絡升級，其中40G通過4個10G并行通道實現(xiàn)，100G通過10個10G并行通道實現(xiàn)。由于該網(wǎng)絡升級路徑是基于10G單通道實現(xiàn)，因此在部署時需要大量的光纖跳線，從而導致布線更加復雜且成本更高。與此同時，當想實現(xiàn)長距離傳輸時，40G QSFP+光模塊（如40G QSFP+ LR4光模塊）需要通過波分復用技術將4個10G通道集成到一條連路上進行傳輸，尤其是對于用于超長距離傳輸?shù)腝SFP+光模塊而言，如QSFP+ ER4光模塊，正因如此，QSFP+光模塊的成本一直居高不下，從而導致在選擇該網(wǎng)絡升級路徑時成本偏高。
10G-25G-100G網(wǎng)絡升級路徑
數(shù)據(jù)中心正以前所未有的速度擴展，推動了服務器與交換機之間連接對于更高帶寬的需求，為了迎合這一趨勢，接入網(wǎng)已逐步從10G升級為25G，這也為服務器與ToR交換機的連接提供了高密度、低成本和低功耗的解決方案。
25G以太網(wǎng)概述
自2014年25G被提出以來，谷歌、微軟、Arista 網(wǎng)絡、博通和Mellanox等公司一直推動著25G以太網(wǎng)標準的發(fā)展，意在實現(xiàn)25G架頂式服務器網(wǎng)絡。到目前為止，像25G網(wǎng)絡交換機、25G SFP28光模塊、25G DAC和25G AOC等25G系列產(chǎn)品已獲得越來越多的用戶認可，且25G服務器也正在普及中，為100G網(wǎng)絡升級做準備。其中，25G網(wǎng)絡交換機在網(wǎng)絡中通常作為ToR交換機或者葉交換機使用，以便連接服務器和終端設備。
25G以太網(wǎng)相當于是10G以太網(wǎng)的升級版，兩者都采用了單通道SerDes技術，但25G以太網(wǎng)采用的通道速率是10G以太網(wǎng)通道速率的2.5倍，也就是說25G以太網(wǎng)的帶寬是10G以太網(wǎng)的2.5倍，其性能更加優(yōu)越。由于25G SFP28光模塊與10G SFP+光模塊具備相同的尺寸和接口，25G交換機和10G交換機具有相同的端口密度，因此，25G以太網(wǎng)可在無需增加線纜布線的情況下增加鏈路帶寬，有助于降低系統(tǒng)功耗和成本。隨著25G的熱度持續(xù)高漲，25G在市場上迅速的擴散，未來25G將為服務器與交換機之間的連接提供全面的解決方案。下圖展示了25G以太網(wǎng)從2014年到2018年以來的關鍵里程碑。
10G-25G-100G網(wǎng)絡升級路徑概述
由上可知，25G以太網(wǎng)和10G以太網(wǎng)一樣采用的單通道技術，但25G以太網(wǎng)單通道的速率卻是10G以太網(wǎng)的2.5倍，因此在該網(wǎng)絡升級路徑中，只需4個25Gb/s通道并行即可實現(xiàn)100G，這將大大節(jié)省光纖資源。在超大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心中，25G服務器和100G交換機已逐漸普及，并且正在逐步替代早前的10G服務器和40G交換機。10G-25G-100G網(wǎng)絡升級路徑雖然將吞吐量提高了2.5倍，但實際成本卻不高。隨著以太網(wǎng)技術的不斷創(chuàng)新，為了給更高帶寬的網(wǎng)絡鋪平道路，如200G/400G等，25G-100G網(wǎng)絡升級路徑將會給未來數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡升級提供有效路徑。該網(wǎng)絡升級路徑具備以下三大優(yōu)勢：
采用4x25Gbit/s方式實現(xiàn)100G比10x10Gbit/s方式更加經(jīng)濟高效，隨著25G以太網(wǎng)和100G以太網(wǎng)的普及化，未來25G SFP28和100G QSFP28光模塊的價格將持續(xù)降低。采用4x25Gbit/s方式部署網(wǎng)絡系統(tǒng)的功耗大大低于10x10Gbit/s的功耗，這也說明25G運行成本比10G低，更加具備優(yōu)勢。對于使用的光纖鏈路來說，從10G升級到100G需要10條光纖鏈路，但25G卻只需要4條光纖鏈路即可，這樣大大節(jié)省了光纖資源。
網(wǎng)絡升級路徑比較：10G-40G-100G VS 10G-25G-100G
在25G以太網(wǎng)標準發(fā)布前，企業(yè)、運營商等數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡升級方式一般是采用10G-40G，伴著25G以太網(wǎng)標準的正式發(fā)布，25G-100G網(wǎng)絡升級的方式以低成本、低功耗和高密度等優(yōu)勢獲得了更多的應用，促進了100G以太網(wǎng)快速發(fā)展。
經(jīng)過對比，可發(fā)現(xiàn)10G-25G-100G相對于10G-40G-100G網(wǎng)絡升級路徑而言明顯存在優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在如下三個方面：
10G-25G-100G網(wǎng)絡升級路徑可有效節(jié)省資本支出和運營支出。與40G不同的是，25G是10G的升級版，與10G擁有相同的設計，可重復使用的布線基礎架構，實現(xiàn)無縫升級，有效避免昂貴且復雜的布線系統(tǒng)更改。10G-25G-100G網(wǎng)絡升級路徑具備更低功耗。25G-100G連接時采用的單通道25G SerDes技術，與10G-40G連接時使用的單通道10G SerDes技術相似，但其性能卻提高了2.5倍，有效降低了每千兆位的功耗和成本，這意味著有效降低數(shù)據(jù)中心的散熱要求和運營支出。10G-25G-100G網(wǎng)絡升級路徑具備更高的端口密度。與10G-40G-100G網(wǎng)絡升級路徑相比，10G-25G-100G網(wǎng)絡升級路徑通過充分利用交換機端口提供了較低的單位帶寬成本，因此從40G直接升級到100G的成本高于從25G升級到100G的成本。
100G網(wǎng)絡升級路徑選擇建議
在計劃網(wǎng)絡升級時，應注重業(yè)務的規(guī)模以及未來網(wǎng)絡的擴展。
對于行業(yè)領先的巨頭公司而言，從25G升級到100G是最佳方法。因為25G存在明顯優(yōu)勢，可滿足不斷增長的網(wǎng)絡需求。而且一些大企業(yè)和大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心為了確保網(wǎng)絡實用性，滿足長期發(fā)展的要求，都愿意付出高成本換取高性能的網(wǎng)絡系統(tǒng)。
對于某些中小企業(yè)而言，則可不必放棄現(xiàn)在部署的40G而急于追求100G。因為當前網(wǎng)絡中的設備（如服務器）并不一定支持25G，在這種情況下，您就需要替換網(wǎng)絡設備和布線時所用的光模塊、線纜等，從而導致網(wǎng)絡成本增加。簡而言之，選擇10G-25G-100G網(wǎng)絡升級路徑可能意味著需要支付額外的費用。若是當前網(wǎng)絡能夠滿足您現(xiàn)有的需求且預算有限，那么建議您可保留現(xiàn)有的40G，然后在此基礎上升級網(wǎng)絡。但，如果您正在計劃優(yōu)化網(wǎng)絡架構或部署新網(wǎng)絡，那么考慮到未來業(yè)務的發(fā)展以及以太網(wǎng)的發(fā)展趨勢，建議您選擇10G-25G-100G。
總結
未來數(shù)據(jù)中心對更高速率和性能的需求將會永不停歇。回顧過去幾年25G的演進之路，您會發(fā)現(xiàn)25G的出現(xiàn)是下一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡帶寬和信道容量擴展的里程碑。25G-100G網(wǎng)絡升級通過提供更高的帶寬和端口密度，降低功耗和成本，顛覆了傳統(tǒng)的10G-40G網(wǎng)絡，提高了數(shù)據(jù)中心效率，為200G/400G的升級奠定了堅實的基礎。但無論您選擇哪種路徑進行網(wǎng)絡升級，都需根據(jù)實際的情況而定，因此網(wǎng)絡管理員在做出選擇前可優(yōu)先參考一些專業(yè)建議。
