10G-25G-100G：未来数据中心升级的必然路径

在私有云、公有云数据中心以及服务商对高宽带需求的驱动下，25G与100G普及率越来越高，200G/400G光学器件也从2019年开始陆续生产出货，这意味着网络升级成为了发展必然的趋势。到目前为止，大多数服务器供应商已开始为服务器提供25G光纤网卡作为I/O（输入/输出）的选择，以太网的信号传输速率从早前的10G提升到25G、100G甚至更高。尽管目前1G、10G和40G占据着以太网端口市场的主要份额，但未来对25G和100G的需求将会比以往任何时候都要强烈，因为高带宽不可否认地正推动着数据中心朝着更高扩展性和灵活性的方向发展。本文将着重对比10G-40G-100G和10G-25G-100G网络升级路径，以便帮助用户为网络升级提供更好的路径选择。

10G-40G-100G网络升级路径

尽管100G以及更高速率是超大规模数据中心的下一个重要里程碑，但40G仍然可能会一直存在于市面上。传统企业的三层架构数据中心对密度要求较低且预算有限，因此可以直接在10G的基础上实现40G网络升级。

40G以太网概述

40G以太网开发于2008年，2010年正式获得批准。40G以太网采用四个数据传输通道，每个通道的传输速率约为10Gbps，实现了40Gbit/s的以太网帧传输，具备更高效率和更低管理成本。40G在四通道小型可插拔（QSFP+）的器件上运行，可支持高带宽的应用，如在线视频点播。40G交换机在大型数据中心机房中可作为汇聚或叶交换机使用，在中小型企业网中可作为核心或脊交换机。

如今，40G以太网快速发展，不少中小企业在网络部署时会选择其作为解决方案，但目前40G系列产品价格一直居高不下且业务能力有限，未来发展将会受到限制。而且由于100G以太网比40G以太网在技术解决方案的统一性、标准的跟进以及产业链的发展等方面做得更加出色，不少运营商都直接跳过了40G以太网的部署，而选择直接部署100G以太网。随着100G以太网技术不断地发展，100G系列产品价格也将逐渐降低，不久的将来会与40G系列产品价格处于同一水平。就目前市场情况而言，100G以太网占据了高速率网络市场的主导地位，大大抑制了40G以太网的发展。

10G-40G-100G网络升级路径概述

10G-40G-100G网络升级路径主要是利用前期部署的10G设备和布线系统进行网络升级，其中40G通过4个10G并行通道实现，100G通过10个10G并行通道实现。由于该网络升级路径是基于10G单通道实现，因此在部署时需要大量的光纤跳线，从而导致布线更加复杂且成本更高。与此同时，当想实现长距离传输时，40G QSFP+光模块（如40G QSFP+ LR4光模块）需要通过波分复用技术将4个10G通道集成到一条连路上进行传输，尤其是对于用于超长距离传输的QSFP+光模块而言，如QSFP+ ER4光模块，正因如此，QSFP+光模块的成本一直居高不下，从而导致在选择该网络升级路径时成本偏高。

10G-25G-100G网络升级路径

数据中心正以前所未有的速度扩展，推动了服务器与交换机之间连接对于更高带宽的需求，为了迎合这一趋势，接入网已逐步从10G升级为25G，这也为服务器与ToR交换机的连接提供了高密度、低成本和低功耗的解决方案。

25G以太网概述

自2014年25G被提出以来，谷歌、微软、Arista 网络、博通和Mellanox等公司一直推动着25G以太网标准的发展，意在实现25G架顶式服务器网络。到目前为止，像25G网络交换机、25G SFP28光模块、25G DAC和25G AOC等25G系列产品已获得越来越多的用户认可，且25G服务器也正在普及中，为100G网络升级做准备。其中，25G网络交换机在网络中通常作为ToR交换机或者叶交换机使用，以便连接服务器和终端设备。

25G以太网相当于是10G以太网的升级版，两者都采用了单通道SerDes技术，但25G以太网采用的通道速率是10G以太网通道速率的2.5倍，也就是说25G以太网的带宽是10G以太网的2.5倍，其性能更加优越。由于25G SFP28光模块与10G SFP+光模块具备相同的尺寸和接口，25G交换机和10G交换机具有相同的端口密度，因此，25G以太网可在无需增加线缆布线的情况下增加链路带宽，有助于降低系统功耗和成本。随着25G的热度持续高涨，25G在市场上迅速的扩散，未来25G将为服务器与交换机之间的连接提供全面的解决方案。下图展示了25G以太网从2014年到2018年以来的关键里程碑。

10G-25G-100G网络升级路径概述

由上可知，25G以太网和10G以太网一样采用的单通道技术，但25G以太网单通道的速率却是10G以太网的2.5倍，因此在该网络升级路径中，只需4个25Gb/s通道并行即可实现100G，这将大大节省光纤资源。在超大规模的数据中心中，25G服务器和100G交换机已逐渐普及，并且正在逐步替代早前的10G服务器和40G交换机。10G-25G-100G网络升级路径虽然将吞吐量提高了2.5倍，但实际成本却不高。随着以太网技术的不断创新，为了给更高带宽的网络铺平道路，如200G/400G等，25G-100G网络升级路径将会给未来数据中心网络升级提供有效路径。该网络升级路径具备以下三大优势：

• 采用4x25Gbit/s方式实现100G比10x10Gbit/s方式更加经济高效，随着25G以太网和100G以太网的普及化，未来25G SFP28和100G QSFP28光模块的价格将持续降低。

• 采用4x25Gbit/s方式部署网络系统的功耗大大低于10x10Gbit/s的功耗，这也说明25G运行成本比10G低，更加具备优势。

• 对于使用的光纤链路来说，从10G升级到100G需要10条光纤链路，但25G却只需要4条光纤链路即可，这样大大节省了光纤资源。

网络升级路径比较：10G-40G-100G VS 10G-25G-100G

在25G以太网标准发布前，企业、运营商等数据中心的网络升级方式一般是采用10G-40G，伴着25G以太网标准的正式发布，25G-100G网络升级的方式以低成本、低功耗和高密度等优势获得了更多的应用，促进了100G以太网快速发展。

经过对比，可发现10G-25G-100G相对于10G-40G-100G网络升级路径而言明显存在优势，具体体现在如下三个方面：

• 10G-25G-100G网络升级路径可有效节省资本支出和运营支出。与40G不同的是，25G是10G的升级版，与10G拥有相同的设计，可重复使用的布线基础架构，实现无缝升级，有效避免昂贵且复杂的布线系统更改。

• 10G-25G-100G网络升级路径具备更低功耗。25G-100G连接时采用的单通道25G SerDes技术，与10G-40G连接时使用的单通道10G SerDes技术相似，但其性能却提高了2.5倍，有效降低了每千兆位的功耗和成本，这意味着有效降低数据中心的散热要求和运营支出。

• 10G-25G-100G网络升级路径具备更高的端口密度。与10G-40G-100G网络升级路径相比，10G-25G-100G网络升级路径通过充分利用交换机端口提供了较低的单位带宽成本，因此从40G直接升级到100G的成本高于从25G升级到100G的成本

100G网络升级路径选择建议

在计划网络升级时，应注重业务的规模以及未来网络的扩展。

对于行业领先的巨头公司而言，从25G升级到100G是理想方法。因为25G存在明显优势，可满足不断增长的网络需求。而且一些大企业和大规模的数据中心为了确保网络实用性，满足长期发展的要求，都愿意付出高成本换取高性能的网络系统。

对于某些中小企业而言，则可不必放弃现在部署的40G而急于追求100G。因为当前网络中的设备（如服务器）并不一定支持25G，在这种情况下，您就需要替换网络设备和布线时所用的光模块、线缆等，从而导致网络成本增加。简而言之，选择10G-25G-100G网络升级路径可能意味着需要支付额外的费用。若是当前网络能够满足您现有的需求且预算有限，那么建议您可保留现有的40G，然后在此基础上升级网络。但，如果您正在计划优化网络架构或部署新网络，那么考虑到未来业务的发展以及以太网的发展趋势，建议您选择10G-25G-100G。

总结

未来数据中心对更高速率和性能的需求将会永不停歇。回顾过去几年25G的演进之路，您会发现25G的出现是下一代数据中心网络带宽和信道容量扩展的里程碑。25G-100G网络升级通过提供更高的带宽和端口密度，降低功耗和成本，颠覆了传统的10G-40G网络，提高了数据中心效率，为200G/400G的升级奠定了坚实的基础。但无论您选择哪种路径进行网络升级，都需根据实际的情况而定，因此网络管理员在做出选择前可优先参考一些专业建议。