在私有云、公有云數據中心以及服務商對高寬帶需求的驅動下，25G與100G普及率越來越高，200G/400G光學器件也從2019年開始陸續生產出貨，這意味著網絡升級成為了發展必然的趨勢。到目前為止，大多數服務器供應商已開始為服務器提供25G光纖網卡作為I/O（輸入/輸出）的選擇，以太網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占據著以太網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據中心朝著更高擴展性和靈活性的方向發展。本文將著重對比10G-40G-100G和10G-25G-100G網絡升級路徑，以便幫助用戶為網絡升級提供更好的路徑選擇。
10G-40G-100G網絡升級路徑
盡管100G以及更高速率是超大規模數據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。傳統企業的三層架構數據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40G網絡升級。
40G以太網概述
40G以太網開發于2008年，2010年正式獲得批準。40G以太網采用四個數據傳輸通道，每個通道的傳輸速率約為10Gbps，實現了40Gbit/s的以太網幀傳輸，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交換機在大型數據中心機房中可作為匯聚或葉交換機使用，在中小型企業網中可作為核心或脊交換機。
如今，40G以太網快速發展，不少中小企業在網絡部署時會選擇其作為解決方案，但目前40G系列產品價格一直居高不下且業務能力有限，未來發展將會受到限制。而且由于100G以太網比40G以太網在技術解決方案的統一性、標準的跟進以及產業鏈的發展等方面做得更加出色，不少運營商都直接跳過了40G以太網的部署，而選擇直接部署100G以太網。隨著100G以太網技術不斷地發展，100G系列產品價格也將逐漸降低，不久的將來會與40G系列產品價格處于同一水平。就目前市場情況而言，100G以太網占據了高速率網絡市場的主導地位，大大抑制了40G以太網的發展。
10G-40G-100G網絡升級路徑概述
10G-40G-100G網絡升級路徑主要是利用前期部署的10G設備和布線系統進行網絡升級，其中40G通過4個10G并行通道實現，100G通過10個10G并行通道實現。由于該網絡升級路徑是基于10G單通道實現，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的QSFP+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絡升級路徑時成本偏高。
10G-25G-100G網絡升級路徑
數據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以太網概述
自2014年25G被提出以來，谷歌、微軟、Arista 網絡、博通和Mellanox等公司一直推動著25G以太網標準的發展，意在實現25G架頂式服務器網絡。到目前為止，像25G網絡交換機、25G SFP28光模塊、25G DAC和25G AOC等25G系列產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網絡升級做準備。其中，25G網絡交換機在網絡中通常作為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以太網相當于是10G以太網的升級版，兩者都采用了單通道SerDes技術，但25G以太網采用的通道速率是10G以太網通道速率的2.5倍，也就是說25G以太網的帶寬是10G以太網的2.5倍，其性能更加優越。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，有助于降低系統功耗和成本。隨著25G的熱度持續高漲，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以太網從2014年到2018年以來的關鍵里程碑。
10G-25G-100G網絡升級路徑概述
由上可知，25G以太網和10G以太網一樣采用的單通道技術，但25G以太網單通道的速率卻是10G以太網的2.5倍，因此在該網絡升級路徑中，只需4個25Gb/s通道并行即可實現100G，這將大大節省光纖資源。在超大規模的數據中心中，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。隨著以太網技術的不斷創新，為了給更高帶寬的網絡鋪平道路，如200G/400G等，25G-100G網絡升級路徑將會給未來數據中心網絡升級提供有效路徑。該網絡升級路徑具備以下三大優勢：
采用4x25Gbit/s方式實現100G比10x10Gbit/s方式更加經濟高效，隨著25G以太網和100G以太網的普及化，未來25G SFP28和100G QSFP28光模塊的價格將持續降低。采用4x25Gbit/s方式部署網絡系統的功耗大大低于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，這樣大大節省了光纖資源。
網絡升級路徑比較：10G-40G-100G VS 10G-25G-100G
在25G以太網標準發布前，企業、運營商等數據中心的網絡升級方式一般是采用10G-40G，伴著25G以太網標準的正式發布，25G-100G網絡升級的方式以低成本、低功耗和高密度等優勢獲得了更多的應用，促進了100G以太網快速發展。
經過對比，可發現10G-25G-100G相對于10G-40G-100G網絡升級路徑而言明顯存在優勢，具體體現在如下三個方面：
10G-25G-100G網絡升級路徑可有效節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，實現無縫升級，有效避免昂貴且復雜的布線系統更改。10G-25G-100G網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據中心的散熱要求和運營支出。10G-25G-100G網絡升級路徑具備更高的端口密度。與10G-40G-100G網絡升級路徑相比，10G-25G-100G網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網絡升級路徑選擇建議
在計劃網絡升級時，應注重業務的規模以及未來網絡的擴展。
對于行業領先的巨頭公司而言，從25G升級到100G是最佳方法。因為25G存在明顯優勢，可滿足不斷增長的網絡需求。而且一些大企業和大規模的數據中心為了確保網絡實用性，滿足長期發展的要求，都愿意付出高成本換取高性能的網絡系統。
對于某些中小企業而言，則可不必放棄現在部署的40G而急于追求100G。因為當前網絡中的設備（如服務器）并不一定支持25G，在這種情況下，您就需要替換網絡設備和布線時所用的光模塊、線纜等，從而導致網絡成本增加。簡而言之，選擇10G-25G-100G網絡升級路徑可能意味著需要支付額外的費用。若是當前網絡能夠滿足您現有的需求且預算有限，那么建議您可保留現有的40G，然后在此基礎上升級網絡。但，如果您正在計劃優化網絡架構或部署新網絡，那么考慮到未來業務的發展以及以太網的發展趨勢，建議您選擇10G-25G-100G。
總結
未來數據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，您會發現25G的出現是下一代數據中心網絡帶寬和信道容量擴展的里程碑。25G-100G網絡升級通過提供更高的帶寬和端口密度，降低功耗和成本，顛覆了傳統的10G-40G網絡，提高了數據中心效率，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絡升級，都需根據實際的情況而定，因此網絡管理員在做出選擇前可優先參考一些專業建議。
