【从25Gb迈向100Gb与400Gb规格】以太网路的世代交替

以Google与微软为首，加上Arista Networks、Broadcom与Mellanox等网通厂商，在2014年7月初，组成25Gb以太网路联盟（25 Gigabit Ethernet Consortium），改变了以太网路的发展进程。

在10年前，一般认为以太网路的升级路径，是从1Gb开始，沿着10Gb—40Gb—100Gb的路线进行，然而自从5年前25Gb以太网路联盟诞生后，新的25Gb规格短时间内便站稳脚步，进一步以此延伸发展出新的50Gb、100Gb与400Gb规格，也让以太网路的升级路径，成为10Gb—25/50Gb—100Gb—400Gb。

到了今日，资料中心的网络架构已大不同于5年前。

在服务器端，10Gb早已成为主流，并开始转往25Gb；在交换器方面，100Gb也已经相当成熟，作为上行/骨干网络（Uplink/Spine）的传输通道，取代40Gb的角色，而新一代的400Gb规格产品也已经开始出货，带宽规格的升级速度明显越来越快。

【以太网路的传输速度发展】在云端服务基础建设需求的推动下，以太网路的规格更新，在2010年代以后变得十分频繁。

而2015年标准化的25Gb与50Gb规格，是推动新一代以太网路发展的起点，新的100Gb（25Gb×4或50Gb×2）、200Gb（25Gb×8或50Gb×4）与400Gb（25Gb×16或50Gb×8）规格，都是由此发展而来。

接下来预订于2021年完成的单线100Gb规格，预期将会成为下一波以太网路发展的新起点，可由此发展出成本更低的200Gb、400Gb，以至800Gb以上的新规格。（图片、资料来源／Synopsys）

主流以太网路规格的世代交替

当前各市调公司的以太网路应用报告，都指出了共同的趋势：资料中心以太网路的主流规格，已从2010年代中期的10Gb与40Gb，转移到25Gb与100Gb。

关键转折点发生在2017年后期，2014年问世、2015年推出首批产品的25Gb规格，仅仅花了两年的时间，便超越了原有的40Gb规格产品。25Gb除了作为10Gb规格的接班人，为服务器提供更大的传输带宽外，还提供了基于25Gb“4线化”而成、成本更低的新一代100Gb规格，让100Gb以太网路在2017年后大幅成长，迅速成为主流规格之一。

25/50Gb规格引领新世代以太网路的发展

在这一轮以太网路的技术规格发展，25Gb的出现是重大关键，不仅提高了服务器端的传输带宽，更重要的是，透过25Gb与多线（Multi-lane）技术的结合，建立了通往100Gb以上超高速网络的便利途径。

事实上，25Gb规格的制订，正是以便于扩展到100Gb以上带宽为目的。因为，25Gb其实就是将100Gb带宽拆成1/4，反过来，若将25Gb“4线化”或“4通道化”，就是100Gb。比起早先由10Gb“10线化”而成的100Gb规格（802.3ba），基于25Gb“4线化”的100Gb规格，成本明显低了许多，促成100Gb以上规格加速发展。

而IEEE先后在802.3by与802.3bj协定中，予以25Gb规格标准化以后，也接着着手制定单线50Gb的新规格802.3cd。然而，50Gb本身不像25Gb那样普及，却是扩展到更高带宽的重要桥梁，能以更简单的架构，实现200Gb与400Gb的网络带宽。

接下来，为了跨越到400Gb等级以上带宽，IEEE已发布了单线100Gb的新规格，802.3ck小组也正在发展一系列基于单线100Gb架构的新标准，将会成为下一波以太网路发展的新起点，可更简便地提供400Gb带宽。

驱动以太网路发展的新动力

以太网路诞生至今不过40年，从早期的10Mb推进到10Gb，耗费了超过20年，但接下来，从10Gb发展到40Gb/100Gb只花了10年，然后仅仅过了6、7年，就推进到400Gb规格。

驱动以太网路加速发展的动力，是万维网（WWW）的兴起。在万维网出现之前的20年间，以太网路的速度增长，大约是每10年左右提高一个量级，如1980～1990年代初期的20多年间，通行的规格为10Mb，直到1993年才转为100Mb。

但是，从万维网兴起后的1990年代，只需5年左右时间，以太网路的速度就能更新一代，如1998年诞生了1Gb规格，接着，在10Gb便在2002年问世，然后，到了2011年，又出现了40Gb/100Gb规格。

接下来，到了2010年是另一个重要转折点，因为，架构在万维网上的云端服务，以及支撑云端服务的超大规模资料中心，从此时开始蓬勃发展。

而这样的趋势逐渐发酵，在2016～2017年间出现了重大变化——云端服务供应商所购买的服务器数量，与以太网路交换器销售份额，超过了一般企业。

也就是说，当前超过一半的新售服务器与交换器，是部署在云端与服务供应商的大型或超大规模资料中心内，连带也促成了新一代以太网路的急迫需求，这些公司体认到，唯有引进更高传输速度的以太网路规格，才能让大型或超大规模资料中心内的数千台服务器，有效率地互连与传输资料，这也让云端服务业者为驱动以太网路发展的主要动力。

迈向1Tb等级带宽的以太网路

目前IEEE制定的以太网路标准，最高只到400Gb，不过稍早以太网路连盟（Ethernet Allianc）在其2018年版技术路线图中，已经提出了800Gb与1.6Tb以太网路的展望。

事实上，早在2010年时， Facebook工程师Donn Lee就曾表示，Facebook资料中心所当时就已经需要100Gb以太网路，未来则需要1Tb以太网路，预期1座Facebook资料中心将需要64条1Tb以太网路作为骨干通道。但就2010年当时，1Tb等级的以太网路还遥不可及。时隔9年之后，目前的技术进展，已让1Tb等级以太网路露出曙光。

透过IEEE、100G Lambda MSA、Optical Internetworking Forum (OIF)等组织新发展的单线100Gb技术，透过聚合8条100Gb通道就能得到800Gb带宽，而若采用10线或16线的聚合技术，便可望实现1Tb与1.6Tb以太网路，将以太网路推到Tb等级带宽。

资料中心以太网路主流规格的变化趋势

在2016年以前，10Gb与40Gb规格仍是以太网路交换器出货的主流，不过，在2016～2017年之间，25Gb与100Gb规格的份额开始迅速成长，逐渐超越10Gb与40Gb规格，进而在2018～2019年以后，完成从10/40Gb到25/100Gb的世代交替。资料来源：650 Group Long Term Ethernet Switch Forecast，2017年12月

超大型资料中心成为以太网路发展主要驱动力

从上两图可以看出，随着云端服务在2010年代初期的兴起，支撑云端服务的超大规模资料中心迅速增加，云端服务业者购买的服务器与以太网路交换器比重，也迅速提高，并在2016～2017年间超过一般企业，一半以上的新售服务器与交换器，是部署在云端业者的大型或超大规模资料中心，由此也带来对于新一代超高速以太网路的急迫需求，进而让云端业者的基础建设需求，成为促进以太网路发展的主要推动力。资料来源：Dell’Oro，2017年1月

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