以太网（Ethernet）的发展：100G以太网之路

(作者：Joel Goergen，Force10 Networks技术副总裁兼首席科学家)

网络流量快速增长很快就突破了当前以太网传输速度标准的极限。  目前我们应当做些什么才能保证网络能够为未来用户的新需求做好准备？  让我们先来看一下当前以太网是如何应用的。

先看一下围绕以太网的整个体系是怎样的？  仔细看一下（图1），以太网体系可以分成四个不同的部分：内容供应商、宽带接入网络、数据中心和企业、研究以及政府机构。 将这四个部分连接起来的就是互联网主干。

图 1： 以太网体系

　　传统上，以太网在数据中心和企业局域网占主导地位。  过去七年时间里，我们看到以太网开始渗透到整个体系的其它部分。  首先，研究和教育机构开始将以太网作为为全球科学家提供大型计算资源的经济方式。  今天，宽带接入网络中采用以太网的趋势也很明显，以太网的成本优势和带宽灵活性提供了具有吸引力的价格选择。  这些市场的发展导致以太网市场的快速发展，并且推动了会聚在以太网技术的长期趋势。 

推动对更高速度以太网技术的需求是什么呢？ 我们可以看到多种趋势的会聚正在推动对更高速度以太网的需求。  其中最主要的因素就是视频等带宽密集应用推动网络流量快速增长。  随着因特网娱乐应用不断增加，从企业到主干在内的每一级网络都在逼近其当前的速度极限。 

那么我们如何来提高网络带宽呢？整个体系的许多部分正在转向万兆（10G）以太网，但网络业务流量的增长速度已经快速超过万兆以太网的能力。  这在很大程度上是由于链路汇接（LAG）问题导致的。目前普遍使用链路汇接技术将多个不同的网络管道汇接到单个虚拟管道中。  LAG主要是针对大约四个链路进行性能和管理优化的。  在整个生态体系的一些部分，业务流量几乎每年翻一番，并且到2010年都将保持这一速度。  即使四个万兆以太网管道连接起来，也不足以提供所需要的容量。  要满足需求，需要更新的技术。  这也是目前IEEE正在开发的。 

IEEE高速研究组（Higher Speed Study Group）最近同意研究在40 Gbps和100 Gbps下一代以太网技术标准。  两种速度主要针对服务器和网络方面不同的需求。  IEEE研究40 Gbps主要针对计算应用，而100 Gbps则主要针对核心和汇接应用。  通过提供两种速度，IEEE意在保证以太网能够更高效更经济地满足不同应用的需要，进一步推动基于以太网技术的网络会聚。

表1给出的是40 Gbps 和 100 Gbps的最初技术规格。 每种速度针对不同的应用，如技术规格列表中所示。

表1： 40G和100G物理层信号技术要求

要达到这么高的速度，需要重新考虑系统设计。  2008年，业界将开始讨论和研究如何在系统级支持40G和100G以太网。  10年前，系统背板通道是2.5 Gbps，当时许多人的预测是最快的理论速度是3.1 Gbps。  今天我们正在开发10个4Gbps和4个25Gbps的背板通道。

随着系统要求的提升，系统功率也在提高。  4个25 Gbps通道需要更大电源；100Gbps处理器需要更大量的存储器，当然也需要更大功率；微处理技术也需要更大功率。  对此，需要寻找解决方案。  功率事关未来。  同时，功率也是重大的障碍。  我们需要保证电路板的供电。  不仅要为电路板供电，还需要控制如此大的功率并保证系统冷却。  随着我们转向速度更快的以太网，这些都是业界面对的主要问题。

今天，如果考虑网络容量，我们必须面对这样的事实，即带宽遇到了问题。  我们必须寻找解决这些问题的方法。  开发40 Gbps和100 Gbps以太网标准是以太网行业面对不断增长的带宽密集应用为网络带来的带宽压力做出的响应。