400G數據中心網絡市場發展迅猛，更大吞吐量的交換芯片、更高速率的光連接件、爆炸式的數據增長，在合力加速數據中心網絡的發展。除此之外，隨著5G的蓬勃發展和基于視頻的數據傳輸的快速增長，數據中心需要升級容量才能滿足快速增長的數據和帶寬密集型應用需求。

所有這些驅動因素都在推動數據中心流量的持續增長，以及對大容量 400G 數據中心網絡解決方案的需求。由于數據密集型應用的容量需求激增遠超當前的高速傳輸能力，400G作為一種不斷演進的技術勢必大有可為，它擁有相對更低的運維成本 (OpEx)和更小的占用空間，能更好地滿足對光纖連接的迫切需求。

400G網絡概述

過去幾十年，我們見證了以太網速度從1G、10G/40G 到25G/100G 的轉變，以太網行業不斷創新以實現更高的網絡速度，在介紹400G網絡相關內容之前，我們需要了解數據中心網絡對話中定義和使用400G的各種方式：

400G：100G/400G等描述是指接口serdes速率，即單通道的傳輸容量；通常用于口頭描述單個接口的傳速速率，根據上下文，有時可以與 400GbE 和 400Gb/s 互換使用。

400GbE：是指以太網接口中可以通過單個鏈路傳輸的新一代容量速率。它基于 400GbE 物理層、管理參數和媒體訪問控制 (MAC) 參數必須滿足的IEEE 802.3bs認證標準。

400Gb/s：是指數據傳輸的速度，通常描述設備端口支持的最高傳輸速率，或是光連接件的傳輸速率。

400G網絡工作原理

對于100G網絡我們可能比較熟悉，在單個接口采用4路NRZ調制的25G信號完成100G傳輸；以太網傳輸速率的提升，通常有兩種方式：提升單通道傳輸速率和增加通道數量，而400G正是將單通道傳輸翻倍的同時也將通道數翻倍，通過PAM4調制技術傳輸8路50G信號實現400G傳輸（QSFP-DD）。

PAM4傳輸原理

400G 網絡部署優勢

傳輸密度更高：以100G交換機為例，NVIDIA 100G交換機SN2700/3700C的端口密度為32*100G/U，而400G交換機SN4700在1U面板上有32個400G QSFPDD端口，在相同高度下密度提升了四倍；

傳輸功耗更低：國家標準化管理委員會于2021年10月11日批準發布了《數據中心能效限定值及能效等級》，這使得如何降低傳輸能耗成為數據中心的重中之重，而400G相對于100G，單位信息傳輸能耗更低，也順應節能環保的需求；

可擴展性強：100G的QSFP28端口一般支持100G to 100G、100G to 4X25G兩種傳輸模式；而以NVIDIA SN4700為例的400G交換機支持400G to 400G、400G to 2X200G、400G to 4X100G、400G to 8X50G等多種傳輸模式，可以滿足各種網絡架構。

NVIDIA SN4700交換機支持的端口模式

400G網絡趨勢

趨勢 1：QSFP-DD。QSFP-DD 首開先河，使所有連接線纜都可以采用一 致的通用外型規格，不論是銅纜還是長距離光纖，無一例外。由65個組織組成的 QSFP-DD 多源協議 (MSA) 組還針對 QSFP-DD 外型規格發布了4.0版通用管理接口規范 (CMIS)。隨著400G采用率增長，QSFP-DD將為數據中心市場提供最小巧的400模塊，以及最高的端口帶寬密度，此外，CMIS 還有助于確保 QSFP-DD 模塊向后兼容所有基于QSFP的收發器，包括廣泛部署的40G/100G/200G產品。QSFP-DD的強大性能得到廣泛認可，最適合在400G數據中心網絡環境作為高密度、高速可插拔模塊使用。

趨勢 2：基于融合以太網的遠程直接內存訪問 (RoCE)。400G數據網絡是加快數據中心采用 RoCE 技術的關鍵。RDMA 支持零復制網絡，可以使網絡適配器與應用內存直接傳輸數據，無需在應用內存和操作系統的數據緩沖區之間復制數據。特別是，RoCEv2協議支持跨L3邊界的RDMA。

趨勢 3：智能網卡 (SmartNIC)。SmartNIC的出現對于400G 滿足數據中心新的海量帶寬需求發揮著關鍵作用。最近版本的 SmartNIC 提供兩個 25G/50G/100G/200G 端口或一個 400G 端口，以及具有 50G PAM4 SerDes 功能的以太網連接和 PCIE 4.0 主機連接。我們認為，對于提高網絡可編程性以及加速對提升數據中心效率至關重要的應用負載分流， SmartNIC 是不可或缺的組成部分。

納多德全棧式網絡解決方案

納多德基于對高速率網絡發展趨勢的理解，以及在光電子器件技術的突破，為客戶提供全棧式網絡解決方案。

納多德數據中心400G網絡解決方案

交換機

納多德在交換機側提供SN4410/SN4700分別作為leaf/spine交換機，基于Spectrum-3的SN4000系列交換機在支持高達400G傳輸速率的同時還擁有先進的網絡虛擬化技術，支持高性能、單通道 VXLAN 路由以及 IPv6/多協議標簽交換 (MPLS) Segment Routing，以及適用于基于 RoCE 和基于 GPUDirect 應用程序的強大高帶寬數據路徑。

NVIDIA Spectrum-3交換機

智能網卡

納多德在網卡側提供NVIDIA ConnectX SmartNIC智能網卡，采用NVIDIA ASAP2(加速交換與數據報處理技術?)，可加速網絡效能，并同時降低傳輸因特網協議(IP) 數據報時的 CPU 負荷，進而釋出更多處理器周期來執行應用程序。憑借無可匹敵的 RoCE 性能，ConnectX 智能網卡可為帶寬和延遲敏感型應用程序提供高效、高性能的遠程直接內存訪問 (RDMA) 服務。也可以選擇NVIDIA Bluefield DPU，Bluefield DPU將ConnectX的強大功能與可編程的ARM核及其他硬件卸載功能相結合，為軟件定義存儲、網絡、安全和管理工作負載提供強大支撐。

NVIDIA ConnectX 智能網卡

光模塊

在網絡的連接上，服務器與交換機的連接可以選擇使用納多德QDD to 2XQ28線纜，一臺SN4410連接48*100G網卡端口；在交換機的連接上可以選擇使用納多德QDD-400G-SR8光模塊連接兩臺SN4700。

納多德是光網絡解決方案的領先提供商，是NVIDIA網絡產品的Elite Partner，攜手NVIDIA實現光連接+網絡產品與解決方案的強強聯合，尤其是在InfiniBand高性能網絡建設與應用加速方面擁有深刻的業務理解和豐富的項目實施經驗，可根據用戶不同的應用場景，提供最優的InfiniBand高性能交換機+智能網卡+AOC/DAC/光模塊產品組合方案，為數據中心、高性能計算、邊緣計算、人工智能等應用場景提供更具優勢與價值的光網絡產品和整體解決方案，以低成本和出色的性能，大幅提高客戶業務加速能力。

審核編輯黃宇