万兆家庭网络的时代

作者: 阮一峰

日期: 2022年2月 4日

最近,我想将家里的网络设备,都升级到千兆。

但是一查,千兆网络已经有点过时了,正在让位给万兆网络。我做了一些研究,本文就来谈谈相关的各种事情。

一、带宽进化的历史

我还记得,大概20年前,第一次在家里上网,用的是 56K Modem。

56K 表示这个设备每秒可以传送 56000 个二进制位(Bit),完整的单位是 56Kbps(bits per second)。网络的传送速率又称带宽(bandwidth),所以它的带宽就是 56K。

我们知道,八个二进制位(bit)组成一个字节(byte),因此 56Kbps 的最高下载速度是每秒 7000 个字节(56000 / 8),即 6.84KB(7000 / 1024)。一张 100KB 的图片需要 14.6 秒才能下载完毕(100 / 6.84),真的很慢。

后来有一阵,上海推出 ISDN 上网,带宽到了 144K。这个速率是 56K 的两倍多,其实也很慢,不是很吸引人。

21世纪初,ADSL 出现了,带宽达到了 512K,相当于传统拨号上网的 9 倍,当时就把这叫做宽带上网。

ADSL 的带宽不断提升,很快就从 512K 翻了一倍,达到 1024K,也就是 1M。我印象中,ADSL 最高做到了下载速率 8Mbps。它通过电话铜线上网,有物理限制,再高就上不去了。

2010年以后,光纤上网出现了,取代了 ADSL。光纤的速率可以做得很高,最早是 10Mbps,后来是100M(百兆)、1000M(千兆)、直到现在的 10000M(万兆)。因为 1000M 是 1G,所以万兆也写成 10G。

从 ADSL 的 512K 到光纤的 10G,大概20年的时间,个人的上网带宽(即下载速度)增加了2万倍,平均每年1000倍,这实在是很惊人的增长速度。

二、家庭的入户带宽

现在办理有线上网,都是先去通信服务商申请光纤入户。

申请光纤时,你需要设定开通的带宽。带宽最大,收费越贵。

上海的宽带价格,目前大概 100M 是每月几十元人民币,1000M 是每月100元~200元人民币。高于千兆的宽带,现在还不提供。也就是说,国内的家庭宽带,现在最高只能到千兆。

国外有些国家,已经可以申请家庭的万兆光纤上网,费用不便宜,每月大概需要几十美元。

三、万兆家庭局域网

读到这里,你可能会有疑问,既然入户宽带现在最高只有千兆,家里有必要搭建万兆的局域网吗?

说得没错,你跟外网的通信速度,确实还不会超过千兆。但问题是,家庭的上网设备现在越来越多,这些设备之间会有通信,我们总是希望内网通信越快越好。

举例来说,我家有一个存储设备 NAS,电脑、手机、电视都会跟它读写文件,它的带宽就需要很大。现在的视频文件都非常大,比如一个 5GB 的文件,在千兆网络上传输最少也需要40秒,在万兆网络上只需要4秒。

四、万兆上网设备

搭建万兆局域网,需要万兆路由器和万兆网卡,网线可能也要升级。网络的每个部分几乎都需要改造,投入是非常大的。

万兆设备的价格,现在都很贵。比如,万兆路由器目前都是几千元,而千兆路由器便宜的只要100多元人民币。

万兆网卡也要几百元一张,而且很多硬件设备不支持。目前,好像还没有自带万兆网卡的品牌电脑。苹果的 Mac Mini 主机可以选配万兆网卡,价格会贵 100 美元。

由于万兆网卡(10G)还不够普及,现在较常见的是 2.5G 或 5G 的网卡。

五、万兆通信的接口

通信接口方面,USB 3.0 的带宽是 5Gbps,USB 3.1 是 10Gbps,雷电 3 可以达到 40Gbps,所以购买后面两个接口的外置万兆网卡是可以的,USB 3.0 最高只能用外置 5G 网卡。

(图片说明:雷电 3 接口的外置万兆网卡。)

无线方面,单链路的情况下,WiFi4(802.11n)带宽最高为 150Mbps,WiFi5(802.11ac)为 433Mbps 或 867Mbps,WiFi6(802.11ax)为 1200Mbps。

这意味着,单个设备的 WiFi 通信,正常情况下远远达不到万兆,即使是 WiFi6,下载或上传最高也只能到千兆左右,万兆上网还是必须通过有线连接。

顺便提一句,4G 通信的带宽是 100Mbps,5G 通信是 1Gbps(据说未来可以到 20Gbps)。

六、万兆网络的应用

万兆网络的主要好处,就是大文件的传输,以及多设备同时通信。

其他的应用场景,一般来说,千兆网络都可以满足。比如,4K 视频的实时播放,最低只需要 25Mbps,画质好一点需要 45Mbps ~ 75Mbps;8K 视频需要 90Mbps ~ 300Mbps;同等画质的 VR 视频需要的带宽会更大一些,但都没有超过千兆网络的最高速率。

万兆网络的更大意义,或许在于跟 USB 3.0 接入的本地设备相比,它接入的网络设备的通信速率,两者是一样的。这意味着,互联网与本地设备,在万兆网络下,可以视为位于相同的"数据总线"上。

举例来说,本地硬盘与网络硬盘的速度差异,你使用万兆网络很可能无法区分,它们的读写速度是一样的。因此在万兆网络下,本地硬盘完全可以被网络硬盘取代,数据存储网络化。

七、总结

随着数据消费的增加,万兆网络肯定是未来的趋势,虽然相关设备现在还很昂贵。

可以预期,大概就在今后几年,(1)家庭光纤将会升级,带宽达到万兆;(2)万兆网卡的设备也会越来越多。这两个因素会迅速推动万兆网络成为主流。

(完)

留言(48条)

感谢分享

2万/20年=平均每年1000倍,这样算不科学吧,应该是2万^1/20=1.64倍

引用贝壳的发言:

2万/20年=平均每年1000倍,这样算不科学吧,应该是2万^1/20=1.64倍

如果按照1.5年一个周期计算,2万^(1.5/20)=2.1倍,和摩尔定律基本吻合

> 从 ADSL 的 512K 到光纤的 10G,大概20年的时间,个人的上网带宽(即下载速度)增加了2万倍,平均每年1000倍

每年1000倍这么个平均法,有点怪怪的。每年增长率,应该是64%;平均每年增长带宽,应该是500Mbps。

下载的带宽由客户端和服务器端共同决定,即使客户端有千兆,服务器只有百兆,那么真实带宽仍然是百兆。

机房带宽已经10年没降价了,下载带宽大于百兆的服务器几乎没有。其实现在百兆以上的家庭带宽都是浪费钱。

应该是公司的应用会推动局域万兆网。。将来到公司配的都是轻终端,所有的东西都放到服务器上运算,传界面下来而已。。。越大的公司越是如此。。

那个外置网卡型号是哪个?

家里最近装修,看来有必要预埋支持万兆网络的光纤/网线了。

引用bbb的发言:

应该是公司的应用会推动局域万兆网。。将来到公司配的都是轻终端,所有的东西都放到服务器上运算,传界面下来而已。。。越大的公司越是如此。。

而且,公司还可以利用管理软件对员工工作时间进行计时,空闲判断,统计、优化输入产出比等等。。。

家用需求一般都是比较滞后跟随 且 上限比较低的。。我并没觉的家里用100M与1000M有太多的区别,如果就平时这样玩玩游戏、下载点东西、在线看点视频。。毕竟大部分的软件平台运算还是跑在本地终端上的。。对带宽需求没有那么大。。

现在宽带多少M多少KM入户的,都是名义上的值,如果真的那么多户同时满带宽下载上传,小区中转节点肯定是受不住的。。。

受益頗多,感謝博主,希望您能創作出更多像這樣的原創博文。

用万兆网盘取代本地硬盘是基本不可能的,先不说服务器带宽的问题,就算假设有无限的带宽,远程连接的本质决定了通讯延迟是数十到上百毫秒级别的而不是通常SSD的数毫秒甚至纳秒级别的。除非想要重新体验HDD的感受,不然至少常用的软件和系统都肯定是要本地硬盘来存储的。网络硬盘最多替代数据盘或者归档盘。

可以去想这样一个问题,家庭去申请公网ip,然后搭建网盘,或者nas服务。是不是可以赚一笔收入

楼上那个说家庭做nas服务的,你可能是外宾,还没受过社会主义铁拳。即便是现在的网速,各家运营商都对公网ip管理严格,从不承诺固定ip,另外常用的80 21端口等都是被封了的,你想搭建web服务基本只能悄悄自己用,自己用都随时可能被封

网速的增长确实很猛。从感觉上说,网速增长速度远远高于cpu运算速度的增长。

1000Mb应大概等于1Gb,而不是等于,有误导。

引用吴昊昊的发言:

可以去想这样一个问题,家庭去申请公网ip,然后搭建网盘,或者nas服务。是不是可以赚一笔收入

绝对不会赚钱的,除了高昂的存储和带宽成本,你还要一个团队来负责维护内容,不如分分钟吃牢饭。

引用fan的发言:

绝对不会赚钱的,除了高昂的存储和带宽成本,你还要一个团队来负责维护内容,不如分分钟吃牢饭。

像V2EX学习!

家庭现在可以上万兆网络和4万兆网络。终端设备目前用2500兆网络就好。4个2.5G带宽的电脑可以跑满一个万兆,16个2.5G的电脑可以跑满一个4万兆的网络。

一个家庭办公电脑,一个存储服务器,一个应用服务器,一个笔记本可移动电脑,一台电视,三台游戏机,七八个手机,四五个平板,还有十几个智能插座,几十个数据采集器,其实4万兆网络都很紧张。

内啥,强迫症挑一点错:“二、家庭的入户带宽”的第二行:“带宽最大,收费越贵。”中“最”不应该是“越”吗

引用puttylink的发言:

网速的增长确实很猛。从感觉上说,网速增长速度远远高于cpu运算速度的增长。

网速增长应该不是很猛 是之前压制得很猛=。=

我觉得还有很长一段路要走,我们的5g都慢得很。而且很多地方没信号。
我家里装的千兆,速度很不稳定。

万兆局域网对于家庭NAS用户还是有意义的。至于万兆宽带,暂时还看不到实用场景。

另:国内的互联网基础建设已经很不错了,联通电信对比suddenlink简直是良心企业

引用Jonney的发言:

下载的带宽由客户端和服务器端共同决定,即使客户端有千兆,服务器只有百兆,那么真实带宽仍然是百兆。

机房带宽已经10年没降价了,下载带宽大于百兆的服务器几乎没有。其实现在百兆以上的家庭带宽都是浪费钱。

并不能这样说,大文件都是走P2P或者其他的什么,总之能让你突破百兆(12.8Mb/s)的速度。steam 迅雷 网盘都可以让千兆网踩到顶。单纯看视频倒是没什么问题

引用Fresno的发言:

万兆局域网对于家庭NAS用户还是有意义的。至于万兆宽带,暂时还看不到实用场景。

另:国内的互联网基础建设已经很不错了,联通电信对比suddenlink简直是良心企业

可能目前最大利好的就是云主机云游戏这类的吧

不管是从前的铜线还是现在的光纤,标榜多快的网速最后都得看你附近有多少户跟你共享了一条线[doge]

理论,全都是理论上的!当初承诺是2M带宽时实际只能达到128K;升到4M,8M,200M时只能到500K左右;升到100M时,只有到QQ官网下QQ才能达到三四M,现在到200M带宽了,一般也就三四M顶天了,当然,QQ官网下QQ还是快,能达到8、9M了;到万兆时能给你20M的速度就不错了,不要问原因,这几十年了达不到带宽也没人问出原因,唱一首凉凉吧,宽带之路道远,技术工程师所有的开拓创新的努力都死在了业务运营商上,技术永不能干得过贸易!倪总工非常有话说:)

引用吴昊昊的发言:

可以去想这样一个问题,家庭去申请公网ip,然后搭建网盘,或者nas服务。是不是可以赚一笔收入

哈哈,明显没挨过打。家庭带宽月流量,尤其是上行流量,超过一定限度(比如1T),会被封网的。

网站首页做什么改动了?一打开首页就卡死了。

我一直有一个问题搞不懂,假设现在是万兆的带宽,下载速度达到了1G/s,但是硬盘的读写速度肯定达不到,即便是固态也达不到,硬盘的写入速度近20年应该没有怎么提高。数据最终都是要持久化到硬盘上的,这种情况怎么办?

引用林林的发言:

1000Mb应大概等于1Gb,而不是等于,有误导。

是等于。在宽带描述方面k就是1000,不是1024

引用王大炮的发言:

理论,全都是理论上的!当初承诺是2M带宽时实际只能达到128K;升到4M,8M,200M时只能到500K左右;升到100M时,只有到QQ官网下QQ才能达到三四M,现在到200M带宽了,一般也就三四M顶天了,当然,QQ官网下QQ还是快,能达到8、9M了;到万兆时能给你20M的速度就不错了,不要问原因,这几十年了达不到带宽也没人问出原因,唱一首凉凉吧,宽带之路道远,技术工程师所有的开拓创新的努力都死在了业务运营商上,技术永不能干得过贸易!倪总工非常有话说:)

技术永不能干得过贸易,也可以理解为技术不能左右市场。从短期来说,确实是。 但从长远来说,社会的基本的底层动力是技术驱动。 再换句话说,第一技术要发展要有人用,小的技术创新或者技术观点一定左右不了市场,虽然我自己也是做技术的,也切肤感受过,很难受,但感情属于感情,任何一个技术要长远发展就必须有人用,可怎么推广,这是技术活,不是好的技术就能被人用。第二,推广本身需要循序渐进,人需要吃饭, 机器需要烧油,企业需要现金流,你问问自己干一个不给你工资是否能接受,2个月,3个月呢,你就没有资格说那些搞市场的人。第三,技术的发展受限于一个社会人民的整体认知,习惯,生活水平等等,不是好的东西你就能买得起,用得起。

作为一个搞技术的既要把业务做精通,也要关注其他影响技术发展的因素。 单纯的技术观念 跟 国民党单纯的军事观念是一样的, 你是不是看过一个国民党军官被俘后大喊: 我不服,有本事拉开架势在干一仗。

边际效益递减,新场景没出来之前,通信技术的提升有限,5G,WIFI6,万兆宽带都是如此。
显示技术和电池技术的突破才能带来VR落地,进而盘活全局。

“平均每年1000倍”不妥吧,大约每年增长64.08%

三到五年内,万兆的网络基本可以实现一线城市全覆盖,但跟5g一样,大部分人使用只是更方便而已,而并非是必需品

引用江岩的发言:

我一直有一个问题搞不懂,假设现在是万兆的带宽,下载速度达到了1G/s,但是硬盘的读写速度肯定达不到,即便是固态也达不到,硬盘的写入速度近20年应该没有怎么提高。数据最终都是要持久化到硬盘上的,这种情况怎么办?

我理解的话,你的程序是跑在内存的,而不是在硬盘,当你的程序启动后,除了需要另外加载的资源,理论上的速度瓶颈是在内存读写,而不是硬盘的读写。

目前即使内网速度达到10G了,但是设备的IO也跟不上。按照目前最快SSD的读取速率7.4G,你的带宽还闲置了一部分。写入呢?6.4G,10G的带宽也用不满。

引用吴昊昊的发言:

可以去想这样一个问题,家庭去申请公网ip,然后搭建网盘,或者nas服务。是不是可以赚一笔收入

自己用用还行,想拿来对外提供服务,你首先备不了案,其次家庭申请的公网ip一些常用端口是不让用的,比如80

现在内网万兆太贵而且麻烦了,千兆在文件传输这个场景又不太够用,不过,想十几年前,局域网传输速率十兆就很知足了,现在千兆不够用,也感觉时代变化

现在还有百兆以下的宽带吗?我记得之前联通给免费把50M升到了100M,不知道真的假的。

最近正好在搞Wi-Fi的资料,IEEE 802.11be 2024年就要定版了...总流能 ≥ 30G...
当前电口交换机特别是支持802.3bt的PoE++ 基本上市面上没有,或者说得看给谁供货了
另外早5年前的家庭装修应该很少有人先见之明的 Cat6a 起步吧..更甚者直接上 7?
所以个人理解还是后续加宽提速大概率走光?
这真的是说不清的未来了。

越快越好

引用Jonney的发言:

下载的带宽由客户端和服务器端共同决定,即使客户端有千兆,服务器只有百兆,那么真实带宽仍然是百兆。

机房带宽已经10年没降价了,下载带宽大于百兆的服务器几乎没有。其实现在百兆以上的家庭带宽都是浪费钱。

如果你下载过BT就不会这么说了,BT的热种子可以轻轻松松跑满你的千兆带宽。

引用黑色自由的发言:

目前即使内网速度达到10G了,但是设备的IO也跟不上。按照目前最快SSD的读取速率7.4G,你的带宽还闲置了一部分。写入呢?6.4G,10G的带宽也用不满。

网络的单位是bit不是Byte,换算成复制文件的速度,应该除8,所以10G网络下复制文件最多也只能到1.25GB/s。和本地硬盘相比,网络最大的问题还是延迟,导致复制小文件时会非常非常慢。

ms510tx 貌似功率 26w,在我家的弱电里,底部铁壳温度为 60 多度(中部地区 6 月),摸着烫手,万兆发热较大。

我觉得现在大部分家庭网络千兆速度99%的时间都是闲置的,就下载的时候需要,电信运营商应该可以推出按时间和高峰传输使用时间的伸缩套餐,可能对于大部分家庭更实惠。但三大运营商垄断性质的根本不会考虑这个。。。

引用黑色自由的发言:

目前即使内网速度达到10G了,但是设备的IO也跟不上。按照目前最快SSD的读取速率7.4G,你的带宽还闲置了一部分。写入呢?6.4G,10G的带宽也用不满。

我也想说这个,似乎现在的瓶颈是读写的速度而不是网速

引用吴昊昊的发言:

可以去想这样一个问题,家庭去申请公网ip,然后搭建网盘,或者nas服务。是不是可以赚一笔收入

公网IP 很贵的,我在成都,前两天咨询过,现在要申请公网IP的话,要从我现在59元/100M带宽/月的套餐换成300-400元/月的套餐

引用Kay的发言:

如果你下载过BT就不会这么说了,BT的热种子可以轻轻松松跑满你的千兆带宽。

还得是看带宽速度提升带来体验提升的边际效用吧。类比3G->4G,和4G->5G

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