交换机内部：ASIC、SerDes、端口组与控制平面

交换机端口是光模块之前的最后一站，模块被允许做什么——支持哪些速率、能否拆分、同时能有多少端口跑 25G、DDM 轮询多快——大部分由端口背后的芯片和固件决定。本页打开这个黑箱：转发 ASIC 及其 SerDes、通道如何组成端口、控制平面 CPU 对两线总线做了什么，以及光模块的电源和散热从何而来。

交换机框图：前面板笼子、PHY 与 retimer、转发 ASIC、运行 NOS 的控制平面 CPU、I²C 总线、电源与风扇

三个平面

平面	硬件	对光模块的作用
数据平面	转发 ASIC（商用芯片，如 Broadcom Trident/Tomahawk、Marvell、Nvidia Spectrum，或厂商自研芯片）、其 SerDes、PHY/retimer	驱动进入模块的电通道，运行 PCS/FEC、MAC、转发
控制平面	运行网络操作系统的通用 CPU	通过 I²C 读取模块 EEPROM，校验身份，应用策略，配置通道，轮询 DDM，触发告警
管理平面	带外以太网/console，有时是 BMC	可以看到 `show interface transceiver` 和 syslog 的地方

数据平面速度快但不做判断；控制平面速度慢，却是做决定的一方。这就是为什么一个电气上完全正常的模块仍会被判定为"不支持"：是 CPU 拒绝了它（主机的处理流程）。

SerDes 与通道

每个端口都是来自 ASIC 的一束 SerDes 通道。每条通道的速率取决于芯片的代际：

ASIC 代际（典型）	SerDes 通道	端口选项
1G 时代	1.25 GBd	SFP 1G、RJ45
10G	10.3 GBd	SFP+；4 通道 → QSFP+ 40G
25G	25.78 GBd NRZ	SFP28；4 通道 → QSFP28 100G；通常可降到 10G
50G	26.5 GBd PAM4	SFP56；QSFP56 200G；8 通道 → 400G（QSFP-DD/OSFP）
100G	53.1 GBd PAM4	QSFP112；8 通道 → 800G
200G	106 GBd PAM4	8 通道 → 1.6T（OSFP224、16 通道的 OSFP-XD）

模块需要一个 SerDes 能够产生的通道速率。25G SerDes 端口要驱动 10G 模块，前提是该 SerDes 同时支持较低速率（大多数都支持）；在部分芯片上，50G PAM4 通道无法降速为 25G NRZ 通道，这正是"该端口不支持 25G"的由来（以太网代际）。

端口组与速率限制

SerDes 以 四通道组（共享同一时钟/PLL 的四条通道）为单位组织。由此带来以下结果：

速率组——在许多 25G 平台上，一个四通道组内的四个 SFP28 端口必须统一跑 10G 或统一跑 25G；混用会被拒绝或被静默降速（速率问题）。
拆分（breakout）——只有在 ASIC 和该端口的 PHY 映射允许时，QSFP 端口的四条通道才能拆成四个端口；通常只有特定端口（或隔一个端口）能拆分，启用拆分会禁用相邻端口（拆分与 MPO 布线）。
按端口组共享 FEC——FEC 模式有时在整个组内共享。
上行超订——有些设计复用的前面板通道数超过 ASIC 实际拥有的数量，因此并非所有端口都能同时跑满速率。

这些按端口划分的规则记录在平台的硬件手册中；模块本身并不会显示它们。

板上的 PHY、retimer 与齿轮盒（gearbox）

在 ASIC 和笼子之间可能还有 PHY（用于 RJ45 端口）、retimer（用于清理高密度设备上过长的 PCB 走线）、齿轮盒（例如部分 100G 设计中 2 × 50G ASIC 通道 ↔ 4 × 25G 模块通道的转换）或 MACsec 引擎。每一个都会增加延迟，并带来各自的速率/FEC 限制，也都是通道可能被错误配置的又一环节。端口是否 "直连 ASIC"对 LPO 光模块很关键，因为它需要 ASIC 自身的均衡器才能到达模块（调制与 DSP）。

控制平面与两线总线

CPU 通过 I²C 多路复用器（每个端口或每组一条总线）访问模块 EEPROM，通常经由一块同时处理 presence、LPMode、reset 和中断引脚的 CPLD/FPGA （两线接口）。
上电流程是一个软件序列：检测 → 读取身份 → 校验 → 上电 → 配置通道 → 使能 Tx → 轮询 DDM；不同 NOS 版本对 CMIS 的实现完整度不同（CMIS 问题）。
DDM 轮询由 CPU 调度，通常间隔几秒到一分钟；数百个端口共用一颗管理 CPU，繁重的 SNMP 轮询会拖慢它（用工具读取 DDM）。
策略（白名单、errdisable、第三方覆盖）完全是控制平面的代码逻辑（各操作系统如何校验模块）。

光模块的电源与散热

项目	典型值	说明
每个笼子 3.3 V 供电	按功率等级限制：1.5 W（SFP+）、3.5–5 W（QSFP28）、12–15 W（QSFP-DD）、15–25+ W（OSFP）	超出限制 → 模块被锁定在低功耗状态（电源与热管理）
面板风流方向	前进风或后进风	模块散热片朝向不匹配或进风口被挡都会导致光模块过热
光模块总功耗预算	400G 设备：32 × 12 W ≈ 0.4 kW；800G 设备：64 × 16 W ≈ 1 kW	占交换机电源额定功率相当大的一部分

缓存、转发与光模块的关系

几乎没有关系，唯一的联系是拥塞特性（PFC、ECN）会与链路错误相互影响：一个因 CRC 而丢帧的端口，在存储和 RDMA 看来就像是发生了拥塞（无损以太网）。决定交换机角色的是转发能力（Tb/s）、缓存大小和表项容量（角色与拓扑），而不是它的光模块。

商用芯片与自研芯片、开放与封闭 NOS

模式	示例	对光模块的影响
商用 ASIC + 厂商 NOS	大多数企业级和数据中心交换机	厂商策略决定光模块支持范围；硬件限制来自 ASIC
商用 ASIC + 开放 NOS	白牌硬件上的 SONiC、Cumulus	策略限制很少；兼容性测试由自己承担
自研 ASIC + 厂商 NOS	部分运营商和高端数据中心平台	集成度高，校验通常最严格

各 NOS 的生态及其光模块行为一览：网络操作系统概览。

在 CodingBox 中

交换机的判断依据是模块的身份字节，这些正是 CodingBox 展示和编辑的内容：SerDes 必须支持的速率码和应用、相对于笼子的功率等级、端口 PHY 路径所需的连接器和技术类型（检测光模块、EEPROM 编辑器）。

SerDes 交给笼子的通道束（SFI、25GAUI、CAUI-4、400GAUI-8、800GAUI-8），以及对应的 C2M 合规点和通道映射：XGMII、XAUI 与 AUI 系列；从 MII 到 AUI 的完整体系：媒体独立接口。

这些部件如何被封装——固定式、带线卡和交换网板的机箱式、可堆叠、工业级、白牌——以及风流方向和冗余设计：交换机类型与外形；设备上架后端口的命名方式：端口命名与指示灯。

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