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지난번에 스위칭 패브릭 계산법에 대해 공부해 보았습니다.
이번에는 스위칭 패브릭과 항상 함께 얘기되는 Forwording Rate 계산법에 대해 공부해 보겠습니다.
                
스위치 성능(bps) :  스위칭 패브릭에 의한 최대 데이터 처리능력
                    단위 : bit


전송속도(pps) : 실질적인 데이터 처리능력(초당 몇 개의 패킷을 처리할 수있는가 ?)
                단위 : packet


우선 최대 포워딩 대역폭과 pps가 어떻게 산출되는지를 설명하기에 앞서 쉽게 예를 들면 다음과 같습니다.


4차선 도로에는 차량이 4차선 도로에 해당하는 만큼 다닐 수 있습니다.
그런데 4차선 도로에 교통 경찰이 간섭해 교통 순경 때문에 4차선 도로에서 낼 수 있는 속력을 내지 못합니다.
여기서 말하고자 하는 것은 최대 포워딩 대역폭은 4차선 도로 그 자체를 논할 때 거론되는 것이고,
교통순경이 개입된다고 할 때는 pps라는 단어를 써서 스위치 처리 능력이라고 하면, 쉽게 이해할 수 있을 것입니다. 


1개의 이더넷 포트가 있다고 가정해 봅시다. 이럴 경우 최대 포워딩 대역폭은 10Mbps가 나옵니다
(스위칭 패브릭은 이럴 경우 full이 된다고 가정하면 20Mbps가 됩니다).
말 그대로 물리적인 도로의 최대 전송 속도를 물어보는 겁니다.
그런데 교통 경찰이 개입해도 물리적인 도로의 최대 속력이 나올 수 있을지 다시 한번 계산을 해야 합니다.
이럴 때 쓰는 개념이 pps입니다.


< pps의 산출 공식 >


PPS(packet per second) = 1초 당 (Frame Time + Preamble Time + IFG)시간
  - Frame Time - 64바이트 프레임(프레임의 최소 단위)을 처리하는데 걸리는 시간
  - preamble Time - 프레임 앞에 들어가는 헤더와 같은 것을 처리하는 시간
  - IFG(InterFrameGap) - 프레임 사이의 간격
 
  - packet - OSI 7계층중 3계층인 Network Layer에서 취급하는 데이터단위
             데이터(전송할데이터+포트넘버)와 IP주소가 포함된 데이터 단위
  - Frame - OSI 7계층중 2계층인 Data Link Layer에서 취급하는 데이터 단위
             패킷이 포함하고있는 데이터에 MAC주소가 포함된 데이터 단위


이더넷 패킷 최소 길이
1 Packet = 84 byte(= 64 byte + 8 byte 프레임블 + 12 byte 프레임 간격)
         = 672 bits(=64byte*8 + 8byte*8 + 12byte*8)


이더넷에서 1비트 처리하는데 걸리는 시간 0.1㎳
  0.1ms = 1 bit
  1ms = 10 bits(=1.25 byte)
  1sec = 10000 bits(=1250 byte)


1 Packet 처리하는데 걸리는 시간(= Frame Time + Preamble Time + IFG)
  = 67.2ms(= 64byte*8*0.1ms + 8byte*8*0.1ms + 12byte*8*0.1ms)
  = 67.2ms(= 512bits*0.1ms + 64bits*0.1ms + 96bits*0.1ms)
  = 67.2ms(= 51.2ms + 6.4ms + 9.6ms)


672 bits/sec(=bps) = 1 packet/sec(=pps)
672 bps = 1 pps
1 bps = 1/672 pps = 0.001488 pps
1 Kbps = 1.488 pps
1 Mbps = 1488 pps = 1.48 Kpps
10 Mbps = 14880 pps = 14.8 Kpps
100 Mbps = 148800 pps = 148.8 Kpps = 0.1488 Mpps
1000 Mbps = 1488000 pps = 1.488 Mpps


다음은 시스코 스위치의 사양입니다.
Cisco Catalyst 3560-24TS: 24 Ethernet 10/100 ports and 2 SFP-based Gigabit Ethernet ports
Cisco Catalyst 3560-48TS: 48 Ethernet 10/100 ports and 4 SFP-based Gigabit Ethernet ports
Cisco Catalyst 3560G-24TS: 24 Ethernet 10/100/1000 ports and 4 SFP-based Gigabit Ethernet ports
Cisco Catalyst 3560G-48TS: 48 Ethernet 10/100/1000 ports and 4 SFP-based Gigabit Ethernet ports


38.7 Mpps (Cisco Catalyst 3560G-48TS, Catalyst 3560G-48PS, Catalyst 3560G-24TS, and Catalyst 3560G-24PS);
13.1 Mpps (Cisco Catalyst 3560-48TS and Catalyst 3560-48PS);
6.5 Mpps (Cisco Catalyst 3560-24TS and Catalyst 3560-24PS);


제조사에서 제시한 Forwading Rate이 이론과 맞는지 확인해 볼까요?
Forwarding Rate(포워딩 레이트)
C3560-24TS Forwarding Rate
 = 24 port * 0.1488Mpps + 2 port * 1.488Mpps = 3.571Mpps + 2.976Mpps = 6.547Mpps
C3560-48TS Forwarding Rate
 = 48 port * 0.1488Mpps + 2 port * 1.488Mpps = 7.142Mpps + 2.976Mpps = 10.118Mpps


C3560G-24TS Forwarding Rate
 = 24 port * 1.488Mpps + 4 port * 1.488Mpps = 35.712Mpps + 5.952Mpps = 41.664Mpps


 C3560G-48TS Forwarding Rate
 = 48 port * 1.488Mpps + 4 port * 1.488Mpps = 71.424Mpps + 5.952Mpps = 77.376Mpps


그러므로 Cisco 스위치에서는
10/100Mbps 스위치는 제시된 Forwading Rate과 이론적 Forwading Rate이 거의 일치하지만
10/100/1000Mbps 스위치에서는 제시된 Forwading Rate이 이론적 Forwading Rate에 훨씬 못 미치네요

스위치 장비의 스펙을 이해하시는데 조금이나마 도움이 되었으면 합니다.


출처 : https://www.netbuysell.co.kr/global_asp/board/board_view.asp?K_no=365&page=1&Hit_Plus=85&Codeno=2&Pgtype=A&Html_change=

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