1. Bit(비트)와 Byte(바이트)의 개념

1-1. 비트(Bit)와 바이트(Byte)란?

• 비트(Bit, b): 컴퓨터에서 데이터를 표현하는 가장 작은 단위
• 바이트(Byte, B): 8개의 비트로 구성된 데이터 단위

쉽게 말하면 비트는 네트워크 전송 속도를 표현할 때 많이 사용하고, 바이트는 파일 크기나 저장 공간을 표현할 때 많이 사용한다.

💡 Bit(비트)

• 표기: 소문자 b
• 주로 사용하는 곳: 네트워크 속도, 대역폭
• 예시: 100 Mbps, 1 Gbps

💡  Byte(바이트)

• 표기: 대문자 B
• 주로 사용하는 곳: 파일 크기, 메모리, 저장 공간
• 예시: 100 MB, 1 GB

💡  비트와 바이트의 관계

• 1 Byte = 8 bits
• 따라서 비트 단위의 전송 속도를 바이트 단위로 환산하려면 8로 나누면 된다.
• 예를 들어, 네트워크 속도가 100 Mbps라면 다음과 같이 계산한다.
• 100 Mbps ÷ 8 = 12.5 MB/s
• 이는 100 Mbps의 전송 속도를 바이트 단위로 환산한 이론적인 값이다.
• 실제 파일 전송에서는 통신에 필요한 부가 데이터, 네트워크 상태, 서버 및 저장 장치 성능 등의 영향으로 속도가 낮아질 수 있다

1-2. 단위 표기법

여기서 ps는 per second의 약자로, 초당이라는 의미이다.

• Mbps = Megabits per second(초당 메가비트)
• MB/s = Megabytes per second(초당 메가바이트)

주의할 점은 Mb와 MB가 서로 다른 단위라는 것이다.

• Mb: 메가비트
• MB: 메가바이트

대소문자 하나만 달라도 의미가 달라지므로 정확하게 구분해야 한다.

- 네트워크 속도에서 사용하는 단위 기준

• 네트워크 속도에 사용하는 SI(Système international d’unités, 국제단위계) 접두어는 일반적으로 10진법을 기준으로 한다.

참고로 저장 공간에서는 1,024를 기준으로 하는 단위도 사용한다.

• 1 KiB = 1,024 Bytes
• 1 MiB = 1,024 KiB
• 1 GiB = 1,024 MiB

KiB, MiB, GiB는 1,024를 기준으로 하는 단위이고, KB, MB, GB는 일반적으로 1,000을 기준으로 하는 단위이다.

1-3. 네트워크 속도를 바이트로 환산하기

네트워크 장비의 포트 속도는 일반적으로 비트(Bit) 단위로 표시한다.

예를 들어, 1 Gbps 네트워크로 파일을 전송한다면 이론적으로 초당 125 MB를 전송할 수 있다.

하지만 실제 파일 전송 속도는 이보다 낮을 수 있다. 다음과 같은 이유 때문이다.

• Ethernet 프레임 및 상위 프로토콜의 헤더
• TCP(Transmission Control Protocol)와 같은 통신 프로토콜의 처리
• 서버와 저장 장치의 성능
• 네트워크 혼잡 및 기타 통신 환경

예를 들어, 1 Gbps 포트에 연결된 컴퓨터에서 파일을 전송하더라도 실제 속도가 항상 125 MB/s로 나오는 것은 아니다.

핵심은 네트워크 포트 속도는 비트 단위이고, 파일 전송 프로그램에 표시되는 속도는 바이트 단위인 경우가 많다는 점이다.

2. 네트워크 장비에서 사용하는 속도 단위

2-1. Cisco 스위치 출력 예시

5 seconds input rate 917994752 bits/sec, 77846 packets/sec
5 seconds output rate 3442656 bits/sec, 5659 packets/sec
Load-Interval #2: 5 seconds
input rate 917.99 Mbps, 77.85 Kpps; output rate 3.44 Mbps, 5.66 Kpps

이 출력은 인터페이스로 들어오고 나가는 트래픽의 평균 속도를 보여준다.

• 여기서 input rate가 약 918 Mbps라는 것은 해당 인터페이스가 초당 약 918 메가비트의 트래픽을 수신하고 있다는 의미이다.
• 5 seconds는 해당 출력에서 트래픽 평균을 계산하는 구간이 5초임을 나타낸다. 5초 동안 누적된 데이터의 총량을 직접 표시하는 것은 아니다.
• 다만 Cisco 장비의 출력 형식과 설정에 따라 표시되는 측정 구간이 다를 수 있다. 예를 들어 일부 인터페이스 출력에서는 5 minute input rate처럼 5분 평균을 표시한다. 따라서 실제 출력에 나타난 시간 구간을 기준으로 해석해야 한다.

- 수신과 송신을 구분하는 방법

• input: 해당 스위치 포트로 들어오는 데이터
• output: 해당 스위치 포트에서 나가는 데이터

예를 들어, 서버가 스위치에 연결되어 있다면 서버에서 스위치로 보내는 데이터는 스위치 입장에서 input이고, 스위치에서 서버로 보내는 데이터는 output이다.

2-2. 실제 트래픽 사용률 계산하기

포트가 1 Gbps라면 현재 사용률은 다음과 같이 계산할 수 있다.

• 이 계산은 수신 속도가 1 Gbps 포트에서 측정되었다는 가정에 따른 결과이다. 송신 사용률은 output rate를 사용해 별도로 계산한다.
• 또한 실제 사용률을 해석할 때는 인터페이스의 협상 속도, 트래픽 측정 구간, 순간적인 트래픽 변화도 함께 확인하는 것이 좋다.

2-3. Kpps는 무엇인가?

Kpps는 Kilo packets per second의 약자로, 초당 처리되는 패킷의 개수를 1,000개 단위로 표현한 것이다.

• Mbps가 비트 기준의 전송 속도를 나타낸다면, Kpps는 초당 처리되는 패킷의 개수를 나타낸다.

예를 들어 다음 두 상황을 생각해 보자.

• 상황 A: 큰 패킷을 비교적 적은 개수로 전송한다.
• 상황 B: 작은 패킷을 매우 많은 개수로 전송한다.

두 상황의 Mbps가 비슷하더라도 상황 B에서는 장비가 더 많은 패킷을 처리해야 할 수 있다.

따라서 네트워크 장비의 성능을 확인할 때는 Mbps뿐만 아니라 PPS(Packet per Second, 초당 패킷 수)도 중요한 지표이다.

정리하면 Mbps는 비트 기준의 데이터 전송 속도를, PPS는 패킷 처리량을 이해하는 데 도움이 되는 지표이다.

3. Gbps를 bps로 변환하기

간단하게 기억하기

• Kbps → bps: 1,000을 곱하기
• Mbps → bps: 1,000,000을 곱하기
• Gbps → bps: 1,000,000,000을 곱하기

예를 들어, 10 Gbps는 초당 100억 비트를 전송할 수 있는 속도를 의미한다.

4. 스위치 포트의 양방향 처리량

4-1. 풀 듀플렉스(Full Duplex)란?

풀 듀플렉스(Full Duplex)는 데이터를 양방향으로 동시에 송수신할 수 있는 통신 방식이다.

예를 들어, 1 Gbps Ethernet 포트에 연결된 서버가 있다고 가정한다.

• 서버 → 스위치: 최대 1 Gbps
• 스위치 → 서버: 최대 1 Gbps

두 방향으로 동시에 최대 속도로 통신할 수 있으므로 양방향의 속도를 합산하면 최대 2 Gbps가 된다.

따라서 다음과 같이 구분해야 한다.

• 중요한 점은 포트 자체가 2 Gbps로 동작하는 것은 아니라는 것이다. 각 방향의 최대 속도는 여전히 1 Gbps이다.
• 또한 양방향 합산 속도는 두 방향의 트래픽을 더한 값이다. 실제 단일 방향의 전송 속도나 파일 다운로드 속도가 2 Gbps가 된다는 의미는 아니다.

4-2. SFP 포트도 같은 방식일까?

SFP(Small Form-factor Pluggable)는 스위치 등에 광 모듈이나 지원되는 케이블을 연결하기 위한 소형 인터페이스 규격이다.

1 Gbps SFP 포트가 풀 듀플렉스로 동작한다면 일반적인 1 Gbps Ethernet 포트와 마찬가지로 양방향 합산 최대 속도를 2 Gbps로 계산할 수 있다.

다만 실제 속도는 다음 조건에 따라 달라진다.

• 스위치 포트가 지원하는 속도
• 장착한 SFP 모듈의 속도
• 연결된 상대 장비의 속도
• 실제 링크 협상 및 설정 상태

SFP라는 이름 자체가 속도를 결정하는 것은 아니다. 일반적으로 1 Gbps SFP와 10 Gbps SFP+는 지원하는 속도가 다르다.

4-3. 포트의 양방향 속도와 스위칭 용량은 다르다

두 개념은 비슷해 보이지만 의미가 다르다.

① 포트의 양방향 합산 속도

하나의 포트에서 송신과 수신을 동시에 수행할 때 양쪽 속도를 합산한 값이다.

예: 1 Gbps 풀 듀플렉스 포트 1개 → 양방향 합산 최대 2 Gbps

② 스위칭 용량(Switching Capacity)

스위치 내부에서 여러 포트의 트래픽을 얼마나 처리할 수 있는지를 나타내는 장비 성능 지표이다.

예: 1 Gbps 포트 24개가 모두 양방향으로 최대 속도로 통신한다고 가정하면 다음과 같이 계산한다.

• 24포트 × 1 Gbps × 2 = 48 Gbps

위의 48 Gbps는 24개 포트의 양방향 트래픽을 합산한 값이다. 실제로 모든 포트가 동시에 최대 속도로 통신할 수 있는지는 스위치의 내부 구조와 제조사 사양을 확인해야 한다.

스위치 사양서에 표시된 스위칭 용량을 비교할 때는 제조사가 양방향 트래픽을 합산했는지, 어떤 기준으로 값을 계산했는지도 확인해야 한다.

5. 핵심 내용 요약

Netmiko  

- Netmiko 라이브러리는 SSH/TELNET 프로토콜을 사용하여 네트워크 장비를 CLI기반으로 접근하여 정보를 수집하거나 명령어를 전달 할 수 있게하는 라이브러리 입니다. 

사용을 하기전에 Python, Netmiko 라이브러리를 설치를 하셔야 합니다.

Switch#1에서 ssh 통신이 되도록 기본 설정을 해줍니다 (생략)

from netmiko import ConnectHandler # 모듈 import

# 네트워크 장비의 접속 프로파일 작성
# Dict 형태로 작성
cisco1 = {
    'device_type' : 'cisco_ios',
    'ip' : '192.168.10.1',
    'username' : 'admin',
    'password' : 'admin',
    'secret' : 'admin', # enable 모드로 진입하기 위함
    'port': '22',
    'verbose' : True,
    "session_log" : "output.txt" # 파일을 만들지 않아도 로그저장
}

net_connect = ConnectHandler(**cisco1) # cisco1 장비 ssh 접속, Dict 형태로 작성되었기 때문에 **를 붙여 준다.

net_connect.enable() # enable 모드 활성화

print(net_connect.find_prompt()) #호스트네임 확인

output2 = net_connect.send_config_set('ip route 10.10.10.0 255.255.255.0 192.168.0.1','\n')# Config ter에서 여러개의 커맨드
print(output2)

conf_set = ["ip dhcp pool user","network 192.168.10.0 255.255.255.0","default-router 192.168.10.254", "dns-server 8.8.8.8",'\n']
output2 = net_connect.send_config_set(conf_set) # Config ter에서 여러개의 커맨드
print(output2)

output = net_connect.send_command('show int status') # 한개의 커맨드
print(output)

output = net_connect.disconnect() # ssh 종료
print(output)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

실행을 하면 아래 처럼 결과가 뜹니다.

그리고 위에 파이썬 파일 저장한 곳에 "output.txt" 생성되면 로그가 저장이 됩니다

SSH connection established to 192.168.10.1:22
Interactive SSH session established
L3-1#
config term
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
L3-1(config)#ip route 10.10.10.0 255.255.255.0 192.168.0.1
L3-1(config)#end
L3-1#
config term
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
L3-1(config)#ip dhcp pool user
L3-1(dhcp-config)#network 192.168.10.0 255.255.255.0
L3-1(dhcp-config)#default-router 192.168.10.254
L3-1(dhcp-config)#dns-server 8.8.8.8
L3-1(dhcp-config)#
L3-1(dhcp-config)#end
L3-1#
Port      Name               Status       Vlan       Duplex  Speed Type 
Gi0/0                        connected    routed     a-full   auto RJ45
Gi0/1                        notconnect   routed     a-full   auto RJ45
Gi0/2                        notconnect   1          a-full   auto RJ45
Gi0/3                        notconnect   1          a-full   auto RJ45
Gi1/0                        notconnect   1          a-full   auto RJ45
Gi1/1                        notconnect   1          a-full   auto RJ45
Gi1/2                        notconnect   1          a-full   auto RJ45
Gi1/3                        notconnect   1          a-full   auto RJ45
None
[Finished in 11.0s]

OSPF area 0으로 설정

- OSPF 설정

[NX-OS#1]

N9K1(config)# feature ospf

N9K1(config)# router ospf 1

N9K1(config-router)# router-id 1.1.1.1

N9K1(config-router)# interface e1/1
N9K1(config-if)# no sw
N9K1(config-if)# ip add 192.168.10.1/30

N9K1(config-if)# ip router ospf 1 area 0

N9K1(config-if)# no sh

N9K1(config-if)# inter e1/2
N9K1(config-if)# no sw
N9K1(config-if)# ip add 192.168.10.5/30

N9K1(config-if)# ip router ospf 1 area 0

N9K1(config-if)# no sh

[NX-OS#2]

N9K2(config)# feature ospf

N9K2(config)# router ospf 1
N9K2(config-router)# router-id 2.2.2.2

N9K2(config-router)# interface  e1/1
N9K2(config-if)# no sw
N9K2(config-if)# ip add 192.168.10.2/30
N9K2(config-if)# ip router ospf 1 area 0
N9K2(config-if)# no sh

N9K2(config-if)# interface e1/3
N9K2(config-if)# no sw
N9K2(config-if)# ip add 192.168.10.9/30
N9K2(config-if)# ip router ospf 1 area 0
N9K2(config-if)# no sh

[IOS#3]

Switch(config)#interface g1/2
Switch(config-if)#no sw

Switch(config-if)#ip add 192.168.10.6 255.255.255.252
Switch(config-if)#no sh

Switch(config-if)#inter g1/3
Switch(config-if)#no sw

Switch(config-if)#ip add 192.168.10.10 255.255.255.252
Switch(config-if)#no sh

Switch(config)#router ospf 1

Switch(config-router)#router-id 3.3.3.3
Switch(config-router)#net 192.168.10.4 0.0.0.3 area 0
Switch(config-router)#net 192.168.10.8 0.0.0.3 area 0

- OSPF 확인

[NX-OS#1]

N9K1(config-if)# sh ip ospf neighbors
 OSPF Process ID 1 VRF default
 Total number of neighbors: 2
 Neighbor ID     Pri     State           Up Time     Address         Interface
 2.2.2.2                 1    FULL/BDR     00:08:38    192.168.10.2    Eth1/1
 3.3.3.3                 1    FULL/BDR     00:00:49    192.168.10.6    Eth1/2

[NX-OS#2]

N9K2(config-if)# show ip ospf neighbors
 OSPF Process ID 1 VRF default
 Total number of neighbors: 2
 Neighbor ID     Pri   State          Up Time    Address         Interface
 1.1.1.1                1   FULL/DR       00:09:27   192.168.10.1    Eth1/1
 3.3.3.3                1   FULL/BDR    00:02:11   192.168.10.10   Eth1/3

[IOS#3]

Switch#show ip ospf neighbor
Neighbor ID     Pri    State           Dead Time   Address         Interface
2.2.2.2                1   FULL/DR         00:00:38     192.168.10.9   GigabitEthernet1/3
1.1.1.1                1   FULL/DR         00:00:35     192.168.10.5   GigabitEthernet1/2

잘못된 부분이 있으면 댓글 남겨주시면 감사하겠습니다.

inter vlan 1에 IP 설정을 하겠습니다.

- HSRP 설정

NX9K-1(config)# feature interface-vlan
NX9K-1(config)# feature hsrp

NX9K-1(config)# interface vlan 1
NX9K-1(config)# ip add 192.168.10.2/24
NX9K-1(config-if)# hsrp 1
NX9K-1(config-if-hsrp)# ip 192.168.10.1
NX9K-1(config-if-hsrp)# priority 110
NX9K-1(config-if-hsrp)# preempt
NX9K-1(config-if-hsrp)# no sh

NX9K-2(config)# feature interface-vlan
NX9K-2(config)# feature hsrp
NX9K-2(config)# interface vlan 1
NX9K-2(config)# ip add 192.168.10.3/24
NX9K-2(config-if)# hsrp 1
NX9K-2(config-if-hsrp)# ip 192.168.10.1
NX9K-2(config-if-hsrp)# preempt
NX9K-2(config-if-hsrp)# no sh

NX9K-3(config)# feature interface-vlan

NX9K-3(config)# interface vlan 1
NX9K-3(config-if)# ip add 192.168.10.4/24

- HSRP 확인

NX9K-1(config-if)# sh hsrp brief
*:IPv6 group   #:group belongs to a bundle
                     P indicates configured to preempt.
                     |
Interface   Grp    Prio P State    Active addr      Standby addr     Group addr
  Vlan1        1         110  P Active   local                   192.168.10.3       192.168.10.1

NX9K-2(config-if)# sh hsrp brief
*:IPv6 group   #:group belongs to a bundle
                     P indicates configured to preempt.
                     |
Interface   Grp    Prio P State      Active addr      Standby addr     Group addr
  Vlan1        1      100  P Standby  192.168.10.2     local                     192.168.10.1 

1,2,3번 장비 초기화

- VRRP 설정

NX9K-1(config)# feature interface-vlan
NX9K-1(config)# feature vrrp

NX9K-1(config)# interface vlan 1
NX9K-1(config)# ip add 192.168.10.2/24
NX9K-1(config-if)# vrrp 1
NX9K-1(config-if-vrrp)# address 192.168.10.1
NX9K-1(config-if-vrrp)# priority 110
NX9K-1(config-if-vrrp)# preempt
NX9K-1(config-if-vrrp)# no sh

NX9K-2(config)# feature interface-vlan
NX9K-2(config)# feature vrrp

NX9K-2(config)# interface vlan 1
NX9K-2(config)# ip add 192.168.10.3/24
NX9K-2(config-if)# vrrp 1
NX9K-2(config-if-vrrp)# address 192.168.10.1
NX9K-2(config-if-vrrp)# preempt
NX9K-2(config-if-vrrp)# no sh

NX9K-3(config)# feature interface-vlan

NX9K-3(config)# interface vlan 1
NX9K-3(config-if)# ip add 192.168.10.4/24

- VRRP 확인

NX9K-1(config)# show vrrp
      Interface  VR IpVersion Pri   Time Pre State   VR IP addr
---------------------------------------------------------------
          Vlan1    1      IPV4          110    1 s    Y  Master 192.168.10.1

NX9K-2(config)# show vrrp
      Interface  VR IpVersion Pri   Time Pre State   VR IP addr
---------------------------------------------------------------
          Vlan1    1    IPV4           100    1 s    Y   Backup 192.168.10.1

잘못된 부분이 있으면 댓글 남겨주시면 감사하겠습니다.

- NAT

NAT(Network Address Translator 또는 Translation)는 원래의 IP 주소를 다른 것으로 변환하여 전송하는 것을 말합니다. 일반적으로는 사설(private) IP 주소를 인터넷으로 라우팅시킬 때 공인(public) IP 주소로 변환시키고, 인터넷에서 수신한 공인 IP 주소를 내부망으로 전송 할 때 다시 사설 IP 주소로 변환시킵니다.

사설 IP 주소는 IANA에서 할당받지 않고 관리자가 임의로 부여한 주소를 말합니다. 보통 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16 대역의 주소를 사설 IP 주소로 사용합니다. 그러나 많은 조직이 IANA에서 사설 IP 주소로 지정한 위의 주소 대신에 임의의 네트워크 대역을 사설 IP 주소로 사용하기도 합니다.

- NAT의 용도

* 공인 IP 주소 절약

NAT를 사용하면 많은 공인 IP 주소를 절약할 수 있습니다. 예를 들어, 인터넷과 접속해야 하는 PC가 10,000대인 조직이 있다면 공인 IP 주소 10,000개가 필요합니다. 그러나 NAT를 사용하면 공인 IP 주소 1개만 있어도 10,000개의 PC를 인터넷과 접속하여 사용할 수 있습니다. 실제, 정부기관, 대기업 등과 같이 수만대의 PC를 사용하는 조직이 많으며, 대부분 NAT를 사용합니다.

* 네트워크 보안

NAT를 사용하면 내부에서 사용하는 IP 주소를 외부에서 알 수 없습니다. 따라서 보안성이 강화됩니다.

* 효과적인 주소 할당

IANA에서 IP 주소를 할당받는 경우, 원하는 대역을 지정할 수 없습니다. 그러나 사설 IP 주소를 사용하면 관리자가 원하는 대로 네트워크를 할당할 수 있으며, 결과적으로 효과적인 축약이 가능해져 라우팅 네트워크의 성능이 향상되고, 장애처리가 쉬워집니다.

그러나 통신 상대의 실제 IP 주소를 알아야 하는 특정 애플리케이션이 있다면 NAT를 사용하지 못할 수도 있습니다.

- NAT 설정

-SNAT-
ip nat inside source static [사설IP] [공인IP] 

-DNAT-

access-list [ACL넘버] permit [사설IP대역] [와일드카드마스크]

ip nat pool [이름] [공인 시작 IP] [공인 끝 IP] netmask [서브넷마스크]
ip nat inside source list [ACL넘버] pool [이름]

-PAT-

access-list [ACL넘버] permit [사설IP대역] [와일드카드마스크]

ip nat pool [이름] [공인 시작 IP] [공인 끝 IP] netmask [서브넷마스크]
ip nat inside source list [ACL넘버] pool [이름] overload

-NAT/PAT 정책 적용

inter f0/0 -- 사설IP interface
ip nat inside

inter s0/0 -- 공인 IP interface
ip nat outside

- NAT 동작 확인

Router#show ip nat translations

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