스위칭 용량(Gbps)과 포워딩 성능(pps)의 차이는 ?

스위칭 용량(Switching Capacity)

스위칭 용량(Switching Capacity) 

• 스위치가 초당 처리할 수 있는 최대 데이터 양을 의미합니다.
• 스위치의 백플레인 대역폭(Bandwidth), 즉 내부 버스의 전송 속도에 따라 결정됩니다.
• 스위치의 총 포트 수와 각 포트의 속도를 곱한 값으로 계산할 수 있습니다.
• 예를 들어, 24포트 기가비트 이더넷 스위치의 스위칭 용량은 24 x 1Gbps = 24Gbps입니다. 
  하지만, 대부분 Full Duplex(전이중) 수치로 표기하여 24Gbps*2 = 48Gbps 입니다.
• 스위칭 용량이 크면 대용량 데이터 처리에 유리하지만, 실제 전송 속도인 포워딩 성능과는 다릅니다.

실제 스위치 제품의 스위칭 용량 계산해보기

• 시스코 Catalyst 9300 Series 스위치 모델 : C9300-48T
  • 48포트 기가비트 이더넷 포트 + 8포트 10G 이더넷 포트(업링크 모듈) 구성시
  • (48 * 1Gbps + 8 * 10Gbps) * 2(Full duplex) = 총 스위칭 용량 256Gbps

• 주니퍼 네트웍스 EX4300 Series 스위치 모델 : EX4300-48T
  • 48포트 기가비트 이더넷 포트 + 4포트 40G 이더넷 포트 + 4포트 1/10G 이더넷 포트 
  • (48 * 1Gbps + 4 * 40Gbps + 4 * 10Gbps) * 2(Full Duplex) = 총 스위칭 용량 496Gbps
• 아리스타 네트웍스 스위치 모델: DCS-7048-A
  • 48포트 기가비트 이더넷 포트 + 4포트 10G 이더넷 포트
  • (48 * 1Gbps + 4 * 10Gbps) * 2(Full Duplex) = 총 스위칭 용량 176Gbps

반응형

포워딩 성능(PPS) 

포워딩 성능 (Forwarding Performance)

• 포워딩 성능(또는 속도라 함)은 네트워크 장비가 초당 처리할 수 있는 패킷의 수를 나타내는 지표입니다.
• 이는 네트워크 장비의 핵심 성능 지표 중 하나로, 장비의 전송 능력을 나타냅니다.
• 포워딩 성능은 일반적으로 PPS (Packets Per Second)로 표현되며, 64바이트 크기의 IPv4 패킷을 기준으로 합니다.

포워딩 성능 계산 과정 상세 설명

• 최소 이더넷 프레임 크기는 64바이트입니다.
• 이 중 14바이트는 이더넷 헤더, 46바이트는 페이로드, 4바이트는 프레임 체크 시퀀스(FCS)입니다.
• 1바이트는 8비트이므로, 최소 프레임 크기는 64 * 8 = 512비트입니다.
• 이더넷에는 12바이트(96비트)의 inter-frame gap(IFG)과 8바이트(64비트)의 프리앰블 및 SFD(Start Frame Delimiter)가 필요합니다.
• 따라서 총 오버헤드는 96비트(IFG) + 64비트(프리앰블) = 160비트입니다.
• 최소 이더넷 프레임의 총 비트 수는 512비트(프레임) + 160비트(오버헤드) = 672비트입니다.

포워딩 성능 계산

• 주어진 대역폭이 1Gbps(1,000,000,000비트/초)라고 가정합니다.
• 초당 패킷 수 = 총 대역폭 / 총 비트 per 프레임
• 초당 패킷 수 = 1,000,000,000비트/초 / 672비트 per 프레임
• 1Gbps 당 초당 패킷 수 ≈ 1,488,095패킷/초 = 1488Kpps = 1.488Mpps

포워딩 성능(속도) 계산의 예

• 시스코 Catalyst 9300 Series 스위치 모델 : C9300-48T

• 위에서 계산한 바와 같이 스위칭 용량(Half Duplex)은 128Gbps 입니다.
• 따라서, C9300-48T 장비의 포워딩 성능은 128Gbps * 1.488Mpps = 190.464Mpps 입니다.
• 단, 위 포워딩 속도는 64바이트 기준이며, 이를 Wire Speed 또는 Full line rate라 합니다.
• 스위칭 용량 및 PPS 계산기를 통해 검증해보기 바랍니다.

스위칭 용량(Gbps)과 포워딩 성능(pps)을 알때 역으로 byte 조건 알아보기

• 제조사별 데이터시트를 볼 때, 스위칭 용량(Gbps, Tbps 등)과 포워딩 성능(Mpps, Bpps 등)은 표기되어 있으나 64바이트 조건이 아닌 경우가 있습니다.
• 최근 고대역, 고성능 스위치의 경우 64Byte 조건에서 Full Line Rate(Wire Speed)가 나오지 않는 경우가 많습니다.
• 이는 ASIC 설계의 문제로 Small Packet 사이즈에 대해서는 Loss 가 발생할 수 있습니다. 
• 제조사별 데이터시트에 '*** Byte 이상' 으로 표기가 되어 있는 예도 있습니다.
• 표기가 되어 있으면 알 수 있지만, 스위칭 용량 및 PPS 계산기로 PPS값 계산시 일치 하지 않을 경우 64바이트 조건이 아님을 알 수 있습니다.
• 이와 같은 경우엔 스위칭 용량(half duplex)과 pps값을 알고 있을 경우, 아래 Byte 조건 계산기를 통해 몇 바이트 이상에서 loss가 발생하지 않는지 알 수 있습니다.

추가 고려 사항

• 포워딩 성능은 네트워크 장비의 핵심 성능 지표 중 하나입니다.
• 높은 포워딩 성능은 네트워크 병목 현상을 방지하고 원활한 데이터 전송을 보장하는 데 필수적입니다.
• 따라서 네트워크 장비 선택 시 포워딩 성능은 중요한 고려 사항 중 하나입니다.
• 포트 수, 포트 대역폭, 스위칭 용량 등 다른 요소들도 종합적으로 고려해야 합니다.