[컴퓨터 네트워크] 20. 네트워크 관리와 SNMP

네트워크 관리 5대 영역 (ISO FCAPS 모델)
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1. 장애 관리 (Fault Management)
   - 네트워크 장애 탐지, 기록, 알림
   - 장애 원인 분석 및 복구
   - 예: 링크 다운, 장비 고장 탐지

2. 구성 관리 (Configuration Management)
   - 네트워크 장비의 설정 관리
   - 구성 변경 추적 및 감사
   - 예: 라우터 인터페이스 설정, VLAN 구성

3. 회계 관리 (Accounting Management)
   - 네트워크 자원 사용량 측정 및 기록
   - 과금 정보 수집
   - 예: 사용자별 대역폭 사용량, 트래픽 통계

4. 성능 관리 (Performance Management)
   - 네트워크 성능 모니터링 및 최적화
   - 트래픽 패턴 분석, 병목 탐지
   - 예: 링크 사용률, 지연, 패킷 손실률

5. 보안 관리 (Security Management)
   - 네트워크 접근 제어 및 보안 정책 관리
   - 보안 이벤트 모니터링
   - 예: 인증, 권한 관리, 감사 로그

네트워크 관리 인프라
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+-------------------------------------------+
|          관리 서버 (NMS)                    |
|  [관리 애플리케이션]                        |
|  [MIB 데이터베이스]                         |
|  [SNMP 매니저]                             |
+-------------------------------------------+
         |              |              |
      SNMP           SNMP           SNMP
         |              |              |
+--------+--+  +--------+--+  +--------+--+
| 라우터     |  | 스위치     |  | 서버       |
| [에이전트] |  | [에이전트] |  | [에이전트] |
| [MIB]     |  | [MIB]     |  | [MIB]     |
+-----------+  +-----------+  +-----------+
  관리 대상 장비 (Managed Devices)

구성 요소:
  1. 관리 엔티티 (Managing Entity / NMS)
     - 네트워크 관리 애플리케이션 실행
     - 관리 대상 장비의 정보 수집 및 제어

  2. 관리 대상 장비 (Managed Device)
     - 라우터, 스위치, 서버, 프린터 등
     - 에이전트 소프트웨어 실행

  3. 에이전트 (Agent)
     - 관리 대상 장비에서 실행되는 프로세스
     - 장비의 상태 정보를 수집하여 MIB에 저장
     - NMS의 요청에 응답

  4. MIB (Management Information Base)
     - 관리 대상 객체의 정보를 저장하는 데이터베이스
     - 각 객체에 고유 OID 부여

  5. 네트워크 관리 프로토콜
     - NMS와 에이전트 간 통신 프로토콜
     - SNMP가 사실상 표준

SNMP 동작 방식
================

1. 요청-응답 (Request-Response)
   NMS --> [GetRequest] --> 에이전트
   NMS <-- [Response]   <-- 에이전트

2. 트랩 (Trap)
   NMS <-- [Trap] <-- 에이전트
   (비동기적, 에이전트가 자발적으로 알림)

전송 프로토콜: UDP
  - GetRequest/SetRequest: UDP 포트 161
  - Trap: UDP 포트 162

이유: 네트워크 장애 시에도 동작해야 하므로
  TCP의 연결 설정 오버헤드를 피함

SNMP 메시지 유형
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메시지 유형     | 방향           | 설명
---------------+-----------------+----------------------------------
GetRequest     | NMS -> Agent   | 하나 이상의 MIB 객체 값 요청
GetNextRequest | NMS -> Agent   | MIB 트리에서 다음 객체 값 요청
GetBulkRequest | NMS -> Agent   | 대량의 MIB 객체 값 한번에 요청 (v2)
SetRequest     | NMS -> Agent   | MIB 객체 값 설정 (구성 변경)
Response       | Agent -> NMS   | 요청에 대한 응답 (값 포함)
Trap           | Agent -> NMS   | 비동기 이벤트 알림 (요청 없이)
InformRequest  | NMS -> NMS     | 관리 서버 간 정보 전달 (v2)

SNMP 동작 시나리오
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시나리오 1: 인터페이스 상태 조회

  NMS: "라우터 R1의 eth0 상태를 알려주세요"
    --> GetRequest (OID: 1.3.6.1.2.1.2.2.1.8.1)
  Agent: "eth0는 up 상태입니다"
    <-- Response (값: 1 = up)

시나리오 2: MIB 테이블 순회

  NMS: "첫 번째 인터페이스 정보"
    --> GetNextRequest (OID: 1.3.6.1.2.1.2.2.1)
  Agent: "ifIndex.1 = 1"
    <-- Response

  NMS: "그 다음 정보"
    --> GetNextRequest (OID: 1.3.6.1.2.1.2.2.1.1.1)
  Agent: "ifDescr.1 = eth0"
    <-- Response

시나리오 3: 장애 알림 (Trap)

  Agent: "링크 eth0가 다운되었습니다!"
    --> Trap (linkDown, ifIndex=1)
  NMS: 알림 수신 및 관리자에게 통보

SMI가 정의하는 것
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1. 객체 이름: OID (Object Identifier)
   - 계층적 트리 구조
   - 점으로 구분된 숫자열
   - 예: 1.3.6.1.2.1.1.1 = sysDescr

2. 데이터 타입: ASN.1 기본 타입
   - INTEGER
   - OCTET STRING
   - Counter32
   - Gauge32
   - TimeTicks
   - IpAddress

3. 인코딩: BER (Basic Encoding Rules)
   - TLV (Type-Length-Value) 형식
   - 네트워크 전송을 위한 바이트 인코딩

OID (Object Identifier) 트리
===============================

           root
          / | \
       iso(1) ...
         |
       org(3)
         |
       dod(6)
         |
      internet(1)
       /    |    \
  mgmt(2)  private(4)  ...
    |          |
  mib-2(1)  enterprises(1)
  /  |  \        |
 system interfaces  ip  ...
 (1)    (2)       (4)
  |      |
sysDescr ifNumber
(1.1)    (2.1)

전체 OID 예시:
  sysDescr = 1.3.6.1.2.1.1.1
    iso.org.dod.internet.mgmt.mib-2.system.sysDescr

  ifNumber = 1.3.6.1.2.1.2.1
    iso.org.dod.internet.mgmt.mib-2.interfaces.ifNumber

MIB-2 객체 그룹
==================

그룹          | OID               | 설명
--------------+-------------------+---------------------------
system (1)    | 1.3.6.1.2.1.1    | 시스템 기본 정보
interfaces(2) | 1.3.6.1.2.1.2    | 네트워크 인터페이스
at (3)        | 1.3.6.1.2.1.3    | 주소 변환 (ARP)
ip (4)        | 1.3.6.1.2.1.4    | IP 프로토콜 통계
icmp (5)      | 1.3.6.1.2.1.5    | ICMP 통계
tcp (6)       | 1.3.6.1.2.1.6    | TCP 통계
udp (7)       | 1.3.6.1.2.1.7    | UDP 통계
snmp (11)     | 1.3.6.1.2.1.11   | SNMP 자체 통계

system 그룹 객체들
====================

OID                    | 이름          | 타입         | 설명
-----------------------+--------------+-------------+-----------
1.3.6.1.2.1.1.1       | sysDescr     | OCTET STRING| 시스템 설명
1.3.6.1.2.1.1.2       | sysObjectID  | OID         | 벤더 식별
1.3.6.1.2.1.1.3       | sysUpTime    | TimeTicks   | 가동 시간
1.3.6.1.2.1.1.4       | sysContact   | OCTET STRING| 관리자 연락처
1.3.6.1.2.1.1.5       | sysName      | OCTET STRING| 장비 이름
1.3.6.1.2.1.1.6       | sysLocation  | OCTET STRING| 장비 위치

interfaces 그룹 (ifTable):
OID                    | 이름          | 설명
-----------------------+--------------+------------------
1.3.6.1.2.1.2.2.1.1   | ifIndex      | 인터페이스 번호
1.3.6.1.2.1.2.2.1.2   | ifDescr      | 인터페이스 설명
1.3.6.1.2.1.2.2.1.5   | ifSpeed      | 인터페이스 속도
1.3.6.1.2.1.2.2.1.8   | ifOperStatus | 동작 상태 (1=up)
1.3.6.1.2.1.2.2.1.10  | ifInOctets   | 수신 바이트 수
1.3.6.1.2.1.2.2.1.16  | ifOutOctets  | 송신 바이트 수

ASN.1 MIB 객체 정의 예시
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sysDescr OBJECT-TYPE
    SYNTAX      OCTET STRING (SIZE (0..255))
    MAX-ACCESS  read-only
    STATUS      current
    DESCRIPTION
        "A textual description of the entity."
    ::= { system 1 }

ifOperStatus OBJECT-TYPE
    SYNTAX      INTEGER {
                    up(1),
                    down(2),
                    testing(3)
                }
    MAX-ACCESS  read-only
    STATUS      current
    DESCRIPTION
        "The current operational state of the interface."
    ::= { ifEntry 8 }

BER (Basic Encoding Rules) TLV 형식
======================================

각 데이터 요소를 Tag-Length-Value로 인코딩

  +------+--------+-------+
  | Tag  | Length | Value |
  +------+--------+-------+

예시: INTEGER 값 5를 인코딩

  Tag:    02 (INTEGER 타입)
  Length: 01 (1바이트)
  Value:  05

  인코딩 결과: 02 01 05

예시: OCTET STRING "Hi"를 인코딩

  Tag:    04 (OCTET STRING 타입)
  Length: 02 (2바이트)
  Value:  48 69 ("Hi"의 ASCII)

  인코딩 결과: 04 02 48 69

SNMP 버전 비교
================

항목          | SNMPv1       | SNMPv2c      | SNMPv3
--------------+--------------+--------------+--------------
출시          | 1988         | 1996         | 2004
보안          | 커뮤니티 문자열| 커뮤니티 문자열| USM (인증+암호화)
인증          | 평문 전송    | 평문 전송    | HMAC-MD5/SHA
암호화        | 없음         | 없음         | DES/AES
접근 제어     | 기본적       | 기본적       | VACM (세밀)
벌크 전송     | 없음         | GetBulk      | GetBulk

SNMPv3 보안 아키텍처
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USM (User-based Security Model):
  인증 수준 3가지:

  1. noAuthNoPriv: 인증 없음, 암호화 없음
     - 사용자 이름만으로 접근
     - 보안이 불필요한 환경

  2. authNoPriv: 인증 있음, 암호화 없음
     - HMAC-MD5 또는 HMAC-SHA로 메시지 인증
     - 변조 방지, 도청 가능

  3. authPriv: 인증 있음, 암호화 있음
     - 인증: HMAC-MD5/SHA
     - 암호화: DES 또는 AES
     - 도청과 변조 모두 방지

VACM (View-based Access Control Model):
  - 사용자별로 접근 가능한 MIB 뷰 정의
  - 읽기 전용, 읽기-쓰기 등 세밀한 접근 제어
  - 보안 수준에 따라 다른 뷰 할당 가능

SNMP를 넘어선 현대 네트워크 관리
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도구/기술       | 용도                | 특징
---------------+--------------------+----------------------------
SNMP           | 장비 모니터링       | 표준, 경량, 오래된 기술
NetFlow/sFlow  | 트래픽 분석         | 플로우 기반 상세 분석
YANG/NETCONF   | 구성 관리           | XML 기반, 트랜잭션 지원
gNMI/gRPC      | 텔레메트리          | 스트리밍, 고성능
Prometheus     | 메트릭 수집         | 풀 방식, 시계열 DB
Grafana        | 시각화             | 대시보드, 알림
Ansible        | 자동화 구성 관리    | 에이전트리스, 멱등성
Terraform      | 인프라 코드화       | IaC, 선언적 구성

발전 방향:
  1. SNMP: 기본적인 장비 모니터링에 여전히 사용
  2. NETCONF/YANG: SNMP의 구성 관리 한계 극복
  3. 스트리밍 텔레메트리: 실시간 데이터 수집
  4. SDN: 중앙화된 네트워크 관리 및 제어

SNMP 명령어 예시 (snmpwalk, snmpget)
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시스템 정보 조회:
  snmpget -v2c -c public 192.168.1.1 sysDescr.0
  응답: "Cisco IOS Software, Version 15.1"

  snmpget -v2c -c public 192.168.1.1 sysUpTime.0
  응답: 12345678 (1/100초 단위 = 약 1.4일)

인터페이스 상태 조회:
  snmpwalk -v2c -c public 192.168.1.1 ifOperStatus
  응답:
    ifOperStatus.1 = up(1)
    ifOperStatus.2 = down(2)
    ifOperStatus.3 = up(1)

트래픽 통계 조회:
  snmpget -v2c -c public 192.168.1.1 ifInOctets.1
  응답: 1234567890 (수신 바이트 수)

  snmpget -v2c -c public 192.168.1.1 ifOutOctets.1
  응답: 987654321 (송신 바이트 수)