QoS — Introduction

Définition d’un flux de données

Un flux de données est caractérisé selon les 4 paramètres suivants :

• Bandwidth
  • Bande passante
  • Exemple : 2 Mbps
• Delay (Latence)
  • Temps de transit de référence d’un paquet sur un support donné (Fibre, Lien satellitaire)
  • Exemple : 100 ms
• Jitter (Gigue)
  • Variation du temps de transit sur un support donné
  • Exemple : le temps de transit varie entre 80 et 120 ms, le Jitter sera donc de 40 ms
  • Temps de transit = Latence + Gigue
• Loss
  • Pourcentage de perte
  • Exemple : 1%

Type de trafic

• Données (HTTP, FTP)
• Voix (VoIP)
  • Afin d’avoir une bonne qualité d’appel audio :
    • Delay = 150 ms Max
    • Jitter = 30 ms Max
    • Loss = 1% Max
• Vidéo (Skype, Facetime, Streaming)
  • Afin d’avoir une bonne qualité d’appel vidéo :
    • Bandwidth = Entre 384 Kbps à plus de 20 Mbps
    • Delay = 200 à 400 ms
    • Jitter = 30-50 ms
    • Loss = 0.1 – 1%

La classification

Cette étape est la première étape pour mettre en place de la QoS.

La classification va nous permettre d’identifier des flux spécifiques à prioriser ou non (Voix, Vidéo, Applications opérationnelles, Réseau Internet, Réseau Intranet de l’entreprise, etc…).

Cette classification se fait via des access-list ou des NBAR.

Le marquage

Dès que notre flux a été classifié, nous pouvons le marquer afin que tous les équipements actifs qu’il va traverser et qui appliquent une qualité de service n’aient pas à le reclassifier à chaque fois.

Ce marquage peut être fait à différents niveaux :

• Marquage IP (DSCP, IPP)
• Marquage Ethernet 802.1Q (COS)
• Marquage Wifi (TID)
• Marquage MPLS (EXP)

Je détaillerai uniquement les marquages IP et Ethernet dans cet article.

Le marquage IP

Ce marquage IP est fait au niveau du champ TOS (Type Of Service). Il existe deux types de marquage IP :

• IPP (IP Precedence)
  • RFC 791
  • 3 bits
  • 8 possibilités

• DSCP (Differentiated Services Code Point)
  • RFC 2474
  • 6 bits
  • 64 possibilités !

Le marquage Ethernet

Ce marquage est présent dans le taggage 802.1Q (Trunk). Il est donc uniquement possible de marquer nos trames sur nos liaisons inter-switch en mode Trunk.

Ce marquage peut être appelé COS ou PCP :

• COS (Class Of Service) ou PCP (Priority Code Point).
  • Défini dans l’IEEE 802.1q
  • 3 bits
  • 8 possibilités

Le marquage DiffServ

Nous avons vu qu’il est possible de mettre plusieurs valeurs de marquage sur nos flux. Afin que les entreprises et les fournisseurs d’accès soient d’accord sur la politique de marquage à adopter, RFC a défini une architecture DiffServ via plusieurs normes.

Ces normes RFC ont défini trois types de marquage DSCP :

• Expedited Forwarding (EF)
  • RFC 3246
  • Une seule valeur possible = EF
  • Tag : EF
  • Prévu pour les flux qui nécessitent un Delay, Jitter et Loss faible (voix).

• Assured Forwarding (AF)
  • RFC 2597
  • 12 valeurs possibles (AF11, 12, 13, AF21, 22, 23, AF31, 32, 33, AF41, 42, 43)
  • Tag : AF XY
    • X (1, 2, 3 ou 4) : de la pire à la meilleure Queue
    • Y (1, 2 ou 3) : du meilleur au pire traitement
  • Le marquage DSCP AF41 aura donc un meilleur traitement que tous les autres.
  • Le marquage DSCP AF13 aura donc le pire des traitements.

• Class Selector (CS)
  • Anciennement IPP
  • 8 possibilités (CS0 à CS7)
  • Le marquage DSCP utilise les 3 premiers bits anciennement réservés à IPP afin que les deux soient compatibles.
  • Le marquage CS7 aura le meilleur traitement.
  • Le marquage CS0 aura le pire traitement.

Maintenant que nous avons classifié nos flux, nous pouvons les mettre dans une file d’attente en cas de congestion réseau.

Gestion de la congestion

Le fonctionnement normal d’un routeur est de recevoir le paquet et de l’aiguiller dans la bonne direction. Lorsqu’il y a une congestion réseau (Bande passante saturée), le routeur va mettre les paquets qu’il doit transférer dans une file d’attente.

Le premier arrivé sera le premier servi ! (Comme au Mcdrive).

Nous avons vu que certains flux ont besoin d’être priorisés afin de fonctionner correctement (Voix, Visioconférence, flux d’administration et de supervision, …).

Pour faire ceci, nous allons créer une file d’attente pour chaque marquage (Queue).

Dès que la bande passante le permet, le Scheduler (planificateur) va choisir laquelle des files d’attente il va ouvrir à l’instant T.

Scheduler

Le Scheduler est celui qui va choisir laquelle des queues ouvrir à l’instant T.

Il va utiliser la logique « Round robin ».

Imaginons le cas suivant :

• Queue 1 = 50%
• Queue 2 = 30%
• Queue 3 = 15%
• Queue 4 = 5%

Sur 100 paquets que le Scheduler peut faire transiter, il va laisser passer :

• 10 paquets de Q1
• puis 6 paquets de Q2
• puis 3 paquets de Q3
• puis 1 paquet de Q4
• puis 10 paquets de Q1
• puis etc…

(Ces données ont été prises uniquement à titre d’exemple)

Problématique liée aux queues : nos flux concernant la voix et la vidéo en live vont augmenter en termes de Jitter et de delay !

Résultat : service dégradé.

Solution : faire en sorte que la queue voix et vidéo soit toujours prioritaire ; le scheduler doit faire en sorte que la queue les concernant soit la plus vide possible. Ce procédé s’appelle la LLQ (Low Latency Queuing).

Il nous reste à voir le Policy et le Shaping !