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Community Live 30 Juin

Principes fondamentaux de QoS - Qualité de Service dans les couches L2 et L3

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Modérateur Cisco
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La Qualité de Service (Quality of Experience QoS) est l'une des caractéristiques qu'un réseau convergent moderne et bien conçu doit posséder -avec la sécurité, l'évolutivité et la tolérance aux pannes.

En raison des fonctionnalités requises par les applications et les services demandés par les utilisateurs finals, ces réseaux nécessitent un bon niveau de Qualité de l'Expérience (Quality of Experience QoE) pour la transmission de Voix et Vidéo en direct. Cependant, avec l'utilisation des nouvelles applications, un encombrement du réseau peut survenir. Cela se produit précisément en raison de la demande excessive de bande passante générée par les applications. C’est pourquoi, des mécanismes de contrôle du trafic sont nécessaires et afin de ne pas dégrader l'expérience utilisateur, de sorte qu'elles fonctionnent correctement lorsqu'elles s'exécutent simultanément.

1_Image_qos2.png

Lorsque le volume de trafic dépasse la capacité du réseau, les périphériques commencent à "bouchonner" le trafic dans une mémoire tampon (tampon) jusqu'à ce que les informations puissent être traitées et distribuées. Il est évident que cette mise en file d'attente de distribution des paquets provoque des retards sur le réseau.

Lorsque les mémoires tampons atteignent le seuil de limite d'espace mémoire, les périphériques commencent à rejeter les paquets.

Terminologie QoS de base

  • Bande passante : capacité d'un support ou d'un périphérique à transmettre et à traiter des données, mesurée dans un temps donné. La bande passante numérique est mesurée en bps (bits par seconde).
  • En cas de Congestion du Réseau, des retards de transmission sont générés. De tels retards peuvent entraîner une instabilité (variation de délai) et par conséquent une perte de paquets.
  • Le délai ou la latence fait référence au temps nécessaire pour qu'un paquet voyage, d'une origine à une destination spécifique. Il existe plusieurs sources de retard, par exemple le retard du processus d'encapsulation de l'information pour sortir sur un support (retard du code et retard de la mise en paquets et de la sérialisation), le retard, la propagation, etc.
  • Les points de saturation sur le réseau (avec une plus grande probabilité de congestion) sont les meilleurs candidats pour mettre en œuvre la QoS sur ces interfaces.

Caractéristiques du trafic commercial moderne

Trafic vocal :

2_Image_qos3.pngComme on peut le voir dans la figure précédente, le trafic de Voix a un comportement constant et prédictif, tolère de petites pertes de données. Il ne consomme pas toutes les ressources du réseau (inoffensif), cependant il est très sensible aux délais et aux pertes. Beaucoup plus à l’instabilité. La Voix utilise l’UDP dans la couche de transport, de sorte qu'elle ne prend pas en charge les retransmissions, ce qui implique qu'elle doit être prioritaire sur le reste du trafic.

 

3_Image_qos4.pngTrafic Vidéo :

En comparant le trafic Vidéo avec le trafic Voix, le premier s'avère imprévisible, incohérent et non constant. Contrairement à la Voix, la Vidéo tolère moins les pertes de données.

 

Trafic de Données :

4_Image_qos5.pngLes données commerciales (qui ne sont ni Voix ni Vidéo) peuvent avoir un comportement prédictif ou non, et peuvent être fortement consommatrices de ressources ou non. Tout dépend du type d’application en cours sur le réseau, mais contrairement à la Voix et à la Vidéo, ils sont insensibles au délai (il faut déterminer si les données sont interactives ou pas) et à la perte de paquets due aux mécanismes de relais par le TCP.

Techniques d'encodage

Les stratégies de Qualité de Service QoS mises en œuvre dans un réseau ne sont activées que lorsqu'un type d'encombrement survient dans le réseau.

Les techniques d'encodage sont l'une des techniques employées pour gérer les congestions survenant dans un réseau, techniques permettant de stocker, de hiérarchiser et, si nécessaire, de réorganiser les paquets avant leur transmission. Il existe certaines méthodes d'encodage, parmi les plus importantes :

  • FIFO - Première sortie première entrée (Fist-Input-First-Output) et mise en file d'attente pondérée (Weighted Fair Queuing WFQ)5_Image_qos6.png

     

  • Classification de Base WFQ (Class-Based WFQ) y mise en file d'attente à faible latence (Low Latency Queuing LLQ)

6_Image_qos7.png

 

  • Modèles d'Implémentation QoS

7_Image_qos8.png 

  • Outils pour la Qualité de Service QoS

Pour mettre en œuvre la QoS, deux actions sont nécessaires :

  1. Trier le trafic
  2. Prioriser le trafic en fonction de la référence utilisée pour classer ledit trafic en cas de congestion.
  3. Alternativement, des techniques pourraient être utilisées pour éviter la congestion avant qu'elle ne se produise.

8_Image_qos10_fr.png

 

  • Outils de classement et de marquage (Classification and Marking Tools = C&M Tools)

En couche 2 (Trama 802.1Q)

9_Image_qos11.png

 

Dans le package IPv4

10_Image_qos12.png

 

Dans le package IPv6 :11_Image_qos13.png

 

 

DSCP s'appuie sur un mécanisme appelé PHB (Per Hop Behavior) pour définir la probabilité de rejet d'un paquet et la priorité d'expédition :

12_Image_qos14.png

 

Lorsqu'un périphérique réseau reçoit des informations marquées, il est important de définir si cette marque est approuvée ou si un nouveau marquage doit être créé. Ceci est connu sous le nom de limites de confiance (QoS Trust Boundary). Il est recommandé que cette limite soit aussi proche que possible de l'origine du trafic.

13_Image_qos15.png

Implémentation QoS de base (MQC) dans les Routeurs

Une technique généralisée permettant de mettre en œuvre un mécanisme de Qualité de Service dans les équipements Cisco est appelée Interface de ligne de commande modulaire QoS (Modular QoS CLI = MQC), composée de trois phases :

  1. Classification du trafic à l'aide de techniques telles que les ACL ou NBAR Reconnaissance d'Applications Basées sur le Réseau (Network-Based Application Recognition)
  2. Définition des actions à l'aide de policy-maps
  3. Application de la politique à une interface service-policy

J'espère que ce sujet vous a plu. C'étaient les principes de base de la Qualité de Service QoS dans les appareils L3 fonctionnant avec iOS. Continuez à implémenter les topologies avec QoS. Dans un prochain blog, j'expliquerai comment QoS est configuré sur des périphériques de couche L2 tels que les commutateurs Catalyst.

Salutations de Quito, Equateur.

Gustavo

 

Publié par: Gustavo Salazar / Version originale en espagnol

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