QoS (quality of service)

La qualité of service (QoS) désigne toute technologie qui gère le trafic de données afin de réduire la perte de paquets, la latence et la gigue sur le réseau. La QoS contrôle et gère les ressources du réseau en fixant des priorités pour des types de données spécifiques sur le réseau.

Les réseaux d’entreprise doivent fournir des services prévisibles et mesurables lorsque des applications – telles que la voix, la vidéo et les données sensibles au délai – circulent sur le réseau. Les organisations utilisent la QoS pour répondre aux exigences de trafic des applications sensibles, telles que la voix et la vidéo en temps réel, et pour prévenir la dégradation de la qualité causée par la perte de paquets, le retard et la gigue.

Les organisations peuvent atteindre la qualité de service en utilisant certains outils et techniques, tels que le tampon de gigue et la mise en forme du trafic. Pour de nombreuses organisations, la qualité de service est incluse dans l’accord de niveau de service (SLA) avec leur fournisseur de services réseau afin de garantir un certain niveau de performance.

Paramètres de la QoS

Les organisations peuvent mesurer la QoS de manière quantitative en utilisant plusieurs paramètres, dont les suivants :

La perte de paquets se produit lorsque les liens du réseau deviennent encombrés et que les routeurs et les commutateurs commencent à larguer des paquets. Lorsque des paquets sont lâchés pendant une communication en temps réel, comme un appel vocal ou vidéo, ces sessions peuvent présenter une gigue et des lacunes dans la parole.
Le jitter est le résultat de l’encombrement du réseau, de la dérive temporelle et des changements d’itinéraire. Un excès de gigue peut dégrader la qualité des communications vocales et vidéo.
La latence est le temps qu’il faut à un paquet pour se rendre de sa source à sa destination. La latence doit être aussi proche de zéro que possible. Si un appel vocal sur IP a une latence élevée, il peut subir un écho et un chevauchement audio.
La bande passante est la capacité d’une liaison de communication réseau à transmettre le maximum de données d’un point à un autre dans un temps donné. La QoS optimise le réseau en gérant la bande passante et en fixant des priorités pour les applications qui nécessitent plus de ressources que les autres.
La note moyenne d’opinion (MOS) est une mesure permettant d’évaluer la qualité de la voix sur une échelle de cinq points, cinq indiquant la meilleure qualité.

Mise en œuvre de la QoS

Il existe trois modèles pour mettre en œuvre la qualité de service : Best Effort, Services intégrés et Services différenciés.

Le modèle Best Effort est un modèle de qualité de service dans lequel tous les paquets reçoivent la même priorité et où il n’y a pas de garantie de livraison des paquets. Le modèle Best Effort est appliqué lorsque les réseaux n’ont pas configuré de politiques de QoS ou lorsque l’infrastructure ne prend pas en charge la QoS.

Les services intégrés (IntServ) sont un modèle de QoS qui réserve la bande passante le long d’un chemin spécifique du réseau. Les applications demandent au réseau de réserver des ressources, et les dispositifs du réseau surveillent le flux de paquets pour s’assurer que les ressources du réseau peuvent accepter les paquets.

La mise en œuvre d’IntServ nécessite des routeurs compatibles IntServ et utilise le protocole de réservation des ressources (RSVP) pour la réservation des ressources du réseau. IntServ a une capacité d’évolution limitée et une consommation élevée de ressources réseau.

Les services différenciés (DiffServ) sont un modèle de qualité de service dans lequel les éléments du réseau, tels que les routeurs et les commutateurs, sont configurés pour desservir plusieurs classes de trafic avec des priorités différentes. Le trafic réseau doit être divisé en classes en fonction des besoins de l’entreprise.

Par exemple, le trafic vocal peut se voir attribuer une priorité plus élevée que les autres types de trafic. Les paquets se voient attribuer des priorités à l’aide de points de code de services différenciés (DSCP) pour la classification. DiffServ utilise également le comportement par saut pour appliquer des techniques de qualité de service, telles que la mise en file d’attente et la hiérarchisation, aux paquets.

L’architecture du réseau affecte également la manière dont une organisation met en œuvre la QoS. Un réseau MPLS (Multiprotocol Label Switching) comprend un lien privé qui offre une qualité de service de bout en bout sur un seul chemin. Les accords de niveau de service (SLA) pour le MPLS spécifient la bande passante, la qualité de service, la latence et le temps de fonctionnement. Toutefois, un MPLS peut être coûteux pour les organisations.

Le réseau étendu défini par logiciel (SD-WAN) utilise plusieurs types de connectivité, dont la MPLS et le haut débit. Le SD-WAN surveille l’état des connexions réseau actuelles pour détecter les problèmes de performance et utilise ses multiples types de connectivité pour basculer en fonction de l’état. Par exemple, si la perte de paquets dépasse un certain niveau sur une connexion, les capacités du SD-WAN rechercheront une autre connexion.

Mécanismes de qualité de service (QoS)

Certains mécanismes de QoS peuvent gérer la qualité du trafic de données et maintenir les exigences de QoS spécifiées dans les SLA. Les mécanismes de QoS appartiennent à des catégories spécifiques en fonction des rôles qu’ils jouent dans la gestion du réseau.

• Les outils de classification et de marquage différencient les applications et trient les paquets en fonction des différents types de trafic. Le marquage marque chaque paquet comme un membre d’une classe de réseau, ce qui permet aux dispositifs du réseau de reconnaître la classe du paquet. La classification et le marquage sont mis en œuvre sur les appareils du réseau tels que les routeurs, les commutateurs et les points d’accès.
• Les outils de gestion de l’encombrement utilisent la classification et le marquage des paquets pour déterminer dans quelle file d’attente placer les paquets. Les outils de gestion de la congestion comprennent la mise en file d’attente prioritaire, le premier entré, premier sorti et la mise en file d’attente à faible latence.
• Les outils d’évitement des congestions surveillent le trafic du réseau pour détecter les congestions et laissent tomber les paquets de faible priorité en cas de congestion. Les outils d’évitement des encombrements comprennent la détection précoce aléatoire pondérée et la détection précoce aléatoire.
• Les outils de mise en forme manipulent le trafic entrant dans le réseau et donnent la priorité aux applications en temps réel par rapport aux applications moins sensibles au temps, comme le courrier électronique et la messagerie. Les outils de mise en forme du trafic comprennent les tampons, la mise en forme générique du trafic et la mise en forme du trafic par relais de trame. Tout comme la mise en forme, les outils de police de la circulation se concentrent sur l’étranglement du trafic excédentaire et l’abandon de paquets.
• Les outils d’efficacité des liens maximisent l’utilisation de la bande passante et réduisent le délai d’accès des paquets au réseau.

Bien qu’ils ne soient pas exclusivement destinés à la qualité de service, les outils d’efficacité des liens sont utilisés en conjonction avec d’autres mécanismes de qualité de service. Les outils d’efficacité de la liaison comprennent la compression de l’en-tête du protocole de transport en temps réel, la compression de l’en-tête du protocole de contrôle de transmission et la compression de la liaison.