WebTech360 - Dans l'article ci-dessous, nous vous présenterons et vous guiderons pour en savoir plus sur le concept de QoS - Quality of Service sur les appareils routeurs.
Qu'est-ce que la QoS ?
La QoS (abréviation de Qualité de Service) permet de contrôler la priorité du trafic sur le réseau. Cette fonctionnalité est active sur toutes les couches du système. Dans ce test, nous nous concentrerons sur les routeurs domestiques. Plus précisément, la QoS démontrera clairement son impact dans les zones où les goulots d'étranglement sont fréquents, et déterminera simultanément la part du trafic prioritaire, en fonction des règles définies par l'utilisateur concernant les adresses IP, les adresses MAC et les services actifs.
Cas d'utilisation de la qualité de service (QoS) en pratique
Pour mieux comprendre, prenons l'exemple d'un embouteillage sur une autoroute aux heures de pointe. Tous les conducteurs ont un seul objectif : atteindre leur destination finale. Ils doivent donc continuer à avancer, même à une vitesse d'escargot.
Puis, le son d'une sirène d'ambulance les a alertés de la présence d'un véhicule devant arriver d'urgence à destination. Les conducteurs se sont donc écartés – désormais prioritaires – et l'ont laissé passer.
De même, lorsqu'un réseau transmet des données, il est configuré de telle sorte que certains types de données sont mieux traités que d'autres. Les paquets de données importants doivent atteindre leur destination beaucoup plus rapidement que les autres, car ils sont sensibles au temps et expirent s'ils n'arrivent pas à temps.
Pourquoi la qualité de service est-elle importante ?
Autrefois, les réseaux d'information et les réseaux d'entreprise étaient des entités distinctes. Les appels téléphoniques et les communications à distance étaient généralement gérés par un réseau RJ11. Les appels étaient surveillés par un système PABX, indépendant du réseau IP RJ45 reliant les ordinateurs portables, les ordinateurs de bureau et les serveurs. Les deux types de réseaux se croisaient rarement, sauf si, par exemple, un ordinateur avait besoin d'une ligne téléphonique pour se connecter à Internet. Voici un exemple de réseau :
Lorsque les réseaux ne transmettaient que des données, la vitesse était moins importante. Aujourd'hui, les applications interactives qui véhiculent de l'audio et de la vidéo doivent être diffusées sur les réseaux à haut débit, sans perte de paquets ni variation de débit.
Les appels professionnels sont désormais effectués via des applications de réunion en ligne comme Skype, Zoom et GoToMeeting, qui utilisent des protocoles de transport IP pour envoyer et recevoir des messages vidéo ou audio. Pour des raisons de rapidité, ces applications essentielles permettent d'effectuer des tâches sans les processus administratifs généralement requis par les transmissions de données standard.
Où se produit généralement le goulot d’étranglement ?
Le principal mécanisme de fonctionnement de la QoS est généralement appliqué lorsqu'un goulot d'étranglement se produit à un certain moment ou à un certain endroit du système, et le facteur principal ici est les paramètres que vous définissez en rapport avec la bande passante :
Supposons que vos paramètres de qualité de service (QoS) soient définis pour dépasser la bande passante fournie par votre FAI. Que se passe-t-il si le trafic de votre routeur n'est pas priorisé, car le système « pense » que la bande passante est raisonnable ? Si, en revanche, vous avez atteint la limite fixée par votre FAI, c'est lui qui décide de ce qui peut ou non continuer à fonctionner.
De plus, si vous définissez le niveau de bande passante QoS en dessous de la norme du FAI, cela signifie que vous créez un goulot d'étranglement « artificiel », et nous pouvons les contrôler, les surveiller et les observer via le routeur.
Quelques points à noter pour assurer la stabilité du système, notamment les paramètres de liaison montante et descendante :
Commençons par vérifier la vitesse moyenne de connexion de notre FAI. Pour cela, vous pouvez utiliser des services d'assistance en ligne tels que Speakeasy Speed Test et SpeedTest :
Selon les recommandations des experts et de nombreux utilisateurs expérimentés, il est conseillé de régler la QoS à environ 85 % de la valeur obtenue lors du test pour garantir le bon fonctionnement du système. Après avoir déterminé les vitesses de liaison montante et descendante , il est conseillé de l'augmenter progressivement d'environ 1 à 2 % à chaque fois. Dans certains cas particuliers, il est possible d'augmenter la QoS jusqu'à 95 % tout en maintenant les performances du système, sans effets secondaires.
Que se passe-t-il si la QoS n’est pas utilisée dans le réseau ?
Ne pas avoir configuré correctement la QoS peut entraîner l'un (ou tous) des problèmes suivants :
Retard
Lorsque les paquets RTP ne sont pas prioritaires, ils sont acheminés au débit par défaut de l'appareil. Sur un réseau congestionné, les paquets doivent voyager avec les autres paquets non urgents. Si la latence du réseau n'affecte pas la qualité des données audiovisuelles acheminées, elle affecte la communication entre les utilisateurs finaux. À 100 ms de latence, une personne commence à parler par-dessus une autre, les paquets arrivant de manière désynchronisée, et à 300 ms, la conversation devient incompréhensible.
Gigue
Les applications temps réel éliminent la mise en mémoire tampon standard au niveau du transport ; il n'existe donc aucun mécanisme permettant de réassembler les paquets entrants dans le bon ordre. La gigue est la fréquence irrégulière d'arrivée des paquets sur le réseau. Elle peut entraîner des retards et des décalages dans l'ordre des paquets. Comme l'application n'attend pas que le flux soit correctement ordonné, les paquets hors séquence sont abandonnés, ce qui entraîne des distorsions ou des interruptions dans le flux audio ou vidéo.
Perte de paquets
Il s'agit du pire scénario : une partie (ou une partie) des paquets est perdue en raison d'une congestion excessive des périphériques réseau. Lorsque la file d'attente de sortie d'un commutateur ou d'un routeur est pleine, un abandon de queue se produit : le périphérique abandonne tous les nouveaux paquets jusqu'à ce que la capacité soit à nouveau disponible.
Dans tous les cas que vous venez de voir, la QoS peut aider en planifiant les données, en gérant les files d’attente et en empêchant la perte de données.
Il est facile d'imaginer à quel point la communication et le streaming multimédia pourraient être gravement impactés sans QoS, en particulier sur les réseaux utilisant le protocole RTP. Même parfaitement conçu, la communication finira par devenir difficile, puis se détériorera avec l'augmentation du trafic réseau, pour finalement devenir impossible.
Les trois erreurs mentionnées ci-dessus sont en fait très importantes pour déterminer la qualité du trafic basé sur RTP que les sociétés de logiciels de surveillance de la qualité de service et de réseau comme SolarWinds utilisent comme mesure.
Outils réseau pour la surveillance de la qualité de service
Analyseur de trafic SolarWinds NetFlow (essai gratuit)
Il serait tout à fait injuste de continuer sans mentionner un peu plus l’un des meilleurs outils de surveillance réseau disponibles : SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer.
Cette suite de surveillance réseau permet de résoudre les problèmes pouvant être causés par :
- Réseau lent : un réseau lent peut impacter une entreprise, car il ralentit continuellement les transferts de données. Si les goulots d'étranglement ne sont pas supprimés, toute l'organisation connaîtra une mauvaise connectivité.
- Communication lente : Une entreprise qui ne parvient pas à établir un canal de communication clair au sein de son réseau sera paralysée. Pire encore, une communication incomplète avec les clients entraînera presque certainement des difficultés pour l'entreprise.
Réseau non surveillé : les administrateurs qui ne peuvent pas surveiller correctement leurs réseaux ne pourront pas connaître leur état actuel ni planifier leur expansion future. Sans surveillance du réseau et sans suivi des performances de chaque appareil, les gestionnaires réseau ne peuvent pas prendre de décisions éclairées et risquent d'aggraver les problèmes de performances réseau.
Équipés de Netflow Traffic Analyzer, les administrateurs réseau pourront résoudre les problèmes fréquemment rencontrés, car l'outil aide à :
Un tableau de bord Netflow Traffic Analyzer classique contient des informations importantes dont les administrateurs ont besoin pour surveiller les statuts et ajuster rapidement les paramètres. Exemple :
Ces rapports et analyses incluent : la latence, la gigue et la perte de paquets.
Paessler PRTG est une autre option pour surveiller la qualité de service. Cet outil de surveillance réseau dispose d'une section dédiée à la surveillance des performances de la qualité de service. Cette fonctionnalité affiche les flux de trafic étiquetés en temps réel et stocke les données pour l'analyse des performances et la planification des capacités.
Le logiciel PRTG comprend quatre capteurs de surveillance, couvrant trois méthodes de qualité de service différentes. Ils sont complétés par un capteur de gigue de ping qui surveille la régularité de la livraison des paquets au sein d'un flux.
Les trois types de QoS que PRTG peut surveiller sont la QoS standard, le Cisco IP-SLA et le Cisco CBQoS. Les moniteurs de QoS standard sont implémentés sous forme de capteurs unidirectionnels ou aller-retour. Ces moniteurs peuvent fonctionner sur des connexions Internet.
Le capteur Cisco IP-SLA est spécialement conçu pour surveiller le trafic VoIP balisé sur votre réseau. Il enregistre diverses mesures du trafic vocal, notamment le délai aller-retour, la latence, la gigue et le score d'opinion moyen (MOS).
Le capteur Cisco CBQoS suit une implémentation de la qualité de service basée sur les classes. CBQoS est une méthode de mise en file d'attente ; sa mise en œuvre nécessite la surveillance de plusieurs points d'entrée sur vos routeurs et commutateurs. Vous créez au moins trois files d'attente virtuelles par appareil, ce qui augmente le nombre de points à surveiller.
PRTG peut configurer et cartographier automatiquement l'ensemble de votre infrastructure réseau. Cependant, la mise en œuvre de la QoS nécessite une prise de décision ; vous devrez donc configurer la méthode vous-même en déterminant les types de trafic réseau à prioriser.
Paessler vous permet d'utiliser PRTG gratuitement si vous activez jusqu'à 100 capteurs. Si vous en avez besoin de plus, vous pouvez essayer le système gratuitement pendant 30 jours, avec surveillance de la qualité de service incluse.
Comment configurer la QoS ?
Les routeurs et commutateurs câblés peuvent être configurés pour prioriser les protocoles généralement utilisés par la suite logicielle de gestion des routeurs. La configuration des options de qualité de service (QoS) est une tâche relativement simple qui comprend :
Ainsi, les paquets multimédias pourront circuler sans problème sur le réseau. Les ingénieurs réseau expérimentés peuvent effectuer toutes les tâches mentionnées ci-dessus via l'interface de configuration en ligne de commande.
Comment les paquets RTP sont-ils priorisés ?
La priorisation des paquets QoS peut être effectuée à l'aide de deux méthodes principales :
Classification : Cette méthode efficace identifie les types de paquets et leur attribue une priorité en les marquant. L'identification peut se faire à l'aide de listes de contrôle d'accès (ACL), de réseaux locaux utilisant des classes de service (CoS) ou de commutateurs utilisant un marquage QoS matériel.
- Files d'attente : Les files d'attente sont des mémoires tampons hautes performances présentes dans les routeurs et les commutateurs. Les paquets qui les traversent sont conservés dans des zones mémoire dédiées en attendant d'être envoyés. Lorsqu'une priorité plus élevée est attribuée à des protocoles, comme RTP, ils sont déplacés vers une file d'attente dédiée qui accélère le débit des données, réduisant ainsi le risque d'abandon. Les files d'attente de priorité inférieure ne bénéficient pas de ce traitement.
Une chose importante à retenir ici est que le marquage prioritaire d’un paquet n’est valable que dans le réseau dans lequel il a été créé. Une fois qu’il quitte le réseau, le propriétaire du réseau récepteur détermine sa nouvelle priorité.
Éléments à prendre en compte lors de la priorisation des paquets
Voici quelques éléments et conseils qui peuvent être utiles pour décider de la manière de hiérarchiser les colis :
Il est généralement judicieux d'attribuer des marqueurs de priorité aux appareils les plus proches de la source de données. Cela garantit que les paquets circulent sur l'ensemble du réseau avec la priorité appropriée.
- Le périphérique choisi pour marquer les paquets entrants doit toujours être un commutateur. En effet, ces périphériques peuvent équilibrer la charge du trafic sur le réseau et la partager avec d'autres commutateurs, réduisant ainsi la charge sur leurs processeurs.
- Le trafic entrant est presque toujours plus important que le trafic sortant. Les FAI allouent généralement moins de bande passante au trafic sortant des clients, et c'est là (sur le chemin réseau sortant) que la qualité de service doit principalement être appliquée.
Cisco a une recommandation sur la manière dont les paquets doivent être marqués, comme indiqué dans ce diagramme :
En fin de compte, le succès d'une mise en œuvre de la QoS dépend toujours de la qualité de la politique qui régit la classification, le marquage et la mise en file d'attente des paquets. Cette politique doit être soigneusement élaborée pour une mise en œuvre réussie de la QoS.
À quoi ne devrait pas servir la QoS ?
Après avoir lu des informations sur la QoS, vous pourriez la considérer comme la solution miracle à la congestion du réseau. Dans une certaine mesure, la QoS peut fluidifier la plupart des communications RTP et rationaliser le trafic réseau. Malheureusement, la QoS n'est pas une solution universelle à tous les problèmes de réseau.
N'utilisez jamais la QoS aux fins suivantes :
Augmenter la bande passante
Bien que la QoS permette de prioriser les paquets RTP et donne l'impression que le réseau augmente soudainement sa bande passante, il ne faut jamais l'interpréter ainsi. La QoS ne doit jamais être utilisée comme un outil pour « augmenter la bande passante », alors qu'elle ne fait qu'optimiser l'utilisation des ressources existantes (et favoriser les paquets RTP).
Envisagez plutôt de mettre en cache les fichiers pour réduire le volume de données entrantes et sortantes. Si cela ne fonctionne pas, cela signifie que la limite de bande passante est atteinte. Lorsqu'une entreprise atteint sa limite de bande passante, la seule option viable est d'acheter du matériel réseau supplémentaire, plutôt que d'utiliser la QoS.
Empêcher la congestion du réseau
Si certaines applications sont toujours en cours d'exécution et consomment lentement de la bande passante réseau, la mise en œuvre de la QoS n'est pas la solution. Même si les appels Skype peuvent enfin passer, la QoS ne résoudra pas le problème fondamental. Au final, les applications « engloutiront » toutes les ressources disponibles, annulant ainsi les avantages de la QoS.
Une solution qui pourrait fonctionner ici est de rechercher les applications gourmandes en ressources et de les désactiver ou de les reprogrammer pour qu'elles s'exécutent en dehors des heures de bureau.
Encore une fois, l'objectif de la configuration de la QoS sur votre réseau est de garantir que vos appels audio et vidéo en streaming ne subissent pas de ralentissement (ni de plantage) en raison d'une congestion du réseau. La QoS n'est pas un outil permettant d'augmenter la bande passante. Elle ne peut pas non plus traverser un réseau congestionné.
Une bonne implémentation de la QoS améliore la qualité et la vitesse des données critiques en optimisant la bande passante allouée, en facilitant l'étiquetage des paquets pour leur identification et en attribuant des priorités spécifiques. La QoS utilise la bande passante disponible, mais ne l'augmente pas.
Questions fréquemment posées sur la qualité de service dans les réseaux
Quelle est la différence entre la QoS et la limitation du réseau ?
La limitation, également appelée régulation, consiste à fixer une limite globale au débit du trafic et à réduire les excès de trafic. La QoS est une méthode qui permet de prioriser certains trafics par rapport à d'autres et d'utiliser des files d'attente, maximisant ainsi la bande passante pour certains trafics au détriment d'autres.
Quel est le rôle principal du DSCP dans la QoS ?
Le DSCP (Differentiated Services Code Point) apparaît dans l'en-tête du paquet. Il permet de demander la priorité au logiciel de gestion de la qualité de service (QoS) des périphériques réseau. L'administrateur réseau peut activer ou désactiver la découverte DSCP sur le périphérique ; cette valeur peut donc être ignorée et remplacée par une autre méthode de mise en file d'attente QoS.
Pouvez-vous expliquer la mise en forme du trafic dans QoS ?
Le lissage du trafic est une méthode utilisée par la QoS pour optimiser la capacité du réseau. Tous les réseaux connaissent des pics de demande et la planification traditionnelle de la capacité nécessite de provisionner la bande passante au niveau de pointe, avec une marge de sécurité. Le lissage du trafic par la QoS introduit de légers retards sur certains trafics afin de permettre à un réseau dont la capacité est inférieure à la demande de pointe de gérer l'ensemble du trafic.
Bonne chance!
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