Qu’est-ce que la QoS et pourquoi est-elle importante dans le réseautage?

Qu’est-ce que la QoS?

QoS ou Quality of Service gère les ressources réseau pour réduire la perte de paquets ainsi que la gigue et la latence du réseau. La technologie QoS gérera les ressources en attribuant aux différents types de données réseau différents niveaux de priorité.

La QoS est généralement appliquée sur les réseaux qui traitent le trafic qui transporte des données gourmandes en ressources comme:

• Vidéo à la demande
• Voix sur IP (VoIP)
• Télévision à protocole Internet (IPTV),
• Médias en streaming
• Vidéo conférence
• Jeux en ligne

Ces sortes de données doivent être transmises dans les plus brefs délais être consommable à la réception.

Cas d’utilisation réel

Pour clarifier un peu les choses, prenons un exemple d’embouteillage sur une autoroute aux heures de pointe. Tous les pilotes assis au milieu de la confiture ont un seul plan: atteindre leur destination finale. Et donc, au rythme de l’escargot, ils continuent d’avancer.

Ensuite, le son de la sirène d’une ambulance les avertit d’un véhicule qui doit se rendre plus rapidement à destination – et devant eux. Et donc, les chauffeurs quittent ce qui devient maintenant l’ambulance “File d’attente de priorité,”Et laissez-le passer.

De même, lorsqu’un réseau transporte des données, il a également une configuration où une sorte de données est traitée de préférence par rapport à toutes les autres. Les paquets de données importantes doivent atteindre leur destination beaucoup plus rapidement que les autres, car ils sont sensibles au temps et “expireront” s’ils ne parviennent pas à temps..

Pourquoi QoS Matter?

Il était une fois, le réseau d’une entreprise et les réseaux de communication étaient des entités distinctes. Les appels téléphoniques et les téléconférences étaient généralement traités par un RJ11-réseau connecté; les appels étaient surveillés par un système PABX. Il a fonctionné séparément du RJ45-réseau IP connecté qui relie les ordinateurs portables, les ordinateurs de bureau et les serveurs. Les deux types de réseaux se croisent rarement sauf si, par exemple, un ordinateur a besoin d’une ligne téléphonique pour se connecter à Internet. Un exemple d’un tel réseau ressemblerait à:

Lorsque les réseaux ne transportaient que des données, la vitesse n’était pas si critique. Aujourd’hui, les applications interactives qui transportent l’audio et la vidéo doivent être livrées sur des réseaux à des vitesses élevées et sans perte de paquets ni variations de vitesses de livraison.

Les gens passent désormais des appels professionnels à l’aide d’applications de vidéoconférence comme Skype, Zoom et GoToMeeting, qui utilisent le protocole de transport IP pour envoyer et recevoir des messages vidéo et audio. Dans l’intérêt de la vitesse, ces applications se passent des procédures de gestion des transports que les transferts de données standard utilisent généralement..

Avant d’aller plus loin dans le sujet de la QoS, nous devons parler de RTP.

Qu’est-ce que RTP?

le Protocole de transport en temps réel ou RTP est une norme de protocole Internet qui stipule comment les applications peuvent gérer leurs transmissions de données multimédias en temps réel. Le protocole couvre les communications unicast (un-à-un) et multicast (un-à-plusieurs).

Le RTP est plus couramment utilisé dans les communications téléphoniques Internet où il gère les transmissions en temps réel de données audiovisuelles.

Bien que RTP ne garantisse pas en soi la livraison des paquets de données – cette tâche est gérée par des commutateurs et des routeurs – cela facilite leur gestion une fois qu’ils arrivent dans les périphériques réseau.

QoS est un transport hop-by-hop configuration mis en œuvre sur les périphériques réseau pour leur permettre d’identifier et de hiérarchiser les paquets RTP. Chaque appareil connecté entre l’expéditeur et le (s) destinataire (s) devrait également être configuré comprendre que le paquet est «VIP» et doit être poussé dans la file prioritaire. Si même l’un des appareils du relais n’est pas configuré correctement, la QoS ne fonctionnera pas. Les paquets perdront leur priorité et ralentiront à la vitesse de transmission des données de cet appareil.

Que se passe-t-il si nous n’utilisons pas la QoS?

Ne pas avoir une QoS correctement configurée peut entraîner l’un (ou tous) des problèmes suivants:

• Latence: Lorsque les paquets RTP n’ont pas été assignés à leurs priorités requises, ils seront livrés aux vitesses par défaut des appareils. Dans un réseau encombré, les paquets doivent voyager avec le reste des paquets non urgents. Bien que la latence elle-même n’ait pas d’effet sur la qualité des données audiovisuelles fournies en soi, elle affectera la communication entre les utilisateurs finaux. À 100 ms de latence, ils commenceront à parler les uns sur les autres à mesure que les paquets arriveront désynchronisés, et à 300 ms, la conversation cessera d’être compréhensible.

• Jitter: Les applications en temps réel suppriment la mise en mémoire tampon du niveau de transport standard, il n’y a donc pas de mécanisme pour réassembler les paquets arrivant dans le bon ordre. La gigue est la vitesse irrégulière des paquets sur un réseau. Cela peut entraîner l’arrivée tardive et hors séquence de paquets. Comme l’application n’attend pas que le flux soit correctement assemblé, les paquets hors séquence sont supprimés, ce qui entraîne une distorsion ou des lacunes dans l’audio ou la vidéo en cours de livraison.
• Perte de paquets: C’est le pire des cas où nous constatons qu’un certain nombre (ou parties) de paquets sont perdus en raison d’une congestion trop importante sur les périphériques réseau. Lorsque la file d’attente de sortie d’un commutateur ou d’un routeur se remplit, une chute de queue se produit lorsque l’appareil rejette tous les nouveaux paquets entrants jusqu’à ce que l’espace redevienne disponible.

Dans tous les cas que nous venons de voir, la QoS peut aider en trier les données, gérer les files d’attente, et prévenir la perte de données.

Voir également: Le guide ultime de la perte de paquets

Il ne faut pas beaucoup d’imagination pour voir comment la communication et le transfert ou le streaming multimédia pourraient être gravement affectés lorsque nous refusons d’utiliser la QoS – en particulier sur les réseaux qui répondent aux protocoles RTP. Même si elle était parfaitement conçue, la communication deviendra finalement difficile, puis se détériorera à mesure que le trafic augmentera, et deviendra finalement impossible.

Les trois défauts – latence, gigue, et perte de paquets – sont, en fait, si critiques pour déterminer le fonctionnement d’une implémentation que les sociétés de fabrication de logiciels de surveillance de réseau et de qualité de service comme SolarWinds les utilisent comme des mesures pour mesurer la qualité du trafic basé sur RTP.

Outils réseau pour la surveillance QoS

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 de réseau là-bas: SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer.

Cette suite d’applications de surveillance réseau permet de résoudre les problèmes pouvant être causés par:

• Un réseau lent: Un réseau lent peut contenir une entreprise entière en otage car il continue de réduire la vitesse à laquelle les données circulent. À moins que les goulots d’étranglement du réseau ne soient supprimés, toute l’organisation connaîtra une connectivité terrible.
• Communications audiovisuelles lentes: Une entreprise qui ne peut pas établir un canal de communication clair au sein de son canal réseau sera paralysée. Pire encore, le fait de ne pas pouvoir communiquer clairement avec ses clients le mettra certainement à genoux.
• Réseaux non surveillés: Un administrateur qui ne peut pas surveiller correctement le réseau ne pourra pas connaître son état actuel ni comment planifier son expansion future. Sans documenter le réseau et suivre les performances de chaque équipement, un gestionnaire de réseau ne peut pas prendre de décisions éclairées et risque d’aggraver les problèmes de performances.

Armé de l’analyseur de trafic Netflow, un administrateur réseau pourra se débarrasser des problèmes que nous venons de voir:

• Aide à l’implémentation d’une QoS et à son optimisation –  grâce à la rétroaction du flux de données
• Faire le point et rendre compte de la configuration actuelle de la politique de QoS, éclairer les décisions de conception.
• Surveillance de l’utilisation de la bande passante pour identifier les applications et les périphériques qui monopolisent les ressources du réseau – ceux-ci peuvent être isolés, replanifiés ou fermés. Voir aussi: 6 meilleurs outils gratuits de surveillance de la bande passante

Un tableau de bord typique de Netflow Traffic Analyzer contient les informations essentielles dont un administrateur a besoin pour surveiller les statuts et effectuer rapidement les réglages des paramètres. Un exemple:

Ces rapports et analyses incluent: latence, gigue et perte de paquets.

SolarWinds NetFlow Traffic AnalyzerTéléchargez l’essai gratuit de 30 jours sur SolarWinds.com

Surveillance QoS Paessler avec PRTG

Une autre option que vous pourriez étudier pour la surveillance de la qualité de service est Paessler PRTG. Cette suite de surveillance réseau a une section spéciale qui suit les performances de QoS. Cette fonction vous montre les flux de trafic marqués en temps réel et stocke également des données pour l’analyse des performances et la planification de la capacité.

Le logiciel PRTG comprend quatre capteurs de suivi qui couvrent trois méthodologies de QoS différentes. Ceux-ci sont complétés par un capteur Ping Jitter qui suit la régularité de la livraison des paquets dans un flux.

Les trois types de QoS que PRTG peut suivre sont QoS standard, Cisco IP-SLA et Cisco CBQoS. Les trackers de QoS standard sont implémentés comme un capteur unidirectionnel ou un capteur aller-retour. Ces trackers peuvent fonctionner sur des connexions via Internet. Pour obtenir un enregistrement précis des performances à destination, vous devez placer un capteur à cet emplacement distant pour le service de capteur unidirectionnel. Le service aller-retour nécessite un réflecteur à distance pour fonctionner.

Le capteur Cisco IP-SLA est dédié à la surveillance du trafic VoIP balisé sur votre réseau. Il enregistre une série de métriques pour le trafic d’appels, y compris temps aller-retour, latence, gigue, retards et score moyen d’opinion (MOS).

Le capteur Cisco CBQoS suit les implémentations de qualité de service basées sur les classes. CBQoS est une méthodologie de mise en file d’attente et si vous souhaitez l’implémenter, vous devrez suivre plus de points d’entrée vers vos routeurs et commutateurs. Vous créez au moins trois files d’attente virtuelles pour chaque appareil, il y a donc beaucoup plus à surveiller.

PRTG est capable de se configurer et de cartographier automatiquement l’ensemble de votre infrastructure. Cependant, les implémentations QoS nécessitent une prise de décision, vous devrez donc configurer la méthode vous-même en décidant des types de trafic à hiérarchiser..

Paessler vous permet d’utiliser PRTG gratuitement si vous n’activez qu’un maximum de 100 capteurs. Si vous allez plus loin, vous pouvez obtenir un essai gratuit de 30 jours du système, y compris le moniteur QoS.

Comment configurez-vous votre QoS?

Les routeurs et les commutateurs qui peuvent être configurés pour hiérarchiser les protocoles sont généralement accessibles par les suites logicielles de gestion des routeurs. L’ensemble du processus de configuration de votre préférence QoS est une affaire assez simple qui implique:

• Se connecter à l’application et se connecter au concentrateur ou passer par celui-ci
• Navigation vers le menu de configuration QoS
• Définition des préférences de priorité des paquets

Et juste comme ça, les paquets multimédias pourront traverser les réseaux en douceur. Les ingénieurs réseau Hardcore peuvent effectuer toutes les tâches répertoriées ci-dessus via des interfaces de configuration en ligne de commande.

Comment les paquets RTP sont-ils hiérarchisés?

La priorisation des paquets QoS peut être effectuée en utilisant deux méthodes principales:

• Classification: Cette méthode identifie les types de paquets et attribue leur priorité en les marquant. L’identification peut être effectuée à l’aide d’ACL (listes de contrôle d’accès), d’implémentations LAN utilisant CoS (classe de service) ou à l’aide de commutateurs qui utilisent des marquages ​​QoS basés sur le matériel.
• File d’attente: Les files d’attente sont des tampons de mémoire hautes performances trouvés dans les routeurs et les commutateurs. Les paquets qui les traversent sont conservés dans des zones de mémoire dédiées pendant qu’ils attendent d’être envoyés sur leur chemin. Lorsque des protocoles, tels que RTP, reçoivent une priorité plus élevée, ils sont déplacés vers une file d’attente dédiée qui pousse les données à un rythme plus rapide, réduisant ainsi les chances d’être abandonné. Les files d’attente de priorité inférieure n’ont pas ce luxe.

Une chose importante à retenir ici est que le paquet d’un les marquages ​​de priorité ne sont valables qu’au sein du réseau il a été créé en. Une fois qu’il quitte le réseau, les propriétaires de le réseau destinataire déterminera sa nouvelle priorité.

Réflexions à considérer lors de la hiérarchisation des paquets

Voici quelques réflexions et conseils qui peuvent vous aider à décider comment hiérarchiser les paquets:

• C’est généralement une bonne idée de avoir les marques de priorité attribuées par les appareils les plus proches de la source des données Cela garantit que les paquets voyager sur l’ensemble du réseau avec la bonne priorité.
• le le périphérique de choix pour marquer les paquets entrants doit toujours être un commutateur. Ceci est dû au fait ces appareils peuvent équilibrer la charge du trafic et partager la charge avec d’autres commutateurs, réduire le fardeau de leurs processeurs.
• Le trafic entrant est presque toujours supérieur à celui qui va dans la direction opposée. Les fournisseurs d’accès Internet attribuent normalement moins de bande passante au trafic sortant de leurs clients, et c’est là (sur le chemin du réseau sortant) que la QoS doit être principalement appliquée.
• Cisco a une recommandation sur la façon dont les paquets doivent être marqués comme indiqué dans ce diagramme:

Enfin, le succès d’une implémentation QoS dépend toujours de la qualité du politique qui régit la façon dont les paquets sont classés, marqués et mis en file d’attente. le la politique doit être soigneusement rédigée pour que la mise en œuvre de la QoS soit un succès.

Pourquoi ne pas utiliser QoS

Après avoir lu sur la QoS, il peut sembler être un élixir magique qui peut guérir toutes les maladies qui causent la congestion du réseau. Eh bien, dans une certaine mesure, il peut rendre la plupart des communications RTP plus fluides et donner l’impression d’avoir rationalisé le trafic sur un réseau. Malheureusement, ce n’est pas une solution globale pour chaque problème de réseau.

La QoS ne doit jamais être utilisée aux fins suivantes:

Augmentation de la bande passante

Bien que la QoS contribue à rationaliser la priorité des paquets RTP et à donner l’impression que le réseau a soudainement augmenté sa bande passante, elle ne doit jamais être interprétée comme telle.. La QoS ne doit jamais être utilisée comme un outil pour «augmenter la bande passante» quand tout ce qu’il fait est d’utiliser les ressources existantes un peu plus efficacement (et en faveur des paquets RTP).

Au lieu de cela, envisagez d’étudier la mise en cache des fichiers pour réduire la quantité de données qui vont et viennent. Si cela ne fonctionne pas, cela pourrait signifier que les limites de bande passante ont été atteintes. Lorsqu’une entreprise atteint ses limites de large bande, la seule chose viable à faire est de sortir et d’en acheter un peu plus – de ne pas utiliser la QoS.

Débouchage du réseau

Si des applications malveillantes sont exécutées et finissent par monopoliser la bande passante d’un réseau, implémentation de la QoS n’est pas la solution. Bien que les appels Skype puissent enfin commencer à passer, la QoS n’aura pas résolu le problème racine. À terme, les applications escrocs engloutiront toutes les ressources disponibles, épuisant les avantages de la QoS.

Une solution qui pourrait fonctionner ici serait de traquer les applications gourmandes en ressources et les fermer ou les replanifier courir après les heures.

Encore une fois, le but de la configuration de la qualité de service sur un réseau est de garantir que les appels vidéo et audio ne soient pas retardés (ni même interrompus) en raison d’un réseau encombré. Ce n’est pas un outil qui peut réellement augmenter la bande passante. Il ne peut pas passer par un réseau obstrué, que ce soit.

Une bonne mise en œuvre de la qualité de service améliorera la qualité et la vitesse des données critiques en optimisant la bande passante allouée et en facilitant le marquage des paquets afin qu’ils soient identifiés et compte tenu des priorités qui leur sont attribuées. Il utilise la bande passante disponible; ça ne l’étend pas.

Attributions d’images:

1.  Image vedette de John Carlisle sur Unsplash
2.  «Des traînées lumineuses rouges et blanches sur une autoroute urbaine la nuit à Röddingsmarkt» par CBX. sur Unsplash
3.  Conception de réseaux mixtes – Wikimedia, domaine public
4. «Netflow Traffic Analyzer Summary» – capture d’écran prise le 28/05/2023
5. «Recommandations de marquage de base de la qualité de service de Cisco» – Gracieuseté de Cisco Systems, Inc. Utilisation non autorisée non autorisée (Image capturée le 28/05/2023)