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Signification de la qualité de service dans les réseaux: qu'est-ce que la qualité de service? (Didacticiel)

La qualité de service, ou QoS, est un sujet complexe. Mais son utilisation est si courante de nos jours que tout administrateur réseau devrait en être informé. La QoS est devenue populaire alors que de plus en plus de réseaux ont commencé à transporter des données qui doivent être priorisées tandis que l'utilisation de réseaux récréatifs devenait de plus en plus courante.

Notre intention n'est pas de faire de vous des experts en QoS mais, au contraire, nous voulons apporter un éclairage sur le sujet autant que possible de manière non technique.

Pour le dire simplement, notre objectif est de répondre à la question suivante: Que signifie la QoS dans le réseautage et à quoi sert-elle?

Signification de la qualité de service dans les réseaux: qu'est-ce que la qualité de service

Ce n'est pas un cours sur la théorie et la mise en œuvre de la QoS. Nous ne vous montrerons pas une seule commande de commutateur ou de routeur. Notre objectif est de vous permettre de saisir simplement l'essence de la QoS.

Nous commencerons par clarifier ce qu'est la QoS - et ce n'est pas le cas. Après cela, nous nous arrêterons brièvement pour discuter de quelques outils de SolarWinds que vous voudrez peut-être essayer. Ensuite, nous allons discuter des différents facteurs qui peuvent affecter les performances du réseau. Cela nous amènera au cœur de notre question: comment fonctionne la QoS. Comme vous le verrez, c'est beaucoup plus simple qu'il n'y paraît. Et avant de conclure, nous discuterons de ce qui se passe lorsque vous n'utilisez pas la QoS et de ce que la QoS ne peut pas vous aider.

Qu'est-ce que la QoS?

À mesure que l'utilisation du réseau augmentait pour inclure de plus en plus de trafic de type différent et que la congestion du réseau devenait de plus en plus et plus fréquents et plus importants, les ingénieurs ont vite compris qu'ils avaient besoin d'un moyen d'organiser et de hiérarchiser trafic. La QoS n'est pas une chose mais une combinaison de fonctionnalités et de technologies qui fonctionnent ensemble pour y parvenir.

Grâce à de nombreux essais et erreurs, nous avons maintenant un système de QoS relativement universel qui peut être utilisé pour garantir de manière fiable que le trafic important reçoit l'attention dont il a besoin.

Un aspect important de la QoS est qu'elle doit être mise en œuvre de bout en bout pour être utile. La QoS est configurée sur les périphériques, tels que les commutateurs et les routeurs, qui gèrent le trafic. Tout appareil de ce type dans le chemin de données doit avoir la configuration QoS correcte, sinon il n'aura pas l'effet escompté.

De plus, chaque appareil doit avoir une configuration QoS compatible avec les autres ». QoS utilise des marquages ​​prioritaires pour accomplir sa magie. Vous pouvez facilement imaginer ce qui se passerait si un appareil considérait un chiffre de priorité élevée comme plus important tandis qu'un autre faisait le contraire.

Signification de la QoS dans le réseautage

Nous comparons souvent le réseau au trafic automobile où les autoroutes représentent les liaisons réseau et les véhicules représentent les paquets de données. C'est une assez bonne analogie car il existe de nombreuses similitudes entre les deux types de trafic. Probablement plus qu'il n'y a de différences. Nous utiliserons cette même analogie pour essayer d'expliquer concrètement ce qu'est la QoS.

Imaginons donc une autoroute très fréquentée. C'est vendredi après-midi aux heures de pointe et il y a beaucoup de voitures et de camions. Le trafic se déplace déjà assez lentement mais, pour aggraver les choses, nous approchons d'une intersection et, de l'autre côté de cette intersection, il y a des travaux routiers en cours, ne faisant rien d'autre que d'ajouter à la problème. La plupart d'entre vous ont plus que probablement été dans une telle situation.

Congestion routière

Pour aider à améliorer la circulation, il y a un agent de la circulation à l'intersection à venir. Il fait de son mieux pour donner à chaque automobiliste sa juste part de route. Mais même avec son aide, les choses ne bougent pas beaucoup et que cela vous plaise ou non, vous êtes coincé dans la circulation.

Puis, au loin, vous entendez une sirène d’ambulance venant de derrière vous. C'est alors que le flic de la circulation à l'intersection passe à la vitesse supérieure.

Reconnaissant que l'ambulance a vraiment besoin de passer, il s'assure de laisser le trafic devant le ambulance traverser et arrêter le trafic adverse, en veillant à ce qu'il puisse poursuivre sa route avec aussi peu de retard que possible. Pendant ce temps, les autres automobilistes doivent attendre leur tour avant de pouvoir reprendre leur route une fois le véhicule prioritaire dépassé.

SolarWinds QoS: les meilleurs outils!

Avant d'aller plus loin, je voudrais discuter de quelques outils de SolarWinds. Bien qu'ils ne soient pas directement liés à la QoS, les deux sont très utiles pour identifier les goulots d'étranglement dans vos réseaux et leurs causes.

Ils vous aideront à évaluer la situation actuelle, ce qui est la première étape pour corriger les problèmes en général et mettre en œuvre la QoS.

Le produit phare de SolarWinds, le Moniteur de performances réseau est probablement l'un des meilleurs outils de surveillance de la bande passante SNMP. Il s'agit d'un outil qui utilisera le protocole de gestion de réseau simple pour représenter l'évolution de l'utilisation de la bande passante des circuits réseau au fil du temps. Le tableau de bord du logiciel, ses vues et ses graphiques sont entièrement personnalisables. L'outil peut être configuré avec un minimum d'efforts et peut commencer la surveillance presque immédiatement après l'installation. NPM peut évoluer des plus petits réseaux aux plus grands avec des centaines d'appareils répartis sur plusieurs sites.

SolarWinds QoS: Résumé du réseau NPM
  • ESSAI GRATUIT:Moniteur de performances réseau SolarWinds
  • Téléchargement officiel:https://www.solarwinds.com/network-performance-monitor/

Le SolarWinds Network Performance Monitor utilise SNMP pour interroger les périphériques à intervalles réguliers (généralement cinq minutes) et lire leurs compteurs d'interface.

Il calcule ensuite l'utilisation de la bande passante, la stocke dans une base de données pour référence future et affiche des graphiques montrant l'évolution de l'utilisation de la bande passante au fil du temps. NPM est un énorme outil avec plusieurs fonctionnalités supplémentaires. Par exemple, il peut créer des cartes réseau et afficher le chemin critique entre deux appareils.

Le prix du Network Performance Monitor commence à environ 3 000 $. UNE Un essai GRATUIT de 30 jours est disponible si vous préférez essayer le produit avant de l'acheter.

le Analyseur de trafic SolarWinds NetFlow donne à l'administrateur une vue plus détaillée du trafic réseau. Il ne montre pas seulement l'utilisation de la bande passante en bits par seconde.

Résumé du tableau de bord SolarWinds NTA
  • ESSAI GRATUIT:Analyseur de trafic SolarWinds Netflow
  • Téléchargement officiel: https://www.solarwinds.com/netflow-traffic-analyzer/

L'outil fournit des informations détaillées sur le trafic observé. Il vous indiquera quel type de trafic est le plus répandu ou quel utilisateur utilise le plus de bande passante. Il fournira également des informations précieuses sur les différents types de trafic - tels que la navigation sur le Web, les applications professionnelles, la téléphonie ou la vidéo en streaming - qui sont acheminés sur votre réseau.

le Analyseur de trafic NetFlow utilise le protocole NetFlow pour collecter des informations détaillées sur l'utilisation de vos périphériques réseau. Le protocole NetFlow est intégré à de nombreux périphériques réseau de différents fournisseurs. Une fois configurés, les périphériques réseau envoient des informations détaillées sur chaque «conversation» ou flux réseau à un collecteur et un analyseur NetFlow. Le SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer est l'un de ces collecteurs et analyseurs.

Si vous souhaitez essayer le produit avant de vous engager à l'acheter, un version d'essai gratuite de 30 jours peut être téléchargé à partir de SolarWinds. Il s'agit d'une version complète qui n'a aucune limitation mais le temps.

Facteurs affectant les performances du réseau

Dans un réseau typique, la livraison des données peut être affectée par plusieurs facteurs. Nous avons compilé une liste des principaux facteurs pouvant affecter les performances du réseau.

Faible débit

Cela a à voir avec la capacité d'une liaison réseau. Certains peuvent gérer plus de trafic que d'autres. Elle est généralement mesurée en Bits - ou souvent en kilo ou en mégabits - par seconde. Si vous dépassez la capacité de la liaison, une congestion se produira et les performances seront dégradées.

Paquets abandonnés

Les paquets peuvent être supprimés par les périphériques réseau pour plusieurs raisons. Peut-être qu'ils ont été corrompus pendant le transit et ne peuvent plus être reconnus. Mais le plus souvent, les paquets sont abandonnés lorsqu'ils arrivent sur un appareil dont les tampons sont déjà pleins. L'application réceptrice réalisera généralement que certaines données sont manquantes et demandera leur retransmission, ce qui entraînera des retards supplémentaires et une dégradation des performances.

les erreurs

Le bruit et les interférences peuvent corrompre les données. Cela est particulièrement vrai dans les communications sans fil et sur les longs fils de cuivre. Lorsque des erreurs sont détectées, l'application réceptrice demandera que les données manquantes soient retransmises, ce qui dégrade à nouveau les performances.

Latence

La latence concerne les périphériques réseau qui mettent les données en file d'attente avant de les envoyer. Cela peut également se produire lorsque des itinéraires plus longs sont utilisés pour éviter la congestion. Il ne faut pas le confondre avec le débit. Avec la latence, le retard peut s'accumuler avec le temps, même si le débit est suffisant.

Jitter

La gigue est définie comme une variation du délai nécessaire à chaque paquet de données pour atteindre sa destination. Cela arrive pour diverses raisons. Par exemple, deux paquets peuvent emprunter des routes différentes. La conséquence est que, lorsque la gigue devient trop élevée, les paquets peuvent arriver hors séquence à leur destination. Si les paquets font partie d'un document Word, ils seront correctement réorganisés et personne ne sera affecté, mais si nous parlons de données vocales ou de streaming vidéo, cela peut provoquer toutes sortes de problèmes.

Comme nous venons de le voir, certains types de trafic, tels que la voix ou la vidéo en continu, seront plus affectés par les problèmes de performances. C'est pourquoi un trafic différent nécessite une gestion différente et pourquoi la QoS existe.

Fonctionnement de la QoS

Avant de commencer, je voudrais dire quelques choses. Premièrement, je ne suis pas ingénieur réseau. Deuxièmement, le but de cette explication n'est pas d'être absolument précis. Je simplifie sciemment les choses et même peut-être déformer la réalité dans une certaine mesure pour rendre cette section plus facile à digérer. Mon objectif est de vous donner une idée générale de son fonctionnement, et non de vous former à la configuration de la QoS.

La QoS fonctionne en identifiant le trafic le plus «important» et en priorisant ce trafic sur le réseau. Il n'y a pas de «règle d'or» quant au trafic qui est plus important que les autres. De toute évidence, une partie du trafic, comme la voix ou la vidéo en streaming, sera normalement considérée comme importante simplement parce qu'elle ne fonctionnera pas correctement en cas de dégradation des performances. Une partie du trafic, comme la navigation Web dans de nombreuses organisations, est considérée comme non importante et ne sera donc pas priorisée.

La QoS comprend deux composants. Tout d'abord, le trafic doit être classé et marqué. Bien qu'il existe plusieurs façons de marquer le trafic, les services différenciés sont les plus répandus aujourd'hui. C'est celui que nous détaillerons dans peu de temps. Le deuxième élément est la mise en file d'attente qui garantira que les données prioritaires seront transmises avec le moins de retard possible. La mise en file d'attente est effectuée sur les périphériques réseau conformément aux marquages ​​des services différenciés.

Les services différenciés, ou DiffServ, utilisent un code à six bits dans l'en-tête de chaque paquet pour marquer est selon plusieurs classes de priorité croissante. Ce marquage est appelé point de code des services de différenciation, ou DSCP. Les valeurs DSCP typiques vont de 0, le trafic le moins important à 48, le plus important.

Classification et marquage

Pour que le trafic réseau soit correctement géré en fonction de sa priorité, il doit d'abord être classé et marqué de manière appropriée. Le marquage peut être fait directement à la source. Par exemple, il n'est pas rare que les postes téléphoniques IP marquent leur trafic comme DSCP 46, une valeur hautement prioritaire. Pour le trafic qui n'est pas marqué à la source, les choses sont un peu plus compliquées.

Le trafic non marqué n'existe pas réellement avec DiffServ. Par défaut, tout le trafic est marqué DSCP 0, la priorité la plus basse. C'est au premier périphérique réseau qui gère le trafic - généralement un commutateur - de le marquer. Comment est-il fait? Principalement via les ACL.

Les listes de contrôle d'accès ou listes de contrôle d'accès sont une caractéristique de la plupart des équipements réseau pouvant être utilisés pour identifier le trafic. Comme leur nom l'indique, ils étaient à l'origine utilisés comme moyen de contrôler l'accès. Les ACL identifient le trafic en fonction de plusieurs critères. Parmi eux, les plus courants sont l'adresse IP source et de destination et le numéro de port source et de destination. Au fil des ans, les listes de contrôle d'accès sont devenues de plus en plus raffinées et peuvent désormais être utilisées pour sélectionner précisément un trafic très spécifique.

Dans le cas des listes de contrôle d'accès utilisées pour insérer des marquages ​​QoS, les règles spécifient non seulement comment reconnaître le trafic, mais également la valeur DSCP avec laquelle le marquer.

File d'attente

Maintenant que le trafic est marqué, il ne reste plus qu'à le prioriser en fonction de son marquage. Ceci est normalement accompli en utilisant plusieurs files d'attente avec une priorité croissante. Bien que les valeurs DSCP aient une largeur de 6 bits et puissent donc aller de 0 à 63, les équipements réseau utilisent rarement autant de files d'attente. Il est typique que la plupart des équipements réseau utilisent de trois à sept files d'attente, cinq étant le numéro le plus courant. Avec cinq files d'attente et plus de 60 marquages, vous avez certainement pensé que plus d'une valeur DSCP va dans chaque file d'attente.

La file d'attente de priorité la plus basse, souvent appelée file d'attente au mieux ou BE, sera celle qui retiendra le moins l'attention du moteur de routage. Inversement, la file d'attente la plus prioritaire, que nous appelons souvent en temps réel ou RT, retiendra le plus l'attention. Cela garantit que le trafic «important» sera acheminé ou commuté en priorité. Bien sûr, cela signifie également que les meilleurs efforts peuvent être sérieusement retardés et peut-être même jamais livrés. C'est quelque chose à garder à l'esprit lors de la classification et du marquage du trafic au mieux

Conséquences de la non-utilisation de la QoS

Les conséquences de ne pas utiliser la QoS varient considérablement. Par exemple, si votre réseau ne transporte aucun trafic très sensible tel que la téléphonie IP ou la vidéo en streaming, ne pas utiliser la QoS peut ne faire aucune différence. Cela est particulièrement vrai lorsque vos niveaux de trafic actuels sont faibles. En fait, dans une situation de faible trafic, la QoS n'apporte presque aucun avantage. Si nous revenons à notre analogie routière. Si l'ambulance est seule sur une autoroute à 5 voies, elle n'a pas besoin d'être priorisée.

Mais dans les situations où votre réseau souffre de tout ou de plusieurs problèmes tels que la surutilisation et la congestion, l'absence de QoS entraînera toutes sortes de problèmes. Pour le trafic qui nécessite une transmission en temps réel ou presque en temps réel, comme la téléphonie IP, cela pourrait, par exemple, être la cause d'un son brouillé, haché ou inintelligible. Le streaming vidéo serait également affecté, entraînant une mise en mémoire tampon excessive pendant la lecture.

Mais même d'autres services pourraient souffrir de l'absence de QoS. Imaginez qu'un utilisateur du réseau d'entreprise essaie d'accéder à un important système de comptabilité basé sur le Web alors qu'en même temps, des centaines d'utilisateurs sont sur leur pause déjeuner, naviguant lourdement sur Internet. Cela pourrait rendre l'application de comptabilité inutilisable à moins que son trafic ne soit correctement hiérarchisé à l'aide de la QoS.

La QoS ne résoudra pas tout

Mais aussi bon soit-il, l'implémentation de la QoS n'est pas la solution à tous les problèmes. Les administrateurs réseau ont tendance à penser que la mise en œuvre de la qualité de service les soulagera de la nécessité d'ajouter de la bande passante. S'il est vrai que la mise en œuvre de la QoS entraînera une amélioration immédiate et très apparente du fonctionnement du trafic prioritaire. Cela dégradera également la priorité inférieure.

La QoS s'occupera de la congestion temporaire du réseau et garantira que les services essentiels à l'entreprise continueront de fonctionner correctement en cas de congestion, mais cela ne l'arrêtera pas. Vous devez toujours surveiller l'utilisation du réseau et disposer d'un programme de planification de la capacité.

Conclusion

La QoS devrait faire partie de la stratégie réseau de toute organisation, mais elle ne devrait pas être le seul élément. Mais plus que tout, un soin extrême doit être appliqué lors de la planification et de la configuration de la QoS. Bien qu'il puisse faire de petits miracles lorsqu'il est correctement appliqué, il pourrait aggraver la situation pour certains utilisateurs. Et avant de mettre en œuvre la QoS, des outils de surveillance doivent également être mis en place pour évaluer la situation. Ces mêmes outils fourniront également une valeur inestimable après la mise en œuvre.

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