QoS — Quality of Service

La QoS (Quality of Service) est un mécanisme permettant de gérer le trafic réseau de façon à garantir des performances minimales pour certains types de flux, notamment lors de la congestion.

Problématiques réseau§

Bande passante : mesure du nombre de bits pouvant transiter par seconde sur un lien.

Congestion : situation où le débit entrant dépasse la capacité du lien (ex : flux 150 Mbps sur un lien 100 Mbps). La QoS devient indispensable lors de la congestion.

Délai : temps supplémentaire nécessaire à un paquet pour atteindre sa destination.

Sources de délai :

• Délai de codage (code delay)
• Délai de mise en paquets (packetization delay)
• Délai de file d’attente (queuing delay)
• Délai de sérialisation (serialization delay)
• Délai de propagation (propagation delay)
• Délai de désynchronisation (de-jitter delay)

Gigue (Jitter) : variation du délai entre les paquets successifs. Particulièrement dommageable pour la voix et la vidéo.

Types de trafic§

Algorithmes de file d’attente (Queuing)§

Le queuing est le mécanisme central de la QoS : gérer les paquets en attente lors de la congestion.

FIFO (First In First Out)§

Le plus simple : les paquets sont transmis dans l’ordre d’arrivée. Pas de priorité, traitement équitable. Efficace sur des liens rapides avec peu de congestion.

Paquet A → Paquet B → Paquet C → ...
           (ordre d'arrivée)

WFQ (Weighted Fair Queuing)§

Garantit une distribution équitable de la bande passante entre les flux. Attribue des poids selon le type de trafic. Faible performance pour le trafic temps réel.

CBWFQ (Class-Based WFQ)§

Étend WFQ en permettant de définir des classes de trafic avec des bandes passantes garanties. Combiné avec LLQ pour la voix.

LLQ (Low-Latency Queuing)§

Combine CBWFQ avec une file de priorité stricte pour le trafic temps réel (voix, vidéo). Le trafic prioritaire est toujours traité en premier.

WRED (Weighted Random Early Detection)§

Élimine aléatoirement des paquets TCP avant la saturation complète de la file pour prévenir la congestion. Préférence pour les paquets à faible priorité.

Modèles QoS§

Best-Effort (pas de QoS)§

Tous les paquets sont traités de façon identique. Aucune garantie de délai ou de bande passante.

IntServ (Integrated Services)§

Réserve des ressources sur le chemin complet source-destination pour chaque flux (via RSVP — Resource Reservation Protocol). Modèle par circuit. Problème de scalabilité sur les grands réseaux.

DiffServ (Differentiated Services)§

Classe le trafic en groupes (classes) et applique des politiques de traitement par classe. Plus scalable qu’IntServ. Standard actuel en entreprise.

DSCP (Differentiated Services Code Point) : champ 6 bits dans l’en-tête IP (anciennement ToS) indiquant la classe de service.

Configuration QoS Cisco (exemple)§

! Définir les classes de trafic
class-map match-all VOIX
 match dscp ef

class-map match-all VIDEO
 match dscp af41

! Définir la politique
policy-map QOS_WAN
 class VOIX
  priority 256          ! LLQ — file de priorité stricte (256 kbps)
 class VIDEO
  bandwidth 512         ! CBWFQ — bande passante garantie
 class class-default
  fair-queue            ! WFQ pour le reste

! Appliquer sur une interface
interface Serial0/1/0
 service-policy output QOS_WAN

Marquage du trafic (Traffic Marking)§

Le trafic doit être marqué (DSCP, CoS) aussi près de la source que possible, généralement sur les switches d’accès.

! Marquer le trafic VoIP entrant
class-map MARQUER_VOIP
 match protocol sip
 match protocol rtp

policy-map MARQUAGE_ENTREE
 class MARQUER_VOIP
  set dscp ef

interface GigabitEthernet0/0
 service-policy input MARQUAGE_ENTREE

Policing vs Shaping§