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Définition de la qualité de service (QoS) dans le réseau

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Qu’est-ce que la qualité de service dans le réseau ?

La qualité de service (QoS) est l’utilisation de mécanismes ou de technologies fonctionnant sur un réseau pour contrôler le trafic et assurer la performance des applications critiques avec une capacité réseau limitée. Elle permet aux organisations d’ajuster leur trafic réseau global en hiérarchisant des applications haute performance spécifiques.

La QoS est généralement appliquée aux réseaux qui véhiculent du trafic pour les systèmes à forte consommation de ressources. Les services courants pour lesquels elle est requise comprennent la télévision par protocole Internet (IPTV), les jeux en ligne, les médias en streaming, la vidéoconférence, la vidéo à la demande (VOD) et la voix sur IP (VoIP). 

En utilisant la QoS, les entreprises ont la possibilité d’optimiser les performances d’applications multiples sur leur réseau et d’obtenir une visibilité sur le débit binaire, le délai, la gigue et le débit des paquets de leur réseau. Cela leur permet de concevoir le trafic sur leur réseau et de changer la façon dont les paquets sont acheminés vers Internet ou d’autres réseaux afin d’éviter tout retard de transmission. Cela permet également à l’organisation d’atteindre la qualité de service réseau attendue pour les applications et de fournir les expériences utilisateur attendues.

L’objectif clé de la QoS est de permettre aux réseaux et aux organisations de hiérarchiser le trafic, en offrant notamment une bande passante dédiée, une gigue contrôlée et une latence plus faible. Les technologies utilisées à cet effet sont essentielles pour améliorer les performances des applications d’entreprise, des réseaux étendus (WAN) et des réseaux de fournisseurs de services.

Comment fonctionne la QoS ?

La technologie de qualité de service réseau marque les paquets pour identifier les types de service, puis configure les routeurs pour créer des files d’attente virtuelles distinctes pour chaque application, en fonction de leur priorité. Par conséquent, la bande passante est réservée aux applications sensibles ou aux sites Web auxquels un accès prioritaire a été attribué. 

Les technologies de qualité de service  réseau fournissent la capacité et la gestion de l’allocation à des flux spécifiques dans le trafic réseau. Cela permet à l’administrateur réseau de désigner l’ordre dans lequel les paquets sont traités et de fournir la quantité appropriée de bande passante à chaque application ou flux de trafic.

Types de trafic réseau

Pour comprendre le fonctionnement du logiciel réseau QoS il est nécessaire de définir les différents types de trafic qu’il mesure. Ceux-ci sont les suivants :

  1. La bande passante : la vitesse d’une liaison. La QoS informatique peut indiquer à un routeur comment utiliser la bande passante. Par exemple, l’attribution d’un certain volume de bande passante à différentes files d’attente pour différents types de trafic.
  2. Le délai : le temps nécessaire à un paquet pour passer de sa source à sa destination finale. Il peut souvent être affecté par le délai de mise en file d’attente, qui se produit pendant les périodes de congestion et où un paquet attend dans une file d’attente avant d’être transmis. La QoS permet aux organisations d’éviter cela en créant une file d’attente prioritaire pour certains types de trafic.
  3. La perte : la quantité de données perdues à la suite d’une perte de paquets, qui se produit généralement en raison d’une congestion du réseau. La QoS permet aux organisations de décider quels paquets abandonner dans ce cas.
  4. La gigue : la vitesse irrégulière des paquets sur un réseau en raison d’une congestion, qui peut entraîner l’arrivée tardive et dans le désordre des paquets. Cela peut provoquer une distorsion ou des lacunes dans les fichiers audio et vidéo livrés.
Qu’est-ce que la qualité de service (QoS) ?

Démarrer avec la QoS

La mise en œuvre de la QoS informatique commence par l'identification par l'entreprise des types de trafic qui sont importants pour elle, qui utilisent de gros volumes de bande passante et/ou qui sont sensibles à la latence ou à la perte de paquets.

Cela permet à l’organisation de comprendre les besoins et l’importance de chaque type de trafic sur son réseau et de concevoir une approche globale. Par exemple, certaines organisations peuvent avoir seulement besoin de configurer des limites de bande passante pour des services spécifiques, tandis que d’autres peuvent avoir besoin de configurer entièrement les limites de bande passante de l’interface et des règles de sécurité pour tous leurs services, ainsi que de hiérarchiser la mise en file d’attente des services sensibles en fonction du débit du trafic.

L’organisation peut alors déployer des règles qui classent le trafic et garantissent la disponibilité et la cohérence de ses applications les plus importantes. Le trafic peut être classé par port ou protocole Internet (IP), ou par le biais d’une approche plus sophistiquée en fonction de l’application ou de l’utilisateur.

Les outils de gestion de la bande passante et de mise en file d’attente sont ensuite associés à des rôles pour gérer le flux de trafic spécifiquement en fonction de la classification qu’ils ont reçue lorsqu’ils sont entrés sur le réseau. Cela permet de stocker les paquets dans les flux de trafic jusqu’à ce que le réseau soit prêt à les traiter. La mise en file d’attente prioritaire peut également être utilisée pour garantir la disponibilité nécessaire et une latence minimale des performances réseau pour les applications et le trafic importants. Ainsi, les activités les plus importantes du réseau ne sont pas privées de bande passante au profit de celles de priorité moindre.

De plus, la gestion de la bande passante mesure et contrôle le flux de trafic sur l’infrastructure réseau pour s’assurer qu’il ne dépasse pas la capacité disponible, et empêche la congestion. Cela inclut l’utilisation du lissage du trafic, une technique de contrôle du débit qui optimise ou garantit les performances et augmente la bande passante utilisable, et des algorithmes de planification qui offrent plusieurs méthodes pour fournir de la bande passante à des flux de trafic spécifiques.

Pourquoi la QoS informatique est-elle importante ?

Par le passé, les réseaux d’entreprise traditionnels étaient exploités comme des entités distinctes. Les appels téléphoniques et les téléconférences étaient gérés par un réseau, tandis que les ordinateurs portables, les ordinateurs de bureau, les serveurs et autres dispositifs étaient connectés à un autre. Ils se croisaient rarement, à moins qu’un ordinateur n’utilise une ligne téléphonique pour accéder à Internet.

Lorsque les réseaux ne transportaient que des données, la vitesse n’était pas un facteur si crucial. Mais aujourd’hui, les applications interactives transportant du contenu audio et vidéo doivent être livrées à haute vitesse, sans perte de paquets ou variations de la vitesse de livraison.

La qualité de service réseau est particulièrement importante pour garantir les bonnes performances des applications sensibles qui nécessitent une bande passante élevée pour le trafic en temps réel. Par exemple, elle aide les entreprises à hiérarchiser les performances des applications « inélastiques » qui ont souvent des exigences de bande passante minimales, des limites de latence maximales et une haute sensibilité à la gigue et à la latence, telles que la VoIP et la visioconférence.

La QoS aide les entreprises à éviter le retard de ces applications sensibles, en garantissant qu’elles fonctionnent au niveau requis par les utilisateurs. Par exemple, les paquets perdus peuvent entraîner un retard dans le flux, ce qui entraîne une mauvaise qualité sonore et vidéo des appels en visioconférence qui deviennent hachés et indéchiffrables.

La QoS informatique est de plus en plus importante, car les exigences des performances réseaux s’adaptent au nombre croissant de personnes qui les utilisent. Les applications et services en ligne les plus récents nécessitent de grands volumes de bande passante et des performances réseaux élevées, et les utilisateurs exigent qu’ils offrent de hautes performances à tout moment. Les organisations, par conséquent, doivent déployer des techniques et des technologies qui garantissent le meilleur service possible.

La qualité de service réseau devient également de plus en plus importante à mesure que l’Internet des objets (IdO) continue de se développer. Par exemple, dans le secteur manufacturier, les machines exploitent désormais les réseaux pour fournir des mises à jour en temps réel sur les problèmes potentiels. Par conséquent, tout retard dans la réception des informations pourrait entraîner des erreurs très coûteuses dans la mise en réseau de l’IdO. La QoS informatique permet au flux de données d’être prioritaire sur le réseau et garantit que les informations circulent le plus rapidement possible.

Les villes sont désormais remplies de capteurs intelligents qui sont essentiels à l’exécution de projets IdO à grande échelle, tels que les bâtiments intelligents. Les données collectées et analysées, telles que les données d’humidité et de température, sont sensibles au facteur temps et doivent être identifiées, marquées et mises en file d’attente de manière appropriée.

Quelles techniques et meilleures pratiques sont impliquées dans la QoS informatique ?

Techniques

Il existe plusieurs techniques que les entreprises peuvent utiliser pour garantir la haute performance de leurs applications les plus sensibles. Ces techniques sont les suivantes :

  • Hiérarchisation du trafic VoIP sensible aux retards via les routeurs et les commutateurs : De nombreux réseaux d’entreprise peuvent devenir trop congestionnés, ainsi les routeurs et commutateurs peuvent commencer à abandonner des paquets lorsqu’ils entrent et sortent plus rapidement qu’ils ne peuvent être traités. Par conséquent, les applications de streaming en souffrent. La hiérarchisation permet de classer le trafic et de recevoir différentes priorités en fonction du type de trafic et de sa destination. Ceci est particulièrement utile dans une situation de congestion élevée, car les paquets avec une priorité plus élevée peuvent être envoyés avant les autres trafics.
  • Réservation de ressource : Le protocole de réservation de ressources (RSVP) est un protocole de couche de transport qui réserve des ressources sur un réseau et peut être utilisé pour fournir des niveaux spécifiques de qualité de service réseau pour les flux de données d’application. La réservation de ressources permet aux entreprises de diviser les ressources réseau par trafic de différents types et origines, de définir des limites et de garantir la disponibilité de la bande passante.
  • Mise en file d’attente : La mise en file d’attente est le processus de création de règles qui fournissent un traitement préférentiel à certains flux de données par rapport à d’autres. Les files d’attente sont des mémoires tampons hautes performances dans les routeurs et les commutateurs, dans lesquelles les paquets qui passent sont conservés dans des zones mémoire dédiées. Lorsqu’un paquet reçoit une priorité plus élevée, il est déplacé vers une file d’attente dédiée qui transmet les données à un débit plus rapide, ce qui réduit les risques d’abandon. Par exemple, les entreprises peuvent attribuer une règle pour donner la priorité au trafic vocal sur la majorité de la bande passante du réseau. Le dispositif de routage ou de commutation déplacera ensuite les paquets et trames de ce trafic vers l’avant de la file d’attente et les transmettra immédiatement.
  • Marquage du trafic : Lorsque des applications qui nécessitent la priorité sur un réseau ont été identifiées, le trafic doit être marqué. Cela est possible grâce à des processus tels que la classe de service (CoS), qui marque un flux de données dans l’en-tête de trame de couche 2, et le point de code des services différenciés (DSCP), qui marque un flux de données dans l’en-tête de paquet de couche 3.

Bonnes pratiques

En plus de ces techniques, il existe également plusieurs bonnes pratiques que les organisations doivent garder à l’esprit lorsqu’elles déterminent leurs exigences en matière de QoS informatique.

  1. Assurez-vous que les limites maximales de la bande passante au niveau de l’interface source et des règles de sécurité ne sont pas trop faibles pour éviter l’élimination excessive des paquets.
  2. Prenez en compte le taux auquel les paquets sont distribués entre les files d’attente disponibles et quelles files d’attente sont utilisées par quels services. Cela peut affecter les niveaux de latence, la distribution des files d’attente et l’affectation des paquets.
  3. Ne placez des garanties de largeur de bande que sur des services spécifiques. Cela permettra d’éviter que tout le trafic utilise la même file d’attente en cas de volume élevé.
  4. Configurez la hiérarchisation de l’ensemble du trafic selon la priorité basée sur le service ou la priorité de la règle de sécurité, mais pas les deux. Cela simplifiera l’analyse et le dépannage.
  5. Essayez de minimiser la complexité de la configuration QoS pour garantir des performances élevées.
  6. Pour obtenir des résultats de test précis, utilisez le protocole de datagramme utilisateur (UDP) et ne dépassez pas le débit de bande passante alloué.

Avantages de la QoS informatique

Le déploiement de la qualité de service réseau est crucial pour les entreprises qui souhaitent garantir la disponibilité de leurs applications stratégiques. Elle est essentielle pour fournir une bande passante différenciée et garantir que la transmission des données a lieu sans interrompre le flux de trafic ou provoquer des pertes de paquets. Les principaux avantages du déploiement de la QoS sont les suivants :

  1. Hiérarchisation illimitée des applications : La QoS garantit que les applications les plus stratégiques des entreprises auront toujours la priorité et les ressources nécessaires pour atteindre des performances élevées.
  2. Meilleure gestion des ressources : La QoS permet aux administrateurs de mieux gérer les ressources Internet de l’organisation. Cela réduit également les coûts et la nécessité d’investir dans des expansions de liaisons.
  3. Expérience utilisateur améliorée : L’objectif final de la qualité de service réseau, qui se résume à offrir une expérience utilisateur optimale, est de garantir les performances élevées des applications sensibles. Les employés bénéficient de performances élevées sur leurs applications à haut-débit, ce qui leur permet d’être plus efficaces et de faire leur travail plus rapidement.
  4. Gestion du trafic point à point : La gestion d'un réseau est essentielle, quelle que soit la manière dont le trafic est acheminé, que ce soit de bout en bout, de nœud à nœud ou de point à point. Ce dernier permet aux organisations de livrer des paquets clients dans l’ordre, d’un point à l’autre, sur Internet, sans subir de perte de paquets.
  5. Prévention de la perte de paquets : La perte de paquets peut se produire lorsque des paquets de données sont abandonnés en transit entre les réseaux. Cela peut souvent être causé par une défaillance ou une inefficacité, une congestion du réseau, un routeur défectueux, une connexion lâche ou un signal médiocre. La QoS informatique évite la perte de paquets en hiérarchisant la bande passante des applications haute performance.
  6. Réduction de la latence : La latence est le temps qu’il faut à une demande de réseau pour passer de l’expéditeur au destinataire et pour que le destinataire la traite. Cela est généralement dû au fait que les routeurs ont besoin de plus de temps pour analyser les informations et aux retards de stockage causés par les commutateurs et les ponts intermédiaires. La QoS permet aux organisations de réduire la latence, ou d’accélérer le processus d’une demande réseau, en hiérarchisant leurs applications sensibles.

Garantissez les performances grâce à la QoS

La qualité de service réseau est cruciale pour toutes les organisations qui souhaitent garantir les meilleures performances à leurs applications et services les plus sensibles. Il est essentiel de s’assurer que les solutions haut débit comme la VoIP, la visioconférence et, de plus en plus, les services de streaming ne subissent pas de latence ou de décalage. 

La QoS permet à une organisation de hiérarchiser le trafic et les ressources pour garantir les performances promises d’une application ou d’un service spécifique. Elle permet également aux entreprises de hiérarchiser différentes applications, différents flux de données et différents utilisateurs afin de garantir le niveau optimal de performance sur leurs réseaux.

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