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Cours – Qualité de service : mesurer et prioriser

BTS SIO SISR 2e année – Bloc 2 – S04

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Un lien d'accès Internet est partagé : sauvegardes, téléchargements, visioconférences, téléphonie. Quand tout passe en même temps, tout ralentit, y compris ce qui est urgent. La qualité de service (QoS, de l'anglais quality of service) est l'ensemble des méthodes qui permettent de garantir un traitement adapté aux flux importants.


1. Les quatre grandeurs à connaître

Grandeur Définition Unité Outil de mesure
Débit (bande passante) Quantité de données transmise par seconde bit/s (Mbit/s) iperf3
Latence (délai) Temps mis par un paquet pour aller d'un point à l'autre. Le ping donne le temps aller-retour (RTT) ms ping
Gigue (jitter) Variation de la latence d'un paquet à l'autre ms ping (écart-type), iperf3 en UDP
Perte de paquets Part des paquets qui n'arrivent pas % ping, iperf3 en UDP

Test flash. Un lien de 100 Mbit/s est « rapide », mais ta visioconférence saccade. Quelle grandeur suspectes-tu en premier ?

Voir la réponse

La gigue (et la perte de paquets) : un débit élevé ne garantit pas un délai régulier. La voix et la vidéo supportent mal les variations.

D'où vient la latence ?

Cause Explication
Propagation Le signal met du temps à parcourir la distance
Transmission Plus un paquet est gros et le lien lent, plus il met de temps à être émis
Traitement Chaque équipement lit l'en-tête et décide
Attente en file Quand un lien est saturé, les paquets attendent leur tour dans une file : c'est la première cause de latence et de gigue en congestion

2. Chaque flux a ses besoins

Flux Sensible au délai Sensible à la gigue Sensible à la perte Besoin en débit
Voix sur IP Très Très Oui Faible, constant
Visioconférence Très Oui Oui Moyen à élevé
Application métier interactive (accès distant, base de données) Oui Peu Oui Faible à moyen
Navigation web Moyen Non Peu Moyen
Transfert de fichiers, sauvegarde Non Non Récupérable (retransmission) Élevé

Ordres de grandeur usuels pour la voix : délai de bout en bout de 150 ms au plus (recommandation UIT-T G.114), gigue moyenne inférieure à 30 ms et perte inférieure à 1 % (recommandations de conception Cisco). Source : Cisco Press, « QoS Design Overview ».

Note

La QoS ne crée pas de bande passante. Elle répartit une ressource limitée : elle n'a d'effet que lorsqu'il y a congestion. Sur un lien peu chargé, tout passe sans attente.


3. Les mécanismes de la QoS

3.1 Classer et marquer

On identifie les flux (par adresse, port, protocole) et on les marque, pour que chaque équipement sache leur priorité sans refaire l'analyse.

Marquage Où Taille Remarque
CoS (norme 802.1p) Étiquette 802.1Q de la trame Ethernet 3 bits (valeurs 0 à 7) Existe seulement sur un lien trunk
DSCP En-tête IP (champ DS) 6 bits (valeurs 0 à 63) Suit le paquet de bout en bout dans l'IP

Valeurs DSCP usuelles : 0 (best effort, par défaut), 46 (EF, expedited forwarding, pour la voix), classes AF (assured forwarding) pour des flux garantis.

La limite de confiance (trust boundary) : on marque au plus près de la source et on ne fait confiance qu'aux marquages posés par des équipements que l'on maîtrise. Un poste d'utilisateur ne doit pas pouvoir se déclarer « prioritaire ».

3.2 Mettre en file et ordonnancer

Méthode Principe Usage
FIFO Premier arrivé, premier servi Comportement par défaut
Priorité stricte La file prioritaire est toujours servie d'abord Voix ; risque de famine des autres flux
Files pondérées (WFQ, CBWFQ, HTB) Chaque classe reçoit une part garantie et peut utiliser le reste Répartition équitable
LLQ (low latency queuing) Une file prioritaire plafonnée + des files pondérées Voix + données

3.3 Limiter le débit

Méthode Principe
Policing Dépasser le débit autorisé → les paquets en excès sont jetés ou re-marqués
Shaping Dépasser le débit autorisé → les paquets en excès sont mis en attente et lissés

3.4 Éviter la congestion

Des mécanismes comme RED/WRED jettent quelques paquets avant la saturation complète, pour inciter les connexions TCP à ralentir.


4. Où appliquer la QoS ?

  • Au goulot d'étranglement : le lien le plus lent, en général l'accès Internet ou le lien entre deux sites. C'est la sortie de cet équipement qui doit être configurée.
  • De bout en bout : chaque équipement du chemin doit respecter les marquages. Sur l'Internet public, les marquages ne sont en général pas garantis ; la QoS s'applique donc surtout sur des liens maîtrisés (réseau local, liaison dédiée entre sites).

5. Exemple de configuration sur un routeur Cisco

On réserve 128 kbit/s à la voix (marquée DSCP EF), le reste étant partagé équitablement :

Router(config)# class-map match-any VOIX
Router(config-cmap)# match dscp ef
Router(config)# policy-map QOS-WAN
Router(config-pmap)# class VOIX
Router(config-pmap-c)# priority 128
Router(config-pmap)# class class-default
Router(config-pmap-c)# fair-queue
Router(config)# interface serial 0/0/0
Router(config-if)# service-policy output QOS-WAN
Router# show policy-map interface serial 0/0/0

Les trois temps de cette syntaxe (Modular QoS CLI) : class-map (qui ?), policy-map (quoi faire ?), service-policy (où ?).

6. Sous Linux : tc

La commande tc (traffic control) configure les files d'attente d'une interface, en sortie :

Élément Rôle
qdisc La discipline de file d'attente d'une interface (ex. htb)
class Une classe de trafic avec son débit garanti (rate) et maximal (ceil)
filter La règle qui oriente un paquet vers une classe

Le TP de la séance utilise tc avec htb pour créer un goulot puis prioriser un flux.

Ce que tu dois retenir de la séance

  • Quatre grandeurs : débit, latence, gigue, perte. Les flux n'ont pas les mêmes besoins.
  • La QoS répartit, elle ne crée pas de bande passante ; elle agit en cas de congestion.
  • Classer et marquer (CoS, DSCP), puis ordonnancer (priorité, files pondérées), à la sortie du goulot.
  • Mesurer avant (référence), configurer, mesurer après : sans mesure, pas de preuve.