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 ?
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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.