Qu'est-ce que la qualité de service (QoS) ?

La qualité de service (QoS) fait référence aux performances globales et à la fiabilité d'un service ou d'un réseau, notamment en termes de capacité à répondre systématiquement aux normes prédéfinies. La QoS englobe diverses mesures telles que bande passante, latence, de gigue et de taux d'erreur, dans le but de garantir des performances optimales pour les applications et services critiques.

Qu'est-ce que la qualité de service (QoS) dans les réseaux ?

La qualité de service (QoS) fait référence au niveau de performance d'un service ou d'un réseau, garantissant qu'il répond à des normes spécifiques et prédéterminées pour offrir une expérience utilisateur fiable et efficace. Cela implique de gérer et de hiérarchiser les ressources du réseau pour garantir le bon fonctionnement des services essentiels et avec un minimum de perturbations. La qualité de service prend en compte plusieurs indicateurs de performance clés, notamment la bande passante, la latence, la gigue et les taux d'erreur, afin de garantir que les données circulent de manière transparente et répondent aux niveaux de qualité requis.

Dans les réseaux, les techniques de QoS impliquent la classification et la priorisation de différents types de trafic pour éviter les encombrements et garantir que les trafics hautement prioritaires applications recevez la bande passante nécessaire et un délai minimal. Ceci est particulièrement important dans les environnements où coexistent plusieurs types de trafic de données, car cela permet de maintenir les performances des applications critiques même pendant les périodes d'utilisation intensive du réseau.

Types de trafic réseau

Le trafic réseau fait référence au flux de données sur un réseau informatique et peut être classé en fonction du type de données transmises et de ses exigences spécifiques. Comprendre les types de trafic réseau est crucial pour mettre en œuvre des mesures de qualité de service efficaces afin de garantir que toutes les applications et services fonctionnent de manière optimale. Voici les principaux types de trafic réseau :

• Trafic vocal. Cela inclut les paquets de données liés aux communications vocales, telles que la VoIP (Voice over Internet Protocol). Le trafic vocal nécessite une faible latence et une instabilité minimale pour maintenir des conversations claires et ininterrompues.
• Trafic vidéo. Ce type englobe les données liées au streaming vidéo et aux conférences. Le trafic vidéo a besoin d'une bande passante élevée et d'une faible latence pour offrir des expériences visuelles fluides et de haute qualité, sans mise en mémoire tampon ni décalage.
• Trafic de données. Cette catégorie générale comprend les normes transmissions de données comme les transferts de fichiers, les e-mails et la navigation Web. Le trafic de données est moins sensible à la latence mais nécessite une livraison fiable pour garantir l'intégrité des données et la satisfaction des utilisateurs.
• Trafic interactif. Ce type couvre les applications interactives en temps réel telles que les jeux en ligne et les services de bureau à distance. Le trafic interactif nécessite une faible latence et une faible gigue pour garantir une expérience utilisateur réactive.
• Trafic en continu. Il s'agit de la transmission continue de données audio ou vidéo, comme le streaming musical ou les diffusions vidéo en direct. Le trafic de streaming nécessite un flux de données constant avec des interruptions minimales pour maintenir la qualité.
• Trafic en arrière-plan. Cela inclut les transmissions de données non urgentes, telles que les mises à jour logicielles et backups. Le trafic en arrière-plan peut tolérer une latence plus élevée et une priorité plus faible, car il ne nécessite pas d'attention immédiate.

Paramètres de qualité de service

Les paramètres de qualité de service sont des mesures critiques utilisées pour mesurer et gérer les performances d’un réseau. Ces paramètres permettent de garantir que des normes de performances spécifiques sont respectées pour différents types de trafic réseau. Voici les paramètres clés de QoS :

• Bande passante. La bande passante est le maximum taux de transfert des données à travers un réseau. Il est mesuré en les bits par seconde (bps) et détermine la quantité de données pouvant être envoyées ou reçues dans un laps de temps donné. Une bande passante adéquate est essentielle pour gérer de gros volumes de données et prendre en charge les applications à forte demande.
• Latence. La latence, également appelée délai, est le temps nécessaire à un paquet de données pour voyager de la source à la destination. Elle est généralement mesurée en millisecondes (ms). Une faible latence est cruciale pour les applications en temps réel telles que la voix sur IP (VoIP) et les jeux en ligne, où les retards peuvent avoir un impact significatif sur les performances.
• Jitter. La gigue fait référence à la variation des heures d'arrivée des paquets. En d’autres termes, il mesure l’incohérence du délai des paquets. Une gigue élevée entraîne des problèmes dans les applications qui nécessitent un flux constant de données, telles que les vidéoconférences et le streaming multimédia, entraînant une mauvaise qualité et des interruptions.
• Perte de paquets. La perte de paquets se produit lorsqu'un ou plusieurs paquets de données ne parviennent pas à atteindre leur destination. Il est généralement exprimé en pourcentage de paquets perdus par rapport aux paquets envoyés. Perte de paquets peut dégrader la qualité des applications, notamment celles sensibles à intégrité des données, comme les transferts de fichiers et les services de streaming.
• Taux d'erreur. Le taux d'erreur mesure le nombre de bits ou de paquets corrompus dans les données transmises. Des taux d'erreur élevés peuvent entraîner des retransmissions, réduisant la bande passante effective et augmentant la latence. Garantir un faible taux d’erreur est essentiel pour maintenir l’intégrité des données et les performances globales du réseau.
• Débit. Le débit est la vitesse réelle à laquelle les données sont transmises avec succès sur le réseau, généralement mesurée en bits par seconde (bps). Il indique les performances efficaces du réseau, en tenant compte de facteurs tels que la bande passante, la latence et la perte de paquets. Un débit élevé est essentiel pour les applications nécessitant un transfert de données important.
• Disponibilité. La disponibilité fait référence au pourcentage de temps pendant lequel le réseau est opérationnel et accessible. La haute disponibilité est cruciale pour les applications et services critiques qui nécessitent une Stabilité, garantissant que les ressources réseau sont toujours disponibles en cas de besoin.

Comment fonctionne la QoS ?

La qualité de service (QoS) donne la priorité au trafic réseau et à l'allocation des ressources pour garantir que des types spécifiques de données reçoivent la bande passante nécessaire, une faible latence et une gigue minimale pour fonctionner de manière optimale. Voici une explication détaillée du fonctionnement de la QoS :

1. Classement du trafic. La première étape de la QoS consiste à identifier et à classer différents types de trafic réseau. Le trafic est classé en fonction de ses exigences, telles que la sensibilité à la latence, les besoins en bande passante et l'importance. Les classifications courantes incluent la voix, la vidéo, les applications interactives et les données d'arrière-plan.
2. Marquage routier. Une fois classé, le trafic est marqué à l'aide de diverses techniques telles que le point de code de services différenciés (DSCP) ou IEEE 802.1p. Ces marquages ​​identifient le niveau de priorité de chaque paquet, aidant ainsi les périphériques réseau à les reconnaître et à les gérer de manière appropriée.
3. Police et régulation de la circulation. La police de la circulation surveille le débit du trafic et veille à ce qu'il ne dépasse pas les limites prédéterminées. Le trafic peut être abandonné ou marqué avec une priorité inférieure s'il dépasse ces limites. La régulation du trafic consiste à contrôler le flux du trafic pour garantir un débit fluide et cohérent. La gestion du trafic met en mémoire tampon les paquets excédentaires et les libère à un rythme contrôlé pour éviter les encombrements et maintenir la qualité.
4. File d'attente et planification. Les périphériques réseau utilisent des files d'attente pour gérer les paquets en fonction de leur priorité. Le trafic de priorité plus élevée est placé dans des files d’attente de priorité plus élevée, garantissant ainsi qu’il sera traité en premier. Les algorithmes de planification tels que la mise en file d'attente pondérée équitable (WFQ), la mise en file d'attente prioritaire (PQ) et la mise en file d'attente pondérée basée sur les classes (CBWFQ) déterminent l'ordre dans lequel les paquets sont transmis.
5. Gestion et évitement des embouteillages. Pendant les périodes de trafic élevé, des congestions peuvent survenir, entraînant une perte de paquets et une latence accrue. Les mécanismes de qualité de service tels que la détection précoce aléatoire (RED) et la détection précoce aléatoire pondérée (WRED) aident à gérer et à éviter la congestion en supprimant de manière préventive les paquets de priorité inférieure afin de libérer des ressources pour le trafic de priorité plus élevée.
6. Allocation de bande passante. La qualité de service garantit qu'une bande passante suffisante est allouée aux différents types de trafic en fonction de leurs besoins. Cette allocation garantit que les applications hautement prioritaires reçoivent les ressources nécessaires pour fonctionner efficacement, même pendant les heures de pointe.
7. QoS de bout en bout. Pour que la QoS soit efficace, elle doit être mise en œuvre sur l’ensemble du chemin réseau, de la source à la destination. Cela inclut tous les appareils intermédiaires tels que routeurs, commutateurs, et les passerelles. La qualité de service de bout en bout garantit que le trafic est géré et hiérarchisé de manière cohérente sur l'ensemble du réseau.

Pourquoi la QoS est-elle importante ?

La qualité de service (QoS) est importante pour plusieurs raisons, en particulier dans les environnements réseau diversifiés et très demandés d'aujourd'hui. Voici une explication détaillée des raisons pour lesquelles la QoS est essentielle :

• Garantit des performances fiables pour les applications critiques. Dans les réseaux prenant en charge diverses applications, certains services, tels que la VoIP, la vidéoconférence et les jeux en ligne, sont très sensibles à la latence, à la gigue et à la perte de paquets. La qualité de service donne la priorité à ces applications pour garantir qu'elles reçoivent les ressources nécessaires pour des performances optimales, évitant ainsi des problèmes tels que les interruptions d'appels, une mauvaise qualité vidéo et le décalage.
• Améliore l'expérience utilisateur. La QoS contribue à maintenir une expérience utilisateur de haute qualité en garantissant que les applications critiques fonctionnent de manière fiable, même pendant les périodes de trafic de pointe. Ceci est essentiel pour maintenir la productivité dans les environnements professionnels où la communication et la collaboration en temps réel sont vitales.
• Gère efficacement la bande passante. En hiérarchisant le trafic en fonction de son importance et de ses exigences, la QoS garantit que la bande passante disponible est utilisée efficacement. Cela évite la congestion du réseau et garantit que les applications hautement prioritaires reçoivent la bande passante dont elles ont besoin sans être affectées par un trafic moins critique.
• Prend en charge les accords de niveau de service (SLA). De nombreuses organisations ont SLAs avec leurs clients ou prestataires de services, qui précisent les performances attendues et la disponibilité des services réseau. La QoS contribue à respecter ces SLA en fournissant les mécanismes nécessaires pour garantir les niveaux de performances requis pour différents types de trafic.
• Facilite les réseaux convergés. Les réseaux modernes transportent souvent un mélange de trafic de données, de voix et de vidéo. La qualité de service est essentielle pour les réseaux convergés car elle garantit que différents types de trafic peuvent coexister sans avoir d'impact négatif les uns sur les autres. Ceci est particulièrement important pour systèmes de communications unifiées qui intègrent diverses méthodes de communication dans une seule infrastructure réseau.
• Réduit les coûts opérationnels. En optimisant les performances du réseau et en évitant la congestion, la QoS réduit le besoin de mises à niveau coûteuses du réseau. L'utilisation efficace des ressources existantes signifie que les organisations peuvent retarder ou éviter les coûts associés à l'augmentation de la bande passante pour gérer les charges de trafic.
• Améliore la sécurité du réseau. La QoS peut également améliorer la sécurité du réseau en donnant la priorité au trafic provenant des applications critiques et en limitant l'impact du trafic malveillant ou indésirable. Cela permet d'atténuer les effets de attaques de réseau et veille à ce que les services importants restent disponibles et fonctionnels.
• Prend en charge les technologies émergentes. Avec la montée de Internet des Objets (IoT), cloud computing, et d'autres technologies émergentes, la demande de services réseau fiables et performants augmente. La qualité de service est cruciale pour prendre en charge ces technologies en garantissant que le réseau peut gérer les modèles de trafic divers et dynamiques qu'elles génèrent.

Comment mettre en œuvre la QoS ?

La mise en œuvre de la qualité de service implique plusieurs étapes et l'utilisation de techniques spécifiques pour gérer et prioriser le trafic réseau. Voici un guide détaillé sur la façon de mettre en œuvre la QoS :

1. Identifiez et classifiez le trafic. La première étape consiste à identifier les différents types de trafic sur votre réseau. Cela implique de comprendre les exigences de diverses applications et de les catégoriser en fonction de leur sensibilité à la latence, à la gigue et à la perte de paquets. Les types de trafic courants incluent la voix, la vidéo, les applications interactives et les transferts de données en masse.
2. Marquer le trafic. Une fois le trafic classifié, il doit être marqué afin que les périphériques réseau puissent le reconnaître et le hiérarchiser. Cela se fait à l'aide de techniques telles que le point de code de services différenciés (DSCP) ou IEEE 802.1p. Le marquage du trafic permet de garantir que les paquets sont traités en fonction de leur priorité sur l'ensemble du réseau.
3. Configurer la régulation et la mise en forme du trafic. Mettez en place une police de la circulation pour surveiller et limiter le débit du trafic. La surveillance peut supprimer ou remarquer les paquets qui dépassent un débit spécifié, garantissant ainsi qu'aucun type de trafic ne submerge le réseau. Mettez en œuvre une gestion du trafic pour lisser les rafales de trafic et maintenir un flux cohérent. La mise en forme met en mémoire tampon les paquets excédentaires et les libère à un rythme contrôlé, évitant ainsi la congestion et garantissant des performances stables.
4. Mettre en œuvre la mise en file d'attente et la planification. Configurez les mécanismes de file d'attente sur les périphériques réseau pour gérer la façon dont les paquets sont mis en mémoire tampon et envoyés.
5. Configurez la gestion et l’évitement des congestions. Mettre en place des mécanismes pour gérer et éviter la congestion. Des techniques telles que la détection précoce aléatoire (RED) et la détection précoce aléatoire pondérée (WRED) aident en supprimant de manière préventive les paquets de moindre priorité avant que le réseau ne soit encombré.
6. Allouer de la bande passante. Réservez de la bande passante pour les applications critiques afin de garantir qu’elles disposent des ressources dont elles ont besoin. Cela peut être fait en utilisant des techniques telles que la mise en forme du trafic et la mise en file d'attente, qui garantissent des niveaux de bande passante minimum pour le trafic hautement prioritaire.
7. Configuration QoS de bout en bout. Assurez-vous que les politiques QoS sont appliquées de manière cohérente sur l’ensemble du chemin réseau, de la source à la destination. Cela inclut la configuration des paramètres QoS sur tous les appareils concernés, tels que les routeurs, les commutateurs et pare-feu.
8. Surveillez et ajustez les politiques de QoS. Surveillez en permanence les performances du réseau pour garantir l’efficacité des politiques de QoS. Utilisez des outils de surveillance du réseau pour suivre des mesures telles que la latence, la gigue et la perte de paquets. Ajustez les paramètres de QoS si nécessaire pour résoudre tout problème de performances et vous adapter aux conditions changeantes du réseau.
9. Former les administrateurs réseau et les utilisateurs. Assurez-vous que administrateurs réseau sont formés aux principes et à la configuration de la QoS. Éduquez les utilisateurs sur l’importance de la QoS et sur l’impact de leurs activités sur les performances du réseau.
10. Documenter les politiques et procédures de QoS. Maintenir une documentation complète sur les politiques, configurations et procédures de QoS. Cela permet de garantir la cohérence de la mise en œuvre et facilite le dépannage et l’ajustement des paramètres si nécessaire.