Participer à la qualité de service (QoS)

Durée : 1 h 30

Environnement de travail : un ordinateur connecté à Internet avec Virtualbox et une machine sous Windows 10.

Prérequis : connaître l'utilisation d'un logiciel de virtualisation tel que VirtualBox. Avoir un minimum de connaissances sur les manipulations de fichiers sous Windows. Avoir suivi le parcours jusqu'ici.

Contexte

Les entreprises utilisent la qualité de service pour répondre aux exigences de trafic des applications sensibles, telles que la voix et la vidéo en temps réel, et pour empêcher la dégradation de la qualité causée par la perte de paquets, les retards et la gigue (Wikipedia).

QoS

Il s'agit d'un ensemble de technologies qui fonctionnent sur le réseau pour garantir qu'il peut exécuter de manière fiable des applications et un trafic hautement prioritaire sous une capacité de réseau limitée.

La technologie QoS y parvient en fournissant une gestion différenciée et une allocation de capacité pour des flux spécifiques dans le trafic réseau. Cela permet aux administrateurs réseau d'allouer l'ordre dans lequel les paquets de données sont traités et la quantité de bande passante allouée à cette application ou à ce trafic.

Les indicateurs de QoS

Les indicateurs de QoS sont la bande passante (débit), le retard (retard), la gigue (variance du retard) et le taux d'erreur. Cela rend la qualité de service particulièrement importante pour le trafic à large bande passante et en temps réel, tel que la voix sur IP (VoIP), la vidéoconférence et la vidéo à la demande qui est très sensible aux retards et à la gigue. Ces applications avec des exigences de bande passante minimales et des contraintes de latence maximales sont dites « inélastiques ».

Les mécanismes QoS pour le contrôle des paquets et l'allocation de la bande passante sont respectivement la gestion des files d'attente et de la bande passante. Cependant, avant la mise en œuvre, des outils de classification doivent être utilisés pour distinguer le trafic. La classification du trafic basée sur des politiques aide les organisations à garantir la cohérence et la disponibilité adéquate des ressources pour leurs applications les plus importantes.

Le trafic peut être grossièrement classé par port ou IP, ou des méthodes plus sophistiquées (telles que par application ou utilisateur) peuvent être utilisées pour la classification. Ces derniers paramètres permettent une identification et donc une classification des données plus significatives.

Ensuite, les files d'attente et les outils de gestion de la bande passante se voient attribuer des règles pour gérer le trafic qu'ils reçoivent lorsqu'ils arrivent sur le réseau.

Le mécanisme de mise en file d'attente permet de stocker des paquets de données dans le flux de trafic jusqu'à ce que le réseau soit prêt à les traiter. La file d'attente prioritaire (PQ) a été développée pour assurer la disponibilité et la latence minimale requises par les performances du réseau du plus grand lot d'applications et de trafic en leur donnant une priorité attribuée et une bande passante en fonction de leur classification. Cela garantit que les activités les plus importantes du réseau ne sont pas occupées par des activités moins prioritaires. Les applications, les utilisateurs et le trafic sont dispatchés jusqu'à 8 files d'attente différentes.

Le mécanisme de gestion de la bande passante mesure et contrôle le trafic réseau pour éviter le dépassement de capacité et la congestion du réseau qui en résulte. Les mécanismes de gestion de la bande passante comprennent la mise en forme du trafic (une technique de limitation de débit utilisée pour optimiser ou garantir les performances et augmenter la bande passante disponible selon les besoins) et les algorithmes de planification, qui fournissent diverses méthodes pour fournir de la bande passante pour un trafic spécifique.

Selon le fournisseur, les services et contrôles ci-dessus peuvent être gérés et intégrés dans un seul boîtier. C'est le cas pour la QoS à travers un pare-feu. Par conséquent, afin de communiquer des indicateurs et des classifications de QoS en dehors de la boîte et de l'infrastructure de réseau en aval, un point de code de service différencié (DSCP) a été mis en œuvre. DSCP marque chaque paquet de données en fonction de sa classification et le transmet à chaque boîtier à travers lequel le paquet de données passe, garantissant une mise en œuvre cohérente des politiques de QoS.

Les organisations peuvent utiliser divers indicateurs pour mesurer quantitativement la qualité du service, notamment :

Cela se produit lorsque les liaisons réseau sont encombrées et que les routeurs et les commutateurs commencent à rejeter des paquets. Lorsque des paquets de données sont perdus lors d'une communication en temps réel (par exemple, lors d'un appel vocal ou vidéo), ces sessions peuvent subir une gigue vocale et des lacunes. Lorsque la file d'attente ou une rangée de paquets en attente d'envoi déborde, les paquets peuvent être rejetés.

Ceci est le résultat de la congestion du réseau, de la dérive temporelle et des changements de routage. Une gigue excessive réduira la qualité des communications vocales et vidéo.

Il s'agit du temps nécessaire pour que le colis voyage de la source à la destination. Le délai doit être aussi proche de zéro que possible. Si l'appel VoIP a une latence élevée, les utilisateurs peuvent rencontrer un écho et un chevauchement audio.

C'est la capacité d'un lien de communication réseau à transmettre le maximum de données d'un point à un autre dans un laps de temps donné. QoS optimise les performances du réseau en gérant la bande passante et en fournissant des applications de priorité plus élevée avec des exigences de performances plus strictes avec plus de ressources que les autres applications.

Il s'agit d'une méthode d'évaluation de la qualité vocale, utilisant un système à cinq points, où cinq points représentent la qualité la plus élevée.

Sans QoS, les données du réseau peuvent devenir désorganisées, ce qui entraîne une dégradation des performances du réseau ou, dans certains cas, le réseau sera complètement arrêté.

La qualité du service est très importante, car l'entreprise doit fournir des services stables aux employés et aux clients. La qualité de service détermine la qualité d'expérience (QoE). Si le service fourni par l'organisation n'est pas fiable, cela peut nuire à la relation avec les clients et les employés.

De plus, dans les entreprises où la qualité de service est médiocre, l'intégrité et la sécurité des données sont plus susceptibles d'être compromises. De manière générale, les employés et les clients s'appuient sur des services de communication pour effectuer leur travail. Lorsque la qualité du service est affectée, la qualité du travail et la qualité de l'expérience seront également affectées.

Comment fonctionne la QoS ?

Lorsque les organisations utilisent leur réseau pour envoyer des informations dans les deux sens entre les points de terminaison du réseau, les informations ou les données sont formatées en paquets. Un paquet de données est un moyen pour un ordinateur d'organiser les informations à transmettre sur le réseau, comme la manière dont une personne emballe un élément à envoyer via un système de messagerie physique.

Les outils QoS sont chargés de hiérarchiser les paquets de données pour utiliser pleinement la bande passante limitée sur leur réseau. En d'autres termes, le réseau ne peut transporter qu'une certaine quantité d'informations en un certain laps de temps. Par conséquent, les outils QoS donnent la priorité aux paquets de données pour garantir que la bande passante est utilisée pour fournir le meilleur service Internet possible dans ce délai fixe.

Par exemple, les paquets de données liés aux appels vidéo auront priorité sur les paquets de données liés au téléchargement des e-mails. En fait, les appels vidéo sont une forme de communication plus synchronisée que le courrier électronique : la vidéo doit être effectuée en temps réel et le courrier électronique n'est pas nécessairement sensible au temps. Si des paquets de données sont perdus ou retardés pendant le chat vidéo, l'utilisateur final peut ressentir une gigue ou un retard dans le chat. Si des paquets de données sont abandonnés ou retardés pendant le processus d'envoi d'e-mails, ils peuvent toujours être envoyés et l'utilisateur final ne subira aucun temps d'arrêt. Ils ne recevront pas d'e-mails tant que tous les colis ne seront pas assemblés, et lorsque les colis arriveront, ils seront vus par quelqu'un qui diffuse une vidéo.

Les outils QoS examinent l'en-tête du paquet pour déterminer la priorité du paquet. L'en-tête du paquet est une information qui indique aux outils et aux autres composants du réseau ce que le paquet contient, où il va (l'adresse IP de sa destination) et à quoi il sera utilisé.

Les outils QoS peuvent également lire l'en-tête du paquet et déterminer que le paquet est lié au flux vidéo et le prioriser par rapport aux paquets moins sensibles au temps. L'en-tête du paquet de données peut être considéré comme l'adresse postale et l'adresse de retour sur le paquet de données physique. L'outil QoS peut modifier une partie de l'en-tête pour spécifier la priorité.

Le principal avantage de la QoS est qu'elle garantit la disponibilité du réseau de l'entreprise et des applications s'exécutant sur ce réseau. Il peut transmettre en toute sécurité et efficacement des données via le réseau. La qualité de service permet également aux entreprises d'utiliser plus efficacement leur bande passante existante, plutôt que de mettre à niveau l'infrastructure réseau pour étendre la bande passante.

Les avantages plus spécifiques incluent :

Lors de la mise en œuvre d'outils et de stratégies QoS, les organisations doivent suivre ces étapes :

L'organisation doit comprendre les besoins et les exigences de service de chaque département, sélectionner le modèle approprié et cultiver le soutien des parties prenantes.

Ensuite, l'organisation doit prêter attention à toutes les modifications logicielles et matérielles importantes et appliquer le modèle de QoS sélectionné aux détails de son architecture réseau.

Les organisations doivent tester les paramètres et les politiques de QoS dans un environnement de test sécurisé et contrôlé où les erreurs peuvent être résolues.

Les politiques doivent être déployées par phases. Les organisations peuvent choisir de déployer des stratégies par segment de réseau ou par fonctions QoS individuelles (chaque stratégie le fait).

Les politiques doivent être ajustées en fonction des données de performance pour améliorer les performances.

Modèles de mise en œuvre de la QoS

3 modèles

Un modèle QoS dans lequel tous les paquets de données ont la même priorité et la livraison des paquets de données ne peut pas être garantie. Lorsque le réseau n'est pas configuré avec des stratégies QoS ou que l'infrastructure ne prend pas en charge la QoS, les meilleurs efforts seront faits.

Un modèle QoS qui réserve de la bande passante le long d'un chemin spécifique sur le réseau. L'application demande une réservation de ressources au réseau, et le dispositif réseau surveille le flux du paquet de données pour s'assurer que la ressource réseau peut accepter le paquet de données.

L'implémentation IntServ nécessite un routeur compatible avec IntServ et utilise le protocole de réservation de ressources (RSVP) pour réserver les ressources du réseau. IntServ a une évolutivité limitée et une consommation élevée de ressources réseau.

Un modèle de QoS dans lequel des éléments de réseau (tels que des routeurs et des commutateurs) sont configurés pour servir plusieurs classes de trafic avec différentes priorités. Le trafic réseau doit être classé en fonction de la configuration de l'entreprise.

L'architecture du réseau affecte également la façon dont les organisations implémentent la QoS. Le réseau MPLS (Multiprotocol Label Switching) comprend un lien dédié qui fournit une qualité de service de bout en bout le long d'un chemin unique. Le SLA pour MPLS spécifie la bande passante, la qualité de service, la latence et la disponibilité. Cependant, pour les organisations, le coût du MPLS peut être élevé.

Les réseaux étendus définis par logiciel (SD-WAN) utilisent de nombreux types de connexions, notamment MPLS et haut débit. SD-WAN surveille l'état actuel de la connexion réseau pour détecter les problèmes de performances et utilise ses multiples types de connexions pour basculer en fonction de l'état. Par exemple, si la perte de paquets sur la connexion dépasse un certain niveau, la fonction SD-WAN recherchera une connexion de secours.

Certains mécanismes gèrent la qualité du trafic de données et maintiennent les exigences de QoS indiqué dans le SLA. Les mécanismes de QoS sont classés selon leur rôle dans la gestion du réseau.

Les outils QoS sont généralement divisés dans les catégories suivantes :

Les outils QoS peuvent exécuter une ou plusieurs de ces fonctions. De nombreux outils QoS sont gérés et exécutent ces fonctions automatiquement, permettant aux administrateurs de modifier les paramètres et les politiques selon les besoins. Certains outils de surveillance QoS populaires sont :

QoS et Cloud

QoS dans le réseau de communication cloud ?

Alors que les communications unifiées en tant que service deviennent le courant dominant pour les entreprises de toutes tailles, les entreprises peuvent vouloir savoir quels segments de réseau constituent un déploiement basé sur le cloud et comment fournir une qualité de service ou une qualité de service pour ces segments de réseau. La qualité du service est la clé pour offrir une bonne expérience utilisateur, mais elle ne fonctionne que lorsque et où des points de congestion apparaissent dans le réseau.

Pour résoudre ce problème, examinons les composants réseaux impliqués dans le déploiement d'UCaaS et la manière dont les administrateurs informatiques gèrent la QoS dans l'architecture de communication cloud.

Votre session UCaaS passera toujours par au moins deux segments de réseau que vous contrôlez : votre LAN interne et votre WAN externe. Heureusement, vous n'avez qu'à vous soucier de l'un de ces segments de marché.

Les appareils connectés au réseau local interne (tels que les ordinateurs et les smartphones) sont susceptibles d'être connectés via des connexions sans fil Gigabit Ethernet (GbE) ou Wi-Fi 5 haut débit. La liaison montante entre les segments LAN internes peut être de 10 GbE ou plus. Traduction : il n'y a pas d'embouteillage ici, alors ne vous inquiétez pas.

Vous devez cependant être vigilant là où votre réseau local interne à haut débit rencontre votre connexion WAN à relativement bas débit à Internet et à votre fournisseur UCaaS. Si votre réseau est congestionné, c'est à cet endroit que cela se produira probablement.

Selon ce que fournit votre routeur, vous aurez différentes options pour surveiller l'utilisation de la bande passante. Mais même si vous ne surveillez pas l'utilisation, vos utilisateurs vous avertiront certainement lorsque la congestion entraîne l'abandon des appels Voice over Internet Protocol (VoIP) ou d'autres outils UCaaS défectueux.

En plus de garantir que la bande passante WAN appropriée est fournie pour les besoins de votre entreprise, la mise en œuvre du contrôle QoS sur les routeurs WAN est un moyen de garantir que le trafic UCaaS obtient les ressources WAN dont il a besoin, ce qui est nécessaire pendant les périodes de forte demande.

Et, gardez à l'esprit qu'il ne s'agit pas toujours d'avoir suffisamment de bande passante, mais de fournir une faible latence. Les sessions VoIP nécessitent une bande passante relativement faible, mais si les paquets de données sont retardés, c'est-à-dire que le retard augmente trop, la qualité diminuera. Ces problèmes ne peuvent être évités qu'en utilisant le contrôle QoS dans le routeur.

N'oubliez pas que UCaaS est plus qu'un simple type de trafic qui nécessite un seul paramètre de QoS. Le chat, la vidéo, le transfert de fichiers et d'autres fonctions ont des exigences différentes en matière de bande passante, de latence et de performances. Si la liaison WAN est occupée, QoS ralentira légèrement la vitesse de transfert de fichiers afin que vos conversations VoIP conservent une bonne qualité, ce qui est normal.

Pour implémenter correctement la QoS dans un environnement cloud, vous devez contacter votre fournisseur UCaaS et lui demander des informations détaillées sur son trafic UCaaS et des recommandations pour les meilleurs paramètres QoS pour leurs produits UCaaS. Par exemple, les ports TCP peuvent ne pas être utilisés par tous les fournisseurs de manière standard.

N'attendez pas que vos utilisateurs se plaignent. Planifiez et implémentez de manière proactive le contrôle QoS sur les routeurs WAN. Si vous n'avez jamais reçu de lettre d'un utilisateur, vous saurez que vous allez bien.

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