Carte mentale de synthèse du cours Qualité de Service IP.

1. Carte mentale du Cours
Qualité de Servie IP
Solutions Pré-QoS
Over-Provisionning
Pour les réseaux de transport
Le sur-dimensionnement consiste à
doter le réseau d’une capacité qui
dépasse largement la charge demandée
Avantage Répond à des situations de congestion à moyen terme
Limitations
Le surplus de bande passante coûte cher Dimensionner sur les pics de trafic
Le surplus de bande passante ne
privilégie pas le trafic prioritaire Ne dote pas le réseau d’intelligence : FIFO
Ne permet pas d’allouer la BP pour des
applications spécifiques
Gestionnaire de bande passante
Pour les réseaux d'entreprise
Mode proxy
Analyse de trafic L2--L7
Application d'une politique de partage de BP
Suppose que le réseau ne soit pas saturé
Équipements de médiation
Pour les fournisseurs de service
Réduire les délais d'accès au service
Temps de sérialisation
Temps de propagation
Temps de traitement
Traitement au niveau réseau
Traitement au niveau du serveur d'application
Approcher le serveur d'application à l'utilisateur
Dupliquer les serveurs
Dontent Delivery Neetworks
Type d'applications
Non Élastiques
Non Adaptatives à la disponibilité de la BP réseau
Transport UDP
Élastiques
Adaptatives à la disponibilité de la BP réseau
Transport TCP
Mode connecté Négociation de contexte
Mode fiable Système d'acquittement
Contrôle de flux
Mise à jour de la valeur RTT à travers
algorithme de Kharn
T rain de paquets
Monopolisation de la Bande passante par
les paquets d'un flux élastique
Besoins des applications
dépendent de leur nature
Nécessité de bien gérer la bande passante
Qualité
QoS
Satisfaire les besoins des services
Optimiser l'utilisation des ressources réseaux
QoE
Satisfaire les besoins des utilisateurs finaux
Suppose d'assurer la QoS
Cycle de qualité
Client
Service et Qualité attendus
Service et qualité perçus
Fournisseur
Service et qualité voulus
Service et qualité réalisés
Fonctionnelle et Organisationnelle
Organiser les structures de fourniture de service
Mettre en place des systèmes de
management
Identifier les processus
Définir les procédures
Technique
Structurelle
disponibilité de l'infrastructure
A = MTTR/MTTR+MTBF
MTBF : Mean Time Between Failures
MTTR : Mean Time To Repair
I = MTBF/MTTR+MTBF
MTBF : Mean Time Between Failures
MTTR : Mean Time To Repair
Architecture
Availability (Série) = AvailA × AvailB × AvailC
Availability (Parallèle) = 1 – ((1 – AvailA) × (1 – AvailB))
Solutions d'amélioration
Matérielles Duplication des équipements et des liens
Logicielles Protocoles de communication HSRP, VRRP,..et de routage
Géographiques Installation sur des plaques tectoniques différentes
Gestion de projet Maîtrise des processus de relève de pannes
Coût conséquent à prendre en compte
C pour 90 %
2C pour 99%
4C pour 99,9%
8C pour 99,99%
16C pour 99,999%
Temporelle Disponibilité des ressources
Satisfaire les besoins en terme de Délai,
Débit, Taux de Perte, Gigue
A un impact direct sur le caalcul
de la QoS Sstructurelle
Gestion des niveaux de service
SLS : ensemble de processus pour la
spécification des besoins
SLA : contrat de niveau de service
SLM : mesure de la conformité par
rapport au SLA
Quelques évolutions
Applications Intelligentes
Contenu Vidéo, VoIP, Réseaux sociaux
Cloud Centraliser la fourniture
Services
Applications
Infrastructure
Software Defined Networks
Centraliser les équipements réseaux
Interface ouverte pour le contrôle des
équipements réseaux
Internet des objets
Nombre 50.000.000.000 Objets connectés
Applications
Santé
Domotique
Prévention
Surveillance
Tracking
ITS
Service
basé sur la Localisation
basé sur la Disponibilité
Transport
IP
Accès
Haut Débit
Évolutif
Temps
Espace
BackBone
Accès
Broadbandd Quality Score (BQS)
55% Download 45%
23% Upload 32%
22%/Latency 23%
Seuils 32--->75
Sans Fils
3G
4G
5G
Wi-FI
Optique FTTX
FTTH
FTTC
FTTB
FTTD
Pré-requis
Qualité de service
Sécurité
Neutralité
Résilience
Autonomie
Contenu
Green
...
Modèle Best Effort IP est Mono-service
On part prèspour aller loin
01 Seule politiquede traitement
Service d’Adressage
Transport Uniforme
Routage
Protocoles
Algorithmes
Table de routage
File d'attente gérées en FIFO Performances non garanties
Taille limitée de la FA Fiabilité non garantie
Accès avec BP limitée Délais non garantis
La couche IP fait de son mieux
Les flux applicatifs expérimentent
des conditions de traversée
aléatoire
Les flux applicatifs sont traités par le
biais du même processus
Doter les réseaux IP de capacités
multiservices
Adapter la couche IP
Mesure de la QoS
Service
équivalent à ses besoins Traduit en Contraintes de Transport
Métriques QoS
Additive Délai
Sérialisation Taille du message /Débit du lien
Propagation Distance / Vitesse de propagation
Désérialisation Sérialisation / 10
Traitement Dépend des opérations mises en jeu
Multiplicative Taux de perte
Concave Bande passante ou débit
Gigue
variation maximale du
délai par rapport au délai
moyen; G=Max(Di -
Dmoy)
Toutes les métriques sont
influencées par la disponibilité de la
bande passante
Pour améliorer la qualité d'un réseau
il faut bien gérer la bande passante
Techniques
Active Générer un trafic de mesure
Surcharge le réseau
Moins précise
Passive Mesure sur le trafic utilisateur
Pas de surcharge
Plus précise
Nécessite l'inspection des paquets utilisateur
Carte élaborée par
Noureddine IDBOUFKER
Professeur à l'ENSA de Marrakech
Université cadi Ayyadd
n.idboufker@uca.ma
Architectures QoS
Solutions Matérielles
Supports de transmission
F.O
FH
Wimax
Equipements de commutation
Équipements de routage
Génération 1
Centralisé
500 Mbps
Génération 2
Caching
5 Gbps
Génération 3
Parallélisme
50 Gbps
Génération 4
MPLS
200 Gbps
Génération 5Full Optic
Solutions Logicielles
Protocoles
IPv6
RSVP
DSCP
....
Algorithmes
Ordonnancent
Calcul de chemin
IntServ
Principe
Spécification des besoins par le demandeur
Signalisation hors bande de la qos
garantie explicite de la qos
Traitement
Service garantiFortes contraintes temporelles
Charge contrôlée
Pas de contraintes temporelles
mais un débit moyen et un taux de
perte faible
Best Effort
Architecture
RSVP Process
Permet aux équipements IntServ
de communiquer
Policy Control
Vérifie la conformité administrative
de l'application
Admission Control
Vérifie la disponibilité des
ressources réseaux au niveau du
réseau
Packet Classifier
Exécute la classification des
paquets associés au même flux
Packet Scheduler
Exécute ordonnancement des files
d'attente pour organiser l'accès
aux ressources réseaux
Protocole RSVP
Ensemble de Messages
Pour la spécification par la source
des besoins et leur propagation par
les équipements réseauPath
Flow_spec
Identifie l'émetteur
et le récepteur
(socket)
TspecSpécifie les besoins
Adspec
Permet à un équipement
IntServ d'ajouter des
restrictions
supplémentaires
Path_state
Identifie le chemin emprunté
par le message Path pour
éviter l'effet du routage
asymétrique
Pour la réservation des ressources
au niveau de tous les noeuds
IntServ connectant l'émetteur au
récepteurResv
Filter_spec
Identifie l'émetteur
et le récepteur
(socket)
Rspec
Identifie les
paramètres de la
réservation
Path_state
Identifie le chemin à
emprunter par le message
Resv pour éviter l'effet du
routage asymétrique
SoftState
Etat logiciel par flux
Contexte permettant
l'identification du flux et son
association avec un identificateur
de traitement
Consommation mémoire
Limitation de la capacité des
réseaux IntServ
Filter-Spec<------>Rspec
Caractéristiques
Moins scalableTrès complexe
Très complet
Diffserv
Principe
Association d’un flux à une classe de service
Garanties relatives à la classe
Signalisation dans l’entête IP
Champ DS remplace le champ TOS
d’IPV4 et les classes de trafic d’IPV6
Permet de définir des
comportements de routeur: PHB=
Per Hop Behavior
Architecture
Domaine
Ensemble de noeuds avec la même politique QoS
Un flux peut entrer, dans le
domaine diffserv, avec une valeur
DSCP et sortir avec une autre
valeurCa dépendra de sa conformité
Ne pas faire la confusion entre
association DSCP-PHB et continuité
de valeur DSCP dans un domaine
DiffServ
Éléments de bordure
ingress
Classer les paquets dans un niveau de
service : coloration
Appliquer le comportement PHB
approprié aux paquets IP en fonction du
DSCP.
egress
Exécutent un certain nombre de contrôle
de sortie du domaine
Éléments du Coeur
Appliquer les PHBs correspondants aux
DSCP des paquets
Ne sont responsables que du transit des paquets
Customer Equipement
Permet de connecter le réseau du
client à celui de l'opérateur
Managed
Unmanaged
Région DiffServEnsemble contigu de domaines DiffServ
Traitement (Per Hop Behavior)
Expedited Forwarding (EF)
Permet de réaliser le transfert de flux
à forte contrainte temps réelFaibles latence, gigue et taux de perte
Assured Forwarding (AF)
permet de garantir à certains paquets
d'un flux de ne pas être supprimés en
cas de congestion.Équivalent à charge contrôlée IntServ
Default (DE)Il s’agira de gérer une file d’attente de type FIFOPas de garantie sur les performances du réseau
Pour chaque PHB, il existe une
valeur recommandée de DSCP (RFC
2474)
Politique QoSEnsemble de classes de serviceEnsemble de traitement PHBsEnsemble de valeur DSCPEnsemble de Flux
Mécanismes
Classification et Markage
Identification de paquets
ACL
Standard
Étendue
Refelexive
Turbo
Contextuel
NBAR
identification de flux utilisant des
ports dynamiques et non
standardisés
Affectation de valeur DSCP à
chaque paquet
Affecte chaque paquet àsa classe de service
BA (Behavior Aggregate)Il trie uniquement en fonction du champ DSCP
MF (Multi-Field) Classifier
Sélection en se basant sur un ou plusieurs champs
Les adresses source et destination,
DSCP
L’identité du protocole employé
Les numéros de port, etc
Conditionnement de trafic
Vérifie et veille à la conformité du
trafic par rapport au SLA associé à
la classe de service
Ordonnancement
Gère l'accès des paquets à
l'interface de sortie tout en
respectant le SLA
FIFO
PQ
CBQ
CBWFQ
LLQ
Caractéristiques
L'extrême de l'isolation
L’extrême partage
Congestion Avoidance
Anticiper l'apparition d'une
situation de congestionRED
Il consiste à observer le taux
d'occupation d'une file d'attente, et à
éliminer progressivement et
aléatoirement les paquets au-delà
d'un certain seuil
WRED
Meme principe que RED sauf que les
seuils de suppression dépendent de la
valeur DSCP
Caractéristiques
Moyennement complet
Moyennement complexe
Trés scalable