Qualité de service pour le trafic prioritaire

La qualité de service (QoS) regroupe un ensemble de techniques qui donnent la priorité à certains trafics sur un réseau très sollicité. Tous les trafics ne se valent pas : un appel vocal doit arriver instantanément et de manière régulière, tandis que le téléchargement d’un fichier volumineux peut attendre un peu. La QoS garantit aux trafics importants et sensibles au temps la bande passante et le faible délai dont ils ont besoin, même en cas de congestion.

Lorsqu’une liaison est saturée, les paquets sont mis en file d’attente et certains sont abandonnés. Pour un transfert de fichier, cela entraîne seulement un bref ralentissement. En revanche, pour un trafic en temps réel comme la voix et la vidéo, cela provoque un son haché, une vidéo figée et des appels interrompus. La QoS existe précisément pour protéger ces flux sensibles afin qu’ils continuent de fonctionner lorsque la bande passante se fait rare.

Le trafic en temps réel dépend de trois indicateurs : la latence (le délai), la gigue (la variation du délai) et la perte de paquets. La VoIP (Voice over IP) ne peut tolérer que de faibles niveaux de chacun avant que la qualité ne se dégrade. La QoS réduit la latence, la gigue et les pertes pour le trafic prioritaire, même si cela implique de retarder les données moins urgentes.

La QoS commence par la classification du trafic : elle détermine la nature de chaque paquet (voix, vidéo, web, sauvegarde), puis le marque afin que les autres équipements le traitent de manière cohérente. Les marquages se trouvent dans les en-têtes des paquets. Le principal champ de marquage est le DSCP (Differentiated Services Code Point) dans l’en-tête IP ; il indique la classe de priorité d’un paquet à chaque routeur du chemin.

Une fois le trafic marqué, les équipements placent les paquets dans différentes files d’attente selon leur priorité et utilisent un planificateur pour décider de l’ordre d’envoi. Les files hautement prioritaires, comme celles de la voix, sont traitées avant les données volumineuses. La mise en file prioritaire peut assurer à la voix un traitement rapide presque garanti, tandis que les méthodes pondérées répartissent équitablement la bande passante restante entre les autres classes.

Deux autres outils permettent de gérer les flux. Le lissage du trafic atténue les pointes en mettant le trafic en mémoire tampon et en le libérant à un débit régulier, ce qui aide à rester dans la capacité d’une liaison. Le contrôle du trafic impose une limite de débit stricte et abandonne ou remar­que le trafic qui la dépasse. Le lissage retarde ; le contrôle abandonne. Tous deux contrôlent la quantité de bande passante qu’une classe de trafic peut utiliser.

La QoS peut réserver de la bande passante pour le trafic critique, en garantissant qu’une quantité minimale reste toujours disponible, par exemple pour la voix, quelle que soit l’intensité du trafic de données. Cette garantie empêche un flot de téléchargements de monopoliser les ressources au détriment des appels téléphoniques. La réservation transforme le fonctionnement « au mieux » en un niveau de service fiable pour les flux les plus importants.

Le cadre couramment utilisé est DiffServ (Differentiated Services), qui s’appuie sur les marquages DSCP pour répartir le trafic en classes traitées par chaque équipement. À la couche 2, la CoS (Class of Service) utilise un champ de priorité dans la trame Ethernet. Ces deux mécanismes permettent au réseau de traiter le trafic marqué de manière cohérente de bout en bout, en appliquant la priorité appropriée à chaque saut.

La QoS ne fonctionne que si chaque équipement situé sur le chemin respecte les marquages. Si un commutateur ou un routeur ignore la priorité, la congestion à cet endroit peut tout de même perturber un appel. La QoS doit donc être configurée de manière cohérente, de bout en bout, sur l’ensemble du réseau. C’est pourquoi la QoS constitue une politique couvrant toute la conception, et non un simple paramètre sur un seul équipement.

La QoS est particulièrement importante là où la bande passante est limitée et la congestion fréquente, généralement sur la liaison WAN vers Internet ou entre différents sites. Les réseaux locaux sont souvent assez rapides pour que la congestion y soit rare, mais une petite liaison WAN se remplit facilement. Donner la priorité à la voix et à la vidéo sur le WAN, où elles sont en concurrence avec tous les autres trafics, est l’usage réel le plus courant de la QoS.

La QoS ne crée pas de bande passante ; elle répartit intelligemment la bande passante existante. Lorsqu’une liaison n’est pas encombrée, la QoS intervient peu. Sa valeur apparaît sous charge : elle garantit la fluidité du trafic critique tandis que le trafic moins urgent supporte la réduction de capacité. Pour les performances et la disponibilité, la QoS protège l’expérience utilisateur des applications les plus importantes lorsque les ressources viennent à manquer.

Évaluez vos connaissances sur la QoS.

Vous avez appris le fonctionnement de la QoS. Points essentiels :

• La QoS donne la priorité aux trafics sensibles au temps, comme la voix et la vidéo, en cas de congestion.
• Elle protège contre la latence, la gigue et la perte de paquets.
• Le trafic est classifié et marqué (DSCP à la couche 3, CoS à la couche 2).
• La mise en file, le lissage, le contrôle et la réservation gèrent les flux.
• La QoS doit être cohérente de bout en bout et revêt une importance particulière sur le WAN.