Qualité de Service dans l’Internet

Introduction / Généralités

• Quelques principes

• Techniques de lissage

• Techniques d’ordonnancement

• Routage avec QoS

• Contrôle d’admission

• Des solutions dans l’Internet

Ce qu’il faut retenir

• Les principes de la qualité de service

• Les principaux mécanismes

– Lissage

– Ordonnancement

– Routage avec QoS

• Les architectures de certaines solutions

dans l’Internet

Introduction

• L’incontournable Internet• Applications adaptées

– Transfert de fichiers, accès à distance, courrier

électronique, etc.• Nouvelles applications

– Vidéo à la demande, jeux interactifs distribués,

téléphonie sur IP

– Nécessitent une certaine qualité

Qualité d’un service

Combinaison de différents paramètres

– Délai

– Gigue

– Bande Passante

– Fiabilité

– Disponibilité

Quelques applications

Architecture de base de l’Internet

• Longtemps inchangée

• Principe « au mieux »

– Best effort

– Fait de son mieux pour délivrer un paquet

• Aucune garantie de qualité offerte aux

nouvelles applications

Et alors

• Les débits sont maintenant suffisants

– Oui pour les réseaux locaux

– Coûteux pour les grands réseaux

– Plus de bande passante ne privilégie pas les applications sensibles

• Applications de plus en plus gourmandes

• Usagers de plus en plus nombreux

Que faire ?

• Assurer des performances

– Fournir des garanties sur certaines

applications

• Différentier les services

– Ne pas traiter tout le monde et toutes les

applications de la même façon

• Fournir de la qualité de service

Notion pas si nouvelle

• réseaux téléphoniques

• Réseaux ATM

• Internet

– 1ère proposition en 1979

Actuellement dans l’Internet

• « best effort » toujours et encore– Congestion du réseau est possible• Pertes, délais– Pas de garanties sur le temps– Pas de garantie sur les pertes• Il faut modifier l’Internet actuel– Nouveaux protocoles– Nouvelles architectures

I. Quelques principes

Un modèle d’étude simple

Exemple : appli. téléphonie à 1Mb/s et 1 flux FTP surun même lien à 1.5Mb/s

Cas1

Premier principe

Il faut pouvoir différentier les paquets

– Marquage des paquets

– Politique de traitement des différents

paquets sur les routeurs

Cas2L’application audio envoie ses paquets à undébit supérieur à 1 Mb/sT1

Deuxième principe

• Il faut pouvoir isoler (protéger) les

classes les unes par rapport aux autres

• Politique pour vérifier que les sources

répondent bien aux requis

– Marquage et traitement sur les routeurs

d’accès

Cas3Plutôt que de faire un contrôle, on alloue une portionde bande passante à chaque application

Troisième principe

• Ne pas gaspiller des ressources

inutilement

• Utiliser les ressources de manière la plus

efficace possible

Quatrième principe

• On ne peut pas traiter plus que sa

capacité

– On ne peut pas tout accepter

• Contrôle d’admission (CAC)

En résumé

• Marquage des paquets

– différentiation

• Politiques d’ordonnancement et de

traitement (lissage)

• Bonne utilisation des ressources

• Contrôle d’admission

Mise en oeuvre

• Pas de solution magique

• Pas de solution unique

• Variété de solutions

– Combinaison de techniques mutliples

II. Techniques de lissage

Buffering

But– aplanir la gigue

Lissage de trafic

• Contrôle de flux à la réception n’est pas

suffisant

• Contrôle de flux à l’émission

Algorithme du seau percéréseau

Algorithme du seau à jeton

• Seau percé

– Débit de sortie fixé

• Réguler le débit en fonction de ce qui

arrive

• Seau possède des jetons générés à un

certain débit

Algorithme du seau à jetons

Algorithme du seau à jetons

III. Ordonnancement

Principe

• Définir l’ordre de transmission despaquets• Différentes stratégies– Bande passante / Délai -Quel paquet transmettre suivant ces

contraintes– Buffer -Quel paquet rejeter

Principe

File FIFO (First In First Out)

• 1er arrivé, 1er servi

• Lorsque la file est pleine, les paquets sont

rejetés

• Pas d’isolation des flux

File prioritaire

• Différentes files avec différentes

priorités

• Ordonnancer les paquets de ces files

• Il ne faut pas que toutes les applications

envoient dans la file de plus haute priorité

Round Robin

Algorithme du temps équitableFair Queueing

Algorithme du temps équitable pondéréWeighted Fair Queueing

• Découpage des paquets différents suivant

les priorités

– Poids donné sur chaque file

– Détermine le débit de sortie sur chaque file

• Implanté dans les routeurs

– CISCO, ATM

IV. Routage avec QoS

Routage classique

• Plus court chemin

• Aucune garantie sur aucun des paramètres

• Dépend de l’état des liens, des routeurs

Routage avec QoS

• Offrir des garanties sur certains paramètres• Routes optimales

– Route avec le plus petit délai• Routes répondant à certaines contraintes

– Route ayant une bande passante de 100 Ko/s

Routes multicritères

– Route ayant le plus petit taux de pertes avec un délai d’au plus 100 ms

Métriques additives

• Ex: Nombre de sauts, délai

• Dijkstra classique

– Poids de la métrique considérée sur chaque lien

– Poids d’un chemin = somme des poids des liens sur ce chemin

Métriques multiplicatives

• Ex: Fiabilité, probabilité de succès

• Dijkstra classique

– Poids de la métrique considérée sur chaque lien

– Poids d’un chemin = multiplication des poids des liens sur ce chemin

Métriques concaves

• Ex: Bande passante

• Dijkstra classique

– Poids de la métrique considérée sur chaque lien

– Poids d’un chemin = minimum des poids des liens sur ce chemin

V. Contrôle d’admission

Spécification de flux

• Difficile d’estimer les besoins en espace

de stockage et en cycles CPU

• Tolérance très variable entre les

applications

• Beaucoup de paramètres à prendre en

compte dans la négociation des flux

Exemple de paramètres

• Débit et taille du seau à jeton

• Débit maximum toléré

• Tailles de paquet minimum et maximum

Contrôle d’admission

• Contrôle sur le trafic entrant

• Réservation des ressources possibles

• Maîtrise l’utilisation des ressources

– Accepter / rejeter les flux

• Pas si simple à mettre en oeuvre

– Évaluation des ressources disponibles

VI. Des solutions dansl’Internet

QoS avec ou sans état ?

• Solutions sans état

• Solutions avec état

Solutions existantes

IntServ – Integrated Services

• Architecture

– Garanties de QoS dans les réseaux IP

– Applications individuelles

• Réservation de ressources (routeur)

– Maintenance des informations sur les

ressources allouées

– Gérer les demandes

Spécifications

• Chaque session doit– Déclarer ses besoins de QoS– Caractériser le trafic à envoyer• 2 variables– R-spec– T-spec• Protocole de signalisation pour véhiculerR-spec & T-spec

Classes

• Garantie

– Bornes strictes sur les délais dans les files d’attente

– Applications temps réel très sensibles aux délais• Contrôlé

– Mieux que le best effort mais sans garanties

– Celles obtenues sur les routeurs non chargés• Best effort

RSVP – Resource reSerVation Protocol

• Réservation de ressources pour les

applications unicast et multicast

• Etablissement d’une session RSVP

– Message PATH

– T-Spec

– Ad-Spec

RSVP – Resource reSerVation Protocol

• Requête d’une réservation– Message RESV– R-Spec• Contrôle d’admission sur les routeurs– Si non, message d’erreur• Flux multicast– Réservations communes– Partage des ressources

RSVP – Resource reSerVation Protocol

• Orienté destinataire du flux de données

– Chargé de l'initialisation

– De la réservation

– Du maintien des ressources allouées

DiffServ – Differentiated Services

• Résoudre les problèmes d’IntServ

• Extensible

• Flexibilité

• Signalisation simple

Principes

• Fonctions à l’entrée du réseau

– Complexes

• Fonctions dans le coeur du réseau

– Simples

• Pas de classes définies

– Plusieurs fonctions

Fonctions d’entrée

• Utilisateur définit le profil du flux– Débit– Taille des rafales• Classification• Marquage des paquets• Lissage du trafic– Délai– Paquets rejetés

Fonctions de coeur

• Retransmission

– Suivant la classe du paquet (marquage)• Exemples

– Paquets de classe A retransmis avant les paquets de classe B

– Paquets de classe A obtiennent x% de la bande

passante• Aucune information maintenue sur les routeurs