Pourquoi la QoS ? Succès de TCP/IP Flux de données hétérogènes Flux Web, Audio Vidéo, Client / Serveur, transactionnels, flux spécifiques Développement du commerce électronique Répondre, avec qualité, aux besoins des utilisateurs

Sommaire Critères de la QoS Technologies Métrologie Conclusion Champ TOS Best Effort Int Serv RSVP Diff Serv IP/ATM MPLS Métrologie Conclusion

Les critères de la QoS Débit moyen Latence (temps de réponse) Gigue (variation de la latence) Taux de perte Taux d’erreurs

IP différent d’ATM… Pas de réservation de ressources Pas d’établissement de circuit Donc: Besoin de protocole(s) supplémentaires Problème de gigue

QoS de bout en bout Actuellement, la QoS dans le réseau est bien spécifiée Les applications « temps réel » s’adaptent à la qualité du réseau Mais il manque une interface adéquate pour négocier la QoS entre réseau et application

Routage de la QoS: problèmes Besoin de nouvelles métriques Besoin de router avec des métriques différentes selon le type de QoS demandée Problème de stabilité pour maintenir des états de liens dynamiques (OSPF) Avec tout ça, la latence risque d’augmenter

Routage de la QoS: solutions QoSR : modifier les techniques de routage Extension de RSVP Interface entre réservation et routage Permettra de s’adapter aux modifications de QoSR… MPLS Outils mis en place ou modifiés dans les routeurs: Contrôle d’admission Politiques d’ordonnancement (WFQ…) Trafic Shaping (lissage de trafic)

Technologies Routage TOS Best effort Int Serv RSVP Diff Serv IP/ATM MPLS

Technos: le routage TOS Spécifié dès la création d’IP Basé sur le champ TOS de l’en-tête IP Pas utilisé initialement Repris (et redéfini) par la suite dans le routage de type OSPF (par Cisco) Redéfinition générale dans IPv4 nouvelle version

IntServ : Integrated Services Objectif : éviter surdimensionnement Principes fondamentaux : Contrôle d’admission Réservation de ressources On distingue les services Services élastiques Services temps réel

RSVP : Ressource reSerVation Protocol Facilite la cohabitation des flux Données multimédia imposent augmentation des débits transmission isochrone 2 ennemis du multimédia : gigue et latence Cohabitation harmonieuse (notion de priorité) Demande de réservation de ressources par destinataire

DiffServ : Differentiated Services Alternative à RSVP, trop complexe Champ TOS spécifie classe de service Traitement différencié Paquets marqués traités en priorité + simple que RSVP mais – fiable

QoS : Pourquoi IP et ATM ? Les limites : Les atouts : Les objectifs : IP : capacité à gérer la qualité de service ATM : coût, complexité (entreprise) Routeurs : surchargé par les applications Client/Serveur Les atouts : IP : beaucoup d’applications TCP/IP, adressage plus pratique et plus développé ATM : Qualité de Service, débit constant Les objectifs : intégrer les atouts communs transfert de la QoS IP vers celle d’ATM apporter des solutions à la congestion des routeurs les remplacer par des commutateurs avec des architectures IP/ATM technologie des “raccourcis”(NHRP)

Les solutions IP/ATM Normalisées Propriétaires : LANE (ATM Forum) Classical IP (IETF) NHRP (ATM Forum) MPOA (ATM Forum) MPLS (IETF) Propriétaires : IP Switching(Nokia) Tag Switching (CISCO) La qualité de service n’est pas le seul moteur de ces solutions mais celles-ci ont chercher à l’intégrer le plus souvent possible

LANE Transparence : émulation d’un réseau LAN sur un réseau ATM Aucune modification de l’existant Réseaux virtuels Double résolution d’adresse de niveau MAC (-) Routeur pour la communication inter-réseaux (-) Qualité de service garantie depuis la version 2 norme 802.1p : 8 niveaux de priorité administrateur : mapping entre niveau de priorité et connexion ATM transmission de plusieurs niveaux de trames en simultanée usager : création de profil de QoS (connexion ATM: trafic, QoS) transmission selon ce profil

Classical IP Interconnexion de niveau 3 entre des stations ATM et des stations LAN (Ethernet,...) Transport direct des datagrammes IP : pas de couche MAC Routeur pour la communication inter-réseaux (-) QoS garantie (selon ATM) (+)

NHRP Connexion direct entre deux stations appartenant à des sous-réseaux différents Serveur de route pour obtenir l ’adresse ATM du destinataire Routage virtuel de niveau 3 Circulation libre des paquets à travers les routeurs Libération de la charge sur les routeurs

MPOA Reprise des avantages de LANE et de NHRP migration de la technologie LANE notion de raccourci (NHRP) : allègement routeur : scalabilité réseaux virtuels Qualité de service : selon le destinataire différentes catégories de service UBR minimum traduction QoS RSVP - QoS ATM : détection flux RSVP établissement connexion ATM avec QoS de la requête RSVP

MPLS Mariage en souplesse des réseaux IP - réseaux de niveau 2 (ex.ATM) Grands réseaux à services différenciés Accompagnement de la qualité de service ...

IP Switching Le chemin des cellule ATM coincide avec le routage IP Etablissement des circuits suite à la détection de flux statistiques sur les datagrammes reçus analyse de divers protocoles : IP : en fonction des adresses source et destination IP-TCP/UDP : établissment d’un flux par connexion TCP/UDP RSVP : interprétation des besoins en qualité de service traduction QoS IP/ATM contrainte à satisfaire par la matrice ATM contraintes à satisfaire : contrôleur d’accès, bons ordonnanceurs, … Si flux trop important : mauvais fonctionnement Extrémité de réseaux : réseaux d’entreprise - petits FAI

Tag Switching Etablissement des circuits suite à la détection de routes IP Routes : marquage(Tag,VCI) de chacune possibilité de différencier des flux avec des besoins différents en qualité de service identiques si entrée = sortie Si routes trop nombreuses : mauvais fonctionnement Cœur du réseau

Technos: IPv6 Utilisation de DiffServ intégrée dans la norme (champ DS, alias TOS) Optimisation pour la différenciation des flux : l’identifiant FlowSpec Le passage d’IPv4 à IPv6 ne change rien aux protocoles de QoS des autres couches de la pile

Technos: MPLS Multi Protocol Label Switching Une des techniques de commutation par référence Flux référencé par un label dans chaque routeur A chaque nouveau label est associé l’interface de sortie du flux correspondant Routage à l’ouverture du chemin, puis commutation (niveau 2) Optimise la QoS en diminuant : la latence: moins de traitement dans les routeurs la gigue: pas de variation du chemin (sauf accident) Permet un routage de la QoS Protocole en passe devenir standard

Technos: MPLS (exemple) LSR : Label Switch Router Ingress LSR : entrée Egress LSR : sortie LIB : Label Information Base

Technos: MPLS (exemple)

La métrologie Définition :  »Connaître et comprendre le réseau afin de pouvoir, non seulement intervenir dans l'urgence en cas de problème, mais aussi anticiper l'évolution du réseau, planifier l'introduction de nouvelles applications et améliorer les performances pour les utilisateurs » ( UREC/CNRS - septembre 1997).

performances pour différentes technologies. Groupes de travail IPPM (IP Performance Metrics) définition de recommandations sur les mesures de performances pour différentes technologies. GIP Renater : détection des pannes et comportement "anormaux ", analyse de trafic (charge du réseau, répartition des services), qualité de service (disponibilité, temps de transit, taux de perte), mesures au niveau applicatif (mesures de bout en bout, temps de réponse) CAIDA (Cooperative Association for Internet Data Analysis), projet du NLANR (National Laboratory for Applied Network Research : recenser les différents travaux et outils de mesures de performances TCP/IP et dans l’Internet. RIPE (Réseaux IP Européens) : projet de tests de trafic pour évaluer les performances entre différents ISPs

Méthodes et types d ’outils Métriques : Disponibilité Débit Latence/délai Gigue Pertes de paquets Méthodes : Passives : observer et analyser le trafic complexes Actives : injection de trafic analyse du retour perturbations du trafic

Les outils des groupes de travail NetraMet (Network Traffic Meter) méthode active mode client-serveur analyse du trafic prélèvement sur la couche IP stockage en mémoire graphes visualisable sur le Web Iptrafic  méthode passive domaine public réduction du volume des données (règles: sélection des flux) intéressant pour les réseaux à grand nombre de sites distants

Les clé en mains Network Health (Concord - US) module de découverte des éléments collecte, analyse présentation plusieurs modules spécialisés seuil d’avertissement Dashboard (Perform - France) surveiller, prévoir et diagnostiquer 100 % Java Windows, Unix Navigateur Web

Les boîtes à outils Proviso (Quallaby - France) destiné aux opérateurs réseaux élaboration et suivi des offres QoS suivi des nouveaux services IP : voix sur IP, VPN, VLAN ouvert : indicateurs personnalisés, MIB propriétaire Infovista (Infovista - France) vision globale et personnalisée fonctionnement : autonome ou plate-forme propres indicateurs, MIB importés indicateurs de qualité de service pour utilisateur : disponibilité, temps de réponse, réactivité sur incident du support technique indicateurs de qualité de service sur l’infrastructure : trafic, temps de transit réseau, consommation cpu …

Application INFO-VISTA Le temps de réponse (voix : 150 ms max.) La disponibilité La gigue ( multimédia : < 10 ms ) Les pertes de paquets

Conclusion QoS indispensable Notion complexe et sous estimée Besoins spécifiques à l’entreprise Personnalisation de la QoS Apparition d’un nouveau métier

Bibliographie Les Réseaux Guy Pujolle (3ème édition 2000) Réseaux Andrew Tanenbaum (édition 2000) Quality of Service Forum www.qosforum.com Groupe de travail QoS de Internet 2 www.internet2.edu/qos Implémentation des mécanismes de qualité de service et de contrôle de trafic sous Linux Emmanuel Lochin www-rp.lip6.fr/~lochin/qos/rapport.htm  End-to-end arguments in system design J.H. Saltzer, D.P. Reed and D.D. Clark M.I.T. Laboratory for Computer Science ww.reed.com/Papers/EndtoEnd.html  Introduction to MPLS Peter J. Welcher www.mentortech.com/learn/welcher/papers/mplsintro.html  The Dawn of the Stupid Network David S. Isenberg http://www.isen.com/papers/Dawnstupid.html   Les approches successives de la QoS dans IP www.ittc.ukans.edu/~rsarav/ipqos/ip_qos.htm  Les principes de la QoS http://www.rli.cran.u-nancy.fr/sci/biblio/lesprincipesdelaqos.html