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Post on 03-Apr-2015
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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
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