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QoS : classification, marquage et gestion de congestion

La QoS (Quality of Service) priorise certains flux de trafic par rapport à d'autres lorsque la bande passante disponible est insuffisante pour tout traiter au même niveau de priorité — la QoS ne crée pas de bande passante supplémentaire, elle arbitre son partage.

Les problèmes que la QoS résout​

   Sans QoS, en cas de congestion (lien saturé) :

   BANDE PASSANTE : le trafic critique peut être privé de débit
                    par du trafic non prioritaire (ex. téléchargement
                    massif écrasant un appel VoIP)

   LATENCE        : délai de transmission — critique pour la VoIP
                    (> 150 ms devient perceptible et gênant)

   GIGUE (jitter) : variation de latence dans le temps — dégrade
                    fortement la qualité audio/vidéo temps réel
                    même si la latence moyenne reste correcte

   PERTE DE PAQUETS: paquets droppés en cas de saturation de buffer
                    — pour la VoIP, une perte non compensée = coupure
                    audible ; pour TCP, une perte déclenche une
                    retransmission (accentue encore la congestion)

Modèles de QoS​

   BEST-EFFORT              : aucune priorisation, tout le trafic
                               traité identiquement (défaut sans QoS)

   INTSERV (Integrated       : réservation EXPLICITE de bande passante
   Services)                  par flux (RSVP) — très précis mais ne
                               passe pas à l'échelle (état par flux
                               à maintenir sur chaque routeur du chemin)

   DIFFSERV (Differentiated  : classe le trafic en un NOMBRE LIMITÉ de
   Services)                  catégories (marquage dans l'en-tête IP),
                               chaque routeur applique une politique par
                               classe — le modèle DOMINANT en pratique
                               (scalable, pas d'état par flux)

Marquage : DSCP et CoS​

   COUCHE 2 : CoS (Class of Service)
   → 3 bits dans le tag 802.1Q (priorité 0-7)
   → seulement pertinent sur des liens TAGUÉS (trunk)

   COUCHE 3 : DSCP (Differentiated Services Code Point)
   → 6 bits dans le champ ToS/DS de l'en-tête IP (0-63)
   → survit au routage (contrairement au CoS, limité au segment L2)
Classe DSCPValeurUsage typique
EF (Expedited Forwarding)46Voix (VoIP) — priorité maximale, faible latence/gigue exigée
AF41 (Assured Forwarding)34Vidéoconférence
AF2118Trafic applicatif critique (ERP, transactionnel)
Default (BE)0Best-effort, trafic non prioritaire

Où marquer le trafic : au plus près de la source​

   [Téléphone IP] ──marque DSCP EF──► [Switch access] ──trust──► [Core]

   Bonne pratique : marquer/classifier AU PLUS PRÈS DE LA SOURCE
   (idéalement l'appareil lui-même, ex. téléphone IP Cisco marque
   nativement EF), puis FAIRE CONFIANCE (trust) à ce marquage sur
   le reste du chemin plutôt que de reclassifier à chaque saut
   (coûteux en traitement, source d'incohérences)

Configuration de base (MQC — Modular QoS CLI)​

! 1. CLASSIFICATION : identifier le trafic à traiter différemment
Router(config)# class-map match-any VOIP
Router(config-cmap)# match dscp ef
Router(config-cmap)# match access-group 100

! 2. STRATÉGIE : définir le traitement par classe
Router(config)# policy-map QOS_POLICY
Router(config-pmap)# class VOIP
Router(config-pmap-c)# priority percent 20          ! file prioritaire garantie (LLQ)
Router(config-pmap)# class class-default
Router(config-pmap-c)# fair-queue                    ! traitement équitable du reste

! 3. APPLICATION sur l'interface (sens sortant, où la congestion se produit)
Router(config)# interface serial 0/0/0
Router(config-if)# service-policy output QOS_POLICY

Gestion de la congestion : files d'attente​

   FIFO (First In First Out)     : ordre d'arrivée strict, aucune
                                    priorisation — défaut sur liens
                                    à haut débit sans configuration

   WFQ (Weighted Fair Queuing)   : répartition équitable AUTOMATIQUE
                                    entre flux, favorise implicitement
                                    les flux à faible débit (ex. voix)
                                    par rapport aux flux volumineux

   LLQ (Low Latency Queuing)     : combine une file PRIORITAIRE STRICTE
                                    (pour la voix, garantit latence
                                    minimale) + CBWFQ pour le reste
                                    (classes configurées avec bande
                                    passante garantie) — modèle
                                    RECOMMANDÉ pour la VoIP en entreprise

Vérification​

Router# show policy-map interface serial 0/0/0
Router# show class-map
Router# show mls qos interface gigabitEthernet 0/1     ! sur switch, statut de trust QoS

Ce qu'il faut retenir​

  • La QoS arbitre le partage de bande passante existante, elle n'en crée pas — n'a d'effet que pendant une congestion réelle.
  • DiffServ (marquage DSCP, scalable) domine sur IntServ (réservation par flux, RSVP, non scalable).
  • Marquer le trafic au plus près de la source puis faire confiance (trust) au marquage sur le reste du chemin.
  • LLQ (file prioritaire stricte pour la voix + CBWFQ pour le reste) est le modèle recommandé pour la VoIP en entreprise.

Pour aller plus loin​