Mécanismes QoS dans les réseaux de paquets
Il existe trois types de mécanismes de QoS dans les réseaux de paquets.
- Mécanismes du plan de contrôle
- Mécanismes du plan de données
- Ses compromis
Mécanismes du plan de contrôle
Ces mécanismes incluent la gestion des politiques de QoS, la signalisation et le contrôle d’admission. La gestion des politiques de QoS consiste à définir et à provisionner les différents niveaux et types de services QoS, ainsi qu’à gérer quel utilisateur et quelle application obtient quelle QoS. La figure montre un système généralisé de gestion des politiques tel que décrit par l’IETF qui peut être utilisé pour gérer les politiques de QoS.
Les composants du système incluent
(1) un référentiel de politiques, qui est généralement un répertoire contenant les données de politiques, telles que le nom d’utilisateur, les applications et les ressources réseau auxquelles celles-ci ont droit.
(2) points de décision politique (PDP), qui traduisent les données politiques de niveau supérieur en informations de configuration spécifiques pour les nœuds de réseau individuels.
(3) points d’application de politique (PEP), qui sont les nœuds de chemin de données qui agissent sur les décisions prises par le PDP.
(4) protocoles de communication entre le magasin de données, PDP et PEP. Des exemples de ces protocoles incluent LDAP (lightweight directory access protocol) [30] pour la communication entre la source de données et le PDP, et COPS (common open protocol services) pour la communication entre le PDP et le PEP. La signalisation concerne la manière dont un utilisateur communique les exigences de QoS à un réseau. Les mécanismes de signalisation peuvent être statiques ou dynamiques. Dans le cas statique, le PDP prend les informations de politique de haut niveau dans les données de politique et crée des informations de configuration qui sont transmises à chaque PEP qui applique les politiques. Les données de stratégie sont généralement créées sur la base d’accords de niveau de service (SLA) entre l’utilisateur et le fournisseur de réseau. Dans le cas dynamique, les exigences de QoS sont signalées par l’utilisateur ou l’application juste avant le flux de données. RSVP (resource booking protocol) est un protocole utilisé pour une telle signalisation.
Lorsqu’une demande pour une certaine QoS arrive au PEP, il vérifie l’approbation auprès du PDP et, si elle est acceptée, alloue les ressources nécessaires pour fournir la QoS demandée. Le contrôle d’admission, l’autre fonction importante du plan de contrôle, est la capacité d’un réseau à contrôler l’admission au nouveau trafic,
en fonction de la disponibilité des ressources. Le contrôle d’admission est nécessaire pour garantir que le nouveau trafic est admis dans le réseau uniquement si cette admission ne compromet pas les performances du trafic existant. Le contrôle d’admission peut être effectué soit au niveau de chaque nœud pour chaque saut, uniquement au niveau du nœud de pointe d’entrée, soit par un système centralisé qui connaît les conditions du réseau de bout en bout.
Mécanismes du plan de données
Ces méthodes appliquent la QoS convenue en classant les paquets entrants dans plusieurs files d’attente et en allouant des ressources appropriées à chaque file d’attente. La classification est effectuée en inspectant les en-têtes des paquets entrants ; l’allocation des ressources est effectuée à l’aide d’algorithmes de planification appropriés et de techniques de gestion de tampon pour stocker et transférer les paquets dans chaque file d’attente. Il existe fondamentalement deux approches différentes pour définir ces files d’attente. La première approche, appelée gestion par flux, consiste à disposer d’une file d’attente distincte pour chaque session ou flux individuel. Dans ce cas, les paquets appartenant à une session ou à un flux donné doivent être identifiés de manière unique.
Pour le trafic IP, il s’agit généralement des cinq champs de l’en-tête IP : adresses IP source et de destination, adresses des ports source et de destination et champs de protocole de couche de transport. Les méthodes IntServ définies par l’IETF utilisent la gestion par flux des paquets IP. Du point de vue de l’utilisateur final, la gestion par flux tend à améliorer la qualité de l’expérience, puisqu’une session donnée se voit accorder des ressources indépendantes des autres sessions. La gestion des flux perflow nécessite cependant que chaque nœud du réseau conserve l’état des sessions individuelles et applique un traitement indépendant, ce qui devient très difficile ou peu pratique lorsque le nombre de flux devient très important, en particulier au cœur du réseau.
La deuxième approche consiste à classer les paquets en quelques classes génériques différentes et à placer chaque classe dans une file d’attente différente. Cette approche est appelée gestion globale, car les files d’attente seront ici constituées de paquets provenant de plusieurs sessions ou flux. Ici encore, une certaine forme d’identification dans l’en-tête du paquet est utilisée pour déterminer à quelle classe globale appartient le paquet. DiffServ et 802.1p sont des exemples de mécanismes de gestion du trafic global pour les paquets IP et Ethernet, respectivement. La gestion globale réduit la charge de maintenance de l’état et de traitement sur les nœuds du réseau et est beaucoup plus évolutive que les méthodes par flux. La qualité de l’expérience utilisateur peut toutefois être quelque peu compromise, car elle est affectée par le trafic provenant des autres.
Compromis
Les mécanismes du plan de contrôle et du plan de données impliquent des compromis. Une complexité plus élevée dans les deux cas peut offrir de meilleures garanties de qualité de service. Dans le plan de contrôle, par exemple, les décisions de contrôle d’admission et l’efficacité de l’allocation des ressources peuvent être améliorées si l’utilisateur signale les exigences de manière plus détaillée au réseau. Toutefois, cela augmente la charge de signalisation. L’application d’exigences fines de QoS augmente la complexité des mécanismes du plan de données, tels que la planification et la gestion des tampons. Les concepteurs de réseaux doivent s’efforcer de réduire la complexité inutile tout en offrant une qualité de service significative.