qualité de service dans les réseaux locaux commutés

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Qualité de service dans les réseaux locaux commutés Encadré par : M. Jean-Charles Grégoire & M. Nicolas Rouhana Par Edgard Seif

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Qualité de service dans les réseaux locaux commutés. Par Edgard Seif. Encadré par : M. Jean-Charles Grégoire & M. Nicolas Rouhana. 100Mbit/s. 802.1Q. ISP. Objectifs:. Maximiser l’utilisation des ressources sans dégradation de performances. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

Encadré par :

M. Jean-Charles Grégoire & M. Nicolas Rouhana

Par 

Edgard Seif

Page 2: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

ISP

802.1Q

100Mbit/s

•Maximiser l’utilisation des ressources sans dégradation de performances

•Possibilité d’offrir plusieurs types de services•Premium•Best Effort

Objectifs:

Page 3: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

Axes de recherches adoptés par l’INRS

•Simulation : utilisation de NS

•Réalisation d’une maquette : utilisation de plate formes Linux

Page 4: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

QoS au niveau de l’Internet

Nécessité !•Croissance explosive du trafique•Émergence d’applications temps réel (ex. Voix sur IP, etc...)•Solution de surdimensionnement du réseaux est inadéquate et insuffisante

• Rentabilité économique• Comportement du réseau

Critères de qualité de service

•disponibilité : taux de perte due aux erreurs bit ou à la congestion

•bande passante : disponible à un flot de données entre la source et la destination

•gigue : variation du délai

•délai : temps qui sépare l’émission d ’un paquet par une source et la réception de ce paquet par le destinataire

Page 5: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

•Mécanismes

Où modifier ?

Comment ?

QoS au niveau de l’Internet (suite)

•Nœuds

•Policing

•Scheduling (ex. FIFO, Priority, CBQ, WFQ, etc.)

•Traffic shaping (ex. Token bucket filter, Leaky Bucket)

•Admission control

Page 6: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

•Intserv•3 classes de service

•Best Effort le service par défaut•Contoled load : le réseau se comporte comme s’il est peu chargé•Garanteed Service : garantie sur un délai, une gigue et une bande passante suffisante

•RSVP un protocole de signalisation pour la mise en place des réservations tout au long du chemin entre la source et la destination

•l'inconvénient majeur de cette solution c’est qu’elle n’est pas modulaire à la dimension de l'Internet

Page 7: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

•Diffserv•Marquage des paquets à l ’entrée du réseau •utilisation du champs TOS nommé DSCP•utilisation de PHB dans le cœur de l'Internet (EF, AFxx, …) •remédie au problème de modularité de Intserv

•MPLS•en plus du tag pour spécifier le point de sortie un champs est proposer pour porte une priorité

DS-Domain 1

DS-Domain 3

DS-Domain 2

Page 8: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

La qualité de service au niveau 2

Pourquoi?•la plus part du temps les usager se trouvent connecter a un LAN•pour prendre en considération les ressources disponibles au niveau du LAN•possibilité de faire des réservations•avoir un service préférentiel des trames de haute priorité

Page 9: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

•le groupe de travail ISSLL : publications de plusieurs drafts de propositions de mapper la QoS de niveau 3 au niveau 2

La qualité de service au niveau 2 (suite)

•Policing

•Scheduling

•Traffic shaping

•Admission control

•ATM : modèle référence

•CLEP : LAN partagé

TPID TCI

2 Octets2 Octets

TPID : Tag Protocol IdentifierTCI : Tag Control Information

1

user_priority VID

2

Bits :

Octets: 1

814568

CFI

CFI : Canonical Format Indicator

Valeur: 81-00

•802.1q

Page 10: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

802.1Q

100Mbit/s

+---------+ .-->| BA |<--. / +---------+ \ / .-->| Layer 2 |<--. \ / / +---------+ \ \ / / \ \ / / \ \ +---------+ / / \ \ +---------+ | App |<----- /-/---------------------------\-\----->| App | +---------+ / / \ \ +---------+ | RM |<----. / \ .--->| RM | +---------+ / +---------+ +---------+ \ +---------+ | Layer 2 |<------>| Layer 2 |<------>| Layer 2 |<------>| Layer 2 | +---------+ +---------+ +---------+ +---------+  RSVP Host/ Intermediate Intermediate RSVP Host/ Router Bridge/Switch Bridge/Switch Router 

Bandwidth Manager with centralized Bandwidth Allocator

Page 11: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

NS Network Simulator

•Projet en cours: VINT

•Simulation par construction de blocs

•Orienté objet

•Modularité et réutilisablilite du code

Page 12: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

* Réception d ’une trame

* Retarder la trame( temps de commutation

ou de transit)

Vérification du type de la trame

Destinataire local

Type du MACdu destinataire

* Décapsuler la trame* Retarder

* Émission de la tramesur la bonne interface réseau

Fin

Destinataire local

* Émission de la tramesur le bon lien

* Encapsuler la trame* Retarder

oui non

* Émission de la tramesur la bonne interface réseau

ouinon

802.1Q 802.3

802.1Q802.3

Diagramme de fonctionnement du commutateur

Page 13: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

VID Classifier

entry_

Switch entry

LinkLink

Hash Classifier

Delay

Queue802.1Q

Classifier

Mac Classifier

Port Classifier AgentEncapsulate

VID Classifier

Port Classifier

AgentDecapsulate

Mac Classifier

To Channels

To Channels

Null/Agent

Null/Agent

Frames from local Encapsulate/

Decapsulate Agent

VarpTable

VLanRouter

Node List

VID List

ID

hash_ 802_1q_

mac2_

mac1_

demux1_

demux2_

vid1_

vid2_

delay_

Channel

PHY

Mac

Ifq_

LL

NetIface

Node

entry_

Switch entry

LinkLink

Hash Classifier

Delay

QueueHash

Classifier

Port Classifier

AgentEncapsulate

AgentDecapsulate

To Channels

Null/Agent

Frames from local Encapsulate/

Decapsulate Agent

VarpTable

VLanRouter Node List

VID List ID

hash1_ hash2_

demux_

delay_

Page 14: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

•travail sur Linux

•le contrôle de trafic

Input de-multiplexing

Upper layers (TCP, UDP,…)

Output queuingForwarding

Traffic control

FilterClass Queuing discipline

Filter

Filter Class Queuing discipline

Queuing discipline

Filter ‘ high ’ TBF, rate = 1 Mbps

‘ low ’ FIFO

Queuing discipline with 2 priority

Default

•Exemples de files d’attentes dans Linux

Page 15: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

•configuration des files d’attentes,des classes et des filtres avec tc

•usage: tc [OPTIONS] OBJECT {COMMAND | help}

OBJECT = { qdisc | class | filter }

OPTIONS = {-s [statistics] | -d [details] | -r [raw] }

qdisc = { [p|b]fifo | prio | red | gred | cbq | tbf | sfq | etc.}

class = { prio | cbq | etc.}

filter = { rsvp | u32 | fw | route | etc.}

Page 16: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

Testes et résultats

La topologie des testes

A BA B

C

Page 17: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

Les générateurs de trafic

•NTTCP

•génération de trafic à débit constant ou exponentiel

•le protocole de transport est TCP ou UDP

•donne les résultats à la fin d ’une session

•MGEN

•génération de trafic unicast et multicast à débit constant

•UDP est le protocole de transport

•drec est utilise comme puits de trafic

•mcalc donne le débit, le délai et la gigue

N.B. Synchronisation des machines avec NTPdans le cas de génération de trafic avec mgen

Page 18: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

Testes et résultats

Testes avec nttcp: (Processeur 500Mhz ) Bande passante : Débit du générateur Protocole Taille  2Mbps 1.9 Mbps TCP 1000 bits Seul1Mbps 0.37Mbps UDP 1000 bits Seul 10Mbps 9.2 Mbps TCP 1000 bits Seul10Mbps 0.37Mbps UDP 1000 bits Seul 100Mbps 96 Mbps TCP 1000 bits Seul100Mbps 92Mbps UDP 1000 bits Seul 

 2Mbps 1.9 Mbps TCP 1000 bits1Mbps 0.49Mbps UDP 1000 bits 1Mbps 0.19Mbps UDP 1000 bits1Mbps 0.19Mbps UDP 1000 bits (Processeur 133Mhz) 100Mbps 57.3 Mbps TCP 1000 bits Seul100Mbps 227Mbps UDP 1000 bits Seul 2Mbps 1.9 Mbps TCP 1000 bits Seul

1Mbps 0.12Mbps UDP 1000 bits Seul

} ensemble

} ensemble

Page 19: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

Testes et résultats

Débit du trafic généré

en Mbps

Débit du trafic reçu en Mbps

Délai moyen en

ms

Gigue maximale

en ms

Duréedu test en sec

0.25 0.25 <1 1 2 00.5 0.5 1 2 2 01 1 1 3 2 02 2 3 5 2 03 3 99 194 2 04 2.6 297 219 2 22325 2.6 256 303 2 4779

0.25 0.25 <1 1 3 00.5 0.5 1 3 3 01 1 1 3 3 02 2 3 12 3 03 3 82 160 3 04 2.6 275 230 3 36935 2.4 258 288 3 7226

Nombre de paquets

perdus

Page 20: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

Débit Débit moyen Délai moyen Gigue maximale Durée du test Nombre de du Trafic généré du trafic reçu en ms en ms en sec paquets perdu

en Kbps en Kbps

50 50 <1 <1 2 0100 100 <1 <1 2 0150 150 <1 1 2 0200 200 3 10 2 0225 135 163 1.4s 2 0250 96 600 3.3s 2 0260 37 1.5s 11.4s 2 0280 66 1.15s 6.05s 2 30300 70 1.05s 7.5s 2 70

50 50 <1 <1 3 0100 100 <1 <1 3 0150 150 <1 1 3 0200 200 4 10 3 0225 180 170 811 3 0

Bande passante limitée à 250 Kbps en utilisant CBQ

Testes et résultats

Page 21: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

Débit Débit moyen Délai moyen Gigue maximale Durée du test Nombre de 3 flots simultanés du Trafic généré du trafic reçu en ms en ms en sec paquets perdu

en Kbps en Kbps

flots 1, 2 et 3 25.6 25.6 <1 <1 5 0 flots 1, 2 et 3 51.2 51.2 1 1 5 0

1er flots 76.8 72 223 34 5 02eme flots 76.8 54.5 260 640 5 03eme flots 76.8 9.9 1.5s 3.9s 5 0

Bande passante limitée à 250 Kbps en utilisant CBQ

Page 22: Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

veth_TCI = dev->vlan_dev->vlan_id;veth_TCI |= ((skb->priority << 8) & 0xE000) ;

BE 000000xxAF11 001010xxAF12 001100xxAF13 001110xxAF21 010010xxAF22 010100xxAF23 010110xxAF31 011010xxAF32 011100xxAF33 011110xxAF41 100010xxAF42 100100xxAF43 100110xxEF 101110xxCONTROL 11x000xx

Implémentation d’un tableau de correspondance pour effectuer cette tâche

Solution simple pour mapper le DSCP sur les 3 bits du user_priority

101110xx

101110xxxxxxxxxx&111000000000000

101000000000000Ouxxxx11000111000

101x11000111000

Priorité dans les trames 802.1q