Qualité de service dans les réseaux locaux commutés

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

2. 100Mbit/s 802.1Q ISP Objectifs: • Maximiser l’utilisation des ressources • sans dégradation de performances • Possibilité d’offrir plusieurs types de services • Premium • Best Effort

3. Axes de recherches adoptés par l’INRS • Simulation : utilisation de NS • Réalisation d’une maquette : utilisation de plate formes Linux

4. 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 • délai :temps qui sépare l’émission d ’un paquet par une source et la réception • de ce paquet par le destinataire • gigue : variation du délai • bande passante : disponible à un flot de données entre la source et la destination • disponibilité : taux de perte due aux erreurs bit ou à la congestion

5. Admission control • Traffic shaping (ex. Token bucket filter, Leaky Bucket) • Scheduling (ex. FIFO, Priority, CBQ, WFQ, etc.) • Policing QoS au niveau de l’Internet(suite) Où modifier ? • Nœuds Comment ? • Mécanismes

6. 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

7. DS-Domain 2 DS-Domain 1 DS-Domain 3 • 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

8. 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

9. 2 Octets 2Octets • 802.1q TPID TCI TPID : Tag Protocol Identifier TCI : Tag Control Information 1 Octets: 2 Valeur: 81-00 user_priority CFI VID Bits : 8 6 5 4 1 8 1 CFI : Canonical Format Indicator La qualité de service au niveau 2(suite) • ATM : modèle référence • CLEP : LAN partagé • le groupe de travail ISSLL : publications de plusieurs drafts de propositions de mapper la QoS de niveau 3 au niveau 2 • Admission control • Traffic shaping • Scheduling • Policing

10. +---------+ .-->| BA |<--. / +---------+ \ / .-->| Layer 2 |<--. \ / / +---------+ \ \ / / \ \ / / \ \ +---------+ / / \ \ +---------+ 100Mbit/s | App |<----- /-/---------------------------\-\----->| App | +---------+ / / \ \ +---------+ | RM |<----. / \ .--->| RM | +---------+ / +---------+ +---------+ \ +---------+ | Layer 2 |<------>| Layer 2 |<------>| Layer 2 |<------>| Layer 2 | +---------+ +---------+ +---------+ +---------+ 802.1Q RSVP Host/ Intermediate Intermediate RSVP Host/ Router Bridge/Switch Bridge/Switch Router Bandwidth Manager with centralized Bandwidth Allocator

11. NS Network Simulator • Projet en cours: VINT • Orienté objet • Modularité et réutilisablilite du code • Simulation par construction de blocs

12. * Réception d ’une trame * Retarder la trame ( temps de commutation ou de transit) 802.1Q 802.3 Vérification du type de la trame non oui oui non Destinataire local Destinataire local 802.3 802.1Q * Encapsuler la trame * Retarder Type du MAC du destinataire * Émission de la trame sur le bon lien * Émission de la trame sur la bonne interface réseau * Décapsuler la trame * Retarder * Émission de la trame sur la bonne interface réseau Fin Diagramme de fonctionnement du commutateur

13. Node NetIface LL Ifq_ Mac PHY Port Classifier Agent Encapsulate Channel Null/Agent Mac Classifier demux1_ Queue To Channels 802.1Q Classifier Hash Classifier Delay VID Classifier mac1_ Switch entry To Channels delay_ Agent Encapsulate entry_ Port Classifier Frames from local Encapsulate/ Decapsulate Agent Mac Classifier Agent Decapsulate Port Classifier hash_ 802_1q_ Queue Hash Classifier Hash Classifier Null/Agent Delay Null/Agent vid1_ demux_ Switch entry To Channels delay_ Agent Decapsulate entry_ VarpTable VID List VID Classifier Frames from local Encapsulate/ Decapsulate Agent hash1_ hash2_ demux2_ mac2_ VLanRouter ID VarpTable VID List ID Node List VLanRouter Node List vid2_ Link Link Link Link

14. Upper layers (TCP, UDP,…) Input de-multiplexing Forwarding Output queuing Traffic control Filter Class Queuing discipline Filter Filter Queuing discipline Class Queuing discipline ‘ high ’ TBF, rate = 1 Mbps Filter Default FIFO ‘ low ’ Queuing discipline with 2 priority • travail sur Linux • le contrôle de trafic • Exemples de files d’attentes dans Linux

15. 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.}

16. A B A B C Testes et résultats La topologie des testes

17. 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 NTP dans le cas de génération de trafic avec mgen

18. Testes et résultats Testes avec nttcp: (Processeur 500Mhz ) Bande passante :Débit du générateur Protocole Taille 2Mbps 1.9 Mbps TCP 1000 bits Seul 1Mbps 0.37Mbps UDP 1000 bits Seul 10Mbps 9.2 Mbps TCP 1000 bits Seul 10Mbps 0.37Mbps UDP 1000 bits Seul 100Mbps 96 Mbps TCP 1000 bits Seul 100Mbps 92Mbps UDP 1000 bits Seul 2Mbps 1.9 Mbps TCP 1000 bits 1Mbps 0.49Mbps UDP 1000 bits 1Mbps 0.19Mbps UDP 1000 bits 1Mbps 0.19Mbps UDP 1000 bits (Processeur 133Mhz) 100Mbps 57.3 Mbps TCP 1000 bits Seul 100Mbps 227Mbps UDP 1000 bits Seul 2Mbps 1.9 Mbps TCP 1000 bits Seul 1Mbps 0.12Mbps UDP 1000 bits Seul } ensemble } ensemble

19. Testes et résultats

20. Testes et résultats Bande passante limitée à 250 Kbps en utilisant CBQ

21. Bande passante limitée à 250 Kbps en utilisant CBQ

22. Priorité dans les trames 802.1q & 111000000000000 101000000000000 Ou xxxx11000111000 Solution simple pour mapper le DSCP sur les 3 bits du user_priority 101110xx 101110xxxxxxxxxx 101x11000111000 veth_TCI = dev->vlan_dev->vlan_id; veth_TCI |= ((skb->priority << 8) & 0xE000) ; Implémentation d’un tableau de correspondance pour effectuer cette tâche