Services différenciés - Differentiated services

Les services différenciés ou DiffServ sont une architecture de réseau informatique qui spécifie un mécanisme simple et évolutif pour classer et gérer le trafic réseau et fournir une qualité de service (QoS) sur les réseaux IP modernes . DiffServ peut, par exemple, être utilisé pour fournir une faible latence au trafic réseau critique tel que la voix ou le streaming multimédia tout en fournissant un service simple au mieux aux services non critiques tels que le trafic Web ou les transferts de fichiers .

DiffServ utilise un point de code de services différenciés à 6 bits ( DSCP ) dans le champ de services différenciés à 8 bits ( champ DS ) dans l'en-tête IP à des fins de classification des paquets. Le champ DS remplace le champ TOS IPv4 obsolète .

Arrière-plan

Les réseaux de données modernes transportent de nombreux types de services différents, notamment la voix, la vidéo, la musique en streaming, les pages Web et le courrier électronique. Bon nombre des mécanismes QoS proposés qui ont permis à ces services de coexister étaient à la fois complexes et n'ont pas réussi à évoluer pour répondre aux demandes de l' Internet public . En décembre 1998, l' IETF a publié la RFC  2474 - Définition du champ de services différenciés (champ DS) dans les en-têtes IPv4 et IPv6 , qui a remplacé le champ TOS IPv4 par le champ DS. Dans le champ DS, une plage de huit valeurs (sélecteurs de classe) est utilisée pour la compatibilité descendante avec la spécification de priorité IP dans l'ancien champ TOS. Aujourd'hui, DiffServ a largement supplanté le TOS et d'autres mécanismes de QoS de couche 3 , tels que les services intégrés (IntServ), en tant qu'architecture principale utilisée par les routeurs pour fournir la QoS.

Mécanismes de gestion du trafic

DiffServ est un gros grain , à base de classe mécanisme de gestion du trafic. En revanche, IntServ est un grain fin , à base de flux mécanisme. DiffServ s'appuie sur un mécanisme pour classer et marquer les paquets comme appartenant à une classe spécifique. Les routeurs compatibles DiffServ implémentent des comportements par saut (PHB), qui définissent les propriétés de transfert de paquets associées à une classe de trafic. Différents PHB peuvent être définis pour offrir, par exemple, un service à faible perte ou à faible latence .

Plutôt que de différencier le trafic réseau en fonction des exigences d'un flux individuel, DiffServ fonctionne sur le principe de la classification du trafic , en plaçant chaque paquet de données dans l'une des classes de trafic en nombre limité. Chaque routeur du réseau est ensuite configuré pour différencier le trafic en fonction de sa classe. Chaque classe de trafic peut être gérée différemment, garantissant un traitement préférentiel pour le trafic de priorité plus élevée sur le réseau. La prémisse de Diffserv est que des fonctions compliquées telles que la classification et la régulation des paquets peuvent être exécutées à la périphérie du réseau par des routeurs de périphérie. Étant donné qu'aucune classification et aucun contrôle ne sont requis dans le routeur principal, les fonctionnalités peuvent alors rester simples. Les routeurs principaux appliquent simplement le traitement PHB aux paquets en fonction de leurs marquages. Le traitement PHB est réalisé par les routeurs principaux en utilisant une combinaison de politique de planification et de politique de gestion de file d'attente.

Un groupe de routeurs qui implémentent des politiques DiffServ communes définies administrativement est appelé domaine DiffServ .

Alors que DiffServ recommande un ensemble normalisé de classes de trafic, l'architecture DiffServ n'intègre pas de jugements prédéterminés sur les types de trafic qui devraient recevoir un traitement prioritaire. DiffServ fournit simplement un cadre pour permettre une classification et un traitement différencié. Les classes de trafic standard (discutées ci-dessous) servent à simplifier l'interopérabilité entre les différents réseaux et les équipements des différents fournisseurs.

Classement et marquage

Le trafic réseau entrant dans un domaine DiffServ est soumis à une classification et à un conditionnement. Un classificateur de trafic peut inspecter de nombreux paramètres différents dans les paquets entrants, tels que l'adresse source, l'adresse de destination ou le type de trafic et attribuer des paquets individuels à une classe de trafic spécifique. Les classificateurs de trafic peuvent honorer tous les marquages ​​DiffServ dans les paquets reçus ou peuvent choisir d'ignorer ou de remplacer ces marquages. Pour un contrôle strict des volumes et du type de trafic dans une classe donnée, un opérateur de réseau peut choisir de ne pas respecter les marquages ​​à l'entrée du domaine DiffServ. Le trafic dans chaque classe peut être davantage conditionné en soumettant le trafic à des limiteurs de débit , à des régulateurs de la circulation ou à des façonneurs .

Le comportement par saut est déterminé par le champ DS dans l'en-tête IP. Le champ DS contient la valeur DSCP 6 bits. La notification explicite de congestion (ECN) occupe les 2 bits les moins significatifs du champ IPv4 TOS et du champ IPv6 traffic class (TC) .

En théorie, un réseau peut avoir jusqu'à 64 classes de trafic différentes en utilisant les 64 valeurs DSCP disponibles. Les RFC DiffServ recommandent, mais n'exigent pas, certains codages. Cela donne à un opérateur de réseau une grande flexibilité dans la définition des classes de trafic. En pratique, cependant, la plupart des réseaux utilisent les comportements par saut généralement définis suivants :

• PHB de transfert par défaut (DF) - qui correspond généralement au trafic au mieux
• Expedited Forwarding (EF) PHB — dédié au trafic à faible perte et faible latence
• Assured Forwarding (AF) PHB - donne l'assurance de la livraison dans les conditions prescrites
• PHB de sélecteur de classe — qui maintiennent la rétrocompatibilité avec le champ de priorité IP.

Transfert par défaut

Un PHB de transfert par défaut (DF) est le seul comportement requis. Essentiellement, tout trafic qui ne répond aux exigences d'aucune des autres classes définies utilise DF. En règle générale, DF a des caractéristiques de transfert au mieux. Le DSCP recommandé pour DF est 0.

Transfert accéléré

L'IETF définit le comportement Expedited Forwarding (EF) dans la RFC  3246 . L'EF PHB a les caractéristiques d'un faible retard, d'une faible perte et d'une faible gigue. Ces caractéristiques conviennent à la voix, à la vidéo et à d'autres services en temps réel. Le trafic EF est souvent mis en file d'attente prioritairement par rapport à toutes les autres classes de trafic. En raison d' une surcharge du trafic EF entraînera des retards et des files d' attente affecter les tolérances de gigue et de retard dans la classe, le contrôle d'admission , la police de la circulation et d' autres mécanismes peuvent être appliqués à la circulation EF. Le DSCP recommandé pour EF est 101110 _B (46 ou 2E _H ).

Admission vocale

L'IETF définit le comportement de Voice Admit dans la RFC  5865 . Le PHB d'admission vocale a des caractéristiques identiques au PHB de transfert accéléré. Cependant, le trafic d'admission vocale est également admis par le réseau à l'aide d'une procédure de contrôle d'admission d'appel (CAC). Le DSCP recommandé pour l'admission vocale est 101100 _B (44 ou 2C _H ).

Expédition assurée

L'IETF définit le comportement du transfert garanti (AF) dans les RFC  2597 et RFC  3260 . Le transfert assuré permet à l'opérateur de fournir une assurance de livraison tant que le trafic ne dépasse pas un certain taux souscrit. Le trafic qui dépasse le taux d'abonnement est plus susceptible d'être abandonné en cas de congestion.

Le groupe de comportement AF définit quatre classes AF distinctes avec tout le trafic au sein d'une classe ayant la même priorité. Au sein de chaque classe, les paquets reçoivent une priorité d'abandon (élevée, moyenne ou faible, où une priorité plus élevée signifie plus d' abandon). La combinaison des classes et de la priorité de suppression donne douze codages DSCP distincts de AF11 à AF43 (voir tableau).

Une certaine mesure de priorité et d'équité proportionnelle est définie entre le trafic dans différentes classes. En cas de congestion entre les classes, le trafic de la classe supérieure est prioritaire. Plutôt que d'utiliser une file d'attente à priorité stricte, des algorithmes de service de file d'attente plus équilibrés tels que la file d'attente équitable ou la file d' attente équitable pondérée sont susceptibles d'être utilisés. Si un encombrement se produit au sein d' une classe, les paquets avec la priorité de suppression la plus élevée sont rejetés en premier. Pour éviter les problèmes associés à la chute , des algorithmes de sélection de chute plus sophistiqués, tels que la détection précoce aléatoire, sont souvent utilisés.

Sélecteur de classe

Avant DiffServ, les réseaux IPv4 pouvaient utiliser le champ de priorité IP dans l'octet TOS de l'en-tête IPv4 pour marquer le trafic prioritaire. L'octet TOS et la priorité IP n'étaient pas largement utilisés. L'IETF a accepté de réutiliser l'octet TOS comme champ DS pour les réseaux DiffServ. Afin de maintenir la compatibilité descendante avec les périphériques réseau qui utilisent toujours le champ Précédence, DiffServ définit le sélecteur de classe PHB.

Les points de code du sélecteur de classe sont de la forme binaire « xxx000 ». Les trois premiers bits sont les bits de priorité IP. Chaque valeur de priorité IP peut être mappée dans une classe DiffServ. La priorité IP 0 correspond à CS0, la priorité IP 1 à CS1, et ainsi de suite. Si un paquet est reçu d'un routeur non compatible DiffServ qui a utilisé des marques de priorité IP, le routeur DiffServ peut toujours comprendre le codage comme un point de code de sélecteur de classe.

Des recommandations spécifiques pour l'utilisation des points de code du sélecteur de classe sont données dans la RFC 4594.

Directives de configuration

La RFC  4594 propose des recommandations détaillées et spécifiques pour l'utilisation et la configuration des points de code.

Considérations sur la conception

Sous DiffServ, tout le maintien de l'ordre et la classification sont effectués aux frontières entre les domaines DiffServ. Cela signifie qu'au cœur d'Internet, les routeurs ne sont pas gênés par les complexités de la collecte des paiements ou de l'application des accords. Autrement dit, contrairement à IntServ , DiffServ ne nécessite aucune configuration préalable, aucune réservation et aucune négociation de bout en bout fastidieuse pour chaque flux.

Les détails de la façon dont les routeurs individuels traitent le champ DS sont spécifiques à la configuration, il est donc difficile de prédire le comportement de bout en bout. Ceci est encore plus compliqué si un paquet traverse deux ou plusieurs domaines DiffServ avant d'atteindre sa destination. D'un point de vue commercial, cela signifie qu'il est impossible de vendre différentes classes de connectivité de bout en bout aux utilisateurs finaux, car le paquet Gold d'un fournisseur peut être le paquet Bronze d'un autre. DiffServ ou tout autre marquage QoS basé sur IP ne garantit pas la qualité du service ou un accord de niveau de service (SLA) spécifié . En marquant les paquets, l'expéditeur indique qu'il souhaite que les paquets soient traités comme un service spécifique, mais rien ne garantit que cela se produise. Il appartient à tous les fournisseurs de services et à leurs routeurs sur le chemin de s'assurer que leurs politiques prendront en charge les paquets de manière appropriée.

Courtier de bande passante

Un courtier en bande passante dans le cadre de DiffServ est un agent qui a une certaine connaissance des priorités et des politiques d'une organisation et alloue de la bande passante en fonction de ces politiques. Afin de parvenir à une allocation de bout en bout des ressources entre des domaines distincts, le courtier en bande passante gérant un domaine devra communiquer avec ses pairs adjacents, ce qui permet de construire des services de bout en bout à partir d'accords purement bilatéraux.

RFC DiffServ

• RFC  2474 — Définition du champ de services différenciés (champ DS) dans les en-têtes IPv4 et IPv6 .
• RFC  2475 — Une architecture pour des services différenciés.
• RFC  2597 — Groupe PHB de transfert assuré.
• RFC  2983 — Services et tunnels différenciés.
• RFC  3086 — Définition des comportements différenciés des services par domaine et des règles pour leur spécification.
• RFC  3140 — Codes d'identification de comportement par saut. ( RFC  2836 obsolète .)
• RFC  3246 — Un PHB de transfert accéléré. ( RFC  2598 obsolète .)
• RFC  3247 — Informations supplémentaires pour la nouvelle définition de l'EF PHB (comportement de transfert accéléré par saut).
• RFC  3260 — Nouvelle terminologie et clarifications pour Diffserv. (Mises à jour RFC  2474 , RFC  2475 et RFC  2597 .)
• RFC  4594 — Directives de configuration pour les classes de service DiffServ.
• RFC  5865 — Un point de code de services différenciés (DSCP) pour le trafic admis par capacité. (Mises à jour RFC  4542 et RFC  4594. )
• RFC  8622 — Un comportement par saut à faible effort (LE PHB) pour les services différenciés. (Mises à jour RFC  4594 et RFC  8325 , obsolète RFC  3662 .)

RFC de gestion DiffServ

• RFC  3289 — Base d'informations de gestion pour l'architecture de services différenciés.
• RFC  3290 — Un modèle de gestion informel pour les routeurs à services différenciés.
• RFC  3317 — Base d'informations sur la politique de qualité de service des services différenciés.

Voir également

• Classe de service
• Ingénierie du télétrafic

Les références

Lectures complémentaires

• John Evans ; Clarence Filsfils (2007). Déploiement de la qualité de service IP et MPLS pour les réseaux multiservices : théorie et pratique . Morgan Kaufmann. ISBN 978-0-12-370549-5.
• Kalevi Kilkki (1999). Services différenciés pour Internet . Éditions techniques Macmillan. ISBN 1-57870-132-5.

Liens externes

• IETF DiffServ Groupe de travail Page
• Livre blanc Cisco — DiffServ - Le modèle évolutif de qualité de service de bout en bout
• ACM SIGCOMM'09 paper- Modeling and Understanding End-to-End Class of Service Policies in Operational Networks : propose un modèle pratique pour extraire les politiques DiffServ
• Cisco : Implémentation de politiques de qualité de service avec DSCP