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QoS : priorisation du trafic réseau

La QoS ne crée pas de bande passante : elle décide quel trafic passe en premier lorsqu'un lien est congestionné. Classification, marquage DSCP, files d'attente et mise en forme, avec un exemple complet.

Par Rédaction Foxency Publié le 6 min de lecture

Files d'attente prioritaires réservant la priorité à la voix et à la vidéo sur un lien congestionné

Sur un lien non saturé, tous les paquets passent sans attendre et la qualité de service est inutile. Dès qu'un lien est congestionné — typiquement l'accès Internet ou un lien WAN vers une agence —, les paquets s'accumulent dans les files d'attente des équipements. Une visioconférence devient saccadée parce qu'une sauvegarde ou un téléchargement occupe tout le lien. La QoS (Quality of Service) permet de décider quel trafic passe en premier.

Objectif : comprendre les besoins des différents flux, les mécanismes de la QoS (classification, marquage, files d'attente, mise en forme) et construire une politique simple et efficace.

Ce que la QoS fait et ne fait pas

  • La QoS ne crée pas de bande passante : elle répartit celle qui existe.
  • Elle n'agit que là où il y a congestion ; ailleurs, elle est sans effet.
  • Elle est locale à chaque équipement : une politique doit être cohérente de bout en bout, ou au moins appliquée aux points de congestion.
  • Sur Internet, les marquages ne sont généralement pas respectés par les opérateurs : la QoS est maîtrisable sur votre réseau et sur votre lien d'accès (dans le sens montant que vous contrôlez), beaucoup moins au-delà.

Les besoins des flux

Type de trafic Sensibilité Exigences indicatives
Voix (VoIP) Latence, gigue, pertes Latence unidirectionnelle de bout en bout idéalement inférieure à 150 ms, gigue faible, pertes inférieures à 1 % (recommandation UIT-T G.114 pour la latence)
Visioconférence Latence, gigue, pertes ; débit variable Proche de la voix, avec un débit plus élevé
Applications interactives Latence Réactivité perçue
Trafic de contrôle réseau Fiabilité Protocoles de routage, gestion
Transfert de données, Web Débit Tolérant aux délais
Sauvegardes, mises à jour Peu sensible Peut être limité et retardé

Les étapes d'une politique QoS

  1. Classification : identifier le type de trafic.
  2. Marquage : inscrire une valeur dans l'en-tête pour que les équipements suivants n'aient pas à reclassifier.
  3. Gestion de la congestion : files d'attente et ordonnancement.
  4. Évitement de la congestion : rejet anticipé (WRED).
  5. Mise en forme et limitation (shaping, policing).

1. Classification

On identifie le trafic par :

  • adresses, ports et protocoles (ACL) ;
  • reconnaissance applicative (NBAR sur Cisco, moteurs DPI) ;
  • marquage existant, lorsqu'il provient d'une source de confiance (un téléphone IP, par exemple).

2. Marquage : DSCP et CoS

Au niveau 3, le champ DSCP (6 bits de l'octet DS de l'en-tête IP, RFC 2474) transporte la classe du paquet. Valeurs courantes :

Classe DSCP Valeur décimale Usage typique
EF (Expedited Forwarding) 101110 46 Voix
AF41 100010 34 Visioconférence
CS3 011000 24 Signalisation voix (SIP)
AF21 010010 18 Applications métiers transactionnelles
CS6 110000 48 Contrôle réseau (routage)
AF11 001010 10 Données de masse
CS1 001000 8 Trafic de faible priorité (scavenger, RFC 8622 propose aussi LE = 1)
DF / CS0 000000 0 Meilleur effort (par défaut)

La RFC 4594 fournit des recommandations de classes de service. Au niveau 2, le champ CoS (3 bits PCP de l'étiquette 802.1Q) joue un rôle équivalent sur les trunks.

Principe de la frontière de confiance (trust boundary) : on ne fait confiance au marquage qu'à partir d'un point maîtrisé (téléphone IP, port de serveur connu) ; ailleurs, on remarque le trafic pour éviter qu'un poste s'attribue lui-même la priorité maximale.

3. Files d'attente

Lors d'une congestion, l'équipement place les paquets dans plusieurs files :

  • une file prioritaire stricte (LLQ, Low Latency Queuing) pour la voix et la vidéo interactive, plafonnée pour ne pas affamer les autres classes ;
  • des files à bande passante garantie (CBWFQ) pour les autres classes, avec un pourcentage minimal ;
  • une file par défaut pour le reste.

4. WRED

Lorsque la file se remplit, WRED rejette aléatoirement quelques paquets TCP de faible priorité avant la saturation complète. TCP réduit alors son débit, ce qui évite la synchronisation de tous les flux et l'effondrement brutal du débit.

5. Mise en forme et limitation

  • Shaping (mise en forme) : le trafic excédentaire est mis en tampon et lissé. Indispensable lorsque le débit contractuel d'un lien est inférieur au débit de l'interface (un accès à 200 Mbit/s livré sur un port Gigabit) : sans shaping, la congestion se produit chez l'opérateur, hors de votre contrôle. Avec un shaping légèrement inférieur au débit contractuel, la congestion se produit sur votre équipement, où votre politique de files s'applique.
  • Policing (limitation) : le trafic excédentaire est rejeté (ou remarqué). Utilisé pour plafonner une classe.

Exemple avec Cisco MQC

Scénario : un lien WAN de 100 Mbit/s livré sur une interface Gigabit. On réserve la priorité à la voix, on garantit de la bande passante à la vidéo et aux applications métiers, et on limite les sauvegardes.

class-map match-any VOIX
 match dscp ef
class-map match-any VIDEO
 match dscp af41
class-map match-any METIER
 match dscp af21
class-map match-any FAIBLE
 match dscp cs1
!
policy-map ENFANT-WAN
 class VOIX
  priority percent 10
 class VIDEO
  bandwidth percent 20
 class METIER
  bandwidth percent 25
 class FAIBLE
  bandwidth percent 5
 class class-default
  bandwidth percent 40
  fair-queue
  random-detect dscp-based
!
policy-map PARENT-WAN
 class class-default
  shape average 95000000
  service-policy ENFANT-WAN
!
interface GigabitEthernet0/0/0
 service-policy output PARENT-WAN
  • La politique parente met en forme le trafic à 95 Mbit/s, un peu sous le débit contractuel.
  • La politique enfant répartit cette bande passante entre les classes lorsque la mise en forme crée une file d'attente.
  • Le marquage est supposé effectué en amont (commutateurs d'accès, téléphones). Il peut aussi être réalisé sur le routeur à partir d'ACL ou de NBAR.

La syntaxe exacte et les fonctions disponibles varient selon les plateformes : consultez le guide QoS de votre équipement.

QoS et Wi-Fi

Le Wi-Fi utilise WMM (Wi-Fi Multimedia), dérivé de 802.11e, avec quatre catégories d'accès : Voix, Vidéo, Meilleur effort et Arrière-plan. Les valeurs DSCP sont associées à ces catégories (la RFC 8325 propose une correspondance). Le Wi-Fi étant un support partagé, la QoS y améliore surtout l'accès au canal pour les flux prioritaires, sans compenser une mauvaise couverture.

Vérifier

show policy-map interface GigabitEthernet0/0/0
show class-map
show platform hardware qfp active feature qos interface GigabitEthernet0/0/0   ! certaines plateformes IOS XE

Les compteurs par classe (paquets correspondants, rejets, file prioritaire) montrent si la politique fonctionne et si une classe est sous-dimensionnée.

Erreurs courantes

  • Activer la QoS sans shaping sur un lien dont le débit contractuel est inférieur au débit de l'interface : la congestion reste chez l'opérateur.
  • File prioritaire non plafonnée, qui affame les autres classes.
  • Faire confiance aux marquages de tous les postes.
  • Politique incohérente d'un équipement à l'autre.
  • Croire que la QoS remplace une augmentation de bande passante lorsque le lien est saturé en permanence.

Conclusion

Une politique QoS efficace est simple : peu de classes, un marquage DSCP cohérent avec une frontière de confiance, une file prioritaire plafonnée pour la voix, des garanties pour les flux importants, et un shaping au débit réel du lien. Elle s'applique en priorité aux points de congestion, notamment les liens WAN. Voir aussi SD-WAN : architecture et avantages.

Références