Le petit câbleurPrise en charge de la qualité de service (QoS) dans Windows

Joseph Davies

Cet article est en partie basé sur une version bêta de Windows Server « Longhorn ». Toutes les informations contenues dans le présent document sont susceptibles d'être modifiées.

La qualité de Service (QoS) englobe une série de technologies destinées à gérer le trafic réseau de façon économique afin d'améliorer l'expérience des utilisateurs dans les environnements domestiques et d'entreprise. Les technologies de QoS vous permettent de mesurer la bande passante, de détecter les modifications de l'état du réseau (par exemple des situations de congestion ou de disponibilité de la bande passante),

et de hiérarchiser ou de limiter le trafic. Ainsi, la qualité de service peut être appliquée à la hiérarchisation de la livraison d'un trafic sensible à la latence (comme c'est le cas pour les applications vocales et vidéo) et au contrôle de l'impact du trafic non sensible à la latence, tel que les transferts de données en masse. Assurer une livraison hiérarchisée du trafic TCP/IP nécessite une prise en charge de la part des périphériques hôtes et d'infrastructure du réseau. Cet article décrit les méthodes permettant d'utiliser la qualité de service (QoS) avec des hôtes basés sur Microsoft® Windows®.

Lorsque l'on tente de définir la QoS pour les réseaux TCP/IP, le problème principal consiste à savoir comment préciser et assurer une livraison hiérarchisée du trafic IP. Bien que le RFC 791 pour IP original ait défini le champ Type de Service (TOS) en lui octroyant la capacité de spécifier des caractéristiques de priorité, retard, débit, fiabilité et coût, la technologie IP est, fondamentalement, une technologie de commutation de paquets de type Meilleur effort basée sur datagramme qui traite normalement chaque paquet de la même façon ou sur la base du premier arrivé, premier servi.

Configuration d'une livraison hiérarchisée

Plusieurs possibilités s'offrent à vous si vous recherchez un service de livraison hiérarchisée. Vous pouvez notamment configurer l'infrastructure du réseau afin que le trafic marqué reçoive un traitement spécial et que les hôtes envoyeurs marquent leur trafic sortant. Vous pouvez également faire en sorte que les hôtes expéditeurs programment l'infrastructure du réseau de façon dynamique pour instaurer un traitement spécial en fonction des caractéristiques de leur trafic sortant (par exemple les adresses et numéros de port).

Pour le trafic TCP/IP, vous pouvez utiliser plusieurs méthodes différentes permettant d'assurer une livraison hiérarchisée. Par exemple, au niveau de la couche d'interface réseau pour Ethernet, le marquage IEEE 802.1p s'appliquera aux cadres envoyés pour livraison hiérarchisée par un hôte utilisant un champ de priorité de 3 bits dans l'en-tête réseau local virtuel (VLAN) du cadre Ethernet. L'en-tête VLAN est placé dans l'en-tête Ethernet, entre le champ Adresse source et le champ Longueur (pour un cadre IEEE 802.3) ou EtherType (pour un cadre Ethernet II).

L'implémentation du marquage 802.1p sur un hôte expéditeur nécessite que l'adaptateur réseau et le pilote de périphérique prennent en charge le standard 802.1p et que la prise en charge 802.1p soit activée sur l'adaptateur réseau. Généralement, la prise en charge 802.1p peut s'activer depuis l'onglet Avancé des propriétés des pilotes de carte réseau. La prise en charge 802.1p doit également être activée sur les commutateurs Ethernet.

Au niveau de la couche d'interface réseau pour IEEE 802.11 sans fil, la certification Wi-Fi Alliance pour Wi-Fi Multimédia (WMM) définit quatre catégories d'accès pour la hiérarchisation du trafic réseau. Ces catégories d'accès sont les suivantes (classées de la priorité la plus élevée à la priorité la plus basse) : voix, vidéo, meilleur effort et arrière-plan. La prise en charge de la définition des priorités WMM nécessite que les adaptateurs réseau et leurs pilotes prennent en charge le WMM. Le WMM doit être activé sur les points d'accès sans fil (AP).

Au niveau de la couche Internet, vous pouvez utiliser des services différenciés et préciser la valeur DSCP (Differentiated Services Code Point) dans l'en-tête IP. Comme défini dans le RFC 2472, la valeur DSCP est le nombre 6 bits d'ordre haut du champ Type de service d'IP version 4 (IPv4) et du champ Classe de trafic d'IP version 6 (IPv6).

La plupart des routeurs d'entreprise modernes prennent en charge la différenciation de trafic DSCP, mais celle-ci est généralement désactivée par défaut. Pendant le transfert, les routeurs compatibles DSCP lisent la valeur DSCP et placent le paquet dans une file d'attente spécifique. Par exemple, vous pouvez configurer vos routeurs pour qu'ils placent les paquets dans les files d'attente haute priorité, meilleur effort ou inférieur au meilleur effort en fonction des valeurs DSCP que vous définissez. Une fois les files d'attente et les valeurs DSCP configurées, le trafic marqué DSC peut présenter des niveaux de service différenciés. Par exemple, le trafic réseau stratégique pour l'entreprise est privilégié au transfert et n'est pas retardé par un autre trafic de données de moindre priorité. La spécification WMM définit la façon dont les catégories d'accès WMM les catégories d'accès sont associées aux valeurs DSCP. Un AP sans fil compatible WMM lit la valeur DSCP et contrôle le trafic en fonction de sa catégorie d'accès.

Au niveau de la couche Internet, vous pouvez également utiliser le protocole RSVP, un protocole de signalisation défini dans le RFC 2205. Les hôtes peuvent utiliser ce protocole pour tenter de réserver de la bande passante sur un réseau jusqu'à un point final. Cependant, le protocole RSVP n'est pas largement déployé sur les réseaux et, actuellement, il n'est pas pris en charge par Windows XP, Windows Server® 2003, Windows Vista™ ni par la prochaine version de Windows Serveur nom de code « Longhorn » (actuellement en version bêta).

Pour envoyer des paquets marqués en vue d'une livraison hiérarchisée, les composants des applications ou du système d'exploitation doivent pouvoir spécifier les valeurs de la priorité 802.1p ou la valeur DSCP. Les sections suivantes décrivent comment des composants de Windows ou les applications Windows peuvent spécifier la priorité 802.1p pour les cadres Ethernet ou la valeur DSCP pour le trafic TCP/IP.

Qualité de service (QoS) dans Windows XP et Windows Server 2003

Windows XP et Windows Server 2003 fournissent des API permettant d'attribuer des paramètres de QoS au trafic. Les développeurs d'applications peuvent utiliser des API Windows Socket (Winsock) et de QoS générique (GQoS) pour appliquer les paramètres de QoS au niveau de l'application pour chaque socket. Les administrateurs réseau peuvent utiliser les outils de gestion du trafic écrits pour appeler l'API de contrôle du trafic (TC) afin d'appliquer des paramètres de qualité de service au niveau de l'hôte.

Vous pouvez utiliser Winsock et l'option de socket IP_TOS pour déterminer la valeur DSCP des paquets sortants pour un socket. Cependant, par défaut, la pile TCP/IP ignore l'option de socket IP_TOS. Pour utiliser l'option de socket IP_TOS, vous devez d'abord créer et définir la valeur de registre DWORD DisableUserTOSSetting = 0 sous la clé de registre suivante (voir la figure 1) :

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters

Figure 1** Configuration de la valeur de registre de DisableUserTOSetting **

Vous devez redémarrer l'ordinateur pour que ce paramètre de registre prenne effet.

Pour spécifier la valeur DSCP du trafic sans avoir à utiliser l'option de socket IP_TOS, vous pouvez utiliser les API GQoS. GQoS fait partie de Windows Sockets 2.0 (Winsock2). La plupart des applications compatibles avec QoS utilisent l'API GQoS pour invoquer les fonctionnalités de QoS de Windows. Dans Windows XP Service Pack 2 (SP2), GQoS autorise une application à déterminer une valeur DSCP et à limiter son trafic sortant. Pour déterminer des priorités 802.1p sur les ordinateurs exécutant Windows XP SP2, vous devez utiliser l'API TC.

L'API TC permet d'accéder aux mécanismes de contrôle de trafic qui régulent le trafic réseau sur l'hôte local. Elle permet un contrôle direct sur les valeurs DSCP, les étiquettes 802.1p et le taux de limitation. Les administrateurs réseau peuvent utiliser les programmes de gestion de trafic pour invoquer directement l'API TC pour le compte d'applications qui ne reconnaissent pas QoS. Comme le niveau de cette API est inférieur à celui de l'API GQoS, l'API TC nécessite des privilèges d'administrateur.

Contrairement à l'API GQoS, l'API TC autorise l'agrégation du trafic provenant de plusieurs applications situées sur le même hôte expéditeur dans un flux unique de qualité de service (QoS). Dans le cadre de cette agrégation, le trafic peut être identifié par une combinaison de ses adresses IP source et de destination, de ses ports source et de destination et du protocole (TCP ou UDP). Par exemple, tout le trafic envoyé vers une adresse IP de destination spécifique peut être inclus dans un flux de QoS unique pour n'importe quel port source et port de destination, indépendamment de l'application d'expédition sur l'hôte. Par ailleurs, l'API GQoS permet à une application de définir son propre traitement de QoS sur les données qu'elle envoie par un socket.

Pour que la fonctionnalité de qualité de service (QoS) soit prise en charge par les ordinateurs exécutant Windows XP et Windows Server 2003, le composant Planificateur de paquets QoS doit être installé et activé depuis les propriétés des connexions réseau dans le dossier Connexions Réseau (voir la figure 2). Le composant Planificateur de paquets QoS (lPsched.sys) est installé et activé par défaut sur les ordinateurs exécutant Windows XP. Le composant Planificateur de paquets peut être installé sur Windows Server 2003.

Figure 2** Configuration du Planificateur de paquets QoS **

Qualité de service (QoS) dans Windows Vista et Windows Server « Longhorn »

La prise en charge de la qualité de service dans Windows Vista et Windows Server « Longhorn » a été améliorée et simplifiée. Pour le personnel informatique, il est désormais possible d'utiliser une qualité de service basée sur les stratégies pour déterminer les valeurs DSCP et contrôler les taux d'expédition des applications sans devoir utiliser d'API ni modifier d'application existante. Pour les développeurs, les API GQoS et TC sont prises en charge, bien que la prise en charge de ces API ne soit pas prévue dans les futures versions de Windows. De plus, l'option IP_TOS de Winsock a été supprimée. Pour remplacer les API GQoS et TC et simplifier la prise en charge de la qualité de service dans des applications futures ou mises à niveau, Windows Vista et Windows Server « Longhorn » prennent en charge la nouvelle API QoS2, également connue sous le nom de qWAVE (Quality Windows Audio-Video Experience).

Dans Windows Server « Longhorn » et Windows Vista, la qualité de service (QoS) basée sur les stratégies vous permet d'améliorer l'expérience de l'utilisateur final ainsi que le contrôle des coûts de la bande passante, ou de négocier de meilleurs niveaux de service avec les fournisseurs de bande passante ou les services d'exploitation. Vous pouvez gérer de façon centralisée la bande passante du réseau pour les ordinateurs exécutant Windows Vista ou Windows Server « Longhorn », indépendamment de l'application et dans toute une infrastructure Active Directory®. Étant donné que la gestion de trafic intervient en dessous de la couche d'application, les applications existantes n'ont pas besoin d'être modifiées pour la gestion du trafic QoS basée sur les stratégies.

Dans Windows Server « Longhorn » et Windows Vista, les paramètres de qualité de service basée sur les stratégies vous permettent de hiérarchiser ou de gérer le taux d'expédition pour le trafic sortant en fonction des conditions suivantes :

• L'application qui envoie (chemin d'accès et nom de l'exécutable)
• Les adresses IPv4 ou IPv6 source ou de destination ou les préfixes d'adresse
• Le protocole (lTCP, UDP ou les deux)
• Les ports sources ou de destination ou les étendues de ports (TCP ou UDP)

Les stratégies de QoS sont appliquées à une session de connexion utilisateur ou à un ordinateur en tant qu'élément d'un objet de stratégie de groupe (GPO) lié à un conteneur Active Directory tel qu'un domaine, un site ou une unité d'organisation (UO), ou elles peuvent être appliquées à un groupe de sécurité. En tant qu'éléments d'une stratégie de groupe, les stratégies de QoS sont générées sur votre infrastructure de gestion Active Directory existante.

La qualité de service (QoS) basée sur les stratégies vous permet de définir la priorité du trafic. Vous pouvez configurer une stratégie de QoS pour marquer le trafic IPv4 ou IPv6 sortant avec une valeur DSCP spécifique. Vous pouvez également gérer l'utilisation de la bande passante pour le trafic sortant. Vous pouvez configurer une stratégie de QoS pour appliquer un taux de limitation au trafic sortant. Grâce à la limitation, les composants de QoS limitent le trafic réseau sortant agrégé à un taux spécifié. Pour les ordinateurs, vous pouvez gérer l'utilisation de la bande passante pour le trafic entrant et configurer des paramètres avancés de façon à spécifier le débit entrant pour le trafic TCP en définissant la valeur maximale de la taille de la fenêtre de réception de TCP.

Dans Windows Vista et Windows Server « Longhorn, » le Planificateur de paquets QoS est installé et activé par défaut. Le composant Pacer.sys est un nouveau pilote de filtre NDIS 6.0 léger qui contrôle la planification des paquets pour la qualité de service (QoS) basée sur les stratégies et pour le trafic d'applications compatibles QoS. Pacer.sys remplace Psched.sys dans Windows XP et Windows Server 2003.

Pour déployer une qualité de service basée sur les stratégies sur votre intranet, configurez les stratégies de QoS basées sur l'utilisateur ou l'ordinateur et appliquez-les au conteneur Active Directory approprié. Les ordinateurs Windows Vista ou Windows Server « Longhorn » téléchargent et appliquent leurs paramètres de QoS basée sur les stratégies lorsqu'ils mettent à jour leur configuration utilisateur ou leur stratégie de groupe de configuration de l'ordinateur.

Du fait que les réseaux sont de plus en plus souvent partagés par les applications de données et les applications audio/vidéo (AV), il convient d'implémenter une solution de QoS pour pouvoir assurer un traitement préférentiel au trafic AV avec période de validité par rapport au trafic de données. En outre, les réseaux sont de plus en plus souvent sans fil, ce qui ajoute des complications pour les applications sensibles à la latence et à la bande passante.

Dans Windows Vista, la fonctionnalité qWAVE fournit un ensemble de modules logiciels relatifs à Qos qui répondent aux défis posés par l'introduction d'applications AV et de réseaux sans fil. La fonctionnalité qWAVE est intégrée au sous-système QoS et utilise de nombreuses technologies Internet et de priorité des paquets au niveau de la couche d'interface réseau. qWAVE prend simultanément en charge plusieurs flux AV (flux en temps réel nécessitant QoS) et flux de données (lux de type Meilleur effort tels que le courrier électronique ou les transferts de fichiers).

L'ensemble de technologies qWave détecte et contrôle la bande passante sur le réseau local, détermine la capacité QoS du réseau et assure un contrôle d'admission distribué pour une utilisation à la fois juste et cohérente de la bande passante réseau. Ces technologies permettent l'utilisation des techniques de diffusion AV en flux continu pour que les applications puissent s'adapter dynamiquement à l'évolution des conditions du réseau, et ne sont accessibles aux développeurs que par le biais de l'API QoS2.

Dans Windows Vista et Windows Server « Longhorn », l'API QoS2 remplace l'API GQoS et l'option IP_TOS de Winsock et devrait s'avérer plus facile à utiliser que l'API GQoS.

Pour plus d'informations

Pour en savoir plus sur la qualité de service (QoS), il existe plusieurs sources d'excellente qualité disponibles sur Technet. Vous pouvez commencer par consulter le site Web de Microsoft sur la qualité de service. Consultez également la section sur la qualité de service (QoS) du blog Windows Core Networking (en anglais).

Joseph Daviesest rédacteur technique chez Microsoft. Il enseigne et rédige des articles sur les questions relatives aux réseaux Windows depuis 1992. Il a écrit cinq livres pour Microsoft Press® et est l'auteur des articles mensuels du petit câbleur de Technet

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