Self-Protect une approche orientée flot et centrée sur l’utilisateur pour la QoS des liens d’accès

Dans les chapitres précédents, nous avons considéré des environnements de réseau caractérisés par un grand nombre d’utilisateurs, et une bande passante supérieure de plusieurs ordres de grandeur au débit des flots. Nous y avons proposé et étudié la proposition Cross-Protect, dont les mécanismes d’ordonnancement équitable par flot et de contrôle d’admission pourraient être également appliqués au contexte des datacenters. Le réseau d’accès cependant ne possède pas les mêmes caractéristiques, et nous verrons qu’une solution seulement basée sur du fair queueing n’est pas suffisante pour garantir la bonne performance des flots. Il est pourtant nécessaire si l’on souhaite protéger les flots utilisateur de bout en bout de considérer la performance du réseau d’accès, qui est généralement un goulot d’étranglement pour le trafic. Dans ce chapitre, nous envisageons une déclinaison de l’architecture Flow-Aware Networking pour le réseau d’accès, que nous nommons Self-Protect, permettant la gestion du trafic au niveau flot, dans les sens montant et descendant. L’utilisation d’un ordonnanceur de paquets approprié nous permet une réponse aux problèmes récurrents de bufferbloat, tout en considérant la performance des flots élastiques requérant de larges buffers. Cette solution présente l’avantage de reposer sur la collaboration de l’utilisateur, et reste donc une approche neutre vis à vis des réseauxAprès avoir proposé un ensemble de mécanismes de gestion des flots, nous décrivons la proposition Self-Protect, pour enfin illustrer ses avantages dans un petit nombre de cas d’utilisation représentatifs pour un utilisateur du réseau d’accès.

Alors que les questions de Qualité de service dans le réseau de cœur sont débattues et divisent les chercheurs, il est généralement reconnu que le réseau d’accès présente un goulot d’étranglement pour le trafic. Récemment, le problème de bufferbloat [60] a été exhibé et a entraîné un regain d’intérêt de la communauté pour définir des mécanismes de contrôle efficaces pour le réseau d’accès (notamment les AQM CoDel, FQ-Codel et PIE). Mais le problème est complexe et n’a toujours pas reçu de réponse satisfaisante. L’introduction de fair queueing tel que proposée dans Cross-Protect convient pour le cœur de réseau avec des liens de forte capacité. Elle n’est pas suffisante pour un lien d’accès, où un utilisateur peut souhaiter exprimer des politiques de gestion du trafic complexes, et où un flot streaming à protéger peut avoir un débit occupant une grande partie de la capacité d’accès. Dans ce chapitre, nous considérons un mécanisme de gestion du trafic pour les ressources près du client, comme le dernier kilomètre d’un réseau ADSL, ou la connexion sans-fil à un point d’accès. Dans le sens montant, depuis le réseau domestique jusqu’au premier nœud du réseau, il est relativement naturel que l’utilisateur puisse déterminer les priorités qu’il souhaite donner aux flots concurrents qu’il génère, via les “boxes”. Pourtant, dans le réseau actuel, c’est plutôt l’opérateur qui impose ses propres priorités. D’autant plus dans le sens descendant, où l’opérateur donne priorité au trafic à valeur ajoutée provenant de son propre réseau (VoIP, flux TV, etc.), tandis que les autres flots restent traités en Best-Effort.

Notre approche propose la réalisation dans le réseau des mécanismes permettant à l’utilisateur de déterminer l’ordonnancement et le contrôle appliqué à ses flots dans le sens descendant, de la même manière que dans le sens montant. Le profil des flots est déterminé par l’équipement domestique de l’utilisateur, qui peut analyser le ou les premiers paquets et les associer à une politique locale. Il peut alors être utilisé localement et envoyé à l’équipement en amont à l’aide d’un protocole de signalisation. Au delà de permettre une gestion plus appropriée du trafic utilisateur, cette architecture qui réaliseles mécanismes FAN dans le réseau d’accès permet de collecter des informations importantes sur le réseau du côté client, permettant le diagnostic des pannes ou de certains problèmes de connexion ou de performance. Un prototype GNU/Linux a été réalisé afin de montrer les avantages et la faisabilitéAujourd’hui, l’identification du problème de bufferbloat [60] a relancé l’intérêt de la communauté pour proposer de nouvelles techniques de gestion du trafic pour le réseau d’accès, comme PIE [123] ou CoDel [115] qui permettent de contrôler les files d’attente afin d’y limiter le temps de séjour des paquets. Une combinaison de SFQ et CoDel (FQ-CoDel) a également été proposée par Dumazet [70], permettant en plus de donner priorité aux nouveaux flots afin de favoriser le trafic interactif, un mécanisme déjà présent dans la solution Cross-Protect (Chapitre 3). Enfin, la discipline Fair Queue Packet Scheduler [48], permet d’offrir un service de lissage du trafic à la source (pacing), qui peut-être utile pour éviter les rafales au sein des flots élastiques.