<!DOCTYPE ARTICLE PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook V4.1//EN" [
<!ENTITY howto "http://www.traduc.org/docs/HOWTO/lecture/">
<!ENTITY mini-howto "http://www.traduc.org/docs/HOWTO/mini/lecture/">
]>
<article id="ADSL-Bandwidth-Management-HOWTO" lang="fr">
<articleinfo>
<title>Guide pratique de la gestion de la bande passante d'une ligne
ADSL
</title>
<subtitle>Version française du <foreignphrase>ADSL Bandwidth
Management HOWTO</foreignphrase>
</subtitle>
<pubdate>2003-03-01</pubdate>
<releaseinfo>1.2.fr.1.0</releaseinfo>
<author>
<firstname>Dan</firstname>
<surname>Singletary</surname>
<affiliation>
<address><email>dvsing@sonicspike.net</email></address>
</affiliation>
</author>
<othercredit role="traduction">
<firstname>François</firstname>
<surname>Romieu</surname>
<affiliation>
<jobtitle>Traduction française</jobtitle>
<address><email>francois@ueimor.eu.org</email></address>
</affiliation>
<contrib>Traduction française</contrib>
</othercredit>
<othercredit role="relecture">
<firstname>Guillaume</firstname>
<surname>Lelarge</surname>
<affiliation>
<jobtitle>Relecture de la version française</jobtitle>
<address><email>gleu@wanadoo.fr</email></address>
</affiliation>
<contrib>Relecture de la version française</contrib>
</othercredit>
<revhistory>
<revision>
<revnumber>1.2.fr.1.0</revnumber>
<date>01-03-2003</date>
<authorinitials>fr</authorinitials>
<revremark>
Version française.
</revremark>
</revision>
<revision>
<revnumber>1.2</revnumber>
<date>26-09-2002</date>
<authorinitials>ds</authorinitials>
<revremark>
Ajout d'un <link linkend="emaillist">lien</link> vers la nouvelle
liste de diffusion.
Ajout d'une petite information dans la section d'avertissement
concernant la nouvelle QoS améliorée pour Linux, créée spécifiquement
pour l'ADSL et bientôt disponible.
</revremark>
</revision>
<revision>
<revnumber>1.1</revnumber>
<date>26-08-2002</date>
<authorinitials>ds</authorinitials>
<revremark>
Quelques corrections (Merci au nombreuses personnes m'ayant montré les
problèmes!). Ajout d'une information dans la section d'implémentation.
</revremark>
</revision>
<revision>
<revnumber>1.0</revnumber>
<date>21-08-2002</date>
<authorinitials>ds</authorinitials>
<revremark>
Meilleur contrôle au niveau de la bande passante, plus de théorie,
mise à jour pour les noyaux 2.4.
</revremark>
</revision>
<revision>
<revnumber>0.1</revnumber>
<date>06-08-2002</date>
<authorinitials>ds</authorinitials>
<revremark>Première publication</revremark>
</revision>
</revhistory>
<abstract>
<para>
Ce document décrit la configuration d'un routeur Linux pour
gérer efficacement le trafic sortant à destination d'un modem
ADSL ou de tout autre équipement de bande passante similaire
(modem câble, RNIS, etc). Un accent particulier est apporté à
la diminution de latence pour le trafic de type interactif et ce
même durant les périodes de congestion.
</para>
</abstract>
</articleinfo>
<sect1 id="intro">
<title>Introduction</title>
<para>
Ce document suggère une méthode de gestion de la bande passante pour
le trafic sortant avec une connexion ADSL (ou modem câble) à Internet.
Le problème provient du fait que de nombreuses lignes ADSL sont bridées
aux environs de 128 kbps pour le trafic montant. La situation s'aggrave
lorsque la file d'attente du modem ADSL demande de 2 à 3 secondes pour
se libérer quand elle est pleine. Lorsque la bande passante dans le
sens montant est saturée, une trame peut mettre jusqu'à trois secondes
pour atteindre Internet. Les applications interactives comme telnet et
les jeux en réseau sont dégradées.
</para>
<sect2>
<title>Mises à jour du document</title>
<para>
La dernière version de ce document se trouve sur l'Internet à
l'adresse :
<ulink url="http://www.tldp.org">http://www.tldp.org</ulink>.
</para>
<para>
Les mises à jours seront reproduites dans divers sites web et
ftp Linux tels que le LDP :
<ulink url="http://www.tldp.org">http://www.tldp.org</ulink>.
</para>
<para>
La dernière version française de ce <ulink
url="&howto;ADSL-Bandwidth-Management-HOWTO.html">guide
pratique</ulink> est disponible sur le site <ulink
url="http://www.traduc.org">traduc.org</ulink>
</para>
</sect2>
<sect2 id="emaillist">
<title>Liste de diffusion</title>
<para>
Souscrivez à la liste de diffusion de gestion de la bande passante pour
l'ADSL
<ulink url="http://jared.sonicspike.net/mailman/listinfo/adsl-qos"
>http://jared.sonicspike.net/mailman/listinfo/adsl-qos</ulink> afin de
poser des questions ou de recevoir des informations de mise à jour.
</para>
</sect2>
<sect2>
<title>Avertissement</title>
<para>
Ni l'auteur, ni les éditeurs, ni tout autre personne ayant
contribué à ce guide pratique ne sont d'une quelconque façon
responsables des dommages physiques, financiers, moraux ou
d'un quelconque type survenus suite à l'utilisation des
suggestions qu'il contient.
</para>
</sect2>
<sect2>
<title>Disclaimer</title>
<note><para>
La licence de ce document nous oblige à inclure une copie en
anglais de ce texte, qui fait foi. La version française de
ce texte se trouve à la section précédente.
</para></note>
<para>
Neither the author nor the distributors, or any other
contributor of this HOWTO are in any way responsible for
physical, financial, moral or any other type of damage
incurred by following the suggestions in this text.
</para>
</sect2>
<sect2>
<title>Droits d'utilisation</title>
<note><para>
Le texte ci-dessous est la version française de la licence de ce
document. Seule la version originale, présentée dans la section
suivante, de cette licence fait foi.
</para></note>
<para>
L'auteur de ce document est Dan Singletary. La version
originale de ce guide pratique est publiée en accord avec les
termes de la licence de documentation libre GNU GFDL, qui est
ci-incluse par référence.
</para>
<para>
La version française de document a été réalisée par François
Romieu et Guillaume Lelarge. La publication de ce document a été
préparée par Jean-Philippe Guérard. La version française de ce
guide pratique est publiée en accord avec les termes de la
licence de documentation libre GNU GFDL, qui est ci-incluse par
référence.
</para>
<sect2 id="copyright">
<title>Copyright</title>
<note><para>
Le texte ci-dessous est la licence de ce document. Ce texte fait
foi. Il est composé de la licence en anglais du document
orignal, suivi de la licence en français de sa traduction.
</para></note>
<para>
This document is copyright 2002 by Dan Singletary, and is
released under the terms of the GNU Free Documentation License,
which is hereby incorporated by reference.
</para>
<para>
La version française de document a été réalisée par François
Romieu et Guillaume Lelarge. La publication de ce document a été
préparée par Jean-Philippe Guérard. La version française de ce
guide pratique est publiée en accord avec les termes de la
licence de documentation libre GNU GFDL, qui est ci-incluse par
référence.
</para>
</sect2>
<sect2>
<title>Retours d'expérience et corrections</title>
<para>
Merci de faire parvenir en anglais à l'auteur vos questions et
commentaires relatifs à ce document à
<email>dvsing@sonicspike.net</email>.
N'hésitez pas à faire parvenir tout commentaire relatif à la
version française de ce document à
<email>commentaires@traduc.org</email>.
</para>
<para>
</para>
</sect2>
</sect1>
<sect1 id="background">
<title>Cadre d'utilisation</title>
<sect2>
<title>Prérequis</title>
<para>
La méthode décrite dans ce document devrait s'appliquer à n'importe
quelle configuration Linux. Toutefois, elle n'a pour l'instant été
testée que dans la configuration suivante :
</para>
<itemizedlist mark="bullet">
<listitem>
<para>Red Hat Linux 7.3</para>
</listitem>
<listitem>
<para>
Un noyau 2.4.18-5 avec une prise en charge de la QoS
(éventuellement sous forme de module) qui inclut les correctifs
suivants :
<itemizedlist mark="bullet">
<listitem>
<para>
file d'attente HTB - <ulink
url="http://luxik.cdi.cz/~devik/qos/htb/">http://luxik.cdi.cz/~devik/qos/htb/</ulink>
</para>
<para>
Remarque : on signale que les noyaux Mandrake au delà de
la version 2.4.18-3 (versions 8.1 et 8.2 de la
distribution Mandrake) incluent le correctif HTB.
</para>
</listitem>
<listitem>
<para>
périphérique IMQ - <ulink
url="http://luxik.cdi.cz/~patrick/imq/">http://luxik.cdi.cz/~patrick/imq/</ulink>
</para>
</listitem>
</itemizedlist>
Ces correctifs se retrouveront probablement intégrés en standard
dans des versions ultérieures du noyau.
</para>
</listitem>
<listitem>
<para>
iptables v1.2.6a ou suivantes. Le module length est absent de la
version d'iptables distribuée avec la Red Hat 7.3
</para>
</listitem>
</itemizedlist>
<sidebar>
<para>
Note : les versions antérieures de ce document impliquaient une
méthode de contrôle de la bande passante qui passait par
l'application d'un correctif à la queue sch_prio existante. Il s'est
avéré que ce correctif était inutile. De surcroît, l'approche
retenue dans ce texte donne de meilleurs résultats (quoiqu'à
la date de rédaction de ce document, l'application de
<emphasis>2</emphasis> correctifs au noyau soit nécessaire :o) ).
</para>
</sidebar>
</sect2>
<sect2>
<title>Organisation</title>
<para>
Toutes les mentions de périphériques réseau et de configuration
dans ce guide pratique se rapportent au schéma suivant :
</para>
<screen>
<-- 128 kbit/s +------------+ <-- 10 Mbit/s -->
Internet <--------------------> | Modem ADSL | <-------------------+
1.5 Mbit/s --> +------------+ |
| eth0
V
+---------------+
| |
| Routeur Linux |
| |
+---------------+
| .. | eth1..ethN
| |
V V
Réseau local
</screen>
</sect2>
<sect2>
<title>Files d'attente des paquets</title>
<para>
Les files d'attente contiennent les données destinées à un
périphérique réseau quand celles-ci ne peuvent pas être
expédiées immédiatement. La plupart des files d'attente sont
du type premier entré/premier sorti (FIFO/first in, first out)
sauf lorsqu'elles sont explicitement configurées pour appliquer
une autre stratégie. Cela signifie que lorsqu'une file d'attente
est remplie, le paquet qui y a été placé en dernier n'est émis
qu'après tous ceux qui étaient déjà présents dans la file.
</para>
<sect3>
<title>Le lien montant</title>
<para>
La bande passante d'un modem ADSL est asymétrique avec des
valeurs typiques de 1.5 Mbit/s en descente et 128kbit/s en trafic
montant. Par rapport au débit de cette ligne, le routeur Linux et
le modem ADSL sont généralement associés par un lien à 10 Mb/s ou
plus. Si l'interface du routeur avec le réseau local est
également à 10 Mb/s il n'y a aucune mise en attente au niveau du
routeur lorsque les paquets transitent à destination d'Internet.
Les paquets sont transmis via eth0 aussi rapidement qu'ils sont
reçus du réseau local. Les paquets séjournent dans la file
d'attente du modem ADSL puisqu'ils arrivent à 10 Mb/s et sont
renvoyés à 128kb/s. Une fois la file d'atttente du modem saturée,
les nouveaux paquets sont jetés. TCP s'adapte à ce phénomène et
ajuste la taille de sa fenêtre de transmission pour employer toute
la bande passante disponible.
</para>
<para>
Si les files d'attente et TCP s'accordent pour utiliser toute la
bande passante, des tailles de FIFO importantes augmentent la
latence du trafic à vocation interactive.
</para>
<para>
Les files d'attente à n voies sont similaires aux files
d'attente de type FIFO à cette différence près qu'elles
comprennent plusieurs files. Les paquets sont placés dans
l'une des n files en fonction de leurs caractéristiques.
Chaque file se voit attribuer une priorité et les paquets sont
émis à partir de la file de plus haute priorité qui n'est pas
vide. Avec cette stratégie, les paquets FTP peuvent être mis
dans une file de priorité plus basse que les paquets destinés
à telnet de telle sorte qu'un simple paquet telnet est capable
de franchir la file d'attente immédiatement même lors d'un
transfert FTP.
</para>
<para>
Ce document a été repris pour faire usage d'une nouvelle
file d'attente dans Linux, dite de type HTB (Hierarchical Token
Bucket). La file HTB ressemble à la file à n voies décrite
précédemment mais elle rend possible la limitation de trafic
dans chaque classe. En outre, elle autorise la création d'une
hiérarchie de classes de trafic. Une description complète d'HTB
dépasse le cadre de ce document. Davantage d'informations sont
disponibles sur le site
<ulink url="http://www.lartc.org">http://www.lartc.org</ulink>
</para>
</sect3>
<sect3>
<title>Le lien descendant</title>
<para>
Le trafic entrant dans le modem ADSL en provenance d'Internet
est mis en file d'attente de la même façon que le trafic
sortant à ceci près que la file d'attente se situe chez le FAI.
Il n'est donc guère possible de contrôler les priorités
relatives des flux ou d'appliquer un traitement préférentiel à
certains. La seule façon de maintenir une latence décente
consiste à s'assurer que les interlocuteurs n'envoient pas les
données trop vite. Il n'y a malheureusement pas de méthode
directe. Comme une bonne partie du trafic est de type TCP, il
est toutefois possible de ralentir les émetteurs :
</para>
<itemizedlist mark="bullet">
<listitem><para>
Jeter volontairement les paquets entrants. TCP est conçu pour
employer la bande passante disponible tout en évitant la
congestion du lien. Durant un échange TCP, les données sont
émises jusqu'à ce qu'un paquet soit perdu. TCP remarque la
perte et diminue sa fenêtre de transmission. Le cycle reprend,
avec un rythme de progression des envois plus faible au cours
du transfert et garantit une transmission aussi rapide que
possible.
</para></listitem>
<listitem><para>
Jouer avec les annonces de fenêtre de réception. Au cours d'un
transfert TCP, le récepteur envoie un flux permanent de paquets
d'acquittements (ACK). Les paquets ACK incluent une annonce de
taille de fenêtre qui précise la quantité maximale de données
non-acquittées qui peut être reçue. Ceci permet de ralentir le
rythme d'émission. Il n'existe à ce jour pas de mise en œuvre
libre de ce type de contrôle de flux pour Linux (quoique je
puisse être en train d'y travailler).
</para></listitem>
</itemizedlist>
</sect3>
</sect2>
</sect1>
<sect1 id="how-it-works">
<title>Fonctionnement</title>
<para>
L'optimisation de la bande passante montante s'effectue en deux étapes.
Tout d'abord il faut éviter que le modem ADSL ne mette les paquets en
attente car on ne peut pas contrôler la façon dont il gère sa file.
Ceci s'effectue en limitant la quantité de données émise par le routeur
via eth0 un peu en dessous de la bande passante disponible. Le routeur
met en file les paquets qui arrivent du réseau local plus vite qu'il ne
les émet.
</para>
<para>
La seconde étape consiste à mettre en œuvre une stratégie de file
d'attente au niveau du routeur. On examinera une file d'attente qui
peut être configurée pour donner la priorité au trafic interactif tel que
telnet ou les jeux à plusieurs participants en réseau.
</para>
<sidebar><para>
Les files HTB permettent à la fois la limitation de trafic et l'envoi
prioritaire tout en assurant qu'aucune classe de priorité n'étouffe
les autres. Ce dernier point n'était pas possible avec la méthode
préconisée par la version 0.1 de ce document.
</para></sidebar>
<para>
La dernière étape porte sur le marquage des paquets au niveau du
pare-feu pour affecter des priorités aux paquets avec fwmark.
</para>
<sect2>
<title>Limitation du trafic sortant avec HTB Linux</title>
<para>
Bien que le lien entre le routeur et le modem soit à 10 Mb/s, voire
plus, le modem n'émet au mieux les données qu'à 128kbit/s. Au delà
de cette vitesse, les données sont mise en attente dans la file du
modem. Un paquet de ping peut atteindre le modem immédiatement mais
devoir attendre quelques secondes avant de rejoindre Internet si la
file d'attente du modem est remplie. La plupart des modems ADSL ne
permettent pas de contrôler la façon dont les paquets sont retirés
de la file d'attente ni quelle est la taille de cette dernière.
Le premier objectif consiste donc à déplacer le point de congestion
des paquets sortants à un endroit où on peut exercer suffisamment
de contrôle.
</para>
<para>
La file HTB limite le rythme d'envoi des paquets au modem ADSL.
Bien que le rythme montant puisse atteindre 128kb/s, on doit le
brider à une valeur légèrement inférieure. Pour limiter la latence,
il faut être certain du fait qu'aucun paquet n'est mis en attente au
niveau du modem. L'expérience m'a indiqué qu'une limitation à
90kb/s du trafic sortant me donne 95% de la bande passante atteinte
en l'absence de HTB. L'activation de HTB à ce rythme prévient la
mise en file d'attente par le modem ADSL.
</para>
</sect2>
<sect2>
<title>Gestion des files de priorité avec HTB</title>
<sidebar><para>
Remarque : les affirmations antérieures de cette section (concernant
la mise en file d'attente à N voies) se sont avérées erronées.
En l'occurrence, il était possible de classer les paquets dans les
éléments de la file de priorité juste au moyen du champ fwmark. Cette
fonctionnalité n'était toutefois guère documentée lors de la rédaction
de la version 0.1 de ce guide pratique.
</para></sidebar>
<para>
Pour l'instant, les performances n'ont pas été modifiées. La file de
type FIFO des paquets a simplement été déplacée du modem ADSL au
routeur. Comme Linux a une longueur de file égale à 100 paquets par
défaut, la situation s'est probablement aggravée (mais pas pour
longtemps).
</para>
<para>
Chaque classe adjacente dans une file HTB peut se voir attribuer une
priorité. En plaçant différents types de trafic dans des classes
distinctes et en affectant à ces classes des priorités spécifiques,
l'ordre dans lequel les paquets sont extraits de la file puis émis
est contrôlable. HTB le permet tout en évitant qu'une classe ne soit
éteinte puisqu'une bande passante minimale pour chaque classe peut
être garantie. En outre, HTB autorise une classe à utiliser jusqu'à
un certain niveau la bande passante laissée libre par les autres
classes.
</para>
<para>
Une fois les classes en place, on installe des filtres qui
répartissent le trafic dans les classes. Plusieurs approches sont
envisageables mais le document s'appuie sur les utilitaires
courants ipchains/iptables pour marquer les paquets avec un
indicateur fwmark. Les filtres dirigent le trafic dans les classes
de la file HTB selon leur indice fwmark. De cette façon, les
règles de reconnaissance d'iptables aiguillent certains trafics
suivant leur classe.
</para>
</sect2>
<sect2>
<title>Classification des paquets sortant avec iptables</title>
<sidebar><para>
Remarque : cette documentation reposait à l'origine sur ipchains pour
trier les paquets. iptables est à présent utilisé.
</para></sidebar>
<para>
La dernière étape de configuration du routeur pour augmenter la
priorité du trafic interactif consiste à spécifier au filtre
comment identifier le trafic. Ceci s'effectue avec le champ fwmark
des paquets.
</para>
<para>
Sans trop rentrer dans les détails, voici une description simplifiée
du cheminement des paquets entre quatre classes dont celle d'indice
0x00 a la priorité la plus élevée :
</para>
<orderedlist>
<listitem>
<para>
On marque tous les paquets avec l'indice 0x03. Ceci les place
tous dans la file de priorité la plus basse.
</para>
</listitem>
<listitem>
<para>
On marque les paquets ICMP avec l'indice 0x00 afin que ping
fournisse la latence des paquets de priorité la plus élevée.
</para>
</listitem>
<listitem>
<para>
On marque tous les paquets dont le port destination est
inférieur à 1024 comme 0x01. Les services système tels telnet et
ssh voient leur priorité augmenter. Le port de contrôle de ftp
rentre dans cette catégorie. Toutefois, les transferts de données
ftp ont lieu avec des ports situés plus haut et ils restent
donc dans la catégorie 0x03.
</para>
</listitem>
<listitem>
<para>
On marque tous les paquets à destination du port 25 (SMTP) avec
un indice 0x03 afin d'éviter que l'envoi d'un courrier muni d'un
attachement volumineux n'empiète sur le trafic interactif.
</para>
</listitem>
<listitem>
<para>
On marque tous les paquets en direction d'un serveur de jeu
avec un indice 0x02. Les joueurs fous auront une bonne
latence sans écraser les applications système qui demandent
une latence faible.
</para>
<para>
On marque tous les paquets de petite taille avec un indice 0x02.
Les paquets de type ACK des téléchargements doivent être retournés
rapidement afin d'assurer des transferts efficaces. Ceci est
possible grâce au module adéquat (i.e. length) d'iptables.
</para>
</listitem>
</orderedlist>
<para>
Tout ce qui précède est bien sûr personnalisable en fonction des
besoins.
</para>
</sect2>
<sect2>
<title>Des réglages supplémentaires …</title>
<para>
Deux choses sont encore susceptibles d'améliorer la latence.
La MTU peut être positionnée en dessous de la valeur par
défaut de 1500 octets. Sa diminution se répercute sur le temps
moyen d'attente lors de l'envoi d'un paquet prioritaire lorsqu'un
paquet de faible priorité est déjà en cours de transmission. La
bande passante en souffre puisque le poids relatif des informations
d'en-tête augmente (40 octets pour le couple TCP et IP).
</para>
<para>
La longueur de queue de 100 paquets par défaut, qui demande jusqu'à 10
secondes pour se vider avec une ligne ADSL et une MTU de 1500 octets,
peut également être abaissée.
</para>
</sect2>
<sect2>
<title>Une tentative de limitation du trafic entrant</title>
<para>
L'emploi d'un périphérique de file intermédiaire (IMQ ou
Intermediate Queuing Device) place tous les paquets entrants dans une
file d'une façon analogue au traitement des paquets sortants. La
gestion de la priorité en est simplifiée. On met tout le trafic hors TCP
dans la classe 0x00, le trafic TCP étant quant à lui dans la classe
0x01. Les petits paquets vont également dans la classe 0x00 car il
s'agit vraisemblablement d'acquittements de données sortantes déjà
émises. Une file d'attente FIFO standard est appliquée à la classe
0x00 et une queue de rejet anticipé aléatoire (Random Early Drop/RED)
traite la classe 0x01. RED est meilleur qu'une FIFO pour le contrôle
de TCP en ce qu'il rejette des paquets avant que la file ne déborde
afin de ralentir le trafic qui semble sur le point de devenir
incontrôlable. Les deux classes sont également bornées
supérieurement à une valeur inférieure à la capacité maximale de la
ligne ADSL.
</para>
<sect3>
<title>Problèmes soulevés par la limitation de trafic entrant</title>
<para>
On souhaite limiter le trafic entrant afin de ne pas remplir la file
d'émission du côté du FAI qui est susceptible de contenir jusqu'à
5 secondes de données. La seule façon de limiter le trafic entrant
consiste à jeter des paquets tout à fait valables. Ces paquets ont
déjà consommé leur quote part de bande passante et le routeur Linux
les jette afin de limiter le rythme d'arrivée des paquets futurs.
Ces paquets seront sûrement retransmis et consommeront davantage de
bande passante. La limitation du trafic porte sur le rythme auquel
les paquets vont être acceptés. Comme le taux
<emphasis>courant</emphasis> est bien supérieur en raison des paquets
jetés, la bande passante descendante doit être <emphasis>bien</emphasis>
inférieure à la capacité de la ligne pour maintenir une latence faible.
En pratique, j'ai dû brider ma connexion ADSL descendante de 1,5 Mb/s à
700kb/s afin de conserver une bonne latence avec 5 téléchargements
simultanés. Plus les sessions TCP sont nombreuses, plus la bande
passante perdue dans les paquets jetés est élevée et plus il faut
limiter le taux de transfert.
</para>
<para>
Une meilleure méthode consisterait à jouer sur la fenêtre TCP mais
je ne connais pas d'outil libre pour le faire sous Linux.
</para>
</sect3>
</sect2>
</sect1>
<sect1 id="implementation">
<title>Réalisation</title>
<para>
Après toutes ces explications, il est temps de passer à la mise en
œuvre sous Linux.
</para>
<sect2>
<title>Avertissements</title>
<para>
Brider le rythme d'émission des données vers le modem ADSL n'est pas
aussi simple qu'il y parait. La plupart des modems DSL établit
juste un pont Ethernet entre le routeur Linux et la passerelle du
côté du FAI. La couche de liaison de données s'appuie le plus
souvent sur ATM qui envoie les données au moyen de cellules de 53
octets. 5 octets sont consommés pour l'en-tête ATM laissant ainsi
48 octets de données utiles. La transmission d'un simple octet de
données isolé ne peut donc pas demander moins de 53 octets au niveau
du lien ATM. Dans le cas d'un acquittement TCP typique qui comprend
0 octet de données, 20 octets d'en-tête TCP, autant d'en-tête IP
et 18 de préambule Ethernet, les données utiles (40 octets) sont
inférieures au minimum de 48 octets requis par une trame Ethernet.
Afin d'envoyer les 64 (48+16) octets via ATM, deux cellules ATM sont
nécessaires, d'où une consommation de 106 octets de bande passante au
niveau du lien ADSL. Chaque paquet TCP d'acquittement gaspille donc
42 octets de bande passante. Ceci ne serait pas gênant si Linux prenait
en compte l'encapsulation due au modem ADSL. Il ne peut malheureusement
pas le faire et se cantonne aux en-têtes TCP et IP ainsi qu'aux 14
octets d'adresse MAC (les 4 octets de CRC gérés au niveau matériel sont
ignorés). Linux ne prend pas en compte la taille minimale de trame
Ethernet ni la taille de cellule ATM.
</para>
<para>
Tout ceci pour convaincre qu'il faut limiter le trafic sortant à une
valeur sensiblement inférieure à la véritable capacité de la ligne
(jusqu'à ce qu'on dispose d'un ordonnanceur de paquets capable de
prendre en compte les différentes encapsulations employées). Vous
pouvez penser avoir trouvé un bon réglage mais constater des sauts de
latence au delà de 3 secondes lors d'un téléchargements important. Ceci
viendra probablement d'une mauvaise évaluation de la bande passante
consommée par les petits paquets d'acquittement.
</para>
<para>
Je travaille depuis quelques mois sur une solution à ce problème et
j'ai presque terminé quelque chose qui sera publié afin que chacun
puisse le tester. Ma solution repose sur une file en espace
utilisateur à la place de la QoS de Linux pour limiter le rythme de
transfert des paquets. Il s'agit d'une variante d'HTB en espace
utilisateur. Pour l'instant cette solution a été capable de réguler
le trafic sortant lors de téléchargements massifs (plusieurs flux)
et de transferts point-à-point en volume (gnutella, sic) avec une
telle efficacité que la latence dépasse au plus de 400ms la
latence nominale de 15ms inhérente à mon lien ADSL. Pour davantage
d'informations, abonnez-vous à la liste de diffusion ou surveillez
les mises à jour de ce document.
</para>
</sect2>
<sect2>
<title>Script : mon_limiteur</title>
<para>
Ci-suit le source d'un script que j'emploie pour gérer la bande
passante de mon routeur Linux. Il s'appuie sur les concepts expliqués
dans ce guide. Le trafic sortant est ventilé entre une des 7 files
disponibles en fonction de son type. Le trafic entrant est placé
dans une file parmi deux, le trafic TCP étant jeté en premier en cas
de surcharge de la ligne. Les valeurs conviennent à mon installation
mais les résultats peuvent être différents ailleurs.
</para>
<sidebar><para>
Ce script s'inspire du WonderShaper ADSL disponible sur le site du
<ulink url="http://www.lartc.org">LARTC</ulink>.
</para></sidebar>
<programlisting>
#!/bin/bash
#
# mon_limiteur - Limiteur et classificateur de trafic pour modem Cable ou ADSL.
# Inspiré de WonderShaper (www.lartc.org)
#
# Écrit par Dan Singletary (7/8/02)
#
# Remarque - ce script suppose que le noyau a été patché avec les files
# HTB et IMQ disponibles ici (les noyaux à venir ne demanderont
# pas forcément l'application d'un correctif):
# http://luxik.cdi.cz/~devik/qos/htb/
# http://luxik.cdi.cz/~patrick/imq/
#
# Options de configuration pour mon_limiteur:
# DEV - correspond au périphérique ethX connecté au modem
# RATEUP - à positionner à une valeur inférieure à la bande
# passante montante de la ligne.
# Pour ma ligne ADSL en 1500/128, RATEUP=90 convient au rythme
# montant de 128 kbps. À vous d'ajuster.
# RATEDN - à positionner en dessous de la bande passante descendante de
# la ligne.
#
#
# Principe d'utilisation d'imq pour limiter le trafic entrant:
#
# Il est impossible de limiter directement le rythme auquel les
# données vous sont envoyées depuis l'Internet. Afin de limiter le
# trafic entrant, on s'appuie sur les mécanismes anti-congestion de
# TCP. Ceci signifie que SEUL LE TRAFIC TCP PEUT SE LIMITER. Le
# trafic hors TCP est placé dans une queue prioritaire car le jeter
# ne conduit vraisemblablement qu'à une retransmission ultérieure
# qui accroît la bande passante consommée.
# On limite le trafic TCP en jetant les paquets lorsqu'ils débordent
# de la file HTB qui les limitera à un certain rythme (RATEDN)
# légèrement inférieur à la capacité réelle de la ligne. Jeter ces
# paquets revient à en singer la perte par la file d'émission du
# côté du FAI. Ceci a l'avantage d'éviter la congestion de la file
# d'émission chez le FAI puisque TCP ralentira avant qu'elle ne
# se remplisse. L'usage d'une stratégie de mise en attente basée sur
# la classification des paquets par priorité permet de ne PAS jeter
# certains types de paquets (ssh, telnet, etc). Les paquets ne sont
# retirés des files d'attente de faible priorité qu'une fois que
# chaque classe a atteint un seuil minimum (1/7 de la bande passante
# dans ce script).
#
# Résumé:
# * La perte d'un paquet TCP diminue le rythme de réception de la
# connexion associée via les mécanismes de contrôle de congestion.
# * Jeter des paquets TCP n'apporte rien. S'ils sont importants, ils
# seront retransmis.
# * Limiter le rythme des connexions TCP entrantes en dessous de la
# capacité de la ligne DEVRAIT éviter la mise en attente des paquets
# du côté du FAI (DSLAM, concentrateur de cables, etc). L'expérience
# indique que ces files contiennent 4 secondes de trafic à 1500 kbps,
# soit 6 Mb de données. À ce niveau, l'absence de mise en attente
# diminue la latence.
#
# Avertissements:
# * Est-ce que la limitation de bande passante diminue l'efficacité de
# transferts TCP massifs ?
# - Apparemment non. L'augmentation de priorité des paquets
# d'acquittement maximise le débit en évitant de perdre de la bande
# passante à retransmettre des paquets déjà reçus.
#
# NOTE: La configuration ci-dessous fonctionne avec ma connexion ADSL
# 1.5M/128K via Pacific Bell Internet (SBC Global Services)
DEV=eth0
RATEUP=90
RATEDN=700 # Nettement inférieur à la capacité de la ligne de 1500.
# On n'a donc pas à limiter le trafic entrant jusqu'à ce
# qu'une meilleure réalisation telle que la modification
# de fenêtre TCP soit disponible.
#
# Fin des options de configuration
#
if [ "$1" = "status" ]
then
echo "[qdisc]"
tc -s qdisc show dev $DEV
tc -s qdisc show dev imq0
echo "[class]"
tc -s class show dev $DEV
tc -s class show dev imq0
echo "[filter]"
tc -s filter show dev $DEV
tc -s filter show dev imq0
echo "[iptables]"
iptables -t mangle -L MONLIMITEUR-OUT -v -x 2> /dev/null
iptables -t mangle -L MONLIMITEUR-IN -v -x 2> /dev/null
exit
fi
# Remise à zéro
tc qdisc del dev $DEV root 2> /dev/null > /dev/null
tc qdisc del dev imq0 root 2> /dev/null > /dev/null
iptables -t mangle -D POSTROUTING -o $DEV -j MONLIMITEUR-OUT 2> /dev/null > /dev/null
iptables -t mangle -F MONLIMITEUR-OUT 2> /dev/null > /dev/null
iptables -t mangle -X MONLIMITEUR-OUT 2> /dev/null > /dev/null
iptables -t mangle -D PREROUTING -i $DEV -j MONLIMITEUR-IN 2> /dev/null > /dev/null
iptables -t mangle -F MONLIMITEUR-IN 2> /dev/null > /dev/null
iptables -t mangle -X MONLIMITEUR-IN 2> /dev/null > /dev/null
ip link set imq0 down 2> /dev/null > /dev/null
rmmod imq 2> /dev/null > /dev/null
if [ "$1" = "stop" ]
then
echo "Limitation de débit désactivée sur $DEV."
exit
fi
###########################################################
#
# Limitation de trafic sortant (limite supérieure à RATEUP)
# positionnement de la taille de la file d'émission pour obtenir
# une latence d'environ 2 secondes pour les paquets de la file
# de faible priorité.
ip link set dev $DEV qlen 30
# modification de MTU du périphérique sortant.
# - Diminuer la MTU abaisse la latence mais dégrade le débit en raison de
# la surcharge IP et TCP.
ip link set dev $DEV mtu 1000
# ajout de la stratégie HTB
tc qdisc add dev $DEV root handle 1: htb default 26
# ajout de la classe de limitation principale
tc class add dev $DEV parent 1: classid 1:1 htb rate ${RATEUP}kbit
# ajout des classes filles:
# - chaque classe dispose AU MOINS de son quota de bande passante. Aucune
# classe n'est donc étouffée par les autres. Chaque classe peut également
# consommer toute la bande passante si aucune autre classe ne l'emploie.
tc class add dev $DEV parent 1:1 classid 1:20 htb rate $[$RATEUP/7]kbit \
ceil ${RATEUP}kbit prio 0
tc class add dev $DEV parent 1:1 classid 1:21 htb rate $[$RATEUP/7]kbit \
ceil ${RATEUP}kbit prio 1
tc class add dev $DEV parent 1:1 classid 1:22 htb rate $[$RATEUP/7]kbit \
ceil ${RATEUP}kbit prio 2
tc class add dev $DEV parent 1:1 classid 1:23 htb rate $[$RATEUP/7]kbit \
ceil ${RATEUP}kbit prio 3
tc class add dev $DEV parent 1:1 classid 1:24 htb rate $[$RATEUP/7]kbit \
ceil ${RATEUP}kbit prio 4
tc class add dev $DEV parent 1:1 classid 1:25 htb rate $[$RATEUP/7]kbit \
ceil ${RATEUP}kbit prio 5
tc class add dev $DEV parent 1:1 classid 1:26 htb rate $[$RATEUP/7]kbit \
ceil ${RATEUP}kbit prio 6
# ajout de la stratégie aux classes filles
# - SFQ offre un traitement sensiblement équitable de chaque classe.
tc qdisc add dev $DEV parent 1:20 handle 20: sfq perturb 10
tc qdisc add dev $DEV parent 1:21 handle 21: sfq perturb 10
tc qdisc add dev $DEV parent 1:22 handle 22: sfq perturb 10
tc qdisc add dev $DEV parent 1:23 handle 23: sfq perturb 10
tc qdisc add dev $DEV parent 1:24 handle 24: sfq perturb 10
tc qdisc add dev $DEV parent 1:25 handle 25: sfq perturb 10
tc qdisc add dev $DEV parent 1:26 handle 26: sfq perturb 10
# répartition du trafic en classe via fwmark
# - le trafic est réparti en classes de priorité suivant l'indicateur
# fwmark des paquets (ceux-ci sont positionnés avec iptables un peu plus
# loin). La classe de priorité par défaut a été mise à 1:26 de telle sorte
# que les paquets qui ne sont pas marqués se retrouvent dans la classe de
# priorité la plus faible.
tc filter add dev $DEV parent 1:0 prio 0 protocol ip handle 20 fw flowid 1:20
tc filter add dev $DEV parent 1:0 prio 0 protocol ip handle 21 fw flowid 1:21
tc filter add dev $DEV parent 1:0 prio 0 protocol ip handle 22 fw flowid 1:22
tc filter add dev $DEV parent 1:0 prio 0 protocol ip handle 23 fw flowid 1:23
tc filter add dev $DEV parent 1:0 prio 0 protocol ip handle 24 fw flowid 1:24
tc filter add dev $DEV parent 1:0 prio 0 protocol ip handle 25 fw flowid 1:25
tc filter add dev $DEV parent 1:0 prio 0 protocol ip handle 26 fw flowid 1:26
# ajout de MONLIMITEUR-OUT à la table de modification des paquets d'iptables
# - ceci déclare la table employée pour filtrer et classer les paquets
iptables -t mangle -N MONLIMITEUR-OUT
iptables -t mangle -I POSTROUTING -o $DEV -j MONLIMITEUR-OUT
# ajout de fwmark pour classer les différents types de trafic
# - fwmark est positionné de 20 à 26 suivant la classe. 20 correspond à la
# priorité la plus forte.
# Trafic sur les ports bas
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-OUT -p tcp --sport 0:1024 -j MARK --set-mark 23
# Trafic sur les ports bas
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-OUT -p tcp --dport 0:1024 -j MARK --set-mark 23
# Port ftp-data, faible priorité
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-OUT -p tcp --dport 20 -j MARK --set-mark 26
# Messagerie Immédiate AOL
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-OUT -p tcp --dport 5190 -j MARK --set-mark 23
# ICMP (ping) - forte priorité (impressionnez vos amis)
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-OUT -p icmp -j MARK --set-mark 20
# DNS (petits paquets)
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-OUT -p udp -j MARK --set-mark 21
# shell sécurisé
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-OUT -p tcp --dport ssh -j MARK --set-mark 22
# shell sécurisé
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-OUT -p tcp --sport ssh -j MARK --set-mark 22
# telnet (hum ...)
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-OUT -p tcp --dport telnet -j MARK --set-mark 22
# telnet (hum ...)
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-OUT -p tcp --sport telnet -j MARK --set-mark 22
# IPSec - la surcharge n'est pas connue ...
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-OUT -p ipv6-crypt -j MARK --set-mark 24
# Serveur WWW local
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-OUT -p tcp --sport http -j MARK --set-mark 25
# Petits paquets (des ACK probablement)
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-OUT -p tcp -m length --length :64 -j MARK --set-mark 21
# Répétition - on marque les paquets restants à 26 (faible priorité)
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-OUT -m mark --mark 0 -j MARK --set-mark 26
# Fin de la limitation sortante
#
####################################################
echo "Limitation de trafic sortant activé sur $DEV. Débit: ${RATEUP}kbit/sec."
# Décommenter la ligne suivante pour n'avoir que la limitation de trafic montant.
# exit
####################################################
#
# Limitation du trafic entrant (débit maximal de RATEDN)
# on force le chargement du module imq
modprobe imq numdevs=1
ip link set imq0 up
# ajout de la stratégie de mise en file d'attente
# - par défaut une classe 1:21 à faible priorité
tc qdisc add dev imq0 handle 1: root htb default 21
# ajout de la classe de limitation principale
tc class add dev imq0 parent 1: classid 1:1 htb rate ${RATEDN}kbit
# ajout des classes filles
# - trafic TCP en 21, le reste en 20
#
tc class add dev imq0 parent 1:1 classid 1:20 htb rate $[$RATEDN/2]kbit \
ceil ${RATEDN}kbit prio 0
tc class add dev imq0 parent 1:1 classid 1:21 htb rate $[$RATEDN/2]kbit \
ceil ${RATEDN}kbit prio 1
# ajout de la stratégie de limitation aux classes filles
# - voir les remarques ci-dessus sur SFQ.
tc qdisc add dev imq0 parent 1:20 handle 20: sfq perturb 10
tc qdisc add dev imq0 parent 1:21 handle 21: red limit 1000000 \
min 5000 max 100000 avpkt 1000 burst 50
# répartition du trafic en classe via fwmark
# - le trafic est réparti en classes de priorité suivant l'indicateur
# fwmark des paquets (ceux-ci sont positionnés avec iptables un peu plus
# loin). La classe de priorité par défaut à été mise à 1:26 de telle sorte
# que les paquets qui ne sont pas marqués se retrouvent dans la classe de
# priorité la plus faible.
tc filter add dev imq0 parent 1:0 prio 0 protocol ip handle 20 fw flowid 1:20
tc filter add dev imq0 parent 1:0 prio 0 protocol ip handle 21 fw flowid 1:21
# ajout de MONLIMITEUR-IN à la table de modification des paquets d'iptables
iptables -t mangle -N MONLIMITEUR-IN
iptables -t mangle -I PREROUTING -i $DEV -j MONLIMITEUR-IN
# ajout de fwmark pour classer les différents types de trafic
# - fwmark est positionné de 20 à 21 suivant la classe. 20 correspond à la
# priorité la plus forte.
# Forte priorité pour les paquets non TCP
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-IN -p ! tcp -j MARK --set-mark 20
# Les petits paquets TCP sont probablement des ACK
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-IN -p tcp -m length --length :64 -j MARK --set-mark 20
# shell sécurisé
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-IN -p tcp --dport ssh -j MARK --set-mark 20
# shell sécurisé
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-IN -p tcp --sport ssh -j MARK --set-mark 20
# telnet (hum ...)
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-IN -p tcp --dport telnet -j MARK --set-mark 20
# telnet (hum ...)
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-IN -p tcp --sport telnet -j MARK --set-mark 20
# Répétition - les paquets sans marque sont positionnés à 21 (faible priorité)
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-IN -m mark --mark 0 -j MARK --set-mark 21
# on envoie les paquets précédents à l'interface imq0.
iptables -t mangle -A MONLIMITEUR-IN -j IMQ
# Fin de la limitation de trafic entrant.
#
####################################################
echo "Limitation de trafic entrant activée sur $DEV. Débit: ${RATEDN}kbit/sec."
</programlisting>
</sect2>
</sect1>
<sect1 id="testing">
<title>Test</title>
<para>
La méthode de test la plus facile consiste à saturer le lien montant
avec du trafic à faible priorité. Si le trafic telnet et le ping ont
une priorité élevée par opposition aux transferts FTP, l'augmentation
de délai des pings lorsqu'un transfert FTP s'établit devrait être
négligeable par rapport à ce qu'elle devient en l'absence de file
d'attente. Des pings en dessous de 100ms dépendent de la configuration.
Des pings au dessus d'une ou deux secondes signalent une anomalie.
</para>
</sect1>
<sect1 id="onward">
<title>Ça fonctionne. Et maintenant ?</title>
<para>
Maintenant que la bande passante est gérée, il faut s'en servir. Après
tout, elle a été payée !
</para>
<itemizedlist mark="bullet">
<listitem><para>
Utilisez un client Gnutella et PARTAGEZ VOS FICHIERS sans dégrader les
performances de votre réseau.
</para></listitem>
<listitem><para>
Hébergez un site web sans que la consultation ne ralentisse vos
sessions Quake.
</para></listitem>
</itemizedlist>
</sect1>
</article>
