Qu’est-ce que la latence réseau dans les commutateurs Ethernet ?

La latence réseau, un aspect essentiel des réseaux modernes, a un effet profond sur l’efficacité de la transmission des données. La latence Ethernet est un terme qui revient fréquemment， mais en avez-vous une compréhension approfondie ? Cet article explique ce qu’est la latence réseau, ce qui provoque les retards réseau, comment la mesurer et comment la réduire avec des commutateurs Ethernet. Poursuivez votre lecture pour en savoir plus.

Qu’est-ce que la latence réseau ?

La signification de la latence dans les réseaux

Le terme « latence réseau » désigne le délai de transmission des données sur un réseau. La latence d’un commutateur Ethernet désigne le temps spécifique nécessaire à un paquet Ethernet pour traverser un commutateur réseau. Un réseau présentant un délai long est appelé réseau à forte latence, tandis qu’un réseau présentant un délai court est appelé réseau à faible latence.

Switch Ethernet La latence peut être conceptualisée selon deux perspectives - la latence unidirectionnelle et la latence aller-retour. Cette dernière est généralement utilisée comme indicateur principal et inclut le temps total nécessaire à un paquet Ethernet pour voyager de la source à la destination. Aujourd’hui, le délai aller-retour est un indicateur important, car l’appareil utilise le protocole réseau TCP/IP pour envoyer les données spécifiques à leur destination et attend qu’un accusé de réception revienne avant d’en envoyer d’autres. Par conséquent, cette méthode a un impact significatif sur les performances du réseau. 

L’importance du délai réseau

Alors qu’un nombre croissant d’entreprises entreprennent leur transformation numérique, elles utilisent des applications et services basés sur le cloud pour exécuter des fonctions métier essentielles. Les activités opérationnelles reposent également sur les données collectées à partir d’appareils intelligents connectés à Internet, collectivement désignés sous le nom d’Internet des objets (IoT). Les retards de latence peuvent entraîner des inefficacités, en particulier dans les opérations en temps réel dépendant des données de capteurs. De plus, une latence élevée réduit le retour sur les investissements réalisés pour augmenter la capacité du réseau, affectant l’expérience utilisateur et la satisfaction client, même si les entreprises ont mis en place des infrastructures réseau coûteuses.

Quelles sont les causes  de la latence dans le réseau ?

Les sections précédentes ont couvert le concept de latence réseau. Cette section explore les causes de la latence. De nombreux facteurs contribuent à la durée de la latence réseau. Voici quelques facteurs potentiels qui peuvent y contribuer.

Impact du support de transmission

Comme les données sont transmises par des supports ou des liaisons de transmission, l’impact des supports ou des liaisons de transmission sur la latence est significatif. Par exemple, la latence dans les réseaux à fibre optique est plus faible que dans les réseaux sans fil. De même, chaque fois qu’un réseau passe d’un type de support à un autre, le temps total de transmission augmente de quelques millisecondes.

Analyse de l’en-tête 

La latence peut survenir dans les commutateurs Ethernet, car ils nécessitent parfois un délai supplémentaire pour analyser les détails de l’en-tête des paquets et intégrer les données essentielles. Cela peut entraîner un temps de traversée prolongé pour les paquets passant par le commutateur. 

Délais de paquets liés au stockage

Des retards de stockage peuvent survenir lorsque les paquets subissent des délais de stockage ou d’accès au disque au niveau de dispositifs intermédiaires tels que les commutateurs et les ponts.

Latence du processus de sécurité

Le délai réseau peut être influencé par les processus antivirus et de sécurité, qui nécessitent du temps pour effectuer la recombinaison et le désassemblage des messages avant la transmission.

Bogues logiciels

Les retards peuvent provenir de bogues logiciels du côté de l'utilisateur, contribuant à la latence du réseau.

Mesure de la latence réseau dans les commutateurs Ethernet

Comme le montre clairement le chapitre précédent, la latence des commutateurs constitue un élément essentiel qui influe sur la latence réseau. Dès lors, la question se pose : comment la mesurer ?

Spécification IEEE RFC2544

La spécification IEEE RFC2544 fournit une approche largement acceptée pour évaluer la latence des dispositifs de type store-and-forward. RFC2544 exige que le test de délai soit répété au moins 20 fois et que le résultat corresponde à la moyenne de tous les résultats de test.

Netperf 

Netperf est un outil de mesure des performances réseau pour les transports basés sur TCP ou UDP. Les résultats des tests Netperf reflètent la vitesse à laquelle un système peut envoyer des données à un autre système et la vitesse à laquelle l’autre système peut recevoir des données.

Ping Pong

Ping Pong représente une approche utilisée pour évaluer la latence au sein d’un cluster de calcul haute performance. Cette méthode évalue la durée aller-retour des appels de procédure distante (RPC) transmis via l’interface de passage de messages (MPI).

Comment réduire la latence du réseau avec des commutateurs Ethernet ?

Différentes méthodologies sont employées pour minimiser la latence réseau à l’aide de commutateurs Ethernet. Ces approches comprennent :

Augmentation de la capacité du réseau

L’une des approches les plus simples et les plus efficaces pour atténuer la latence et les collisions consiste à équiper votre commutateur Ethernet de la capacité requise.   Il est important de vérifier si le commutateur offre la possibilité d’étendre la capacité du réseau.   Les commutateurs Ethernet qui garantissent une perte de paquets nulle jouent un rôle essentiel dans l’amélioration des performances du réseau. Le Link Aggregation Control Protocol, ou LACP en abrégé, est une fonctionnalité standard qui améliore les performances du réseau grâce à l’agrégation de ports. Pour en savoir plus sur LACP, veuillez lire cet article :  LACP vs PAGP : quelle est la différence ? - QSFPTEK

Utilisation des VLAN pour la segmentation du réseau

Étant donné que les réseaux plats conventionnels entraînent souvent une surcharge des liens, les commutateurs Ethernet dotés de capacités VLAN peuvent acheminer efficacement le trafic vers ses destinations prévues.  Une gamme de commutateurs Ethernet VLAN de couche 2 et de couche 3 est disponible pour la segmentation du trafic en fonction de facteurs tels que le port, l’attribution dynamique de VLAN, le protocole, l’adresse MAC, etc.

Mise en œuvre de la technologie Cut-Through

Cette méthode concerne les systèmes de commutation de paquets et vise à minimiser les latences réseau.  La commutation cut-through réduit la latence réseau en permettant au commutateur de commencer le transfert des paquets avant même que le paquet complet ne soit reçu, dès que l’adresse de destination est traitée.  Toutefois, il est important de noter que cette technologie fonctionne de manière optimale lorsqu’elle est appliquée à des ports fonctionnant à la même vitesse.

Réduire la latence avec RDMA

RDMA, ou Remote Direct Memory Access, est une technologie réseau de pointe qui révolutionne l’efficacité du transfert de données. Contrairement aux méthodes traditionnelles qui impliquent le CPU, RDMA permet l’échange direct de données entre les mémoires des ordinateurs au sein d’un réseau. Cela contourne le CPU et réduit la latence, ce qui accélère la communication des données pour des tâches telles que les simulations en temps réel, l’analyse de données et le calcul haute performance. QSFPTEK's S5600 et S7600 Les commutateurs de la série prennent en charge RDMA afin de fournir un débit élevé et une latence ultra-faible.

Conclusion

En conclusion, la latence réseau est essentielle pour une transmission efficace des données dans les commutateurs Ethernet. L’objectif de cet article est de clarifier le concept de latence Ethernet dans les commutateurs Ethernet et de donner un aperçu des stratégies permettant de la réduire. Bien qu’il ne soit pas possible d’éliminer complètement la latence réseau, l’objectif est de la minimiser autant que possible. Comprendre les implications de la latence réseau et appliquer des stratégies d’atténuation sont essentiels dans le paysage actuel dépendant des réseaux.