Le routage multicast est un protocole qui envoie simultanément une seule copie des données à plusieurs utilisateurs sur un réseau fermé. Les usages les plus courants de la multidiffusion sont la visioconférence et la diffusion de contenus multimédias sur des réseaux organisationnels, comme ceux des hôtels ou des campus.
Le routage multicast a toutefois de nombreuses autres utilisations. Voici un aperçu de certains des cas les plus courants, de son fonctionnement, des catégories de routage multicast, ainsi que des protocoles et exemples les plus connus qui en font une technique intemporelle.
À quoi sert la multidiffusion ?
L’objectif principal de la multidiffusion est d’envoyer une seule copie d’un paquet de données vers des destinations sélectionnées, afin que seuls les appareils qui demandent ces informations les reçoivent. Avant cela, les tables de routage identifient les points de terminaison pour s’assurer qu’ils disposent de la bonne adresse.
À l’inverse, la monodiffusion envoie un paquet à une seule source, tandis que la diffusion générale envoie simultanément un paquet à toutes les sources.
Cette distribution sélective répond à plusieurs objectifs. Premièrement, elle optimise une topologie sans boucle, permettant au protocole de trouver les chemins les plus courts pour recevoir les données. Deuxièmement, elle ne tente d’envoyer les paquets de données qu’une seule fois et ne sollicite à nouveau les nœuds que s’ils émettent des demandes.
En général, la multidiffusion nécessite peu de bande passante, puisqu’elle n’envoie qu’un seul flux d’informations. Elle est donc idéale pour de grandes quantités de données destinées à plusieurs logiciels et technologies, comme les contenus multimédias.
L’utilisation de la bande passante peut augmenter ou diminuer, car tous les destinataires ne formuleront pas nécessairement des demandes persistantes s’ils manquent la multidiffusion. Toutefois, les tentatives répétées de quelques utilisateurs peuvent accroître le trafic.
Enfin, la multidiffusion est extrêmement évolutive, car elle rend les données accessibles à un grand nombre de personnes sans les contraintes d’une diffusion générale. Elle devrait répartir le trafic de manière à faciliter sa supervision, à éviter la congestion et à laisser de la marge pour les interventions d’assistance lorsque cela est nécessaire.
Fonctionnement du routage multicast
Le routage multicast commence par envoyer les données à un groupe sélectionné de récepteurs, qui les filtrent ensuite vers d’autres récepteurs nécessaires, à la manière des branches d’un arbre. C’est pourquoi ces configurations sont souvent appelées arbres multicast.
C’est une autre façon dont la multidiffusion réduit la latence et la consommation de bande passante, puisqu’elle ne tente pas d’envoyer davantage de transmissions qu’elle ne peut en gérer. La répartition des nœuds chargés de diffuser les informations aide les récepteurs à accéder rapidement aux données.
La multidiffusion nécessite un serveur capable de gérer plusieurs protocoles. Sinon, elle ne pourra pas fonctionner correctement sur les LAN ou les WAN. Le protocole de multidiffusion indépendant du protocole (PIM) et le protocole de gestion des groupes Internet (IGMP) permettent aux routeurs de créer les branches de l’arbre et d’accéder aux données. IGMP informe les points de rendez-vous multicast du nombre de destinataires et de leur emplacement.
Classification des arbres multicast
Deux catégories de routage multicast illustrent la polyvalence du protocole : l’arbre basé sur la source (SBT) et l’arbre partagé par le groupe (GST). Elles montrent également que le routage multicast doit fonctionner avec des protocoles supplémentaires pour optimiser son utilisation.
Arbre basé sur la source (SBT)
Dans une approche SBT, l’origine du routage multicast crée un arbre, et chaque groupe peut être directement suivi jusqu’à la source initiale. Parallèlement, chaque nœud peut continuer à développer d’autres branches, car chacun d’eux continue de transmettre la source.
Les SBT sont notés source, groupe (S, G). Ils tentent de trouver l’itinéraire le plus rapide vers autant de récepteurs que possible, en réduisant la distance parcourue par les données à chaque transfert. Ils sont donc également appelés arbres du plus court chemin (SPT).
Arbre partagé par le groupe (GST)
Les GST envoient les paquets depuis plusieurs sources, qui convergent vers un point de rendez-vous (RP). Le RP achemine ensuite ces paquets le long de l’arbre partagé.
Les GST sont notés (*, G), avec un astérisque (*) à la place de la source, puisque celle-ci peut correspondre à un nombre quelconque d’origines différentes situées au-delà du RP.
La transmission peut être bidirectionnelle dans cette configuration. Par conséquent, tous les membres ne doivent pas nécessairement être reliés au routeur ou au cœur de réseau initial.
Comment le routage multicast est-il pris en charge ?
Le routage multicast n’est pas activé par défaut et peut ne pas être pris en charge sur tous les réseaux. Lorsqu’il est pris en charge, les utilisateurs peuvent l’activer ou le désactiver dans les paramètres réseau. Vous pouvez configurer votre routeur pour prendre en charge n’importe quel protocole de routage multicast. L’hôte se voit alors attribuer une adresse IP que les récepteurs en aval peuvent facilement identifier.
Il utilise une base d’informations de transmission multicast (MFIB) et envoie les informations vers la base d’informations de routage (MRIB). Ces bases servent à maintenir les communications ouvertes avec d’autres protocoles et à suivre la vitesse de transmission des données ainsi que le nombre d’octets.
Les 3 principaux protocoles de routage multicast
Plusieurs protocoles de routage renforcent les capacités de la multidiffusion, mais les plus utilisés sont le mode dense, le mode clairsemé et le transfert par le chemin inverse.
Mode dense
En mode dense, la source distribue les données à chaque sous-réseau inclus dans le réseau multicast. On parle également d’inondation, car cette méthode envoie les paquets avec moins de discernement que les autres variantes de protocoles.
Tous les routeurs ne sont toutefois pas obligés d’accepter le paquet. Les messages d’élagage peuvent demander aux nœuds émetteurs de ne pas leur envoyer les informations, ce qui contribue à réduire les émissions de données inutiles.
Le protocole PIM peut fonctionner dans un type de routage multicast en mode dense, car il crée autant de chemins courts que possible vers les destinataires.
Mode clairsemé
Alors que le mode dense diffuse massivement les données vers les réseaux connectés, le mode clairsemé ne le fait que lorsqu’une demande est formulée.
Les protocoles de ce type réduisent la consommation de bande passante et permettent aux nœuds qui rejoignent le groupe multicast de recevoir progressivement les données lorsqu’ils formulent une demande spécifique.
Comme pour le mode dense, il existe également un modèle PIM en mode clairsemé.
Transfert par le chemin inverse
Le transfert par le chemin inverse effectue une vérification automatique afin que les nœuds ne puissent pas recevoir les mêmes informations que celles qu’ils ont envoyées, car l’émetteur n’examinera pas cette interface.
Bien que le routage multicast optimise les chemins courts, il peut parfois provoquer des boucles lorsque les paquets trouvent continuellement d’autres nœuds connectés. Dans ce cas, il peut gaspiller involontairement des ressources en renvoyant les données à l’émetteur d’origine. Le transfert par le chemin inverse permet d’envoyer et de recevoir les données de manière plus ciblée.
4 exemples de multidiffusion
Le routage multicast a de nombreuses utilisations, mais les plus courantes sont la diffusion de contenus multimédias sur IPTV, la visioconférence, la distribution de fichiers et les appareils de l’Internet des objets (IoT).
Ces exemples peuvent aider à contextualiser la multidiffusion et à comprendre ses utilisations les plus pertinentes, ainsi que ce qui la distingue des autres protocoles de routage. Même si la monodiffusion ou la diffusion générale peuvent suffire pour distribuer des contenus multimédias ou de grandes quantités de données, elles ne constituent pas toujours la solution optimale.
- Diffusion en continu : Il s’agit de l’une des applications de la multidiffusion les plus répandues : elle permet de distribuer des vidéos ou d’autres contenus multimédias aux utilisateurs d’un campus d’entreprise, d’une école ou d’un hôtel. La diffusion en direct d’événements et de concerts se fait également parfois par multicast.
- Visioconférence : Des appels Zoom aux grandes sessions de formation vidéo, la multidiffusion permet à de nombreux participants de prendre part au même événement sans surcharger le serveur.
- Distribution de fichiers : La gestion des correctifs par liaison radio, le déploiement d’images de systèmes d’exploitation et même les cours boursiers peuvent tous être diffusés en multicast sur les réseaux d’entreprise.
- Appareils IoT : Les capteurs intégrés aux appareils IoT traduisent et envoient les informations aux bases de données, aux systèmes d’IA et à d’innombrables autres sources lorsqu’ils recueillent des données. Ces systèmes peuvent s’appuyer sur la multidiffusion pour surveiller la cybersécurité et s’assurer que les bons destinataires reçoivent les informations.
La multidiffusion pourrait s’appliquer aux expériences de formation professionnelle à grande échelle ou aux événements de jeu en réalité virtuelle. Les possibilités continuent de s’étendre à mesure que de nouvelles technologies apparaissent, repoussant les limites de ce que les multidiffusions peuvent transmettre sur les réseaux et de la manière dont elles peuvent faire vivre ces expériences.
Il convient de noter que les réseaux de diffusion de contenu (CDN) tels que Netflix, bien qu’ils partagent de nombreuses caractéristiques avec la multidiffusion, utilisent généralement la monodiffusion. Cela peut accroître la latence sur le réseau domestique de l’organisation, mais offre une plus grande souplesse pour distribuer des contenus multimédias à la demande sur Internet.
En résumé : protocole de routage multicast
Le routage multicast est nécessaire pour gérer les usages technologiques modernes, comme la visioconférence, et répondre à une demande de données qui atteint de nouveaux sommets, des télétravailleurs à une jeune génération toujours plus tournée vers la technologie.
Les routeurs doivent être configurés manuellement pour le prendre en charge, mais ces mesures réservent le routage multicast aux situations les plus optimisées, afin de maintenir une circulation efficace et sûre des ressources numériques vers les destinataires qui en ont besoin.