Introduction

Le routage multicast est utilisé pour acheminer des paquets de manière efficace à plusieurs destinations simultanément, sans nécessiter de multiples transmissions unicast. Il est principalement utilisé pour la diffusion en continu de contenu média, les mises à jour logicielles, les jeux en ligne, et d’autres applications nécessitant une distribution de données à plusieurs récepteurs.

Que se passe-t-il lorsqu’un flux multicast parvient à un routeur ?

Quand un flux multicast atteint un routeur sans routage multicast configuré, diverses réactions peuvent survenir, la plus fréquente étant :

Absence de transmission : Faute d’une configuration de routage multicast, le routeur ne parvient pas à identifier ni à gérer adéquatement les paquets multicast. En conséquence, ces paquets ne sont habituellement pas acheminés vers d’autres interfaces.

objectif du routage multicast

L’objectif du routage multicast est de permettre la distribution efficace de paquets de données à destination d’un groupe de destinataires sans avoir à envoyer des copies individuelles du paquet à chaque destinataire. Voici les principaux objectifs et avantages du routage multicast :

1. Efficacité de la Bande Passante : Au lieu d’envoyer plusieurs copies du même paquet à différents destinataires (comme c’est le cas avec unicast), le routage multicast permet d’envoyer un seul paquet qui est ensuite dupliqué au niveau des routeurs pour atteindre tous les membres du groupe multicast.
2. Scalabilité : Les réseaux multicast permettent de diffuser du contenu à un grand nombre de destinataires sans surcharger la source ou les liens du réseau.
3. Flexibilité : Les membres peuvent rejoindre ou quitter un groupe multicast à tout moment. Les routeurs s’adaptent dynamiquement à ces changements pour optimiser la distribution.
4. Réduction de la Charge sur les Serveurs : Les serveurs n’ont pas à gérer de multiples connexions pour distribuer le même contenu à plusieurs clients. Ils peuvent envoyer une seule fois le flux, et le réseau se charge de le distribuer.
5. Applications Spécifiques : Le multicast est crucial pour certaines applications comme la diffusion IPTV, la téléconférence, les jeux en ligne, et d’autres applications qui nécessitent la diffusion simultanée de données à plusieurs utilisateurs.

En somme, l’objectif principal du routage multicast est d’optimiser et d’efficacement gérer la distribution de paquets à des groupes de destinataires tout en économisant la bande passante et les ressources du réseau.

Concepts clés du multicast

Adresses multicast :

• Contrairement aux adresses unicast qui identifient une seule interface ou aux adresses broadcast qui identifient toutes les interfaces, les adresses multicast identifient plusieurs interfaces.
• Dans IPv4, les adresses multicast sont dans la plage 224.0.0.0 à 239.255.255.255.
• Dans IPv6, elles commencent par “FF“.

Groupes multicast : Les récepteurs intéressés par un flux de données multicast s’inscrivent à un groupe multicast spécifique identifié par une adresse multicast.

Arbre de distribution : Les paquets multicast sont transmis en suivant un arbre de distribution qui couvre tous les récepteurs. Il existe deux types principaux : Arbre Source (SPT) et Arbre de Partage (Shared Tree).

IGMP (Internet Group Management Protocol) : Protocole utilisé entre les hôtes et les routeurs pour signaler l’appartenance à un groupe multicast.

Protocoles de routage multicast

1. Dense Mode : PIM-DM (Protocol Independent Multicast – Dense Mode) : Il est basé sur le principe du flood and prune. Il inonde d’abord le réseau avec des paquets multicast, puis élagage (prune) les branches où il n’y a pas de récepteurs intéressés.
2. Sparse Mode : PIM-SM (Protocol Independent Multicast – Sparse Mode) : Contrairement au PIM-DM, le PIM-SM est plus efficace pour les réseaux étendus où les membres du groupe multicast sont dispersés. Il utilise un point de rendez-vous (RP) pour éviter l’inondation initiale.
3. PIM-SSM (PIM Source Specific Multicast) : Une évolution du PIM-SM où les récepteurs spécifient explicitement le flux d’une source particulière qu’ils souhaitent recevoir.
4. Multicast OSPF (MOSPF) : Une extension de l’OSPF standard pour prendre en charge le routage multicast.
5. DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol) : L’un des premiers protocoles de routage multicast basé sur le protocole de routage unicast RIP.

Fonctionnement général

1. Rejoindre un groupe : Un hôte intéressé à recevoir un flux multicast envoie un message IGMP Join pour signaler son intérêt à son routeur local.
2. Création de l’arbre de distribution : Les routeurs utilisent des protocoles tels que PIM pour construire un arbre de distribution pour acheminer les paquets multicast.
3. Transmission de données : La source envoie des paquets au groupe multicast. Les routeurs prennent ensuite ces paquets et les acheminent à travers l’arbre de distribution vers tous les récepteurs intéressés.
4. Quitter un groupe : Si un hôte n’est plus intéressé par le flux multicast, il envoie un message IGMP Leave. Le routeur peut ensuite ajuster l’arbre de distribution si nécessaire.

Configuration

Étape 1 : Activer le routage multicast sur le routeur :

Router(config)# ip multicast-routing

Étape 2 : Configurer une interface pour le routage multicast en mode dense :

Router(config)# interface GigabitEthernet 0/0  
Router(config-if)# ip address  192.168.1.1 255.255.255.0 
Router(config-if)# ip pim dense-mode  
Router(config-if)# exit 

Étape 3 : Répétez l’étape 2 pour toutes les interfaces qui nécessitent le support multicast :

Router(config)# interface GigabitEthernet 0/1 
Router(config-if)# ip address  10.1.1.1 255.255.255.0 
Router(config-if)# ip pim dense-mode 
Router(config-if)# exit

Étape 4 (Optionnel) : Si vous avez besoin de définir une interface comme RP (Point de Rendez-vous), même si cela est typiquement utilisé pour le Sparse Mode, vous pouvez le faire ainsi :

Router(config)# ip pim rp-address 192.168.1.1

Étape 5 : Pour vérifier la configuration et le fonctionnement :

Router# show ip pim interface  
Router# show ip mroute

Notez que le PIM en mode dense utilise par défaut l’inondation initiale du trafic multicast et élagage des branches non nécessaires. Cela signifie que, lorsque vous activez le PIM en mode dense, le trafic sera inondé dans le réseau jusqu’à ce que les routeurs indiquent qu’il n’y a pas de membres du groupe intéressés sur une branche donnée.

Conclusion

Le routage multicast offre une méthode efficace et évolutive pour distribuer des données à plusieurs récepteurs simultanément. Bien qu’il présente de nombreux avantages, sa mise en œuvre peut être complexe en raison de la nécessité de coordonner plusieurs protocoles et mécanismes.