• Introduction
  
• Monodiffusion, diffusion et multidiffusion
  
• MBone, réseaux LAN et WAN
  
• Fonctionnement de la multidiffusion IP
  
• Synthèse
  

INTRODUCTION

La puissance accrue des ordinateurs personnels a permis l'exécution d'applications multimédias sur le Bureau. Désormais, ces applications sont conçues pour être exécutées sur le réseau. Des applications, telles que la conférence audio et la vidéoconférence ainsi que la transmission d'événements enregistrés ou en direct à l'aide de données audio et vidéo, ne sont que deux exemples parmi les nombreuses applications qui permettent de réunir multimédia et réseaux.

Les réseaux modernes sont conçus pour transmettre de façon fiable des données telles que des fichiers d'un point à un autre. La fonctionnalité multimédia impose d'autres exigences au réseau. En premier lieu, certains types de données, telles que les données audio, ne peuvent être soumises à aucun délai de transmission. Un réseau dont la tâche principale consiste à déplacer des fichiers d'un endroit à un autre peut transmettre les paquets de données de façon inégale ; si des parties d'un fichier arrivent plus lentement ou dans le désordre, cela ne constitue pas un problème. La prise en charge multimédia, par contre, nécessite que les paquets de données arrivent chez le client à l'heure et dans l'ordre souhaité. Les protocoles en temps réel et les garanties de qualité de service sur le réseau permettent d'assurer cette fiabilité de transmission. D'autre part, les applications multimédias transmettent un volume important de données sur le réseau, utilisant par conséquent plus de bande passante réseau que les opération réseau classiques telles que le transfert de fichiers. La multidiffusion, qui nous concerne dans ce document, constitue une solution à ce problème.

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MONODIFFUSION, DIFFUSION ET MULTIDIFFUSION

La vaste majorité du trafic réseau de nos jours est en monodiffusion : une copie distincte des données est envoyée de la source à chaque client qui la demande. Les réseaux prennent également en charge la diffusion. Lors de la diffusion de données, une seule copie des données est envoyée à tous les clients sur le réseau. Toutefois, lorsque les mêmes données doivent être envoyées à un groupe de clients spécifique sur le réseau, ces deux méthodes s'avèrent peu efficaces en termes de bande passante : la monodiffusion gaspille de la bande passante en envoyant plusieurs copies des données, tandis que la diffusion gaspille elle aussi de la bande passante en envoyant les données à l'ensemble du réseau, que les clients aient demandé ces données ou non. La diffusion peu en outre ralentir inutilement les performances des ordinateurs clients. Chaque client doit traiter les données diffusées, qu'elles soient pertinentes ou non.

En envoyant une seule copie des données aux clients qui en font la demande, la multidiffusion tire profit des avantages de ces deux approches sans en présenter les inconvénients. Cette méthode permet ainsi d'éviter l'envoi de plusieurs copies des données sur le réseau, ainsi que l'envoi de données aux clients qui n'en ont pas l'usage. La multidiffusion permet de déployer des applications multimédias sur le réseau tout en réduisant au minimum leurs exigences en termes de bande passante. Le graphique ci-dessous compare la charge réseau par client lors de la monodiffusion d'un flux de données audio PCM de 8 Kbits/s et de la multidiffusion de ce même flux et illustre le gain de bande passante que représente la multidiffusion.

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MBONE, RÉSEAUX LAN ET WAN

À l'heure actuelle, le réseau de multidiffusion le plus connu et le plus utilisé est le MBone (Internet Multicast Backbone). Le MBone est un réseau virtuel composé des parties d'Internet (parfois appelées « îlots de multidiffusion ») sur lesquelles la multidiffusion est activée. Les transmissions de multidiffusion devant voyager dans des zones Internet qui ne prennent pas encore en charge la multidiffusion sont envoyées en monodiffusion jusqu'à ce qu'elles atteignent l'îlot de multidiffusion suivant. Ce processus est connu sous le nom de « tunneling ».

Îlots de multidiffusion et tunnels
Créé en 1992, le MBone est aujourd'hui constitué de plus de 2000 sous-réseaux. Il a été utilisé pour la multidiffusion vidéo et audio en direct d'événements tels que les conférences IETF (Internet Engineering Task Force), les astronautes de la NASA travaillant dans l'espace et les Rolling Stones en concert. Le MBone a démontré l'utilité et la faisabilité de la technologie de multidiffusion pour envoyer des données multimédias sur un réseau.

L'évolution du matériel utilisé pour la multidiffusion, qui consiste essentiellement en des routeurs de multidiffusion et leurs logiciels, permet désormais aux entreprises de transmettre en multidiffusion sur leurs propres réseaux locaux (LAN) ou étendus (WAN). Cette technologie peut être utilisée dans tous les scénarios dans lesquels plusieurs personnes (voire des centaines ou des milliers de personnes) requièrent les mêmes données. Étant donné que ces données peuvent être transmises en multidiffusion en direct, la multidiffusion constitue la méthode idéale pour communiquer des informations actuelles à un public étendu. Par exemple, les tendances des ventes hebdomadaires peuvent être présentées par multidiffusion à tous les directeurs de vente régionaux. Des événements, tels que l'introduction sur le marché d'un produit ou une conférence de presse importante, peuvent également être transmis en multidiffusion. La multidiffusion prend également en charge la communication bidirectionnelle, ce qui permet par exemple à des personnes éloignées les unes des autres de réaliser une conférence en direct avec données audio/vidéo et tableau blanc.

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FONCTIONNEMENT DE LA MULTIDIFFUSION IP

La multidiffusion se base sur un modèle de communications « push », c'est-à-dire que, à l'instar d'une diffusion radiophonique ou télévisée, les personnes qui souhaitent recevoir une transmission de multidiffusion règlent leur poste sur la station appropriée. Dans le cas de la multidiffusion, l'utilisateur demande simplement à la carte réseau de son ordinateur d'écouter une adresse IP spécifique pour la multidiffusion. L'ordinateur qui émet la multidiffusion ne doit pas nécessairement savoir qui a décidé de la recevoir.

Multidiffusion réseau
La multidiffusion nécessite les mécanismes suivants :

• Les clients doivent savoir quand une multidiffusion qui les intéresse sera disponible.
• Les clients doivent pouvoir indiquer qu'ils souhaitent recevoir la multidiffusion.
• Le réseau doit router les données de manière efficace vers les clients qui souhaitent les recevoir.
  

Outre le protocole SDP, il existe plusieurs autres méthodes d'annonce des multidiffusions. Par exemple, sur un intranet d'entreprise, les multidiffusions peuvent être annoncées à l'aide de pages Web. Des contrôles incorporés à la page Web peuvent alors recevoir les données de multidiffusion.

Groupes de multidiffusion
Pour indiquer qu'ils souhaitent recevoir une multidiffusion, les clients deviennent membres du groupe auquel la multidiffusion est adressée. Le protocole IGMP (Internet Group Management Protocol) se charge de cette tâche.

Les groupes de multidiffusion offrent plusieurs avantages. Ils sont dynamiques, les clients pouvant se joindre au groupe ou le quitter à tout moment. La création et la suppression d'un groupe ne requièrent aucune préparation complexe : lorsqu'un groupe ne contient aucun membre, il n'existe simplement plus sur le réseau. Les groupes sont également très évolutifs car plus la multidiffusion attire de clients, plus il y aura de chances qu'elle soit routée près d'eux.

Lorsqu'un client se joint à un groupe, il démarre deux processus : tout d'abord, un message IGMP est envoyé au routeur local du client pour l'informer que le client souhaite recevoir les données envoyées à ce groupe. D'autre part, le client configure son processus IP et sa carte réseau pour recevoir la multidiffusion sur l'adresse et le port du groupe. Les adresses de multidiffusion sont des adresse IP de classe D allant de 224.0.0.0 à 239.255.255.255. Les adresses IP de classe D sont automatiquement mappées vers des adresses de multidiffusion Ethernet IEEE-802, ce qui simplifie l'implémentation de la multidiffusion IP sur Ethernet. Lorsqu'un client quitte un groupe alors qu'il était le seul à recevoir la multidiffusion sur ce sous-réseau spécifique, le routeur cesse d'envoyer les données au sous-réseau de ce client, libérant ainsi de la bande passante sur cette partie du réseau.

Routage de multidiffusion
La majeure partie du travail nécessaire pour activer la multidiffusion est effectuée par les routeurs du réseau et les protocoles qu'ils exécutent. Il y a deux ans, plusieurs fabricants de routeurs, leaders sur le marché, ont commencé à ajouter la fonctionnalité de multidiffusion à leurs routeurs. Pour activer la multidiffusion sur ces routeurs, il suffit de mettre à jour leurs logiciels et d'ajouter de la mémoire.

Il existe plusieurs protocoles de routage de multidiffusion à l'heure actuelle : DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol), MOSPF (Multicast Open Shortest Path First Protocol) et PIM (Protocol-Independent Multicast). Ces protocoles ont pour tâche de créer des chemins de transmission de multidiffusion dans le réseau et utilisent un certain nombre d'algorithmes pour effectuer cette tâche de manière efficace.

Chemin d'accès aux données de multidiffusion routées
Dans un chemin de transmission efficace, les données de multidiffusion ne sont transmises qu'aux clients qui souhaitent les recevoir et cette transmission est effectuée par le plus court chemin possible. Si les données parcourent d'autres parties du réseau, il en résulte une perte inutile de bande passante. Vous pouvez visualiser le réseau sous forme d'un arbre. La source de la multidiffusion envoie les données vers les branches de l'arbre. Les routeurs se chargent de les transmettre, en suivant les branches appropriées, à d'autres routeurs et aux sous-réseaux dans lesquels les membres d'un groupe attendent les données. Les routeurs élaguent les branches sur lesquelles aucun client ne souhaite recevoir les données et greffent à nouveau une branche lorsqu'un client situé dans un nouveau sous-réseau se joint au groupe. Les routeurs peuvent également empêcher le transfert des données vers leurs propres sous-réseaux lorsque ces données ne sont pas demandées.

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Synthèse

Une nouvelle génération d'applications multimédias offrant des communications améliorées grâce à la prise en charge audio et vidéo est à l'heure actuelle prête à être déployée sur le réseau. La multidiffusion constitue une technologie efficace permettant d'exécuter ces applications sur le réseau :

• La multidiffusion peut réduire considérablement la quantité de bande passante nécessaire à l'exécution d'applications multimédias.
• Les serveurs ne nécessitent aucune mise à niveau matérielle pour tirer profit des avantages de la multidiffusion.
• Les clients ne nécessitent aucune mise à niveau matérielle pour tirer profit des avantages de la multidiffusion.
• Étant donné que les routeurs les plus récents prennent déjà en charge la multidiffusion, il est à la fois pratique et rentable d'activer la multidiffusion sur un réseau.

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