Le Broadcast, Unicast, Multicast et Anycast expliqués pour les débutants
Sommaire
I. Présentation
Dans le domaine des réseaux informatiques, il est important de comprendre comment sont envoyées les données entre les différents nœuds connectés à un réseau, et notamment les 4 modes de transmission suivants : Broadcast, Unicast, Multicast et Anycast.
Comprendre ces concepts est nécessaire pour appréhender correctement le fonctionnement des réseaux, des services et des protocoles. L'idée de cet article est simple : vous expliquer chacun de ces termes, de façon synthétique, pour vous offrir une meilleure compréhension.
II. Le Broadcast
A. Qu'est-ce que le Broadcast ?
Le Broadcast correspond à l’envoi d’un message à tous les nœuds connectés à un réseau local (que l'on appelle aussi LAN). Autrement dit, c’est une communication qui suit la logique suivante : un vers tous.
Prenons un exemple : imaginez un professeur qui s’adresse à tous les élèves de sa classe pour expliquer le sujet d’un devoir. Tout le monde entend le message, qu’il soit concerné ou non. C'est le même principe même du Broadcast.
Dans le cadre d'un réseau informatique, voici deux cas d'usage du Broadcast :
- Trouver d'autres appareils sur le réseau, notamment par l'intermédiaire du protocole ARP, afin de construire la table d'adresses MAC.
- Diffuser une annonce globale, par exemple, pour localiser un service : c'est le cas avec le service DHCP, afin d'identifier un serveur DHCP, avec l'émission d'un paquet DHCPDISCOVER.
- Certains protocoles de routage, comme le protocole RIP.
Le Broadcast est donc un mécanisme bavard, qui peut potentiellement saturer un réseau si trop de messages sont diffusés dans un intervalle de temps très court. Cela peut se produire s'il y a une boucle sur le réseau, il y aura alors ce que l'on appelle une tempête de Broadcast.
B. L'adresse de broadcast
Lorsqu'une machine émet un broadcast sur un réseau, elle utilise l'adresse de broadcast de celui-ci, c'est-à-dire son adresse de diffusion. Pour déterminer cette adresse, c'est relativement simple : il convient de mettre à 1 tous les bits de la partie hôte de l'adresse IP, ce qui nécessite de regarder l'adresse IP du réseau et le masque de sous-réseau.
Exemple n°1 : si une machine est connectée à un réseau et que son adresse IP est "192.168.1.10/24", soit un masque de sous-réseau en "255.255.255.0" (selon la notation CIDR), alors l'adresse de diffusion sera : 192.168.1.255.
Exemple n°2 : si une machine est connectée à un réseau et que son adresse IP est "10.10.10.10/16", soit un masque de sous-réseau en "255.255.0.0", alors l'adresse de diffusion sera : 10.10.255.255.
Sur une machine Windows, l'adresse de broadcast d'un réseau n'est pas directement affichée (y compris en ligne de commande), par contre, c'est le cas sur Linux via l'exécution de la commande "ip a. Voici un exemple :
Note : l'adresse de diffusion au niveau IP, évoquée ci-dessus, n'est pas la seule utilisée sur un réseau. Il y a aussi l'adresse de broadcast sur la couche liaison de données du modèle OSI, ce qui donne l'adresse MAC suivante (valeur unique) : FF:FF:FF:FF:FF:FF:FF.
III. L'Unicast
L'Unicast est un mode de communication qui adopte le principe suivant : un vers un. Un message est envoyé d’un nœud à un autre, de manière directe. Cela peut correspondre à un échange entre un client et un serveur.
Reprenons notre exemple précédent : si un élève pose une question à la professeure et qu’elle lui répond directement, cela représente une communication Unicast.
Dans le cadre d'un réseau informatique, voici deux cas d'usage de l'Unicast :
- Envoi d’un e-mail.
- Navigation sur le web : lorsque vous accédez à un site web, votre requête et la réponse du serveur se font en mode Unicast, en mode client-serveur.
- Vous effectuez un ping entre votre PC et un serveur
IV. Le Multicast
A. Qu'est-ce que le multicast ?
Sur un réseau informatique, le Multicast que l'on appelle aussi multidiffusion permet d’envoyer un message à un groupe défini de destinataires, mais pas à tous les nœuds sur le réseau. C’est une communication de type : un vers plusieurs. Il y a donc un émetteur et un groupe de récepteurs.
Prenons un exemple : dans notre classe, la professeure pourrait s’adresser uniquement aux élèves ayant eu une note inférieure à 5/20 à un examen, pour leur expliquer comment va se dérouler la session de rattrapage.
Ce mode de diffusion s'applique à plusieurs scénarios d'utilisation très populaires :
- Diffusion de vidéos en direct (streaming).
- Jeux en ligne multijoueurs : les informations sont envoyées uniquement aux joueurs connectés.
Le Multicast réduit la charge du réseau, car une seule copie des données est envoyée, même si plusieurs destinataires les reçoivent. Il y a une réelle optimisation dans la distribution d'une même information.
B. Les adresses IP pour le multicast
Les adresses IP utilisées pour le multicast appartiennent à une plage spécifique qui est réservée à cet effet : de 224.0.0.0 à 239.255.255.255. Contrairement aux adresses unicast, qui identifient un seul appareil, les adresses multicast permettent d'envoyer des données à un groupe d'appareils simultanément.
V. L'Anycast
L’Anycast est un mode de transmission particulier dans lequel un message est envoyé à plusieurs destinataires potentiels, mais seul le plus proche ou le plus approprié le reçoit. C’est une communication que l'on pourrait qualifier de cette façon : un vers un parmi plusieurs. C'est une méthode d'adressage utilisée pour assurer la disponibilité des ressources et améliorer les performances.
Prenons un exemple : imaginez un élève qui pose une question à un groupe d’enseignants présents dans plusieurs salles. Le professeur le plus proche ou le mieux placé pour répondre intervient suite à la sollicitation de l'élève.
En informatique, ce mode de transmission s'applique notamment dans les scénarios suivants :
- Anycast DNS : une méthode de routage qui permet à plusieurs serveurs DNS de partager une même adresse IP. Lorsque les requêtes DNS sont effectuées, elles sont automatiquement dirigées vers le serveur le plus proche ou le plus performant en fonction de la localisation ou des conditions réseau. Cela améliore la résilience, réduit la latence et permet une meilleure gestion des charges, tout en assurant une continuité de service en cas de panne d’un serveur.
- Réseaux de diffusion de contenu (CDN) : les données sont fournies par le serveur le plus proche de l’utilisateur.
L'Anycast optimise la latence et améliore la résilience du réseau en permettant de solliciter l'hôte "le mieux placé" pour répondre à la demande du client. On peut considérer que l'Anycast améliore les capacités initiales du mode de transmission Unicast.
VI. Conclusion
Vous l'avez compris, les modes de transmission Broadcast, Unicast, Multicast et Anycast répondent à des besoins différents, mais concrets dans les réseaux modernes. En résumé, nous pouvons dire que :
- Le Broadcast est idéal pour des annonces à tous.
- L’Unicast convient aux communications directes.
- Le Multicast est parfait pour les groupes ciblés.
- L’Anycast améliore l’efficacité en redirigeant les requêtes vers le destinataire le plus proche.
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