home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Handbook of Infosec Terms 2.0 / Handbook_of_Infosec_Terms_Version_2.0_ISSO.iso / text / rfcs / rfc0791.txt < prev    next >
Text File  |  1996-05-07  |  97KB  |  1,691 lines

  1.  
  2.  
  3. RFC:  791                                                                                                                                                                                                                                                                                               INTERNET PROTOCOL                                                                                                    DARPA INTERNET PROGRAM                                                               PROTOCOL SPECIFICATION                                                                                                                                             September 1981 
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  
  9.  
  10.  
  11.  
  12.  
  13.  
  14.  
  15.  
  16.  
  17.                               prepared for 
  18.  
  19.                Defense Advanced Research Projects Agency                 Information Processing Techniques Office                          1400 Wilson Boulevard                        Arlington, Virginia  22209 
  20.  
  21.  
  22.  
  23.  
  24.  
  25.  
  26.  
  27.                                    by 
  28.  
  29.                      Information Sciences Institute                    University of Southern California                            4676 Admiralty Way                    Marina del Rey, California  90291 
  30.  
  31.  
  32.  
  33. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol 
  34.  
  35.  
  36.  
  37.                            TABLE OF CONTENTS 
  38.  
  39.     PREFACE ........................................................ iii 
  40.  
  41. 1.  INTRODUCTION ..................................................... 1 
  42.  
  43.   1.1  Motivation .................................................... 1   1.2  Scope ......................................................... 1   1.3  Interfaces .................................................... 1   1.4  Operation ..................................................... 2 
  44.  
  45. 2.  OVERVIEW ......................................................... 5 
  46.  
  47.   2.1  Relation to Other Protocols ................................... 9   2.2  Model of Operation ............................................ 5   2.3  Function Description .......................................... 7   2.4  Gateways ...................................................... 9 
  48.  
  49. 3.  SPECIFICATION ................................................... 11 
  50.  
  51.   3.1  Internet Header Format ....................................... 11   3.2  Discussion ................................................... 23   3.3  Interfaces ................................................... 31 
  52.  
  53. APPENDIX A:  Examples & Scenarios ................................... 34 APPENDIX B:  Data Transmission Order ................................ 39 
  54.  
  55. GLOSSARY ............................................................ 41 
  56.  
  57. REFERENCES .......................................................... 45 
  58.  
  59.  
  60.  
  61.  
  62.  
  63.  
  64.  
  65.  
  66.  
  67.  
  68.  
  69.  
  70.  
  71.  
  72.  
  73.  
  74.  
  75.  
  76.  
  77.  
  78.  
  79.                                                                 [Page i] 
  80.  
  81.  
  82.                                                           September 1981 Internet Protocol 
  83.  
  84.  
  85.  
  86.  
  87.  
  88.  
  89.  
  90.  
  91.  
  92.  
  93.  
  94.  
  95.  
  96.  
  97.  
  98.  
  99.  
  100.  
  101.  
  102.  
  103.  
  104.  
  105.  
  106.  
  107.  
  108.  
  109.  
  110.  
  111.  
  112.  
  113.  
  114.  
  115.  
  116.  
  117.  
  118.  
  119.  
  120.  
  121.  
  122.  
  123.  
  124.  
  125.  
  126.  
  127.  
  128.  
  129.  
  130.  
  131.  
  132.  
  133.  
  134.  
  135.  
  136.  [Page ii]                                                                
  137.  
  138.  
  139. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol 
  140.  
  141.  
  142.  
  143.                                 PREFACE 
  144.  
  145.  
  146.  
  147. This document specifies the DoD Standard Internet Protocol.  This document is based on six earlier editions of the ARPA Internet Protocol Specification, and the present text draws heavily from them.  There have been many contributors to this work both in terms of concepts and in terms of text.  This edition revises aspects of addressing, error handling, option codes, and the security, precedence, compartments, and handling restriction features of the internet protocol. 
  148.  
  149.                                                            Jon Postel 
  150.  
  151.                                                            Editor 
  152.  
  153.  
  154.  
  155.  
  156.  
  157.  
  158.  
  159.  
  160.  
  161.  
  162.  
  163.  
  164.  
  165.  
  166.  
  167.  
  168.  
  169.  
  170.  
  171.  
  172.  
  173.  
  174.  
  175.  
  176.  
  177.  
  178.  
  179.  
  180.  
  181.  
  182.  
  183.  
  184.  
  185.  
  186.  
  187.                                                                [Page iii] 
  188.  
  189.  
  190.  
  191.                                                           September 1981 
  192.  
  193.  RFC:  791 Replaces:  RFC 760 IENs 128, 123, 111, 80, 54, 44, 41, 28, 26 
  194.  
  195.                            INTERNET PROTOCOL 
  196.  
  197.                          DARPA INTERNET PROGRAM                          PROTOCOL SPECIFICATION 
  198.  
  199.  
  200.  
  201.                             1.  INTRODUCTION 
  202.  
  203. 1.1.  Motivation 
  204.  
  205.   The Internet Protocol is designed for use in interconnected systems of   packet-switched computer communication networks.  Such a system has   been called a "catenet" [1].  The internet protocol provides for   transmitting blocks of data called datagrams from sources to   destinations, where sources and destinations are hosts identified by   fixed length addresses.  The internet protocol also provides for   fragmentation and reassembly of long datagrams, if necessary, for   transmission through "small packet" networks. 
  206.  
  207. 1.2.  Scope 
  208.  
  209.   The internet protocol is specifically limited in scope to provide the   functions necessary to deliver a package of bits (an internet   datagram) from a source to a destination over an interconnected system   of networks.  There are no mechanisms to augment end-to-end data   reliability, flow control, sequencing, or other services commonly   found in host-to-host protocols.  The internet protocol can capitalize   on the services of its supporting networks to provide various types   and qualities of service. 
  210.  
  211. 1.3.  Interfaces 
  212.  
  213.   This protocol is called on by host-to-host protocols in an internet   environment.  This protocol calls on local network protocols to carry   the internet datagram to the next gateway or destination host. 
  214.  
  215.   For example, a TCP module would call on the internet module to take a   TCP segment (including the TCP header and user data) as the data   portion of an internet datagram.  The TCP module would provide the   addresses and other parameters in the internet header to the internet   module as arguments of the call.  The internet module would then   create an internet datagram and call on the local network interface to   transmit the internet datagram. 
  216.  
  217.   In the ARPANET case, for example, the internet module would call on a 
  218.  
  219.                                                                  [Page 1] 
  220.  
  221.  
  222.                                                           September 1981 Internet Protocol Introduction 
  223.  
  224.  
  225.  
  226.   local net module which would add the 1822 leader [2] to the internet   datagram creating an ARPANET message to transmit to the IMP.  The   ARPANET address would be derived from the internet address by the   local network interface and would be the address of some host in the   ARPANET, that host might be a gateway to other networks. 
  227.  
  228. 1.4.  Operation 
  229.  
  230.   The internet protocol implements two basic functions:  addressing and   fragmentation. 
  231.  
  232.   The internet modules use the addresses carried in the internet header   to transmit internet datagrams toward their destinations.  The   selection of a path for transmission is called routing. 
  233.  
  234.   The internet modules use fields in the internet header to fragment and   reassemble internet datagrams when necessary for transmission through   "small packet" networks. 
  235.  
  236.   The model of operation is that an internet module resides in each host   engaged in internet communication and in each gateway that   interconnects networks.  These modules share common rules for   interpreting address fields and for fragmenting and assembling   internet datagrams.  In addition, these modules (especially in   gateways) have procedures for making routing decisions and other   functions. 
  237.  
  238.   The internet protocol treats each internet datagram as an independent   entity unrelated to any other internet datagram.  There are no   connections or logical circuits (virtual or otherwise). 
  239.  
  240.   The internet protocol uses four key mechanisms in providing its   service:  Type of Service, Time to Live, Options, and Header Checksum. 
  241.  
  242.   The Type of Service is used to indicate the quality of the service   desired.  The type of service is an abstract or generalized set of   parameters which characterize the service choices provided in the   networks that make up the internet.  This type of service indication   is to be used by gateways to select the actual transmission parameters   for a particular network, the network to be used for the next hop, or   the next gateway when routing an internet datagram. 
  243.  
  244.   The Time to Live is an indication of an upper bound on the lifetime of   an internet datagram.  It is set by the sender of the datagram and   reduced at the points along the route where it is processed.  If the   time to live reaches zero before the internet datagram reaches its   destination, the internet datagram is destroyed.  The time to live can   be thought of as a self destruct time limit. 
  245.  
  246.  [Page 2]                                                                 
  247.  
  248.  
  249. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol                                                             Introduction 
  250.  
  251.  
  252.  
  253.   The Options provide for control functions needed or useful in some   situations but unnecessary for the most common communications.  The   options include provisions for timestamps, security, and special   routing. 
  254.  
  255.   The Header Checksum provides a verification that the information used   in processing internet datagram has been transmitted correctly.  The   data may contain errors.  If the header checksum fails, the internet   datagram is discarded at once by the entity which detects the error. 
  256.  
  257.   The internet protocol does not provide a reliable communication   facility.  There are no acknowledgments either end-to-end or   hop-by-hop.  There is no error control for data, only a header   checksum.  There are no retransmissions.  There is no flow control. 
  258.  
  259.   Errors detected may be reported via the Internet Control Message   Protocol (ICMP) [3] which is implemented in the internet protocol   module. 
  260.  
  261.    
  262.  
  263.  
  264.  
  265.  
  266.  
  267.  
  268.  
  269.  
  270.  
  271.  
  272.  
  273.  
  274.  
  275.  
  276.  
  277.  
  278.  
  279.  
  280.  
  281.  
  282.  
  283.  
  284.  
  285.  
  286.  
  287.  
  288.  
  289.  
  290.  
  291.                                                                  [Page 3] 
  292.  
  293.  
  294.                                                           September 1981 Internet Protocol 
  295.  
  296.  
  297.  
  298.  
  299.  
  300.  
  301.  
  302.  
  303.  
  304.  
  305.  
  306.  
  307.  
  308.  
  309.  
  310.  
  311.  
  312.  
  313.  
  314.  
  315.  
  316.  
  317.  
  318.  
  319.  
  320.  
  321.  
  322.  
  323.  
  324.  
  325.  
  326.  
  327.  
  328.  
  329.  
  330.  
  331.  
  332.  
  333.  
  334.  
  335.  
  336.  
  337.  
  338.  
  339.  
  340.  
  341.  
  342.  
  343.  
  344.  
  345.  
  346.  
  347.  
  348.  [Page 4]                                                                 
  349.  
  350.  
  351. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol 
  352.  
  353.  
  354.  
  355.                               2.  OVERVIEW 
  356.  
  357. 2.1.  Relation to Other Protocols 
  358.  
  359.   The following diagram illustrates the place of the internet protocol   in the protocol hierarchy: 
  360.  
  361.                                                       +------+ +-----+ +-----+     +-----+                    |Telnet| | FTP | | TFTP| ... | ... |                    +------+ +-----+ +-----+     +-----+                          |   |         |           |                            +-----+     +-----+     +-----+                         | TCP |     | UDP | ... | ... |                         +-----+     +-----+     +-----+                            |           |           |                            +--------------------------+----+                       |    Internet Protocol & ICMP   |                       +--------------------------+----+                                      |                                          +---------------------------+                           |   Local Network Protocol  |                           +---------------------------+   
  362.  
  363.                          Protocol Relationships 
  364.  
  365.                                Figure 1. 
  366.  
  367.   Internet protocol interfaces on one side to the higher level   host-to-host protocols and on the other side to the local network   protocol.  In this context a "local network" may be a small network in   a building or a large network such as the ARPANET. 
  368.  
  369. 2.2.  Model of Operation 
  370.  
  371.   The  model of operation for transmitting a datagram from one   application program to another is illustrated by the following   scenario: 
  372.  
  373.     We suppose that this transmission will involve one intermediate     gateway. 
  374.  
  375.     The sending application program prepares its data and calls on its     local internet module to send that data as a datagram and passes the     destination address and other parameters as arguments of the call. 
  376.  
  377.     The internet module prepares a datagram header and attaches the data     to it.  The internet module determines a local network address for     this internet address, in this case it is the address of a gateway. 
  378.  
  379.                                                                  [Page 5] 
  380.  
  381.  
  382.                                                           September 1981 Internet Protocol Overview 
  383.  
  384.  
  385.  
  386.     It sends this datagram and the local network address to the local     network interface. 
  387.  
  388.     The local network interface creates a local network header, and     attaches the datagram to it, then sends the result via the local     network. 
  389.  
  390.     The datagram arrives at a gateway host wrapped in the local network     header, the local network interface strips off this header, and     turns the datagram over to the internet module.  The internet module     determines from the internet address that the datagram is to be     forwarded to another host in a second network.  The internet module     determines a local net address for the destination host.  It calls     on the local network interface for that network to send the     datagram. 
  391.  
  392.     This local network interface creates a local network header and     attaches the datagram sending the result to the destination host. 
  393.  
  394.     At this destination host the datagram is stripped of the local net     header by the local network interface and handed to the internet     module. 
  395.  
  396.     The internet module determines that the datagram is for an     application program in this host.  It passes the data to the     application program in response to a system call, passing the source     address and other parameters as results of the call. 
  397.  
  398.                                         Application                                           Application    Program                                                   Program          \                                                   /              Internet Module      Internet Module      Internet Module                  \                 /       \                /                         LNI-1          LNI-1      LNI-2         LNI-2                           \           /             \          /                              Local Network 1           Local Network 2             
  399.  
  400.  
  401.  
  402.                             Transmission Path 
  403.  
  404.                                 Figure 2 
  405.  
  406.  
  407.  
  408.  
  409.  
  410.  
  411.  
  412. [Page 6]                                                                 
  413.  
  414.  
  415. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol                                                                 Overview 
  416.  
  417.  
  418.  
  419. 2.3.  Function Description 
  420.  
  421.   The function or purpose of Internet Protocol is to move datagrams   through an interconnected set of networks.  This is done by passing   the datagrams from one internet module to another until the   destination is reached.  The internet modules reside in hosts and   gateways in the internet system.  The datagrams are routed from one   internet module to another through individual networks based on the   interpretation of an internet address.  Thus, one important mechanism   of the internet protocol is the internet address. 
  422.  
  423.   In the routing of messages from one internet module to another,   datagrams may need to traverse a network whose maximum packet size is   smaller than the size of the datagram.  To overcome this difficulty, a   fragmentation mechanism is provided in the internet protocol. 
  424.  
  425.   Addressing 
  426.  
  427.     A distinction is made between names, addresses, and routes [4].   A     name indicates what we seek.  An address indicates where it is.  A     route indicates how to get there.  The internet protocol deals     primarily with addresses.  It is the task of higher level (i.e.,     host-to-host or application) protocols to make the mapping from     names to addresses.   The internet module maps internet addresses to     local net addresses.  It is the task of lower level (i.e., local net     or gateways) procedures to make the mapping from local net addresses     to routes. 
  428.  
  429.     Addresses are fixed length of four octets (32 bits).  An address     begins with a network number, followed by local address (called the     "rest" field).  There are three formats or classes of internet     addresses:  in class a, the high order bit is zero, the next 7 bits     are the network, and the last 24 bits are the local address; in     class b, the high order two bits are one-zero, the next 14 bits are     the network and the last 16 bits are the local address; in class c,     the high order three bits are one-one-zero, the next 21 bits are the     network and the last 8 bits are the local address. 
  430.  
  431.     Care must be taken in mapping internet addresses to local net     addresses; a single physical host must be able to act as if it were     several distinct hosts to the extent of using several distinct     internet addresses.  Some hosts will also have several physical     interfaces (multi-homing). 
  432.  
  433.     That is, provision must be made for a host to have several physical     interfaces to the network with each having several logical internet     addresses. 
  434.  
  435.  
  436.  
  437.                                                                 [Page 7] 
  438.  
  439.  
  440.                                                           September 1981 Internet Protocol Overview 
  441.  
  442.  
  443.  
  444.     Examples of address mappings may be found in "Address Mappings" [5]. 
  445.  
  446.   Fragmentation 
  447.  
  448.     Fragmentation of an internet datagram is necessary when it     originates in a local net that allows a large packet size and must     traverse a local net that limits packets to a smaller size to reach     its destination. 
  449.  
  450.     An internet datagram can be marked "don't fragment."  Any internet     datagram so marked is not to be internet fragmented under any     circumstances.  If internet datagram marked don't fragment cannot be     delivered to its destination without fragmenting it, it is to be     discarded instead. 
  451.  
  452.     Fragmentation, transmission and reassembly across a local network     which is invisible to the internet protocol module is called     intranet fragmentation and may be used [6]. 
  453.  
  454.     The internet fragmentation and reassembly procedure needs to be able     to break a datagram into an almost arbitrary number of pieces that     can be later reassembled.  The receiver of the fragments uses the     identification field to ensure that fragments of different datagrams     are not mixed.  The fragment offset field tells the receiver the     position of a fragment in the original datagram.  The fragment     offset and length determine the portion of the original datagram     covered by this fragment.  The more-fragments flag indicates (by     being reset) the last fragment.  These fields provide sufficient     information to reassemble datagrams. 
  455.  
  456.     The identification field is used to distinguish the fragments of one     datagram from those of another.  The originating protocol module of     an internet datagram sets the identification field to a value that     must be unique for that source-destination pair and protocol for the     time the datagram will be active in the internet system.  The     originating protocol module of a complete datagram sets the     more-fragments flag to zero and the fragment offset to zero. 
  457.  
  458.     To fragment a long internet datagram, an internet protocol module     (for example, in a gateway), creates two new internet datagrams and     copies the contents of the internet header fields from the long     datagram into both new internet headers.  The data of the long     datagram is divided into two portions on a 8 octet (64 bit) boundary     (the second portion might not be an integral multiple of 8 octets,     but the first must be).  Call the number of 8 octet blocks in the     first portion NFB (for Number of Fragment Blocks).  The first     portion of the data is placed in the first new internet datagram,     and the total length field is set to the length of the first 
  459.  
  460.  [Page 8]  
  461.  
  462.  
  463. September 1981                                                         Internet Protocol                                                                 Overview 
  464.  
  465.  
  466.  
  467.     datagram.  The more-fragments flag is set to one.  The second     portion of the data is placed in the second new internet datagram,     and the total length field is set to the length of the second     datagram.  The more-fragments flag carries the same value as the     long datagram.  The fragment offset field of the second new internet     datagram is set to the value of that field in the long datagram plus     NFB. 
  468.  
  469.     This procedure can be generalized for an n-way split, rather than     the two-way split described. 
  470.  
  471.     To assemble the fragments of an internet datagram, an internet     protocol module (for example at a destination host) combines     internet datagrams that all have the same value for the four fields:     identification, source, destination, and protocol.  The combination     is done by placing the data portion of each fragment in the relative     position indicated by the fragment offset in that fragment's     internet header.  The first fragment will have the fragment offset     zero, and the last fragment will have the more-fragments flag reset     to zero. 
  472.  
  473. 2.4.  Gateways 
  474.  
  475.   Gateways implement internet protocol to forward datagrams between   networks.  Gateways also implement the Gateway to Gateway Protocol   (GGP) [7] to coordinate routing and other internet control   information. 
  476.  
  477.   In a gateway the higher level protocols need not be implemented and   the GGP functions are added to the IP module. 
  478.  
  479.                                                         +-------------------------------+                       | Internet Protocol & ICMP & GGP|                       +-------------------------------+                               |                 |                           +---------------+   +---------------+                   |   Local Net   |   |   Local Net   |                   +---------------+   +---------------+  
  480.  
  481.                            Gateway Protocols 
  482.  
  483.                                Figure 3. 
  484.  
  485.    
  486.  
  487.  
  488.  
  489.  
  490.  
  491.                                                                 [Page 9] 
  492.  
  493.  
  494.                                                           September 1981 Internet Protocol 
  495.  
  496.  
  497.  
  498.  
  499.  
  500.  
  501.  
  502.  
  503.  
  504.  
  505.  
  506.  
  507.  
  508.  
  509.  
  510.  
  511.  
  512.  
  513.  
  514.  
  515.  
  516.  
  517.  
  518.  
  519.  
  520.  
  521.  
  522.  
  523.  
  524.  
  525.  
  526.  
  527.  
  528.  
  529.  
  530.  
  531.  
  532.  
  533.  
  534.  
  535.  
  536.  
  537.  
  538.  
  539.  
  540.  
  541.  
  542.  
  543.  
  544.  
  545.  
  546.  
  547.  
  548.  [Page 10]                                                                
  549.  
  550.  
  551. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol 
  552.  
  553.  
  554.  
  555.                            3.  SPECIFICATION 
  556.  
  557. 3.1.  Internet Header Format 
  558.  
  559.   A summary of the contents of the internet header follows: 
  560.  
  561.                                          0                   1                   2                   3        0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |Version|  IHL  |Type of Service|          Total Length         |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |         Identification        |Flags|      Fragment Offset    |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |  Time to Live |    Protocol   |         Header Checksum       |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                       Source Address                          |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                    Destination Address                        |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                    Options                    |    Padding    |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 
  562.  
  563.                     Example Internet Datagram Header 
  564.  
  565.                                Figure 4. 
  566.  
  567.   Note that each tick mark represents one bit position. 
  568.  
  569.   Version:  4 bits 
  570.  
  571.     The Version field indicates the format of the internet header.  This     document describes version 4. 
  572.  
  573.   IHL:  4 bits 
  574.  
  575.     Internet Header Length is the length of the internet header in 32     bit words, and thus points to the beginning of the data.  Note that     the minimum value for a correct header is 5. 
  576.  
  577.  
  578.  
  579.  
  580.  
  581.  
  582.  
  583.  
  584.  
  585.  
  586.  
  587.                                                                 [Page 11] 
  588.  
  589.  
  590.                                                           September 1981 Internet Protocol Specification 
  591.  
  592.  
  593.  
  594.   Type of Service:  8 bits 
  595.  
  596.     The Type of Service provides an indication of the abstract     parameters of the quality of service desired.  These parameters are     to be used to guide the selection of the actual service parameters     when transmitting a datagram through a particular network.  Several     networks offer service precedence, which somehow treats high     precedence traffic as more important than other traffic (generally     by accepting only traffic above a certain precedence at time of high     load).  The major choice is a three way tradeoff between low-delay,     high-reliability, and high-throughput. 
  597.  
  598.       Bits 0-2:  Precedence.       Bit    3:  0 = Normal Delay,      1 = Low Delay.       Bits   4:  0 = Normal Throughput, 1 = High Throughput.       Bits   5:  0 = Normal Relibility, 1 = High Relibility.       Bit  6-7:  Reserved for Future Use. 
  599.  
  600.          0     1     2     3     4     5     6     7       +-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+       |                 |     |     |     |     |     |       |   PRECEDENCE    |  D  |  T  |  R  |  0  |  0  |       |                 |     |     |     |     |     |       +-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+ 
  601.  
  602.         Precedence 
  603.  
  604.           111 - Network Control           110 - Internetwork Control           101 - CRITIC/ECP           100 - Flash Override           011 - Flash           010 - Immediate           001 - Priority           000 - Routine 
  605.  
  606.     The use of the Delay, Throughput, and Reliability indications may     increase the cost (in some sense) of the service.  In many networks     better performance for one of these parameters is coupled with worse     performance on another.  Except for very unusual cases at most two     of these three indications should be set. 
  607.  
  608.     The type of service is used to specify the treatment of the datagram     during its transmission through the internet system.  Example     mappings of the internet type of service to the actual service     provided on networks such as AUTODIN II, ARPANET, SATNET, and PRNET     is given in "Service Mappings" [8]. 
  609.  
  610.  
  611.  
  612. [Page 12]                                                                
  613.  
  614.  
  615. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol                                                            Specification 
  616.  
  617.  
  618.  
  619.     The Network Control precedence designation is intended to be used     within a network only.  The actual use and control of that     designation is up to each network. The Internetwork Control     designation is intended for use by gateway control originators only.     If the actual use of these precedence designations is of concern to     a particular network, it is the responsibility of that network to     control the access to, and use of, those precedence designations. 
  620.  
  621.   Total Length:  16 bits 
  622.  
  623.     Total Length is the length of the datagram, measured in octets,     including internet header and data.  This field allows the length of     a datagram to be up to 65,535 octets.  Such long datagrams are     impractical for most hosts and networks.  All hosts must be prepared     to accept datagrams of up to 576 octets (whether they arrive whole     or in fragments).  It is recommended that hosts only send datagrams     larger than 576 octets if they have assurance that the destination     is prepared to accept the larger datagrams. 
  624.  
  625.     The number 576 is selected to allow a reasonable sized data block to     be transmitted in addition to the required header information.  For     example, this size allows a data block of 512 octets plus 64 header     octets to fit in a datagram.  The maximal internet header is 60     octets, and a typical internet header is 20 octets, allowing a     margin for headers of higher level protocols. 
  626.  
  627.   Identification:  16 bits 
  628.  
  629.     An identifying value assigned by the sender to aid in assembling the     fragments of a datagram. 
  630.  
  631.   Flags:  3 bits 
  632.  
  633.     Various Control Flags. 
  634.  
  635.       Bit 0: reserved, must be zero       Bit 1: (DF) 0 = May Fragment,  1 = Don't Fragment.       Bit 2: (MF) 0 = Last Fragment, 1 = More Fragments. 
  636.  
  637.           0   1   2         +---+---+---+         |   | D | M |         | 0 | F | F |         +---+---+---+ 
  638.  
  639.   Fragment Offset:  13 bits 
  640.  
  641.     This field indicates where in the datagram this fragment belongs. 
  642.  
  643.                                                                 [Page 13] 
  644.  
  645.  
  646.                                                           September 1981 Internet Protocol Specification 
  647.  
  648.  
  649.  
  650.     The fragment offset is measured in units of 8 octets (64 bits).  The     first fragment has offset zero. 
  651.  
  652.   Time to Live:  8 bits 
  653.  
  654.     This field indicates the maximum time the datagram is allowed to     remain in the internet system.  If this field contains the value     zero, then the datagram must be destroyed.  This field is modified     in internet header processing.  The time is measured in units of     seconds, but since every module that processes a datagram must     decrease the TTL by at least one even if it process the datagram in     less than a second, the TTL must be thought of only as an upper     bound on the time a datagram may exist.  The intention is to cause     undeliverable datagrams to be discarded, and to bound the maximum     datagram lifetime. 
  655.  
  656.   Protocol:  8 bits 
  657.  
  658.     This field indicates the next level protocol used in the data     portion of the internet datagram.  The values for various protocols     are specified in "Assigned Numbers" [9]. 
  659.  
  660.   Header Checksum:  16 bits 
  661.  
  662.     A checksum on the header only.  Since some header fields change     (e.g., time to live), this is recomputed and verified at each point     that the internet header is processed.      The checksum algorithm is: 
  663.  
  664.       The checksum field is the 16 bit one's complement of the one's       complement sum of all 16 bit words in the header.  For purposes of       computing the checksum, the value of the checksum field is zero. 
  665.  
  666.     This is a simple to compute checksum and experimental evidence     indicates it is adequate, but it is provisional and may be replaced     by a CRC procedure, depending on further experience. 
  667.  
  668.   Source Address:  32 bits 
  669.  
  670.     The source address.  See section 3.2. 
  671.  
  672.   Destination Address:  32 bits 
  673.  
  674.     The destination address.  See section 3.2. 
  675.  
  676.  
  677.  
  678.  
  679.  
  680. [Page 14]                                                                
  681.  
  682.  
  683. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol                                                            Specification 
  684.  
  685.  
  686.  
  687.   Options:  variable 
  688.  
  689.     The options may appear or not in datagrams.  They must be     implemented by all IP modules (host and gateways).  What is optional     is their transmission in any particular datagram, not their     implementation. 
  690.  
  691.     In some environments the security option may be required in all     datagrams. 
  692.  
  693.     The option field is variable in length.  There may be zero or more     options.  There are two cases for the format of an option: 
  694.  
  695.       Case 1:  A single octet of option-type. 
  696.  
  697.       Case 2:  An option-type octet, an option-length octet, and the                actual option-data octets. 
  698.  
  699.     The option-length octet counts the option-type octet and the     option-length octet as well as the option-data octets. 
  700.  
  701.     The option-type octet is viewed as having 3 fields: 
  702.  
  703.       1 bit   copied flag,       2 bits  option class,       5 bits  option number. 
  704.  
  705.     The copied flag indicates that this option is copied into all     fragments on fragmentation. 
  706.  
  707.       0 = not copied       1 = copied 
  708.  
  709.     The option classes are: 
  710.  
  711.       0 = control       1 = reserved for future use       2 = debugging and measurement       3 = reserved for future use 
  712.  
  713.  
  714.  
  715.  
  716.  
  717.  
  718.  
  719.  
  720.  
  721.  
  722.  
  723.                                                                [Page 15] 
  724.  
  725.  
  726.                                                           September 1981 Internet Protocol Specification 
  727.  
  728.  
  729.  
  730.     The following internet options are defined: 
  731.  
  732.       CLASS NUMBER LENGTH DESCRIPTION       ----- ------ ------ -----------         0     0      -    End of Option list.  This option occupies only                           1 octet; it has no length octet.         0     1      -    No Operation.  This option occupies only 1                           octet; it has no length octet.         0     2     11    Security.  Used to carry Security,                           Compartmentation, User Group (TCC), and                           Handling Restriction Codes compatible with DOD                           requirements.         0     3     var.  Loose Source Routing.  Used to route the                           internet datagram based on information                           supplied by the source.         0     9     var.  Strict Source Routing.  Used to route the                           internet datagram based on information                           supplied by the source.         0     7     var.  Record Route.  Used to trace the route an                           internet datagram takes.         0     8      4    Stream ID.  Used to carry the stream                           identifier.         2     4     var.  Internet Timestamp. 
  733.  
  734.        
  735.  
  736.     Specific Option Definitions 
  737.  
  738.       End of Option List 
  739.  
  740.         +--------+         |00000000|         +--------+           Type=0 
  741.  
  742.         This option indicates the end of the option list.  This might         not coincide with the end of the internet header according to         the internet header length.  This is used at the end of all         options, not the end of each option, and need only be used if         the end of the options would not otherwise coincide with the end         of the internet header. 
  743.  
  744.         May be copied, introduced, or deleted on fragmentation, or for         any other reason. 
  745.  
  746.  
  747.  
  748.  
  749.  
  750.  [Page 16]                                                                
  751.  
  752.  
  753. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol                                                            Specification 
  754.  
  755.  
  756.  
  757.       No Operation 
  758.  
  759.         +--------+         |00000001|         +--------+           Type=1 
  760.  
  761.         This option may be used between options, for example, to align         the beginning of a subsequent option on a 32 bit boundary. 
  762.  
  763.         May be copied, introduced, or deleted on fragmentation, or for         any other reason. 
  764.  
  765.       Security 
  766.  
  767.         This option provides a way for hosts to send security,         compartmentation, handling restrictions, and TCC (closed user         group) parameters.  The format for this option is as follows: 
  768.  
  769.           +--------+--------+---//---+---//---+---//---+---//---+           |10000010|00001011|SSS  SSS|CCC  CCC|HHH  HHH|  TCC   |           +--------+--------+---//---+---//---+---//---+---//---+            Type=130 Length=11 
  770.  
  771.         Security (S field):  16 bits 
  772.  
  773.           Specifies one of 16 levels of security (eight of which are           reserved for future use). 
  774.  
  775.             00000000 00000000 - Unclassified             11110001 00110101 - Confidential             01111000 10011010 - EFTO             10111100 01001101 - MMMM             01011110 00100110 - PROG             10101111 00010011 - Restricted             11010111 10001000 - Secret             01101011 11000101 - Top Secret             00110101 11100010 - (Reserved for future use)             10011010 11110001 - (Reserved for future use)             01001101 01111000 - (Reserved for future use)             00100100 10111101 - (Reserved for future use)             00010011 01011110 - (Reserved for future use)             10001001 10101111 - (Reserved for future use)             11000100 11010110 - (Reserved for future use)             11100010 01101011 - (Reserved for future use) 
  776.  
  777.  
  778.  
  779.  
  780.  
  781.                                                                [Page 17] 
  782.  
  783.  
  784.                                                           September 1981 Internet Protocol Specification 
  785.  
  786.  
  787.  
  788.         Compartments (C field):  16 bits 
  789.  
  790.           An all zero value is used when the information transmitted is           not compartmented.  Other values for the compartments field           may be obtained from the Defense Intelligence Agency. 
  791.  
  792.         Handling Restrictions (H field):  16 bits 
  793.  
  794.           The values for the control and release markings are           alphanumeric digraphs and are defined in the Defense           Intelligence Agency Manual DIAM 65-19, "Standard Security           Markings". 
  795.  
  796.         Transmission Control Code (TCC field):  24 bits 
  797.  
  798.           Provides a means to segregate traffic and define controlled           communities of interest among subscribers. The TCC values are           trigraphs, and are available from HQ DCA Code 530. 
  799.  
  800.         Must be copied on fragmentation.  This option appears at most         once in a datagram. 
  801.  
  802.       Loose Source and Record Route 
  803.  
  804.         +--------+--------+--------+---------//--------+         |10000011| length | pointer|     route data    |         +--------+--------+--------+---------//--------+          Type=131 
  805.  
  806.         The loose source and record route (LSRR) option provides a means         for the source of an internet datagram to supply routing         information to be used by the gateways in forwarding the         datagram to the destination, and to record the route         information. 
  807.  
  808.         The option begins with the option type code.  The second octet         is the option length which includes the option type code and the         length octet, the pointer octet, and length-3 octets of route         data.  The third octet is the pointer into the route data         indicating the octet which begins the next source address to be         processed.  The pointer is relative to this option, and the         smallest legal value for the pointer is 4. 
  809.  
  810.         A route data is composed of a series of internet addresses.         Each internet address is 32 bits or 4 octets.  If the pointer is         greater than the length, the source route is empty (and the         recorded route full) and the routing is to be based on the         destination address field. 
  811.  
  812.  [Page 18]                                                                
  813.  
  814.  
  815. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol                                                            Specification 
  816.  
  817.  
  818.  
  819.         If the address in destination address field has been reached and         the pointer is not greater than the length, the next address in         the source route replaces the address in the destination address         field, and the recorded route address replaces the source         address just used, and pointer is increased by four. 
  820.  
  821.         The recorded route address is the internet module's own internet         address as known in the environment into which this datagram is         being forwarded. 
  822.  
  823.         This procedure of replacing the source route with the recorded         route (though it is in the reverse of the order it must be in to         be used as a source route) means the option (and the IP header         as a whole) remains a constant length as the datagram progresses         through the internet. 
  824.  
  825.         This option is a loose source route because the gateway or host         IP is allowed to use any route of any number of other         intermediate gateways to reach the next address in the route. 
  826.  
  827.         Must be copied on fragmentation.  Appears at most once in a         datagram. 
  828.  
  829.       Strict Source and Record Route 
  830.  
  831.         +--------+--------+--------+---------//--------+         |10001001| length | pointer|     route data    |         +--------+--------+--------+---------//--------+          Type=137 
  832.  
  833.         The strict source and record route (SSRR) option provides a         means for the source of an internet datagram to supply routing         information to be used by the gateways in forwarding the         datagram to the destination, and to record the route         information. 
  834.  
  835.         The option begins with the option type code.  The second octet         is the option length which includes the option type code and the         length octet, the pointer octet, and length-3 octets of route         data.  The third octet is the pointer into the route data         indicating the octet which begins the next source address to be         processed.  The pointer is relative to this option, and the         smallest legal value for the pointer is 4. 
  836.  
  837.         A route data is composed of a series of internet addresses.         Each internet address is 32 bits or 4 octets.  If the pointer is         greater than the length, the source route is empty (and the 
  838.  
  839.  
  840.  
  841.                                                                [Page 19] 
  842.  
  843.  
  844.                                                           September 1981 Internet Protocol Specification 
  845.  
  846.  
  847.  
  848.         recorded route full) and the routing is to be based on the         destination address field. 
  849.  
  850.         If the address in destination address field has been reached and         the pointer is not greater than the length, the next address in         the source route replaces the address in the destination address         field, and the recorded route address replaces the source         address just used, and pointer is increased by four. 
  851.  
  852.         The recorded route address is the internet module's own internet         address as known in the environment into which this datagram is         being forwarded. 
  853.  
  854.         This procedure of replacing the source route with the recorded         route (though it is in the reverse of the order it must be in to         be used as a source route) means the option (and the IP header         as a whole) remains a constant length as the datagram progresses         through the internet. 
  855.  
  856.         This option is a strict source route because the gateway or host         IP must send the datagram directly to the next address in the         source route through only the directly connected network         indicated in the next address to reach the next gateway or host         specified in the route. 
  857.  
  858.         Must be copied on fragmentation.  Appears at most once in a         datagram. 
  859.  
  860.       Record Route 
  861.  
  862.         +--------+--------+--------+---------//--------+         |00000111| length | pointer|     route data    |         +--------+--------+--------+---------//--------+           Type=7 
  863.  
  864.         The record route option provides a means to record the route of         an internet datagram. 
  865.  
  866.         The option begins with the option type code.  The second octet         is the option length which includes the option type code and the         length octet, the pointer octet, and length-3 octets of route         data.  The third octet is the pointer into the route data         indicating the octet which begins the next area to store a route         address.  The pointer is relative to this option, and the         smallest legal value for the pointer is 4. 
  867.  
  868.         A recorded route is composed of a series of internet addresses.         Each internet address is 32 bits or 4 octets.  If the pointer is 
  869.  
  870.  [Page 20]                                                                
  871.  
  872.  
  873. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol                                                            Specification 
  874.  
  875.  
  876.  
  877.         greater than the length, the recorded route data area is full.         The originating host must compose this option with a large         enough route data area to hold all the address expected.  The         size of the option does not change due to adding addresses.  The         intitial contents of the route data area must be zero. 
  878.  
  879.         When an internet module routes a datagram it checks to see if         the record route option is present.  If it is, it inserts its         own internet address as known in the environment into which this         datagram is being forwarded into the recorded route begining at         the octet indicated by the pointer, and increments the pointer         by four. 
  880.  
  881.         If the route data area is already full (the pointer exceeds the         length) the datagram is forwarded without inserting the address         into the recorded route.  If there is some room but not enough         room for a full address to be inserted, the original datagram is         considered to be in error and is discarded.  In either case an         ICMP parameter problem message may be sent to the source         host [3]. 
  882.  
  883.         Not copied on fragmentation, goes in first fragment only.         Appears at most once in a datagram. 
  884.  
  885.       Stream Identifier 
  886.  
  887.         +--------+--------+--------+--------+         |10001000|00000010|    Stream ID    |         +--------+--------+--------+--------+          Type=136 Length=4 
  888.  
  889.         This option provides a way for the 16-bit SATNET stream         identifier to be carried through networks that do not support         the stream concept. 
  890.  
  891.         Must be copied on fragmentation.  Appears at most once in a         datagram. 
  892.  
  893.  
  894.  
  895.  
  896.  
  897.  
  898.  
  899.  
  900.  
  901.  
  902.  
  903.  
  904.  
  905.                                                                [Page 21] 
  906.  
  907.  
  908.                                                           September 1981 Internet Protocol Specification 
  909.  
  910.  
  911.  
  912.       Internet Timestamp 
  913.  
  914.         +--------+--------+--------+--------+         |01000100| length | pointer|oflw|flg|         +--------+--------+--------+--------+         |         internet address          |         +--------+--------+--------+--------+         |             timestamp             |         +--------+--------+--------+--------+         |                 .                 |                           .                           .         Type = 68 
  915.  
  916.         The Option Length is the number of octets in the option counting         the type, length, pointer, and overflow/flag octets (maximum         length 40). 
  917.  
  918.         The Pointer is the number of octets from the beginning of this         option to the end of timestamps plus one (i.e., it points to the         octet beginning the space for next timestamp).  The smallest         legal value is 5.  The timestamp area is full when the pointer         is greater than the length. 
  919.  
  920.         The Overflow (oflw) [4 bits] is the number of IP modules that         cannot register timestamps due to lack of space. 
  921.  
  922.         The Flag (flg) [4 bits] values are 
  923.  
  924.           0 -- time stamps only, stored in consecutive 32-bit words, 
  925.  
  926.           1 -- each timestamp is preceded with internet address of the                registering entity, 
  927.  
  928.           3 -- the internet address fields are prespecified.  An IP                module only registers its timestamp if it matches its own                address with the next specified internet address. 
  929.  
  930.         The Timestamp is a right-justified, 32-bit timestamp in         milliseconds since midnight UT.  If the time is not available in         milliseconds or cannot be provided with respect to midnight UT         then any time may be inserted as a timestamp provided the high         order bit of the timestamp field is set to one to indicate the         use of a non-standard value. 
  931.  
  932.         The originating host must compose this option with a large         enough timestamp data area to hold all the timestamp information         expected.  The size of the option does not change due to adding 
  933.  
  934.  [Page 22]                                                                
  935.  
  936.  
  937. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol                                                            Specification 
  938.  
  939.  
  940.  
  941.         timestamps.  The intitial contents of the timestamp data area         must be zero or internet address/zero pairs. 
  942.  
  943.         If the timestamp data area is already full (the pointer exceeds         the length) the datagram is forwarded without inserting the         timestamp, but the overflow count is incremented by one. 
  944.  
  945.         If there is some room but not enough room for a full timestamp         to be inserted, or the overflow count itself overflows, the         original datagram is considered to be in error and is discarded.         In either case an ICMP parameter problem message may be sent to         the source host [3]. 
  946.  
  947.         The timestamp option is not copied upon fragmentation.  It is         carried in the first fragment.  Appears at most once in a         datagram. 
  948.  
  949.   Padding:  variable 
  950.  
  951.     The internet header padding is used to ensure that the internet     header ends on a 32 bit boundary.  The padding is zero. 
  952.  
  953. 3.2.  Discussion 
  954.  
  955.   The implementation of a protocol must be robust.  Each implementation   must expect to interoperate with others created by different   individuals.  While the goal of this specification is to be explicit   about the protocol there is the possibility of differing   interpretations.  In general, an implementation must be conservative   in its sending behavior, and liberal in its receiving behavior.  That   is, it must be careful to send well-formed datagrams, but must accept   any datagram that it can interpret (e.g., not object to technical   errors where the meaning is still clear). 
  956.  
  957.   The basic internet service is datagram oriented and provides for the   fragmentation of datagrams at gateways, with reassembly taking place   at the destination internet protocol module in the destination host.   Of course, fragmentation and reassembly of datagrams within a network   or by private agreement between the gateways of a network is also   allowed since this is transparent to the internet protocols and the   higher-level protocols.  This transparent type of fragmentation and   reassembly is termed "network-dependent" (or intranet) fragmentation   and is not discussed further here. 
  958.  
  959.   Internet addresses distinguish sources and destinations to the host   level and provide a protocol field as well.  It is assumed that each   protocol will provide for whatever multiplexing is necessary within a   host. 
  960.  
  961.                                                                 [Page 23] 
  962.  
  963.  
  964.                                                           September 1981 Internet Protocol Specification 
  965.  
  966.  
  967.  
  968.   Addressing 
  969.  
  970.     To provide for flexibility in assigning address to networks and     allow for the  large number of small to intermediate sized networks     the interpretation of the address field is coded to specify a small     number of networks with a large number of host, a moderate number of     networks with a moderate number of hosts, and a large number of     networks with a small number of hosts.  In addition there is an     escape code for extended addressing mode. 
  971.  
  972.     Address Formats: 
  973.  
  974.       High Order Bits   Format                           Class       ---------------   -------------------------------  -----             0            7 bits of net, 24 bits of host    a             10          14 bits of net, 16 bits of host    b             110         21 bits of net,  8 bits of host    c             111         escape to extended addressing mode 
  975.  
  976.       A value of zero in the network field means this network.  This is       only used in certain ICMP messages.  The extended addressing mode       is undefined.  Both of these features are reserved for future use. 
  977.  
  978.     The actual values assigned for network addresses is given in     "Assigned Numbers" [9]. 
  979.  
  980.     The local address, assigned by the local network, must allow for a     single physical host to act as several distinct internet hosts.     That is, there must be a mapping between internet host addresses and     network/host interfaces that allows several internet addresses to     correspond to one interface.  It must also be allowed for a host to     have several physical interfaces and to treat the datagrams from     several of them as if they were all addressed to a single host. 
  981.  
  982.     Address mappings between internet addresses and addresses for     ARPANET, SATNET, PRNET, and other networks are described in "Address     Mappings" [5]. 
  983.  
  984.   Fragmentation and Reassembly. 
  985.  
  986.     The internet identification field (ID) is used together with the     source and destination address, and the protocol fields, to identify     datagram fragments for reassembly. 
  987.  
  988.     The More Fragments flag bit (MF) is set if the datagram is not the     last fragment.  The Fragment Offset field identifies the fragment     location, relative to the beginning of the original unfragmented     datagram.  Fragments are counted in units of 8 octets.  The 
  989.  
  990.  [Page 24]                                                                
  991.  
  992.  
  993. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol                                                            Specification 
  994.  
  995.  
  996.  
  997.     fragmentation strategy is designed so than an unfragmented datagram     has all zero fragmentation information (MF = 0, fragment offset =     0).  If an internet datagram is fragmented, its data portion must be     broken on 8 octet boundaries. 
  998.  
  999.     This format allows 2**13 = 8192 fragments of 8 octets each for a     total of 65,536 octets.  Note that this is consistent with the the     datagram total length field (of course, the header is counted in the     total length and not in the fragments). 
  1000.  
  1001.     When fragmentation occurs, some options are copied, but others     remain with the first fragment only. 
  1002.  
  1003.     Every internet module must be able to forward a datagram of 68     octets without further fragmentation.  This is because an internet     header may be up to 60 octets, and the minimum fragment is 8 octets. 
  1004.  
  1005.     Every internet destination must be able to receive a datagram of 576     octets either in one piece or in fragments to be reassembled. 
  1006.  
  1007.     The fields which may be affected by fragmentation include: 
  1008.  
  1009.       (1) options field       (2) more fragments flag       (3) fragment offset       (4) internet header length field       (5) total length field       (6) header checksum 
  1010.  
  1011.     If the Don't Fragment flag (DF) bit is set, then internet     fragmentation of this datagram is NOT permitted, although it may be     discarded.  This can be used to prohibit fragmentation in cases     where the receiving host does not have sufficient resources to     reassemble internet fragments. 
  1012.  
  1013.     One example of use of the Don't Fragment feature is to down line     load a small host.  A small host could have a boot strap program     that accepts a datagram stores it in memory and then executes it. 
  1014.  
  1015.     The fragmentation and reassembly procedures are most easily     described by examples.  The following procedures are example     implementations. 
  1016.  
  1017.     General notation in the following pseudo programs: "=<" means "less     than or equal", "#" means "not equal", "=" means "equal", "<-" means     "is set to".  Also, "x to y" includes x and excludes y; for example,     "4 to 7" would include 4, 5, and 6 (but not 7). 
  1018.  
  1019.  
  1020.  
  1021.                                                                [Page 25] 
  1022.  
  1023.  
  1024.                                                           September 1981 Internet Protocol Specification 
  1025.  
  1026.  
  1027.  
  1028.     An Example Fragmentation Procedure 
  1029.  
  1030.       The maximum sized datagram that can be transmitted through the       next network is called the maximum transmission unit (MTU). 
  1031.  
  1032.       If the total length is less than or equal the maximum transmission       unit then submit this datagram to the next step in datagram       processing; otherwise cut the datagram into two fragments, the       first fragment being the maximum size, and the second fragment       being the rest of the datagram.  The first fragment is submitted       to the next step in datagram processing, while the second fragment       is submitted to this procedure in case it is still too large. 
  1033.  
  1034.       Notation: 
  1035.  
  1036.         FO    -  Fragment Offset         IHL   -  Internet Header Length         DF    -  Don't Fragment flag         MF    -  More Fragments flag         TL    -  Total Length         OFO   -  Old Fragment Offset         OIHL  -  Old Internet Header Length         OMF   -  Old More Fragments flag         OTL   -  Old Total Length         NFB   -  Number of Fragment Blocks         MTU   -  Maximum Transmission Unit 
  1037.  
  1038.       Procedure: 
  1039.  
  1040.         IF TL =< MTU THEN Submit this datagram to the next step              in datagram processing ELSE IF DF = 1 THEN discard the         datagram ELSE         To produce the first fragment:         (1)  Copy the original internet header;         (2)  OIHL <- IHL; OTL <- TL; OFO <- FO; OMF <- MF;         (3)  NFB <- (MTU-IHL*4)/8;         (4)  Attach the first NFB*8 data octets;         (5)  Correct the header:              MF <- 1;  TL <- (IHL*4)+(NFB*8);              Recompute Checksum;         (6)  Submit this fragment to the next step in              datagram processing;         To produce the second fragment:         (7)  Selectively copy the internet header (some options              are not copied, see option definitions);         (8)  Append the remaining data;         (9)  Correct the header:              IHL <- (((OIHL*4)-(length of options not copied))+3)/4; 
  1041.  
  1042.  [Page 26]                                                                
  1043.  
  1044.  
  1045. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol                                                            Specification 
  1046.  
  1047.  
  1048.  
  1049.              TL <- OTL - NFB*8 - (OIHL-IHL)*4);              FO <- OFO + NFB;  MF <- OMF;  Recompute Checksum;         (10) Submit this fragment to the fragmentation test; DONE. 
  1050.  
  1051.       In the above procedure each fragment (except the last) was made       the maximum allowable size.  An alternative might produce less       than the maximum size datagrams.  For example, one could implement       a fragmentation procedure that repeatly divided large datagrams in       half until the resulting fragments were less than the maximum       transmission unit size. 
  1052.  
  1053.     An Example Reassembly Procedure 
  1054.  
  1055.       For each datagram the buffer identifier is computed as the       concatenation of the source, destination, protocol, and       identification fields.  If this is a whole datagram (that is both       the fragment offset and the more fragments  fields are zero), then       any reassembly resources associated with this buffer identifier       are released and the datagram is forwarded to the next step in       datagram processing. 
  1056.  
  1057.       If no other fragment with this buffer identifier is on hand then       reassembly resources are allocated.  The reassembly resources       consist of a data buffer, a header buffer, a fragment block bit       table, a total data length field, and a timer.  The data from the       fragment is placed in the data buffer according to its fragment       offset and length, and bits are set in the fragment block bit       table corresponding to the fragment blocks received. 
  1058.  
  1059.       If this is the first fragment (that is the fragment offset is       zero)  this header is placed in the header buffer.  If this is the       last fragment ( that is the more fragments field is zero) the       total data length is computed.  If this fragment completes the       datagram (tested by checking the bits set in the fragment block       table), then the datagram is sent to the next step in datagram       processing; otherwise the timer is set to the maximum of the       current timer value and the value of the time to live field from       this fragment; and the reassembly routine gives up control. 
  1060.  
  1061.       If the timer runs out, the all reassembly resources for this       buffer identifier are released.  The initial setting of the timer       is a lower bound on the reassembly waiting time.  This is because       the waiting time will be increased if the Time to Live in the       arriving fragment is greater than the current timer value but will       not be decreased if it is less.  The maximum this timer value       could reach is the maximum time to live (approximately 4.25       minutes).  The current recommendation for the initial timer       setting is 15 seconds.  This may be changed as experience with 
  1062.  
  1063.                                                                 [Page 27] 
  1064.  
  1065.  
  1066.                                                           September 1981 Internet Protocol Specification 
  1067.  
  1068.  
  1069.  
  1070.       this protocol accumulates.  Note that the choice of this parameter       value is related to the buffer capacity available and the data       rate of the transmission medium; that is, data rate times timer       value equals buffer size (e.g., 10Kb/s X 15s = 150Kb). 
  1071.  
  1072.       Notation: 
  1073.  
  1074.         FO    -  Fragment Offset         IHL   -  Internet Header Length         MF    -  More Fragments flag         TTL   -  Time To Live         NFB   -  Number of Fragment Blocks         TL    -  Total Length         TDL   -  Total Data Length         BUFID -  Buffer Identifier         RCVBT -  Fragment Received Bit Table         TLB   -  Timer Lower Bound 
  1075.  
  1076.       Procedure: 
  1077.  
  1078.         (1)  BUFID <- source|destination|protocol|identification;         (2)  IF FO = 0 AND MF = 0         (3)     THEN IF buffer with BUFID is allocated         (4)             THEN flush all reassembly for this BUFID;         (5)          Submit datagram to next step; DONE.         (6)     ELSE IF no buffer with BUFID is allocated         (7)             THEN allocate reassembly resources                              with BUFID;                              TIMER <- TLB; TDL <- 0;         (8)          put data from fragment into data buffer with                      BUFID from octet FO*8 to                                          octet (TL-(IHL*4))+FO*8;         (9)          set RCVBT bits from FO                                         to FO+((TL-(IHL*4)+7)/8);         (10)         IF MF = 0 THEN TDL <- TL-(IHL*4)+(FO*8)         (11)         IF FO = 0 THEN put header in header buffer         (12)         IF TDL # 0         (13)          AND all RCVBT bits from 0                                              to (TDL+7)/8 are set         (14)            THEN TL <- TDL+(IHL*4)         (15)                 Submit datagram to next step;         (16)                 free all reassembly resources                              for this BUFID; DONE.         (17)         TIMER <- MAX(TIMER,TTL);         (18)         give up until next fragment or timer expires;         (19) timer expires: flush all reassembly with this BUFID; DONE. 
  1079.  
  1080.       In the case that two or more fragments contain the same data 
  1081.  
  1082.  [Page 28]                                                                
  1083.  
  1084.  
  1085. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol                                                            Specification 
  1086.  
  1087.  
  1088.  
  1089.       either identically or through a partial overlap, this procedure       will use the more recently arrived copy in the data buffer and       datagram delivered. 
  1090.  
  1091.   Identification 
  1092.  
  1093.     The choice of the Identifier for a datagram is based on the need to     provide a way to uniquely identify the fragments of a particular     datagram.  The protocol module assembling fragments judges fragments     to belong to the same datagram if they have the same source,     destination, protocol, and Identifier.  Thus, the sender must choose     the Identifier to be unique for this source, destination pair and     protocol for the time the datagram (or any fragment of it) could be     alive in the internet. 
  1094.  
  1095.     It seems then that a sending protocol module needs to keep a table     of Identifiers, one entry for each destination it has communicated     with in the last maximum packet lifetime for the internet. 
  1096.  
  1097.     However, since the Identifier field allows 65,536 different values,     some host may be able to simply use unique identifiers independent     of destination. 
  1098.  
  1099.     It is appropriate for some higher level protocols to choose the     identifier. For example, TCP protocol modules may retransmit an     identical TCP segment, and the probability for correct reception     would be enhanced if the retransmission carried the same identifier     as the original transmission since fragments of either datagram     could be used to construct a correct TCP segment. 
  1100.  
  1101.   Type of Service 
  1102.  
  1103.     The type of service (TOS) is for internet service quality selection.     The type of service is specified along the abstract parameters     precedence, delay, throughput, and reliability.  These abstract     parameters are to be mapped into the actual service parameters of     the particular networks the datagram traverses. 
  1104.  
  1105.     Precedence.  An independent measure of the importance of this     datagram. 
  1106.  
  1107.     Delay.  Prompt delivery is important for datagrams with this     indication. 
  1108.  
  1109.     Throughput.  High data rate is important for datagrams with this     indication. 
  1110.  
  1111.  
  1112.  
  1113.                                                                 [Page 29] 
  1114.  
  1115.  
  1116.                                                           September 1981 Internet Protocol Specification 
  1117.  
  1118.  
  1119.  
  1120.     Reliability.  A higher level of effort to ensure delivery is     important for datagrams with this indication. 
  1121.  
  1122.     For example, the ARPANET has a priority bit, and a choice between     "standard" messages (type 0) and "uncontrolled" messages (type 3),     (the choice between single packet and multipacket messages can also     be considered a service parameter). The uncontrolled messages tend     to be less reliably delivered and suffer less delay.  Suppose an     internet datagram is to be sent through the ARPANET.  Let the     internet type of service be given as: 
  1123.  
  1124.       Precedence:    5       Delay:         0       Throughput:    1       Reliability:   1 
  1125.  
  1126.     In this example, the mapping of these parameters to those available     for the ARPANET would be  to set the ARPANET priority bit on since     the Internet precedence is in the upper half of its range, to select     standard messages since the throughput and reliability requirements     are indicated and delay is not.  More details are given on service     mappings in "Service Mappings" [8]. 
  1127.  
  1128.   Time to Live 
  1129.  
  1130.     The time to live is set by the sender to the maximum time the     datagram is allowed to be in the internet system.  If the datagram     is in the internet system longer than the time to live, then the     datagram must be destroyed. 
  1131.  
  1132.     This field must be decreased at each point that the internet header     is processed to reflect the time spent processing the datagram.     Even if no local information is available on the time actually     spent, the field must be decremented by 1.  The time is measured in     units of seconds (i.e. the value 1 means one second).  Thus, the     maximum time to live is 255 seconds or 4.25 minutes.  Since every     module that processes a datagram must decrease the TTL by at least     one even if it process the datagram in less than a second, the TTL     must be thought of only as an upper bound on the time a datagram may     exist.  The intention is to cause undeliverable datagrams to be     discarded, and to bound the maximum datagram lifetime. 
  1133.  
  1134.     Some higher level reliable connection protocols are based on     assumptions that old duplicate datagrams will not arrive after a     certain time elapses.  The TTL is a way for such protocols to have     an assurance that their assumption is met. 
  1135.  
  1136.  
  1137.  
  1138.  [Page 30]                                                                
  1139.  
  1140.  
  1141. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol                                                            Specification 
  1142.  
  1143.  
  1144.  
  1145.   Options 
  1146.  
  1147.     The options are optional in each datagram, but required in     implementations.  That is, the presence or absence of an option is     the choice of the sender, but each internet module must be able to     parse every option.  There can be several options present in the     option field. 
  1148.  
  1149.     The options might not end on a 32-bit boundary.  The internet header     must be filled out with octets of zeros.  The first of these would     be interpreted as the end-of-options option, and the remainder as     internet header padding. 
  1150.  
  1151.     Every internet module must be able to act on every option.  The     Security Option is required if classified, restricted, or     compartmented traffic is to be passed. 
  1152.  
  1153.   Checksum 
  1154.  
  1155.     The internet header checksum is recomputed if the internet header is     changed.  For example, a reduction of the time to live, additions or     changes to internet options, or due to fragmentation.  This checksum     at the internet level is intended to protect the internet header     fields from transmission errors. 
  1156.  
  1157.     There are some applications where a few data bit errors are     acceptable while retransmission delays are not.  If the internet     protocol enforced data correctness such applications could not be     supported. 
  1158.  
  1159.   Errors 
  1160.  
  1161.     Internet protocol errors may be reported via the ICMP messages [3]. 
  1162.  
  1163. 3.3.  Interfaces 
  1164.  
  1165.   The functional description of user interfaces to the IP is, at best,   fictional, since every operating system will have different   facilities.  Consequently, we must warn readers that different IP   implementations may have different user interfaces.  However, all IPs   must provide a certain minimum  set of services to guarantee that all   IP implementations can support the same protocol hierarchy.  This   section specifies the functional interfaces required of all IP   implementations. 
  1166.  
  1167.   Internet protocol interfaces on one side to the local network and on   the other side to either a higher level protocol or an application   program.  In the following, the higher level protocol or application 
  1168.  
  1169.                                                                 [Page 31] 
  1170.  
  1171.  
  1172.                                                           September 1981 Internet Protocol Specification 
  1173.  
  1174.  
  1175.  
  1176.   program (or even a gateway program) will be called the "user" since it   is using the internet module.  Since internet protocol is a datagram   protocol, there is minimal memory or state maintained between datagram   transmissions, and each call on the internet protocol module by the   user supplies all information necessary for the IP to perform the   service requested. 
  1177.  
  1178.   An Example Upper Level Interface 
  1179.  
  1180.   The following two example calls satisfy the requirements for the user   to internet protocol module communication ("=>" means returns): 
  1181.  
  1182.   SEND (src, dst, prot, TOS, TTL, BufPTR, len, Id, DF, opt => result) 
  1183.  
  1184.     where: 
  1185.  
  1186.       src = source address       dst = destination address       prot = protocol       TOS = type of service       TTL = time to live       BufPTR = buffer pointer       len = length of buffer       Id  = Identifier       DF = Don't Fragment       opt = option data       result = response         OK = datagram sent ok         Error = error in arguments or local network error 
  1187.  
  1188.     Note that the precedence is included in the TOS and the     security/compartment is passed as an option. 
  1189.  
  1190.   RECV (BufPTR, prot, => result, src, dst, TOS, len, opt) 
  1191.  
  1192.     where: 
  1193.  
  1194.       BufPTR = buffer pointer       prot = protocol       result = response         OK = datagram received ok         Error = error in arguments       len = length of buffer       src = source address       dst = destination address       TOS = type of service       opt = option data 
  1195.  
  1196.  
  1197.  
  1198. [Page 32]                                                                
  1199.  
  1200.  
  1201. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol                                                            Specification 
  1202.  
  1203.  
  1204.  
  1205.   When the user sends a datagram, it executes the SEND call supplying   all the arguments.  The internet protocol module, on receiving this   call, checks the arguments and prepares and sends the message.  If the   arguments are good and the datagram is accepted by the local network,   the call returns successfully.  If either the arguments are bad, or   the datagram is not accepted by the local network, the call returns   unsuccessfully.  On unsuccessful returns, a reasonable report must be   made as to the cause of the problem, but the details of such reports   are up to individual implementations. 
  1206.  
  1207.   When a datagram arrives at the internet protocol module from the local   network, either there is a pending RECV call from the user addressed   or there is not.  In the first case, the pending call is satisfied by   passing the information from the datagram to the user.  In the second   case, the user addressed is notified of a pending datagram.  If the   user addressed does not exist, an ICMP error message is returned to   the sender, and the data is discarded. 
  1208.  
  1209.   The notification of a user may be via a pseudo interrupt or similar   mechanism, as appropriate in the particular operating system   environment of the implementation. 
  1210.  
  1211.   A user's RECV call may then either be immediately satisfied by a   pending datagram, or the call may be pending until a datagram arrives. 
  1212.  
  1213.   The source address is included in the send call in case the sending   host has several addresses (multiple physical connections or logical   addresses).  The internet module must check to see that the source   address is one of the legal address for this host. 
  1214.  
  1215.   An implementation may also allow or require a call to the internet   module to indicate interest in or reserve exclusive use of a class of   datagrams (e.g., all those with a certain value in the protocol   field). 
  1216.  
  1217.   This section functionally characterizes a USER/IP interface.  The   notation used is similar to most procedure of function calls in high   level languages, but this usage is not meant to rule out trap type   service calls (e.g., SVCs, UUOs, EMTs), or any other form of   interprocess communication. 
  1218.  
  1219.    
  1220.  
  1221.  
  1222.  
  1223.  
  1224.  
  1225.  
  1226.  
  1227.                                                                 [Page 33] 
  1228.  
  1229.  
  1230.                                                           September 1981 Internet Protocol 
  1231.  
  1232.  
  1233.  
  1234. APPENDIX A:  Examples & Scenarios 
  1235.  
  1236. Example 1: 
  1237.  
  1238.   This is an example of the minimal data carrying internet datagram: 
  1239.  
  1240.                                          0                   1                   2                   3        0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |Ver= 4 |IHL= 5 |Type of Service|        Total Length = 21      |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |      Identification = 111     |Flg=0|   Fragment Offset = 0   |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |   Time = 123  |  Protocol = 1 |        header checksum        |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                         source address                        |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                      destination address                      |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |     data      |                                                    +-+-+-+-+-+-+-+-+                                                 
  1241.  
  1242.                        Example Internet Datagram 
  1243.  
  1244.                                Figure 5. 
  1245.  
  1246.   Note that each tick mark represents one bit position. 
  1247.  
  1248.   This is a internet datagram in version 4 of internet protocol; the   internet header consists of five 32 bit words, and the total length of   the datagram is 21 octets.  This datagram is a complete datagram (not   a fragment). 
  1249.  
  1250.  
  1251.  
  1252.  
  1253.  
  1254.  
  1255.  
  1256.  
  1257.  
  1258.  
  1259.  
  1260.  
  1261.  
  1262.  
  1263.  
  1264.  
  1265.  
  1266.  [Page 34]                                                                
  1267.  
  1268.  
  1269. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol 
  1270.  
  1271.  
  1272.  
  1273. Example 2: 
  1274.  
  1275.   In this example, we show first a moderate size internet datagram (452   data octets), then two internet fragments that might result from the   fragmentation of this datagram if the maximum sized transmission   allowed were 280 octets. 
  1276.  
  1277.                                          0                   1                   2                   3        0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |Ver= 4 |IHL= 5 |Type of Service|       Total Length = 472      |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |     Identification = 111      |Flg=0|     Fragment Offset = 0 |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |   Time = 123  | Protocol = 6  |        header checksum        |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                         source address                        |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                      destination address                      |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                             data                              |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                             data                              |    \                                                               \    \                                                               \    |                             data                              |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |             data              |                                    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                                 
  1278.  
  1279.                        Example Internet Datagram 
  1280.  
  1281.                                Figure 6. 
  1282.  
  1283.  
  1284.  
  1285.  
  1286.  
  1287.  
  1288.  
  1289.  
  1290.  
  1291.  
  1292.  
  1293.  
  1294.  
  1295.  
  1296.  
  1297.  
  1298.  
  1299.                                                                [Page 35] 
  1300.  
  1301.  
  1302.                                                           September 1981 Internet Protocol 
  1303.  
  1304.  
  1305.  
  1306.   Now the first fragment that results from splitting the datagram after   256 data octets. 
  1307.  
  1308.                                          0                   1                   2                   3        0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |Ver= 4 |IHL= 5 |Type of Service|       Total Length = 276      |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |     Identification = 111      |Flg=1|     Fragment Offset = 0 |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |   Time = 119  | Protocol = 6  |        Header Checksum        |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                         source address                        |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                      destination address                      |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                             data                              |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                             data                              |    \                                                               \    \                                                               \    |                             data                              |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                             data                              |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 
  1309.  
  1310.                        Example Internet Fragment 
  1311.  
  1312.                                Figure 7. 
  1313.  
  1314.  
  1315.  
  1316.  
  1317.  
  1318.  
  1319.  
  1320.  
  1321.  
  1322.  
  1323.  
  1324.  
  1325.  
  1326.  
  1327.  
  1328.  
  1329.  
  1330.  
  1331.  
  1332.  
  1333.  
  1334. [Page 36]                                                                
  1335.  
  1336.  
  1337. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol 
  1338.  
  1339.  
  1340.  
  1341.   And the second fragment. 
  1342.  
  1343.                                          0                   1                   2                   3        0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |Ver= 4 |IHL= 5 |Type of Service|       Total Length = 216      |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |     Identification = 111      |Flg=0|  Fragment Offset  =  32 |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |   Time = 119  | Protocol = 6  |        Header Checksum        |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                         source address                        |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                      destination address                      |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                             data                              |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                             data                              |    \                                                               \    \                                                               \    |                             data                              |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |            data               |                                    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                                 
  1344.  
  1345.                        Example Internet Fragment 
  1346.  
  1347.                                Figure 8. 
  1348.  
  1349.  
  1350.  
  1351.  
  1352.  
  1353.  
  1354.  
  1355.  
  1356.  
  1357.  
  1358.  
  1359.  
  1360.  
  1361.  
  1362.  
  1363.  
  1364.  
  1365.  
  1366.  
  1367.  
  1368.  
  1369.                                                                 [Page 37] 
  1370.  
  1371.  
  1372.                                                           September 1981 Internet Protocol 
  1373.  
  1374.  
  1375.  
  1376. Example 3: 
  1377.  
  1378.   Here, we show an example of a datagram containing options: 
  1379.  
  1380.                                          0                   1                   2                   3        0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |Ver= 4 |IHL= 8 |Type of Service|       Total Length = 576      |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |       Identification = 111    |Flg=0|     Fragment Offset = 0 |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |   Time = 123  |  Protocol = 6 |       Header Checksum         |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                        source address                         |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                      destination address                      |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    | Opt. Code = x | Opt.  Len.= 3 | option value  | Opt. Code = x |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    | Opt. Len. = 4 |           option value        | Opt. Code = 1 |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    | Opt. Code = y | Opt. Len. = 3 |  option value | Opt. Code = 0 |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                             data                              |    \                                                               \    \                                                               \    |                             data                              |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |                             data                              |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 
  1381.  
  1382.                        Example Internet Datagram 
  1383.  
  1384.                                Figure 9. 
  1385.  
  1386.  
  1387.  
  1388.  
  1389.  
  1390.  
  1391.  
  1392.  
  1393.  
  1394.  
  1395.  
  1396.  
  1397.  
  1398.  
  1399.  
  1400.  [Page 38]                                                                
  1401.  
  1402.  
  1403. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol 
  1404.  
  1405.  
  1406.  
  1407. APPENDIX B:  Data Transmission Order 
  1408.  
  1409. The order of transmission of the header and data described in this document is resolved to the octet level.  Whenever a diagram shows a group of octets, the order of transmission of those octets is the normal order in which they are read in English.  For example, in the following diagram the octets are transmitted in the order they are numbered. 
  1410.  
  1411.                                          0                   1                   2                   3        0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |       1       |       2       |       3       |       4       |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |       5       |       6       |       7       |       8       |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+    |       9       |      10       |      11       |      12       |    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 
  1412.  
  1413.                       Transmission Order of Bytes 
  1414.  
  1415.                                Figure 10. 
  1416.  
  1417. Whenever an octet represents a numeric quantity the left most bit in the diagram is the high order or most significant bit.  That is, the bit labeled 0 is the most significant bit.  For example, the following diagram represents the value 170 (decimal). 
  1418.  
  1419.                                                                  0 1 2 3 4 5 6 7                             +-+-+-+-+-+-+-+-+                            |1 0 1 0 1 0 1 0|                            +-+-+-+-+-+-+-+-+ 
  1420.  
  1421.                           Significance of Bits 
  1422.  
  1423.                                Figure 11. 
  1424.  
  1425. Similarly, whenever a multi-octet field represents a numeric quantity the left most bit of the whole field is the most significant bit.  When a multi-octet quantity is transmitted the most significant octet is transmitted first. 
  1426.  
  1427.  
  1428.  
  1429.  
  1430.  
  1431.  
  1432.  
  1433.  
  1434.  
  1435.                                                                [Page 39] 
  1436.  
  1437.  
  1438.                                                           September 1981 Internet Protocol 
  1439.  
  1440.  
  1441.  
  1442.  
  1443.  
  1444.  
  1445.  
  1446.  
  1447.  
  1448.  
  1449.  
  1450.  
  1451.  
  1452.  
  1453.  
  1454.  
  1455.  
  1456.  
  1457.  
  1458.  
  1459.  
  1460.  
  1461.  
  1462.  
  1463.  
  1464.  
  1465.  
  1466.  
  1467.  
  1468.  
  1469.  
  1470.  
  1471.  
  1472.  
  1473.  
  1474.  
  1475.  
  1476.  
  1477.  
  1478.  
  1479.  
  1480.  
  1481.  
  1482.  
  1483.  
  1484.  
  1485.  
  1486.  
  1487.  
  1488.  
  1489.  
  1490.  
  1491.  
  1492.  [Page 40]                                                                
  1493.  
  1494.  
  1495. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol 
  1496.  
  1497.  
  1498.  
  1499.                                 GLOSSARY 
  1500.  
  1501.  
  1502.  
  1503. 1822           BBN Report 1822, "The Specification of the Interconnection of           a Host and an IMP".  The specification of interface between a           host and the ARPANET. 
  1504.  
  1505. ARPANET leader           The control information on an ARPANET message at the host-IMP           interface. 
  1506.  
  1507. ARPANET message           The unit of transmission between a host and an IMP in the           ARPANET.  The maximum size is about 1012 octets (8096 bits). 
  1508.  
  1509. ARPANET packet           A unit of transmission used internally in the ARPANET between           IMPs. The maximum size is about 126 octets (1008 bits). 
  1510.  
  1511. Destination           The destination address, an internet header field. 
  1512.  
  1513. DF           The Don't Fragment bit carried in the flags field. 
  1514.  
  1515. Flags           An internet header field carrying various control flags. 
  1516.  
  1517. Fragment Offset           This internet header field indicates where in the internet           datagram a fragment belongs. 
  1518.  
  1519. GGP           Gateway to Gateway Protocol, the protocol used primarily           between gateways to control routing and other gateway           functions. 
  1520.  
  1521. header           Control information at the beginning of a message, segment,           datagram, packet or block of data. 
  1522.  
  1523. ICMP           Internet Control Message Protocol, implemented in the internet           module, the ICMP is used from gateways to hosts and between           hosts to report errors and make routing suggestions. 
  1524.  
  1525.  
  1526.  
  1527.                                                                 [Page 41] 
  1528.  
  1529.  
  1530.                                                           September 1981 Internet Protocol Glossary 
  1531.  
  1532.  
  1533.  
  1534. Identification           An internet header field carrying the identifying value           assigned by the sender to aid in assembling the fragments of a           datagram. 
  1535.  
  1536. IHL           The internet header field Internet Header Length is the length           of the internet header measured in 32 bit words. 
  1537.  
  1538. IMP           The Interface Message Processor, the packet switch of the           ARPANET. 
  1539.  
  1540. Internet Address           A four octet (32 bit) source or destination address consisting           of a Network field and a Local Address field. 
  1541.  
  1542. internet datagram           The unit of data exchanged between a pair of internet modules           (includes the internet header). 
  1543.  
  1544. internet fragment           A portion of the data of an internet datagram with an internet           header. 
  1545.  
  1546. Local Address           The address of a host within a network.  The actual mapping of           an internet local address on to the host addresses in a           network is quite general, allowing for many to one mappings. 
  1547.  
  1548. MF           The More-Fragments Flag carried in the internet header flags           field. 
  1549.  
  1550. module           An implementation, usually in software, of a protocol or other           procedure. 
  1551.  
  1552. more-fragments flag           A flag indicating whether or not this internet datagram           contains the end of an internet datagram, carried in the           internet header Flags field. 
  1553.  
  1554. NFB           The Number of Fragment Blocks in a the data portion of an           internet fragment.  That is, the length of a portion of data           measured in 8 octet units. 
  1555.  
  1556.  
  1557.  
  1558. [Page 42]                                                                
  1559.  
  1560.  
  1561. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol                                                                 Glossary 
  1562.  
  1563.  
  1564.  
  1565. octet           An eight bit byte. 
  1566.  
  1567. Options           The internet header Options field may contain several options,           and each option may be several octets in length. 
  1568.  
  1569. Padding           The internet header Padding field is used to ensure that the           data begins on 32 bit word boundary.  The padding is zero. 
  1570.  
  1571. Protocol           In this document, the next higher level protocol identifier,           an internet header field. 
  1572.  
  1573. Rest           The local address portion of an Internet Address. 
  1574.  
  1575. Source           The source address, an internet header field. 
  1576.  
  1577. TCP           Transmission Control Protocol:  A host-to-host protocol for           reliable communication in internet environments. 
  1578.  
  1579. TCP Segment           The unit of data exchanged between TCP modules (including the           TCP header). 
  1580.  
  1581. TFTP           Trivial File Transfer Protocol:  A simple file transfer           protocol built on UDP. 
  1582.  
  1583. Time to Live           An internet header field which indicates the upper bound on           how long this internet datagram may exist. 
  1584.  
  1585. TOS           Type of Service 
  1586.  
  1587. Total Length           The internet header field Total Length is the length of the           datagram in octets including internet header and data. 
  1588.  
  1589. TTL           Time to Live 
  1590.  
  1591.  
  1592.  
  1593.                                                                 [Page 43] 
  1594.  
  1595.  
  1596.                                                           September 1981 Internet Protocol Glossary 
  1597.  
  1598.  
  1599.  
  1600. Type of Service           An internet header field which indicates the type (or quality)           of service for this internet datagram. 
  1601.  
  1602. UDP           User Datagram Protocol:  A user level protocol for transaction           oriented applications. 
  1603.  
  1604. User           The user of the internet protocol.  This may be a higher level           protocol module, an application program, or a gateway program. 
  1605.  
  1606. Version           The Version field indicates the format of the internet header. 
  1607.  
  1608.  
  1609.  
  1610.  
  1611.  
  1612.  
  1613.  
  1614.  
  1615.  
  1616.  
  1617.  
  1618.  
  1619.  
  1620.  
  1621.  
  1622.  
  1623.  
  1624.  
  1625.  
  1626.  
  1627.  
  1628.  
  1629.  
  1630.  
  1631.  
  1632.  
  1633.  
  1634.  
  1635.  
  1636.  
  1637.  
  1638.  
  1639.  
  1640.  
  1641.  
  1642.  [Page 44]                                                                
  1643.  
  1644.  
  1645. September 1981                                                                                                                  Internet Protocol 
  1646.  
  1647.  
  1648.  
  1649.                                REFERENCES 
  1650.  
  1651.  
  1652.  
  1653. [1]  Cerf, V., "The Catenet Model for Internetworking," Information      Processing Techniques Office, Defense Advanced Research Projects      Agency, IEN 48, July 1978. 
  1654.  
  1655. [2]  Bolt Beranek and Newman, "Specification for the Interconnection of      a Host and an IMP," BBN Technical Report 1822, Revised May 1978. 
  1656.  
  1657. [3]  Postel, J., "Internet Control Message Protocol - DARPA Internet      Program Protocol Specification," RFC 792, USC/Information Sciences      Institute, September 1981. 
  1658.  
  1659. [4]  Shoch, J., "Inter-Network Naming, Addressing, and Routing,"      COMPCON, IEEE Computer Society, Fall 1978. 
  1660.  
  1661. [5]  Postel, J., "Address Mappings," RFC 796, USC/Information Sciences      Institute, September 1981. 
  1662.  
  1663. [6]  Shoch, J., "Packet Fragmentation in Inter-Network Protocols,"      Computer Networks, v. 3, n. 1, February 1979. 
  1664.  
  1665. [7]  Strazisar, V., "How to Build a Gateway", IEN 109, Bolt Beranek and      Newman, August 1979. 
  1666.  
  1667. [8]  Postel, J., "Service Mappings," RFC 795, USC/Information Sciences      Institute, September 1981. 
  1668.  
  1669. [9]  Postel, J., "Assigned Numbers," RFC 790, USC/Information Sciences      Institute, September 1981. 
  1670.  
  1671.  
  1672.  
  1673.  
  1674.  
  1675.  
  1676.  
  1677.  
  1678.  
  1679.  
  1680.  
  1681.  
  1682.  
  1683.  
  1684.  
  1685.  
  1686.  
  1687.  
  1688.  
  1689.                                                                [Page 45] 
  1690.  
  1691.