home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Handbook of Infosec Terms 2.0 / Handbook_of_Infosec_Terms_Version_2.0_ISSO.iso / text / rfcs / rfc0942.txt < prev    next >
Text File  |  1996-05-07  |  221KB  |  2,462 lines

  1.  Network Working Group                          National Research Council Request for Comments: 942                                                            February 1985 
  2.  
  3.                         TRANSPORT PROTOCOLS FOR                          DEPARTMENT OF DEFENSE                              DATA NETWORKS 
  4.  
  5.  STATUS OF THIS MEMO 
  6.  
  7. This RFC is distributed for information only.  This RFC does not establish any policy for the DARPA research community or the DDN operational community.  Distribution of this memo is unlimited. 
  8.  
  9. This RFC reproduces the National Research Council report resulting from a study of the DOD Internet Protocol (IP) and Transmission Control Protocol (TCP) in comparison with the ISO Internet Protocol (ISO-IP) and Transport Protocol level 4 (TP-4). 
  10.  
  11.  
  12.  
  13.  
  14.  
  15.                          Transport Protocols for                          Department of Defense                              Data Networks                                                                           
  16.  
  17.                   Report to the Department of Defense                   and the National Bureau of Standards                                                                                                                                                                                          
  18.  
  19.          Committee on Computer-Computer Communication Protocols                                                                           
  20.  
  21.   Board on Telecommunications and Computer Applications Commission on                    Engineering and Technical Systems                        National Research Council 
  22.  
  23.                                                                           
  24.  
  25.  
  26.  
  27.  
  28.  
  29.                          National Academy Press                     Washington, D.C.  February 1985 
  30.  
  31. National Research Council                                       [Page i] 
  32.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  33.  
  34.                                  NOTICE 
  35.  
  36. The project that is the subject of this report was approved by the Governing Board on the National Research Council, whose members are drawn from the councils of the National Academy of Sciences, the National Academy of Engineering, and the Institute of Medicine.  The members of the committee responsible for the report were chosen for their special competences and with regard for appropriate balance. 
  37.  
  38. This report has been reviewed by a group other than the authors, according to procedures approved by a Report Review Committee consisting of members of the National Academy of Sciences, the National Academy of Engineering, and the Institute of Medicine. 
  39.  
  40. The National Research Council was established by the National Academy of Sciences in 1916 to associate the broad community of science and technology with the Academy's purposes of furthering knowledge and of advising the federal government.  The Council operates in accordance with general policies determined by the Academy under the authority of its congressional charter of 1863, which establishes the Academy as a private, nonprofit, self-governing membership corporation.  The Council has become the principal operating agency of both the National Academy of Sciences and the National Academy of Engineering in the conduct of their services to the government, the public, and the scientific and engineering communities.  It is administered jointly by both Academies and the Institute of Medicine.  The National Academy of Engineering and the Institute of Medicine were established in 1964 and 1970, respectively, under the charter of the National Academy of Sciences. 
  41.  
  42. This is a report of work supported by Contract No. DCA-83-C-0051 between the U.S. Defense Communications Agency and the National Academy of Sciences, underwritten jointly by the Department of Defense and the National Bureau of Standards. 
  43.  
  44. Copies of this publication are available from: 
  45.  
  46.  Board on Telecommunications and Computer Applications Commission on  Engineering and Technical Systems  National Research Council  2101 Constitution Avenue, N.W.  Washington, D.C. 20418 
  47.  
  48.  
  49.  
  50.  
  51.  
  52.  
  53.  
  54.  
  55.  
  56.  
  57.  
  58.  
  59.  
  60. National Research Council                                      [Page ii] 
  61.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  62.  
  63.           BOARD ON TELECOMMUNICATIONS -- COMPUTER APPLICATIONS          COMMITTEE ON COMPUTER-COMPUTER COMMUNICATION PROTOCOLS 
  64.  
  65. Chairman 
  66.  
  67.  C. CHAPIN CUTLER, Professor of Applied Physics, Stanford University,  Stanford, California 
  68.  
  69. Members 
  70.  
  71.  HERBERT D. BENINGTON, Technical Director, System Development  Corporation, McLean, Virginia 
  72.  
  73.  DONALD L. BOYD, Director, Honeywell Corporate Computer Sciences Center,  Honeywell Corporate Technology Center, Bloomington, Minnesota 
  74.  
  75.  DAVID J. FARBER, Professor of Electrical Engineering and Professor of  Computer Science, Department of Electrical Engineering, University of  Delaware, Newark, Delaware 
  76.  
  77.  LAWRENCE H. LANDWEBER, Professor, Computer Sciences Department,  University of Wisconsin, Madison, Wisconsin 
  78.  
  79.  ANTHONY G. LAUCK, Manager, Distributed Systems Architecture and  Advanced Development, Digital Equipment Corporation, Tewksbury,  Massachusetts 
  80.  
  81.  KEITH A. LUCKE, General Manager of Control Data Technical Standards,  Control Data Corporation, Minneapolis, Minnesota 
  82.  
  83.  MISCHA SCHWARTZ, Professor of Electrical Engineering and Computer  Science, Columbia University, New York, New York 
  84.  
  85.  ROBERT F. STEEN, Director of Architecture, Communication Products  Division IBM Corporation, Research Triangle Park, North Carolina 
  86.  
  87.  CARL A. SUNSHINE, Principal Engineer, Sytek, Incorporated, Los Angeles  Operation, Culver City, California 
  88.  
  89.  DANIEL J. FINK, (Ex-officio), President, D.J. Fink Associates, Inc.,  Arlington, Virginia 
  90.  
  91.  JAMES L. FLANAGAN, (CETS LIAISON MEMBER), Head, Acoustics Research  Department, AT&T Bell Laboratories, Murray Hill, New Jersey 
  92.  
  93. Staff 
  94.  
  95.  RICHARD B. MARSTEN, Executive Director  JEROME D. ROSENBERG, Senior Staff Officer and Study Director  LOIS A. LEAK, Administrative Secretary 
  96.  
  97.  
  98.  
  99.  National Research Council                                     [Page iii] 
  100.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  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.  
  137.  
  138.  
  139.  
  140.  
  141.  
  142.  
  143.  
  144.  
  145.  
  146.  
  147.  
  148.  
  149.  
  150.  
  151.  
  152.  
  153.  
  154.  
  155.  
  156. National Research Council                                      [Page iv] 
  157.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  158.  
  159.             COMMISSION ON ENGINEERING AND TECHNICAL SYSTEMS           BOARD ON TELECOMMUNICATIONS -- COMPUTER APPLICATIONS 
  160.  
  161. Chairman 
  162.  
  163.  DANIEL J. FINK, President, D.J. Fink Associates, Inc., Arlington,  Virginia 
  164.  
  165. Past Chairman 
  166.  
  167.  BROCKWAY MCMILLAN, Vice President (Retired), Bell Laboratories,  Sedgwick, Maine 
  168.  
  169. Members 
  170.  
  171.  ARTHUR G. ANDERSON, Vice President (Retired), IBM Corporation, San  Jose, California 
  172.  
  173.  DANIEL BELL, Henry Ford II Professor of Social Sciences, Department of  Sociology, Harvard University, Cambridge, Massachusetts 
  174.  
  175.  HERBERT D. BENINGTON, Technical Director, System Development  Corporation, McLean, Virginia 
  176.  
  177.  ELWYN R. BERLEKAMP, Professor of Mathematics, Department of  Mathematics, University of California, Berkeley, California 
  178.  
  179.  ANTHONY J. DEMARIA, Assistant Director of Research for Electronics and  Electro-Optics Technology, United Technologies Research Center, East  Hartford, Connecticut 
  180.  
  181.  GERALD P. DINNEEN, Vice President, Science and Technology, Honeywell  Incorporated, Minneapolis, Minnesota 
  182.  
  183.  GEORGE GERBNER, Professor and Dean, The Annenberg School of  Communications, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania 
  184.  
  185.  ANNE P. JONES, Partner, Sutherland, Asbill and Brennan, Washington,  D.C. 
  186.  
  187.  ADRIAN M. MCDONOUGH, Professor of Management and Decision Sciences  (Retired), The Wharton School, University of Pennsylvania, Havertown,  Pennsylvania 
  188.  
  189.  WILBUR L. PRITCHARD, President, Satellite Systems Engineering, Inc.,  Bethesda, Maryland 
  190.  
  191.  MICHAEL B. PURSLEY, Professor of Electrical Engineering, University of  Illinois, Urbana, Illinois 
  192.  
  193.  IVAN SELIN, Chairman of the Board, American Management Systems, Inc.,  Arlington, Virginia 
  194.  
  195.  National Research Council                                       [Page v] 
  196.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  197.  
  198.  MISCHA SCHWARTZ, Professor of Electrical Engineering and Computer  Science, Columbia University, New York, New York 
  199.  
  200.  ERIC E. SUMNER, Vice President, Operations System and Network Planning,  AT&T Bell Laboratories, Holmdel, New Jersey 
  201.  
  202.  KEITH W. UNCAPHER, Executive Director, USC-Information Sciences  Institute Associate Dean, School of Engineering, University of Southern  California, Marina del Rey, California 
  203.  
  204.  JAMES L. FLANAGAN, (CETS LIAISON MEMBER), Head, Acoustics Research  Department, AT&T Bell Laboratories, Murray Hill, New Jersey 
  205.  
  206. Staff 
  207.  
  208.  Richard B. Marsten, Executive Director  Jerome D. Rosenberg, Senior Staff Officer  Karen Laughlin, Administrative Coordinator  Carmen A. Ruby, Administrative Assistant  Lois A. Leak, Administrative Secretary 
  209.  
  210.  
  211.  
  212.  
  213.  
  214.  
  215.  
  216.  
  217.  
  218.  
  219.  
  220.  
  221.  
  222.  
  223.  
  224.  
  225.  
  226.  
  227.  
  228.  
  229.  
  230.  
  231.  
  232.  
  233.  
  234.  
  235.  
  236.  
  237.  
  238.  
  239.  
  240.  
  241.  
  242.  National Research Council                                      [Page vi] 
  243.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  244.  
  245.                                 CONTENTS 
  246.  
  247. PREFACE ............................................................  ix 
  248.  
  249. EXECUTIVE SUMMARY ..................................................  xi 
  250.  
  251. I     Introduction ..................................................  1 
  252.  
  253. II    Review of NBS and DOD Objectives ..............................  3 
  254.  
  255. III   Comparison of DOD and ISO Protocols ..........................  13 
  256.  
  257. IV    Status of DOD and ISO Protocol       Implementations and Specifications ..........................   25 
  258.  
  259. V     Markets ......................................................  31 
  260.  
  261. VI    Development of Standard Commercial versus       Special Commercial Products ..................................  39 
  262.  
  263. VII   Responsiveness of International Standards       Process to Change ............................................  43 
  264.  
  265. VIII  Options for DOD and NBS ......................................  45 
  266.  
  267. IX    Cost Comparison of Options ..................................   47 
  268.  
  269. X     Evaluation of Options ........................................  53 
  270.  
  271. XI    Recommendations ..............................................  61 
  272.  
  273.  
  274.  
  275.  
  276.  
  277.  
  278.  
  279.  
  280.  
  281.  
  282.  
  283.  
  284.  
  285.  
  286.  
  287.  
  288.  
  289.  
  290.  
  291.  
  292.  
  293.  
  294.  
  295.  National Research Council                                     [Page vii] 
  296.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  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.  
  349.  
  350.  
  351.  
  352. National Research Council                                    [Page viii] 
  353.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  354.  
  355.                                 PREFACE 
  356.  
  357. This is the final report of the National Research Council Committee on Computer-Computer Communication Protocols.  The committee was established in May l983 at the request of the Department of Defense (DOD) and the National Bureau of Standards (NBS), Department of Commerce, to develop recommendations and guidelines for resolving differences between the two agencies on a data communications transport protocol standard. 
  358.  
  359. Computer-based information and transaction-processing systems are basic tools in modern industry and government.  Over the past several years there has been a growing demand to transfer and exchange digitized data in these systems quickly and accurately.  This demand for data transfer and exchange has been both among the terminals and computers within an organization and among those in different organizations. 
  360.  
  361. Rapid electronic transport of digitized data requires electronic communication links that tie the elements together.  These links are established, organized, and maintained by means of a layered series of procedures performing the many functions inherent in the communications process.  The successful movement of digitized data depends upon the participants using identical or compatible procedures, or protocols. 
  362.  
  363. The DOD and NBS have each developed and promulgated a transport protocol as standard.  The two protocols, however, are dissimilar and incompatible.  The committee was called to resolve the differences between these protocols. 
  364.  
  365. The committee held its first meeting in August l983 at the National Research Council in Washington, D.C.  Following this two-day meeting the committee held five more two-day meetings, a three-day meeting, and a one-week workshop. 
  366.  
  367. The committee was briefed by personnel from both agencies.  In addition, the committee heard from Jon Postel, University of Southern California's Information Sciences Institute; Dave Oran, Digital Equipment Corporation; Vinton Cerf, MCI; David Wood, The Mitre Corporation; Clair Miller, Honeywell, and Robert Follett, IBM, representing the Computer and Business Equipment Manufacturer's Association; and John Newman, Ultimate Corporation.  In most cases the briefings were followed by discussion. 
  368.  
  369. The committee wishes to thank  Philip Selvaggi of the Department of Defense and Robert Blanc of the NBS, Institute of Computer Sciences and 
  370.  
  371.  
  372.  
  373.  
  374.  
  375.  
  376.  
  377.  
  378.  
  379. National Research Council                                      [Page ix] 
  380.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  381.  
  382. Technology, for their cooperation as their agency's liaison representatives to the committee.  The committee appreciates the contributions and support of Richard B. Marsten, Executive Director of the Board on Telecommunications -- Computer Applications (BOTCAP), and Jerome D. Rosenberg, BOTCAP Senior Staff Officer and the committee Study Director.  We also wish to thank Lois A. Leak for her expert administrative and secretarial support. 
  383.  
  384.  
  385.  
  386.  
  387.  
  388.  
  389.  
  390.  
  391.  
  392.  
  393.  
  394.  
  395.  
  396.  
  397.  
  398.  
  399.  
  400.  
  401.  
  402.  
  403.  
  404.  
  405.  
  406.  
  407.  
  408.  
  409.  
  410.  
  411.  
  412.  
  413.  
  414.  
  415.  
  416.  
  417.  
  418.  
  419.  
  420.  
  421.  
  422.  
  423.  
  424.  
  425.  
  426.  
  427.  
  428.  
  429.  
  430. National Research Council                                       [Page x] 
  431.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  432.  
  433.                            EXECUTIVE SUMMARY  Computer communication networks have become a very important part of military and commercial operations.  Indeed, the nation is becoming dependent upon their efficiency and reliability, and the recent proliferation of networks and their widespread use have emphasized the importance of developing uniform conventions, or protocols, for communication between computer systems.  The Department of Defense (DOD) and the National Bureau of Standards (NBS) have been actively engaged in activities related to protocol standardization.  This report is concerned primarily with recommendations on protocol standardization within the Department of Defense. 
  434.  
  435. Department of Defense's Transmission Protocol 
  436.  
  437.  The DOD's Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) has been  conducting and supporting research on computer networks for over  fifteen years (1).  These efforts led to the development of modern  packet-switched network design concepts.  Transmission between  computers is generally accomplished by packet switching using strict  protocols for the control and exchange of messages.  The Advanced  Research Projects Agency network (ARPANET), implemented in the early  1970s, provided a testing ground for research on communications  protocols.  In 1978, after four years of development, the DOD  promulgated versions of its Transmission Control Protocol (TCP) and an  Internet Protocol (IP) and mandated their use as standards within the  DOD.  TCP is now widely used and accepted.  These protocols meet the  unique operational and functional requirements of the DOD, and any  changes in the protocols are viewed with some trepidation by members of  the department.  DOD representatives have stated that standardizing TCP  greatly increased the momentum within the DOD toward establishing  interoperability between networks within the DOD. 
  438.  
  439. International Standards Organization's Transport Protocol 
  440.  
  441.  The NBS Institute for Computer Sciences and Technology (ICST), in  cooperation with the DOD, many industrial firms, and the International  Standards Organization (ISO), has developed a new international  standard 
  442.  
  443.   
  444.  
  445.  
  446.  
  447.  
  448.  
  449.  
  450.  
  451.  
  452.  
  453. ----- (1)  The Advanced Research Projects Agency (ARPA) was reorganized and became the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) in 1973. 
  454.  
  455. National Research Council                                      [Page xi] 
  456.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  457.  
  458.  Transport Protocol (TP-4) and a new Internetwork Protocol (2).  These  protocols will soon be available as commercial products.  Although in  part derived from TCP, the new protocols are not compatible with  TCP (3).  The U.S. standards organizations are supporting TP-4 in  international operations, and the Department of Commerce is proposing  TP-4 as a Federal Information Processing Standard (FIPS) for use by all  federal agencies. 
  459.  
  460. DOD OPERATIONAL AND TECHNICAL NEEDS 
  461.  
  462.  The DOD has unique needs that could be affected by the Transport and  Internet Protocol layers.  Although all data networks must have some of  these capabilities, the DOD's needs for operational readiness,  mobilization, and war-fighting capabilities are extreme.  These needs  include the following: 
  463.  
  464.   Survivability--Some networks must function, albeit at reduced   performance, after many nodes and links have been destroyed. 
  465.  
  466.   Security--Traffic patterns and data must be selectively protected   through encryption, access control, auditing, and routing. 
  467.  
  468.   Precedence--Systems should adjust the quality of service on the basis   of priority of use; this includes a capability to preempt services in   cases of very high priority. 
  469.  
  470.   Robustness--The system must not fail or suffer much loss of capability   because of unpredicted situations, unexpected loads, or misuse.  An   international crisis is the strongest test of robustness, since the   system must operate immediately and with virtually full performance   when an international situation flares up unexpectedly. 
  471.  
  472.   Availability--Elements of the system needed for operational readiness   or fighting must be continuously available. 
  473.  
  474.   Interoperability--Different elements of the Department must be able to   "talk" to one another, often in unpredicted ways between parties that   had not planned to interoperate. 
  475.  
  476.    
  477.  
  478. ----- (2)  The ISO Transport Protocol and ISO Internetwork Protocol became Draft International Standards in September 1983 and April 1984, respectively. Commercial vendors normally consider Draft International Standards to be ready for implementation. 
  479.  
  480. (3)  Except where noted, the abbreviation TCP generally refers to both the DOD's Transmission Control Protocol and its Internet Protocol. Similarly, the abbreviation TP-4 refers to both the ISO Transport Protocol class 4 and its Internetwork Protocol.  (Transport Protocol classes 0 to 3 are used for special purposes not related to those of this study.) 
  481.  
  482. National Research Council                                     [Page xii] 
  483.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  484.  
  485.  These operational needs reflect themselves into five technical or  managerial needs: 
  486.  
  487.   1.   Functional and operational specifications (that is, will the        protocol designs meet the operational needs?);   2.   Maximum interoperability;   3.   Minimum procurement, development, and support costs;   4.   Ease of transition to new protocols; and   5.   Manageability and responsiveness to changing DOD requirements. 
  488.  
  489.  These are the criteria against which DOD options for using the ISO  transport and internet protocols should be evaluated. 
  490.  
  491.  Interoperability is a very important DOD need.  Ideally, DOD networks  would permit operators at any terminal to access or be accessed by  applications in any computer.  This would provide more network power  for users, integration of independently developed systems, better use  of resources, and increased survivability.  To increase  interoperability, the Office of the Secretary of Defense has mandated  the use of TCP for the Defense Communication System's Defense Data  Network (DDN), unless waivers are granted.  In addition, the Defense  Communication Agency (DCA) is establishing standards for three  higher-level "utility" protocols for file transfer, terminal access,  and electronic mail.  Partly as a result of these actions, it has  become clear that there is growing momentum toward accepting  interoperability and a recognition that it is an important operational  need. 
  492.  
  493.  It is very important, however, to recognize that functional  interoperability is only achieved with full generality when two  communication nodes can interoperate at all protocol levels.  For the  DOD the relevant levels are as follows: 
  494.  
  495.   1.   Internet, using IP;   2.   Transport, using TCP;   3.   Utility, using file, terminal, or mail protocols; and   4.   Specific applications that use the above protocols for their        particular purpose. 
  496.  
  497.  Accordingly, if a network is developed using one transport protocol, it  would generally not be able to interoperate functionally with other  networks using the same transport protocol unless both networks were  also using the higher-level utility and application protocols.  In  evaluating whether or not to convert to TP-4 and in developing a  transition plan, the following factors must be considered: 
  498.  
  499.   The DOD contains numerous communities of interest whose principal need   is to interoperate within their own members, independently. Such   communities generally have a specific, well-defined mission. 
  500.  
  501.  
  502.  
  503.  
  504.  
  505. National Research Council                                    [Page xiii] 
  506.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  507.  
  508.   The DOD Intelligence Information System (DODIIS) and the World Wide   Military Command and Control System (WWMCCS) are examples.   Interoperability is needed primarily between the higher layer   applications programs initially unique to each community of interest. 
  509.  
  510.   There are many different kinds of operations needed between   communities of interest.  Examples of such operations are   headquarters' need for access to several subordinate communities and   the communities' need for some minimum functional interoperability   with each other (such as mail exchange). 
  511.  
  512.   The need for functional interoperability can arise, unexpectedly and   urgently, at a time of crisis or when improved management   opportunities are discovered.  Widespread standardization of TP-4 and   higher-level protocols can readily help to achieve these needs.   Often, special development of additional applications that cost time   and money will be necessary. 
  513.  
  514.   The DOD needs functional interoperability with many important external   agencies that are committed to ISO standards:  The North Atlantic   Treaty Organization (NATO), some intelligence and security agencies,   and other parts of the federal government. 
  515.  
  516.   The same objectives that have prompted the use of standardized   protocols at higher-level headquarters will lead to their use by   tactical groups in the field. 
  517.  
  518. SOME COMPARISONS 
  519.  
  520.  A detailed comparison of the DOD Transmission Control Protocol and the  ISO Transport Protocol indicates they are functionally equivalent and  provide essentially similar services.  Because it is clear that a great  deal of care and experience in protocol development have gone into  generating the specifications for TP-4, the committee is confident that  TP-4 will meet military requirements. 
  521.  
  522.  Although there are differences between the two protocols, they do not  compromise DOD requirements.  And, although in several areas, including  the data transfer interface, flow control, connection establishment,  and out-of-band, services are provided in different ways by the two  protocols, neither seems intrinsically superior.  Thus, while existing  applications may need to be modified somewhat if moved from TCP to  TP-4, new applications can be written to use either protocol with a  similar level of effort. 
  523.  
  524.  The TCP and TP-4 protocols are sufficiently equivalent in their  security-related properties in that there are no significant technical  points favoring the use of one over the other. 
  525.  
  526.  While TCP currently has the edge in maturity of implementation, TP-4 is  gaining rapidly due to the worldwide support for and acceptance of the 
  527.  
  528.  
  529.  
  530. National Research Council                                     [Page xiv] 
  531.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  532.  
  533.  Open System Interconnection (OSI) international standards.  Experimental TCP implementations were completed in 1974 at Stanford  University and BBN Communications Corporation.  Between 1974 and 1982 a  large number of implementations were produced.  The Defense Advanced  Research Projects Agency (ARPA) network switched to a complete use of  TCP in January 1983. Operations have been satisfactory and its use is  growing.  A number of TCP implementations are also in commercial use in  various private networks. 
  534.  
  535.  In contrast, TP-4 has not yet been implemented in any large operational  system.  It has been tested experimentally, however, and has received  endorsement by many commercial vendors worldwide.  In addition,  substantial portions of TP-4 have been demonstrated at the National  Computer Conference in July 1984. 
  536.  
  537.  The Internet Protocol (IP) part of the standards is not believed to be  a problem.  The ISO IP is not as far along as TP-4, but it is much less  complex.  The ISO IP, based very strongly on the DOD IP, became a draft  international standard in April 1984. 
  538.  
  539.  The rapidity of the progress in ISO and the results achieved over the  past two years have surprised even the supporters of international  standards. The reasons for this progress are twofold:  strong market  demands stemming from the growing integration of communications and  data processing and the progress in networking technology over the past  years as the result of ARPA and commercial developments. 
  540.  
  541.  Although the DOD networks have been a model upon which the ISO  transport standards have been built, the rest of the world is adopting  TP-4. Because the DOD represents a small fraction of the market and  because the United States supports the ISO standard, it is not  realistic to hope that TP-4 can be altered to conform with TCP.  This  raises the question as to what action should be taken by the DOD with  respect to the ISO standard. 
  542.  
  543. SOME ECONOMIC CONSIDERATIONS 
  544.  
  545.  The DOD has a large and growing commitment in operational TCP networks,  and this will increase by 50 to 100 percent in the next eighteen  months.  This rate of investment will probably continue for the next  five years for new systems and the upgrading of current ones.  The  current Military Network (MILNET) and Movement Information Network  (MINET) systems are expanding and will shortly be combined.  The  Strategic Air Command Digital Information Network (SACDIN) and DODIIS  are undergoing major upgrading.  When these changes are completed,  there are plans to upgrade the WWMCCS Intercomputer Network (WIN) and  to add separate SECRET and TOP SECRET networks.  There are plans to  combine these six networks in the late 1980s, and they will become  interoperable and multilevel secure using an advanced technology now  under development.  If these plans are implemented on schedule, a delay  of several years in moving to TP-4 would mean that the DOD networks in  the late 1980s would be virtually all TCP-based. Subsequent conversion  to international standards would be very expensive 
  546.  
  547. National Research Council                                      [Page xv] 
  548.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  549.  
  550.  if hastily attempted in order to maintain established DOD  interoperability and gain interoperability with a large body of users. 
  551.  
  552.  As the Department of Defense policy recognizes, there are significant  advantages in using commercial vendor products if they meet the  department's operational needs.  The major advantages are as follows: 
  553.  
  554.   Costs to the DOD for development, production, and maintenance are   significantly lower because (1) vendors spread the cost over a much   larger user base, (2) commercial vendors are generally more efficient   in their operations, and (3) vendors look for ways to improve their   product to meet competition. 
  555.  
  556.   The department generally gets more effective products because vendors   integrate the protocol functions into their entire software and   hardware product line.  Thus the DOD may be able eventually to use   commercial software products that are built on top of, and thereby   take advantage of, the transport protocols. 
  557.  
  558.   By depending on industry to manage the development and maintenance of   products, the department can use its scarce management and technical   resources on activities unique to its mission. 
  559.  
  560.  Because the costs of transport and internet protocol development and  maintenance are so intertwined with other factors, it is impossible to  give a precise estimate of the savings that would be achieved by using  commercial products.  Savings will vary in individual cases.  The  marginal savings should range from 30 to 80 percent. 
  561.  
  562. RECOMMENDATIONS 
  563.  
  564.  The ISO protocols are now well specified but will not generally be  commercially available for many months.  Nevertheless, this committee  believes that the principles on which they are based are  well-established, and the protocols can be made to satisfy fully DOD's  needs.  The committee recommends that the DOD move toward adoption of  TP-4 as costandard with TCP and toward exclusive use of TP-4. 
  565.  
  566.  Transition to the use of the ISO standards, however, must be managed in  a manner that will maintain DOD's operational capabilities and minimize  risks.  The timing of the transition is, therefore, a major concern. 
  567.  
  568.  Descriptions of two options that take this requirement into account  follow.  A majority of the committee recommends the first option, while  a minority favors the second.  A third option--to defer action--is also  described but not recommended. 
  569.  
  570.  Option 1 
  571.  
  572.   The first option is for the DOD to immediately modify its current   transport policy statement to specify TP-4 as a costandard along with   TCP.  In addition, the DOD would develop a military specification for 
  573.  
  574.  National Research Council                                     [Page xvi] 
  575.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  576.  
  577.   TP-4 that would also cover DOD requirements for discretionary options   allowed under the NBS protocol specifications.  Requests for proposals   (RFPs) for new networks or major upgrades of existing networks would   specify TP-4 as the preferred protocol.  Contracts for TP-4 systems   would be awarded only to contractors providing commercial products,   except for unique cases. 
  578.  
  579.   Existing networks that use TCP and new networks firmly committed to   the use of TCP-based systems could continue to acquire implementations   of TCP.  The DOD should carefully review each case, however, to see   whether it would be advantageous to delay or modify some of these   acquisitions in order to use commercial TP-4 products.  For each   community of users it should be decided when it is operationally or   economically most advantageous to replace its current or planned   systems in order to conform to ISO standards without excessively   compromising continued operations. 
  580.  
  581.   United States government test facilities would be developed to enable   validation of TP-4 products (4).  The Department of Defense would   either require that products be validated using these test facilities   or that they be certified by the vendor.  The test facilities could   also be used to isolate multivendor protocol compatibility problems.   The existing NBS validation tools should be used as the base for the   DOD test facilities. 
  582.  
  583.   Because under this option networks based on both TCP and TP-4 would   coexist for some time, several capabilities that facilitate   interoperability among networks would need to be developed.  The   Department of Defense generally will not find them commercially   available.  Examples are gateways among networks or specialized hosts   that provide services such as electronic mail.  The department would   need to initiate or modify development programs to provide these   capabilities, and a test and demonstration network would be required. 
  584.  
  585.  Option 2 
  586.  
  587.   Under Option 2 the Department of Defense would immediately announce   its intention to adopt TP-4 as a transport protocol costandard with   TCP after a satisfactory demonstration of its suitability for use in   military networks.  A final commitment would be deferred until the   demonstration has been evaluated and TP-4 is commercially available. 
  588.  
  589.   The demonstration should take at most eighteen months and should   involve development of TP-4 implementations and their installation.   This option differs from Option 1 primarily in postponing the adoption   of a TP-4 standard and, consequently, the issuance of RFPs based on   TP-4 until successful completion of a demonstration.  The department, 
  590.  
  591.    ----- (4)  Validation means a systematic and thorough state-of-the-art testing of the products to assure that all technical specifications are being achieved. 
  592.  
  593. National Research Council                                    [Page xvii] 
  594.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  595.  
  596.   however, should proceed with those provisions of Option 1 that may be   completed in parallel with the demonstration.  Early issuance of a   TP-4 military specification, development of validation procedures, and   implementation of means for interoperability would be particularly   important in this regard. 
  597.  
  598.  Option 3 
  599.  
  600.   Under the third option the DOD would continue using TCP as the   accepted transport standard and defer any decision on the use of TP-4   indefinitely.  The department would be expected to stay well informed   on the development and use of the new protocol in the commercial and   international arena and, with the National Bureau of Standards, work   on means to transfer data between the two protocol systems.  Testing   and evaluation of TP-4 standards by NBS would continue.  The DOD might   eventually accommodate both protocol systems in an evolutionary   conversion to TP-4. 
  601.  
  602.  Comparison of Options 
  603.  
  604.   The committee believes that all three options equally satisfy the   functional objectives of the DOD, including matters of security.  It   believes the two protocols are sufficiently similar and no significant   differences in performance are to be expected if the chosen protocol   implementation is of equal quality and is optimized for the given   environment. 
  605.  
  606.   The primary motivation for recommending Option 1 is to obtain the   benefits of standard commercial products in the communication protocol   area at an early date.  Benefits include smaller development,   procurement, and support costs; more timely updates; and a wider   product availability. By immediately committing to TP-4 as a   costandard for new systems, Option 1 minimizes the number of systems   that have to be converted eventually from TCP.  The ability to manage   the transition is better than with Option 2 since the number of   systems changed would be smaller and the time duration of mixed TCP   and TP-4 operation would be shorter. Interoperability with external   systems (NATO, government, commercial), which presumably will also use   TP-4, would be brought about more quickly. Option 1 involves greater   risk, however, since it commits to a new approach without as complete   a demonstration of its viability. 
  607.  
  608.   As with Option 1, a primary benefit of following Option 2 would be   obtaining the use of standard commercial products.  Unit procurement   costs probably would be lower than with Option 1 because the   commercial market for TP-4 will have expanded somewhat by the time DOD   would begin to buy TP-4 products.  Risk is smaller, compared to Option   1, because testing and demonstration of the suitability for military   use will have preceded the commitment to the ISO protocols.   Transition and support costs would be higher than for Option 1,   however, because more networks and systems would already have been   implemented with TCP.  Also this is perhaps the most difficult option   to manage since the largest number of system conversions and the 
  609.  
  610. National Research Council                                   [Page xviii] 
  611.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  612.  
  613.   longest interval of mixed TCP and TP-4 operations would occur.  In   addition, interoperability with external networks through   standardization would be delayed. 
  614.  
  615.   The principal benefit of exercising Option 3 would be the elimination   of transition cost and the risk of faulty system behavior and delay.   It would allow the most rapid achievement of full internal   interoperability among DOD systems.  Manageability should be good   because only one set of protocols would be in use (one with which the   DOD already has much experience), and because the DOD would be in   complete control of system evolution. Procurement costs for TCP   systems would remain high compared with standard ISO protocol   products, however, and availability of implementations for new systems   and releases would remain limited.  External interoperability with   non-DOD systems would be limited and inefficient. 
  616.  
  617.   In summary, Option 1 provides the most rapid path toward the use of   commercial products and interoperability with external systems.   Option 2 reduces the risk but involves somewhat greater delay and   expense.  Option 3 involves the least risk and provides the quickest   route to interoperability within the Defense Department at the least   short-term cost.  These are, however, accompanied by penalties of   incompatibility with NATO and other external systems and higher   life-cycle costs. 
  618.  
  619.  
  620.  
  621.  
  622.  
  623.  
  624.  
  625.  
  626.  
  627.  
  628.  
  629.  
  630.  
  631.  
  632.  
  633.  
  634.  
  635.  
  636.  
  637.  
  638.  
  639.  
  640.  
  641.  
  642.  
  643.  
  644.  
  645.  
  646.  
  647.  National Research Council                                     [Page xix] 
  648.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  649.  
  650.                                        
  651.  
  652.       
  653.  
  654.  
  655.  
  656.  
  657.  
  658.  
  659.  
  660.  
  661.  
  662.  
  663.  
  664.  
  665.  
  666.  
  667.  
  668.  
  669.  
  670.  
  671.  
  672.  
  673.  
  674.  
  675.  
  676.  
  677.  
  678.  
  679.  
  680.  
  681.  
  682.  
  683.  
  684.  
  685.  
  686.  
  687.  
  688.  
  689.  
  690.  
  691.  
  692.  
  693.  
  694.  
  695.  
  696.  
  697.  
  698.  
  699.  
  700.  
  701.  
  702.  
  703.  
  704. National Research Council                                      [Page xx] 
  705.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  706.  
  707.                             I.  INTRODUCTION 
  708.  
  709. For the past two decades industry and government have experienced an increasing need to share software programs, transfer data, and exchange information among computers.  As a result, computer-to-computer data communications networks and, therefore, communication formats and procedures, or protocols, have proliferated.  The need to interconnect these networks is obvious, but the problems in establishing agreements among users on the protocols have heightened. 
  710.  
  711. The Department of Defense (DOD) has been conducting research and development on protocols and communication standards for more than fifteen years.  In December 1978 the DOD promulgated versions of the Defense Advanced Research Projects Agency's (DARPA) Transmission Control Protocol (TCP) and Internet Protocol (IP) as standards within DOD.  With the participation of major manufacturers and systems houses, the DOD has implemented successfully over twenty different applications of these standards in DOD operational data communications networks. 
  712.  
  713. The Institute for Computer Sciences and Technology (ICST) of the National Bureau of Standards (NBS) is the government agency responsible for developing network protocols and interface standards to meet the needs of federal agencies.  The Institute has been actively helping national and international voluntary standards organizations develop sets of protocol standards that can be incorporated into commercial products. 
  714.  
  715. Working with both industry and government agencies, the ICST has developed protocol requirements based, in terms of functions and services, on the DOD's TCP.  These requirements were submitted to the International Standards Organization (ISO) and resulted in the development of a transport protocol (TP-4) that has the announced support of twenty computer manufacturers. 
  716.  
  717. Although the ISO's TP-4 is based on the DOD's TCP, the two protocols are not compatible.  Thus manufacturers who wish to serve DOD, while remaining able to capture a significant share of the worldwide market, have to field two product lines that are incompatible but perform the same function.  The Institute for Computer Sciences and Technology would like to have a single set of protocol standards that serves both the DOD, other government agencies, and commercial vendors. 
  718.  
  719. It would be to the advantage of the DOD to use the same standards as the rest of the world.  The dilemma, however, is understandable:  The DOD 
  720.  
  721.  
  722.  
  723.  
  724.  
  725.  
  726.  
  727.  
  728.  
  729.  National Research Council                                       [Page 1] 
  730.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  731.  
  732. has well satisfied its requirements by its own tried and proven protocols, the agency has invested heavily in systems operating successfully with TCP, and the Armed Forces is increasingly adopting the protocol.  Thus, although DOD's policy is to use commercial standards whenever suitable, it is hesitant about converting to the ISO TP-4 protocols.  In addition, the DOD is not certain whether the ISO TP-4 completely satisfies military requirements. 
  733.  
  734. In 1983 both DOD and the ICST agreed that an objective study of the situation was needed.  Each requested assistance from the National Research Council.  The National Research Council, through its Board on Telecommunications and Computer Applications (BOTCAP), appointed a special Committee on Computer-Computer Communication Protocols to study the issues and develop recommendations and guidelines for ways to resolve the differences in a mutually beneficial manner. 
  735.  
  736.  The six items composing the committee's scope of work are as follows: 
  737.  
  738.  1.   Review the technical aspects of the DOD transmission control and       ICST transport protocols. 
  739.  
  740.  2.   Review the status of the implementation of these protocols. 
  741.  
  742.  3.   Review the industrial and government markets for these protocols. 
  743.  
  744.  4.   Analyze the technical and political implications of the DOD and       ICST views on the protocols. 
  745.  
  746.  5.   Report on time and cost implications to the DOD, other federal       entities, and manufacturers of the DOD and ICST positions. 
  747.  
  748.  6.   Recommend courses of action toward resolving the differences       between the DOD and ICST on these protocol standards. 
  749.  
  750. The committee devoted considerable effort to reviewing the objectives and goals of the DOD and NBS that relate to data communications, the technical aspects of the two protocols, the status of their implementation in operating networks, and the market conditions pertaining to their use. This process included hearing government and industry presentations and reviewing pertinent literature.  The results of this part of the study are presented in Sections II through VII. Concurrent with this research and analysis, the committee developed ten possible options that offered plausible resolutions of the problem. These ranged from maintaining the status quo to an immediate switchover from one protocol to the other. From these ten initial options three were determined to hold the greatest potential for resolving the problem. 
  751.  
  752. Section VIII describes the three options, Section IX provides a cost comparison, and Section X provides an overall evaluation of the three options.  Section XI presents the committee's basic and detailed recommendations for how best the DOD might approach the differences between its protocol and the ISO protocol. 
  753.  
  754. National Research Council                                       [Page 2] 
  755.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  756.  
  757.                  II.  REVIEW OF NBS AND DOD OBJECTIVES 
  758.  
  759. The National Bureau of Standards and the Department of Defense are such disparate organizations that the committee felt it needed to begin its study with a definition of the roles and expectations of each with regard to the protocol issues in question.  The following provides a review of each organization's objectives (5). 
  760.  
  761. NBS OBJECTIVES 
  762.  
  763.  The National Bureau of Standards has three primary goals in computer  networking: 
  764.  
  765.   1.   To develop networking and protocol standards that meet U.S.        government and industry requirements and that will be implemented        in off-the-shelf, commercial products. 
  766.  
  767.   2.   To develop testing methodologies to support development and        implementation of computer network protocols. 
  768.  
  769.   3.   To assist government and industry users in the application of        advanced networking technologies and computer and communications        equipment manufacturers in the implementation of standard        protocols. 
  770.  
  771.  Development of Networking and Protocol Standards 
  772.  
  773.   The Bureau accomplishes the first objective through close coordination   and cooperation with U.S. computer manufacturers and communications   system developers.  Technical specifications are developed   cooperatively with U.S. industry and other government agencies and   provided as proposals to voluntary standards organizations. 
  774.  
  775.   Because the Department of Defense is potentially the largest   government client of these standards, DOD requirements are carefully   factored into these proposals.  In addition, protocols for   computer-to-computer communications developed within the DOD research   community are used as an 
  776.  
  777.    
  778.  
  779.  
  780.  
  781.  
  782.  
  783.  
  784.  
  785.  
  786.  
  787.  ----- (5)  The objectives were reviewed by representatives of NBS and DOD, respectively. 
  788.  
  789. National Research Council                                       [Page 3] 
  790.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  791.  
  792.   exact statement of DOD functional needs for a particular protocol and   form a basis for the functions, features, and services of NBS-proposed   standards. 
  793.  
  794.   To further the development of commercial products that implement   standards, the NBS gives priority to the needs of U.S. computer   manufacturers who wish to market their products nationally and   internationally, not just to the U.S. government.  The NBS   participates, therefore, in national and international voluntary   standards organizations toward the development of an international   consensus based on United States needs.  Specifications, formal   description techniques, testing methodologies, and test results   developed by the NBS are used to further the international   standardization process. 
  795.  
  796.  Development of Testing Methodologies 
  797.  
  798.   The National Bureau of Standards has laboratory activities where   prototypes of draft protocol standards are implemented and tested in a   variety of communications environments supporting different   applications on different kinds and sizes of computers.   Communications environments include, for example, global networks,   local networks, and office system networks.  Applications may, for   example, include file transfer or message processing.  The primary   purposes are to advance the state of the art in measurement   methodologies for advanced computer networking technologies and   determine protocol implementation correctness and performance. 
  799.  
  800.   The NBS views testing as a cooperative research effort and works with   other agencies, private-sector companies, and other countries in the   development of methodologies.  At this time, this cooperation involves   five network laboratories in other countries and over twenty computer   manufacturers. 
  801.  
  802.   The testing methodologies developed at the NBS are well documented,   and the testing tools themselves are developed with the objective of   portability in mind.  They are made available to many organizations   engaged in protocol development and implementations. 
  803.  
  804.  Assisting Users and Manufacturers 
  805.  
  806.   The NBS works directly with government agencies to help them use   evolving network technologies effectively and apply international and   government networking standards properly.  When large amounts of   assistance are required, the NBS provides it under contract. 
  807.  
  808.   Assistance to industry is provided through cooperative research   efforts and by the availability of NBS testing tools, industry wide   workshops, and cooperative demonstration projects.  At this time, the   NBS is working directly with over twenty computer manufacturers in the   implementation of network protocol standards. 
  809.  
  810.  
  811.  
  812. National Research Council                                       [Page 4] 
  813.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  814.  
  815.   Consistent with overall goals, NBS standards developments, research in   testing methodologies, and technical assistance are characterized by   direct industry and government   cooperation and mutual support. 
  816.  
  817. DOD OBJECTIVES 
  818.  
  819.  The DOD has unique needs that could be affected by the Transport and  Internet Protocol layers.  Although all data networks must have some of  these capabilities, the DOD's needs for operational readiness,  mobilization, and war-fighting capabilities are extreme.  These needs  include the following: 
  820.  
  821.   Survivability--Some networks must function, albeit at reduced   performance, after many nodes and links have been destroyed. 
  822.  
  823.   Security--Traffic patterns and data must be selectively protected   through encryption, access control, auditing, and routing. 
  824.  
  825.   Precedence--Systems should adjust the quality ot service on the basis   of priority of use; this includes a capability to preempt services in   cases of very high priority. 
  826.  
  827.   Robustness--The system must not fail or suffer much loss of capability   because of unpredicted situations, unexpected loads, or misuse.  An   international crisis is the strongest test of robustness, since the   system must operate immediately and with virtually full performance   when an international situation flares up unexpectedly. 
  828.  
  829.   Availability--Elements of the system needed for operational readiness   or fighting must be continuously available. 
  830.  
  831.   Interoperability--Different elements of the Department must be able to   "talk" to one another, often in unpredicted ways between parties that   had not planned to interoperate. 
  832.  
  833.  These operational needs reflect themselves into five technical or  managerial needs: 
  834.  
  835.   1.   Functional and operational specifications (that is, will the        protocol designs meet the operational needs?); 
  836.  
  837.   2.   Maximum interoperability; 
  838.  
  839.   3.   Minimum procurement, development, and support costs; 
  840.  
  841.   4.   Ease of transition to new protocols; and 
  842.  
  843.   5.   Manageability and responsiveness to changing DOD requirements. 
  844.  
  845.  These are the criteria against which DOD options for using the ISO  transport and internet protocols should be evaluated. 
  846.  
  847.  National Research Council                                       [Page 5] 
  848.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  849.  
  850.  Performance and Functionality 
  851.  
  852.   The performance and functionality of the protocols must provide for   the many unique operational needs of the DOD.  The following   paragraphs discuss in some detail both these needs and the ways they   can impact protocol design. 
  853.  
  854.   Survivability includes protecting assets, hiding them, and duplicating   them for redundancy.  It also includes endurance--the assurance that   those assets that do survive can continue to perform in a battle   environment for as long as needed (generally months rather than   hours); restoral--the ability to restore some of the damaged assets to   operating status; and reconstitution--the ability to integrate   fragmented assets into a surviving and enduring network. 
  855.  
  856.   The DOD feels that an important reason for adopting international and   commercial standards is that under cases of very widespread damage to   its own communications networks, it would be able to support DOD   functions by using those civil communications that survive.  This   would require interoperability up to the network layer, but neither   TCP nor TP-4 would be needed.  The committee has not considered the   extent to which such increased interoperability would increase   survivability through better restoral and reconstitution. 
  857.  
  858.   Availability is an indication of how reliable the system and its   components are and how quickly they can be repaired after a failure.   Availability is also a function of how badly the system has been   damaged. The DDN objective for system availability in peacetime varies   according to whether subscribers have access to l or 2 nodes of the   DDN.  For subscribers having access to only one node of the DDN, the   objective is that the system be available 99.3 percent of the time,   that is, the system will be unavailable for no more than 60 hours per   year.  For subscribers having access to 2 nodes, the objective is that   the system be available 99.99 percent of the time, that is, the system   will be unavailable for no more than one hour per year. 
  859.  
  860.   Robustness is a measure of how well the system will operate   successfully in face of the unexpected.  Robustness attempts to avoid   or minimize system degradation because of user errors, operator   errors, unusual load patterns, inadequate interface specifications,   and so forth.  A well designed and tested system will limit the damage   caused by incorrect or unspecified inputs to affect only the   performance of the specific function that is requested.  Since   protocols are very complex and can be in very many "states",   robustness is an important consideration in evaluating and   implementing protocols. 
  861.  
  862.   Security attempts to limit the unauthorized user from gaining both the   information communicated in the system and the patterns of traffic   throughout the system.  Security also attempts to prevent spoofing of   the system:  an agent attempting to appear as a legitimate user,   insert false traffic, or deny services to users by repeatedly seeking   system services. 
  863.  
  864. National Research Council                                       [Page 6] 
  865.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  866.  
  867.   Finally, Security is also concerned with making sure that electronic   measures cannot seriously degrade the system, confuse its performance,   or cause loss of security in other ways. 
  868.  
  869.   Encryption of communication links is a relatively straightforward   element of security.  It is widely used, fairly well understood,   constantly undergoing improvement, and becoming less expensive.  On   the other hand, computer network security is a much newer field and   considerably more complex.  The ability of computer network protocols   to provide security is a very critical issue.  In the past decade much   has been learned about vulnerability of computer operating systems,   development of trusted systems, different levels of protection, means   of proving that security has been achieved, and ways to achieve   multilevel systems or a compartmented mode.  This is a dynamic field,   however, and new experience and analysis will probably place new   requirements on network protocols. 
  870.  
  871.   Crisis-performance needs are a form of global robustness.  The nature   of a national security crisis is that it is fraught with the   unexpected.  Unusual patterns of communication traffic emerge.   Previously unstressed capabilities become critical to national   leaders.  Individuals and organizations that had not been   communicating must suddenly have close, secure, and reliable   communications.  Many users need information that they are not sure   exists, and if it does, they do not know where it is or how to get it.   The development of widely deployed, interoperable computer networks   can provide important new capabilities for a crisis, particularly if   there is some investment in preplanning, including the higher-level   protocols that facilitate interoperability.  Presidential directives   call for this. This will become a major factor in DOD's need for   interoperability with other federal computer networks.  The DOD, as   one of the most affected parties, has good reason to be concerned that   its network protocols will stand the tests of a crisis. 
  872.  
  873.   In addition, there are performance and functionality features that are   measures of the capability of the network when it is not damaged or   stressed by unexpected situations.  Performance includes quantifiable   measures such as time delays, transmission integrity, data rates and   efficiency, throughput, numbers of users, and other features well   understood in computer networks.  Equally important is the extent of   functionality: What jobs will the network do for the user? 
  874.  
  875.   The DDN has established some performance objectives such as end-to-end   delays for high-precedence and routine traffic, the probability of   undetected errors, and the probability of misdelivered packets.  Such   objectives are important to engineer a system soundly.  The DOD must   place greater emphasis on more complex performance issues such as the   efficiency with which protocols process and communicate data. 
  876.  
  877.   The DOD has stated a need for an effective and robust system for   precedence and preemption.  Precedence refers to the ability of the   system to adaptively allocate network resources so that the network   performance is related to the importance of the function being 
  878.  
  879. National Research Council                                       [Page 7] 
  880.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  881.  
  882.   performed.  Preemption refers to the ability of the system to remove   users (at least temporarily) until the needs of the high-priority user   are satisfied.  The ARPANET environment in which the protocols were   developed did not emphasize these capabilities, and the current MILNET   does not function as effectively in this regard as DOD voice   networks. 
  883.  
  884.   The DOD has also stated a need for connectionless communications and a   broadcast mode.  In the majority of network protocols, when two of   more parties communicate, virtual circuits are established between the   communicating parties.  (For reliability, additional virtual circuits   may be established to provide an in place backup.)  DOD needs a   connectionless mode where the message can be transmitted to one or   more parties without the virtual circuit in order to enhance   survivability; provide a broadcast capability (one sender to many   receivers); and handle imagery, sensor data, and speech traffic   quickly and efficiently. 
  885.  
  886.   If intermediate nodes are destroyed or become otherwise unavailable,   there is still a chance that the data can be sent via alternate paths.   The broadcast capability is particularly important in tactical   situations where many parties must be informed almost simultaneously   and where the available assets may be disappearing and appearing   dynamically.  The Department of Defense requires an internetting   capability whereby different autonomous networks of users can   communicate with each other. 
  887.  
  888.  Interoperability 
  889.  
  890.   Presidential and DOD directives place a high priority on   interoperability, which is related to the internetworking previously   discussed. 
  891.  
  892.   Interoperability is primarily important at two levels:  network access   and applications.  To achieve interoperability at the level of network   access,users of backbone communications nets must utilize the same   lower-level protocols that are utilized by the network.  Generally   these protocols are layers 1, 2, and 3, up to and including part of   the IP layer.  In other words, interoperability for network access   does not depend on either implementation of the transport layer (TP-4   or TCP) or of all of the internet (IP) layer.  The primary advantages   of network access interoperability are twofold: 
  893.  
  894.    1.   Significant economies of scale are possible since the various         users can share the resources of the backbone network including         hardware, software, and development and support costs. 
  895.  
  896.    2.   Network survivability for all users can be increased         significantly since the network has high redundancy and, as the         threat increases, the redundancy can also be increased. 
  897.  
  898.   Interoperability at the applications layer allows compatible users at   different nodes to talk to each other, that is, to share their data, 
  899.  
  900. National Research Council                                       [Page 8] 
  901.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  902.  
  903.   support each other, and thereby coordinate and strengthen the   management of forces and other assets.  Interoperability at the   applications layer can be achieved through the use of specialized   software that performs those functions of higher-layer protocols (such   as TCP or TP-4, file transfer, and virtual terminal) that are needed   by the particular application.  If some of the higher-layer transport   and utility protocols have been developed for particular hosts or work   stations, their use greatly reduces development, integration, and   support costs, although with a potential sacrifice of performance.   Interoperability at the applications level, that is, full functional   interoperability, is important to specialized communities of users   such as the logistics, command and control, or research and   development communities.  As these different communities utilize the   DDN, they have the advantages of shared network resources. Within each   community there is full functional interoperability but generally   there is much less need for one community to have functional   interoperability with members of another community. 
  904.  
  905.   The implementation of TCP or TP-4 within network users, but without   the implementation of higher-level protocols and application   interoperability, is not generally an immediate step in increasing   interoperability. It does have these immediate advantages: 
  906.  
  907.    It represents an important step in investing in longer-term    interoperability. 
  908.  
  909.    It generally represents an economical near-term investment on which    communities of interest can build their own applications. 
  910.  
  911.    It facilitates the development of devices for general network use    such as Terminal Access Controllers (TACs). 
  912.  
  913.   Interoperability at the applications level will become increasingly   important among the following communities:  Worldwide Military Command   and Control Systems, including systems of subordinate commands;   Department of Defense Intelligence Information Systems; U.S. tactical   force headquarters (fixed and mobile); NATO force headquarters; other   U.S. intelligence agencies; the State Department; and the Federal   Bureau of Investigation and other security agencies. 
  914.  
  915.   Although interoperability of applications within the DOD has the   highest priority, it is clear that government wide and international   interoperability will be an objective with increasing priority.  The   NATO situation is especially important (6). 
  916.  
  917.    
  918.  
  919.  
  920.  
  921. ----- (6)  Europe has been a major force in the development of ISO standards. Consistent with this is a NATO commitment to adopt ISO standards so long as they meet military requirements. 
  922.  
  923. National Research Council                                       [Page 9] 
  924.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  925.  
  926.   In a somewhat longer time period, DOD will want applications   interoperability with many commercial information services.  As   interoperable computer networks become more common, processing and   data services will burgeon in the marketplace.  These will include   specialized data bases and analytic capabilities that all large   organizations will need in order to be up-to-date and competitive. 
  927.  
  928.   With regard to interoperability at the network level, DOD will want to   be able to utilize commercially available networks for both   survivability and operational effectiveness and economy.  In the case   of a major war in Europe, for example, the United States would want to   be able to use surviving PTTs (Postal, Telegraphy, and Telephony   Ministries) for restoral and reconstitution.  During peacetime there   will be cases where special DOD needs can be best satisfied with   commercially available capabilities. 
  929.  
  930.   As technology continues to provide less expensive, smaller, and more   reliable data processing equipment, computer networks will become   increasingly prevalent at lower levels of the tactical forces--land,   air, and sea.  It will be important that these tactical networks be   capable of interoperability with each other (for example, air support   of ground forces) and with headquarters.  It is likely that the   tactical network will need a network architecture and protocols that   are different from the ARPA-\and ISO-derived protocols.  If so, the   developments will place requirements on the higher-level DOD   protocols. 
  931.  
  932.   If the DOD chooses to move from TCP to TP-4, this can be done in   phases for different communities of interest and subnetworks.  In this   way if there is difficulty in converting one subnet, the rest of the   network need not be degraded.  Also the different subnets will be able   to make the transition at the most suitable time in terms of cost,   risk, and the need to interoperate with other subnets.  As a result if   DOD uses TP-4 for some new nets or major upgrade of existing nets,   this will generally not reduce interoperability in the near term   unless interoperability of applications is needed between two   communities.  In this case specific interoperability needs may be   satisfied with specialized gateways for mail or data exchange. 
  933.  
  934.   The DOD points out that it desires all networks to be interoperable   since it is not possible to predict when one community will need to   communicate with another or use the resources of the other.  As   previously indicated, however, unexpected needs for full functional   interoperability can only be met when appropriate higher-layer   software is developed. 
  935.  
  936.  Minimize Costs 
  937.  
  938.   The Department of Defense seeks to minimize costs of development,   procurement, transition (if it decides to move to ISO protocols), and   support.  Generally the objective is to limit life-cycle costs, that   is, the total costs over a 5-to-8-year period with future costs   suitably discounted (10 to 20 percent per year). 
  939.  
  940. National Research Council                                      [Page 10] 
  941.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  942.  
  943.   The Department of Defense has already made a heavy investment in   protocols, and the investment has paid off in the success of current   protocols operational in many networks.  On the other hand, the DOD   acknowledges the potential advantages of using the ISO protocols if   made available as commercially supported products.  Development costs   for these protocols can be small since their development cost is   amortized by the commercial vendor over a larger market.  Support   costs for these protocols (including minor modifications, integration   into other products, documentation, and training) are also   significantly reduced because of vendor-supplied services.  These cost   factors are further discussed in Section IX in terms of the three   options presented in Section VIII. 
  944.  
  945.  Ease of Transition and Manageability 
  946.  
  947.   Networks must be manageable and capable of growth and improvement. The   Department of Defense generally makes the fastest progress in   developing complex information systems if it evolves these   capabilities while working in concert with the users and the acquiring   agencies.  In this light, the following factors are important: 
  948.  
  949.    Minimal interruption of current service--For most DOD networks it is    essential that they operate continuously.  If there is to be    transition to new protocol services (whether based on current DOD    versions or ISO), it is important that these transitions be planned,    designed, and pretested so that the transition will be nondisruptive. 
  950.  
  951.    Verifiability--It is essential to have a testing capability where new    protocol implementations can be thoroughly tested to ensure that they    will interoperate, have full functionality specified, do not contain    errors, are robust, and meet quantitative performance needs.  The    National Bureau of Standards has established such a capability, and    it is being used to verify a number of TP-4 implementations,    including those demonstrated at the National Computer Conference in    July 1984.  An IP-testing capability is being added.  The Department    of Defense is planning a similar protocol test facility for TCP, but    work is just getting underway.  If the DOD plans to migrate promptly    to TP-4, there is a question whether this investment is warranted. 
  952.  
  953.    Compatibility with higher protocols--As the transport and    lower-protocol layers evolve, it is essential that they maintain full    compatibility with higher-layer protocols.  This is particularly    important for the DOD because it will increasingly have    inter-operability at the applications level. 
  954.  
  955.    Responsiveness to evolving DOD needs--Current DOD needs will change    or new needs may arise.  It is very likely, for example, that subtle    performance problems may be discovered in a protocol that are unique    to the strenuous DOD-operating environment and that could have    serious operational consequences.  If the DOD is using commercial    protocols products based upon international standards, the DOD will    need two commitments when critical deficiencies are discovered.  It    will need a commitment from the manufacturer that critical problems 
  956.  
  957. National Research Council                                      [Page 11] 
  958.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  959.  
  960.    will be promptly fixed and a commitment from the NBS that it will    move quickly to change federal standards and seek changes in    international standards. 
  961.  
  962.    Minimal risks--The DOD needs are so large and important, it cannot    afford to take otherwise avoidable risks. 
  963.  
  964.    Maintenance of manageability--The DDN is new and is using a new    approach after the cancellation of AUTODIN II (7).  There are    pressing operational needs and many impatient users.  If the DOD    delays in moving to ISO protocols and later decides to do so, the    costs and disruption will be large.  On the other hand, moving now to    ISO will be less disruptive. 
  965.  
  966.    
  967.  
  968.  
  969.  
  970.  
  971.  
  972.  
  973.  
  974.  
  975.  
  976.  
  977.  
  978.  
  979.  
  980.  
  981.  
  982.  
  983.  
  984.  
  985.  
  986.  
  987.  
  988.  
  989.  
  990.  
  991.  
  992.  
  993.  
  994.  
  995.  
  996.  
  997.  
  998.  ----- (7)  AUTODIN II was a program to develop a data communications system for the DOD.  The program envisioned relatively few large packet switches.  It was cancelled in 1982 in favor of ARPANET-derived designs because of considerations of security, architecture, survivability, and cost. 
  999.  
  1000. National Research Council                                      [Page 12] 
  1001.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1002.  
  1003.                III.  COMPARISON OF DOD AND ISO PROTOCOLS 
  1004.  
  1005. This section presents a general description of the major functional differences between the ISO and DOD protocol sets at the transport and network layers and then discusses particular aspects of the protocols: performance, security, and risk. 
  1006.  
  1007. COMPARISON OF DOD AND ISO TRANSPORT LAYERS 
  1008.  
  1009. Differences between the Defense Department's TCP protocol and the International Standards Organization's TP-4 protocol are described in terms of items visible to users of the protocol.  Internal differences in mechanism that have no effect on the service seen by the user are not considered. A second much simpler protocol, the User Datagram Protocol (UDP), providing datagram or connectionless service at the transport layer is also briefly considered. 
  1010.  
  1011. In summary, the services provided by TCP and TP-4 are functionally quite similar.  Several functions, however, including data transfer interface, flow control, connection establishment binding, and out-of-band signals are provided in significantly different ways by the two protocols. Neither seems intrinsically superior, but some effort would be required to convert a higher-level protocol using TCP to make use of TP-4.  The exact amount of work needed will vary with the nature of the higher-level protocol implementations and the operating systems in which they are embedded.  A programmer experienced with the higher-level protocols would require about six months to design, implement, and test modifications of the three major DOD higher-level protocols (file transfer, mail, and Telnet) to work with TP-4. 
  1012.  
  1013. There are several areas in which the openness and lack of experience with the TP-4 specification leave questions about just what functionality is provided and whether incompatibilities are allowed. These areas include connection-establishment binding, flow control, addressing, and provision of expedited network service.  The best way to resolve these questions seems to be to implement and test TP-4 in a military environment and to further specify desired procedures where there is unwanted latitude allowed by the standard (see the recommendations section XI). 
  1014.  
  1015. There is one area in which the NBS-proposed Federal Information Processing Standard (FIPS) differs from the ISO specification:  The FIPS provides a graceful closing service as in TCP, while the ISO does not. 
  1016.  
  1017.  
  1018.  
  1019.  
  1020.  
  1021.  
  1022.  
  1023.  
  1024.  
  1025.  
  1026.  
  1027. National Research Council                                      [Page 13] 
  1028.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1029.  
  1030. Data Transfer Interface 
  1031.  
  1032. TCP is stream oriented.  It does not deliver any End of Transmission (EOT), but accepts a "push" on the send side which has an effect much like an EOT causes data being buffered to be sent. 
  1033.  
  1034. TP-4 is block oriented and does deliver EOT indications.  By indicating EOT, a sending user should be able to accomplish the same effect as "push" in TCP in most reasonable TP-4 implementations. 
  1035.  
  1036. The impact of this is uncertain.  Neither type of interface is inherently better than the other.  Some applications will find it more convenient to have a stream-type interface (for example, interactive terminal handling), while others might prefer a block mode (for example, file transfer).  It should be possible for TP-4 to approximate the stream mode by forwarding data without an EOT from the sending user and delivering data to the receiving user before an EOT is received.  Some work would have to be done on applications using one type of protocol to modify them to use the other. 
  1037.  
  1038. Flow Control 
  1039.  
  1040. TCP has octet units of allocation, with no EOT and hence no impact of EOT on the allocation.  The segment size, Transport Protocol Data Unit (TPDU) size, used by the protocol is invisible to the user, who sees allocations in units of octets. 
  1041.  
  1042. TP-4 has segment units of allocation, with a common segment size for both directions negotiated as part of connection establishment. Although in some implementations the protocol's flow control is not directly visible to the users, in others it is.  In the latter case, users of TP-4 will see allocations in units of segments and will have to be aware of the segment size for this to be meaningful (for example, to know that a window of four 100-byte segments seen will be consumed by two messages of 101 to 200 bytes each). 
  1043.  
  1044. The impact is uncertain.  Both octet and segment units of flow control can be argued to have their advantages for different types of application. The former makes it easy to indicate buffering limits in terms of total bytes (appropriate for stream transfer), while the latter makes it easy to indicate buffering limits in terms of messages (appropriate for block mode).  The way in which flow control is exerted over an interface is complex and one of the most performance-sensitive areas of protocols, so a significant conversion and tuning effort would be required to get an application used with one type of high-level protocol to be able to perform using another. 
  1045.  
  1046. Error Detection 
  1047.  
  1048. TCP applies ones-complement addition checksum.  TP-4 uses an ISO 
  1049.  
  1050.  
  1051.  
  1052.  National Research Council                                      [Page 14] 
  1053.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1054.  
  1055. algorithm (8).  The error-detection properties of the TCP procedure have not been studied carefully, but the ISO algorithm is thought to be somewhat stronger and hence allows fewer nondetected errors in data passed to users.  It should be noted that the TCP checksum is defined to include certain fields from the IP level including addresses so that double protection against misdelivery errors is provided.  The practical difference in error-detection power is probably not important. 
  1056.  
  1057. Simultaneous Call Between Same Users 
  1058.  
  1059. TCP will establish one call.  TP-4 will establish two calls if both sides support multiple calls, no call if they allow only one call (that is, see each other as busy), or in very unusual circumstances, one call. The impact is minor since most applications naturally have an initiator and a responder side. 
  1060.  
  1061. Multiple Calls Between Same Addresses_ 
  1062.  
  1063. TCP allows only one call between a given pair of source and destination ports.  TP-4 allows more than one by using reference numbers.  The impact is minor since it is easy to generate a new per-call port number on the calling side in most cases.  This can be a problem in TCP, however, if both are well-known ports. 
  1064.  
  1065. Addressing 
  1066.  
  1067. TCP provides sixteen bit ports for addressing within a node identified by the internet layer.  Some of these ports are assigned to well-known applications, others are free for dynamic assignment as needed. 
  1068.  
  1069. TP-4 provides a variable-length transport suffix (same as Transport Service Access Point Identifier) in the call-request packet.  The use of addresses at different levels in the ISO model has not yet been solidified, but it seems likely that addressing capabilities similar to TCP's will eventually be provided by TP-4 (or possibly the session layer) along with standard addresses for common applications. 
  1070.  
  1071. The impact is likely to be minimal, but this is an open area of the ISO specifications that may need further definition for use by DOD. 
  1072.  
  1073. Binding User Entities to Connections 
  1074.  
  1075. TCP requires a prior Listen Request from a user entity for it to be able to accept an incoming connection request.  Normally a user entity must exist and declare itself to TCP, giving prior approval to accept 
  1076.  
  1077.  
  1078.  
  1079.  ----- (8)  For additional information, see Information Processing Systems, Open Systems Interconnection, Connection-Oriented Transport Protocol Specifications, ISO DIS 8073, Section 6.17, page 45. 
  1080.  
  1081. National Research Council                                      [Page 15] 
  1082.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1083.  
  1084.   a call from a specific or general remote entity.  In some   implementations it may be possible for a nonresident user entity to   cause a Listen Request to be posted and an instance of the entity to   be created when a matching connection request arrives.  TCP does not   queue an incoming connection request with no matching Listen Request   but instead rejects the connection. 
  1085.  
  1086.   TP-4 requires no prior request but passes a Call Indication to a user   entity whenever a Call Request is received.  It is, however, left open   as an implementation decision as to how TP-4 finds and/or creates an   appropriate user entity to give the Call Indication; that is, the   service does not include or define how user applications make   themselves available for calls (no Listen Service Primitive).  The   implementation guidelines indicate that well-known addresses, prior   process existence, and Call Request queuing are all facilities that   may or may not be provided at the implementor's choice (9).  This   would seem to allow for different choices and hence failure to   establish a connection between standard implementations (for example,   caller expects requests not to be queued, while callee does queuing,   and hence never responds). 
  1087.  
  1088.   The practical impact is uncertain due to lack of experience with how   the various options allowed by the TP-4 standard will be used in   practice. TCP seems more oriented to a prior authorization mode of   operation, while TP-4 most easily supports an   indication-with-later-acceptance scenario. It is not clear how TP-4   will support rejecting calls to nonexistent or inactive user entities   and how user entities could control how many calls they would accept.   This area may require DOD refinement. 
  1089.  
  1090.  Out-of-Band Signals 
  1091.  
  1092.   TCP allows the user to specify an urgent condition at any point in the   normal data stream.  Several such indications may be combined, with   only the last one shown to the destination.  There is no limit to the   number of urgent indications that can be sent.  The TCP urgent   messages are sent requesting expedited service from the network layer   so network bottlenecks can be bypassed as well. 
  1093.  
  1094.   TP-4 allows users to send expedited data units carrying up to sixteen   octets of user data.  These are only half synchronized with the normal   data stream since they may be delivered before previously sent normal   data, but not after subsequently sent normal data.  Each expedited   data unit is delivered to the destination, and only one can be   outstanding at a time.  ISO has indicated its intention to allow   transport protocols to use network-level expedited service, but this 
  1095.  
  1096.    ----- (9)  Specification of a Transport Protocol for Computer Communications, Vol. 5:  Guidance for the Implementor, Section 2.11.2.  National Bureau of Standards, Institute for Computer Sciences and Technology, (Washington, D.C.) U.S. Department of Commerce, January 1983. 
  1097.  
  1098. National Research Council                                      [Page 16] 
  1099.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1100.  
  1101.   is not yet defined. 
  1102.  
  1103.   The impact is primarily for applications like terminal traffic   handlers that must deal with interrupt-type signals of various types.   The need to read an arbitrary amount of normal data and recognize   urgent data in the normal stream are difficulties with TCP urgent   service, but it has been used successfully by the Telnet protocol.   The lack of full synchronization of the signal and normal data in TP-4   may require users to insert their own synchronization marks in the   normal data stream [as was the case with the old ARPA Network Control   Program (NCP)], and the limitation of one outstanding signal may be   restrictive.  Some effort would be required to convert higher-level   protocols using one transport protocol to using the other. 
  1104.  
  1105.  Security 
  1106.  
  1107.   The committee has determined that the TCP and TP-4 are sufficiently   equivalent in their security-related properties so that no significant   technical points favor the use of one over the other. 
  1108.  
  1109.   The DOD protocol architecture assigns the security-marking function to   the IP layer and provides an 11-byte security option with a defined   coding in the IP header. 
  1110.  
  1111.   TP-4 provides a variable-length security option carried in Call   Request packets.  A variable-length security option field is also   provided in the ISO IP.  Standard encoding of security markings are   under consideration but not yet defined and accepted. 
  1112.  
  1113.   In addition to these explicit security-marking fields, the existence,   coding, and placement of other header fields have security   implications. If data is encrypted, for example, a checksum is usually   used to determine if the decrypted data is correct, so the strength of   the checksum has security implications. 
  1114.  
  1115.  Precedence 
  1116.  
  1117.   TCP supports precedence by using three bits provided in IP headers of   every packet.  TP-4 provides a 2-byte priority option in Call Request   packets.  A 2-byte priority option in the ISO IP header is also under   consideration.  Currently, no implementations make use of precedence   information (to support preemption, for example).  There should be no   impact, therefore, of changing from one protocol to the other. 
  1118.  
  1119.  Type of Service 
  1120.  
  1121.   The types of network service that can be requested via TCP and TP-4   are somewhat different.  The impact seems minimal since few networks   do anything with the type of service fields at present with the   exception of DARPA's packet radio and satellite nets.  This may become   more important in the future. 
  1122.  
  1123.  
  1124.  
  1125. National Research Council                                      [Page 17] 
  1126.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1127.  
  1128.  Datagram Service 
  1129.  
  1130.   TCP provides only reliable session service.  A separate User Datagram   Protocol (UDP) in the DOD architecture supports transaction or   connectionless-type interaction where individual messages are   exchanged.  UDP is merely an addition of the port-addressing layer to   the basic datagram service provided by IP.  No delivery confirmation   or sequencing is provided (although IP provides fragmentation and   reassembly). 
  1131.  
  1132.   The NBS TP-4 specification originally presented to the committee   provided unit-data-transfer service within the same protocol framework   as sessions (10).  This material has since been deleted to bring the   NBS proposal into conformance with ISO work.  A separate ISO datagram   protocol similar to UDP has been defined and is expected to become a   draft proposed standard in June 1984. 
  1133.  
  1134.  Closing 
  1135.  
  1136.   TCP provides a graceful closing mechanism that ensures that all data   submitted by users are delivered before the connection is terminated.   The NBS TP-4 provides a similar mechanism, but is not included in the   ISO standard TP-4, which provides only an immediate disconnect   service.  Impact is significant if the ISO version is used because   users would then have to add their own graceful termination handshake   if desired. 
  1137.  
  1138. COMPARISON OF DOD AND ISO INTERNET LAYERS 
  1139.  
  1140.  The internet protocols of DOD and ISO are much more similar to one  another than the transport protocols.  This is not surprising since the  Defense Department's IP was used as the basis for the International  Standards Organization's IP.  Some reformatting, renaming, and recoding  of fields has been done.  Hence not only are the services to higher  layers essentially equivalent, but the protocol mechanisms themselves  are also nearly identical.  Due to the format changes, however, the two  protocols are incompatible. 
  1141.  
  1142.  It should be noted that the IP itself forms only part of the internet  layer.  For clarity it should also be noted that the internet layer in  ISO is considered to be the top sublayer within the network layer. 
  1143.  
  1144.  In DOD, there is an additional Internet Control Message Protocol (ICMP)  that deals with error conditions, congestion control, and simple  routing updates to host computers.  There is also a Gateway-to-Gateway  Protocol (GGP) that deals with internet management and routing updates  for gateways.  In the ISO, only the IP itself has so far been 
  1145.  
  1146.   ----- (10)  National Bureau of Standards, Specification of a Transport Protocol for Computer Communications, Vol. 3, Class 4 Protocol, ICST/HLNP-83-3, February 1983. 
  1147.  
  1148. National Research Council                                      [Page 18] 
  1149.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1150.  
  1151.  considered, while most error reporting, control, and routing functions  are considered "management" functions that remain to be addressed in  the future. 
  1152.  
  1153.  The only significant differences in the IPs themselves are in the areas  of addressing and error reporting.  The DOD IP has a fixed-length,  32-bit source and destination addresses (identifying network and host)  plus an 8-bit "protocol number" field to identify the higher-level  protocol for which the IP data is intended.  The ISO IP has  variable-length source and destination addresses whose format and  content are not yet specified, although preliminary documentation  indicates that ISO intends to support a similar level of addressing  (network/host) in a more global context which would allow use of  current DOD addresses as a subset.  There is no equivalent of the DOD  protocol number field, although possibly the tail of the  variable-length ISO addresses could be used for this purpose. 
  1154.  
  1155.  Error reporting is provided within the ISO IP by means of a separate  packet type, while the DOD provides more complete error- and  status-reporting functions via the separate Internet Control Message  Protocol (ICMP), including routing "redirect" messages to hosts that  have sent datagrams via nonoptimal routes. 
  1156.  
  1157.  In summary, from the functional point of view, DOD and ISO IP can be  considered essentially equivalent with the provision that the  ISO-addressing scheme is suitably resolved.  The absence of routing and  control procedures from the ISO internet layer means that additional  procedures beyond IP would be needed to produce a complete,  functioning, internet even if the ISO IP were adopted.  It appears that  the existing DOD ICMP and GGP or its successors could be modified to  operate with the ISO IP with modest effort, but this requires further  study and validation in an operational system. 
  1158.  
  1159.  A table at the end of this chapter compares DOD and ISO IP packet  formats. 
  1160.  
  1161. COMPARISON ON THE BASIS OF PERFORMANCE, SECURITY, AND RISK 
  1162.  
  1163.  Performance 
  1164.  
  1165.   The performance of a transport protocol, such as TCP or TP-4, is a   function of its implementation as well as its inherent design.   Experience in implementing TCP and other proprietary protocols has   demonstrated that implementation considerations usually dominate.   This makes it difficult to compare protocols, since a wide range in   efficiency of implementations is possible.  Furthermore, there are a   number of dimensions along which an implementation can be optimized. 
  1166.  
  1167.   Despite the difficulties, protocol designers have developed several   metrics for comparing transport protocols.  These view protocol   performance from a variety of perspectives, including  (1) user   response time, (2) throughput on a single connection, (3) network and   host computer resource utilization.  Protocol efficiency can also be 
  1168.  
  1169. National Research Council                                      [Page 19] 
  1170.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1171.  
  1172.   significantly affected by the communications environment.  Protocol   efficiency must be considered in a wide range of communication   environments, including local area networks, satellite links,   terrestrial links, and packet-switched networks. 
  1173.  
  1174.   The critical algorithms most affecting protocol performance are those   that perform end-to-end error control and end-to-end flow control.   These algorithms affect the response time, throughput, and resource   utilization of the protocol during the data transfer phase.  The   efficiency of the connection management procedures may also be   important in applications involving frequent connections of brief   duration. 
  1175.  
  1176.   The committee compared the algorithms and message formats specified   for each protocol for critical functions, including flow-and   error-control and connection management.  They concluded that since   the two protocols were sufficiently similar there would be no   significant difference in performance of TCP or TP-4 implementations   of equal quality optimized for a given environment. 
  1177.  
  1178.   The committee compared the error-and-flow-control algorithms of TCP/IP   and TP-4.  Both employ window-based techniques using large-sequence   number spaces and both permit large window sizes.  Their differences   are minor. TCP performs its error-and-flow-control in units of octets,   rather than the protocol data units employed by TP-4.  This adds a   small amount of overhead to TCP calculation in return for a finer   control over host buffer memory.  The committee did not consider the   difference significant, assuming that appropriate buffer management   strategies are implemented by transport and higher-level protocols.   TP-4 employs more sophisticated techniques to ensure that flow-control   information is reliably transmitted than does TCP.  These more   sophisticated techniques may reduce TP-4 protocol overhead during   periods of light load in some applications, possibly adding slightly   more CPU load in other cases.  The committee did not consider these   effects significant. 
  1179.  
  1180.   Both protocols employ a three-way handshake for establishing a   transport connection.  The differences between the TCP and TP-4   handshake are related to the addressing conventions employed for   establishing connections and do not affect protocol efficiency.  In   the common cases where a client process requests a connection to a   server process, the TCP and TP-4 operations are equivalent. 
  1181.  
  1182.   Both protocols permit a range of policy decisions in their   implementation. These include (1) selection of timer values used to   recover from transmission errors and lost packets, (2) selection of   window sizes at the receiver and transmitter, and (3) selection of   protocol data unit sizes.  Both permit substantial reduction in   control message overhead by expanding window sizes.  Both permit   credits to be granted "optimistically," permitting receiver buffers to   be shared over several transport connections and permitting credit   reduction in the event of buffer congestion. Both permit optimizing   protocol efficiency by delaying control message traffic when it does 
  1183.  
  1184. National Research Council                                      [Page 20] 
  1185.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1186.  
  1187.   not need to be transmitted, combining it with later data or control   traffic. 
  1188.  
  1189.   The most significant difference between TCP and TP-4 flow control   derives from slight differences in expression of flow control at the   transport layer service interface.  TCP employs a stream model while   TP-4 uses a message model.  These two models are equivalent in   function; however, some higher-level applications protocols may be   more naturally expressed in one model than the other.  The committee   considered the possibility that current ARPA protocols might require   some adaptation to operate more efficiently with TP-4.  For this   reason the committee recommends that the DOD study the operation of   current DOD higher-level protocols on TP-4 (recommendation 5, Chapter   XI). 
  1190.  
  1191.  Security 
  1192.  
  1193.   The committee considered the impact of security requirements on   transport protocols primarily and also on overall protocol hierarchies   in the DOD, The American National Standards Institute (ANSI), and ISO.   Based on the information the committee received, it finds that: 
  1194.  
  1195.    The current TCP-4 and TP-4 are sufficiently equivalent in their    security-related properties that no significant technical points    would favor the use of one over the other. 
  1196.  
  1197.    There is no technical impediment to their equivalent evolution over    time in the security area. 
  1198.  
  1199.  Risk 
  1200.  
  1201.   There are several risks in implementing a new protocol or protocol   family.  These include (1) fatal flaws in protocol design not easily   rectified, (2) errors in protocol specification, (3) ambiguities in   protocol specification, (4) errors in protocol implementation, (5)   performance degradation due to inefficient implementation, (6)   performance degradation due to "untuned" implementation, and (7)   performance degradation due to untuned application protocols. 
  1202.  
  1203.   This list of risks comes from experience in implementing computer   networks based on the DOD protocols and proprietary commercial   protocols. Considering that it took more than ten years for the   current TCP protocols to reach their current state of maturity and   that the TP-4 protocol is only about two years old, the committee   devoted considerable attention to the maturity of TP-4. 
  1204.  
  1205.  Fatal Flaws in Protocol Design 
  1206.  
  1207.   Early ARPANET protocols had a number of "fatal" design errors that   resulted in deadlocks or other serious system failures.  Commercial   networks had similar problems in early design phases.  The committee   considered the possibility that TP-4 could suffer from similar faults   and concluded that this was unlikely.  TP-4 employs design techniques 
  1208.  
  1209. National Research Council                                      [Page 21] 
  1210.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1211.  
  1212.   similar to those of TCP and proprietary transport protocols.  The   faults encountered in the ARPANET are now well known.  Indeed, the   state of the art in transport protocol design is now quite mature.   The developers of the TP-4 protocol were familiar with the earlier   protocols and their problems. 
  1213.  
  1214.  Errors and Ambiguities in Protocol Specification 
  1215.  
  1216.   Early in the development of TP-4, NBS developed a formal protocol   specification and a test environment based on this specification.  A   protocol implementation can be partially compiled automatically from   the formal specification.  Other implementations can be tested against   this master implementation.  The NBS protocol laboratory was used to   debug the formal specification of TP-4 and is currently being used to   certify other implementations of TP-4.  The laboratory has also   developed and employed tools to analyze the specification for possible   problems.  The existence of this laboratory and the results obtained   to date led the committee to conclude that there is no substantial   risk associated with the TP-4 protocol specification. 
  1217.  
  1218.   In contrast TCP has only recently received a formal specification. To   the committee's knowledge most existing TCP implementations predate   the formal TCP specification and have not been derived from the formal   specification.  In the committee's opinion the formal TCP   specification is likely to have more bugs or ambiguities than the TP-4   specification. 
  1219.  
  1220.   At the present time NBS has developed the only formal specification   for ISO TP-4.  ISO is currently developing standards for formal   specification techniques that are similar to those used by NBS.  When   these specifications are complete ISO will update the TP-4   specification to include a formal description.  In translating the   current informal ISO specification into the formal specification there   is a risk that the ISO specification may be changed such that it is no   longer consistent with the current NBS specification.  The National   Bureau of Standards is playing a key role in developing the ISO formal   specification techniques and formal specification.  It plans to   generate automatically an implementation of the ISO formal   specification and verify it against the NBS specification using the   NBS test tools.  In the committee's opinion this makes the risk of   unintentional changes in the ISO specification quite low. 
  1221.  
  1222.   One possible risk remains.  The ISO specification for TP-4 that was   approved is an informal document subject to the ambiguities of   informal protocol specifications.  The formalization may remove   ambiguities that have gone undetected and that were the basis of its   approval.  It is conceivable that once these ambiguities are exposed,   the current consensus for TP-4 may dissolve.  The committee considers   this risk to be very low. The areas of ambiguity in protocol   specifications are typically only of concern to protocol implementors.   The current protocol implementors through much of the world are   typically using the NBS formal specifications as a basis of their   implementations of TP-4 and have access to the NBS test tools for 
  1223.  
  1224. National Research Council                                      [Page 22] 
  1225.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1226.  
  1227.   certifying their implementations.  In the event of a possible   conflict, the majority of implementors could be expected to support   resolution of ambiguities in favor of the current NBS formal   specification, making it unlikely that ISO would approve an alternate   resolution. 
  1228.  
  1229.  Errors in Protocol Implementation 
  1230.  
  1231.   Several factors influence the likelihood of errors in a protocol   implementation.  These include the complexity of the protocol, quality   of the protocol specification, the experience of the implementors, and   the availability of test tools.  Based on the availability of the NBS   test tools and formal protocol specification for TP-4, the committee   did not see any significant risk of errors in implementing TP-4. 
  1232.  
  1233.  Performance Issues 
  1234.  
  1235.   The largest risk in implementing TP-4 concerns the performance of the   implementations.  This risk is not inherent in the protocol as   specified, but is present in new implementations of any transport   protocol.  Experience has shown that performance can often be improved   by a factor of two or more by careful attention to implementation   details and careful performance measurement and tuning.  The committee   considered it likely that some initial implementations of TP-4 will   have significantly lower performance than the current mature   implementations of TCP.  Evidence to support this conclusion may be   found in data supplied by the DOD which show a wide range of   performance of TCP implementations. 
  1236.  
  1237.   Some members of the committee expressed the belief that over the long   term, TP-4 will afford better performance due to widespread commercial   support.  Vendors will be highly motivated to optimize performance of   their TP-4 implementations, since a large number of users will   benchmark implementation performance.  Many individuals will become   familiar with implementations of TP-4 and with configuring and   operating networks based on TP-4.  Initially, this expertise will be   found in organizations developing TP-4 implementations and   installation. 
  1238.  
  1239.   The committee believes that the largest performance risks are short   term.  The performance of existing DOD high-level protocols may be   affected by subtle differences between TP-4 and TCP interfaces.   Highlevel DOD implementations and protocols may require retuning to   attain some high-level efficiency using TP-4.  Another short-term risk   is potential lack of experience in configuring and operating   TP-4-based networks.  The committee believes that a program of testing   and development would minimize these risks, ensuring that the current   high-level DOD protocols run effectively on TP-4-based networks. 
  1240.  
  1241.   There is a possibility that the equivalent, but different, protocol   mechanisms and interfaces in TP-4 may manifest some undesirable   behavior that is not expected and which cannot easily be removed by   tuning.  In this event ISO may find it necessary to make some 
  1242.  
  1243. National Research Council                                      [Page 23] 
  1244.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1245.  
  1246.   modifications to TP-4. It is unlikely that such problems will be   serious enough to prevent an early transition to TP-4.  If such   problems are discovered, it is expected that they can be handled   through the normal standards process of periodic enhancement.  A   number of proprietary commercial networking protocols are similar in   operation to TP-4 and do not have serious performance problems. Any   enhancements that may be desirable can probably be added to TP-4 in a   compatible fashion, permitting interoperation of enhanced and   unenhanced implementations. 
  1247.  
  1248. TABLE:  Comparison of DOD and ISO IP Packet Formats 
  1249.  
  1250.  DOD                               ISO (not in correct order)  ---------------------------------------------------------------------- 
  1251.  
  1252.  Protocol version:  4 bits         Version:  8 bits  Header Length (in 32-bit words):  [Header] Length (in bytes):  8 bits     4 bits  Type of service:  8 bits          Quality of service**:  8 bits     (includes 3-bit Precedence)    Precedence**:  8 bits  Total Length:  16 bits            Segment Length:  16 bits  ID:  16 bits                      Data Unit ID*:  16 bits  Don't Fragment flag               Segmentation Permitted flag  More Fragments flag               More Segments flag  Fragment offset:  13 bits         Segment offset*:  16 bits  Time to live (sec):  8 bits       Lifetime (.5 sec):  8 bits  Protocol number:  8 bits          ---  Header checksum:  16 bits         Header checksum:  16 bits     (provided by subnet layer)     Network Layer Protocol ID:  8 bits  ---                               [Generate] Error flag  (in ICMP)                         Type:  5 bits  ---                               Total Length*:  16 bits  .............                     .............  Source address:  32 bits          Source address length:  8 bits                                    Source address:  var.  Dest. address:  32 bits           Dest. address length:  8 bits                                    Dest. address:  var.  .............                     ............. 
  1253.  
  1254.  OPTIONS: NOP, Security,           OPTIONS: Padding, Security  Source Route, Record Route,       Source Route, Record Route,  Stream ID, Time Stamp             Quality of service, Precedence,                                    Error reason (only for error type)  .............                     .............  DATA                              DATA  ...................................................................... 
  1255.  
  1256.   *  only present if segmentation is in use   ** in options 
  1257.  
  1258.  
  1259.  
  1260.  
  1261.  
  1262. National Research Council                                      [Page 24] 
  1263.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1264.  
  1265.  IV.  STATUS OF DOD AND ISO PROTOCOL IMPLEMENTATIONS AND SPECIFICATIONS 
  1266.  
  1267. DEPARTMENT OF DEFENSE 
  1268.  
  1269.  The DOD internetting protocol was first introduced in 1974 and later  split into separate TCP and IP specifications.  From 1974 until 1978,  when they were adopted as DOD standards, the protocols underwent a  number of major revisions.  These revisions were largely a result of  extensive experience gained by researchers working on the DARPA  Internet project. The DARPA "Request for Comment" and "Internet  Experimental Note" technical report series document the conclusions of  numerous protocol-related studies and discussions.  Successive  specifications of TCP and other internet protocols are also given by  reports in these series.  Most of these specifications were informally  presented and were accompanied by discussions that affected design  choices.  The most recent TCP documents introduce a more formal style  of presentation (11). 
  1270.  
  1271.  The first experimental TCP implementations were completed in 1974 at  Stanford University and Bolt Beranek and Newman, Inc., for the  PDP-11/ELF and DEC-10/TENEX systems, respectively.  Today  implementation exists for numerous computer systems.  While many of  these were implemented at and are supported by university and other  research groups, several are available as commercial products. 
  1272.  
  1273.  Testing of TCP was done on the ARPANET (12), other DOD networks  (Satellite net, packet radio), and a variety of local networks. For  several years a number of DARPA contractors used TCP in parallel with  the old ARPANET transport protocol (NCP).  In addition, for about six  months preceding the January 1, l983, ARPANET cutover from NCP to TCP,  these hosts were joined by additional TCP-only hosts (for a total of  approximately thirty).  This extensive testing prior to the cutover to  TCP enabled the networks involved to maintain operational capability  throughout 
  1274.  
  1275.   
  1276.  
  1277.  
  1278.  
  1279.  
  1280.  
  1281.  
  1282.  
  1283. ----- (11)  Transport Control Protocol, DOD MIL-STD-1778, August 1983. 
  1284.  
  1285. (12)  The ARPANET is a data communications network established in 1969 by the DOD's Advanced Research Projects Agency to interconnect the computer resources at selected research centers at substantially lower costs than systems then available.  The ARPANET is a fully operational 80-node network that interconnects over 200 host computers in the United States, the United Kingdom, and Norway.  ARPA became the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) in 1973. 
  1286.  
  1287. National Research Council                                      [Page 25] 
  1288.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1289.  
  1290.  the transition and to achieve normal service levels in a few months.  Today the TCP-based DOD networks includes hundreds of hosts (over 300  on DDN alone) and serves thousands of users.  Traffic on just the  ARPANET component is now approximately 500 million packets per month. 
  1291.  
  1292.  TCP is also extensively used on local area networks including Ethernet  and Pronet, as well as on CSNET, the Computer Science Research Network  (Telenet hosts). 
  1293.  
  1294.  In addition to TCP, the DOD protocol architecture includes internet  layer protocols for communication between hosts and gateways (ICMP) and  between gateways (GGP).  Experience indicates that the design of robust  and powerful gateways that internet numerous networks and provide  survivability is a complex challenge.  DOD is developing new gateway  protocols that could be adapted to work with either DOD's or ISO's IP. 
  1295.  
  1296.  The higher-level protocols currently used on DDN for electronic mail  (Simple Mail Transfer Protocol), file transfer (File Transfer  Protocol), and remote log-in (Telnet) are TCP-specific.  Their  specifications are stable, and numerous implementations exist.  The DOD  has indicated its intent to adopt ISO higher-level protocols when they  are specified and implementations are available. 
  1297.  
  1298.  The committee has concluded that the DOD transport and internet  protocols are well tested and robust.  It is unlikely that major  problems with their design or specifications will be uncovered.  No  comprehensive facility or procedures for testing new implementations of  TCP now exist, although efforts in this area are being started at  Defense Communications Agency (DCA). 
  1299.  
  1300. INTERNATIONAL STANDARDS ORGANIZATION 
  1301.  
  1302.  Standardization and development of the ISO IP and ISO TP-4 are  proceeding in a relatively independent fashion.  Currently, TP-4 is  further along in the standardization process.  The local area network  communications environment has created an immediate need for TP-4  functions; however, communications within a single Local Area Network  (LAN) do not need an internet capability.  A "null" IP has been defined  to enable TP-4 to be used on a single LAN without the necessity of a  complete IP.  It is quite likely that some early TP-4 products will  implement this null IP, leaving implementation of the complete IP for  future product development. In the following discussion, TP-4 and IP  will be treated separately due to this potential independence. 
  1303.  
  1304.  TP-4 Status and Plans 
  1305.  
  1306.   The ISO TP-4 became a Draft International Standard in September 1983.   The final stages in standardization are primarily procedural.  The   committee expects products that implement TP-4 to be widely available   in the market within about two years.  It normally takes twelve to   eighteen months for implementations and testing prior to product   announcement. Some vendors apparently began implementation and testing   the protocol 
  1307.  
  1308. National Research Council                                      [Page 26] 
  1309.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1310.  
  1311.   soon after it became a draft proposal in June 1982, because the   protocol was essentially frozen at that time. 
  1312.  
  1313.   At present, INTEL and Able Computer have announced the availability of   products that implement TP-4 for use over LANs.  The committee does   not know, however, whether these products have been delivered or   incorporated into systems.  In addition, more than twenty companies   have indicated their support of TP-4 and their intention to   incorporate TP-4 into future products, without announcing specific   products or availability dates.  Most companies do not make specific   product announcements until relatively late in the product development   process. 
  1314.  
  1315.   In December 1982 six vendors and network users interested in early   development of TP-4 products requested NBS to hold a series of   workshops on the operation of TP-4 in a LAN environment.  To date,   four workshops have been held, with more than thirty companies in   attendance.  The first workshop set a goal of demonstrating   multivendor networking at a major U.S. national computer conference.   The second workshop, held in April 1983, determined that   demonstrations would include a file transfer application and would be   developed on two local area network technologies currently   standardized by the Institute of Electrical and Electronics Engineers   (IEEE).  These technologies are the Carrier Sense Multiple Access with   Collision Detection, which is standardized by IEEE committee 802.3,   and the Token Bus, which is standardized by IEEE committee 803.4.  The   workshop selected the National Computer Conference in July 1984 for   the demonstrations. 
  1316.  
  1317.   Vendors committed to the demonstration developed and tested TP-4   implementations using the NBS test tools.  The workshops defined a   schedule that called for individual testing through April 1984 with   multivendor testing commencing thereafter.  While the vendors that   participated in the demonstration have emphasized that participation   in the demonstration is not a commitment to product development, a   number of large customers have indicated that there will be an   immediate market demand for TP-4 implementation as soon after the   demonstration as practical.  The committee considers it highly likely   that many commercial vendors will announce commitments to deliver TP-4   products shortly after the demonstration. 
  1318.  
  1319.  Internetwork Protocol Status and Plans 
  1320.  
  1321.   The ISO Internetwork Protocol (IP) became a Draft International   Standard (DIS) in May 1984 (13).  The DIS was out for ballot for the   previous eight months.  Attaining DIS status freezes the technical   approach, permitting implementations to begin. 
  1322.  
  1323.    ----- (13)  ISO Draft Proposal, Information Processing Systems -- Data Communications -- Protocol for Providing Connectionless Network Services, DP 8473, May 1984.  National Research Council                                      [Page 27] 
  1324.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1325.  
  1326.   The ISO IP specification is only one of several specifications needed   to completely specify the Network Layer.  A number of other   specifications are needed, including a Gateway-to-Host error protocol,   a network wide addressing plan, and a Gateway-to-Gateway Protocol for   managing routing information.  A complete specification is needed   before an internetwork, consisting of gateways and hosts, can be   deployed.  Most of the complexity of the Network Layer, however, is   confined to the gateways.  A complete standardization of the Network   Layer is not required to develop and deploy host systems. 
  1327.  
  1328.   The International Standards Organization is currently developing   proposals for conveying error information between hosts and gateways.   It is expected that responses to the Draft Proposal by ISO members   will include proposals to provide these functions.  The committee does   not consider this a controversial area and expects that these   capabilities will be included in the ISO standard by the time it   reaches Draft International Status. 
  1329.  
  1330.   Addressing is a more complex issue.  The addressing structure of a   computer internetwork depends on complex trade-offs between   implementation complexity, flexibility, network cost, and network   robustness.  Addressing structure in a large network can influence the   range of possible policy decisions available for routing network   traffic.  The trade-offs for a military environment may be   significantly different from those of a commercial environment.  The   ISO has considered these factors in its existing IP.  A flexible   addressing scheme is provided, permitting implementation of a variety   of addressing structures.  Host computers need not be concerned with   the internal structure of addresses.  The committee considers that the   IP-addressing scheme has sufficient flexibility that host   implementations can be constructed that will support the full range of   addressing philosophies allowed by ISO, including those needed by DOD. 
  1331.  
  1332.   Routing algorithms, like addressing, are complex and often   controversial. For this reason ISO has not yet attempted   standardization of routing algorithms.  A routing algorithm is a key   part of a Gateway-to-Gateway Protocol.  A single network must   implement a common routing algorithm.  In the absence of an ISO   routing algorithm, a network must be based on either proprietary   routing algorithms or on other standards. 
  1333.  
  1334.   The committee has studied the current ISO IP and the current ISO   addressing structure.  It believes that it will be possible to map the   current DOD IP-addressing structure and routing algorithm into the ISO   network layer.  In practice this means that the Gateway-to-Host   Protocols and addressing formats will fully comply with the ISO   standards, while gateways will need to include additional DOD   capabilities.  (This is addressed in recommendations, section IX.)   This approach will enable DOD to procure commercial host   implementations, while retaining the need for procuring DOD-specific   gateways.  The committee believes these hybrid DOD-ISO gateways can be   readily developed by modifying existing DOD gateway implementations.   Since the majority of systems in a network are hosts and not gateways, 
  1335.  
  1336. National Research Council                                      [Page 28] 
  1337.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1338.  
  1339.   the committee considers this approach worthwhile. 
  1340.  
  1341.   To the committee's knowledge no vendor has yet announced plans to   support the ISO Internetwork Protocol.  This is not surprising, since   the ISO IP attained Draft Proposal status only recently.  The   committee has considered the possibility that the ISO IP may not   attain the same wide level of market demand and vendor support   anticipated by TP-4.  Since host support of IP is necessary for DOD to   migrate to ISO protocols, the committee has considered this question   in some depth. 
  1342.  
  1343.   While it is possible to operate TP-4 directly over a LAN or directly   over an X.25-based, wide-area network, some form of internetwork   capability or alternative approach is needed to interconnect systems   attached to multiple LANs via Wide Area Networks (WANs).  In the   current ISO open systems architecture, this function is to be provided   by the Network layer. There are two possible Network layer services,   connectionless and connection oriented.  The ISO architecture permits   both of these services, leaving it to the market place to determine   which approach is to be selected.  The DOD believes that the   connectionless approach best suits their needs. 
  1344.  
  1345.   Developing a connection-oriented network that operates over a mixed   LAN and WAN environment is considerably more difficult than developing   a connectionless one.  Existing LANs are inherently connectionless and   existing (X.25) WANs are inherently connection oriented.  A protocol   to provide internetwork service between these LANs must arrive at a   common subnetwork capability.  It is a relatively simple matter to   adapt a connection-oriented to a connectionless service since it can   be done by ignoring unneeded functions of the connection-oriented   service.  Adapting a connectionless subnetwork to the needs of a   connection-oriented network service is much more difficult.  Many of   the functions provided by TP-4 would be needed in the network layer to   build such a service. 
  1346.  
  1347.   Some work is currently going on in European Computer Manufacturer's   Association (ECMA) to interconnect WANs and LANs in a   connection-oriented fashion.  There is considerable controversy   surrounding several proposals, since some participants in the   standards process do not believe the proposals conform to the ISO   Reference Model for Open Systems Interconnection. This, plus their   complexity, makes it unlikely that a connection-oriented network   standard will gain support in ISO in the immediate future. 
  1348.  
  1349.   There is an immediate need for users to build networks consisting of   interconnected LANs and WANs.  Such networks are currently in place   using vendor proprietary architectures.  Market pressures to build   multivendor LAN and WAN networks make it quite likely that vendors   will adopt the immediate solution and implement the connectionless ISO   IP.  The committee believes that DOD can enhance the early   availability of ISO IP by announcing its intention to use it.   Commercial availability of IP is an important part of a migration   strategy, as described in the section on recommendations. The 
  1350.  
  1351. National Research Council                                      [Page 29] 
  1352.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1353.  
  1354.   committee believes that vendors would be responsive to DOD requests   for IP, since IP is quite simple to implement in comparison with TP-4   and since they foresee the need to operate in mixed LAN-WAN   environments. 
  1355.  
  1356.  
  1357.  
  1358.  
  1359.  
  1360.  
  1361.  
  1362.  
  1363.  
  1364.  
  1365.  
  1366.  
  1367.  
  1368.  
  1369.  
  1370.  
  1371.  
  1372.  
  1373.  
  1374.  
  1375.  
  1376.  
  1377.  
  1378.  
  1379.  
  1380.  
  1381.  
  1382.  
  1383.  
  1384.  
  1385.  
  1386.  
  1387.  
  1388.  
  1389.  
  1390.  
  1391.  
  1392.  
  1393.  
  1394.  
  1395.  
  1396.  
  1397.  
  1398.  
  1399.  
  1400.  
  1401.  
  1402.  
  1403.  
  1404.  National Research Council                                      [Page 30] 
  1405.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1406.  
  1407.                               V.  MARKETS 
  1408.  
  1409. The committee reviewed the market demand and its potential with respect to both TCP and TP-4 to provide an indication of the likelihood and rapidity with which competition and its benefits will develop.  The committee concludes that the market demand for TCP protocols will be small outside the United States.  The demand for TP-4, on the other hand, is expected to be worldwide. 
  1410.  
  1411. In this report we use the term market demand to indicate the potential or actual demand for products using the protocols under discussion.  A large market is characterized by a broad demand from all sectors of the marketplace:  consumers, businesses, and governments.  The broadest demand is an international demand in all sectors.  We distinguish the demand for products from the supply that usually develops as a result of the demand. It is assumed here that a broad market demand will result in a broad range of products, competitive in price, quality, function, and performance. 
  1412.  
  1413. The demand for products implementing computer communication protocols is discussed in relation to the requirements placed on the potential customer. Specifically, the customer may be required to acquire products that meet one or the other of the standards under discussion or may have no obligation to use either of the two.  That is, customers will fall into one of the following classes with respect to these standards: 
  1414.  
  1415.  1.  DOD standards required. 
  1416.  
  1417.  2.  International or National standards required. 
  1418.  
  1419.  3.  No requirement with respect to standards. 
  1420.  
  1421. Although customers in the third class may be under no formal obligation to use standards, they may still prefer a standard solution for several possible real or perceived benefits.  They may, for example, obtain a broader selection of products using the standard solution or may obtain a more competitive price.  They may also require a specific communication protocol in order to share information with products that are required by fiat to implement certain standard protocols.  This need for compatible protocols to communicate is a powerful driving force toward communication standards. 
  1422.  
  1423. DEPARTMENT OF DEFENSE NETWORKS MARKET STATUS AND PLANS 
  1424.  
  1425.  The major networks of the Defense Data Network include the following: 
  1426.  
  1427.  
  1428.  
  1429.  
  1430.  
  1431.  
  1432.  
  1433.  
  1434.  
  1435. National Research Council                                      [Page 31] 
  1436.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1437.  
  1438.   Military Network (MILNET)--operational and growing. 
  1439.  
  1440.   Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET)--operational and   growing. 
  1441.  
  1442.   WWMCCS Intercomputer Network (WIN)--to be upgraded. 
  1443.  
  1444.   DOD Intelligence Information System (DODIIS)--to be upgraded. 
  1445.  
  1446.   Strategic Air Command Digital Information Network (SACDIN)--to be   upgraded. 
  1447.  
  1448.   Movement Information Network (MINET)--to be established in 1984. 
  1449.  
  1450.   Sensitive Compartmented Information (SCI) net--to be established in   1985. 
  1451.  
  1452.   TOP SECRET (TS) net--to be established in 1985. 
  1453.  
  1454.   SECRET net--to be established in 1986. 
  1455.  
  1456.  Initially, each of these networks has its own backbone.  The networks  will be integrated into a common Defense Data Network in a series of  phases starting in 1984 with the integration of MILNET and MINET.  It  is planned that by 1988 they will all be integrated but communities of  interest will operate at different security classifications  interconnected with Internet Private Line Interfaces (IPLIs).  When  appropriate technology becomes available in the late 1980s, the network  will have the capability for multilevel security, including end-to-end  encryption, and will achieve interoperability between all users. 
  1457.  
  1458.  The following observations are relevant to the TCP and TP-4 issue: 
  1459.  
  1460.   The DOD currently has two major networks, MILNET and ARPANET,   currently comprising the DDN.  About sixty subnets and hundreds of   hosts are internetted and most use TCP. 
  1461.  
  1462.   This year a European network, MINET, will be activated and integrated   into the DDN.  It uses TCP. 
  1463.  
  1464.   In the second half of 1983, fifteen additional subscribers have been   added to MILNET and current planning estimates hundreds more   additional subscribers in 1984 and 1985. 
  1465.  
  1466.   For the many DDN users that are, or shortly will be, interconnected   over common backbones, there are groups of users that need   interoperability within the group.  These groups are determined by the   military department they are part of as well as by functions such as   logistics, maintenance, training, and many others. 
  1467.  
  1468.   The Air Force and the Army are both committed to the use of TCP for   some of their networks or subnetworks (including Local Area 
  1469.  
  1470.  National Research Council                                      [Page 32] 
  1471.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1472.  
  1473.   Networks) and active acquisition programs are underway, or will be   initiated, during the next twelve to eighteen months. 
  1474.  
  1475.   The DDN Program Office has procured, or shortly will procure, devices   to facilitate terminal and host access to DDN hosts and terminals.   These devices employ TCP. 
  1476.  
  1477.   NATO has discussed protocol standards and has selected ISO as an   approach, subject to its being adapted to meet military requirements,   if such adaptation is necessary.  There is no definitive planning   underway, however, to develop a NATO computer network. 
  1478.  
  1479.   The Mail Bridge that will allow traffic to pass between the classified   segment and the unclassified segment will use TCP and is scheduled for   a 1987 Initial Operational Capability (IOC). 
  1480.  
  1481.   In general, the backbone in the various networks provides functions at   layers below TCP and TP-4.  As a result a backbone (such as MILNET)   could support users of either protocol set.  The users of one set   could not, however, interoperate with the users of another unless   additional steps are taken. 
  1482.  
  1483.  In summary, there is a large TCP community operational today and the  community is growing rapidly.  In addition, there are, or shortly will  be, procurements underway that plan to use TCP.  The rate of growth  cannot be precisely estimated in part because of uncertainties in  demand and availability of trunks and cryptographic equipment.  On the  other hand, interconnection of several major networks will not take  place until 1987 or later; and for those elements that are  interconnected, there are many groups of users that primarily require  interoperability with each other. 
  1484.  
  1485.  System Descriptions 
  1486.  
  1487.   MILNET is a network for handling the unclassified operational data of   the DOD.  It was created after the decision in 1982 to cancel the   AUTODIN II system by dividing the ARPANET into two nets, MILNET and   ARPA Research Net.  The majority of the capacity of ARPANET was   assigned to MILNET, and the number of subscribers is growing rapidly.   The network backbone does not require the use of TCP but its use is   generally mandated for subscribers. To achieve TCP functions, the DDN   will procure some interface devices and thereby take the burden off   some subscribers. 
  1488.  
  1489.   ARPANET supports most of the research organizations sponsored by   DARPA.  It generally uses TCP but some users continue to use NCP. 
  1490.  
  1491.   MINET is a European network scheduled for Initial Operational   Capability (IOC) in 1984 to handle unclassified operational traffic,   mostly logistical, and tie into the MILNET.  It will have 8 nodes, 8   TACs, and 3 hosts to process electronic mail.  These hosts and others   to be added to the net will use TCP and the File Transfer Protocol   (FTP). 
  1492.  
  1493. National Research Council                                      [Page 33] 
  1494.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1495.  
  1496.   The Department of Defense Intelligence Information System currently   uses a home-grown protocol.  Sometime after 1984 its plans are to   upgrade it to TCP.  It will be a 3-node, 3-host net with plans to   upgrade it to 20 to 30 nodes and about 50 hosts.  The net is run at a   high-security level (SCI) for communicating compartmented data.  The   SCI network consists of those users of SCI who are outside of DODIIS. 
  1497.  
  1498.   SACDIN is an upgrade of the digital communications system of the   Strategic Air Command.  The IOC is planned for about 1985.  At   present, TCP is not planned initially as a protocol.  SACDIN will   operate with multilevel security up to Top Secret sensitive   information. 
  1499.  
  1500.   WIN is the WWMCCS Information Network.  It is currently operational   and uses NCP as a transport protocol. There is a major effort underway   to modernize the WWMCCS, including upgrading or replacing current   computers, providing Local Area Networks at major centers throughout   the world, and providing common software packages for utilities and   some applications. The upgrading of the transport protocols is part of   this effort.  Schedules are still uncertain but there is a target of   1986 for the protocol upgrading. 
  1501.  
  1502.   TOP SECRET is a network that will support top secret users other than   WIN and SACDIN. 
  1503.  
  1504.   SECRET net is a network that will operate at the Secret level.  It   should be very useful for a large community that does not routinely   need top secret or compartmented information.  This is a community   primarily outside the command and intelligence communities and   includes missions such as logistics, procurement, and research and   development.  DOD will start the system as soon as there is sufficient   cryptographic equipment; by 1986 they hope to have a 90-node network   with several hundred subscribers. 
  1505.  
  1506.   The Army plans to establish a Headquarters Net tying together major   headquarters with an IOC of 1986.  It will use TCP. 
  1507.  
  1508.   The Air Force has established a Program Office to help in the   development of Local Area Networks at major Air Force installations.   These could be internetted using the DDN and thereby also gain access   to other nodes. TCP has been mandated.  Initial procurements are   underway. 
  1509.  
  1510.   Mail Bridge will provide gateways between ARPA Research Net and other   elements of the DDN.  These would use TCP and are scheduled for IOC in   1987. 
  1511.  
  1512.   During 1984 the DDN is procuring two capabilities that will facilitate   use of the network and higher-level protocols. 
  1513.  
  1514.   The first capability will be provided shortly by Network Access   Controllers (NAC).  The NACs provide three elements all based on TCP: 
  1515.  
  1516.  National Research Council                                      [Page 34] 
  1517.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1518.  
  1519.    1.   Terminal Access Controllers (TACs) allow a cluster of terminals         to access hosts on the DDN.  Many are in operation today as a         legacy of the ARPANET developments.  New ones will be         competitively procured. 
  1520.  
  1521.    2.   Terminal Emulation Processes (TEP) allow the connection of a         high-capacity host to the DDN through a number of terminal-like         lines. 
  1522.  
  1523.    3.   Host Front-End Processors (HFP) allow high-capacity host         connection to the DDN through use of a Network Front End that         off loads much processing capacity from the host. 
  1524.  
  1525.   The second capability will be provided by software the DDN is   currently procuring for up to seventeen families of specific   combinations of hosts and their commercially available operating   systems.  The software packages will include 1822 or X.25, TCP, and   utility protocols for terminal access, mail, and file transfer.   Initial operational capability is planned for late 1985. 
  1526.  
  1527.  Integration 
  1528.  
  1529.   MINET will be connected to MILNET in 1984.  This will be an   unclassified network. 
  1530.  
  1531.   WIN, DODIIS, SECRET, and SACDIN will be integrated as a classified   network in 1987 at the earliest.  Since they all operate at different   security levels, they will be able to use the same DDN backbone but   will be cryptologically isolated. 
  1532.  
  1533.   Integration and interoperability of all the networks will not be   possible until the late 1980s at the earliest, since this will require   successful implementation of an advanced technology for end-to-end   cryptological networking and the development of techniques for   multilevel security in individual and netted computer systems. 
  1534.  
  1535.   The use of gateways as elements to integrate networks is under   consideration.  Gateways are currently operational to interconnect   MILNET with (l) ARPANET (six gateways primarily used to exchange mail   between authorized users), (2) MINET (one gateway for use prior to   integration of the two networks into one), and (3) eight   developmentally oriented networks. There are many more gateways   internetting ARPANET with other research nets.  Most of these gateways   use the ARPA-developed Gateway-to-Gateway Protocol.  It is now   realized that this protocol is deficient for widespread use and ARPA   has been investigating alternatives. 
  1536.  
  1537.   The earliest requirement for additional gateways in the operational   elements of the DDN will be to internet Local Area Networks into   global networks of the DDN.  A new "stub" protocol has been developed   that might meet this need.  The DDN is reviewing its requirements for   available gateways and approaches. 
  1538.  
  1539.  National Research Council                                      [Page 35] 
  1540.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1541.  
  1542. INTERNATIONAL AND NATIONAL STANDARD MARKET DEMAND FOR TP-4 
  1543.  
  1544.  In the United States and most countries of the world, national  standards organizations adopt international data communication  standards. 
  1545.  
  1546.  In the United States the standards for the transport protocols are  established by the American National Standards Institute (ANSI).  The  same standards for the federal sector are established by the NBS with  an exception for DOD's military needs which may be established by MIL  standards. Market demand for the latter was previously discussed. 
  1547.  
  1548.  Outside the DOD there are numerous government agencies and  organizations such as the Federal Aviation Agency, Internal Revenue  Service, the Federal Bureau of Investigation, and the Federal Reserve  Banks which have, or will have, networks that fall under the guidance  of the NBS and will probably use the NBS-specified standard protocols  when the NBS standard is issued.  Already the Federal Reserve is  procuring its computer networking products using the X.25 protocol. 
  1549.  
  1550.  National Support of International Standards 
  1551.  
  1552.   The earliest evidence of demand for TP-4 products is in countries that   give strong support for ISO standards.  Most countries outside of the   United States give the international standards much stronger   governmental support than the United States does for a variety of   reasons. First, in most cases these governments own the postal and   telecommunication monopolies.  Frequently, the responsibility for   these organizations is at a ministerial level in the government.   Furthermore, many of the modern countries have concluded that the   information industry is a national resource and one of the growth   industries of the future.  International standards that are neutral,   in the sense that no manufacturer has a head start, give the companies   in these countries the additional margin they feel is necessary to   compete in the worldwide market.  It is also recognized by many that a   worldwide market is much better than a market demand fragmented by   national geographic and political considerations. Finally, the PTTs   have traditionally provided information services equivalent to those   for which some of the ISO computer communication protocols are   designed.  The best example is Teletext, which is an upgraded version   of the Telex system used widely outside the United States. 
  1553.  
  1554.   Consequently, government networks in many countries use the   international ISO standards or the national standards derived from the   international standards.  Bid requests for government networks in   France and Germany, for example, have required support for ISO   protocols for over a year even though the standards are not yet fully   approved.  These bids ask the respondent only to state support for the   protocols.  No doubt, as the ISO protocols become stable, these   countries will require the protocols for their networks.  These   government networks will further influence the implementation of   networks not actually required to use the international and national   standards. 
  1555.  
  1556. National Research Council                                      [Page 36] 
  1557.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1558.  
  1559. MARKET SEGMENTS NOT REQUIRED TO USE TCP OR TP-4 
  1560.  
  1561.  Most of the demand for communication protocols comes from potential  customers who are under no government fiat to use either TCP or TP-4  protocols in their networks or network products.  Many of these will  use existing supplier-specified protocols.  Such protocols have been  embedded in products for over ten years and are well tested both  formally and through field experience in thousands of networks.  Continuing demand for these protocols will not contribute to the  relative demand for either TCP or TP-4. 
  1562.  
  1563.  There are widely recognized advantages in using international standard  protocols for computer communications.  First, there is tremendous  value in exchanging information with other information users.  As the  standard protocols become widely used, the value of the information  accessible through networks using these protocols is normally greater  than the value of information accessible through less widely used  networks protocols. This is the reason that industry groups such as  airlines, banks, and insurance companies band together to set up common  networks.  Similarly, it is recognized that there are economies of  scale for widely used networking protocols both in the sense that  equipment can be obtained at lower cost and in the sense that the  manufacturer's improvements in performance, function, and cost will be  repaid by market demand.  In addition, many network protocol users wish  to have the option to procure equipment from a wide variety of vendors.  Sometimes international standards encourage this environment.  Finally,  international organizations would prefer to have common procurement of  equipment and software for worldwide operations.  Thus international  standards are preferred for operational as well as logistic  considerations. 
  1564.  
  1565.  In the United States much of the demand for TP-4 will develop in the  industries that exchange information regularly with entities of the  federal government.  If the Federal Reserve were to use the TP-4  standard for exchanging information with member banks, for example,  there would be pressure on the banks to use TP-4.  Similarly, if DOD  suppliers wish to have easy access to DOD employees using a system  based on TCP, they would need to use TCP.  Also many of the  university-oriented networks use the ARPANET protocols to exchange  information with other university ARPANET users. 
  1566.  
  1567.  The committee concludes that the demand for TP-4 in the United States  will significantly out weigh the demand for TCP independent of DOD's  adoption of TP-4.  If DOD adopts the ISO TP-4 immediately or if DOD  adopts TP-4 after a demonstration, the U.S. market demand for TCP  protocols will disappear as the current networks are converted to TP-4.  If DOD chooses to use the DOD TCP indefinitely, clearly the DOD and  ARPANET demand for TCP will continue. 
  1568.  
  1569.  A similar set of market forces operates outside the United States  except that the foreign governments are more strongly in favor of  international and national standards and have smaller investments in  nonstandard equipment.  Thus there are even more industries drawn to 
  1570.  
  1571. National Research Council                                      [Page 37] 
  1572.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1573.  
  1574.  the standards in order to share information.  This is illustrated by  the extremely strong support for ISO efforts.  The European Computer  Manufacturers Association has been active in the TP-4 standardization  effort.  NATO appears committed to TP-4 implementations, and there is  likely to be intense competition in this arena.  Lacking the federal  government support of two different protocol suites, there is a  stronger force to adopt a single international standard in most  countries.  There are other countries with a similar problem, however.  Germany is beginning to install systems based on its unique national  standard but has committed to convert eventually to ISO protocols. 
  1575.  
  1576.  The committee concludes that there will be little market demand for the  TCP protocols outside the United States.  The strong international  demand will be for ISO protocols, including TP-4. 
  1577.  
  1578.  
  1579.  
  1580.  
  1581.  
  1582.  
  1583.  
  1584.  
  1585.  
  1586.  
  1587.  
  1588.  
  1589.  
  1590.  
  1591.  
  1592.  
  1593.  
  1594.  
  1595.  
  1596.  
  1597.  
  1598.  
  1599.  
  1600.  
  1601.  
  1602.  
  1603.  
  1604.  
  1605.  
  1606.  
  1607.  
  1608.  
  1609.  
  1610.  
  1611.  
  1612.  
  1613.  
  1614.  
  1615.  
  1616.  National Research Council                                      [Page 38] 
  1617.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1618.  
  1619.    VI.  DEVELOPMENT OF STANDARD COMMERCIAL VERSUS SPECIAL COMMERCIAL PRODUCTS 
  1620.  
  1621. DOD has expressed a desire to use off-the-shelf commercial products because they are expected to be less costly.  It is expected that performance of commercial products will be optimized to increase competitiveness. User cost will be lower because of a large commercial customer base over which to amortize costs for development, continuous improvements, and maintenance.  Furthermore, the DOD may benefit from having more vendors compete for their business.  This section examines the way vendors select standard products for development and the implications in cost, continuing supports, and improvements. 
  1622.  
  1623. PRODUCT DEVELOPMENT VERSUS SYSTEM INTEGRATION 
  1624.  
  1625.  It is assumed in this discussion that off-the-shelf commercial products  can be used through system integration to construct system solutions.  Most vendors supply both standard products and system integration  services.  Some vendors supply only the integration functions, using  other vendors' products.  System integration adds value to the product  and in some cases results in modifications of the product to meet  system requirements. When standard products are used, the  responsibility for continuing maintenance and improvements almost  always can be passed to the product developer.  Thus in this discussion  we assume that off-the-shelf commercial products are standard products  supplied by vendors to implement one or more transport-level protocols  for the DOD. 
  1626.  
  1627. CRITERIA FOR SELECTION OF STANDARD PRODUCTS 
  1628.  
  1629.  The product vendor's choice to develop a standard product is governed  by market requirements, economic opportunities, and other design  considerations. In the case of data transmission products, market  requirements include competition, connection to the installed base of  products, market growth, and satisfaction of the standards requirements  of customers. 
  1630.  
  1631.  Often the vendor will develop a product that supports several protocols  as options.  Usually only one or two protocols will be selected for  primary support, and all other options are considered for secondary  support. The primary protocols selected for implementation are based  upon the largest potential market for the vendor.  These protocols  become the vendor's standard products.  Standard products are announced  for sale and supported on a continuing basis.  Implementations of  secondary protocols are often adaptations of the implementations of  standard protocols and may be suboptimal with respect to performance  and continuing vendor support. Often secondary implementations are  created when an RFP is issued and the vendor who wishes to respond to  the RFP must create a special product to do so.  This committee  believes that, in general, future standard data transmission products  will be either TP-4 or vendor-unique protocols and TCP will be a  special product. 
  1632.  
  1633.  National Research Council                                      [Page 39] 
  1634.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1635.  
  1636. STANDARD VERSUS SPECIAL PRODUCT 
  1637.  
  1638.  Within the OSI architectural model, seven layers are defined, each of  which will have protocols defined for interconnection of systems.  These protocols are controlled by standards.  TP-4 is an example of a  protocol for the transport layer.  These protocols will be implemented  on many vendor systems that have different systems architecture,  different operating system architectures, and, therefore, differences  in the specifics of the layer interface.  The vendor systems will be  designed to optimize the specific environments that each vendor has  determined are most important to satisfy the major market objective for  that vendor's particular computer architectures.  This determines the  vendor's standard system and architecture. Support of special  requirements will frequently be designed as modifications to a standard  system, using translators and other techniques to bridge the  differences in layer interface definitions, operating systems  structure, and protocols.  Most support activity, optimization of  performance and resource usage will be directed at the standard system  architecture selected by the supplier. 
  1639.  
  1640.  Special-Product Process 
  1641.  
  1642.   Special-product development is initiated to meet customer   specifications. The specifications, schedule, and cost assume that   special products are released using an existing version of the   software system (operating system, language, communications, and data   manager).  Support for the special product is conditioned on a support   contract.  The special product is tested and released with that   system.  This provides the fastest availability of the product, since   the schedule will only include the time to develop the product and   test it with the selected system.  It is likely that by the time a   product and its software system are delivered, a newer version of the   software system containing code corrections and added functions and   other new products will have been released.  Additional cost to the   customer is required if the vendor is to modify the special product to   operate on this new version of software.  This occurs frequently in a   rapidly developing technology.  If the special product is not   modified, operational and maintenance expenses may increase. 
  1643.  
  1644.  Standard-Product Process 
  1645.  
  1646.   A standard product is developed to meet the market requirements of a   market area.  The development of a standard product generally has a   target date that is used as a basis for scheduling system development,   fabrication, and testing into a planned software system release.  The   product then is included in the test and integration plan for the   system release and integration into a systems test procedure to assure   operation with the other parts of the software system.  The standard   product then becomes a part of the software system, and as new   releases of the system are made, the product is tested as a part of   the integrated system to assure that it still operates with the   revised, new system.  The product may also be enhanced to satisfy new   requirements or resolve problems of the earlier version.  The product 
  1647.  
  1648. National Research Council                                      [Page 40] 
  1649.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1650.  
  1651.   then will operate with the latest software system release. 
  1652.  
  1653.   The integration process complicates the development process.  The   increased complexity may result in a longer development schedule or   may require more resources than special products require since (1) the   cycle may involve a longer product requirement definition, (2)   additional planning and integration testing may be needed to   coordinate the product design with other system activities, and (3)   there is the possibility of up to twelve months' delay in scheduling a   software system release, which for most vendors generally occurs at 6-   to 12 month intervals.  The product may be maintained with a   corrective code released in intermediate system fabrication and   integrated into the following software release. Different categories   of support may be available and these categories may vary by product.   The support categories may range from no support to full unlimited   warranty. 
  1654.  
  1655. CONCLUSION 
  1656.  
  1657.  The committee concludes that there are significant benefits for the  Department of Defense in using standard commercial products that meet  the department's operational needs: 
  1658.  
  1659.   Costs to the DOD for development, production, and maintenance are   significantly lower because (l) vendors spread the cost over a much   larger user base, (2) commercial vendors have to be efficient in their   operations in view of the competition in the market, and (3) vendors   look for ways to upgrade their product to meet competition. 
  1660.  
  1661.   The department may get additional useful products because vendors   integrate the protocol function into their corporate software and   hardware product lines.  Thus the DOD may be able eventually to use   standard commercial software application products that are built on   top of, and thereby take advantage of, the transport protocols.  The   DOD will thereby have a wider selection of standard commercial   application products to choose from.  By depending on industry to   manage the development, maintenance, and upgrade of products, the DOD   can use its scarce management and technical resources on activities   unique to its mission. 
  1662.  
  1663.  
  1664.  
  1665.  
  1666.  
  1667.  
  1668.  
  1669.  
  1670.  
  1671.  
  1672.  
  1673.  
  1674.  
  1675.  
  1676.  
  1677. National Research Council                                      [Page 41] 
  1678.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1679.  
  1680.                                        
  1681.  
  1682.       
  1683.  
  1684.  
  1685.  
  1686.  
  1687.  
  1688.  
  1689.  
  1690.  
  1691.  
  1692.  
  1693.  
  1694.  
  1695.  
  1696.  
  1697.  
  1698.  
  1699.  
  1700.  
  1701.  
  1702.  
  1703.  
  1704.  
  1705.  
  1706.  
  1707.  
  1708.  
  1709.  
  1710.  
  1711.  
  1712.  
  1713.  
  1714.  
  1715.  
  1716.  
  1717.  
  1718.  
  1719.  
  1720.  
  1721.  
  1722.  
  1723.  
  1724.  
  1725.  
  1726.  
  1727.  
  1728.  
  1729.  
  1730.  
  1731.  
  1732.  
  1733.  
  1734. National Research Council                                      [Page 42] 
  1735.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1736.  
  1737.    VII.  RESPONSIVENESS OF INTERNATIONAL STANDARDS PROCESS TO CHANGE 
  1738.  
  1739. The international standards process has proven its ability to respond quickly to new requirements and protocol problems uncovered during standardization. The United States, through organizations such as the NBS, the ANSI, and IEEE has a leadership role in this process.  The committee concludes that the process can be responsive to DOD's needs. 
  1740.  
  1741. The DOD will benefit from active participation in the international protocol standardization efforts.  This will ensure that the DOD's evolving computer communications needs will be met in future commercial products. Also the DOD will have access to a broad spectrum of protocol experts and have access to those developing future commercial products. These benefits will far out weigh the costs of participation. 
  1742.  
  1743. There will probably be very few high-priority instances where DOD will require immediate changes to its operational commercial software. These may relate to security or survivability.  In order to accommodate these changes in the short run, the DOD will need agreements with its commercial suppliers for quick fixes to be made while the standard is being changed. 
  1744.  
  1745.  
  1746.  
  1747.  
  1748.  
  1749.  
  1750.  
  1751.  
  1752.  
  1753.  
  1754.  
  1755.  
  1756.  
  1757.  
  1758.  
  1759.  
  1760.  
  1761.  
  1762.  
  1763.  
  1764.  
  1765.  
  1766.  
  1767.  
  1768.  
  1769.  
  1770.  
  1771.  
  1772.  
  1773.  
  1774.  
  1775.  
  1776.  
  1777. National Research Council                                      [Page 43] 
  1778.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1779.  
  1780.                                        
  1781.  
  1782.       
  1783.  
  1784.  
  1785.  
  1786.  
  1787.  
  1788.  
  1789.  
  1790.  
  1791.  
  1792.  
  1793.  
  1794.  
  1795.  
  1796.  
  1797.  
  1798.  
  1799.  
  1800.  
  1801.  
  1802.  
  1803.  
  1804.  
  1805.  
  1806.  
  1807.  
  1808.  
  1809.  
  1810.  
  1811.  
  1812.  
  1813.  
  1814.  
  1815.  
  1816.  
  1817.  
  1818.  
  1819.  
  1820.  
  1821.  
  1822.  
  1823.  
  1824.  
  1825.  
  1826.  
  1827.  
  1828.  
  1829.  
  1830.  
  1831.  
  1832.  
  1833.  
  1834. National Research Council                                      [Page 44] 
  1835.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1836.  
  1837.                      VIII.  OPTIONS FOR DOD AND NBS 
  1838.  
  1839. The committee believes that the Department of Defense is committed to adopting commercial standards when they are suitable and available and, therefore, will adopt the ISO standards eventually as the military standard for transport-level communication protocol.  Further, the DOD realizes the benefits in cost and reliability of obtaining its data communications equipment from vendors who offer it as standard products. Of the three options identified by the committee, the first two are ways for the DOD to realize these benefits while the third option would withhold the benefits from the DOD indefinitely. 
  1840.  
  1841. The primary difference between Option l and Option 2 is in the timing of the transition from TCP to TP-4.  This timing difference has implications in risk, cost, and manageability of the transition.  (This is discussed in Chapter X in greater detail.) 
  1842.  
  1843. Option 1 
  1844.  
  1845.  The first option is for the DOD to immediately modify its current  transport policy statement to specify TP-4 as a costandard along with  TCP.  In addition, the DOD would develop a military specification for  TP-4 that would also cover DOD requirements for discretionary options  allowed under the NBS protocol specifications.  Requests for proposals  (RFPs) for new networks or major upgrades of existing networks would  specify TP-4 as the preferred protocol.  Contracts for TP-4 systems  would be awarded only to contractors providing commercial products,  except for unique cases. 
  1846.  
  1847.  Existing networks that use TCP and new networks firmly committed to the  use of TCP-based systems could continue to acquire implementations of  TCP.  The DOD should carefully review each case, however, to see  whether it would be advantageous to delay or modify some of these  acquisitions in order to use commercial TP-4 products.  For each  community of users it should be decided when it is operationally or  economically most advantageous to replace its current or planned  systems in order to conform to ISO standards without excessively  compromising continued operations. 
  1848.  
  1849.  United States government test facilities would be developed to enable  validation of TP-4 products.  The Department of Defense would either  require that products be validated using these test facilities or be  certified by the vendor.  The test facilities could also be used to 
  1850.  
  1851.  
  1852.  
  1853.  
  1854.  
  1855.  
  1856.  
  1857.  
  1858.  
  1859.  
  1860.  
  1861. National Research Council                                      [Page 45] 
  1862.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1863.  
  1864.  isolate multivendor protocol compatibility problems.  The existing NBS  validation tools should be used as the base for the DOD test  facilities. 
  1865.  
  1866.  Because under this option networks based on both TCP and TP-4 would  coexist for some time, several capabilities that facilitate  interoperability among networks would need to be developed.  The  Department of Defense generally will not find them commercially  available.  Examples are gateways among networks or specialized hosts  that provide services such as electronic mail.  The department would  need to initiate or modify development programs to provide these  capabilities, and a test and demonstration network would be required. 
  1867.  
  1868. Option 2 
  1869.  
  1870.  Under Option 2 the Department of Defense would immediately announce its  intention to adopt TP-4 as a transport protocol costandard with TCP  after a satisfactory demonstration of its suitability for use in  military networks.  A final commitment would be deferred until the  demonstration has been evaluated and TP-4 is commercially available. 
  1871.  
  1872.  The demonstration should take at most eighteen months and should  involve development of TP-4 implementations and their installation.  This option differs from Option 1 primarily in postponing the adoption  of a TP-4 standard and, consequently, the issuance of RFPs based on  TP-4 until successful completion of a demonstration.  The department  should, however, proceed with those provisions of Option 1 that may be  completed in parallel with the demonstration.  Early issuance of a TP-4  military specification, development of validation procedures, and  implementation of means for interoperability would be particularly  important in this regard. 
  1873.  
  1874. Option 3 
  1875.  
  1876.  Under the third option the DOD would continue using TCP as the accepted  transport standard and defer any decision on the use of TP-4  indefinitely. The department would be expected to stay well informed of  the development and use of the new protocol in the commercial and  international arena and, with the National Bureau of Standards, work on  means to transfer data between the two protocol systems.  Testing and  evaluation of TP-4 standards by NBS would continue.  The DOD might  eventually accommodate both protocol systems in an evolutionary  conversion to TP-4. 
  1877.  
  1878.  
  1879.  
  1880.  
  1881.  
  1882.  
  1883.  
  1884.  
  1885.  
  1886.  
  1887.  
  1888. National Research Council                                      [Page 46] 
  1889.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1890.  
  1891.                     IX.  COST COMPARISON OF OPTIONS 
  1892.  
  1893. There are so many variables affecting cost, it is impossible to compare precisely the cost for each option over time.  The estimates in this section are, therefore, mostly qualitative.  They are based on the wide experience of several committee members in commercial networking (14). 
  1894.  
  1895. Cost comparisons among the three options are difficult for two reasons: 
  1896.  
  1897.  1.   There are an unlimited number of scenarios that can be considered  for the growth of DOD's data communication networks in the next fifteen  to twenty years, involving questions such as (a) How many different  implementations will there be? (b) What economies of scale can be  achieved? (c) How much software will be shared between different  implementations? (d) How much will the standards change for greater  effectiveness or to accommodate higher-layer standards? and (e) What  will happen to manpower costs in this high-skill area? 
  1898.  
  1899.  2.   It is difficult to isolate the costs attributable to developing,  implementing, and maintaining the protocols at issue.  This is  especially true if we assume DOD continues to use its own unique  protocols.  For both in-house and contractor efforts, the costs  associated with TCP are folded into many other efforts. If DOD moves to  commercial protocols, the marginal costs may be more visible. 
  1900.  
  1901.  
  1902.  
  1903.  
  1904.  
  1905.  
  1906.  
  1907.  
  1908.  
  1909.  
  1910.  
  1911.  
  1912.  
  1913.  
  1914.  
  1915.  
  1916.  
  1917.  ----- (14)  The committee has had some access to a study recently conducted by the Defense Communication Agency that compares the costs of commercially maintained versus government-maintained operating systems for the Honeywell computers used in WWMCCS.  Although the WWMCCS example has many fewer dimensions and systems than are covered by this analysis, the committee urges the DOD to review this study as a good example of potential savings from commercially vended software.  (WWMCCS-ADP System Software Economic Analysis.  J. Stephens and others, Joint Data Systems Support Center, Defense Communications Agency, Technical Report, in draft.) 
  1918.  
  1919. National Research Council                                      [Page 47] 
  1920.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1921.  
  1922. A major motivation expressed by the DOD for using commercial protocols is that the commercial protocols are significantly cheaper.  If this is the case, then many in the DOD would like to know the savings over the next ten to twenty years if DOD adopts TP-4.  This is not a question we will try to answer in this report, but the concept of opportunity costs is significant.  If DOD can successfully move to commercial standards, then it will eventually be able to use DOD's scarce management and technical resources to strengthen its efforts in other areas of information communications and processing that are more unique to the DOD.  Given the finite pool of such resources available to the DOD, the value of this transfer may be significantly greater than the dollars saved by adopting the international standards. 
  1923.  
  1924. The following assumptions have been used in trying to estimate the cost factors if DOD moves toward adopting TP-4 using either Option 1 or 2: 
  1925.  
  1926.  No major subsystem of the DDN (which includes MILNET, DODIIS, WWMCCS,  and so forth) would use both protocols at the same time except possibly  for a brief transition period. 
  1927.  
  1928.  In only a few selected cases would a capability be required to handle  both protocols.  These cases could include select hosts that use both,  special servers (most likely mail servers) that could provide functions  between several communities of interest using both protocols, or  translating gateways between networks. 
  1929.  
  1930.  Within the DDN both sets of protocols would be used for a period of  five to ten years starting eighteen months after the DOD approves the  use of TP-4 in a new system. 
  1931.  
  1932.  In virtually all cases, the phase-over from TCP to TP-4 in a subsystem  of the DDN would be performed at a time when there is a major upgrade  of subsystem elements that include TCP as a part. In other words, the  transition is not merely a substitution of transport or internet  software except in cases where the hardware currently being used is  from a vendor who has started to offer TP-4 as a commercial product.  Where this is not the case, the transition includes the substitution of  new hardware whose vendor provides TP-4 commercially. 
  1933.  
  1934. COST FACTORS AND MODEL 
  1935.  
  1936.  Four major factors must be considered in evaluating the costs of the  three options: 
  1937.  
  1938.   1.   How much lower will be the cost of commercial, standard-product        protocols compared to those developed and acquired by the DOD? 
  1939.  
  1940.   2.   If DOD decides to adopt TP-4, how quickly can it start using it        in new systems, and how quickly will it phase TCP out of older        systems? 
  1941.  
  1942.  
  1943.  
  1944.  National Research Council                                      [Page 48] 
  1945.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1946.  
  1947.   3.   What will be the one-time cost of management and test before DOD        is prepared to start using TP-4? 
  1948.  
  1949.   4.   What will be the marginal costs of maintaining the two standards        over the 5- to 10-year transition period? 
  1950.  
  1951.  Savings Using Commercial Software 
  1952.  
  1953.   Commercial software providing TP-4 will tend to be cheaper than DOD   provided TCP because commercial one-time and recurring costs   (especially the former) can be apportioned over a larger consumer   base, and the commercial supplier will tend to be more efficient.  As   in most cases where one compares the cost of one product provided by   two vendors, there will be situations where a DOD vendor providing TCP   can do it more cheaply than a commercial vendor providing TP-4.  These   occurrences will be rare but they illustrate the difficulty of   developing detailed quantitative models that compare the costs.   Factors relating to competing suppliers go far beyond the transport   protocols themselves and distort such models. 
  1954.  
  1955.   The first argument relating to the size of the consumer base has many   factors.  For the time period under consideration, DOD represents   about 3 percent of the commercial U.S. computer base.  It would follow   that DOD should pay much less in development and support costs for the   commercial products.  But there are other factors.  The number of   commercial suppliers is larger than the number of DOD suppliers by a   factor of 5-10. The DOD's need for transport and internet protocols   will be greater than the average commercial user in the time period   under consideration.  If commercial vendors break out the costs of   developing these protocol features earlier than planned, DOD will pick   up a larger share of the tab. This could be by a factor of 2 or more.   A good deal of the one-time development and production costs of TCP   have already been spent by the DOD or partly written off by DOD   vendors.  This factor would be extremely difficult to estimate, but we   do not think it is very significant since the major costs in   implementation relate to processes down-the-line from getting a   C-language version.  These down-the-line processes must be repeated in   great part as families of hardware and software are upgraded with   system and technology improvements to meet DOD directives for standard   TCP products.  There are also factors that cut in the other direction;   if the DOD is only 3 percent of the U.S. commercial user market, it is   an even smaller fraction of the international user market.  This   latter market is growing;  its need for ISO protocols will be   relatively higher than the U.S. market, and market share for U.S.   manufacturers, including foreign subsidiaries, is large and holding   its own. 
  1956.  
  1957.   The situation is equally complex when it comes to comparing the   efficiency of commercial vendors with DOD vendors when it relates to   developing, installing, and maintaining transport and internet   protocols.  The elements that favor increased efficiency of the   commercial supplier include the following: 
  1958.  
  1959.  National Research Council                                      [Page 49] 
  1960.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1961.  
  1962.    The commercial marketplace is much larger, less regulated, and is    forced, therefore, to seek greater efficiency and innovation. 
  1963.  
  1964.    Transport and internet protocols represent functions that interact    very closely with operating systems, the largest portion of which are    commercial.  The major sources of expertise for dealing with these    operating systems are in the commercial marketplace, primarily with    the vendors who supply the hardware as well as with vendors who    specialize in related products. 
  1965.  
  1966.    The commercial sector is in the business of managing the interplay    between operating systems, protocols, related software and hardware    products, new technology and architecture, and the relationship    between all these and the market.  If DOD adopts TP-4, it will be    delegating many of these management functions to a marketplace that    will generally make better and faster decisions. 
  1967.  
  1968.   For every dollar that the DOD might invest in TCP, how much would it   cost to gain comparable capability with TP-4 procured as vendor   standard products?  The many factors involved make a precise estimate   impossible. We believe, however, that TP-4 can be procured at   substantial savings and with virtually no economic risk if the market   develops as we believe it will, with many vendors offering it as a   commercial product by mid-1986. On the average, we judge the savings   to be 30 to 80 percent including initial installation, field support,   and maintenance. 
  1969.  
  1970.  How Soon Will TP-4 Be Used? 
  1971.  
  1972.   The sooner that DOD decides to use TP-4, the greater will be DOD's   savings.  These savings can offset the adverse cost factors discussed   in the next two sections:  the cost to decide to use TP-4 and the   added cost for the period when two standards (TCP and TP-4) are in   use. 
  1973.  
  1974.   Currently, TCP is generally used in MILNET, MINET, and ARPANET.  As   previously stated in the assumptions, even if DOD decides to move   aggressively toward TP-4, there are no evident, strong economic or   operational reasons for converting these users to the new standards   until a major upgrade of the users' communications and processing   subsystems is planned. Also in the next twelve to eighteen months new   uses of these nets are planned that will expand existing subnets and   these new users would use TCP in order to be interoperable with the   current users in their community of interest. 
  1975.  
  1976.   In some cases the planning for new subnets for new communities of   users is well along.  DODIIS is a primary example.  Some of these   subnets should very likely proceed with TCP, but others appear to be   prime targets for TP-4 if DOD is to move in the direction of adopting   TP-4. The WWMCCS and its WIN are probably good examples of the latter.   Planning and implementation for all of these subsystems must move   ahead, however, and if DOD does not make a firm commitment to TP-4 by   mid-1985, the number of systems that will move ahead with TCP will 
  1977.  
  1978. National Research Council                                      [Page 50] 
  1979.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  1980.  
  1981.   probably constitute almost half of the growth of the DDN in the next   five years.  In other words, delay of a decision to move to TP-4 until   1986 would mean that most of the DDN subnets that will exist in the   late 1980s will be based on TCP, whereas a decision for TP-4 a year   earlier could significantly reduce this number. 
  1982.  
  1983.  Cost of Decision to Use TP-4 
  1984.  
  1985.   The costs of the decision to use TP-4 include the one-time management   and test costs that DOD decides are needed before a TP-4 commitment   and policy can be approved.  Under Option 1 these costs are small.   Under Option 2 they are significantly higher, although the amount will   depend on the extent and duration of the testing needed.  Under Option   3 there will be no management and test costs. 
  1986.  
  1987.  Marginal Costs of Maintaining Two Standards 
  1988.  
  1989.   If DOD moves toward the gradual introduction of TP-4, both standards   will have to be maintained for five to ten years.  The additional   costs of maintaining two standards include the following: 
  1990.  
  1991.    Management costs of dealing with two standards. 
  1992.  
  1993.    Costs for developing and maintaining capabilities for limited    intercommunication between systems using the different transport and    internet protocols.  These include costs for gateways,    dual-capability hosts, and special servers such as mail. 
  1994.  
  1995.    Parallel validation capability.  The DOD is implementing a validation    capability for DOD TCP.  This is similar to the currently operational    NBS facility for TP-4 testing.  If DOD selects Option 1, there is a    question whether this DOD facility should be completed for TCP    (because the number of new implementations of TCP would be small    several years from now).  If DOD selects Option 2, the facility is    probably desirable. 
  1996.  
  1997.    Costs for maintaining research and development (R&D) programs to    improve the standards.  A part of the DARPA and DCA research and    development programs in information technology is directed at system    issues related to TCP.  This includes work on internet issues,    gateways, and higher-level protocols.  The committee has not reviewed    the research program for details and cost; however, a commitment to    move toward ISO standards should affect the program.  Costs would    increase to the extent that the program would be involved with    interactions with both protocols.  There would be some decreased    requirements for R&D in light of potential dependence on commercial    R&D to improve the standards.  In the next several years, however,    the committee concludes that dual standards would, on balance,    somewhat increase R&D costs because of the DOD's unique operational    requirements. 
  1998.  
  1999.   These costs are roughly the same for Options 1 and 2 and depend on how   DOD manages the transition.  Under an austere transition, which does 
  2000.  
  2001. National Research Council                                      [Page 51] 
  2002.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2003.  
  2004.   not provide extensive interoperability between TP-4 and TCP-based   systems and minimizes costs in other areas, the overall costs could be   low in comparison with potential savings. 
  2005.  
  2006.  Evaluation of Options by Cost 
  2007.  
  2008.   In terms of the previously discussed factors, savings can develop in   two ways:  by using TP-4 instead of TCP in new systems and by   replacement of TCP with TP-4 in existing systems when this can be done   smoothly and efficiently.  The earlier that TP-4 is introduced, the   greater these savings. 
  2009.  
  2010.   In contrast costs will be incurred in two ways:  in one-time planning   to use TP-4 and in continuing costs of operating two standards. 
  2011.  
  2012.   The following is a summary of the cost evaluation of the three options   in the near term: 
  2013.  
  2014.   Option 3 is least expensive.  It achieves no commercial savings but   has no costs for one-time planning and maintenance of dual standards. 
  2015.  
  2016.   Option 1 is at most only slightly more expensive than Option 3 since   one-time planning costs (which are much lower than for Option 2) and   maintenance costs can be significantly offset with commercial savings   in the following several years. 
  2017.  
  2018.   Option 2 is most expensive since it does not realize significant   offsetting commercial savings. 
  2019.  
  2020.   In the longer term (beyond the next several years) commercial savings   for Options 1 and 2 should overtake costs of transition, and both   these options should cost the same. 
  2021.  
  2022.   There is a concern on the part of some members of the committee   whether the higher near-term costs of Option 2 are adequately offset   by the Option's long-term savings to warrant the transition. 
  2023.  
  2024.  
  2025.  
  2026.  
  2027.  
  2028.  
  2029.  
  2030.  
  2031.  
  2032.  
  2033.  
  2034.  
  2035.  
  2036.  
  2037.  
  2038.  
  2039.  
  2040.  National Research Council                                      [Page 52] 
  2041.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2042.  
  2043.                        X.  EVALUATION OF OPTIONS 
  2044.  
  2045. We present a summary of the strengths and weaknesses of each option, followed by a detailed evaluation for each set of criteria. 
  2046.  
  2047. SUMMARY 
  2048.  
  2049.  Option 1's primary benefit is that it would allow the DOD to obtain the  benefits of standard commercial products in the communication protocol  area at an early date.  These benefits include smaller development,  procurement, and support costs; more timely updates; and a wider  product availability.  By immediately committing to TP-4 as a  costandard for new systems, Option 1 minimizes the number of systems  that have to be converted eventually from TCP.  The ability to manage  the transition is better than with Option 2 since the number of systems  changed would be smaller and the time duration of mixed TCP and TP-4,  operation would be shorter.  Interoperability with external systems  (NATO, government, and commercial), which presumably will use TP-4,  would also be brought about more quickly.  Option 1 involves greater  risk, however, since it commits to a new approach without a  demonstration of its viability. 
  2050.  
  2051.  As with Option 1, a primary benefit of following Option 2 would be  obtaining the use of standard commercial products.  Unit procurement  costs probably would be lower than with Option 1 since the commercial  market for TP-4 will have expanded somewhat by the time DOD would begin  to buy TP-4 products.  Risk is smaller compared to Option 1 since  testing and demonstration of the suitability for military use will have  preceded the commitment to the ISO protocols.  Transition and support  costs would be higher than for Option 1, however, because more networks  and systems would already have been implemented with TCP.  Also this is  perhaps the most difficult option to manage since the largest number of  system conversions and the longest interval of mixed TCP and TP-4  operations would occur.  In addition, interoperability with external  networks through standardization would be delayed. 
  2052.  
  2053.  The principal benefit of exercising Option 3 would be the elimination  of transition cost and the risk of faulty system behavior and/or delay.  It would allow the most rapid achievement of full internal  interoperability among DOD systems.  Manageability should be good,  since only one set of protocols would be in use (one with which the DOD  already has much experience) and the DOD would be in complete control  of system evolution. Procurement costs for TCP systems would remain  high compared to standard ISO protocol products, however, and  availability of implementations for new systems and releases would  remain limited.  External interoperability with non-DOD systems would  be limited and inefficient. 
  2054.  
  2055.  
  2056.  
  2057.  
  2058.  
  2059.  
  2060.  
  2061. National Research Council                                      [Page 53] 
  2062.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2063.  
  2064.  In summary, Option 1 provides the most rapid path toward the use of  commercial products and interoperability with external systems.  Option  2 reduces the risk but involves somewhat greater delay and expense.  Option 3 provides a quicker route to interoperability within the  Defense Department and at the least risk, but at a higher life-cycle  cost and incompatibility with NATO and other external systems. 
  2065.  
  2066. DEFENSE DEPARTMENT OBJECTIVES VERSUS OPTIONS 
  2067.  
  2068.  The committee has identified a set of DOD objectives for transport  protocols, discussed in Section II of this report.  In this section we  discuss the potential of each of the three options for achieving those  objectives.  The objectives have been grouped into five major  categories that serve as criteria for evaluation of options. 
  2069.  
  2070.  Functional and Performance Objectives 
  2071.  
  2072.   There are certain functional and performance objectives that standard   DOD transport protocols must satisfy.  Key objectives include security   capabilities, the ability to establish message precedence in crisis   situations, and survivability of continuing operations when failures   occur and portions of the network become inoperable.  This implies   continuous availability of the primary data transmission network and   the ability to reconfigure the networks to operate after some of its   nodes are lost. 
  2073.  
  2074.   As previously stated, the two protocols are functionally equivalent.   TCP and TP-4 have equivalent reliability characteristics and are able   to detect and recover from failures.  The committee also concludes   that robustness, availability, and performance in crises are   equivalent using either protocol.  The committee concludes that all   three options equally satisfy the functional objectives that DOD   requires. 
  2075.  
  2076.   Since the performance characteristics of TCP versus TP-4 will be a   function primarily of the particular implementations, the committee   concludes that the two protocols are sufficiently alike that there are   no significant differences in performance of a TCP or a TP-4   implementation of equal quality when each is optimized for a given   environment. 
  2077.  
  2078.   If Option 1 is selected, early implementations may result in   suboptimal performance.  Option 2 specifies that there be a   demonstration network established that will provide time for   adjustment, testing, and gaining experience.  Option 3 would result in   no reduction in performance of current networks.  The maturity of TCP   has resulted in many implementations that have demonstrated good   performance.  This experience provides a knowledge base for future   implementations of either TCP or TP-4. In either case, however,   initial implementations of TCP or TP-4 may be suboptimal and require   additional development to optimize performance. 
  2079.  
  2080.  
  2081.  
  2082. National Research Council                                      [Page 54] 
  2083.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2084.  
  2085.  Maximizing Interoperability 
  2086.  
  2087.   A high-priority DOD objective is interoperability among its internal   networks and among internal networks and non-DOD, external networks,   including NATO.  Interoperability allows users of a network to have   access to applications on the same or other networks. 
  2088.  
  2089.   Option 3 would allow the DOD to increase internal interoperability   most rapidly by continuing to mandate use of TCP for all new systems.   Interoperability with external systems, however, the vast majority of   which are expected to use ISO standard protocols, will remain limited. 
  2090.  
  2091.   The more quickly DOD moves to use TP-4, the more rapidly external   interoperability will improve.  In the short run internal   interoperability will be reduced due to the existence of both TCP and   TP-4 protocols by different subnets.  This problem is greater with   Option 2 then Option 1 since the number of systems and the length of   time both protocols are in use is greater.  In both options the   problem can be reduced by providing special servers and translating   gateways to provide limited interoperability where needed among   subnets using different protocols. 
  2092.  
  2093.  Minimizing Procurement, Development, and Support Costs 
  2094.  
  2095.   A DOD goal is to assure availability of commercial-grade transport   systems from vendors and minimize development, procurement, and   continuing support costs.  Both Option 1 and, after demonstration,   Option 2 result in DOD adopting the TP-4 standard that has the   endorsement of both national (ANSI) and international (ISO) standards   organizations.  Further, this protocol has been endorsed for use by   NATO, the European Computer Manufacturer's Association, the Computer   and Business Equipment Manufacturer's Association (CBEMA), and the NBS   Institute of Computer Sciences and Technology for the information   processing community of the federal government. 
  2096.  
  2097.   The result of the endorsements will be widespread use of the standard   protocol in worldwide networks and a large number of vendors supplying   commercial grade products supporting TP-4.  As previously noted, many   vendors have already stated they plan to develop TP-4-based products   and many are already doing this in-house.  Thus a large market and   large vendor base will assure the availability of commercial grade   TP-4 products. 
  2098.  
  2099.   A large market and supply of commercial-grade products will give DOD a   large competitive base from which to select its data transmission   systems. The effect will be to reduce DOD acquisition cost because   large markets allow vendors to amortize development and support cost   over a large base.  This favors adoption of either of the options that   results in DOD using TP-4 as its standard. 
  2100.  
  2101.   With the availability of commercial-grade products, vendors will take   the responsibility for continuing maintenance and enhancements of the   product.  Transmission products are tightly coupled to the operating 
  2102.  
  2103. National Research Council                                      [Page 55] 
  2104.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2105.  
  2106.   systems on the host computer systems in which they operate.  With   vendor support of the products, evolution of both the host computer   operating system and transmission system will occur in   synchronization.  This again favors the adoption by DOD of either the   Option 1 or Option 2 that results in TP-4.  In these options much of   the support cost is covered by the vendors and spread over the large   market base.  This reduces the development and maintenance cost passed   on to the DOD. 
  2107.  
  2108.   The committee does not believe that a large market beyond the DOD will   develop for TCP because worldwide markets for products will be based   on the ISO standards.  Consequently, if the DOD chooses Option 3, only   the DOD-dedicated vendors would supply TCP as standard products   resulting in a smaller market and supply for TCP products and limited   availability of TCP products. 
  2109.  
  2110.   If DOD remains with TCP, many commercial vendors will be forced to   develop and support both the commercial standard products (TP-4) and   DOD standard special products (TCP) to stay in both markets.  In many   cases only the large market-based products such as TP-4 will be   considered standard and TCP products will be considered special   products.  The effect is higher development and support cost to the   vendors which would be passed on to DOD.  Thus the incentive for   continuing enhancement to the special product, TCP, would be reduced.   This responsibility would be passed to DOD, also resulting in higher   costs. 
  2111.  
  2112.  Ease of Transition 
  2113.  
  2114.   The DOD is concerned with the ease and risk associated with transition   from the current network architecture using TCP to its future network   architecture.  The objectives for DOD are to reduce the interruption   of data communication services supplied by its active networks;   minimize the risk of using an immature, untried protocol; and maximize   the use of the critical skills, knowledge, and experience of the   engineers who develop the communications products. 
  2115.  
  2116.   The maturity of TCP and the momentum that exists in the DOD community   for implementing future systems using TCP would favor Option 3.   Selection of Option 3 would minimize interruption of service and   minimize risk. With this option there would be no transition; the DOD   would remain with its current policy.  There would be no conversion   costs and the only risks for DOD would be associated with poor   implementations of new TCP-based products. 
  2117.  
  2118.   The committee believes that much of the technical risk is associated   with implementations.  Therefore, given the relative state of their   specifications and implementations as discussed earlier, the committee   feels that the risks are comparable for implementing new products for   either TCP or TP-4.  Since DOD is acquiring many new networks the   implementation risk of either TCP or TP-4 will be equal. 
  2119.  
  2120.   If DOD chooses Option 1, it will display confidence in the TP-4 
  2121.  
  2122. National Research Council                                      [Page 56] 
  2123.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2124.  
  2125.   specifications and in the vendor's implementations through its   immediate commitment for TP-4 use in new military networks.  DOD will,   in effect, be making a commitment similar to that of vendors who are   planning this protocol for their standard products.  Since most new   networks would not use a transport protocol other than TP-4, this   minimizes the number of networks and therefore the cost of converting   and maintaining TCP networks to TP-4. 
  2126.  
  2127.   Since the standard TP-4 products from vendors are not available today,   DOD endorsement of TP-4 may have the effect of accelerating vendor   development of standard products.  These products are expected to be   generally available by 1986.  Thus Option 1 can be consistent with the   manufacturers' expected product plans.  Option 1 provides, therefore,   the least conversion cost but with higher risk for DOD conversion. 
  2128.  
  2129.   If DOD chooses Option 2, then the risk that TP-4 will not meet DOD   needs is reduced since there is no commitment to use this protocol   until a successful demonstration is completed.  In the interim, many   networks will have been committed using TCP, resulting in higher   conversion costs than with Option 1.  In summary, Option 2 provides a   lower risk approach for DOD to convert to TP-4, but will encounter the   higher conversion cost. 
  2130.  
  2131.   There is a great deal of experience with TCP and thus there is an   engineering community that is highly knowledgeable about it.  As   previously noted, however, if DOD remains with TCP, some DOD vendors   will be forced to support multiple protocol products.  The functional   equivalence and similarities between TCP and TP-4 permit an easy   transition for the experienced engineer to move from TCP to TP-4.   Option 2 allows more time for this transition to occur, and thereby   minimizes the risk associated with a complete switch to TP-4. 
  2132.  
  2133.   In addition to the transport protocols, a transition from TCP to TP-4   also involves the conversion of applications.  The committee has   concluded that the services provided by TCP and TP-4 are comparable   and applications software can be moved from TCP to TP-4 without loss   of functionality.  Obviously, Option 3 requires no conversion to   existing applications on current implementations.  Option 2 will   result in more applications interfacing to TCP than Option 1, thus   potentially increasing conversion costs. In the future DOD could   minimize the cost of conversion by standardizing the services provided   by the transport layer to the applications. 
  2134.  
  2135.  Manageability and Responsiveness to DOD Requirements 
  2136.  
  2137.   The final set of objectives is concerned with the degree of difficulty   that DOD will experience in managing its installed networks and future   networks.  As communications requirements evolve, DOD must have the   ability to alter specifications so they will satisfy new requirements.   Finally, DOD requires facilities for validation of protocol   implementations as they are added to their networks. 
  2138.  
  2139.   Since Option 3 is to maintain the status quo, no additional management 
  2140.  
  2141. National Research Council                                      [Page 57] 
  2142.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2143.  
  2144.   difficulty is anticipated. 
  2145.  
  2146.   Both Option 1 and Option 2 will cause some additional management   difficulties since they require that the current momentum for adopting   TCP to be redirected toward TP-4 without loss of intensity.  In   addition to this change, DOD must manage both TCP and TP-4 networks.   This will add to its management difficulties. 
  2147.  
  2148.   Option 2 will result in greater management difficulties than Option l   due to the larger number of TCP systems that must eventually be   converted and the larger time period over which both protocols must be   supported. 
  2149.  
  2150.   There are benefits from each option.  If Option 3 is selected, DOD and   its vendors have sole responsibility for determining what changes are   needed, implementing the change, validating the change and the ongoing   maintenance of the standard.  If either Option 1 or Option 2 is   chosen, then DOD may encounter difficulty in persuading the standards   groups to adopt its proposals; however, DOD would gain the experience   and knowledge of the industry standards-making bodies.  The industry   standards bodies should be receptive to good technical arguments for   correction of errors or apparent major deficiencies in the protocol.   The standards bodies that maintain the standard should become a   technical resource for DOD to develop its military specifications. 
  2151.  
  2152.   Since TP-4 will be a commercial standard, those vendors who adhere to   the standard will insure that validation facilities are in place.  The   National Bureau of Standards has a test facility for TP-4.  No such   facility exists for TCP.  If Option 1 or Option 2 is chosen, DOD can   use this facility to validate vendor implementations.  DOD should work   with NBS to develop a similar facility for TCP.  This is particularly   important for new implementations of TCP.  DOD should continue working   with and through NBS in getting needed protocol revisions introduced   into the appropriate standards bodies. 
  2153.  
  2154.   In summary, Option 3 results in no new management difficulties while   Option 2 causes the greatest difficulties.  Option 1 allows DOD to   move toward commercialized standard products with the smallest   addition of management tasks. 
  2155.  
  2156. EFFECT OF PROPOSED OPTIONS ON MARKET SHARE 
  2157.  
  2158.  Option 1 would quickly reduce the market held by TCP products as TP-4  products begin to take hold in the marketplace.  In addition, it would  enhance the ability of U.S. manufacturers to compete in the world  networks market based on ISO standards because they would not have to  engage in parallel development nor support two sets of protocols for  very long. Option 2 could have a comparable but less pronounced effect  in the marketplace and it would be delayed.  Because of the very  probable rapid deployment of TCP-based systems in DOD networks while  the TP-4 is still in the demonstration phase, however, many more  networks than in Option 1 would probably end up using TCP.  This would  tend to reduce the U.S. manufacturer's competitive edge in the world 
  2159.  
  2160. National Research Council                                      [Page 58] 
  2161.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2162.  
  2163.  market because their need to develop and maintain both TCP products as  well as TP-4 products would dilute their skill resources.  The same  thing would happen with Option 3.  Although none of the options would  affect the world market for TP-4 greatly, Option 3 would result in a  residual market for TCP products in the DOD and related networks. 
  2164.  
  2165.  Products made specifically for this market would continue to exist, but  with functions limited to this specific market, the products would lack  some of the advantages of large-scale production and product  development. 
  2166.  
  2167.  
  2168.  
  2169.  
  2170.  
  2171.  
  2172.  
  2173.  
  2174.  
  2175.  
  2176.  
  2177.  
  2178.  
  2179.  
  2180.  
  2181.  
  2182.  
  2183.  
  2184.  
  2185.  
  2186.  
  2187.  
  2188.  
  2189.  
  2190.  
  2191.  
  2192.  
  2193.  
  2194.  
  2195.  
  2196.  
  2197.  
  2198.  
  2199.  
  2200.  
  2201.  
  2202.  
  2203.  
  2204.  
  2205.  
  2206.  
  2207.  
  2208.  
  2209.  National Research Council                                      [Page 59] 
  2210.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2211.  
  2212.                                        
  2213.  
  2214.       
  2215.  
  2216.  
  2217.  
  2218.  
  2219.  
  2220.  
  2221.  
  2222.  
  2223.  
  2224.  
  2225.  
  2226.  
  2227.  
  2228.  
  2229.  
  2230.  
  2231.  
  2232.  
  2233.  
  2234.  
  2235.  
  2236.  
  2237.  
  2238.  
  2239.  
  2240.  
  2241.  
  2242.  
  2243.  
  2244.  
  2245.  
  2246.  
  2247.  
  2248.  
  2249.  
  2250.  
  2251.  
  2252.  
  2253.  
  2254.  
  2255.  
  2256.  
  2257.  
  2258.  
  2259.  
  2260.  
  2261.  
  2262.  
  2263.  
  2264.  
  2265.  
  2266. National Research Council                                      [Page 60] 
  2267.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2268.  
  2269.                           XI.  RECOMMENDATIONS 
  2270.  
  2271. We first present our basic recommendation and then provide detailed recommendations on aspects that require amplification.  These are followed by additional considerations in several important areas relating to the transition plans.  Many of our recommendations are closely related to each other, and care should be taken not to consider any single recommendation in isolation. 
  2272.  
  2273. BASIC RECOMMENDATION 
  2274.  
  2275.  The committee unanimously recommends that DOD should adopt the ISO TP-4  (and IP) as DOD costandards with its TCP (and IP) and move toward  eventual exclusive use of TP-4.  Transition to use of the ISO  standards, however, must be managed to maintain operational  capabilities and minimize risks.  The timing of the transition to use  of these protocols is, therefore, a major concern, and the committee  was divided on the best schedule to recommend. 
  2276.  
  2277.  A majority of the committee favored immediate adoption of the ISO  protocols as costandards with TCP, giving major procurements in 1984-85  the option of using these standards (Option 1).  A minority favored  deferring adoption of the ISO protocols by the DOD until after a  demonstration of commercial quality implementations supporting military  applications (Option 2).  This difference is reflected in detailed  recommendations 2-4 below.  The reasons for the two viewpoints are  based on differences within the committee on the extent of the risk  associated with adopting a protocol, TP-4, that has not been  implemented on operational networks. 
  2278.  
  2279. DETAILED RECOMMENDATIONS 
  2280.  
  2281.  In the following recommendations the committee provides details about  actions that should be taken to implement the basic recommendations.  Most of the recommendations involve actions that require the DOD to  take the lead role, with occasional support from the NBS Institute for  Computer Sciences and Technology.  Some recommendations are directed  more toward NBS.  Other government agencies and parties interested in  using DOD protocols or in their future evolution may also find these  recommendations applicable. 
  2282.  
  2283.  
  2284.  
  2285.  
  2286.  
  2287.  
  2288.  
  2289.  
  2290.  
  2291.  
  2292.  
  2293.  
  2294.  
  2295.  National Research Council                                      [Page 61] 
  2296.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2297.  
  2298.  (1).  DOD should rapidly identify "open areas" of the ISO TP-4  specifications where various options for implementation are allowed and  define a required subset for use in DOD systems (a MIL-SPEC version of  the standards, for example).  In doing this, the DOD should work with  the NBS with the goal of developing a Federal Standard, that has  relatively few options for implementation, facilitates maximum federal  interoperability, and makes it clear to vendors which functions are  required in their commercial products. 
  2299.  
  2300.  (2).  DOD should aggressively develop and implement a plan for  integration of TP-4 as a costandard with TCP and for migration toward  its eventual exclusive use.  The plan should include provision for  rapid completion of a MIL-SPEC (detailed recommendation 1), either  validation or demonstration facilities (detailed recommendation 3),  timing for procurement of systems with the new protocols (detailed  recommendation 4), development of equipment and procedures to support a  period of joint operation with both TCP and TP-4 protocols in use, and  guidelines for eventual conversion of TCP systems to the new protocols. 
  2301.  
  2302.  Whatever timing is chosen for the introduction of ISO protocols, an  extended period must be expected when both TCP and TP-4 are in use in  different systems.  Hence equipment and procedures must be developed to  provide limited communication between systems using the two protocol  sets.  This will include dual protocol operation for some gateways,  relay hosts, service hosts, and terminal concentrators.  A secondary  purpose of the test system described in detailed recommendation 3  should be to aid in development of this transition support equipment. 
  2303.  
  2304.  Both a general transition strategy and specific transition plans for  each existing system should be developed.  The switchover from old to  new protocols will take place at different times as appropriate for  each system during an overall transition period of many years. 
  2305.  
  2306.  (3).  As soon as possible, the DOD should develop a protocol test  facility. If Option 1 is followed, this facility would serve primarily  to validate implementations of both old and new protocol sets.  If  Option 2 is followed, the facility would initially focus on  demonstrating the suitability of the new protocols for use in a  military environment as rapidly as possible and then provide for  testing of commercially supplied protocol implementations. 
  2307.  
  2308.  For validation purposes, the NBS protocol-testing facility developed  for ISO protocols should serve as a good basis, but extensions to deal  with any DOD-specific option for the ISO protocols, performance, and  DOD protocols would be necessary.  DOD is now beginning such a program. 
  2309.  
  2310.  
  2311.  
  2312.  
  2313.  
  2314.  
  2315.  
  2316.  
  2317.  
  2318. National Research Council                                      [Page 62] 
  2319.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2320.  
  2321.  For a more complete demonstration, commercial-quality implementations  of the ISO protocols must be obtained and shown to support military  applications in an operational subnetwork such as such as ARPANET or  DODIIS. In both cases the facility should also be used for development  and demonstration of the transition support equipment mentioned in  detailed recommendation 2. 
  2322.  
  2323.  (4).  Procurements of new networks and major upgrades of existing  networks should favor use of ISO TP-4 as rapidly as possible.  If  Option 1 is followed, RFPs may specify the new protocols immediately.  If Option 2 is followed, this must await successful completion of the  demonstration discussed in recommendation 3.  Procurements for existing  networks using TCP may continue to require TCP-based equipment until an  appropriate conversion point is reached (see detailed recommendation  2). 
  2324.  
  2325.  The purpose of this recommendation is to minimize spending on new TCP  implementations and their subsequent conversion to TP-4 where possible,  while recognizing that some additions to TCP-based systems will also be  needed.  If Option 2 is followed, immediate requirements for new  systems may force new implementations of TCP in these cases also  because the demonstration is not completed at the time RFPs must be  issued. 
  2326.  
  2327.  (5).  As part of a transition plan, a transport service interface to  higher-level protocols more like that of TP-4 should be developed for  TCP and tested with existing higher-layer protocols. 
  2328.  
  2329.  This should serve as a rapid test of whether existing DOD protocols can  make effective use of the somewhat different style of service that TP-4  provides.  It should also allow higher-level protocols to be modified  to make use of TP-4 in parallel with the implementation of TP-4 itself,  making the ultimate transition to TP-4 more rapid and certain of  success.  Finally, it may allow use of a single version of the  higher-level protocols to be used on both TCP and TP-4 equipment. 
  2330.  
  2331.  (6).  DOD should continue using existing DOD-specific, higher-level  protocols for operational purposes (Telnet, FTP, and Simple Mail  Transfer Protocol, for example) but minimize effort on their further  development and plan to adopt suitable ISO protocols as they are  developed.  Research on protocols providing new services (multimedia  mail, compressed video, and voice store-and-forward, for example)  should continue.  The committee is pleased to find that DOD is already  pursuing this course of action. 
  2332.  
  2333.  (7).  The NBS Institute for Computer Sciences and Technology should  maintain close liaison with DOD to ensure that DOD needs for new  protocols and modifications to existing standards are effectively  represented to appropriate standards bodies.  This should include  research areas such as multimedia mail where there is significant  commercial as well as military interest. 
  2334.  
  2335.  
  2336.  
  2337. National Research Council                                      [Page 63] 
  2338.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2339.  
  2340.  The committee is pleased to find that this is already being done  through contracts from DOD for ICST to represent its interests in  standardization activities.  Further cooperation (in demonstrating and  testing protocols, for example) could occur. 
  2341.  
  2342.  (8).  The NBS and DOD should collaborate from the outset in the  development of new protocols for use as federal standards.  This will  ensure early agreement on functions, features, and services of the  protocols under development. The NBS should present the developing work  early to the ISO standardization activities to expedite convergence on  internationally acceptable standards. 
  2343.  
  2344.  Such collaboration could help ensure that future protocol standards  will be developed in a single, coordinated process that results in a  single standard accommodating both DOD, other federal agencies, and  commercial needs. 
  2345.  
  2346.  (9).  DOD and NBS should develop additions to protocol specifications  to support preemption of limited resources by high-precedence users.  Such capabilities are needed during high-load situations such as might  develop during wartime or other crisis situations.  They are not yet  part of either the TCP or TP-4 specifications or existing  implementations.  This should be an example of the sort of  collaboration mentioned in detailed recommendations 7 and 8. 
  2347.  
  2348.  This is important to avoid possible incompatibilities between different  implementations of the same specification as discussed in Section III.  It is likely that vendors would welcome guidance on how to deal with  open areas of the specifications, and early action by DOD could result  in their mandated subset becoming the de facto standard for most  commercial implementations as well, with consequent benefits to DOD.  This is a good area for cooperation between DOD and NBS. 
  2349.  
  2350. ADDITIONAL CONSIDERATIONS 
  2351.  
  2352.  Transition Plan 
  2353.  
  2354.   This section describes the major elements of a transition plan from   use of TCP to use of TP-4 in DOD systems.  The plan will vary   depending on the option chosen.  Both Option 1 and Option 2 share a   number of common elements that are discussed first, including   development of a MIL-SPEC, protocol-testing facilities, and transition   support equipment. If Option 2 is followed, a demonstration of TP-4   must also be undertaken. 
  2355.  
  2356.   MIL-SPEC.  As noted in recommendation 1, several open areas and   options in the ISO TP-4 must be specified in order to have complete   and compatible protocol implementations.  Completion of this   specification by the DOD should be a top priority objective. 
  2357.  
  2358.  
  2359.  
  2360.  
  2361.  
  2362. National Research Council                                      [Page 64] 
  2363.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2364.  
  2365.   Protocol-Testing Facilities.  As noted in recommendation 3, test   facilities for protocol implementations are essential.  Under Option   1, this facility should serve primarily to validate implementations of   both old and new protocol sets.  If Option 2 is followed, the facility   should initially focus on demonstrating the suitability of the new   protocols for use in a military environment as rapidly as possible,   and provide for testing of commercially supplied protocol   implementations. 
  2366.  
  2367.   For validation purposes, the NBS protocol-testing facility developed   for ISO protocols should serve as a good basis, but extensions to deal   with any DOD-specific options for the ISO protocols, performance, and   DOD protocols would be necessary.  The DOD has stated that such a   program has been started. 
  2368.  
  2369.   Transition Support Equipment.  In any transition plan it must be   assumed that the large body of systems with existing TCP   implementations will take a substantial period of time to switch   completely to the use of the ISO protocols.  Some networks will   include many different communities sharing a common communications   backbone.  Members of one community communicate primarily among   themselves, but occasionally outside their community.  While members   of one community are likely to change over as a group, different   communities will change to use the new protocols at different times. 
  2370.  
  2371.   Hence an interim period must be anticipated when some systems are   using the old protocols and others, the new protocols.  The transition   plan must provide some means of allowing interaction between old and   new systems where required during this period.  Toward this end, a   number of relay hosts may need to be developed that support both old   and new protocols.  These will allow automatic-staged forwarding of   electronic mail between old and new systems and manually set up file   transfer or remote terminal access via the relays.  Performance   through these relays will not be as good as with direct connections,   but the relays should provide an adequate level of service for   occasional interactions among different communities of the internet   system. 
  2372.  
  2373.   When more frequent interaction is anticipated and better service is   needed, major service hosts should support both old and new protocol   sets concurrently so they can provide service directly without   requiring the use of relays.  Such service hosts include widely used   time-sharing machines, file servers, and special servers such as   Network Information Centers, Network Operations Centers, and   Administrator Machines (providing mailboxes of network administrators,   for example).  Some dual protocol servers   may also act as relays where the load of both functions can be   supported. 
  2374.  
  2375.   Terminal concentrators for general use must also support both protocol   sets so that connections to both old and new hosts can be made   directly. 
  2376.  
  2377.  National Research Council                                      [Page 65] 
  2378.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2379.  
  2380.   Gateways must support both old and new IPs so hosts using either one   may send internet traffic.  This requirement could be relaxed in the   case of entire networks that will switch over simultaneously and hence   will only need one type of IP traffic.  Gateways should not have to   translate between old and new IPs--it will be assumed that both source   and destination hosts are using the same protocols or going through an   explicit relay intermediate host. 
  2381.  
  2382.   This latter point requires some elaboration.  If one type of IP packet   arrives at a destination host or gateway that only handles the other   type, it must be discarded.  It would be good if, in addition, a   suitable ICMP error packet could be returned in the unsupported   protocol so it would be meaningful to the source.  To avoid this   situation the internet-host name table maintained by the Network   Information Center should indicate which protocol(s) each host   supports.  Then when a source host looks up the address of a   destination, it will also determine which type protocol to use or if a   relay is required. 
  2383.  
  2384.  Demonstration Plan 
  2385.  
  2386.   If Option 2 is followed, a major demonstration of the ISO protocols in   a military environment must be undertaken.  Any such demonstration   should proceed by stages beginning with the implementation of TP-4 in   one network (15).  Then the demonstration would be extended to include   internetting (still with DOD IP) to validate the suitability of TP-4   as a replacement for TCP.  The demonstration would then be further   extended to employ the ISO IP in place of DOD IP. 
  2387.  
  2388.   Stand-Alone TP-4 Network Demonstration.  The first stage of any   transition plan must be to establish a demonstration network or   subnetwork using TP-4 in place of TCP under existing higher-level   protocols. This step will require selection of a suitable network (or   subnetwork), procurement of TP-4 implementations for hosts and   terminal access controllers on that network, and modification of   higher-level protocols to use TP-4.  The demonstration should include   sufficient use of real applications to test the protocols in an   operational environment. 
  2389.  
  2390.   To limit the amount of change attempted at one time, the DOD IP may be   retained and used under TP-4.  Alternatively, if ISO IP development   status seems to warrant it, ISO IP may be installed along with TP-4. 
  2391.  
  2392.    
  2393.  
  2394.  
  2395.  
  2396. ----- (15)  For the remainder of this chapter, the use of TCP and TP-4 to include their respective IPs will no longer hold.  The four entities--Transmission Control Protocol (TCP) and its Internet Protocol (DOD IP) and the Transport Protocol (TP-4) and its Internetwork Protocol (ISO IP)--will be treated individually. 
  2397.  
  2398. National Research Council                                      [Page 66] 
  2399.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2400.  
  2401.   In the latter case, all TP-4 hosts would be on the same network   anyway, so that IP will only be used between hosts and no gateways   will be involved and no gateway modifications will be needed. 
  2402.  
  2403.   The hosts involved could be dedicated to the demonstration and hence   only support TP-4 and only be able to interact with other   demonstration network hosts or be concurrently supporting TCP and DOD   IP for operational traffic to other "normal" hosts.  In the latter   case, no forwarding or relaying of traffic by hosts between normal and   ISO logical networks would be allowed or performed (the demonstration   network would be logically closed). 
  2404.  
  2405.   Stand-Alone TP-4 Internet Demonstration.  The next step would be to   expand the demonstration to include more than one network (at least   logically) and hence involve gateways.  If only TP-4 is involved, this   is a simple extension to test TP-4 over longer internet paths with   more variable performance.  If ISO IP is also being tested at the same   time, modification of the gateways involved will also be required as   indicated in the next section. 
  2406.  
  2407.   Stand-Alone ISO IP Demonstration.  Once TP-4 has been tested,   introduction of the ISO IP to replace DOD IP may commence.  In   addition to simply replacing one IP with the other in hosts and   gateways, this will require modification of the gateways to perform   ICMP and GGP on top of the ISO IP. 
  2408.  
  2409.   These gateways could either be dedicated to the demonstration and   hence have only ISO IP, or could be concurrently supporting normal   operational traffic via DOD IP.  In the latter case, once again, no   forwarding of traffic between ISO demonstration internet and normal   systems would be allowed. 
  2410.  
  2411.   At the conclusion of these three steps, the ISO TP-4 and IP could be   deemed to have demonstrated their basic functional suitability in a   military environment.  The transition support equipment described   above should have been developed in parallel, providing the capability   to smoothly and successfully switch operational systems using the old   protocols to use of the new protocols. 
  2412.  
  2413.  Switchover of User Systems 
  2414.  
  2415.   Once the above preparations have been made and the demonstration   completed, if Option 2 is being followed, the switchover of user   systems can commence.  Each network or community within a network   should be able to switch at its convenience and maintain the ability   to interact with other systems.  The user systems will not be required   to support operational use of both protocol sets simultaneously at any   time unless they wish to do so for their own reliability purposes. 
  2416.  
  2417.  
  2418.  
  2419.  
  2420.  
  2421.  National Research Council                                      [Page 67] 
  2422.  RFC 942                                                    February 1985 Report Transport on Protocols 
  2423.  
  2424.   Switchover of user systems also requires a personnel-training effort.   While earlier steps involved a relatively small number of specialists   and support staff at major sites, this step will affect all user   sites, and their network support staff must be trained in the new   procedures. 
  2425.  
  2426.   Once switchover of all systems to the new protocol set is complete,   support for the old protocols by TACS, service hosts, and gateways can   be removed. 
  2427.  
  2428.  Lessons Learned from the ARPANET NCP-to-TCP Transition 
  2429.  
  2430.   The following points summarize some important lessons learned during   the ARPANET transition from NCP to TCP (16). 
  2431.  
  2432.    Conversion of TACs and service hosts to support both protocols before    the transition of user hosts starts is essential. 
  2433.  
  2434.    Relay capabilities were heavily used for mail, but used little for    other purposes. 
  2435.  
  2436.    The Network Information Center was not ready to support the new    protocols and this caused problems in distributing the host name    table. 
  2437.  
  2438.    There were significant performance problems that required careful    analysis and parameter tuning after the transition.  These were    unavoidable because no service host had been stressed prior to the    switchover, with a full user load over a long time period using the    new protocols. 
  2439.  
  2440.    
  2441.  
  2442.  
  2443.  
  2444.  
  2445.  
  2446.  
  2447.  
  2448.  
  2449.  
  2450.  
  2451.  
  2452.  
  2453.  
  2454.  
  2455.  
  2456.  
  2457.  
  2458. ----- (16)  For additional information, see ARPANET Request for Comments: NCP/TCP Transition Plan, J. Postel, (Menlo Park, California: SRI International Telecommunications Sciences Center, November 1981). 
  2459.  
  2460. National Research Council                                      [Page 68] 
  2461.  
  2462.