home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Handbook of Infosec Terms 2.0 / Handbook_of_Infosec_Terms_Version_2.0_ISSO.iso / text / rfcs / rfc0975.txt < prev    next >
Text File  |  1996-05-07  |  28KB  |  208 lines

  1.  
  2.  
  3. Network Working Group                                        D. L. Mills Request for Comments: 975                               M/A-COM Linkabit                                                            February 1986 
  4.  
  5.                        Autonomous Confederations 
  6.  
  7.  Status of This Memo 
  8.  
  9.    This RFC proposes certain enhancements of the Exterior Gateway    Protocol (EGP) to support a simple, multiple-level routing capability    while preserving the robustness features of the current EGP model.    It requests discussion and suggestions for improvements.    Distribution of this memo is unlimited. 
  10.  
  11. Overview 
  12.  
  13.    The enhancements, which do not require retrofits in existing    implementations in order to interoperate with enhanced    implementations, in effect generalize the concept of core system to    include multiple communities of autonomous systems, called autonomous    confederations. Autonomous confederations maintain a higher degree of    mutual trust than that assumed between autonomous systems in general,    including reasonable protection against routing loops between the    member systems, but allow the routing restrictions of the current EGP    model to be relaxed. 
  14.  
  15.    The enhancements involve the "hop count" or distance field of the EGP    Update message, the interpretation of which is not covered by the    current EGP model.  This field is given a special interpretation    within each autonomous confederation to support up to three levels of    routing, one within the autonomous system, a second within the    autonomous confederation and an optional third within the universe of    confederations. 
  16.  
  17. 1.  Introduction and Background 
  18.  
  19.    The historical development of Internet exterior-gateway routing    algorithms began with a rather rigid and restricted topological model    which emphasized robustness and stability at the expense of routing    dynamics and flexibility.  Evolution of robust and dynamic routing    algorithms has since proved extraordinarily difficult, probably due    more to varying perceptions of service requirements than to    engineering problems. 
  20.  
  21.    The original exterior-gateway model suggested in RFC-827 [1] and    subsequently refined in RFC-888 [2] severely restricted the Internet    topology essentially to a tree structure with root represented by the    BBN-developed "core" gateway system.  The most important    characteristic of the model was that debilitating resource-consuming    routing loops between clusters of gateways (called autonomous 
  22.  
  23.  Mills                                                           [Page 1] 
  24.  
  25.  
  26.  RFC 975                                                    February 1986 Autonomous Confederations 
  27.  
  28.     systems) could not occur in a tree-structured topology.  However, the    administrative and enforcement difficulties involved, not to mention    the performance liabilities, made widespread implementation    impractical. 
  29.  
  30.    1.1.  The Exterior Gateway Protocol 
  31.  
  32.       Requirements for near-term interoperability between the BBN core       gateways and the remainder of the gateway population implemented       by other organizations required that an interim protocol be       developed with the capability of exchanging reachability       information, but not necessarily the capability to function as a       true routing algorithm. This protocol is called the Exterior       Gateway Protocol (EGP) and is documented in RFC-904 [3]. 
  33.  
  34.       EGP was not designed as a routing algorithm, since no agreement       could be reached on a trusted, common metric.  However, EGP was       designed to provide high-quality reachability information, both       about neighbor gateways and about routes to non-neighbor gateways.       At the present state of development, dynamic routes are computed       only by the core system and provided to non-core gateways using       EGP only as an interface mechanism.  Non-core gateways can provide       routes to the core system and even to other non-core gateways, but       cannot pass on "third-party" routes computed using data received       from other gateways. 
  35.  
  36.       As operational experience with EGP has accumulated, it has become       clear that a more decentralized dynamic routing capability is       needed in order to avoid resource-consuming suboptimal routes.  In       addition, there has long been resistance to the a-priori       assumption of a single core system, with implications of       suboptimal performance, administrative problems, impossible       enforcement and possible subversion.  Whether or not this       resistance is real or justified, the important technical question       remains whether a more dynamic, distributed approach is possible       without significantly diluting stability and robustness. 
  37.  
  38.       This document proposes certain enhancements of EGP which       generalize the concept of core system to include multiple       communities of autonomous systems, called autonomous       confederations.  Autonomous confederations maintain a higher       degree of mutual trust than that assumed between autonomous       systems in general, including reasonable protection against       routing loops between the member systems.  The enhancements       involve the "hop count" or distance field of the EGP Update 
  39.  
  40.  
  41.  
  42.  Mills                                                           [Page 2] 
  43.  
  44.  
  45.  RFC 975                                                    February 1986 Autonomous Confederations 
  46.  
  47.        message, which is given a special interpretation as described       later.  Note that the interpretation of this field is not       specified in RFC-904, but is left as a matter for further study. 
  48.  
  49.       The interpretation of the distance field involves three levels of       metrics, in which the lowest level is available to the interior       gateway protocol (IGP) of the autonomous system itself to extend       the interior routes to the autonomous system boundary.  The next       higher level selects preferred routes within the autonomous system       to those outside, while the third and highest selects preferred       routes within the autonomous confederation to those outside. 
  50.  
  51.       The proposed model is believed compatible with the current       specifications and practices used in the Internet.  In fact, the       entire present conglomeration of autonomous systems, including the       core system, can be represented as a single autonomous       confederation, with new confederations being formed from existing       and new systems as necessary. 
  52.  
  53.    1.2.  Routing Restrictions 
  54.  
  55.       It was the intent in RFC-904 that the stipulated routing       restrictions superceded all previous documents, including RFC-827       and RFC-888.  The notion that a non-core gateway must not pass on       third-party information was suggested in planning meetings that       occured after the previous documents had been published and before       RFC-904 was finalized.  This effectively obsoletes prior notions       of "stub" or any other asymmetry other than the third-party rule. 
  56.  
  57.       Thus, the only restrictions placed on a non-core gateway is that       in its EGP messages (a) a gateway can be listed only if it belongs       to the same autonomous system (internal neighbor) and (b) a net       can be listed only if it is reachable via gateways belonging to       that system.  There are no other restrictions, overt or implied.       The specification does not address the design of the core system       or its gateways. 
  58.  
  59.       The restrictions imply that, to insure full connectivity, every       non-core gateway must run EGP with a core gateway.  Since the       present core-gateway implementation disallows other gateways on       EGP-neighbor paths, this further implies that every non-core       gateway must share a net in common with at least one core gateway. 
  60.  
  61.       Note that there is no a-priori prohibition on using EGP as an IGP,       or even on using EGP with a gateway of another non-core system, 
  62.  
  63.  
  64.  
  65.  Mills                                                           [Page 3] 
  66.  
  67.  
  68.  RFC 975                                                    February 1986 Autonomous Confederations 
  69.  
  70.        providing that the third-party rule is observed.  If a gateway in       each system ran EGP with a gateway in every other system, the       notion of core system would be unneccessary and superflous. 
  71.  
  72.       At one time during the evolution of the EGP model a strict       hierarchical topology (tree structure) of autonomous systems was       required, but this is not the case now.  At one time it was       forbidden for two nets to be connected by gateways of two or more       systems, but this is not the case now.  Autonomous systems are       sets of gateways, not nets or hosts, so that a given net or host       can be reachable via more than one system;  however, every gateway       belongs to exactly one system. 
  73.  
  74.    1.3.  Examples and Problems 
  75.  
  76.       Consider the common case of two local-area nets A and B connected       to the ARPANET by gateways of different systems.  Now assume A and       B are connected to each other by a gateway A-B belonging to the       same system as the A-ARPANET gateway, which could then list itself       and both the A and B nets in EGP messages sent to any other       gateway, since both are now reachable in its system.  However, the       B-ARPANET gateway could list itself and only the B net, since the       A-B gateway is not in its system. 
  77.  
  78.       In principle, we could assume the existence of a second gateway       B-A belonging to the same system as the B-ARPANET gateway, which       would entitle it to list the A net as well;  however, it may be       easier for both systems to sign a treaty and consider the A-B       gateway under joint administration.  The implementation of the       treaty may not be trivial, however, since the joint gateway must       appear to other gateways as two distinct gateways, each with its       own autonomous-system number. 
  79.  
  80.       Another case occurs when for some reason or other a system has no       path to a core gateway other than via another non-core system.       Consider a third local-are net C, together with gateway C-A       belonging to a system other than the A-ARPANET and B-ARPANET       gateways.  According to the restrictions above, gateway C-A could       list net C in EGP messages sent to A-ARPANET, while A-ARPANET       could list ARPANET in messages sent to C-A, but not other nets       which it may learn about from the core.  Thus, gateway C-A cannot       acquire full routing information unless it runs EGP directly with       a core gateway. 
  81.  
  82.  
  83.  
  84.  
  85.  
  86.  Mills                                                           [Page 4] 
  87.  
  88.  
  89.  RFC 975                                                    February 1986 Autonomous Confederations 
  90.  
  91.  2.  Autonomous Systems and Confederations 
  92.  
  93.    The second example above illustrates the need for a mechanism in    which arbitrary routing information can be exchanged between non-core    gateways without degrading the degree of robustness relative to a    mutually agreed security model.  One way of doing this is is to    extend the existing single-core autonomous-system model to include    multiple core systems.  This requires both a topological model which    can be used to define the scope of these systems together with a    global, trusted metric that can be used to drive the routing    computations.  An appropriate topological model is described in the    next section, while an appropriate metric is suggested in the    following section. 
  94.  
  95.    2.1.  Topological Models 
  96.  
  97.       An "autonomous system" consists of a set of gateways, each of       which can reach any other gateway in the same system using paths       via gateways only in that system.  The gateways of a system       cooperatively maintain a routing data base using an interior       gateway protocol (IGP) and a intra-system trusted routing       mechanism of no further concern here.  The IGP is expected to       include security mechanisms to insure that only gateways of the       same system can acquire each other as neighbors. 
  98.  
  99.       One or more gateways in an autonomous system can run EGP with one       or more gateways in a neighboring system.  There is no restriction       on the number or configuration of EGP neighbor paths, other than       the requirement that each path involve only gateways of one system       or the other and not intrude on a third system.  It is       specifically not required that EGP neighbors share a common       network, although most probably will. 
  100.  
  101.       An "autonomous confederation" consists of a set of autonomous       systems sharing a common security model;  that is, they trust each       other to compute routes to other systems in the same       confederation.  Each gateway in a confederation can reach any       other gateway in the same confederation using paths only in that       confederation.  Although there is no restriction on the number or       configuration of EGP paths other than the above, it is expected       that some mechanism be available so that potential EGP neighbors       can discover whether they are in the same confederation.  This       could be done by access-control lists, for example, or by       partitioning the set of system numbers. 
  102.  
  103.       A network is "directly reachable" from an autonomous system if a       gateway in that system has an interface to it.  Every gateway in 
  104.  
  105.  Mills                                                           [Page 5] 
  106.  
  107.  
  108.  RFC 975                                                    February 1986 Autonomous Confederations 
  109.  
  110.        that system is entitled to list all directly reachable networks in       EGP messages sent to any other system.  In general, it may happen       that a particular network is directly reachable from more than one       system. 
  111.  
  112.       A network is "reachable" from an autonomous system if it is       directly reachable from an autonomous system belonging to the same       confederation.  A directly reachable net is always reachable from       the same system.  Every gateway in that confederation is entitled       to list all reachable nets in EGP messages sent to any other       system.  It may happen that a particular net is either directly       reachable or reachable from different confederations. 
  113.  
  114.       In order to preserve global routing stability in the Internet, it       is explicitly assumed that routes within an autonomous system to a       directly reachable net are always preferred over routes outside       that system and that routes within an autonomous confederation are       always preferred over routes outside that confederation.  The       mechanism by which this is assured is described in the next       section. 
  115.  
  116.       In general, EGP Update messages can include two lists of gateways,       one for those gateways belonging to the same system (internal       neighbors) and the other for gateways belonging to different       systems (external neighbors).  Directly reachable nets must always       be associated with gateways of the same system, that is, with       internal neighbors, while non-directly reachable nets can be       associated with either internal or external neighbors.  Nets that       are reachable, but not directly reachable, must always be       associated with gateways of the same confederation. 
  117.  
  118.    2.2.  Trusted Routing Metrics 
  119.  
  120.       There seems to be a general principle which characterizes       distributed systems:  The "nearer" a thing is the more dynamic and       trustable it is, while the "farther" a thing is the more static       and suspicious it is.  For instance, the concept of network is       intrinsic to the Internet model, as is the concept of gateways       which bind them together.  A cluster of gateways "near" each other       (e.g.  within an autonomous system) typically exchange routing       information using a high-performance routing algorithm capable of       sensitive monitoring of, and rapid adaptation to, changing       performance indicators such as queueing delays and link loading. 
  121.  
  122.       However, clusters of gateways "far" from each other (e.g.  widely       separated autonomous systems) usually need only coarse routing       information, possibly only "hints" on the best likely next hop to 
  123.  
  124.  Mills                                                           [Page 6] 
  125.  
  126.  
  127.  RFC 975                                                    February 1986 Autonomous Confederations 
  128.  
  129.        the general destination area.  On the other hand, mutual suspicion       increases with distance, so these clusters may need elaborate       security considerations, including peer authentication,       confidentiality, secrecy and signature verification.  In addition,       considerations of efficiency usually dictate that the allowable       network bandidth consumed by the routing protocol itself decreases       with distance.  The price paid for both of these things typically       is in responsiveness, with the effect that the more distant       clusters are from each other, the less dynamic is the routing       algorithm. 
  130.  
  131.       The above observations suggest a starting point for the evolution       of a globally acceptable routing metric.  Assume the metric is       represented by an integer, with low values representing finer       distinctions "nearer" the gateway and high values coarser       distinctions "farther" from it.  Values less than a globally       agreed constant X are associated with paths confined to the same       autonomous system as the sender, values greater than X but less       than another constant Y with paths confined to the autonomous       confederation of the sender and values greater than Y associated       with the remaining paths. 
  132.  
  133.       At each of these three levels - autonomous system, autonomous       confederation and universe of confederations - multiple routing       algorithms could be operated simultaneously, with each producing       for each destination net a possibly different subtree and metric       in the ranges specified above.  However, within each system the       metric must have the same interpretation, so that other systems       can mitigate routes between multiple gateways in that system.       Likewise, within each confederation the metric must have the same       interpretation, so that other confederations can mitigate routes       to gateways in that confederation.  Although all confederations       must agree on a common universe-of-confederations algorithm, not       all confederations need to use the same confederation-level       algorithm and not all systems in the same confederation need to       use the same system-level algorithm. 
  134.  
  135. 3.  Implementation Issues 
  136.  
  137.    The manner in which the eight-bit "hop count" or distance field in    the EGP Update to be used is not specified in RFC-904, but left as a    matter for further study.  The above model provides both an    interpretation of this field, as well as hints on how to design    appropriate routing algorithms. 
  138.  
  139.    For the sake of illustration, assume the values of X and Y above are    128 and 192 respectively.  This means that the gateways in a 
  140.  
  141.  Mills                                                           [Page 7] 
  142.  
  143.  
  144.  RFC 975                                                    February 1986 Autonomous Confederations 
  145.  
  146.     particular system will assign distance values less than 128 for    directly-reachable nets and that exterior gateways can compare these    values freely in order to select among these gateways.  It also means    that the gateways in all systems of a particular confederation will    assign distance values between 128 and 192 for those nets not    directly reachable in the system but reachable in the confederation.    In the following it will be assumed that the various confederations    can be distinguished by some feature of the 16-bit system-number    field, perhaps by reserving a subfield. 
  147.  
  148.    3.1.  Data-Base Management Functions 
  149.  
  150.       The following implementation model may clarify the above issues,       as well as present at least one way to organize the gateway data       base.  The data base is organized as a routing table, the entries       of which include a net number together with a list of items, where       each item consists of (a) the gateway address, system number and       distance provided by an EGP neighbor, (b) a time-to-live counter,       local routing information and other information as necessary to       manage the data base. 
  151.  
  152.       The routing table is updated each time an EGP Update message is       received from a neighbor and possibly by other means, such as the       system IGP.  The message is first decoded into a list of quads       consisting of a network number, gateway address, system number and       distance.  If the gateway address is internal to the neighbor       system, as determined from the EGP message, the system number of       the quad is set to that system; while, if not, the system number       is set to zero, indicating "external." 
  153.  
  154.       Next, a new value of distance is computed from the old value       provided in the message and subject to the following constraints:       If the system number matches the local system number, the new       value is determined by the rules for the system IGP but must be       less than 128. If not and either the system number belongs to the       same confederation or the system number is zero and the old       distance is less than 192, the value is determined by the rules       for the confederation EGP, but must be at least 128 and less than       192.  Otherwise, the value is determined by the rules for the       (global) universe-of-federations EGP, but must be at least 192. 
  155.  
  156.       For each quad in the list the routing table is first searched for       matching net number and a new entry made if not already there.       Next, the list of items for that net number is searched for       matching gateway address and system number and a new entry made if       not already there. Finally, the distance field is recomputed, the       time-to-live field reset and local routing information inserted. 
  157.  
  158.  Mills                                                           [Page 8] 
  159.  
  160.  
  161.  RFC 975                                                    February 1986 Autonomous Confederations 
  162.  
  163.        The time-to-live fields of all items in each list are incremented       on a regular basis.  If a field exceeds a preset maximum, the item       is discarded;  while, if all items on a list are discarded, the       entire entry including net number is discarded. 
  164.  
  165.       When a gateway sends an EGP Update message to a neighbor, it must       invert the data base in order by gateway address, rather than net       number.  As part of this process the routing table is scanned and       the gateway with minimum distance selected for each net number.       The resulting list is sorted by gateway address and partitioned on       the basis of internal/external system number. 
  166.  
  167.    3.2.  Routing Functions 
  168.  
  169.       A gateway encountering a datagram (service unit) searches the       routing table for matching destination net number and then selects       the gateway on that list with minimum distance.  As the result of       the value assignments above, it should be clear that routes at a       higher level will never be chosen if routes at a lower level       exist.  It should also be clear that route selection within a       system cannot affect route selection outside that system, except       through the intervention of the intra-confederation routing       algorithm.  If a simple min-system-hop algorithm is used for the       confederation EGP, the IGP of each system can influence it only to       the extent of reachability. 
  170.  
  171.    3.3.  Compatibility Issues 
  172.  
  173.       The proposed interpretation is backwards-compatibile with known       EGP implementations which do not interpret the distance field and       with several known EGP implementations that take private liberties       with this field.  Perhaps the simplest way to evolve the present       system is to collect the existing implementations that do not       interpet the distance field at all as a single confederation with       the present core system and routing restrictions.  All distances       provided by this confederation would be assumed equal to 192,       which would provide at least a rudimentary capability for routing       within the universe of confederations. 
  174.  
  175.       One or more existing or proposed systems in which the distance       field has a uniform interpretation throughout the system can be       organized as autonomous confederations.  This might include the       Butterfly gateways now now being deployed, as well as clones       elsewhere. These systems provide the capability to select routes       into the system based on the distance fields for the different       gateways.  It is anticipated that the distance fields for the       Butterfly system can be set to at least 128 if the routing 
  176.  
  177.  Mills                                                           [Page 9] 
  178.  
  179.  
  180.  RFC 975                                                    February 1986 Autonomous Confederations 
  181.  
  182.        information comes from another Butterfly system and to at least       192 if from a non-Butterfly system presumed outside the       confederation. 
  183.  
  184.       New systems using an implmentation model such as suggested above       can select routes into a confederation based on the distance       field.  For this to work properly, however, it is necessary that       all systems and confederations adopt a consistent interpretation       of distance values exceeding 192. 
  185.  
  186. 4.  Summary and Conclusions 
  187.  
  188.    Taken at face value, this document represents a proposal for an    interpretation of the distance field of the EGP Update message, which    has previously been assigned no architected interpretation, but has    been often used informally.  The proposal amounts to ordering the    autonomous systems in a hierarchy of systems and confederations,    together with an interpretation of the distance field as a    three-level metric.  The result is to create a corresponding    three-level routing community, one prefering routes inside a system,    a second preferring routes inside a confederation and the third with    no preference. 
  189.  
  190.    While the proposed three-level hierarchy can readily be extended to    any number of levels, this would create strain on the distance field,    which is limited to eight bits in the current EGP model. 
  191.  
  192.    The concept of distance can easily be generalized to "administrative    distance" as suggested by John Nagle and others. 
  193.  
  194. 5.  References 
  195.  
  196.    [1]  Rosen, E., Exterior Gateway Protocol (EGP), DARPA Network         Working Group Report RFC-827, Bolt Beranek and Newman, September         1982. 
  197.  
  198.    [2]  Seamonson, L.J., and E.C., Rosen.  "STUB" Exterior Gateway         Protocol, DARPA Network Working Group Report RFC-888, BBN         Communications, January 1984. 
  199.  
  200.    [3]  Mills, D.L., Exterior Gateway Protocol Formal Specification,         DARPA Network Working Group Report RFC-904, M/A-COM Linkabit,         April 1984. 
  201.  
  202.  
  203.  
  204.  
  205.  
  206.  Mills                                                          [Page 10] 
  207.  
  208.