home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Handbook of Infosec Terms 2.0 / Handbook_of_Infosec_Terms_Version_2.0_ISSO.iso / text / rfcs / rfc1349.txt < prev    next >
Text File  |  1996-05-07  |  70KB  |  776 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  Network Working Group                                        P. Almquist Request for Comments: 1349                                    Consultant Updates: RFCs 1248, 1247, 1195,                                July 1992          1123, 1122, 1060, 791 
  6.  
  7.  
  8.  
  9.               Type of Service in the Internet Protocol Suite 
  10.  
  11. Status of This Memo 
  12.  
  13.    This document specifies an IAB standards track protocol for the    Internet community, and requests discussion and suggestions for    improvements.  Please refer to the current edition of the "IAB    Official Protocol Standards" for the standardization state and status    of this protocol.  Distribution of this memo is unlimited. 
  14.  
  15. Summary 
  16.  
  17.    This memo changes and clarifies some aspects of the semantics of the    Type of Service octet in the Internet Protocol (IP) header.  The    handling of IP Type of Service by both hosts and routers is specified    in some detail. 
  18.  
  19.    This memo defines a new TOS value for requesting that the network    minimize the monetary cost of transmitting a datagram.  A number of    additional new TOS values are reserved for future experimentation and    standardization.  The ability to request that transmission be    optimized along multiple axes (previously accomplished by setting    multiple TOS bits simultaneously) is removed.  Thus, for example, a    single datagram can no longer request that the network simultaneously    minimize delay and maximize throughput. 
  20.  
  21.    In addition, there is a minor conflict between the Host Requirements    (RFC-1122 and RFC-1123) and a number of other standards concerning    the sizes of the fields in the Type of Service octet.  This memo    resolves that conflict. 
  22.  
  23. Table of Contents 
  24.  
  25.    1.  Introduction ...............................................    3 
  26.  
  27.    2.  Goals and Philosophy .......................................    3 
  28.  
  29.    3.  Specification of the Type of Service Octet .................    4 
  30.  
  31.    4.  Specification of the TOS Field .............................    5 
  32.  
  33.  
  34.  
  35. Almquist                                                        [Page 1] 
  36.  
  37.  
  38.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  39.  
  40.     5.  Use of the TOS Field in the Internet Protocols .............    6       5.1  Internet Control Message Protocol (ICMP) ...............    6       5.2  Transport Protocols ....................................    7       5.3  Application Protocols ..................................    7 
  41.  
  42.    6.  ICMP and the TOS Facility ..................................    8       6.1  Destination Unreachable ................................    8       6.2  Redirect ...............................................    9 
  43.  
  44.    7.  Use of the TOS Field in Routing ............................    9       7.1  Host Routing ...........................................   10       7.2  Forwarding .............................................   12 
  45.  
  46.    8.  Other consequences of TOS ..................................   13 
  47.  
  48.    APPENDIX A.  Updates to Other Specifications ...................   14       A.1  RFC-792 (ICMP) .........................................   14       A.2  RFC-1060 (Assigned Numbers) ............................   14       A.3  RFC-1122 and RFC-1123 (Host Requirements) ..............   16       A.4  RFC-1195 (Integrated IS-IS) ............................   16       A.5  RFC-1247 (OSPF) and RFC-1248 (OSPF MIB) ................   17 
  49.  
  50.    APPENDIX B.  Rationale .........................................   18       B.1  The Minimize Monetary Cost TOS Value ...................   18       B.2  The Specification of the TOS Field .....................   19       B.3  The Choice of Weak TOS Routing .........................   21       B.4  The Retention of Longest Match Routing .................   22       B.5  The Use of Destination Unreachable .....................   23 
  51.  
  52.    APPENDIX C.  Limitations of the TOS Mechanism ..................   24       C.1  Inherent Limitations ...................................   24       C.2  Limitations of this Specification ......................   25 
  53.  
  54.    References .....................................................   27 
  55.  
  56.    Acknowledgements ...............................................   28 
  57.  
  58.    Security Considerations ........................................   28 
  59.  
  60.    Author's Address ...............................................   28 
  61.  
  62.  
  63.  
  64.  
  65.  
  66.  
  67.  
  68.  
  69.  
  70.  
  71.  
  72. Almquist                                                        [Page 2] 
  73.  
  74.  
  75.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  76.  
  77.  1.  Introduction 
  78.  
  79.    Paths through the Internet vary widely in the quality of service they    provide.  Some paths are more reliable than others.  Some impose high    call setup or per-packet charges, while others do not do usage-based    charging.  Throughput and delay also vary widely.  Often there are    tradeoffs: the path that provides the highest throughput may well not    be the one that provides the lowest delay or the lowest monetary    cost.  Therefore, the "optimal" path for a packet to follow through    the Internet may depend on the needs of the application and its user. 
  80.  
  81.    Because the Internet itself has no direct knowledge of how to    optimize the path for a particular application or user, the IP    protocol [11] provides a (rather limited) facility for upper layer    protocols to convey hints to the Internet Layer about how the    tradeoffs should be made for the particular packet.  This facility is    the "Type of Service" facility, abbreviated as the "TOS facility" in    this memo. 
  82.  
  83.    Although the TOS facility has been a part of the IP specification    since the beginning, it has been little used in the past.  However,    the Internet host specification [1,2] now mandates that hosts use the    TOS facility.  Additionally, routing protocols (including OSPF [10]    and Integrated IS-IS [7]) have been developed which can compute    routes separately for each type of service.  These new routing    protocols make it practical for routers to consider the requested    type of service when making routing decisions. 
  84.  
  85.    This specification defines in detail how hosts and routers use the    TOS facility.  Section 2 introduces the primary considerations that    motivated the design choices in this specification.  Sections 3 and 4    describe the Type of Service octet in the IP header and the values    which the TOS field of that octet may contain.  Section 5 describes    how a host (or router) chooses appropriate values to insert into the    TOS fields of the IP datagrams it originates.  Sections 6 and 7    describe the ICMP Destination Unreachable and Redirect messages and    how TOS affects path choice by both hosts and routers.  Section 8    describes some additional ways in which TOS may optionally affect    packet processing.  Appendix A describes how this specification    updates a number of existing specifications.  Appendices B and C    expand on the discussion in Section 2. 
  86.  
  87. 2.  Goals and Philosophy 
  88.  
  89.    The fundamental rule that guided this specification is that a host    should never be penalized for using the TOS facility.  If a host    makes appropriate use of the TOS facility, its network service should    be at least as good as (and hopefully better than) it would have been 
  90.  
  91.  
  92.  
  93. Almquist                                                        [Page 3] 
  94.  
  95.  
  96.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  97.  
  98.     if the host had not used the facility.  This goal was considered    particularly important because it is unlikely that any specification    which did not meet this goal, no matter how good it might be in other    respects, would ever become widely deployed and used.  A particular    consequence of this goal is that if a network cannot provide the TOS    requested in a packet, the network does not discard the packet but    instead delivers it the same way it would have been delivered had    none of the TOS bits been set. 
  99.  
  100.    Even though the TOS facility has not been widely used in the past, it    is a goal of this memo to be as compatible as possible with existing    practice.  Primarily this means that existing host implementations    should not interact badly with hosts and routers which implement the    specifications of this memo, since TOS support is almost non-existent    in routers which predate this specification.  However, this memo does    attempt to be compatible with the treatment of IP TOS in OSPF and    Integrated IS-IS. 
  101.  
  102.    Because the Internet community does not have much experience with    TOS, it is important that this specification allow easy definition    and deployment of new and experimental types of service.  This goal    has had a significant impact on this specification.  In particular,    it led to the decision to fix permanently the size of the TOS field    and to the decision that hosts and routers should be able to handle a    new type of service correctly without having to understand its    semantics. 
  103.  
  104.    Appendix B of this memo provides a more detailed explanation of the    rationale behind particular aspects of this specification. 
  105.  
  106. 3.  Specification of the Type of Service Octet 
  107.  
  108.    The TOS facility is one of the features of the Type of Service octet    in the IP datagram header.  The Type of Service octet consists of    three fields: 
  109.  
  110.                 0     1     2     3     4     5     6     7              +-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+              |                 |                       |     |              |   PRECEDENCE    |          TOS          | MBZ |              |                 |                       |     |              +-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+ 
  111.  
  112.    The first field, labeled "PRECEDENCE" above, is intended to denote    the importance or priority of the datagram.  This field is not    discussed in detail in this memo. 
  113.  
  114.    The second field, labeled "TOS" above, denotes how the network should 
  115.  
  116.  
  117.  
  118. Almquist                                                        [Page 4] 
  119.  
  120.  
  121.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  122.  
  123.     make tradeoffs between throughput, delay, reliability, and cost.  The    TOS field is the primary topic of this memo. 
  124.  
  125.    The last field, labeled "MBZ" (for "must be zero") above, is    currently unused.  The originator of a datagram sets this field to    zero (unless participating in an Internet protocol experiment which    makes use of that bit).  Routers and recipients of datagrams ignore    the value of this field.  This field is copied on fragmentation. 
  126.  
  127.    In the past there has been some confusion about the size of the TOS    field.  RFC-791 defined it as a three bit field, including bits 3-5    in the figure above.  It included bit 6 in the MBZ field.  RFC-1122    added bits 6 and 7 to the TOS field, eliminating the MBZ field.  This    memo redefines the TOS field to be the four bits shown in the figure    above.  The reasons for choosing to make the TOS field four bits wide    can be found in Appendix B.2. 
  128.  
  129. 4.  Specification of the TOS Field 
  130.  
  131.    As was stated just above, this memo redefines the TOS field as a four    bit field.  Also contrary to RFC-791, this memo defines the TOS field    as a single enumerated value rather than as a set of bits (where each    bit has its own meaning).  This memo defines the semantics of the    following TOS field values (expressed as binary numbers): 
  132.  
  133.                     1000   --   minimize delay                     0100   --   maximize throughput                     0010   --   maximize reliability                     0001   --   minimize monetary cost                     0000   --   normal service 
  134.  
  135.    The values used in the TOS field are referred to in this memo as "TOS    values", and the value of the TOS field of an IP packet is referred    to in this memo as the "requested TOS".  The TOS field value 0000 is    referred to in this memo as the "default TOS." 
  136.  
  137.    Because this specification redefines TOS values to be integers rather    than sets of bits, computing the logical OR of two TOS values is no    longer meaningful.  For example, it would be a serious error for a    router to choose a low delay path for a packet whose requested TOS    was 1110 simply because the router noted that the former "delay bit"    was set. 
  138.  
  139.    Although the semantics of values other than the five listed above are    not defined by this memo, they are perfectly legal TOS values, and    hosts and routers must not preclude their use in any way.  As will    become clear after reading the remainder of this memo, only the    default TOS is in any way special.  A host or router need not (and 
  140.  
  141.  
  142.  
  143. Almquist                                                        [Page 5] 
  144.  
  145.  
  146.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  147.  
  148.     except as described in Section 8 should not) make any distinction    between TOS values whose semantics are defined by this memo and those    that are not. 
  149.  
  150.    It is important to note the use of the words "minimize" and    "maximize" in the definitions of values for the TOS field.  For    example, setting the TOS field to 1000 (minimize delay) does not    guarantee that the path taken by the datagram will have a delay that    the user considers "low".  The network will attempt to choose the    lowest delay path available, based on its (often imperfect)    information about path delay.  The network will not discard the    datagram simply because it believes that the delay of the available    paths is "too high" (actually, the network manager can override this    behavior through creative use of routing metrics, but this is    strongly discouraged: setting the TOS field is intended to give    better service when it is available, rather than to deny service when    it is not). 
  151.  
  152. 5.  Use of the TOS Field in the Internet Protocols 
  153.  
  154.    For the TOS facility to be useful, the TOS fields in IP packets must    be filled in with reasonable values.  This section discusses how    protocols above IP choose appropriate values. 
  155.  
  156.    5.1  Internet Control Message Protocol (ICMP) 
  157.  
  158.       ICMP [8,9,12] defines a number of messages for performing error       reporting and diagnostic functions for the Internet Layer.  This       section describes how a host or router chooses appropriate TOS       values for ICMP messages it originates.  The TOS facility also       affects the origination and processing of ICMP Redirects and ICMP       Destination Unreachables, but that is the topic of Section 6. 
  159.  
  160.       For purposes of this discussion, it is useful to divide ICMP       messages into three classes: 
  161.  
  162.        o   ICMP error messages include ICMP message types 3 (Destination            Unreachable), 4 (Source Quench), 5 (Redirect), 11 (Time            Exceeded), and 12 (Parameter Problem). 
  163.  
  164.        o   ICMP request messages include ICMP message types 8 (Echo), 10            (Router Solicitation), 13 (Timestamp), 15 (Information            Request -- now obsolete), and 17 (Address Mask Request). 
  165.  
  166.        o   ICMP reply messages include ICMP message types 0 (Echo            Reply), 9 (Router Advertisement), 14 (Timestamp Reply), 16            (Information Reply -- also obsolete), and 18 (Address Mask            Reply). 
  167.  
  168.  
  169.  
  170. Almquist                                                        [Page 6] 
  171.  
  172.  
  173.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  174.  
  175.        An ICMP error message is always sent with the default TOS (0000). 
  176.  
  177.       An ICMP request message may be sent with any value in the TOS       field.  A mechanism to allow the user to specify the TOS value to       be used would be a useful feature in many applications that       generate ICMP request messages. 
  178.  
  179.       An ICMP reply message is sent with the same value in the TOS field       as was used in the corresponding ICMP request message. 
  180.  
  181.    5.2  Transport Protocols 
  182.  
  183.       When sending a datagram, a transport protocol uses the TOS       requested by the application.  There is no requirement that both       ends of a transport connection use the same TOS.  For example, the       sending side of a bulk data transfer application should request       that throughput be maximized, whereas the receiving side might       request that delay be minimized (assuming that it is primarily       sending small acknowledgement packets).  It may be useful for a       transport protocol to provide applications with a mechanism for       learning the value of the TOS field that accompanied the most       recently received data. 
  184.  
  185.       It is quite permissible to switch to a different TOS in the middle       of a connection if the nature of the traffic being generated       changes.  An example of this would be SMTP, which spends part of       its time doing bulk data transfer and part of its time exchanging       short command messages and responses. 
  186.  
  187.       TCP [13] should use the same TOS for datagrams containing only TCP       control information as it does for datagrams which contain user       data.  Although it might seem intuitively correct to always       request that the network minimize delay for segments containing       acknowledgements but no data, doing so could corrupt TCP's round       trip time estimates. 
  188.  
  189.    5.3  Application Protocols 
  190.  
  191.       Applications are responsible for choosing appropriate TOS values       for any traffic they originate.  The Assigned Numbers document       [15] lists the TOS values to be used by a number of common network       applications.  For other applications, it is the responsibility of       the application's designer or programmer to make a suitable       choice, based on the nature of the traffic to be originated by the       application. 
  192.  
  193.       It is essential for many sorts of network diagnostic applications,       and desirable for other applications, that the user of the 
  194.  
  195.  
  196.  
  197. Almquist                                                        [Page 7] 
  198.  
  199.  
  200.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  201.  
  202.        application be able to override the TOS value(s) which the       application would otherwise choose. 
  203.  
  204.       The Assigned Numbers document is revised and reissued       periodically.  Until RFC-1060, the edition current as this is       being written, has been superceded, readers should consult       Appendix A.2 of this memo. 
  205.  
  206. 6.  ICMP and the TOS Facility 
  207.  
  208.    Routers communicate routing information to hosts using the ICMP    protocol [12].  This section describes how support for the TOS    facility affects the origination and interpretation of ICMP Redirect    messages and certain types of ICMP Destination Unreachable messages.    This memo does not define any new extensions to the ICMP protocol. 
  209.  
  210.    6.1  Destination Unreachable 
  211.  
  212.       The ICMP Destination Unreachable message contains a code which       describes the reason that the destination is unreachable.  There       are four codes [1,12] which are particularly relevant to the topic       of this memo: 
  213.  
  214.          0 -- network unreachable          1 -- host unreachable         11 -- network unreachable for type of service         12 -- host unreachable for type of service 
  215.  
  216.       A router generates a code 11 or code 12 Destination Unreachable       when an unreachable destination (network or host) would have been       reachable had a different TOS value been specified.  A router       generates a code 0 or code 1 Destination Unreachable in other       cases. 
  217.  
  218.       A host receiving a Destination Unreachable message containing any       of these codes should recognize that it may result from a routing       transient.  The host should therefore interpret the message as       only a hint, not proof, that the specified destination is       unreachable. 
  219.  
  220.       The use of codes 11 and 12 may seem contrary to the statement in       Section 2 that packets should not be discarded simply because the       requested TOS cannot be provided.  The rationale for having these       codes and the limited cases in which they are expected to be used       are described in Appendix B.5. 
  221.  
  222.  
  223.  
  224.  
  225.  
  226.  Almquist                                                        [Page 8] 
  227.  
  228.  
  229.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  230.  
  231.     6.2  Redirect 
  232.  
  233.       The ICMP Redirect message also includes a code, which specifies       the class of datagrams to which the Redirect applies.  There are       currently four codes defined: 
  234.  
  235.          0 -- redirect datagrams for the network          1 -- redirect datagrams for the host          2 -- redirect datagrams for the type of service and network          3 -- redirect datagrams for the type of service and host 
  236.  
  237.       A router generates a code 3 Redirect when the Redirect applies       only to IP packets which request a particular TOS value.  A router       generates a code 1 Redirect instead when the the optimal next hop       on the path to the destination would be the same for any TOS       value.  In order to minimize the potential for host confusion,       routers should refrain from using codes 0 and 2 in Redirects       [3,6]. 
  238.  
  239.       Although the current Internet Host specification [1] only requires       hosts to correctly handle code 0 and code 1 Redirects, a host       should also correctly handle code 2 and code 3 Redirects, as       described in Section 7.1 of this memo.  If a host does not, it is       better for the host to treat code 2 as equivalent to code 0 and       code 3 as equivalent to code 1 than for the host to simply ignore       code 2 and code 3 Redirects. 
  240.  
  241. 7.  Use of the TOS Field in Routing 
  242.  
  243.    Both hosts and routers should consider the value of the TOS field of    a datagram when choosing an appropriate path to get the datagram to    its destination.  The mechanisms for doing so are discussed in this    section. 
  244.  
  245.    Whether a packet's TOS value actually affects the path it takes    inside of a particular routing domain is a choice made by the routing    domain's network manager.  In many routing domains the paths are    sufficiently homogeneous in nature that there is no reason for    routers to choose different paths based up the TOS field in a    datagram.  Inside such a routing domain, the network manager may    choose to limit the size of the routing database and of routing    protocol updates by only defining routes for the default (0000) TOS.    Neither hosts nor routers should need to have any explicit knowledge    of whether TOS affects routing in the local routing domain. 
  246.  
  247.  
  248.  
  249.  
  250.  
  251.  
  252.  
  253. Almquist                                                        [Page 9] 
  254.  
  255.  
  256.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  257.  
  258.     7.1  Host Routing 
  259.  
  260.       When a host (which is not also a router) wishes to send an IP       packet to a destination on another network or subnet, it needs to       choose an appropriate router to send the packet to.  According to       the IP Architecture, it does so by maintaining a route cache and a       list of default routers.  Each entry in the route cache lists a       destination (IP address) and the appropriate router to use to       reach that destination.  The host learns the information stored in       its route cache through the ICMP Redirect mechanism.  The host       learns the list of default routers either from static       configuration information or by using the ICMP Router Discovery       mechanism [8].  When the host wishes to send an IP packet, it       searches its route cache for a route matching the destination       address in the packet.  If one is found it is used; if not, the       packet is sent to one of the default routers.  All of this is       described in greater detail in section 3.3.1 of RFC-1122 [1]. 
  261.  
  262.       Adding support for the TOS facility changes the host routing       procedure only slightly.  In the following, it is assumed that (in       accordance with the current Internet Host specification [1]) the       host treats code 0 (redirect datagrams for the network) Redirects       as if they were code 1 (redirect datagrams for the host)       Redirects.  Similarly, it is assumed that the host treats code 2       (redirect datagrams for the network and type of service) Redirects       as if they were code 3 (redirect datagrams for the host and type       of service) Redirects.  Readers considering violating these       assumptions should be aware that long and careful consideration of       the way in which Redirects are treated is necessary to avoid       situations where every packet sent to some destination provokes a       Redirect.  Because these assumptions match the recommendations of       Internet Host specification, that careful consideration is beyond       the scope of this memo. 
  263.  
  264.       As was described in Section 6.2, some ICMP Redirects apply only to       IP packets which request a particular TOS.  Thus, a host (at least       conceptually) needs to store two types of entries in its route       cache: 
  265.  
  266.        type 1: { destination, TOS, router } 
  267.  
  268.        type 2: { destination, *, router } 
  269.  
  270.       where type 1 entries result from the receipt of code 3 (or code 1)       Redirects and type 2 entries result from the receipt of code 2 (or       code 0) Redirects. 
  271.  
  272.  
  273.  
  274.  
  275.  
  276. Almquist                                                       [Page 10] 
  277.  
  278.  
  279.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  280.  
  281.        When a host wants to send a packet, it first searches the route       cache for a type 1 entry whose destination matches the destination       address of the packet and whose TOS matches the requested TOS in       the packet.  If it doesn't find one, the host searches its route       cache again, this time looking for a type 2 entry whose       destination matches the destination address of the packet.  If       either of these searches finds a matching entry, the packet is       sent to the router listed in the matching entry.  Otherwise, the       packet is sent to one of the routers on the list of default       routers. 
  282.  
  283.       When a host creates (or updates) a type 2 entry, it must flush       from its route cache any type 1 entries which have the same       destination.  This is necessary for correctness, since the type 1       entry may be obsolete but would continue to be used if it weren't       flushed because type 1 entries are always preferred over type 2       entries. 
  284.  
  285.       However, the converse is not true: when a host creates a type 1       entry, it should not flush a type 2 entry that has the same       destination.  In this case, the type 1 entry will properly       override the type 2 entry for packets whose destination address       and requested TOS match the type 1 entry.  Because the type 2       entry may well specify the correct router for some TOS values       other than the one specified in the type 1 entry, saving the type       2 entry will likely cut down on the number of Redirects which the       host would otherwise receive.  This savings can potentially be       substantial if one of the Redirects which was avoided would have       created a new type 2 entry (thereby causing the new type 1 entry       to be flushed).  That can happen, for example, if only some of the       routers on the local net are part of a routing domain that       computes separate routes for each TOS. 
  286.  
  287.       As an alternative, a host may treat all Redirects as if they were       code 3 (redirect datagrams for hosts and type of service)       Redirects.  This alternative allows the host to have only type 1       route cache entries, thereby simplifying route lookup and       eliminating the need for the rules in the previous two paragraphs.       The disadvantage of this approach is that it increases the size of       the route cache and the amount of Redirect traffic if the host       sends packets with a variety of requested TOS's to a destination       for which the host should use the same router regardless of the       requested TOS.  There is not yet sufficient experience with the       TOS facility to know whether that disadvantage would be serious       enough in practice to outweigh the simplicity of this approach. 
  288.  
  289.       Despite RFC-1122, some hosts acquire their routing information by       "wiretapping" a routing protocol instead of by using the 
  290.  
  291.  
  292.  
  293. Almquist                                                       [Page 11] 
  294.  
  295.  
  296.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  297.  
  298.        mechanisms described above.  Such hosts will need to follow the       procedures described in Section 7.2 (except of course that hosts       will not send ICMP Destination Unreachables or ICMP Redirects). 
  299.  
  300.    7.2  Forwarding 
  301.  
  302.       A router in the Internet should be able to consider the value of       the TOS field when choosing an appropriate path over which to       forward an IP packet.  How a router does this is a part of the       more general issue of how a router picks appropriate paths.  This       larger issue can be extremely complex [4], and is beyond the scope       of this memo.  This discussion should therefore be considered only       an overview.  Implementors should consult the Router Requirements       specification [3] and the the specifications of the routing       protocols they implement for details. 
  303.  
  304.       A router associates a TOS value with each route in its forwarding       table.  The value can be any of the possible values of the TOS       field in an IP datagram (including those values whose semantics       are yet to be defined).  Any routes learned using routing       protocols which support TOS are assigned appropriate TOS value by       those protocols.  Routes learned using other routing protocols are       always assigned the default TOS value (0000).  Static routes have       their TOS values assigned by the network manager. 
  305.  
  306.       When a router wants to forward a packet, it first looks up the       destination address in its forwarding table.  This yields a set of       candidate routes.  The set may be empty (if the destination is       unreachable), or it may contain one or more routes to the       destination.  If the set is not empty, the TOS values of the       routes in the set are examined.  If the set contains a route whose       TOS exactly matches the TOS field of the packet being forwarded       then that route is chosen.  If not but the set contains a route       with the default TOS then that route is chosen. 
  307.  
  308.       If no route is found, or if the the chosen route has an infinite       metric, the destination is considered to be unreachable.  The       packet is discarded and an ICMP Destination Unreachable is       returned to the source.  Normally, the Unreachable uses code 0       (Network unreachable) or 1 (Host unreachable).  If, however, a       route to the destination exists which has a different TOS value       and a non-infinite metric then code 11 (Network unreachable for       type of service) or code 12 (Host unreachable for type of service)       must be used instead. 
  309.  
  310.  
  311.  
  312.  
  313.  
  314.  
  315.  
  316. Almquist                                                       [Page 12] 
  317.  
  318.  
  319.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  320.  
  321.  8.  Other consequences of TOS 
  322.  
  323.    The TOS field in a datagram primarily affects the path chosen through    the network, but an implementor may choose to have TOS also affect    other aspects of how the datagram is handled.  For example, a host or    router might choose to give preferential queuing on network output    queues to datagrams which have requested that delay be minimized.    Similarly, a router forced by overload to discard packets might    attempt to avoid discarding packets that have requested that    reliability be maximized.  At least one paper [14] has explored these    ideas in some detail, but little is known about how well such special    handling would work in practice. 
  324.  
  325.    Additionally, some Link Layer protocols have their own quality of    service mechanisms.  When a router or host transmits an IP packet, it    might request from the Link Layer a quality of service as close as    possible to the one requested in the TOS field in the IP header.    Long ago an attempt (RFC-795) was made to codify how this might be    done, but that document describes Link Layer protocols which have    since become obsolete and no more recent document on the subject has    been written. 
  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.  
  353.  
  354.  
  355.  Almquist                                                       [Page 13] 
  356.  
  357.  
  358.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  359.  
  360.  APPENDIX A.  Updates to Other Specifications 
  361.  
  362.    While this memo is primarily an update to the IP protocol    specification [11], it also peripherally affects a number of other    specifications.  This appendix describes those peripheral effects.    This information is included in an appendix rather than in the main    body of the document because most if not all of these other    specifications will be updated in the future.  As that happens, the    information included in this appendix will become obsolete. 
  363.  
  364.    A.1  RFC-792 (ICMP) 
  365.  
  366.       RFC-792 [12] defines a set of codes indicating reasons why a       destination is unreachable.  This memo describes the use of two       additional codes: 
  367.  
  368.         11 -- network unreachable for type of service         12 -- host unreachable for type of service 
  369.  
  370.       These codes were defined in RFC-1122 [1] but were not included in       RFC-792. 
  371.  
  372.    A.2  RFC-1060 (Assigned Numbers)        RFC-1060 [15] describes the old interpretation of the TOS field       (as three independent bits, with no way to specify that monetary       cost should be minimized).  Although it is likely obvious how the       values in RFC-1060 ought to be interpreted in light of this memo,       the information from that RFC is reproduced here.  The only actual       changes are for ICMP (to conform to Section 5.1 of this memo) and       NNTP: 
  373.  
  374.                         ----- Type-of-Service Value -----           Protocol           TOS Value 
  375.  
  376.          TELNET (1)         1000                 (minimize delay) 
  377.  
  378.          FTP            Control          1000                 (minimize delay)            Data (2)         0100                 (maximize throughput) 
  379.  
  380.          TFTP               1000                 (minimize delay) 
  381.  
  382.          SMTP (3)            Command phase    1000                 (minimize delay)            DATA phase       0100                 (maximize throughput) 
  383.  
  384.  
  385.  
  386.  Almquist                                                       [Page 14] 
  387.  
  388.  
  389.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  390.  
  391.                          ----- Type-of-Service Value ----- 
  392.  
  393.          Protocol           TOS Value 
  394.  
  395.          Domain Name Service            UDP Query        1000                 (minimize delay)            TCP Query        0000            Zone Transfer    0100                 (maximize throughput) 
  396.  
  397.          NNTP               0001                 (minimize monetary cost) 
  398.  
  399.          ICMP            Errors           0000            Requests         0000 (4)            Responses        <same as request> (4) 
  400.  
  401.          Any IGP            0010                 (maximize reliability) 
  402.  
  403.          EGP                0000 
  404.  
  405.          SNMP               0010                 (maximize reliability) 
  406.  
  407.          BOOTP              0000 
  408.  
  409.          Notes: 
  410.  
  411.           (1) Includes all interactive user protocols (e.g., rlogin). 
  412.  
  413.           (2) Includes all bulk data transfer protocols (e.g., rcp). 
  414.  
  415.           (3) If the implementation does not support changing the TOS               during the lifetime of the connection, then the               recommended TOS on opening the connection is the default               TOS (0000). 
  416.  
  417.           (4) Although ICMP request messages are normally sent with the               default TOS, there are sometimes good reasons why they               would be sent with some other TOS value.  An ICMP response               always uses the same TOS value as was used in the               corresponding ICMP request message.  See Section 5.1 of               this memo. 
  418.  
  419.          An application may (at the request of the user) substitute 0001          (minimize monetary cost) for any of the above values. 
  420.  
  421.          This appendix is expected to be obsoleted by the next revision          of the Assigned Numbers document. 
  422.  
  423.  
  424.  
  425.  Almquist                                                       [Page 15] 
  426.  
  427.  
  428.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  429.  
  430.     A.3  RFC-1122 and RFC-1123 (Host Requirements) 
  431.  
  432.       The use of the TOS field by hosts is described in detail in       RFC-1122 [1] and RFC-1123 [2].  The information provided there is       still correct, except that: 
  433.  
  434.        (1) The TOS field is four bits wide rather than five bits wide.            The requirements that refer to the TOS field should refer            only to the four bits that make up the TOS field. 
  435.  
  436.        (2) An application may set bit 6 of the TOS octet to a non-zero            value (but still must not set bit 7 to a non-zero value). 
  437.  
  438.       These details will presumably be corrected in the next revision of       the Host Requirements specification, at which time this appendix       can be considered obsolete. 
  439.  
  440.    A.4  RFC-1195 (Integrated IS-IS) 
  441.  
  442.       Integrated IS-IS (sometimes known as Dual IS-IS) has multiple       metrics for each route.  Which of the metrics is used to route a       particular IP packet is determined by the TOS field in the packet.       This is described in detail in section 3.5 of RFC-1195 [7]. 
  443.  
  444.       The mapping from the value of the TOS field to an appropriate       Integrated IS-IS metric is described by a table in that section.       Although the specification in this memo is intended to be       substantially compatible with Integrated IS-IS, the extension of       the TOS field to four bits and the addition of a TOS value       requesting "minimize monetary cost" require minor modifications to       that table, as shown here: 
  445.  
  446.          The IP TOS octet is mapped onto the four available metrics as          follows: 
  447.  
  448.          Bits 0-2 (Precedence): (unchanged from RFC-1195) 
  449.  
  450.          Bits 3-6 (TOS): 
  451.  
  452.             0000    (all normal)               Use default metric             1000    (minimize delay)           Use delay metric             0100    (maximize throughput)      Use default metric             0010    (maximize reliability)     Use reliability metric             0001    (minimize monetary cost)   Use cost metric             other                              Use default metric 
  453.  
  454.          Bit 7 (MBZ): This bit is ignored by Integrated IS-IS. 
  455.  
  456.  
  457.  
  458.  Almquist                                                       [Page 16] 
  459.  
  460.  
  461.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  462.  
  463.        It is expected that the next revision of the Integrated IS-IS       specification will include this corrected table, at which time       this appendix can be considered obsolete. 
  464.  
  465.    A.5  RFC-1247 (OSPF) and RFC-1248 (OSPF MIB) 
  466.  
  467.       Although the specification in this memo is intended to be       substantially compatible with OSPF, the extension of the TOS field       to four bits requires minor modifications to the section that       describes the encoding of TOS values in Link State Advertisements,       described in section 12.3 of RFC-1247 [10].  The encoding is       summarized in Table 17 of that memo; what follows is an updated       version of table 17.  The numbers in the first column are decimal       integers, and the numbers in the second column are binary TOS       values: 
  468.  
  469.                 OSPF encoding   TOS                 _____________________________________________ 
  470.  
  471.                 0               0000   normal service                 2               0001   minimize monetary cost                 4               0010   maximize reliability                 6               0011                 8               0100   maximize throughput                 10              0101                 12              0110                 14              0111                 16              1000   minimize delay                 18              1001                 20              1010                 22              1011                 24              1100                 26              1101                 28              1110                 30              1111 
  472.  
  473.       The OSPF MIB, described in RFC-1248 [5], is entirely consistent       with this memo except for the textual comment which describes the       mapping of the old TOS flag bits into TOSType values.  TOSType       values use the same encoding of TOS values as OSPF's Link State       Advertisements do, so the above table also describes the mapping       between TOSType values (the first column) and TOS field values       (the second column). 
  474.  
  475.       If RFC-1247 and RFC-1248 are revised in the future, it is expected       that this information will be incorporated into the revised       versions.  At that time, this appendix may be considered obsolete. 
  476.  
  477.  
  478.  
  479.  Almquist                                                       [Page 17] 
  480.  
  481.  
  482.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  483.  
  484.  APPENDIX B.  Rationale 
  485.  
  486.    The main body of this memo has described the details of how TOS    facility works.  This appendix is for those who wonder why it works    that way. 
  487.  
  488.    Much of what is in this document can be explained by the simple fact    that the goal of this document is to provide a clear and complete    specification of the existing TOS facility rather than to design from    scratch a new quality of service mechanism for IP.  While this memo    does amend the facility in some small and carefully considered ways    discussed below, the desirability of compatibility with existing    specifications and uses of the TOS facility [1,2,7,10,11] was never    in doubt.  This goal of backwards compatibility determined the broad    outlines and many of the details of this specification. 
  489.  
  490.    Much of the rest of this specification was determined by two    additional goals, which were described more fully in Section 2.  The    first was that hosts should never be penalized for using the TOS    facility, since that would likely ensure that it would never be    widely deployed.  The second was that the specification should make    it easy, or at least possible, to define and deploy new types of    service in the future. 
  491.  
  492.    The three goals above did not eliminate all need for engineering    choices, however, and in a few cases the goals proved to be in    conflict with each other.  The remainder of this appendix discusses    the rationale behind some of these engineering choices. 
  493.  
  494.    B.1  The Minimize Monetary Cost TOS Value 
  495.  
  496.       Because the Internet is becoming increasingly commercialized, a       number of participants in the IETF's Router Requirements Working       Group felt it would be important to have a TOS value which would       allow a user to declare that monetary cost was more important than       other qualities of the service. 
  497.  
  498.       There was considerable debate over what exactly this value should       mean.  Some felt, for example, that the TOS value should mean       "must not cost money".  This was rejected for several reasons.       Because it would request a particular level of service (cost = 0)       rather than merely requesting that some service attribute be       minimized or maximized, it would not only philosophically at odds       with the other TOS values but would require special code in both       hosts and routers.  Also, it would not be helpful to users who       want their packets to travel via the least-cost path but can       accept some level of cost when necessary.  Finally, since whether       any particular routing domain considers the TOS field when routing 
  499.  
  500.  
  501.  
  502. Almquist                                                       [Page 18] 
  503.  
  504.  
  505.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  506.  
  507.        is a choice made by the network manager, a user requiring a free       path might not get one if the packet has to pass through a routing       domain that does not consider TOS in its routing decisions. 
  508.  
  509.       Some proposed a slight variant: a TOS value which would mean "I am       willing to pay money to have this packet delivered".  This       proposal suffers most of the same shortcomings as the previous one       and turns out to have an additional interesting quirk: because of       the algorithms specified in Section 7.2, any packet which used       this TOS value would prefer links that cost money over equally       good free links.  Thus, such a TOS value would almost be       equivalent to a "maximize monetary cost" value! 
  510.  
  511.       It seems likely that in the future users may need some mechanism       to express the maximum amount they are willing to pay to have a       packet delivered.  However, an IP option would be a more       appropriate mechanism, since there are precedents for having IP       options that all routers are required to honor, and an IP option       could include parameters such as the maximum amount the user was       willing to pay.  Thus, the TOS value defined in this memo merely       requests that the network "minimize monetary cost". 
  512.  
  513.    B.2  The Specification of the TOS Field 
  514.  
  515.       There were four goals that guided the decision to have a four bit       TOS field and the specification of that field's values: 
  516.  
  517.        (1) To define a new type of service requesting that the network            "minimize monetary cost" 
  518.  
  519.        (2) To remain as compatible as possible with existing            specifications and uses of the TOS facility 
  520.  
  521.        (3) To allow for the definition and deployment of new types of            service in the future 
  522.  
  523.        (4) To permanently fix the size of the TOS field 
  524.  
  525.       The last goal may seem surprising, but turns out to be necessary       for routing to work correctly when new types of service are       deployed.  If routers have different ideas about the size of the       TOS field they make inconsistent decisions that may lead to       routing loops. 
  526.  
  527.       At first glance goals (3) and (4) seem to be pretty much mutually       exclusive.  The IP header currently has only three unused bits, so       at most three new type of service bits could be defined without       resorting to the impractical step of changing the IP header 
  528.  
  529.  
  530.  
  531. Almquist                                                       [Page 19] 
  532.  
  533.  
  534.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  535.  
  536.        format.  Since one of them would need to be allocated to meet goal       (1), at most two bits could be reserved for new or experimental       types of service.  Not only is it questionable whether two would       be enough, but it is improbable that the IETF and IAB would allow       all of the currently unused bits to be permanently reserved for       types of service which might or might or might not ever be       defined. 
  537.  
  538.       However, some (if not most of) the possible combinations of the       individual bits would not be useful.  Clearly, setting all of the       bits would be equivalent to setting none of the bits, since       setting all of the bits would indicate that none of the types of       optimization was any more important than any of the others.       Although one could perhaps assign reasonable semantics to most       pairs of bits, it is unclear that the range of network service       provided by various paths could usefully be subdivided in so fine       a manner.  If some of these non-useful combinations of bits could       be assigned to new types of service then it would be possible to       meet goal (3) and goal (4) without having to use up all of the       remaining reserved bits in the IP header.  The obvious way to do       that was to change the interpretation of TOS values so that they       were integers rather than independently settable bits. 
  539.  
  540.       The integers were chosen to be compatible with the bit definitions       found in RFC-791.  Thus, for example, setting the TOS field to       1000 (minimize delay) sets bit 3 of the Type of Service octet; bit       3 is defined as the Low Delay bit in RFC-791.  This memo only       defines values which correspond to setting a single one of the       RFC-791 bits, since setting multiple TOS bits does not seem to be       a common practice.  According to [15], none of the common TCP/IP       applications currently set multiple TOS bits.  However, TOS values       corresponding to particular combinations of the RFC-791 bits could       be defined if and when they are determined to be useful. 
  541.  
  542.       The new TOS value for "minimize monetary cost" needed to be one       which would not be too terribly misconstrued by preexisting       implementations.  This seemed to imply that the value should be       one which left all of the RFC-791 bits clear.  That would require       expanding the TOS field, but would allow old implementations to       treat packets which request minimization of monetary cost (TOS       0001) as if they had requested the default TOS.  This is not a       perfect solution since (as described above) changing the size of       the TOS field could cause routing loops if some routers were to       route based on a three bit TOS field and others were to route       based on a four bit TOS field.  Fortunately, this should not be       much of a problem in practice because routers which route based on       a three bit TOS field are very rare as this is being written and       will only become more so once this specification is published. 
  543.  
  544.  
  545.  
  546. Almquist                                                       [Page 20] 
  547.  
  548.  
  549.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  550.  
  551.        Because of those considerations, and also in order to allow a       reasonable number of TOS values for future definition, it seemed       desirable to expand the TOS field.  That left the question of how       much to expand it.  Expanding it to five bits would allow       considerable future expansion (27 new TOS values) and would be       consistent with Host Requirements, but would reduce to one the       number of reserved bits in the IP header.  Expanding the TOS field       to four bits would restrict future expansion to more modest levels       (11 new TOS values), but would leave an additional IP header bit       free.  The IETF's Router Requirements Working Group concluded that       a four bits wide TOS field allow enough values for future use and       that consistency with Host Requirements was inadequate       justification for unnecessarily increasing the size of the TOS       field. 
  552.  
  553.    B.3  The Choice of Weak TOS Routing 
  554.  
  555.       "Ruminations on the Next Hop" [4] describes three alternative ways       of routing based on the TOS field.  Briefly, they are: 
  556.  
  557.        (1) Strong TOS --            a route may be used only if its TOS exactly matches the TOS            in the datagram being routed.  If there is no route with the            requested TOS, the packet is discarded. 
  558.  
  559.        (2) Weak TOS --            like Strong TOS, except that a route with the default TOS            (0000) is used if there is no route that has the requested            TOS.  If there is no route with either the requested TOS or            the default TOS, the packet is discarded. 
  560.  
  561.        (3) Very Weak TOS --            like Weak TOS, except that a route with the numerically            smallest TOS is used if there is no route that has either the            requested TOS or the default TOS. 
  562.  
  563.       This specification has adopted Weak TOS. 
  564.  
  565.       Strong TOS was quickly rejected.  Because it requires that each       router a packet traverses have a route with the requested TOS,       packets which requested non-zero TOS values would have (at least       until the TOS facility becomes widely used) a high probability of       being discarded as undeliverable.  This violates the principle       (described in Section 2) that hosts should not be penalized for       choosing non-zero TOS values. 
  566.  
  567.       The choice between Weak TOS and Very Weak TOS was not as       straightforward.  Weak TOS was chosen because it is slightly 
  568.  
  569.  
  570.  
  571. Almquist                                                       [Page 21] 
  572.  
  573.  
  574.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  575.  
  576.        simpler to implement and because it is consistent with the OSPF       and Integrated IS-IS specifications.  In addition, many dislike       Very Weak TOS because its algorithm for choosing a route when none       of the available routes have either the requested or the default       TOS cannot be justified by intuition (there is no reason to       believe that having a numerically smaller TOS makes a route       better).  Since a router would need to understand the semantics of       all of the TOS values to make a more intelligent choice, there       seems to be no reasonable way to fix this particular deficiency of       Very Weak TOS. 
  577.  
  578.       In practice it is expected that the choice between Weak TOS and       Very Weak TOS will make little practical difference, since (except       where the network manager has intentionally set things up       otherwise) there will be a route with the default TOS to any       destination for which there is a route with any other TOS. 
  579.  
  580.    B.4  The Retention of Longest Match Routing 
  581.  
  582.       An interesting issue is how early in the route choice process TOS       should be considered.  There seem to be two obvious possibilities: 
  583.  
  584.        (1) Find the set of routes that best match the destination            address of the packet.  From among those, choose the route            which best matches the requested TOS. 
  585.  
  586.        (2) Find the set of routes that best match the requested TOS.            From among those, choose the route which best matches the            destination address of the packet. 
  587.  
  588.       The two approaches are believed to support an identical set of       routing policies.  Which of the two allows the simpler       configuration and minimizes the amount of routing information that       needs to be passed around seems to depend on the topology, though       some believe that the second option has a slight edge in this       regard. 
  589.  
  590.       Under the first option, if the network manager neglects some       pieces of the configuration the likely consequence is that some       packets which would benefit from TOS-specific routes will be       routed as if they had requested the default TOS.  Under the second       option, however, a network manager can easily (accidently)       configure things in such a way that packets which request a       certain TOS and should be delivered locally will instead follow a       default route for that TOS and be dumped into the Internet.  Thus,       the first option would seem to have a slight edge with regard to       robustness in the face of errors by the network manager. 
  591.  
  592.  
  593.  
  594.  Almquist                                                       [Page 22] 
  595.  
  596.  
  597.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  598.  
  599.        It has been also been suggested that the first option provides the       additional benefit of allowing loop-free routing in routing       domains which contain both routers that consider TOS in their       routing decisions and routers that do not.  Whether that is true       in all cases is unknown.  It is certainly the case, however, that       under the second option it would not work to mix routers that       consider TOS and routers which do not in the same routing domain. 
  600.  
  601.       All in all, there were no truly compelling arguments for choosing       one way or the other, but it was nontheless necessary to make a       choice: if different routers were to make the choice differently,       chaos (in the form of routing loops) would result.  The mechanisms       specified in this memo reflect the first option because that will       probably be more intuitive to most network managers.  Internet       routing has traditionally chosen the route which best matches the       destination address, with other mechanisms serving merely as tie-       breakers.  The first option is consistent with that tradition. 
  602.  
  603.    B.5  The Use of Destination Unreachable 
  604.  
  605.       Perhaps the most contentious and least defensible part of this       specification is that a packet can be discarded because the       destination is considered to be unreachable even though a packet       to the same destination but requesting a different TOS would have       been deliverable.  This would seem to fall perilously close to       violating the principle that hosts should never be penalized for       requesting non-default TOS values in packets they originate. 
  606.  
  607.       This can happen in only three, somewhat unusual, cases: 
  608.  
  609.        (1) There is a route to the packet's destination which has the            TOS value requested in the packet, but the route has an            infinite metric. 
  610.  
  611.        (2) The only routes to the packet's destination have TOS values            other than the one requested in the packet.  One of them has            the default TOS, but it has an infinite metric. 
  612.  
  613.        (3) The only routes to the packet's destination have TOS values            other than the one requested in the packet.  None of them            have the default TOS. 
  614.  
  615.       It is commonly accepted that a router which has a default route       should nonetheless discard a packet if the router has a more       specific route to the destination in its forwarding table but that       route has an infinite metric.  The first two cases seem to be       analogous to that rule. 
  616.  
  617.  
  618.  
  619.  Almquist                                                       [Page 23] 
  620.  
  621.  
  622.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  623.  
  624.        In addition, it is worth noting that, except perhaps during brief       transients resulting from topology changes, routes with infinite       metrics occur only as the result of deliberate action (or serious       error) on the part of the network manager.  Thus, packets are       unlikely to be discarded unless the network manager has taken       deliberate action to cause them to be.  Some people believe that       this is an important feature of the specification, allowing the       network to (for example) keep packets which have requested that       cost be minimized off of a link that is so expensive that the       network manager feels confident that the users would want their       packets to be dropped.  Others (including the author of this memo)       believe that this "feature" will prove not to be useful, and that       other mechanisms may be required for access controls on links, but       couldn't justify changing this specification in the ways necessary       to eliminate the "feature". 
  625.  
  626.       Case (3) above is more problematic.  It could have been avoided by       using Very Weak TOS, but that idea was rejected for the reasons       discussed in Appendix B.3.  Some suggested that case (3) could be       fixed by relaxing longest match routing (described in Appendix       B.4), but that idea was rejected because it would add complexity       to routers without necessarily making their routing choices       particularly more intuitive.  It is also worth noting that this is       another case that a network manager has to try rather hard to       create: since OSPF and Integrated IS-IS both enforce the       constraint that there must be a route with the default TOS to any       destination for which there is a route with a non-zero TOS, a       network manager would have to await the development of a new       routing protocol or create the problem with static routes.  The       eventual conclusion was that any fix to case (3) was worse than       the problem. 
  627.  
  628. APPENDIX C.  Limitations of the TOS Mechanism 
  629.  
  630.    It is important to note that the TOS facility has some limitations.    Some are consequences of engineering choices made in this    specification.  Others, referred to as "inherent limitations" below,    could probably not have been avoided without either replacing the TOS    facility defined in RFC-791 or accepting that things wouldn't work    right until all routers in the Internet supported the TOS facility. 
  631.  
  632.    C.1  Inherent Limitations 
  633.  
  634.       The most important of the inherent limitations is that the TOS       facility is strictly an advisory mechanism.  It is not an       appropriate mechanism for requesting service guarantees.  There       are two reasons why this is so: 
  635.  
  636.  
  637.  
  638.  Almquist                                                       [Page 24] 
  639.  
  640.  
  641.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  642.  
  643.         (1) Not all networks will consider the value of the TOS field            when deciding how to handle and route packets.  Partly this            is a transition issue: there will be a (probably lengthy)            period when some networks will use equipment that predates            this specification.  Even long term, however, many networks            will not be able to provide better service by considering the            value of the TOS field.  For example, the best path through a            network composed of a homogeneous collection of            interconnected LANs is probably the same for any possible TOS            value.  Inside such a network, it would make little sense to            require routers and routing protocols to do the extra work            needed to consider the value of the TOS field when forwarding            packets. 
  644.  
  645.        (2) The TOS mechanism is not powerful enough to allow an            application to quantify the level of service it desires.  For            example, an application may use the TOS field to request that            the network choose a path which maximizes throughput, but            cannot use that mechanism to say that it needs or wants a            particular number of kilobytes or megabytes per second.            Because the network cannot know what the application            requires, it would be inappropriate for the network to decide            to discard a packet which requested maximal throughput            because no "high throughput" path was available. 
  646.  
  647.       The inability to provide resource guarantees is a serious drawback       for certain kinds of network applications.  For example, a system       using packetized voice simply creates network congestion when the       available bandwidth is inadequate to deliver intelligible speech.       Likewise, the network oughtn't even bother to deliver a voice       packet that has suffered more delay in the network than the       application can tolerate.  Unfortunately, resource guarantees are       problematic in connectionless networks.  Internet researchers are       actively studying this problem, and are optimistic that they will       be able to invent ways in which the Internet Architecture can       evolve to support resource guarantees while preserving the       advantages of connectionless networking. 
  648.  
  649.    C.2  Limitations of this Specification 
  650.  
  651.       There are a couple of additional limitations of the TOS facility       which are not inherent limitations but instead are consequences of       engineering choices made in this specification: 
  652.  
  653.        (1) Routing is not really optimal for some TOS values.  This is            because optimal routing for those TOS values would require            that routing protocols be cognizant of the semantics of the            TOS values and use special algorithms to compute routes for 
  654.  
  655.  
  656.  
  657. Almquist                                                       [Page 25] 
  658.  
  659.  
  660.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  661.  
  662.             them.  For example, routing protocols traditionally compute            the metric for a path by summing the costs of the individual            links that make up the path.  However, to maximize            reliability, a routing protocol would instead have to compute            a metric which was the product of the probabilities of            successful delivery over each of the individual links in the            path.  While this limitation is in some sense a limitation of            current routing protocols rather than of this specification,            this specification contributes to the problem by specifying            that there are a number of legal TOS values that have no            currently defined semantics. 
  663.  
  664.        (2) This specification assumes that network managers will do "the            right thing".  If a routing domain uses TOS, the network            manager must configure the routers in such a way that a            reasonable path is chosen for each TOS.  While this ought not            to be terribly difficult, a network manager could accidently            or intentionally violate our rule that using the TOS facility            should provide service at least as good as not using it. 
  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.  Almquist                                                       [Page 26] 
  697.  
  698.  
  699.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  700.  
  701.  References 
  702.  
  703.   [1]   Internet Engineering Task Force (R. Braden, Editor),         "Requirements for Internet Hosts -- Communication Layers", RFC         1122, USC/Information Sciences Institute, October 1989. 
  704.  
  705.   [2]   Internet Engineering Task Force (R. Braden, Editor),         "Requirements for Internet Hosts -- Application and Support",         RFC 1123, USC/Information Sciences Institute, October 1989. 
  706.  
  707.   [3]   Almquist, P., "Requirements for IP Routers", Work in progress. 
  708.  
  709.   [4]   Almquist, P., "Ruminations on the Next Hop", Work in progress. 
  710.  
  711.   [5]   Baker, F. and R. Coltun, "OSPF Version 2 Management Information         Base", RFC 1248, ACC, Computer Science Center, August 1991. 
  712.  
  713.   [6]   Braden, R. and J. Postel, "Requirements for Internet Gateways",         RFC 1009, USC/Information Sciences Institute, June 1987. 
  714.  
  715.   [7]   Callon, R., "Use of OSI IS-IS for Routing in TCP/IP and Dual         Environments", RFC 1195, Digital Equipment Corporation, December         1990. 
  716.  
  717.   [8]   Deering, S., "ICMP Router Discovery Messages", RFC 1256, Xerox         PARC, September 1991. 
  718.  
  719.   [9]   Mogul, J. and J. Postel, "Internet Standard Subnetting         Procedure", RFC 950, USC/Information Sciences Institute, August         1985. 
  720.  
  721.  [10]   Moy, J., "OSPF Version 2", RFC 1247, Proteon, Inc., July 1991. 
  722.  
  723.  [11]   Postel, J., "Internet Protocol", RFC 791, DARPA, September 1981. 
  724.  
  725.  [12]   Postel, J., "Internet Control Message Protocol", RFC 792, DARPA,         September 1981. 
  726.  
  727.  [13]   Postel, J., "Transmission Control Protocol", RFC 793, DARPA,         September 1981. 
  728.  
  729.  [14]   Prue, W. and J. Postel, "A Queuing Algorithm to Provide Type-         of-Service for IP Links", RFC 1046, USC/Information Sciences         Institute, February 1988. 
  730.  
  731.  [15]   Reynolds, J. and J. Postel, "Assigned Numbers", RFC 1060,         USC/Information Sciences Institute, March 1990. 
  732.  
  733.  
  734.  
  735.  Almquist                                                       [Page 27] 
  736.  
  737.  
  738.  RFC 1349                    Type of Service                    July 1992 
  739.  
  740.  Acknowledgements 
  741.  
  742.    Some of the ideas presented in this memo are based on discussions    held by the IETF's Router Requirements Working Group.  Much of the    specification of the treatment of Type of Service by hosts is merely    a restatement of the ideas of the IETF's former Host Requirements    Working Group, as captured in RFC-1122 and RFC-1123.  The author is    indebted to John Moy and Ross Callon for their assistance and    cooperation in achieving consistency among the OSPF specification,    the Integrated IS-IS specification, and this memo. 
  743.  
  744.    This memo has been substantially improved as the result of thoughtful    comments from a number of reviewers, including Dave Borman, Bob    Braden, Ross Callon, Vint Cerf, Noel Chiappa, Deborah Estrin, Phill    Gross, Bob Hinden, Steve Huston, Jon Postel, Greg Vaudreuil, John    Wobus, and the Router Requirements Working Group. 
  745.  
  746.    The initial work on this memo was done while its author was an    employee of BARRNet.  Their support is gratefully acknowledged. 
  747.  
  748. Security Considerations 
  749.  
  750.    This memo does not explicitly discuss security issues.  The author    does not believe that the specifications in this memo either weaken    or enhance the security of the IP Protocol or of the other protocols    mentioned herein. 
  751.  
  752. Author's Address 
  753.  
  754.    Philip Almquist    214 Cole Street, Suite 2    San Francisco, CA 94117-1916 
  755.  
  756.    Phone: 415-752-2427 
  757.  
  758.    Email: almquist@Jessica.Stanford.EDU 
  759.  
  760.  
  761.  
  762.  
  763.  
  764.  
  765.  
  766.  
  767.  
  768.  
  769.  
  770.  
  771.  
  772.  
  773.  
  774. Almquist                                                       [Page 28] 
  775.  
  776.