home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Handbook of Infosec Terms 2.0 / Handbook_of_Infosec_Terms_Version_2.0_ISSO.iso / text / rfcs / rfc1671.txt < prev    next >
Text File  |  1996-05-07  |  18KB  |  230 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7. Network Working Group                                       B. Carpenter Request for Comments: 1671                                          CERN Category: Informational                                      August 1994 
  8.  
  9.          IPng White Paper on Transition and Other Considerations 
  10.  
  11. Status of this Memo 
  12.  
  13.    This memo provides information for the Internet community.  This memo    does not specify an Internet standard of any kind.  Distribution of    this memo is unlimited. 
  14.  
  15. Abstract 
  16.  
  17.    This document was submitted to the IETF IPng area in response to RFC    1550.  Publication of this document does not imply acceptance by the    IPng area of any ideas expressed within.  Comments should be    submitted to the big-internet@munnari.oz.au mailing list. 
  18.  
  19. Summary 
  20.  
  21.    This white paper outlines some general requirements for IPng in    selected areas. It identifies the following requirements for stepwise    transition: 
  22.  
  23.    A) Interworking at every stage and every layer.    B) Header translation considered harmful    C) Coexistence.    D) IPv4 to IPng address mapping.    E) Dual stack hosts.    F) DNS.    G) Smart dual-stack code.    H) Smart management tools. 
  24.  
  25.    Some remarks about phsysical and logical multicast follow, and it is    suggested that a model of how IPng will run over ATM is needed. 
  26.  
  27.    Finally, the paper suggests that the requirements for policy routing,    accounting, and security firewalls will in turn require all IPng    packets to carry a trace of the type of transaction involved as well    as of their source and destination. 
  28.  
  29. Transition and deployment 
  30.  
  31.    It is clear that the transition will take years and that every site    will have to decide its own staged transition plan. Only the very    smallest sites could envisage a single step ("flag day") transition, 
  32.  
  33.  
  34.  
  35. Carpenter                                                       [Page 1] 
  36.  RFC 1671          IPng White Paper on Transition, etc.       August 1994 
  37.  
  38.     presumably under pressure from their Internet service providers.    Furthermore, once the IPng decision is taken, the next decade (or    more) of activity in the Internet and in all private networks using    the Internet suite will be strongly affected by the process of IPng    deployment. User sites will look at the decision whether to change    from IPv4 in the same way as they have looked in the past at changes    of programming language or operating system. It may not be a foregone    conclusion that what they change to is IPng.  Their main concern will    be to minimise the cost of the change and the risk of lost    production. 
  39.  
  40.    This concern immediately defines strong constraints on the model for    transition and deployment of IPng. Some of these constraints are    listed below, with a short explanation of each one. 
  41.  
  42.    Terminology: an "IPv4 host" is a host that runs exactly what it runs    today, with no maintenance releases and no configuration changes. An    "IPng host" is a host that has a new version of IP, and has been    reconfigured.  Similarly for routers. 
  43.  
  44.    A) Interworking at every stage and every layer. 
  45.  
  46.    This is the major constraint. Vendors of computer systems, routers,    and applications software will certainly not coordinate their product    release dates. Users will go on running their old equipment and    software.  Therefore, any combination of IPv4 and IPng hosts and    routers must be able to interwork (i.e., participate in UDP and TCP    sessions). An IPv4 packet must be  able to find its way from any IPv4    host, to any other IPv4 or IPng host, or vice versa, through a    mixture of IPv4 and IPng routers, with no (zero, null) modifications    to the IPv4 hosts. IPv4 routers must need no modifications to    interwork with IPng routers.  Additionally, an application package    which is "aware" of IPv4 but still "unaware" of IPng must be able to    run on a computer system which is running IPv4, but communicating    with an IPng host.  For example an old PC in Europe should be able to    access a NIC server in the USA, even if the NIC server is running    IPng and the transatlantic routing mechanisms are only partly    converted.  Or a Class C network in one department of a company    should retain full access to corporate servers which are running    IPng, even though nothing whatever has been changed inside the Class    C network. 
  47.  
  48.    (This does NOT require an IPv4-only application to run on an IPng    host; thus we accept that some hosts cannot be upgraded until all    their applications are IPng-compatible. In other words we accept that    the API may change to some extent. However, even this relaxation is    debatable and some vendors may want to strictly preserve the IPv4 API    on an IPng host.) 
  49.  
  50.  
  51.  
  52. Carpenter                                                       [Page 2] 
  53.  RFC 1671          IPng White Paper on Transition, etc.       August 1994 
  54.  
  55.     B) Header translation considered harmful. 
  56.  
  57.    This author believes that any transition scenario which REQUIRES    dynamic header translation between IPv4 and IPng packets will create    almost insurmountable practical difficulties: 
  58.  
  59.       B1) It is taken for granted for the purposes of this paper that          IPng functionality will be a superset of IPv4 functionality.          However, successful translation between protocols requires          that the functionalities of the two protocols which are to be          translated are effectively identical. To achieve this,          applications will need to know when they are interworking,          via the IPng API and a translator somewhere in the network,          with an IPv4 host, so as to use only IPv4 functionality. This          is an unrealistic constraint. 
  60.  
  61.      B2) Administration of translators will be quite impracticable for          large sites, unless the translation mechanism is completely          blind and automatic. Specifically, any translation mechanism          that requires special tags to be maintained manually for each          host in tables (such as DNS tables or router tables) to          indicate the need for translation will be impossible to          administer. On a site with thousands of hosts running many          versions and releases of several operating systems, hosts          move forwards and even backwards between software releases in          such a way that continuously tracking the required state of          such tags will be impossible. Multiplied across the whole          Internet, this will lead to chaos, complex failure modes, and          difficult diagnosis. In particular, it will make the          constraint of paragraph B1) impossible to respect. 
  62.  
  63.          In practice, the knowledge that translation is needed should          never leak out of the site concerned if chaos is to be          avoided, and yet without such knowledge applications cannot          limit themselves to IPv4 functionality when necessary. 
  64.  
  65.    To avoid confusion, note that header translation, as discussed here,    is not the same thing as address translation (NAT). This paper does    not discuss NAT. 
  66.  
  67.    This paper does not tackle performance issues in detail, but clearly    another disadvantage of translation is the consequent overhead. 
  68.  
  69.    C) Coexistence. 
  70.  
  71.    The Internet infrastructure (whether global or private) must allow    coexistence of IPv4 and IPng in the same routers and on the same 
  72.  
  73.  
  74.  
  75. Carpenter                                                       [Page 3] 
  76.  RFC 1671          IPng White Paper on Transition, etc.       August 1994 
  77.  
  78.     physical paths. 
  79.  
  80.    This is a necessity, in order that the network infrastructure can be    updated to IPng without requiring hosts to be updated in lock step    and without requiring translators. 
  81.  
  82.    Note that this requirement does NOT impose a decision about a common    or separate (ships-in-the-night) approach to routing.  Nor does it    exclude encapsulation as a coexistence mechanism. 
  83.  
  84.    D) IPv4 to IPng address mapping. 
  85.  
  86.    Human beings will have to understand what is happening during    transition. Although auto-configuration of IPng addresses may be a    desirable end point, management of the transition will be greatly    simplified if there is an optional simple mapping, on a given site,    between IPv4 and IPng addresses. 
  87.  
  88.    Therefore, the IPng address space should include a mapping for IPv4    addresses, such that (if a site or service provider wants to do this)    the IPv4 address of a system can be transformed mechanically into its    IPng address, most likely by adding a prefix.  The prefix does not    have to be the same for every site; it is likely to be at least    service-provider specific. 
  89.  
  90.    This does not imply that such address mapping will be used for    dynamic translation (although it could be) or to embed IPv4 routing    within IPng routing (although it could be). Its main purpose is to    simplify transition planning for network operators. 
  91.  
  92.    By the way, this requirement does not actually assume that IPv4    addresses are globally unique. 
  93.  
  94.    Neither does it help much in setting up the relationship, if any,    between IPv4 and IPng routing domains and hierarchies. There is no    reason to suppose these will be in 1:1 correspondence. 
  95.  
  96.    E) Dual stack hosts. 
  97.  
  98.    Stepwise transition without translation is hard to imagine unless a    large proportion of hosts are simultaneously capable of running IPng    and IPv4.  If A needs to talk to B (an IPng host) and to C (an IPv4    host) then either A or B must be able to run both IPv4 and IPng. In    other words, all hosts running IPng must still be able to run IPv4.    IPng-only hosts are not allowed during transition. 
  99.  
  100.    This requirement does not imply that IPng hosts really have two    completely separate IP implementations (dual stacks and dual APIs), 
  101.  
  102.  
  103.  
  104. Carpenter                                                       [Page 4] 
  105.  RFC 1671          IPng White Paper on Transition, etc.       August 1994 
  106.  
  107.     but just that they behave as if they did.  It is compatible with    encapsulation (i.e., one of the two stacks encapsulates packets for    the other). 
  108.  
  109.    Obviously, management of dual stack hosts will be simplified by the    address mapping just mentioned. Only the site prefix has to be    configured (manually or dynamically) in addition to the IPv4 address. 
  110.  
  111.    In a dual stack host the IPng API and the IPv4 API will be logically    distinguishable even if they are implemented as a single entity.    Applications will know from the API whether they are using IPng or    IPv4. 
  112.  
  113.    F) DNS. 
  114.  
  115.    The dual stack requirement implies that DNS has to reply with both an    IPv4 and IPng address for IPng hosts, or with a single reply that    encodes both. 
  116.  
  117.    If a host is attributed an IPng address in DNS, but is not actually    running IPng yet, it will appear as a black hole in IPng space - see    the next point. 
  118.  
  119.    G) Smart dual-stack code. 
  120.  
  121.    The dual-stack code may get two addresses back from DNS; which does    it use?  During the many years of transition the Internet will    contain black holes. For example, somewhere on the way from IPng host    A to IPng host B there will sometimes (unpredictably) be IPv4-only    routers which discard IPng packets.  Also, the state of the DNS does    not necessarily correspond to reality. A host for which DNS claims to    know an IPng address may in fact not be running IPng at a particular    moment; thus an IPng packet to that host will be discarded on    delivery.  Knowing that a host has both IPv4 and IPng addresses gives    no information about black holes. A solution to this must be proposed    and it must not depend on manually maintained information.  (If this    is not solved, the dual stack approach is no better than the packet    translation approach.) 
  122.  
  123.    H) Smart management tools. 
  124.  
  125.    A whole set of management tools is going to be needed during the    transition. Why is my IPng route different from my IPv4 route?  If    there is translation, where does it happen?  Where are the black    holes? (Cosmologists would like the same tool :-) Is that host REALLY    IPng-capable today?... 
  126.  
  127.  
  128.  
  129.  
  130.  
  131. Carpenter                                                       [Page 5] 
  132.  RFC 1671          IPng White Paper on Transition, etc.       August 1994 
  133.  
  134.  Multicasts high and low 
  135.  
  136.    It is taken for granted that multicast applications must be supported    by IPng. One obvious architectural rule is that no multicast packet    should ever travel twice over the same wire, whether it is a LAN or    WAN wire. Failure to observe this would mean that the maximum number    of simultaneous multicast transactions would be halved. 
  137.  
  138.    A negative feature of IPv4 on LANs is the cavalier use of physical    broadcast packets by protcols such as ARP (and various non-IETF    copycats).  On large LANs this leads to a number of undesirable    consequences (often caused by poor products or poor users, not by the    protcol design itself).  The obvious architectural rule is that    physical broadcast should be replaced by unicast (or at worst,    multicast) whenever possible. 
  139.  
  140. ATM 
  141.  
  142.    The networking industry is investing heavily in ATM. No IPng proposal    will be plausible (in the sense of gaining management approval)    unless it is "ATM compatible", i.e., there is a clear model of how it    will run over an ATM network. Although a fully detailed document such    as RFC 1577 is not needed immediately, it must be shown that the    basic model works. 
  143.  
  144.    Similar remarks could be made about X.25, Frame Relay, SMDS etc. but    ATM is the case with the highest management hype ratio today. 
  145.  
  146. Policy routing and accounting 
  147.  
  148.    Unfortunately, this cannot be ignored, however much one would like    to.  Funding agencies want traffic to flow over the lines funded to    carry it, and they want to know afterwards how much traffic there    was.  Accounting information can also be used for network planning    and for back-charging. 
  149.  
  150.    It is therefore necessary that IPng and its routing procedures allow    traffic to be routed in a way that depends on its source and    destination in detail. (As an example, traffic from the Physics    department of MIT might be required to travel a different route to    CERN than traffic from any other department.) 
  151.  
  152.    A simple approach to this requirement is to insist that IPng must    support provider-based addressing and routing. 
  153.  
  154.    Accounting of traffic is required at the same level of detail (or    more, for example how much of the traffic is ftp and how much is    www?). 
  155.  
  156.  
  157.  
  158. Carpenter                                                       [Page 6] 
  159.  RFC 1671          IPng White Paper on Transition, etc.       August 1994 
  160.  
  161.     Both of these requirements will cost time or money and may impact    more than just the IP layer, but IPng should not duck them. 
  162.  
  163. Security Considerations 
  164.  
  165.    Corporate network operators, and campus network operators who have    been hacked a few times, take this more seriously than many protocol    experts.  Indeed many corporate network operators would see improved    security as a more compelling argument for transition to IPng than    anything else. 
  166.  
  167.    Since IPng will presumably be a datagram protocol, limiting what can    be done in terms of end-to-end security, IPng must allow more    effective firewalls in routers than IPv4.  In particular efficient    traffic barring based on source and destination addresses and types    of transaction is needed. 
  168.  
  169.    It seems likely that the same features needed to allow policy routing    and detailed accounting would be needed for improved firewall    security.  It is outside the scope of this document to discuss these    features in detail, but it seems unlikely that they are limited to    implementation details in the border routers.  Packets will have to    carry some authenticated trace of the (source, destination,    transaction) triplet in order to check for unwanted traffic, to allow    policy-based source routing, and/or to allow detailed accounting.    Presumably any IPng will carry source and destination identifiers in    some format in every packet, but identifying the type of transaction,    or even the individual transaction, is an extra requirement. 
  170.  
  171. Disclaimer and Acknowledgements 
  172.  
  173.    This is a personal view and does not necessarily represent that of my    employer. 
  174.  
  175.    CERN has been through three network transitions in recent years (IPv4    renumbering managed by John Gamble, AppleTalk Phase I to Phase II    transition managed by Mike Gerard, and DECnet Phase IV to DECnet/OSI    routing transition managed by Denise Heagerty).  I could not have    written this document without having learnt from them. I have also    benefitted greatly from discussions with or the writings of many    people, especially various members of the IPng Directorate. Several    Directorate members gave comments that helped clarify this paper, as    did Bruce L Hutfless of Boeing.  However the opinions are mine and    are not shared by all Directorate members. 
  176.  
  177.  
  178.  
  179.  
  180.  
  181.  
  182.  
  183. Carpenter                                                       [Page 7] 
  184.  RFC 1671          IPng White Paper on Transition, etc.       August 1994 
  185.  
  186.  Author's Address 
  187.  
  188.    Brian E. Carpenter    Group Leader, Communications Systems    Computing and Networks Division    CERN    European Laboratory for Particle Physics    1211 Geneva 23, Switzerland 
  189.  
  190.    Phone:  +41 22 767-4967    Fax:    +41 22 767-7155    Telex:  419000 cer ch    EMail: brian@dxcoms.cern.ch 
  191.  
  192.  
  193.  
  194.  
  195.  
  196.  
  197.  
  198.  
  199.  
  200.  
  201.  
  202.  
  203.  
  204.  
  205.  
  206.  
  207.  
  208.  
  209.  
  210.  
  211.  
  212.  
  213.  
  214.  
  215.  
  216.  
  217.  
  218.  
  219.  
  220.  
  221.  
  222.  
  223.  
  224.  
  225.  
  226.  
  227.  
  228.  Carpenter                                                       [Page 8] 
  229.  
  230.