home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Handbook of Infosec Terms 2.0 / Handbook_of_Infosec_Terms_Version_2.0_ISSO.iso / text / rfcs / rfc1744.txt < prev    next >
Text File  |  1996-05-07  |  33KB  |  254 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7. Network Working Group                                          G. Huston Request for Comments: 1744                                        AARNet Category: Informational                                    December 1994 
  8.  
  9.                     Observations on the Management of                        the Internet Address Space 
  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 memo examines some of the issues associated with the current    management practices of the Internet IPv4 address space, and examines    the potential outcomes of these practices as the unallocated address    pool shrinks in size.  Possible modifications to the management    practices are examined, and potential outcomes considered.  Some    general conclusions are drawn, and the relevance of these conclusions    to the matter of formulation of address management policies for IPv6    are noted. 
  18.  
  19. 1.  Introduction 
  20.  
  21.    The area explicitly examined here is the allocatable globally unique    IPv4 address space.  Explicitly this includes those address groups    uniquely assigned from a single comprehensive address pool to    specific entities which are then at liberty to assign individual    address values within the address group to individual hosts.  The    address group is handled by the technology as a single network    entity. 
  22.  
  23.    At present these addresses are allocated to entities on a freely    available, first-come, first-served allocation basis, within the    scope of a number of administrative grounds which attempt to direct    the allocation process to result in rational use of the space, and    attempt to achieve a result of a level of equity of availability that    is expressed in a sense of multi-national "regions" [1]. 
  24.  
  25.    In examining the current management policies in further detail it is    useful to note that the IPv4 address space presents a number of    attributes in common with other public space resources, and there are    parallels in an economic analysis of this resource which include: 
  26.  
  27.  
  28.  
  29.  
  30.  
  31. Huston                                                          [Page 1] 
  32.  RFC 1744          Management of Internet Address Space     December 1994 
  33.  
  34.      - the finite nature of the resource 
  35.  
  36.       This attribute is a consequence of the underlying technology       which has defined addressed entities in terms of a 32 bit address       value.  The total pool is composed of 2**32 distinct values (not       all of which are assignable to end systems). 
  37.  
  38.     - the address space has considerable market value 
  39.  
  40.       This valuation is a consequence of the availability and extensive       deployment of the underlying Internet technology that allows       uniquely addressed entities the capability to conduct direct end-       to-end transactions with peer entities via the Internet.  The       parameters of this valuation are also influenced by considerations       of efficiency of use of the allocated space, availability of end       system based internet technologies, the availability of Internet-       based service providers and the resultant Internet market size. 
  41.  
  42.     - address space management is a necessary activity 
  43.  
  44.       Management processes are requires to ensure unique allocation and       fair access to the resource, as well as the activity of continuing       maintenance of allocation record databases. 
  45.  
  46.    Increasing rates of Internet address allocation in recent years imply    that the IPv4 address space is now a visibly finite resource, and    current projections, assuming a continuation of existing demand for    addresses predict unallocated address space exhaustion in the next 6    - 12 years (rephrasing current interim projections from the IETF    Address Lifetime Expectancy Working Group).  There are two derivative    questions that arise from this prediction.  Firstly what is the    likely outcome of unallocated address space exhaustion if it does    occur, and secondly, are there corrective processes that may be    applied to the current address management mechanisms that could allow    both more equitable allocation and potentially extend the lifetime of    the unallocated address space pool.  These two issues are considered    in the following sections. 
  47.  
  48. 2. Outcomes of Unallocated Address Space Exhaustion - No change in    current Address Management Policies 
  49.  
  50.    As the pool of available addresses for allocation depletes, the    initial anticipated outcome will be the inability of the available    address pool to service large block address allocation requests.    Such requests have already been phrased from various utility    operators, and the demand for very large address blocks is likely to    be a continuing feature of address pool management.  It is noted that    the overall majority of the allocated address space is very 
  51.  
  52.  
  53.  
  54. Huston                                                          [Page 2] 
  55.  RFC 1744          Management of Internet Address Space     December 1994 
  56.  
  57.     inefficiently utilised at present (figures of efficiency of use of    less than 1% are noted in RFC 1466, and higher efficiency utilisation    is readily achievable using more recent routing technologies, such as    Variable Length Subnet Masks (VLSM) and disjoint subnet routing).    Given the continuing depletion of the unallocated address pool, and    the consequent inability to service all address allocation requests,    it is a likely outcome of interaction between those entities with    allocated address space and those seeking address allocation that    such allocation requests could be satisfied through a private    transaction. In this situation an entity already in possession of a    sufficiently large but inefficiently utilised allocated address block    could resell the block to a third party, and then seek allocation of    a smaller address block from the remaining unallocated address space.    The implication is that both address blocks would be more efficiently    utilised, although it is the entity which has large blocks of    allocated address space which would be the primary beneficiary of    such transactions, effectively capitalising on the opportunity cost    of higher efficiency of address block use. 
  58.  
  59.    Such reselling / trading opportunities which involve the use of the    unallocated address pool would in all likelihood be a short term    scenario, as the high returns from this type of trading would    increase the allocation pressure from the pool and act to increase    depletion rates as more pressure is placed to claim large address    blocks for later resale once such blocks are no longer available from    the unallocated pool. 
  60.  
  61.    Following exhaustion of the unallocated address pool a free trading    environment in address blocks is a probable outcome, where address    blocks would be bought and sold between trading entities.  The    consequent market, if unregulated, would act to price address space    at a level commensurate with the common expectation of the market    value of addresses, trading at a price level reflecting both the    level of demand, the opportunity cost of more efficient address use,    and the opportunity cost of deployment of additional or alternate    internetworking technologies to IPv4.  It is interesting to note that    within such an environment the registry (or whatever takes the place    of a registry in such an environment) becomes analogous to a title    office, acting to record the various transactions to ensure the    continued accuracy of "ownership" and hence acts as a source of    information to the purchaser to check on the validity of the sale by    checking on the validity of the "title" of the vendor.  This impacts    on the characteristic features of Internet address registries, which    effectively become analogous to "titles offices", which typically are    structured as service entities with "lodgement fees" used to fund the    action of recording title changes.  Whether existing registries adapt    to undertake this new function, or whether other entities provide    this function is a moot point - either way the function is a 
  62.  
  63.  
  64.  
  65. Huston                                                          [Page 3] 
  66.  RFC 1744          Management of Internet Address Space     December 1994 
  67.  
  68.     necessary adjunct to such a trading environment. 
  69.  
  70.    It is also anticipated that in an unregulated environment the trade    in address blocks would very quickly concentrate to a position of    address trading between major Internet providers, where a small    number of entities would control the majority of the traded volume    (market efficiency considerations would imply that traders with large    inventories would be more efficient within this trading domain).  It    is also reasonable to expect that the Internet service providers    would dominate this trading area, as they have the greatest level of    vested interest in this market resource.  This would allow the    Internet service provider to operate with a considerably greater    degree of confidence in service lifetime expectation, as the service    provider would be in the position of price setting of the basic    address resource and be able to generate an address pool as a hedge    against local address depletion for the provider's client base.    There is of course the consequent risk of the natural tendency of    these entities forming a trading cartel, establishing a trading    monopoly position in this space, setting up a formidable barrier    against the entry of new service providers in this area of the    market.  Such a scenario readily admits the position of monopoly-    based service price setting. Compounding this is the risk that the    providers set up their own "title office", so that in effect the    major trading block actually controls the only means of establishing    legitimacy of "ownership", which in terms of risk of anti-competitive    trading practices is a very seriously damaged outcome. 
  71.  
  72.    Assuming a relatively low cost of achieving significantly higher    efficiency address utilisation than at present, then the resultant    market is bounded only by the costs of agility of renumbering.  Here    renumbering would be anticipated to occur in response to acquisition    of a different address block in response to changing local address    requirements, and the frequency of renumbering may occur in cycles of    duration between weeks and years.  Markets would also be constrained    by deployment costs, where local address trading within a provider    domain would have little cost impact on deployment services (as the    aggregated routing scenario would be unchanged for the provider and    the provider's peers) whereas trading in small sized blocks across    provider domains would result in increased operational service cost    due to increased routing costs (where efforts to create aggregated    routing entries are frustrated by the effects of address leakage into    other routing domains). 
  73.  
  74.    In examining this consequent environment the major technical outcome    is strong pressure for dynamic host address assignment services,    where the connection and disconnection of hosts into the Internet    environment will cause a local state change in allocated addresses    (which may in turn trigger consequent extended dynamic renumbering 
  75.  
  76.  
  77.  
  78. Huston                                                          [Page 4] 
  79.  RFC 1744          Management of Internet Address Space     December 1994 
  80.  
  81.     from time to time to accommodate longer term address usage trends).    It is also reasonable to predict a strengthening market for dynamic    address translation technologies, as an alternate client strategy to    the purchase of large address blocks from the trading market (this    scenario is the use of a private, potentially non-unique address    space within the client network, and the dynamic translation of end    host addresses into a smaller unique Internet routed address pool to    support external end-to-end sessions), and also the strengthened    market for firewall boundary technologies which also admit the use of    private address space within the client domain. 
  82.  
  83.    While it is not possible to accurately predict specific outcomes, it    would appear to be the case that increasing overall efficiency of    address utilisation will be most visible only after unallocated    address pool exhaustion has occurred, as there is then a consequent    strong economic motivation for such activity across all the entire    Internet address space. 
  84.  
  85.    As perhaps a cautionary comment regarding evolutionary technologies    for IPv4, it would also appear to be the case that evolutionary    technologies will not assume a quantum increase in economic viability    simply because of unallocated address pool exhaustion.  Such    technologies will only lever additional advantage over IPv4 once the    marginal cost of increased IPv4 address space deployment efficiency    exceeds the marginal cost of deployment of new technologies, a    situation which may not occur for some considerable time after    unallocated address pool exhaustion. 
  86.  
  87. 3. Modification of Current Internet Address Management Policies 
  88.  
  89.    The three major attributes of the current address allocation    procedures from the unallocated pool are "first come first served"    (FCFS) and allocation on a "once and for all" (OAFA) basis, and the    absence of any charge for address allocation (FREE). 
  90.  
  91.    As noted above, the outcomes of such a process, when constrained by    the finite quantity of the resource in question, ultimately leads to    a secondary market in the resource, where initially allocated    resources are subsequently traded at their market valuation.  This    secondary trade benefits only those entities who established a    primary position from the unallocated pool, and it is noted with    concern that the optimal behaviour while the unallocated pool exists    is to hoard allocated addresses on the basis that the secondary    market will come into existence once the pool is exhausted.  Such a    market does not benefit the original address management operation,    nor does it necessarily benefit the wider community of current and    potential interested parties in the Internet community. 
  92.  
  93.  
  94.  
  95.  Huston                                                          [Page 5] 
  96.  RFC 1744          Management of Internet Address Space     December 1994 
  97.  
  98.     It is also noted that the outcome of a free address allocation policy    is the vesting of the management of the address space to the larger    Internet Service Providers, on the basis that in the absence of end    client address allocation charging policies which have the capability    of ensuring an independent address management function, those    entities who have the greatest vested interest in the quality of the    address allocation and registration function will inevitably fund    such an operation in the absence of any other mechanism.  The risk    within this scenario is that placing the major asset of any    communications medium into the sphere of interest of the current    entities trading within that medium acts to increase the risk of    anti-competitive monopolistic trading practices. 
  99.  
  100.    An alternate address management strategy is one of allocation and    recovery, where the allocation of an address is restricted to a    defined period, so that the allocation can be regarded as a lease of    the resource.  In such an environment pricing of the resource is a    potential tool to achieve an efficient and dynamic address allocation    mechanism (although it is immediately asserted that pricing alone may    be insufficient to ensure a fair, equitable and rational outcome of    address accessibility and subsequent exploitation, and consequently    pricing and associated allocation policies would be a normative    approach to such a public resource management issue). 
  101.  
  102.    It is noted that pricing as a component of a public resource    management framework is a very common practice, where price and    policy are used together to ensure equitable access, efficient    utilisation and availability for reallocation after use.  Pricing    practices which include features of higher cost for larger address    blocks assist with equitable access to a diversity of entities who    desire address allocation (in effect a scarcity premium), and pricing    practices can be devised to encourage provider-based dynamic address    allocation and reallocation environments. 
  103.  
  104.    In the same fashion as a conventional lease, the leasee would have    the first option for renewal of the lease at the termination of the    lease period, allowing the lease to be developed and maintain a    market value.  Such pricing policies would effectively imply a    differential cost for deployment of a uniquely addressed host with    potential full Internet peering and reachability (including local    reachability) and deployment of a host with a locally defined (and    potentially non-unique) address and consequent restriction to local    reachability. 
  105.  
  106.    It is also observed that pricing policies can encourage efficient    address space utilisation through factors of opportunity cost of    unused space, balanced by the potential cost of host renumbering    practices or the cost of deployment of dynamic address allocation or 
  107.  
  108.  
  109.  
  110. Huston                                                          [Page 6] 
  111.  RFC 1744          Management of Internet Address Space     December 1994 
  112.  
  113.     translation technologies. 
  114.  
  115.    There are a number of anticipated outcomes of a management mechanism    which including pricing elements for the IPv4 address space 
  116.  
  117.    Firstly current address space utilisation projections (anticipated    useful lifetime for the pool of unallocated addresses) would extend    further into the future due to the factors of cost pressure for more    efficient address utilisation, and the additional cost of issuing a    local resource with a globally unique address and the opportunity    cost of extravagant use of global addresses with purely local    domains. 
  118.  
  119.    Secondly dynamic host address binding technologies, and dynamic    network address translation technologies would be anticipated to be    widely deployed, based on the perceived cost opportunities of using    such technologies as an alternative to extensive static host address    binding using globally unique addresses.  Use of such technologies    would imply further extension of the lifetime of the address pool. 
  120.  
  121.    Such pricing practices could be applied on a basis of all future    address allocations, leaving those entities with already allocated    address blocks outside of the lease mechanism.  Alternatively such    previous allocations could be converted to leases, applying a single    management policy across the entire address space and accordingly    levering the maximal benefit from such pricing policies in terms of    maximising the lifetime of the address space and maximising the value    of the address space.  In such a situation of conversion some level    of recognition of previous implicit OAFA allocation policies can be    offset through delay of conversion to lease and also through    conversion of such previously allocated addresses to the lease,    waiving the lease purchase costs in such cases. 
  122.  
  123. 4. Internet Environment Considerations 
  124.  
  125.    Pricing for IPv4 addresses as a component of the overall address    management framework is by no means a novel concept, and despite the    advantages such pricing policies may offer in terms of outcomes of    efficiency of utilisation, fair and equitable access, security of    allocation and consequent market value, and despite the address pool    exhaustion time offsets such policies offer, it is the undeniable    case that no explicit pricing policies have been successfully    introduced into the Internet address allocation processes to date. 
  126.  
  127.    There are two predominate reasons offered in this analysis.  The    first is the somewhat uncertain nature of the exact origin of primary    ownership of the IPv4 address space, and the unallocated address pool    in particular.  The address pool has been administered according to 
  128.  
  129.  
  130.  
  131. Huston                                                          [Page 7] 
  132.  RFC 1744          Management of Internet Address Space     December 1994 
  133.  
  134.     policies drafted by the Internet Assigned Numbers Authority (IANA).    The policies drafted by IANA are effectively policies which are the    outcome of the same consensus seeking approach used within the    Internet Standards process, and it is noted that within such an    environment unilateral declarations of ownership and related    assertions of policy control have difficulty in asserting an    effective role within the Internet community and such declarations    are generally incapable of gathering consensus support (It can be    argued that "ownership" is not a relevant concept within this domain,    as the essential attribute of such address elements are their    uniqueness within the global domain, and such an attribute is only    feasible through common recognition of a coordinated and reliable    management environment rather than the historical origin of the    resource in question).  Secondly there is no formal recognition of    the address space as being a shared international resource which sits    within the purview of national public resource management policies    and administrative entities of each nation, nor is there a    recognition of the address space as a private resource owned and    administered by a single entity. 
  135.  
  136.    Recent policy changes, whereby large segments of the unallocated    address pool have been assigned to international bodies on a regional    basis, with further assignment to bodies within national contexts,    have been undertaken with a constant address allocation policy of    FCFS, OAFA and FREE, and although some effort has been made to    increase the deployment efficiency through explicit allocation policy    enumeration, the general characteristics of address allocation are    unchanged to date (those characteristics being of course FCFS, OAFA    and FREE). 
  137.  
  138.    One potential scenario is to speculate that pricing processes imposed    by the address allocation agency are not feasible within the current    Internet environment to the extent that any such policies could    significantly motivate increased address deployment efficiency to the    levels required for longer term unallocated address pool lifetime    extension.  The lack of capability to employ pricing as a managerial    mechanism, even to the extent of cost recovery of the allocation and    subsequent registry maintenance function has a number of possible    longer term outcomes: 
  139.  
  140.     a) such functions will be restructured and operated from duly        authorised national administrative bodies for each nation.        Here the observation that the address pool delegation sequence        within the current Internet environment has not to date been        aligned with recognised national public communications resource        administrative entities is an expression of the major problem        that the unallocated address pool is not recognised as being        intrinsically the same public resource entity as the radio 
  141.  
  142.  
  143.  
  144. Huston                                                          [Page 8] 
  145.  RFC 1744          Management of Internet Address Space     December 1994 
  146.  
  147.         spectrum or the telephone number space.  The consequence of        this mismatch between existing public resource management        structures and IPv4 address space management implies that        public operation for this activity on a national basis        is not a commonly observed attribute.  The competency of such        established public resource management structures in managing        what continues to be a remarkably vibrant and dynamic        technology-influenced domain must be questioned.  Potential        outcomes may possibly include a rational and equitable address        space management mechanism, but would also in all probability        include a cost of a heavy damping factor on further        technological innovation and refinement of the underlying        technology base upon which the address space is sited as a        longer term outcome. 
  148.  
  149.     b) such functions are operated (and/or funded) by Internet Service        Providers.  This is a more common scenario at present in the        Internet IPv4 environment, and although such an operational        environment does admit the potential for adequate funding for        competent administration of the operation, the strong        association of these entities who have established interests in        the operation of enterprises based on the provision of services        across the address space (i.e., strong interest in exploiting        the address space) has a natural tendency to express domination        of the market by established interests, threatening fair access        to the common resource and threatening the open market of        deployment of the technology.  It is reasonable to suggest that        such alignments are undesirable from a public policy        perspective. 
  150.  
  151.     c) such functions are inadequately funded to service the level of        activity, and / or administrated informally and consequently        managed poorly, and the essential attribute of reliable address        space management is not achieved. 
  152.  
  153.    It is noted that these issues are largely unresolved within the    Internet community today, and tensions between established and    incoming Internet Service providers over equitable access to the    unallocated address space pool are a consequent risk. 
  154.  
  155. 5. Concluding Observations 
  156.  
  157.    In the absence of the capability to price the management of the    Internet address space at administrative cost levels, let alone the    capability to set pricing of address leasing at prices which reflect    the finite nature of the resource and reflect (even in part) the    market value of the resource, as a component of overall common    address management practices, the most likely scenario is a 
  158.  
  159.  
  160.  
  161. Huston                                                          [Page 9] 
  162.  RFC 1744          Management of Internet Address Space     December 1994 
  163.  
  164.     continuation of the FCFS, OAFA and FREE address management policies    until exhaustion of the unallocated address pool occurs. 
  165.  
  166.    It is perhaps a sad reflection of the conflict of short term    objectives and longer term considerations that the evident short term    motivations of ready and equitable access to the IPv4 address (which    were the motivational factors in determining the current Internet    address allocation policies) run the consequent risk of monopoly-    based restrictive trade and barrier-based pricing as a longer term    outcome of unallocated address space exhaustion. 
  167.  
  168.    While free address allocation and the adoption of policies which    include pricing components both ultimately produce an outcome of    strong pressure for increased address space utilisation efficiency,    the removal of the neutral presence of the unallocated address pool    does induce considerable risk of open market failure within the    Internet itself if free address allocation policies continue until    pool exhaustion has occurred. 
  169.  
  170.    Further strengthening of the current FCFS, OAFA and FREE address    allocation policies, in an effort to induce higher address    utilization efficiencies across the remaining address space is not a    viable address management strategy refinement, in so far as the    trading market will then commence before unallocated pool exhaustion,    trading in large address blocks which are precluded from such    strengthened address allocation policies. 
  171.  
  172.    The most negative aspect of this are is that these processes will    erode levels of confidence in the self regulatory capability of the    Internet community, such that significant doubts will be expressed by    the larger community the Internet process is one which is appropriate    for effective formulation of common administrative policy of one of    the core common assets of the Internet. 
  173.  
  174.    These outcomes can all be interpreted as policy failure outcomes. 
  175.  
  176.    The seriousness of these outcomes must be assessed in the terms of    the anticipated timeframe of such policy failure.  Current    expectations of unallocated address pool lifetime of 6 - 12 years    does allow the Internet community some time to revisit their methods    of administrative process definition, but this observation is    tempered by the IPv6 process and by increasing levels of pressure on    the address space in terms of growth in address demand through growth    of deployment of the Internet itself. 
  177.  
  178.    It is perhaps an appropriate conclusion to acknowledge the    impediments of existing processes to admit any significant process or    policy change that would produce a more efficient and effective 
  179.  
  180.  
  181.  
  182. Huston                                                         [Page 10] 
  183.  RFC 1744          Management of Internet Address Space     December 1994 
  184.  
  185.     address space management regime. 
  186.  
  187.    However it is this policy failure to efficiently utilise the IPv4    address space through inadequate address pool management policies,    rather than the exhaustion of the pool per se which is perhaps the    driving force to design and deploy an evolutionary technology to IPv4    which possesses as a major attribute a significantly larger address    space. 
  188.  
  189.    It is also appropriate to conclude that any outside observer of the    IPv6 refinement process will look to see if there is any evidence of    experiential learning in address management policies.  If there is to    be a successor technology for IPv4 it would be reasonable to    anticipate that associated address pool management mechanisms show a    greater degree of understanding of public resource space management    capability in the light of this experience.  If no such evidence is    forthcoming then there is no clear mechanism to instil sufficient    levels of consumer and industry confidence in such technologies in    such a way which would admit large scale public deployment,    irrespective of the technical attributes of the successor technology.    Such potential mechanisms may include pricing components irrespective    of the actual size of the address resource, given that the number's    uniqueness is a resource with inherent market value irrespective of    whether scarcity pricing premiums are relevant in such an address    space. 
  190.  
  191.    It is also appropriate to conclude that continuation of current    address space management policies run a very strong risk of    restrictive and monopoly-based trading in address space, with    consequence of the same trading practices being expressed within the    deployed Internet itself. 
  192.  
  193.    The immediate action considered to be most appropriately aligned to    both the interests of the Internet community and the broader public    community is to examine Internet address space management structures    which include pricing as well as policy components within the overall    management mechanism, and to examine the application of such    mechanisms to both the existing IPv4 address space, and to that of    any refinement or successor Internet technology base. 
  194.  
  195.  
  196.  
  197.  
  198.  
  199.  
  200.  
  201.  
  202.  
  203.  
  204.  
  205.  Huston                                                         [Page 11] 
  206.  RFC 1744          Management of Internet Address Space     December 1994 
  207.  
  208.  6. References 
  209.  
  210.    [1] Gerich, E., "Guidelines for Management of IP Address Space", RFC        1466, Merit Network, Inc., May 1993. 
  211.  
  212. 7. Security Considerations 
  213.  
  214.    Security issues are not discussed in this memo. 
  215.  
  216. 8. Author's Address 
  217.  
  218.    Geoff Huston    Australian Academic and Research Network    GPO Box 1142    Canberra  ACT  2601    Australia 
  219.  
  220.    Phone: +61 6 249 3385    Fax: +61 6 249 1369    EMail: Geoff.Huston@aarnet.edu.au 
  221.  
  222.  
  223.  
  224.  
  225.  
  226.  
  227.  
  228.  
  229.  
  230.  
  231.  
  232.  
  233.  
  234.  
  235.  
  236.  
  237.  
  238.  
  239.  
  240.  
  241.  
  242.  
  243.  
  244.  
  245.  
  246.  
  247.  
  248.  
  249.  
  250.  
  251.  
  252. Huston                                                         [Page 12] 
  253.  
  254.