home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Handbook of Infosec Terms 2.0 / Handbook_of_Infosec_Terms_Version_2.0_ISSO.iso / text / rfcs / rfc1787.txt < prev    next >
Text File  |  1996-05-07  |  21KB  |  194 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7. Network Working Group                                         Y. Rekhter Request for Comments: 1787        T.J. Watson Research Center, IBM Corp. Category: Informational                                       April 1995 
  8.  
  9.                    Routing in a Multi-provider Internet 
  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 prepared by the author on behalf of the Internet    Architecture Board (IAB). It is offered by the IAB to stimulate    discussion. 
  18.  
  19.    Over the past few years the Internet has undergone significant    changes.  Among them is the emergence of multiple Network Service    Providers, where resources that provide Internet-wide IP connectivity    (routers, links) are controlled by different organizations.  This    document presents some of the issues related to network layer routing    in a multi-provider Internet, and specifically to the unicast    routing. 
  20.  
  21. 1. Network Service Providers vs Network Service Subscribers 
  22.  
  23.    Within the current routing paradigm the service offered by a provider    at the network layer (IP) is the set of destinations (hosts) that can    be reached through the provider. Once a subscriber establishes direct    connectivity to a provider, the subscriber can in principle reach all    the destinations reachable through the provider. Since the value of    the Internet-wide connectivity service offered by a provider    increases with the number of destinations reachable through the    provider, providers are motivated to interconnect with each other. 
  24.  
  25.    In principle a provider need not offer the same service (in terms of    the set of destinations) to all of its subscribers -- for some of the    subscribers the provider may restrict the services to a subset of the    destinations reachable through the provider. In fact, for certain    types of subscribers constrained connectivity could be seen as part    of the service offered by a provider. 
  26.  
  27.    In a multi-provider environment individual providers may be driven by    diverse and sometimes even conflicting goals and objectives. Some of    the providers exist to provide connectivity to only a specific group 
  28.  
  29.  
  30.  
  31. Rekhter                                                         [Page 1] 
  32.  RFC 1787          Routing in a multi-provider Internet        April 1995 
  33.  
  34.     of Network Service Subscribers. Other providers place no constraints    on the subscribers that can subscribe to them, as long as the    subscribers pay the fee charged by the providers. Some of the    providers place certain constraints on the reselling of the    connectivity services by organizations (e.g., other providers)    attached to the providers. Some of the providers may be operated by    companies that are subject to specific regulations (e.g.,  regulated    monopoly), while other providers are completely unregulated.  The    scope of geographical coverage among providers varies from a small    region (e.g., county, town) to a country-wide, international, or even    intercontinental. 
  35.  
  36.    There is no centralized control over all the providers in the    Internet.  The providers do not always coordinate their efforts with    each other, and quite often are in competition with each other. 
  37.  
  38.    Despite all the diversity among the providers, the Internet-wide IP    connectivity is realized via Internet-wide distributed routing, which    involves multiple providers, and thus implies certain degree of    cooperation and coordination. Therefore, there is a need to balance    the providers' goals and objectives against the public interest of    Internet-wide connectivity and subscribers' choices. Further work is    needed to understand how to reach the balance. 
  39.  
  40. 2. Routing Requirements 
  41.  
  42.    Conceptually routing requirements can be classified into the    following three categories: source preferences, destination    preferences, and constraints on transit traffic. Source preferences    allow an originator of a packet to exert control over the path to a    destination.  Destination preferences allow a destination to exert    control over the path from a source to the destination. Constraints    on transit traffic allow a provider to control the traffic that can    traverse through the resources (routers, links) controlled by the    provider. 
  43.  
  44.    From a conceptual point of view the requirements over the degree of    control for source and destination preferences may vary from being    able to just provide connectivity (regardless of the path), to being    able to select immediate providers, to more complex scenarios, where    at the other extreme a subscriber may want to have complete control    over the path selection. 
  45.  
  46.    From a conceptual point of view the requirements over the degree of    control for transit traffic may vary from control based only on the    direct physical connectivity (controlling the set of organizations    directly connected to the provider), to being able to restrict    traffic to a particular set of sources or destinations, or a 
  47.  
  48.  
  49.  
  50. Rekhter                                                         [Page 2] 
  51.  RFC 1787          Routing in a multi-provider Internet        April 1995 
  52.  
  53.     combination of particular sources and destinations, or even take into    account the paths to/from these sources and/or destinations. 
  54.  
  55.    In view of a potentially wide variety of routing requirements, we    need to get a better understanding on the relative practical    importance of various routing requirements. In practice organizations    usually don't formulate their routing requirements in a vacuum. For    example, since the primary role of a provider is to provide services    to a set of subscribers, the provider usually formulates its routing    requirements based on the set of the routing requirements of the    subscribers the provider is expected to serve. 
  56.  
  57.    Support for various routing requirements should take into account the    overhead and the scope of the overhead associated with those    requirements. A situation where an organization can unilaterally    impose routing information overhead on other organization (e.g., by    requiring the other organization to maintain an additional routing    information) should be viewed as undesirable. The cost of supporting    a particular routing requirement should not be borne by organizations    that do not benefit from supporting that requirement. Ideally the    routing system should allow to shift the overhead associated with a    particular routing requirement towards the entity that instigates the    requirement (for example, there is a need to carefully balance the    overhead associated with maintaining a state needed for multi-hop    header compression vs carrying explicit forwarding information on a    per packet basis).  Organizations with simple routing requirements    shouldn't bear the same routing information overhead as organizations    with complex routing requirements. 
  58.  
  59.    A situation where the overhead associated with supporting a    particular routing requirement has to be carried by every entity    (e.g., router, host) within an organization that would like to impose    the requirement could be viewed as undesirable. An organization    should be able to instantiate its routing requirements in a more or    less central fashion, for example by utilizing just some of the    routers. 
  60.  
  61.    Even if the scope of the routing information overhead is purely    local, there is a need to perform a careful analysis of the tradeoff    between the potential benefits and the cost associated with    supporting various routing requirements. 
  62.  
  63. 3. Encapsulation 
  64.  
  65.    The technique of encapsulation allows for the creation of a "virtual"    IP overlay over an existing IP infrastructure. This has certain    implications for the Internet routing system. 
  66.  
  67.  
  68.  
  69.  Rekhter                                                         [Page 3] 
  70.  RFC 1787          Routing in a multi-provider Internet        April 1995 
  71.  
  72.     In the presence of encapsulation, a provider may no longer be able to    constrain its transit traffic to a particular set of ultimate sources    and/or destinations, as a packet may be encapsulated by some router    along the path, with the original source and/or destination addresses    being "hidden" (via encapsulation) at the Network layer. Likewise,    encapsulation may affect source and destination preferences, as a    source (or a destination) may either (a) be unaware of the    encapsulation, or (b) have little or no control over the encapsulated    segment of a path. 
  73.  
  74.    Further work is needed to understand the implications of the overlay    capabilities created via encapsulation on the semantics of routing    requirements, as well as the interaction among the routing    requirements by the entities that form the overlay and the entities    that form the underlying infrastructure. 
  75.  
  76. 4. Price Structure and its Impact on Routing 
  77.  
  78.    Routing among providers, as well as between providers and subscribers    may be influenced by the price structure employed by the providers,    as well as the usage pattern of the subscribers. A provider can view    routing as a mechanism that allows the provider to exert control over    who can use the provider's services. A subscriber can view routing as    a mechanism that allows the subscriber to exert control over the    price it pays for the Internet connectivity. 
  79.  
  80.    The need to exert control has to be carefully balanced against the    cost of the routing mechanisms needed to provide such control. In a    competitive market one could question the viability of a mechanism    whose incremental cost would be greater than the saving recovered by    the mechanism -- competitive pressure or alternate mechanisms are    likely to push providers and subscribers towards choosing the    cheapest mechanism. 
  81.  
  82. 5. Scalability 
  83.  
  84.    One of the key requirements imposed on the Internet routing is its    ability to scale. In addition to conventional metrics for scalability    (e.g., memory, CPU, bandwidth), we need to take into account    scalability with respect to the human resources required to operate    the system. The need for deployment of CIDR already showed that a    routing scheme that scales linearly with respect to the number of    connected networks, or even to the number of connected organizations    is unacceptable today, and is likely to be unacceptable in the long    term. It is not clear whether routing that scales linearly with the    number of providers is going to be acceptable in the long term. 
  85.  
  86.  
  87.  
  88.  
  89.  
  90. Rekhter                                                         [Page 4] 
  91.  RFC 1787          Routing in a multi-provider Internet        April 1995 
  92.  
  93.     Scaling implies that the Internet routing system needs to have    powerful mechanisms to provide routing information    aggregation/abstraction. 
  94.  
  95.    In the absence of Internet-wide coordination and in the presence of    competition among the providers, the aggregation/abstraction    mechanisms should minimize preconditions as well as limit the amount    of required inter-provider coordination. Ideally the routing system    should allow a provider to control the amount of its local resources    needed to deal with the routing overhead based on considerations that    are purely local to the provider. 
  96.  
  97.    One of the side effects of the routing information    aggregation/abstraction is that some of the routing information is    going to be lost. This may impact route optimality and even the    ability to find an existing route. The need for routing information    aggregation/abstraction also implies certain homogeneity of the    information to be aggregated/abstracted. This needs to be counter-    balanced against the potential diversity of routing requirements. 
  98.  
  99.    As a way to deal with the routing information loss due to    aggregation/abstraction, we need to explore mechanisms that allow    routing that is based on the on-demand acquisition of subsets of    unaggregated information. 
  100.  
  101.    The overhead associated with supporting specific routing requirements    has a direct impact on the overall scalability of the Internet    routing system. We need to get a better understanding of how various    routing requirements impact scalability. When the impact is    significant, and the requirements have practical importance we need    to develop mechanisms that allow the impact to be reduced. 
  102.  
  103. 6. Hierarchical Routing 
  104.  
  105.    Classless Inter-Domain Routing (CIDR) (RFC1518, RFC1519) that is used    today for scalable Internet-wide routing is based on the technique of    hierarchical routing. Essential to this technique is the assumption    that Network layer addresses assigned to individual entities (e.g.,    hosts, routers) reflect the position of these entities within the    network topology -- addresses are said to be "topologically    significant". With CIDR addresses assigned to most of the individual    sites are expected to reflect providers the sites are connected to --    CIDR uses "provider-based" addresses. 
  106.  
  107.    One of the fundamental consequences of using hierarchical routing is    that in order to preserve topological significance of network    addresses, changes in the network topology may need to be accompanied    by the corresponding changes in the addresses. Presence of multiple 
  108.  
  109.  
  110.  
  111. Rekhter                                                         [Page 5] 
  112.  RFC 1787          Routing in a multi-provider Internet        April 1995 
  113.  
  114.     providers serving the same geographical area implies that a    subscriber should be able to switch from one provider to another.    Since such a switch implies changes in the Internet topology, it    follows that to retain topological significance of the (provider-    based) addresses within the subscriber, the subscriber has to change    the addresses of all of its entities -- the process known as    "renumbering". There are already tools to facilitate this process --    Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP).  However, DHCP is not yet    widely deployed. Further work is needed to improve these tools, get    them widely deployed, and to integrate them with Domain Name System    (DNS). 
  115.  
  116.    Multi-level hierarchical routing allows for recapturing additional    routing information (routing entropy) due to the mismatch between    addresses and topology at a particular level in the routing hierarchy    at some higher level in the hierarchy (e.g., at an exchange point    among providers).  This enables the routing system to contain the    scope of entities impacted by the mismatch. Containing the scope of    entities could be an important factor to facilitate graceful    renumbering.  Further work is needed to develop appropriate    deployment strategies to put these capabilities in place. 
  117.  
  118.    It is important to emphasize that the requirement to maintain    topologically significant addresses doesn't need to be applied    indiscriminately to all the organizations connected to the Internet    -- hierarchical routing requires that most, but not all addresses be    topologically significant.  For a large organization it could be    sufficient if the set of destinations within the organization can be    represented within the Internet routing system as a small number of    address prefixes, even if these address prefixes are independent of    the providers that the organization uses to connect to the Internet    ("provider-independent" addresses). The volume of routing information    that a large organization would inject into the Internet routing    system would be comparable to the (aggregated) routing information    associated with a large number of small organizations. 
  119.  
  120.    Existence of multiple providers allows a subscriber to be    simultaneously connected to more than one provider (multi-homed    subscribers). CIDR offers several alternatives for handling such    cases. We need to gain more operational experience as well as better    understand tradeoffs associated with the proposed alternatives. 
  121.  
  122.    An alternative to CIDR address assignment is to assign addresses    based purely on the geographical location. However, address    assignment that reflects geographical location of an entity implies    that either (a) the Internet topology needs to be made sufficiently    congruent to the geography, or (b) addresses aren't going to be    topologically significant. In the former case we need to understand 
  123.  
  124.  
  125.  
  126. Rekhter                                                         [Page 6] 
  127.  RFC 1787          Routing in a multi-provider Internet        April 1995 
  128.  
  129.     the driving forces that would make the topology congruent to the    geography. In the latter case techniques other than hierarchical    routing need to be developed. 
  130.  
  131. 7. Routing Information Sharing 
  132.  
  133.    While ensuring Internet-wide coordination may be more and more    difficult, as the Internet continues to grow, stability and    consistency of the Internet-wide routing could significantly benefit    if the information about routing requirements of various    organizations could be shared across organizational boundaries. Such    information could be used in a wide variety of situations ranging    from troubleshooting to detecting and eliminating conflicting routing    requirements. The scale of the Internet implies that the information    should be distributed. Work is currently underway to establish    depositories of this information (Routing Registries), as well as to    develop tools that analyze, as well as utilize this information. 
  134.  
  135. 8. Summary 
  136.  
  137.    In this section we enumerate some of the issues that the IAB thinks    should be brought to the attention of the Internet community. 
  138.  
  139.    The following two tasks require the most immediate attention: 
  140.  
  141.       - further work is needed to develop technologies that facilitate         renumbering 
  142.  
  143.       - further work is needed to investigate feasibility of routing         information aggregation above the direct (immediate) provider         level 
  144.  
  145.    The following tasks are viewed as medium term: 
  146.  
  147.       - further work is needed to get a better understanding on the         relative practical importance of various routing requirements 
  148.  
  149.       - further work is needed to understand of how various routing         requirements impact scalability of the routing system 
  150.  
  151.       - further work is needed to investigate alternatives to         hierarchical routing 
  152.  
  153.    Finally, the following tasks are viewed as long term: 
  154.  
  155.       - further work is needed to understand and utilize the benefits of         routing information sharing 
  156.  
  157.  
  158.  
  159.  Rekhter                                                         [Page 7] 
  160.  RFC 1787          Routing in a multi-provider Internet        April 1995 
  161.  
  162.        - further work is needed to understand the implications of virtual         overlays created via encapsulation 
  163.  
  164.       - further work is needed to understand how different price         structures influence routing requirements 
  165.  
  166.       - further work is needed to understand how to balance the         providers' goals and objectives against the public interest of         Internet-wide connectivity and subscribers' choices. 
  167.  
  168. 9. Conclusions 
  169.  
  170.    This document presents some of the issues related to routing in a    multi-provider Internet. There are no doubt routing-related areas    that are not covered in this document. For instance, such areas as    multicast routing, or routing in the presence of mobile hosts, or    routing in the presence of a large shared media (e.g., ATM) aren't    discussed here. Further work is needed to understand the implications    of a multi-provider Internet on these areas. 
  171.  
  172.    The impact of multi-provider Internet goes well beyond just routing,    and percolates into such areas as network management,    troubleshooting, and others. Further work is needed to assess the    implications of multi-provider environment on these areas, as well as    to understand the interaction among all these areas from a system-    wide perspective. 
  173.  
  174. 10. Acknowledgments 
  175.  
  176.    Many thanks to all the IAB members, and especially to Brian    Carpenter, Robert Elz, Christian Huitema, Paul Mockapetris, and Lixia    Zhang for their contributions to this document. 
  177.  
  178. Security Considerations 
  179.  
  180.    Security issues are not discussed in this memo. 
  181.  
  182. Editor's Address 
  183.  
  184.    Yakov Rekhter    T.J. Watson Research Center IBM Corporation    P.O. Box 704, Office H3-D40    Yorktown Heights, NY 10598 
  185.  
  186.    Phone:  +1 914 784 7361    EMail:  yakov@watson.ibm.com 
  187.  
  188.  
  189.  
  190.  
  191.  
  192. Rekhter                                                         [Page 8] 
  193.  
  194.