home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Handbook of Infosec Terms 2.0 / Handbook_of_Infosec_Terms_Version_2.0_ISSO.iso / text / rfcs / rfc1932.txt < prev    next >
Text File  |  1996-05-07  |  76KB  |  731 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7. Network Working Group                                            R. Cole Request for Comments: 1932                                       D. Shur Category: Informational                           AT&T Bell Laboratories                                                            C. Villamizar                                                                      ANS                                                               April 1996 
  8.  
  9.                     IP over ATM: A Framework Document 
  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.    The discussions of the IP over ATM working group over the last    several years have produced a diverse set of proposals, some of which    are no longer under active consideration.  A categorization is    provided for the purpose of focusing discussion on the various    proposals for IP over ATM deemed of primary interest by the IP over    ATM working group.  The intent of this framework is to help clarify    the differences between proposals and identify common features in    order to promote convergence to a smaller and more mutually    compatible set of standards.  In summary, it is hoped that this    document, in classifying ATM approaches and issues will help to focus    the IP over ATM working group's direction. 
  18.  
  19. 1.  Introduction 
  20.  
  21.    The IP over ATM Working Group of the Internet Engineering Task Force    (IETF) is chartered to develop standards for routing and forwarding    IP packets over ATM sub-networks.  This document provides a    classification/taxonomy of IP over ATM options and issues and then    describes various proposals in these terms. 
  22.  
  23.    The remainder of this memorandum is organized as follows: 
  24.  
  25.    o Section 2 defines several terms relating to networking and      internetworking. 
  26.  
  27.    o Section 3 discusses the parameters for a taxonomy of the      different ATM models under discussion. 
  28.  
  29.    o Section 4 discusses the options for low level encapsulation. 
  30.  
  31.  
  32.  
  33.  Cole, Shur & Villamizar      Informational                      [Page 1] 
  34.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  35.  
  36.     o Section 5 discusses tradeoffs between connection oriented and      connectionless approaches. 
  37.  
  38.    o Section 6 discusses the various means of providing direct      connections across IP subnet boundaries. 
  39.  
  40.    o Section 7 discusses the proposal to extend IP routing to better      accommodate direct connections across IP subnet boundaries. 
  41.  
  42.    o Section 8 identifies several prominent IP over ATM proposals that      have been discussed within the IP over ATM Working Group and      their relationship to the framework described in this document. 
  43.  
  44.    o Section 9 addresses the relationship between the documents      developed in the IP over ATM and related working groups and the      various models discussed. 
  45.  
  46. 2.  Definitions and Terminology 
  47.  
  48.    We define several terms: 
  49.  
  50.    A Host or End System: A host delivers/receives IP packets to/from      other systems, but does not relay IP packets. 
  51.  
  52.    A Router or Intermediate System: A router delivers/receives IP      packets to/from other systems, and relays IP packets among      systems. 
  53.  
  54.    IP Subnet: In an IP subnet, all members of the subnet are able to       transmit packets to all other members of the subnet directly,       without forwarding by intermediate entities.  No two subnet       members are considered closer in the IP topology than any other.       From an IP routing and IP forwarding standpoint a subnet is       atomic, though there may be repeaters, hubs, bridges, or switches       between the physical interfaces of subnet members. 
  55.  
  56.    Bridged IP Subnet: A bridged IP subnet is one in which two or       more physically disjoint media are made to appear as a single IP       subnet.  There are two basic types of bridging, media access       control (MAC) level, and proxy ARP (see section 6). 
  57.  
  58.    A Broadcast Subnet: A broadcast network supports an arbitrary       number of hosts and routers and additionally is capable of       transmitting a single IP packet to all of these systems. 
  59.  
  60.    A Multicast Capable Subnet: A multicast capable subnet supports      a facility to send a packet which reaches a subset of the      destinations on the subnet.  Multicast setup may be sender 
  61.  
  62.  
  63.  
  64. Cole, Shur & Villamizar      Informational                      [Page 2] 
  65.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  66.  
  67.       initiated, or leaf initiated.  ATM UNI 3.0 [4] and UNI 3.1      support only sender initiated while IP supports leaf initiated      join.  UNI 4.0 will support leaf initiated join. 
  68.  
  69.    A Non-Broadcast Multiple Access (NBMA) Subnet: An NBMA supports      an arbitrary number of hosts and routers but does not      natively support a convenient multi-destination connectionless      transmission facility, as does a broadcast or multicast capable      subnetwork. 
  70.  
  71.    An End-to-End path: An end-to-end path consists of two hosts which       can communicate with one another over an arbitrary number of       routers and subnets. 
  72.  
  73.    An internetwork: An internetwork (small "i") is the concatenation       of networks, often of various different media and lower level       encapsulations, to form an integrated larger network supporting       communication between any of the hosts on any of the component       networks.  The Internet (big "I") is a specific well known       global concatenation of (over 40,000 at the time of writing)       component networks. 
  74.  
  75.    IP forwarding: IP forwarding is the process of receiving a packet       and using a very low overhead decision process determining how       to handle the packet.  The packet may be delivered locally       (for example, management traffic) or forwarded externally.  For       traffic that is forwarded externally, the IP forwarding process       also determines which interface the packet should be sent out on,       and if necessary, either removes one media layer encapsulation       and replaces it with another, or modifies certain fields in the       media layer encapsulation. 
  76.  
  77.    IP routing: IP routing is the exchange of information that takes       place in order to have available the information necessary to       make a correct IP forwarding decision. 
  78.  
  79.    IP address resolution: A quasi-static mapping exists between IP       address on the local IP subnet and media address on the local       subnet.  This mapping is known as IP address resolution.       An address resolution protocol (ARP) is a protocol supporting       address resolution. 
  80.  
  81.    In order to support end-to-end connectivity, two techniques are used.    One involves allowing direct connectivity across classic IP subnet    boundaries supported by certain NBMA media, which includes ATM.  The    other involves IP routing and IP forwarding.  In essence, the former    technique is extending IP address resolution beyond the boundaries of    the IP subnet, while the latter is interconnecting IP subnets. 
  82.  
  83.  
  84.  
  85. Cole, Shur & Villamizar      Informational                      [Page 3] 
  86.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  87.  
  88.     Large internetworks, and in particular the Internet, are unlikely to    be composed of a single media, or a star topology, with a single    media at the center.  Within a large network supporting a common    media, typically any large NBMA such as ATM, IP routing and IP    forwarding must always be accommodated if the internetwork is larger    than the NBMA, particularly if there are multiple points of    interconnection with the NBMA and/or redundant, diverse    interconnections. 
  89.  
  90.    Routing information exchange in a very large internetwork can be    quite dynamic due to the high probability that some network elements    are changing state.  The address resolution space consumption and    resource consumption due to state change, or maintenance of state    information is rarely a problem in classic IP subnets.  It can become    a problem in large bridged networks or in proposals that attempt to    extend address resolution beyond the IP subnet.  Scaling properties    of address resolution and routing proposals, with respect to state    information and state change, must be considered. 
  91.  
  92. 3.  Parameters Common to IP Over ATM Proposals 
  93.  
  94.    In some discussion of IP over ATM distinctions have made between    local area networks (LANs), and wide area networks (WANs) that do not    necessarily hold.  The distinction between a LAN, MAN and WAN is a    matter of geographic dispersion.  Geographic dispersion affects    performance due to increased propagation delay. 
  95.  
  96.    LANs are used for network interconnections at the the major Internet    traffic interconnect sites.  Such LANs have multiple administrative    authorities, currently exclusively support routers providing transit    to multihomed internets, currently rely on PVCs and static address    resolution, and rely heavily on IP routing.  Such a configuration    differs from the typical LANs used to interconnect computers in    corporate or campus environments, and emphasizes the point that prior    characterization of LANs do not necessarily hold.  Similarly, WANs    such as those under consideration by numerous large IP providers, do    not conform to prior characterizations of ATM WANs in that they have    a single administrative authority and a small number of nodes    aggregating large flows of traffic onto single PVCs and rely on IP    routers to avoid forming congestion bottlenecks within ATM. 
  97.  
  98.    The following characteristics of the IP over ATM internetwork may be    independent of geographic dispersion (LAN, MAN, or WAN). 
  99.  
  100.    o The size of the IP over ATM internetwork (number of nodes). 
  101.  
  102.    o The size of ATM IP subnets (LIS) in the ATM Internetwork. 
  103.  
  104.  
  105.  
  106.  Cole, Shur & Villamizar      Informational                      [Page 4] 
  107.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  108.  
  109.     o Single IP subnet vs multiple IP subnet ATM internetworks. 
  110.  
  111.    o Single or multiple administrative authority. 
  112.  
  113.    o Presence of routers providing transit to multihomed internets. 
  114.  
  115.    o The presence or absence of dynamic address resolution. 
  116.  
  117.    o The presence or absence of an IP routing protocol. 
  118.  
  119. IP over ATM should therefore be characterized by: 
  120.  
  121.    o Encapsulations below the IP level. 
  122.  
  123.    o Degree to which a connection oriented lower level is available      and utilized. 
  124.  
  125.    o Type of address resolution at the IP subnet level (static or      dynamic). 
  126.  
  127.    o Degree to which address resolution is extended beyond the IP      subnet boundary. 
  128.  
  129.    o The type of routing (if any) supported above the IP level. 
  130.  
  131. ATM-specific attributes of particular importance include: 
  132.  
  133.    o The different types of services provided by the ATM Adaptation      Layers (AAL).  These specify the Quality-of-Service, the      connection-mode, etc.  The models discussed within this document      assume an underlying connection-oriented service. 
  134.  
  135.    o The type of virtual circuits used, i.e., PVCs versus SVCs.  The      PVC environment requires the use of either static tables for      ATM-to-IP address mapping or the use of inverse ARP, while the      SVC environment requires ARP functionality to be provided. 
  136.  
  137.    o The type of support for multicast services.  If point-to-point      services only are available, then a server for IP multicast is      required.  If point-to-multipoint services are available, then      IP multicast can be supported via meshes of point-to-multipoint      connections (although use of a server may be necessary due to      limits on the number of multipoint VCs able to be supported or to      maintain the leaf initiated join semantics). 
  138.  
  139.    o The presence of logical link identifiers (VPI/VCIs) and the      various information element (IE) encodings within the ATM SVC      signaling specification, i.e., the ATM Forum UNI version 3.1. 
  140.  
  141.  
  142.  
  143. Cole, Shur & Villamizar      Informational                      [Page 5] 
  144.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  145.  
  146.       This allows a VC originator to specify a range of "layer"      entities as the destination "AAL User".  The AAL specifications      do not prohibit any particular "layer X" from attaching      directly to a local AAL service.  Taken together these points      imply a range of methods for encapsulation of upper layer      protocols over ATM. For example, while LLC/SNAP encapsulation is      one approach (the default), it is also possible to bind virtual      circuits to higher level entities in the TCP/IP protocol stack.      Some examples of the latter are single VC per protocol binding,      TULIP, and TUNIC, discussed further in Section 4. 
  147.  
  148.    o The number and type of ATM administrative domains/networks, and      type of addressing used within an administrative domain/network.      In particular, in the single domain/network case, all attached      systems may be safely assumed to be using a single common      addressing format, while in the multiple domain case, attached      stations may not all be using the same common format,      with corresponding implications on address resolution.  (See      Appendix A for a discussion of some of the issues that arise      when multiple ATM address formats are used in the same logical      IP subnet (LIS).) Also security/authentication is much more of a      concern in the multiple domain case. 
  149.  
  150.    IP over ATM proposals do not universally accept that IP routing over    an ATM network is required.  Certain proposals rely on the following    assumptions: 
  151.  
  152.    o The widespread deployment of ATM within premises-based networks,      private wide-area networks and public networks, and 
  153.  
  154.    o The definition of interfaces, signaling and routing protocols      among private ATM networks. 
  155.  
  156.    The above assumptions amount to ubiquitous deployment of a seamless    ATM fabric which serves as the hub of a star topology around which    all other media is attached.  There has been a great deal of    discussion over when, if ever, this will be a realistic assumption    for very large internetworks, such as the Internet.  Advocates of    such approaches point out that even if these are not relevant to very    large internetworks such as the Internet, there may be a place for    such models in smaller internetworks, such as corporate networks. 
  157.  
  158.    The NHRP protocol (Section 8.2), not necessarily specific to ATM,    would be particularly appropriate for the case of ubiquitous ATM    deployment.  NHRP supports the establishment of direct connections    across IP subnets in the ATM domain.  The use of NHRP does not    require ubiquitous ATM deployment, but currently imposes topology    constraints to avoid routing loops (see Section 7).  Section 8.2 
  159.  
  160.  
  161.  
  162. Cole, Shur & Villamizar      Informational                      [Page 6] 
  163.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  164.  
  165.     describes NHRP in greater detail. 
  166.  
  167.    The Peer Model assumes that internetwork layer addresses can be    mapped onto ATM addresses and vice versa, and that reachability    information between ATM routing and internetwork layer routing can be    exchanged.  This approach has limited applicability unless ubiquitous    deployment of ATM holds.  The peer model is described in Section 8.4. 
  168.  
  169.    The Integrated Model proposes a routing solution supporting an    exchange of routing information between ATM routing and higher level    routing.  This provides timely external routing information within    the ATM routing and provides transit of external routing information    through the ATM routing between external routing domains.  Such    proposals may better support a possibly lengthy transition during    which assumptions of ubiquitous ATM access do not hold.  The    Integrated Model is described in Section 8.5. 
  170.  
  171.    The Multiprotocol over ATM (MPOA) Sub-Working Group was formed by the    ATM Forum to provide multiprotocol support over ATM. The MPOA effort    is at an early stage at the time of this writing.  An MPOA baseline    document has been drafted, which provides terminology for further    discussion of the architecture.  This document is available from the    FTP server ftp.atmforum.com in pub/contributions as the file atm95-    0824.ps or atm95-0824.txt. 
  172.  
  173. 4.  Encapsulations and Lower Layer Identification 
  174.  
  175.    Data encapsulation, and the identification of VC endpoints,    constitute two important issues that are somewhat orthogonal to the    issues of network topology and routing.  The relationship between    these two issues is also a potential sources of confusion.  In    conventional LAN technologies the 'encapsulation' wrapped around a    packet of data typically defines the (de)multiplexing path within    source and destination nodes (e.g.  the Ethertype field of an    Ethernet packet).  Choice of the protocol endpoint within the    packet's destination node is essentially carried 'in-band'. 
  176.  
  177.    As the multiplexing is pushed towards ATM and away from LLC/SNAP    mechanism, a greater burden will be placed upon the call setup and    teardown capacity of the ATM network.  This may result in some    questions being raised regarding the scalability of these lower level    multiplexing options. 
  178.  
  179.    With the ATM Forum UNI version 3.1 service the choice of endpoint    within a destination node is made 'out of band' - during the Call    Setup phase.  This is quite independent of any in-band encapsulation    mechanisms that may be in use.  The B-LLI Information Element allows    Layer 2 or Layer 3 entities to be specified as a VC's endpoint.  When 
  180.  
  181.  
  182.  
  183. Cole, Shur & Villamizar      Informational                      [Page 7] 
  184.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  185.  
  186.     faced with an incoming SETUP message the Called Party will search    locally for an AAL User that claims to provide the service of the    layer specified in the B-LLI.  If one is found then the VC will be    accepted (assuming other conditions such as QoS requirements are also    met). 
  187.  
  188.    An obvious approach for IP environments is to simply specify the    Internet Protocol layer as the VCs endpoint, and place IP packets    into AAL--SDUs for transmission.  This is termed 'VC multiplexing' or    'Null Encapsulation', because it involves terminating a VC (through    an AAL instance) directly on a layer 3 endpoint.  However, this    approach has limitations in environments that need to support    multiple layer 3 protocols between the same two ATM level endpoints.    Each pair of layer 3 protocol entities that wish to exchange packets    require their own VC. 
  189.  
  190.  
  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.  Cole, Shur & Villamizar      Informational                      [Page 8] 
  225.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  226.  
  227.     RFC-1483 [6] notes that VC multiplexing is possible, but focuses on    describing an alternative termed 'LLC/SNAP Encapsulation'.  This    allows any set of protocols that may be uniquely identified by an    LLC/SNAP header to be multiplexed onto a single VC. Figure 1 shows    how this works for IP packets - the first 3 bytes indicate that the    payload is a Routed Non-ISO PDU, and the Organizationally Unique    Identifier (OUI) of 0x00-00-00 indicates that the Protocol Identifier    (PID) is derived from the EtherType associated with IP packets    (0x800).  ARP packets are multiplexed onto a VC by using a PID of    0x806 instead of 0x800.                                                .---------------.                                                :               :                                                :   IP Packet   :                                                :               :                                                 ---------------                                                  :           :                                                  :           :                  8 byte header                   V           V       .-------------.-------------.------------.---------------.       :             :             :            :               :       :             :             :            : Encapsulated  :       : 0xAA-AA-03  :  0x00-00-00 :   0x08-00  :    Payload    :       :             :             :            :               :        -------------^-------------^------------^---------------        :                                     :   :           :        :   (LLC)         (OUI)         (PID) :   :           :        V                                     V   V           V      .----------------------------------------------------------.      :                                                          :      :                          AAL SDU                         :      :                                                          :       ----------------------------------------------------------             Figure 1:  IP packet encapsulated in an AAL5 SDU 
  228.  
  229.  
  230.  
  231.  
  232.  
  233.  
  234.  
  235.  
  236.  
  237.  
  238.  
  239.  
  240.  
  241.  
  242.  
  243.  
  244.  
  245.  Cole, Shur & Villamizar      Informational                      [Page 9] 
  246.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  247.  
  248.        .----------.     .----------.    .---------.     .----------.       :          :     :          :    :         :     :          :       :    IP    :     :   ARP    :    :AppleTalk:     :   etc... :       :          :     :          :    :         :     :          :        ----------       ----------      ---------       ----------          ^    :           ^    :         ^     :          ^     :          :    :           :    :         :     :          :     :          :    V           :    V         :     V          :     V       .-----------------------------------------------------------.       :                                                           :       :  0x800             0x806          0x809            other  :       :                                                           :       :         Instance of layer using LLC/SNAP header to        :       :            perform multiplexing/demultiplexing            :       :                                                           :        -----------------------------------------------------------                                ^  :                                :  :                                :  V                         .------------------.                         :                  :                         : Instance of AAL5 :                         :    terminating   :                         :      one VCC     :                         :                  :                          ------------------ 
  249.  
  250.         Figure 2: LLC/SNAP encapsulation allows more than just                            IP or ARP per VC. 
  251.  
  252.    Whatever layer terminates a VC carrying LLC/SNAP encapsulated traffic    must know how to parse the AAL--SDUs in order to retrieve the    packets.  The recently approved signalling standards for IP over ATM    are more explicit, noting that the default SETUP message used to    establish IP over ATM VCs must carry a B-LLI specifying an ISO 8802/2    Layer 2 (LLC) entity as each VCs endpoint.  More significantly, there    is no information carried within the SETUP message about the identity    of the layer 3 protocol that originated the request - until the    packets begin arriving the terminating LLC entity cannot know which    one or more higher layers are packet destinations. 
  253.  
  254.    Taken together, this means that hosts require a protocol entity to    register with the host's local UNI 3.1 management layer as being an    LLC entity, and this same entity must know how to handle and generate    LLC/SNAP encapsulated packets.  The LLC entity will also require    mechanisms for attaching to higher layer protocols such as IP and    ARP.  Figure 2 attempts to show this, and also highlights the fact    that such an LLC entity might support many more than just IP and ARP. 
  255.  
  256.  
  257.  
  258. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 10] 
  259.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  260.  
  261.     In fact the combination of RFC 1483 LLC/SNAP encapsulation, LLC    entities terminating VCs, and suitable choice of LLC/SNAP values, can    go a long way towards providing an integrated approach to building    multiprotocol networks over ATM. 
  262.  
  263.    The processes of actually establishing AAL Users, and identifying    them to the local UNI 3.1 management layers, are still undefined and    are likely to be very dependent on operating system environments. 
  264.  
  265.    Two encapsulations have been discussed within the IP over ATM working    group which differ from those given in RFC-1483 [6].  These have the    characteristic of largely or totally eliminating IP header overhead.    These models were discussed in the July 1993 IETF meeting in    Amsterdam, but have not been fully defined by the working group. 
  266.  
  267.    TULIP and TUNIC assume single hop reachability between IP entities.    Following name resolution, address resolution, and SVC signaling, an    implicit binding is established between entities in the two hosts.    In this case full IP headers (and in particular source and    destination addresses) are not required in each data packet. 
  268.  
  269.    o The first model is "TCP and UDP over Lightweight IP" (TULIP)      in which only the IP protocol field is carried in each packet,      everything else being bound at call set-up time.  In this      case the implicit binding is between the IP entities in each      host.  Since there is no further routing problem once the binding      is established, since AAL5 can indicate packet size, since      fragmentation cannot occur, and since ATM signaling will handle      exception conditions, the absence of all other IP header fields      and of ICMP should not be an issue.  Entry to TULIP mode would      occur as the last stage in SVC signaling, by a simple extension      to the encapsulation negotiation described in RFC-1755 [10]. 
  270.  
  271.      TULIP changes nothing in the abstract architecture of the IP      model, since each host or router still has an IP address which is      resolved to an ATM address.  It simply uses the point-to-point      property of VCs to allow the elimination of some per-packet      overhead.  The use of TULIP could in principle be negotiated on a      per-SVC basis or configured on a per-PVC basis. 
  272.  
  273.    o The second model is "TCP and UDP over a Nonexistent IP      Connection" (TUNIC). In this case no network-layer information      is carried in each packet, everything being bound at virtual      circuit set-up time.  The implicit binding is between two      applications using either TCP or UDP directly over AAL5 on a      dedicated VC.  If this can be achieved, the IP protocol field has      no useful dynamic function.  However, in order to achieve binding      between two applications, the use of a well-known port number 
  274.  
  275.  
  276.  
  277. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 11] 
  278.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  279.  
  280.       in classical IP or in TULIP mode may be necessary during call      set-up.  This is a subject for further study and would require      significant extensions to the use of SVC signaling described in      RFC-1755 [10]. 
  281.  
  282.     Encapsulation   In setup message            Demultiplexing     -------------+--------------------------+------------------------     SNAP/LLC     _ nothing                  _ source and destination                  _                          _ address, protocol                  _                          _ family, protocol, ports                  _                          _     NULL encaps  _ protocol family          _ source and destination                  _                          _ address, protocol, ports                  _                          _     TULIP        _ source and destination   _ protocol, ports                  _ address, protocol family _                  _                          _     TUNIC - A    _ source and destination   _ ports                  _ address, protocol family _                  _ protocol                 _                  _                          _     TUNIC - B    _ source and destination   _ nothing                  _ address, protocol family _                  _ protocol, ports          _ 
  283.  
  284.                  Table 1:  Summary of Encapsulation Types 
  285.  
  286. TULIP/TUNIC can be presented as being on one end of a continuum opposite the SNAP/LLC encapsulation, with various forms of null encapsulation somewhere in the middle.  The continuum is simply a matter of how much is moved from in-stream demultiplexing to call setup demultiplexing. The various encapsulation types are presented in Table 1. 
  287.  
  288. Encapsulations such as TULIP and TUNIC make assumptions with regard to the desirability to support connection oriented flow.  The tradeoffs between connection oriented and connectionless are discussed in Section 5. 
  289.  
  290.  
  291.  
  292.  
  293.  
  294.  
  295.  
  296.  
  297.  
  298.  
  299.  
  300.  
  301.  
  302. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 12] 
  303.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  304.  
  305.  5.  Connection Oriented and Connectionless Tradeoffs 
  306.  
  307. The connection oriented and connectionless approaches each offer advantages and disadvantages.  In the past, strong advocates of pure connection oriented and pure connectionless architectures have argued intensely.  IP over ATM does not need to be purely connectionless or purely connection oriented. 
  308.  
  309.     APPLICATION       Pure Connection Oriented Approach     ----------------+-------------------------------------------------     General         _ Always set up a VC                     _     Short Duration  _ Set up a VC.  Either hold the packet during VC     UDP (DNS)       _ setup or drop it and await a retransmission.                     _ Teardown on a timer basis.                     _     Short Duration  _ Set up a VC.  Either hold packet(s) during VC     TCP (SMTP)      _ setup or drop them and await retransmission.                     _ Teardown on detection of FIN-ACK or on a timer                     _ basis.                     _     Elastic (TCP)   _ Set up a VC same as above.  No clear method to     Bulk Transfer   _ set QoS parameters has emerged.                     _     Real Time       _ Set up a VC.  QoS parameters are assumed to     (audio, video)  _ precede traffic in RSVP or be carried in some                     _ form within the traffic itself. 
  310.  
  311.        Table 2: Connection Oriented vs. Connectionless - a) a pure                       connection oriented approach 
  312.  
  313. ATM with basic AAL 5 service is connection oriented.  The IP layer above ATM is connectionless.  On top of IP much of the traffic is supported by TCP, a reliable end-to-end connection oriented protocol. A fundamental question is to what degree is it beneficial to map different flows above IP into separate connections below IP.  There is a broad spectrum of opinion on this. 
  314.  
  315. As stated in section 4, at one end of the spectrum, IP would remain highly connectionless and set up single VCs between routers which are adjacent on an IP subnet and for which there was active traffic flow. All traffic between the such routers would be multiplexed on a single ATM VC. At the other end of the spectrum, a separate ATM VC would be created for each identifiable flow.  For every unique TCP or UDP address and port pair encountered a new VC would be required.  Part of the intensity of early arguments has been over failure to recognize that there is a middle ground. 
  316.  
  317.  
  318.  
  319. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 13] 
  320.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  321.  
  322.  ATM offers QoS and traffic management capabilities that are well suited for certain types of services.  It may be advantageous to use separate ATM VC for such services.  Other IP services such as DNS, are ill suited for connection oriented delivery, due to their normal very short duration (typically one packet in each direction).  Short duration transactions, even many using TCP, may also be poorly suited for a connection oriented model due to setup and state overhead.  ATM QoS and traffic management capabilities may be poorly suited for elastic traffic. 
  323.  
  324.     APPLICATION       Middle Ground     ----------------+-------------------------------------------------     General         _ Use RSVP or other indication which clearly                     _ indicate a VC is needed and what QoS parameters                     _ are appropriate.                     _     Short Duration  _ Forward hop by hop.  RSVP is unlikely to precede     UDP (DNS)       _ this type of traffic.                     _     Short Duration  _ Forward hop by hop unless RSVP indicates     TCP (SMTP)      _ otherwise.  RSVP is unlikely to precede this                     _ type of traffic.                     _     Elastic (TCP)   _ By default hop by hop forwarding is used.     Bulk Transfer   _ However, RSVP information, local configuration                     _ about TCP port number usage, or a locally                     _ implemented method for passing QoS information                     _ from the application to the IP/ATM driver may                     _ allow/suggest the establishment of direct VCs.                     _     Real Time       _ Forward hop by hop unless RSVP indicates     (audio, video)  _ otherwise.  RSVP will indicate QoS requirements.                     _ It is assumed RSVP will generally be used for                     _ this case.  A local decision can be made as to                     _ whether the QoS is better served by a separate                     _ VC. 
  325.  
  326.  Table 3: Connection Oriented vs.  Connectionless - b) a middle ground                                 approach 
  327.  
  328.  
  329.  
  330.  
  331.  
  332.  
  333.  
  334.  
  335.  
  336.  
  337.  
  338.  Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 14] 
  339.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  340.  
  341.      APPLICATION       Pure Connectionless Approach     ----------------+-------------------------------------------------     General         _ Always forward hop by hop.  Use queueing                     _ algorithms implemented at the IP layer to                     _ support reservations such as those specified by                     _ RSVP.                     _     Short Duration  _ Forward hop by hop.     UDP (DNS)       _                     _     Short Duration  _ Forward hop by hop.     TCP (SMTP)      _                     _     Elastic (TCP)   _ Forward hop by hop.  Assume ability of TCP to     Bulk Transfer   _ share bandwidth (within a VBR VC) works as well                     _ or better than ATM traffic management.                     _     Real Time       _ Forward hop by hop.  Assume that queueing     (audio, video)  _ algorithms at the IP level can be designed to                     _ work with sufficiently good performance                     _ (e.g., due to support for predictive                     _ reservation). 
  342.  
  343.        Table 4: Connection Oriented vs.  Connectionless - c) a pure                         connectionless approach 
  344.  
  345.    Work in progress is addressing how QoS requirements might be    expressed and how the local decisions might be made as to whether    those requirements are best and/or most cost effectively accomplished    using ATM or IP capabilities.  Table 2, Table 3, and Table 4 describe    typical treatment of various types of traffic using a pure connection    oriented approach, middle ground approach, and pure connectionless    approach. 
  346.  
  347.    The above qualitative description of connection oriented vs    connectionless service serve only as examples to illustrate differing    approaches.  Work in the area of an integrated service model, QoS and    resource reservation are related to but outside the scope of the IP    over ATM Work Group.  This work falls under the Integrated Services    Work Group (int-serv) and Reservation Protocol Work Group (rsvp), and    will ultimately determine when direct connections will be    established.  The IP over ATM Work Group can make more rapid progress    if concentrating solely on how direct connections are established. 
  348.  
  349.  
  350.  
  351.  
  352.  
  353.  
  354.  
  355. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 15] 
  356.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  357.  
  358.  6.  Crossing IP Subnet Boundaries 
  359.  
  360.    A single IP subnet will not scale well to a large size.  Techniques    which extend the size of an IP subnet in other media include MAC    layer bridging, and proxy ARP bridging. 
  361.  
  362.    MAC layer bridging alone does not scale well.  Protocols such as ARP    rely on the media broadcast to exchange address resolution    information.  Most bridges improve scaling characteristics by    capturing ARP packets and retaining the content, and distributing the    information among bridging peers.  The ARP information gathered from    ARP replies is broadcast only where explicit ARP requests are made.    This technique is known as proxy ARP. 
  363.  
  364.    Proxy ARP bridging improves scaling by reducing broadcast traffic,    but still suffers scaling problems.  If the bridged IP subnet is part    of a larger internetwork, a routing protocol is required to indicate    what destinations are beyond the IP subnet unless a statically    configured default route is used.  A default route is only applicable    to a very simple topology with respect to the larger internet and    creates a single point of failure.  Because internets of enormous    size create scaling problems for routing protocols, the component    networks of such large internets are often partitioned into areas,    autonomous systems or routing domains, and routing confederacies. 
  365.  
  366.    The scaling limits of the simple IP subnet require a large network to    be partitioned into smaller IP subnets.  For NBMA media like ATM,    there are advantages to creating direct connections across the entire    underlying NBMA network.  This leads to the need to create direct    connections across IP subnet boundaries. 
  367.  
  368.  
  369.  
  370.  
  371.  
  372.  
  373.  
  374.  
  375.  
  376.  
  377.  
  378.  
  379.  
  380.  
  381.  
  382.  
  383.  
  384.  
  385.  
  386.  
  387.  
  388. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 16] 
  389.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  390.  
  391.                                  .----------.                        ---------<  Non-ATM :           .-------.   /       /-<  Subnet  >-\           :Sub-ES >--/        :  ----------  :            -------            :              :                               :              :                            .--^---.       .--^---.                            :Router:       :Router:                             -v-v--         -v-v--                              : :            : :                   .--------. : : .--------. : : .--------.       .-------.   :        >-/ \-<        >-/ \-<        :   .-------.       :Sub-ES :---: Subnet :-----: Subnet :-----: Subnet :---:Sub-ES :        -------    :        :     :        :     :        :    -------                    --------       ---v----       --------                                      :                                   .--^----.                                   :Sub-ES :                                    ------- 
  392.  
  393.     Figure 3: A configuration with both ATM-based and non-ATM based                                 subnets. 
  394.  
  395.    For example, figure 3 shows an end-to-end configuration consisting of    four components, three of which are ATM technology based, while the    fourth is a standard IP subnet based on non-ATM technology.  End-    systems (either hosts or routers) attached to the ATM-based networks    may communicate either using the Classical IP model or directly via    ATM (subject to policy constraints).  Such nodes may communicate    directly at the IP level without necessarily needing an intermediate    router, even if end-systems do not share a common IP-level network    prefix.  Communication with end-systems on the non-ATM-based    Classical IP subnet takes place via a router, following the Classical    IP model (see Section 8.1 below). 
  396.  
  397.    Many of the problems and issues associated with creating such direct    connections across subnet boundaries were originally being addressed    in the IETF's IPLPDN working group and the IP over ATM working group.    This area is now being addressed in the Routing over Large Clouds    working group.  Examples of work performed in the IPLPDN working    group include short-cut routing (proposed by P. Tsuchiya) and    directed ARP RFC-1433 [5] over SMDS networks.  The ROLC working group    has produced the distributed ARP server architectures and the NBMA    Address Resolution Protocol (NARP) [7].  The Next Hop Resolution    Protocol (NHRP) is still work in progress, though the ROLC WG is    considering advancing the current document.  Questions/issues    specifically related to defining a capability to cross IP subnet    boundaries include: 
  398.  
  399.  
  400.  
  401. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 17] 
  402.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  403.  
  404.     o How can routing be optimized across multiple logical IP subnets      over both a common ATM based and a non-ATM based infrastructure.      For example, in Figure 3, there are two gateways/routers between      the non-ATM subnet and the ATM subnets.  The optimal path      from end-systems on any ATM-based subnet to the non ATM-based      subnet is a function of the routing state information of the two      routers. 
  405.  
  406.    o How to incorporate policy routing constraints. 
  407.  
  408.    o What is the proper coupling between routing and address      resolution particularly with respect to off-subnet communication. 
  409.  
  410.    o What are the local procedures to be followed by hosts and      routers. 
  411.  
  412.    o Routing between hosts not sharing a common IP-level (or L3)      network prefix, but able to be directly connected at the NBMA      media level. 
  413.  
  414.    o Defining the details for an efficient address resolution      architecture including defining the procedures to be followed by      clients and servers (see RFC-1433 [5], RFC-1735 [7] and NHRP). 
  415.  
  416.    o How to identify the need for and accommodate special purpose SVCs      for control or routing and high bandwidth data transfers. 
  417.  
  418.    For ATM (unlike other NBMA media), an additional complexity in    supporting IP routing over these ATM internets lies in the    multiplicity of address formats in UNI 3.0 [4].  NSAP modeled address    formats only are supported on "private ATM" networks, while either 1)    E.164 only, 2) NSAP modeled formats only, or 3) both are supported on    "public ATM" networks.  Further, while both the E.164 and NSAP    modeled address formats are to be considered as network points of    attachment, it seems that E.164 only networks are to be considered as    subordinate to "private networks", in some sense.  This leads to some    confusion in defining an ARP mechanism in supporting all combinations    of end-to-end scenarios (refer to the discussion in Appendix A on the    possible scenarios to be supported by ARP). 
  419.  
  420. 7.  Extensions to IP Routing 
  421.  
  422.    RFC-1620 [3] describes the problems and issues associated with direct    connections across IP subnet boundaries in greater detail, as well as    possible solution approaches.  The ROLC WG has identified persistent    routing loop problems that can occur if protocols which lose    information critical to path vector routing protocol loop suppression    are used to accomplish direct connections across IP subnet 
  423.  
  424.  
  425.  
  426. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 18] 
  427.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  428.  
  429.     boundaries. 
  430.  
  431.    The problems may arise when a destination network which is not on the    NBMA network is reachable via different routers attached to the NBMA    network.  This problem occurs with proposals that attempt to carry    reachability information, but do not carry full path attributes (for    path vector routing) needed for inter-AS path suppression, or full    metrics (for distance vector or link state routing even if path    vector routing is not used) for intra-AS routing. 
  432.  
  433.    For example, the NHRP protocol may be used to support the    establishment of direct connections across subnetwork boundaries.    NHRP assumes that routers do run routing protocols (intra and/or    inter domain) and/or static routing.  NHRP further assumes that    forwarding tables constructed by these protocols result in a steady    state loop-free forwarding.  Note that these two assumptions do not    impose any additional requirements on routers, beyond what is    required in the absence of NHRP. 
  434.  
  435.    NHRP runs in addition to routing protocols, and provides the    information that allows the elimination of multiple IP hops (the    multiple IP hops result from the forwarding tables constructed by the    routing protocols) when traversing an NBMA network.  The IPATM and    ROLC WGs have both expended considerable effort in discussing and    coming to understand these limitations. 
  436.  
  437.    It is well-known that truncating path information in Path Vector    protocols (e.g., BGP) or losing metric information in Distance Vector    protocols (e.g., RIP) could result in persistent forwarding loops.    These loops could occur without ATM and without NHRP. 
  438.  
  439.    The combination of NHRP and static routing alone cannot be used in    some topologies where some of the destinations are served by multiple    routers on the NBMA. The combination of NHRP and an intra-AS routing    protocol that does not carry inter-AS routing path attributes alone    cannot be used in some topologies in which the NBMA will provide    inter-AS transit connectivity to destinations from other AS served by    multiple routers on the NBMA. 
  440.  
  441.    Figure 4 provides an example of the routing loops that may be formed    in these circumstances.  The example illustrates how the use of NHRP    in the environment where forwarding loops could exist even without    NHRP (due to either truncated path information or loss of metric    information) would still produce forwarding loops. 
  442.  
  443.    There are many potential scenarios for routing loops.  An example is    given in Figure 4.  It is possible to produce a simpler example where    a loop can form.  The example in Figure 4 illustrates a loop which 
  444.  
  445.  
  446.  
  447. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 19] 
  448.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  449.  
  450.     will persist even if the protocol on the NBMA supports redirects or    can invalidate any route which changes in any way, but does not    support the communication of full metrics or path attributes. 
  451.  
  452.     .----.    .----.     : H1 >----< S1 :         Notes:      ----      vvvv        H#n == host #n                / : \        R#n == router #n               /  :  \        S#n == subnet #n       /------/   :   \       :          :    \        S2 to R3 breaks    .--^---.   .----. .-^--.    :      :   : R4 : : R6 :    : NBMA :    --v-   --v-      See the text for    :      :      :      :       details of the     -v--v-       =      =       looping conditions      :   \       = SLOW =       and mechanisms      :  .-^--.   = LINK =      :  : R2 :   =      =      :   --v-    :      :      :     :  .--^-. .--^-.    .-^--.  :  : R5 : : R7 :    : R8 :  :   --v-   --v-     --v-    \    :      :       :      \  /       :        \    .-^^-.   .--^-.         \   : S2 :   : S4 :          \   --v-     --v-           \     \      /            \     \    /             \    .^--^.              \   : R3 :    path before the break is               \   -v--    H1->S1->R1->NBMA->R2->S2->R3->H2                \  /      .----.   .-^^-.    path after the break is      : H2 >---< S3 :    H1->S1->R1->NBMA->R2->S2->R5->R4->S1       ----     ----         \------<--the-loop--<-------/ 
  453.  
  454.       Figure 4:  A Routing Loop Due to Lost PV Routing Attributes. 
  455.  
  456.    In the example in Figure 4, Host 1 is sending traffic toward Host 2.    In practice, host routes would not be used, so the destination for    the purpose of routing would be Subnet 3.  The traffic travels by way    of Router 1 which establishes a "cut-through" SVC to the NBMA next-    hop, shown here as Router 2.  Router 2 forwards traffic destined for    Subnet 3 through Subnet 2 to Router 3.  Traffic from Host 1 would    then reach Host 2. 
  457.  
  458.  
  459.  
  460.  Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 20] 
  461.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  462.  
  463.     Router 1's cut-through routing implementation caches an association    between Host 2's IP address (or more likely all of Subnet 3) and    Router 2's NBMA address.  While the cut-through SVC is still up, Link    1 fails.  Router 5 loses it's preferred route through Router 3 and    must direct traffic in the other direction.  Router 2 loses a route    through Router 3, but picks up an alternate route through Router 5.    Router 1 is still directing traffic toward Router 2 and advertising a    means of reaching Subnet 3 to Subnet 1.  Router 5 and Router 2 will    see a route, creating a loop. 
  464.  
  465.    This loop would not form if path information normally carried by    interdomain routing protocols such as BGP and IDRP were retained    across the NBMA. Router 2 would reject the initial route from Router    5 due to the path information.  When Router 2 declares the route to    Subnet 3 unreachable, Router 1 withdraws the route from routing at    Subnet 1, leaving the route through Router 4, which would then reach    Router 5, and would reach Router 2 through both Router 1 and Router    5.  Similarly, a link state protocol would not form such a loop. 
  466.  
  467.    Two proposals for breaking this form of routing loop have been    discussed.  Redirect in this example would have no effect, since    Router 2 still has a route, just has different path attributes.  A    second proposal is that is that when a route changes in any way, the    advertising NBMA cut-through router invalidates the advertisement for    some time period.  This is similar to the notion of Poison Reverse in    distance vector routing protocols.  In this example, Router 2 would    eventually readvertise a route since a route through Router 6 exists.    When Router 1 discovers this route, it will advertise it to Subnet 1    and form the loop.  Without path information, Router 1 cannot    distinguish between a loop and restoration of normal service through    the link L1. 
  468.  
  469.    The loop in Figure 4 can be prevented by configuring Router 4 or    Router 5 to refuse to use the reverse path.  This would break backup    connectivity through Router 8 if L1 and L3 failed.  The loop can also    be broken by configuring Router 2 to refuse to use the path through    Router 5 unless it could not reach the NBMA. Special configuration of    Router 2 would work as long as Router 2 was not distanced from Router    3 and Router 5 by additional subnets such that it could not determine    which path was in use.  If Subnet 1 is in a different AS or RD than    Subnet 2 or Subnet 4, then the decision at Router 2 could be based on    path information. 
  470.  
  471.  
  472.  
  473.  
  474.  
  475.  
  476.  
  477.  
  478.  
  479. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 21] 
  480.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  481.  
  482.                          .--------.    .--------.                         : Router :    : Router :                          --v-v---      ---v-v--                            : :            : :    .--------.   .--------. : : .--------. : : .--------.   .--------.    : Sub-ES :---: Subnet :-/ \-: Subnet :-/ \-: Subnet :---: Sub-ES :     --------     --------       --------       --------     -------- 
  483.  
  484.  Figure 5: The Classical IP model as a concatenation of three separate                             ATM IP subnets. 
  485.  
  486.    In order for loops to be prevented by special configuration at the    NBMA border router, that router would need to know all paths that    could lead back to the NBMA. The same argument that special    configuration could overcome loss of path information was posed in    favor of retaining the use of the EGP protocol defined in the now    historic RFC-904 [11].  This turned out to be unmanageable, with    routing problems occurring when topology was changed elsewhere. 
  487.  
  488. 8.  IP Over ATM Proposals 
  489.  
  490. 8.1  The Classical IP Model 
  491.  
  492.    The Classical IP Model was suggested at the Spring 1993 IETF meeting    [8] and retains the classical IP subnet architecture.  This model    simply consists of cascading instances of IP subnets with IP-level    (or L3) routers at IP subnet borders.  An example realization of this    model consists of a concatenation of three IP subnets.  This is shown    in Figure 5.  Forwarding IP packets over this Classical IP model is    straight forward using already well established routing techniques    and protocols. 
  493.  
  494.    SVC-based ATM IP subnets are simplified in that they: 
  495.  
  496.    o limit the number of hosts which must be directly connected at any      given time to those that may actually exchange traffic. 
  497.  
  498.    o The ATM network is capable of setting up connections between      any pair of hosts.  Consistent with the standard IP routing      algorithm [2] connectivity to the "outside" world is achieved      only through a router, which may provide firewall functionality      if so desired. 
  499.  
  500.    o The IP subnet supports an efficient mechanism for address      resolution. 
  501.  
  502.    Issues addressed by the IP Over ATM Working Group, and some of the    resolutions, for this model are: 
  503.  
  504.  
  505.  
  506. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 22] 
  507.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  508.  
  509.     o Methods of encapsulation and multiplexing.  This issue is      addressed in RFC-1483 [6], in which two methods of encapsulation      are defined, an LLC/SNAP and a per-VC multiplexing option. 
  510.  
  511.    o The definition of an address resolution server (defined in      RFC-1577). 
  512.  
  513.    o Defining the default MTU size.  This issue is addressed in      RFC-1626 [1] which proposes the use of the MTU discovery      protocol (RFC-1191 [9]). 
  514.  
  515.    o Support for IP multicasting.  In the summer of 1994, work began      on the issue of supporting IP multicasting over the SVC LATM      model.  The proposal for IP multicasting is currently defined by      a set of IP over ATM WG Works in Progress, referred to collectively      as the IPMC documents.  In order to support IP multicasting the      ATM subnet must either support point-to- multipoint SVCs, or      multicast servers, or both. 
  516.  
  517.    o Defining interim SVC parameters, such as QoS parameters and      time-out values. 
  518.  
  519.    o Signaling and negotiations of parameters such as MTU size      and method of encapsulation.  RFC-1755 [10] describes an      implementation agreement for routers signaling the ATM network      to establish SVCs initially based upon the ATM Forum's UNI      version 3.0 specification [4], and eventually to be based      upon the ATM Forum's UNI version 3.1 and later specifications.      Topics addressed in RFC-1755 include (but are not limited to)      VC management procedures, e.g., when to time-out SVCs, QOS      parameters, service classes, explicit setup message formats for      various encapsulation methods, node (host or router) to node      negotiations, etc. 
  520.  
  521.    RFC-1577 is also applicable to PVC-based subnets.  Full mesh PVC    connectivity is required. 
  522.  
  523.    For more information see RFC-1577 [8]. 
  524.  
  525. 8.2 The ROLC NHRP Model 
  526.  
  527.    The Next Hop Resolution Protocol (NHRP), currently a work in progress    defined by the Routing Over Large Clouds Working Group (ROLC),    performs address resolution to accomplish direct connections across    IP subnet boundaries.  NHRP can supplement RFC-1577 ARP. There has    been recent discussion of replacing RFC-1577 ARP with NHRP. NHRP can    also perform a proxy address resolution to provide the address of the    border router serving a destination off of the NBMA which is only 
  528.  
  529.  
  530.  
  531. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 23] 
  532.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  533.  
  534.     served by a single router on the NBMA. NHRP as currently defined    cannot be used in this way to support addresses learned from routers    for which the same destinations may be heard at other routers,    without the risk of creating persistent routing loops. 
  535.  
  536. 8.3 "Conventional" Model 
  537.  
  538.    The "Conventional Model" assumes that a router can relay IP packets    cell by cell, with the VPI/VCI identifying a flow between adjacent    routers rather than a flow between a pair of nodes.  A latency    advantage can be provided if cell interleaving from multiple IP    packets is allowed.  Interleaving frames within the same VCI requires    an ATM AAL such as AAL3/4 rather than AAL5.  Cell forwarding is    accomplished through a higher level mapping, above the ATM VCI layer. 
  539.  
  540.    The conventional model is not under consideration by the IP/ATM WG.    The COLIP WG has been formed to develop protocols based on the    conventional model. 
  541.  
  542. 8.4 The Peer Model 
  543.  
  544.    The Peer Model places IP routers/gateways on an addressing peer basis    with corresponding entities in an ATM cloud (where the ATM cloud may    consist of a set of ATM networks, inter-connected via UNI or P-NNI    interfaces).  ATM network entities and the attached IP hosts or    routers exchange call routing information on a peer basis by    algorithmically mapping IP addressing into the NSAP space.  Within    the ATM cloud, ATM network level addressing (NSAP-style), call    routing and packet formats are used. 
  545.  
  546.    In the Peer Model no provision is made for selection of primary path    and use of alternate paths in the event of primary path failure in    reaching multihomed non-ATM destinations.  This will limit the    topologies for which the peer model alone is applicable to only those    topologies in which non-ATM networks are singly homed, or where loss    of backup connectivity is not an issue.  The Peer Model may be used    to avoid the need for an address resolution protocol and in a proxy-    ARP mode for stub networks, in conjunction with other mechanisms    suitable to handle multihomed destinations. 
  547.  
  548.    During the discussions of the IP over ATM working group, it was felt    that the problems with the end-to-end peer model were much harder    than any other model, and had more unresolved technical issues.    While encouraging interested individuals/companies to research this    area, it was not an initial priority of the working group to address    these issues.  The ATM Forum Network Layer Multiprotocol Working    Group has reached a similar conclusion. 
  549.  
  550.  
  551.  
  552.  Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 24] 
  553.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  554.  
  555.  8.5 The PNNI and the Integrated Models 
  556.  
  557.    The Integrated model (proposed and under study within the    Multiprotocol group of ATM Forum) considers a single routing protocol    to be used for both IP and for ATM. A single routing information    exchange is used to distribute topological information.  The routing    computation used to calculate routes for IP will take into account    the topology, including link and node characteristics, of both the IP    and ATM networks and calculates an optimal route for IP packets over    the combined topology. 
  558.  
  559.    The PNNI is a hierarchical link state routing protocol with multiple    link metrics providing various available QoS parameters given current    loading.  Call route selection takes into account QoS requirements.    Hysteresis is built into link metric readvertisements in order to    avoid computational overload and topological hierarchy serves to    subdivide and summarize complex topologies, helping to bound    computational requirements. 
  560.  
  561.    Integrated Routing is a proposal to use PNNI routing as an IP routing    protocol.  There are several sets of technical issues that need to be    addressed, including the interaction of multiple routing protocols,    adaptation of PNNI to broadcast media, support for NHRP, and others.    These are being investigated.  However, the ATM Forum MPOA group is    not currently performing this investigation.  Concerned individuals    are, with an expectation of bringing the work to the ATM Forum and    the IETF. 
  562.  
  563.    PNNI has provisions for carrying uninterpreted information.  While    not yet defined, a compatible extension of the base PNNI could be    used to carry external routing attributes and avoid the routing loop    problems described in Section 7. 
  564.  
  565.  
  566.  
  567.  
  568.  
  569.  
  570.  
  571.  
  572.  
  573.  
  574.  
  575.  
  576.  
  577.  
  578.  
  579.  
  580.  
  581.  
  582.  
  583. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 25] 
  584.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  585.  
  586.                 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++                +   .------------.      .------------.   +    .---------. + .-:            :-.  .-:            :-. +    : Host or >-+-< : Single ATM : >--< : Single ATM : >-+-----\    : Router  : + : :   Domain   : :  : :   Domain   : : +     :     ---------  +  -:            :-    -:            :-  + .---^----.                +    ------------        ------------    + : Router :                +                       .------------.   +  ---v----    .---------. +                     .-:            :-. +     :    : Host or >-+- ...          ... --< : Single ATM : >-+-----/    : Router  : +                     : :   Domain   : : +     ---------  +  ATM Cloud           -:            :-  +                +                        ------------    +                ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 
  587.  
  588.                   Note: IS within ATM cloud are ATM IS 
  589.  
  590.   Figure 6: The ATM transition model assuming the presence of gateways      or routers between the ATM networks and the ATM peer networks. 
  591.  
  592. 8.6 Transition Models 
  593.  
  594.    Finally, it is useful to consider transition models, lying somewhere    between the Classical IP Models and the Peer and Integrated Models.    Some possible architectures for transition models have been suggested    by Fong Liaw.  Others are possible, for example Figure 6 showing a    Classical IP transition model which assumes the presence of gateways    between ATM networks and ATM Peer networks. 
  595.  
  596.    Some of the models described in the prior sections, most notably the    Integrated Model, anticipate the need for mixed environment with    complex routing topologies.  These inherently support transition    (possibly with an indefinite transition period).  Models which    provide no transition support are primarily of interest to new    deployments which make exclusive, or near exclusive use of ATM or    deployments capable of wholesale replacement of existing networks or    willing to retain only non-ATM stub networks. 
  597.  
  598.    For some models, most notably the Peer Model, the ability to attach    to a large non-ATM or mixed internetwork is infeasible without    routing support at a higher level, or at best may pose    interconnection topology constraints (for example: single point of    attachment and a static default route).  If a particular model    requires routing support at a higher level a large deployment will    need to be subdivided to provide scalability at the higher level,    which for some models degenerates back to the Classical model. 
  599.  
  600.  
  601.  
  602.  
  603.  
  604. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 26] 
  605.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  606.  
  607.  9.  Application of the Working Group's and Related Documents 
  608.  
  609.    The IP Over ATM Working Group has generated several Works in Progress    and RFCs.  This section identifies the relationship of these and    other related documents to the various IP Over ATM Models identified    in this document.  The documents and RFCs produced to date are the    following references, RFC-1483 [6], RFC-1577 [8], RFC-1626 [1], RFC-    1755 [10] and the IPMC documents.  The ROLC WG has produced the NHRP    document.  Table 5 gives a summary of these documents and their    relationship to the various IP Over ATM Models. 
  610.  
  611. Acknowledgments 
  612.  
  613.    This memo is the direct result of the numerous discussions of the IP    over ATM Working Group of the Internet Engineering Task Force.  The    authors also had the benefit of several private discussions with H.    Nguyen of AT&T Bell Laboratories.  Brian Carpenter of CERN was kind    enough to contribute the TULIP and TUNIC sections to this memo.    Grenville Armitage of Bellcore was kind enough to contribute the    sections on VC binding, encapsulations and the use of B-LLI    information elements to signal such bindings.  The text of Appendix A    was pirated liberally from Anthony Alles' of Cisco posting on the IP    over ATM discussion list (and modified at the authors' discretion).    M. Ohta provided a description of the Conventional Model (again which    the authors modified at their discretion).  This memo also has    benefitted from numerous suggestions from John T. Amenyo of ANS, Joel    Halpern of Newbridge, and Andy Malis of Ascom-Timplex.  Yakov Rekhter    of Cisco provided valuable comments leading to the clarification of    normal loop free NHRP operation and the potential for routing loop    problems only with the improper use of NHRP. 
  614.  
  615.     Documents         Summary     ----------------+-------------------------------------------------     RFC-1483        _ How to identify/label multiple                     _ packet/frame-based protocols multiplexed over                     _ ATM AAL5. Applies to any model dealing with IP                     _ over ATM AAL5.                     _     RFC-1577        _ Model for transporting IP and ARP over ATM AAL5                     _ in an IP subnet where all nodes share a common                     _ IP network prefix.  Includes ARP server/Inv-ARP                     _ packet formats and procedures for SVC/PVC                     _ subnets.                     _     RFC-1626        _ Specifies default IP MTU size to be used with                     _ ATM AAL5. Requires use of PATH MTU discovery.                     _ Applies to any model dealing with IP over ATM                     _ AAL5 
  616.  
  617.  
  618.  
  619. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 27] 
  620.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  621.  
  622.                      _     RFC-1755        _ Defines how implementations of IP over ATM                     _ should use ATM call control signaling                     _ procedures, and recommends values of mandatory                     _ and optional IEs focusing particularly on the                     _ Classical IP model.                     _     IPMC            _ Defines how to support IP multicast in Classical                     _ IP model using either (or both) meshes of                     _ point-to-multipoint ATM VCs, or multicast                     _ server(s).  IPMC is work in progress.                     _     NHRP            _ Describes a protocol that can be used by hosts                     _ and routers to determine the NBMA next hop                     _ address of a destination in "NBMA                     _ connectivity"                     _ of the sending node.  If the destination is not                     _ connected to the NBMA fabric, the IP and NBMA                     _ addresses of preferred egress points are                     _ returned.  NHRP is work in progress (ROLC WG). 
  623.  
  624.                     Table 5:  Summary of WG Documents 
  625.  
  626. References 
  627.  
  628.    [1] Atkinson, R., "Default IP MTU for use over ATM AAL5", RFC 1626,        Naval Research Laboratory, May 1994. 
  629.  
  630.    [2] Braden, R., and J. Postel, "Requirements for Internet Gateways",        STD 4, RFC 1009, USC/Information Sciences Institute, June 1987. 
  631.  
  632.    [3] Braden, R., Postel, J., and Y. Rekhter, "Internet Architecture        Extensions for Shared Media", RFC 1620, USC/Information Sciences        Institute, IBM Research, May 1994. 
  633.  
  634.    [4] ATM Forum, "ATM User-Network Interface Specification",  Prentice        Hall, September 1993. 
  635.  
  636.    [5] Garrett, J., Hagan, J., and J. Wong, "Directed ARP", RFC 1433,        AT&T Bell Labs, University of Pennsylvania, March 1993. 
  637.  
  638.    [6] Heinanen, J., "Multiprotocol Encapsulation over ATM Adaptation        Layer 5", RFC 1483, Telecom Finland, July 1993. 
  639.  
  640.    [7] Heinanen, J., and R. Govindan, "NBMA Address Resolution Protocol        (NARP)", RFC 1735, Telecom Finland, USC/Information Sciences        Institute, December 1994. 
  641.  
  642.  
  643.  
  644. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 28] 
  645.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  646.  
  647.     [8] Laubach, M., "Classical IP and ARP over ATM", RFC 1577,        Hewlett-Packard Laboratories, January 1994. 
  648.  
  649.    [9] Mogul, J., and S. Deering, "Path MTU Discovery", RFC 1191,        DECWRL, Stanford University, November 1990. 
  650.  
  651.   [10] Perez, M., Liaw, F., Grossman, D., Mankin, A., and A. Hoffman,        "ATM signalling support for IP over ATM", RFC  1755,        USC/Information Sciences Institute, FORE Systems, Inc., Motorola        Codex, Ascom Timeplex, Inc., January 1995. 
  652.  
  653.   [11] Mills, D., "Exterior Gateway Protocol Formal Specification",        STD 18, RFC 904, BBN, April 1984. 
  654.  
  655. A Potential Interworking Scenarios to be Supported by ARP 
  656.  
  657.    The architectural model of the VC routing protocol, being defined by    the Private Network-to-Network Interface (P-NNI) working group of the    ATM Forum, categorizes ATM networks into two types: 
  658.  
  659.    o Those that participate in the VC routing protocols and use NSAP      modeled addresses UNI 3.0 [4] (referred to as private networks,      for short), and 
  660.  
  661.    o Those that do not participate in the VC routing protocol.      Typically, but possibly not in all cases, public ATM networks      that use native mode E.164 addresses UNI 3.0 [4] will fall into      this later category. 
  662.  
  663.    The issue for ARP, then is to know what information must be returned    to allow such connectivity.  Consider the following scenarios: 
  664.  
  665.    o Private host to Private Host, no intervening public transit      network(s): Clearly requires that ARP return only the NSAP      modeled address format of the end host. 
  666.  
  667.    o Private host to Private host, through intervening public      networks: In this case, the connection setup from host A to host      B must transit the public network(s).  This requires that at      each ingress point to the public network that a routing decision      be made as to which is the correct egress point from that public      network to the next hop private ATM switch, and that the native      E.164 address of that egress point be found (finding this is a VC      routing problem, probably requiring configuration of the public      network links and connectivity information).  ARP should return,      at least, the NSAP address of the endpoint in which case the      mapping of the NSAP addresses to the E.164 address, as specified      in [4], is the responsibility of ingress switch to the public 
  668.  
  669.  
  670.  
  671. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 29] 
  672.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  673.  
  674.       network. 
  675.  
  676.    o Private Network Host to Public Network Host: To get connectivity      between the public node and the private nodes requires the      same kind of routing information discussed above - namely, the      directly attached public network needs to know the (NSAP format)      ATM address of the private station, and the native E.164 address      of the egress point from the public network to that private      network (or to that of an intervening transit private network      etc.).  There is some argument, that the ARP mechanism could      return this egress point native E.164 address, but this may      be considered inconsistent for ARP to return what to some is      clearly routing information, and to others is required signaling      information. 
  677.  
  678.    In the opposite direction, the private network node can use, and    should only get, the E.164 address of the directly attached public    node.  What format should this information be carried in?  This    question is clearly answered, by Note 9 of Annex A of UNI 3.0 [4],    vis: 
  679.  
  680.       "A call originated on a Private UNI destined for an host which       only has a native (non-NSAP) E.164 address (i.e.  a system       directly attached to a public network supporting the native E.164       format) will code the Called Party number information element in       the (NSAP) E.164 private ATM Address Format, with the RD, AREA,       and ESI fields set to zero.  The Called Party Subaddress       information element is not used." 
  681.  
  682.    Hence, in this case, ARP should return the E.164 address of the    public ATM station in NSAP format.  This is essentially implying an    algorithmic resolution between the native E.164 and NSAP addresses of    directly attached public stations. 
  683.  
  684.    o Public network host to Public network host, no intervening      private network: In this case, clearly the Q.2931 requests would      use native E.164 address formats. 
  685.  
  686.    o Public network host to Public network host, intervening private      network: same as the case immediately above, since getting      to and through the private network is a VC routing, not an      addressing issue. 
  687.  
  688.    So several issues arise for ARP in supporting arbitrary connections    between hosts on private and public network.  One is how to    distinguish between E.164 address and E.164 encoded NSAP modeled    address.  Another is what is the information to be supplied by ARP,    e.g., in the public to private scenario should ARP return only the 
  689.  
  690.  
  691.  
  692. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 30] 
  693.  RFC 1932           IP over ATM: A Framework Document          April 1996 
  694.  
  695.     private NSAP modeled address or both an E.164 address, for a point of    attachment between the public and private networks, along with the    private NSAP modeled address. 
  696.  
  697. Authors' Addresses 
  698.  
  699.    Robert G. Cole    AT&T Bell Laboratories    101 Crawfords Corner Road, Rm. 3L-533    Holmdel, NJ 07733 
  700.  
  701.    Phone: (908) 949-1950    Fax: (908) 949-8887    EMail: rgc@qsun.att.com 
  702.  
  703.     David H. Shur    AT&T Bell Laboratories    101 Crawfords Corner Road, Rm. 1F-338    Holmdel, NJ 07733 
  704.  
  705.    Phone: (908) 949-6719    Fax: (908) 949-5775    EMail: d.shur@att.com 
  706.  
  707.     Curtis Villamizar    ANS    100 Clearbrook Road    Elmsford, NY 10523 
  708.  
  709.    EMail: curtis@ans.net 
  710.  
  711.  
  712.  
  713.  
  714.  
  715.  
  716.  
  717.  
  718.  
  719.  
  720.  
  721.  
  722.  
  723.  
  724.  
  725.  
  726.  
  727.  
  728.  
  729. Cole, Shur & Villamizar      Informational                     [Page 31] 
  730.  
  731.