home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Info 1997 December / Internet_Info_CD-ROM_Walnut_Creek_December_1997.iso / drafts / draft_ietf_i / draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt < prev    next >
Text File  |  1997-02-19  |  53KB  |  1,180 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8. Internet Engineering Task Force                   Integrated Services WG
  9. INTERNET-DRAFT                         S. Shenker/C. Partridge/R. Guerin
  10. draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt                   Xerox/BBN/IBM
  11.                                                          3 February 1997
  12.                                                         Expires:  8/3/98
  13.  
  14.  
  15.  
  16.              Specification of Guaranteed Quality of Service
  17.  
  18.  
  19. Status of this Memo
  20.  
  21.    This document is an Internet-Draft.  Internet-Drafts are working
  22.    documents of the Internet Engineering Task Force (IETF), its areas,
  23.    and its working groups.  Note that other groups may also distribute
  24.    working documents as Internet-Drafts.
  25.  
  26.    Internet-Drafts are draft documents valid for a maximum of six months
  27.    and may be updated, replaced, or obsoleted by other documents at any
  28.    time.  It is inappropriate to use Internet- Drafts as reference
  29.    material or to cite them other than as ``work in progress.''
  30.  
  31.    To learn the current status of any Internet-Draft, please check the
  32.    ``1id-abstracts.txt'' listing contained in the Internet- Drafts
  33.    Shadow Directories on ftp.is.co.za (Africa), nic.nordu.net (Europe),
  34.    munnari.oz.au (Pacific Rim), ds.internic.net (US East Coast), or
  35.    ftp.isi.edu (US West Coast).
  36.  
  37.    This document is a product of the Integrated Services working group
  38.    of the Internet Engineering Task Force.  Comments are solicited and
  39.    should be addressed to the working group's mailing list at int-
  40.    serv@isi.edu and/or the author(s).
  41.  
  42.    This draft reflects minor changes from the IETF meeting in Los
  43.    Angeles and comments received after circulating draft 5.
  44.  
  45. Abstract
  46.  
  47.    This memo describes the network element behavior required to deliver
  48.    a guaranteed service (guaranteed delay and bandwidth) in the
  49.    Internet.  Guaranteed service provides firm (mathematically provable)
  50.    bounds on end-to-end datagram queueing delays.  This service makes it
  51.    possible to provide a service that guarantees both delay and
  52.    bandwidth.  This specification follows the service specification
  53.    template described in [1].
  54.  
  55.  
  56.  
  57.  
  58.  
  59. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                     [Page 1]
  60.  
  61. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  62.  
  63.  
  64. Introduction
  65.  
  66.    This document defines the requirements for network elements that
  67.    support guaranteed service.  This memo is one of a series of
  68.    documents that specify the network element behavior required to
  69.    support various qualities of service in IP internetworks.  Services
  70.    described in these documents are useful both in the global Internet
  71.    and private IP networks.
  72.  
  73.    This document is based on the service specification template given in
  74.    [1]. Please refer to that document for definitions and additional
  75.    information about the specification of qualities of service within
  76.    the IP protocol family.
  77.  
  78.    In brief, the concept behind this memo is that a flow is described
  79.    using a token bucket and given this description of a flow, a service
  80.    element (a router, a subnet, etc) computes various parameters
  81.    describing how the service element will handle the flow's data.  By
  82.    combining the parameters from the various service elements in a path,
  83.    it is possible to compute the maximum delay a piece of data will
  84.    experience when transmitted via that path.
  85.  
  86.    It is important to note three characteristics of this memo and the
  87.    service it specifies:
  88.  
  89.       1. While the requirements a setup mechanism must follow to achieve
  90.       a guaranteed reservation are carefully specified, neither the
  91.       setup mechanism itself nor the method for identifying flows is
  92.       specified.  One can create a guaranteed reservation using a
  93.       protocol like RSVP, manual configuration of relevant routers or a
  94.       network management protocol like SNMP.  This specification is
  95.       intentionally independent of setup mechanism.
  96.  
  97.       2. To achieve a bounded delay requires that every service element
  98.       in the path supports guaranteed service or adequately mimics
  99.       guaranteed service.  However this requirement does not imply that
  100.       guaranteed service must be deployed throughout the Internet to be
  101.       useful.  Guaranteed service can have clear benefits even when
  102.       partially deployed.  If fully deployed in an intranet, that
  103.       intranet can support guaranteed service internally.  And an ISP
  104.       can put guaranteed service in its backbone and provide guaranteed
  105.       service between customers (or between POPs).
  106.  
  107.       3. Because service elements produce a delay bound as a result
  108.       rather than take a delay bound as an input to be achieved, it is
  109.       sometimes assumed that applications cannot control the delay.  In
  110.       reality, guaranteed service gives applications considerable
  111.       control over their delay.
  112.  
  113.  
  114.  
  115. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                     [Page 2]
  116.  
  117. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  118.  
  119.  
  120.       In brief, delay has two parts: a fixed delay (transmission delays,
  121.       etc) and a queueing delay.  The fixed delay is a property of the
  122.       chosen path, which is determined not by guaranteed service but by
  123.       the setup mechanism.  Only queueing delay is determined by
  124.       guaranteed service.  And (as the equations later in this memo
  125.       show) the queueing delay is primarily a function of two
  126.       parameters: the token bucket (in particular, the bucket size b)
  127.       and the data rate (R) the application requests.  These two values
  128.       are completely under the application's control.  In other words,
  129.       an application can usually accurately estimate, a priori, what
  130.       queueing delay guaranteed service will likely promise.
  131.       Furthermore, if the delay is larger than expected, the application
  132.       can modify its token bucket and data rate in predictable ways to
  133.       achieve a lower delay.
  134.  
  135. End-to-End Behavior
  136.  
  137.    The end-to-end behavior provided by a series of network elements that
  138.    conform to this document is an assured level of bandwidth that, when
  139.    used by a policed flow, produces a delay-bounded service with no
  140.    queueing loss for all conforming datagrams (assuming no failure of
  141.    network components or changes in routing during the life of the
  142.    flow).
  143.  
  144.    The end-to-end behavior conforms to the fluid model (described under
  145.    Network Element Data Handling below) in that the delivered queueing
  146.    delays do not exceed the fluid delays by more than the specified
  147.    error bounds.  More precisely, the end-to-end delay bound is [(b-
  148.    M)/R*(p-R)/(p-r)]+(M+Ctot)/R+Dtot for p>R>=r, and (M+Ctot)/R+Dtot for
  149.    r<=p<=R, (where b, r, p, M, R, Ctot, and Dtot are defined later in
  150.    this document).
  151.  
  152.       NOTE: While the per-hop error terms needed to compute the end-to-
  153.       end delays are exported by the service module (see Exported
  154.       Information below), the mechanisms needed to collect per-hop
  155.       bounds and make the end-to-end quantities Ctot and Dtot known to
  156.       the applications are not described in this specification.  These
  157.       functions are provided by reservation setup protocols, routing
  158.       protocols or other network management functions and are outside
  159.       the scope of this document.
  160.  
  161.    The maximum end-to-end queueing delay (as characterized by Ctot and
  162.    Dtot) and bandwidth (characterized by R) provided along a path will
  163.    be stable.  That is, they will not change as long as the end-to-end
  164.    path does not change.
  165.  
  166.    Guaranteed service does not control the minimal or average delay of
  167.    datagrams, merely the maximal queueing delay.  Furthermore, to
  168.  
  169.  
  170.  
  171. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                     [Page 3]
  172.  
  173. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  174.  
  175.  
  176.    compute the maximum delay a datagram will experience, the latency of
  177.    the path MUST be determined and added to the guaranteed queueing
  178.    delay.  (However, as noted below, a conservative bound of the latency
  179.    can be computed by observing the delay experienced by any one
  180.    packet).
  181.  
  182.    This service is subject to admission control.
  183.  
  184. Motivation
  185.  
  186.    Guaranteed service guarantees that datagrams will arrive within the
  187.    guaranteed delivery time and will not be discarded due to queue
  188.    overflows, provided the flow's traffic stays within its specified
  189.    traffic parameters.  This service is intended for applications which
  190.    need a firm guarantee that a datagram will arrive no later than a
  191.    certain time after it was transmitted by its source.  For example,
  192.    some audio and video "play-back" applications are intolerant of any
  193.    datagram arriving after their play-back time.  Applications that have
  194.    hard real-time requirements will also require guaranteed service.
  195.  
  196.    This service does not attempt to minimize the jitter (the difference
  197.    between the minimal and maximal datagram delays); it merely controls
  198.    the maximal queueing delay.  Because the guaranteed delay bound is a
  199.    firm one, the delay has to be set large enough to cover extremely
  200.    rare cases of long queueing delays.  Several studies have shown that
  201.    the actual delay for the vast majority of datagrams can be far lower
  202.    than the guaranteed delay.  Therefore, authors of playback
  203.    applications should note that datagrams will often arrive far earlier
  204.    than the delivery deadline and will have to be buffered at the
  205.    receiving system until it is time for the application to process
  206.    them.
  207.  
  208.    This service represents one extreme end of delay control for
  209.    networks.  Most other services providing delay control provide much
  210.    weaker assurances about the resulting delays.  In order to provide
  211.    this high level of assurance, guaranteed service is typically only
  212.    useful if provided by every network element along the path (i.e. by
  213.    both routers and the links that interconnect the routers).  Moreover,
  214.    as described in the Exported Information section, effective provision
  215.    and use of the service requires that the set-up protocol or other
  216.    mechanism used to request service provides service characterizations
  217.    to intermediate routers and to the endpoints.
  218.  
  219.  
  220. Network Element Data Handling Requirements
  221.  
  222.    The network element MUST ensure that the service approximates the
  223.    "fluid model" of service.  The fluid model at service rate R is
  224.  
  225.  
  226.  
  227. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                     [Page 4]
  228.  
  229. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  230.  
  231.  
  232.    essentially the service that would be provided by a dedicated wire of
  233.    bandwidth R between the source and receiver.  Thus, in the fluid
  234.    model of service at a fixed rate R, the flow's service is completely
  235.    independent of that of any other flow.
  236.  
  237.    The flow's level of service is characterized at each network element
  238.    by a bandwidth (or service rate) R and a buffer size B.  R represents
  239.    the share of the link's bandwidth the flow is entitled to and B
  240.    represents the buffer space in the network element that the flow may
  241.    consume.  The network element MUST ensure that its service matches
  242.    the fluid model at that same rate to within a sharp error bound.
  243.  
  244.    The definition of guaranteed service relies on the result that the
  245.    fluid delay of a flow obeying a token bucket (r,b) and being served
  246.    by a line with bandwidth R is bounded by b/R as long as R is no less
  247.    than r.  Guaranteed service with a service rate R, where now R is a
  248.    share of bandwidth rather than the bandwidth of a dedicated line,
  249.    approximates this behavior.
  250.  
  251.    Consequently, the network element MUST ensure that the queueing delay
  252.    of any datagram be less than b/R+C/R+D, where C and D describe the
  253.    maximal local deviation away from the fluid model.  It is important
  254.    to emphasize that C and D are maximums.  So, for instance, if an
  255.    implementation has occasional gaps in service (perhaps due to
  256.    processing routing updates), D needs to be large enough to account
  257.    for the time a datagram may lose during the gap in service.  (C and D
  258.    are described in more detail in the section on Exported Information).
  259.  
  260.       NOTE: Strictly speaking, this memo requires only that the service
  261.       a flow receives is never worse than it would receive under this
  262.       approximation of the fluid model.  It is perfectly acceptable to
  263.       give better service.  For instance, if a flow is currently not
  264.       using its share, R, algorithms such as Weighted Fair Queueing that
  265.       temporarily give other flows the unused bandwidth, are perfectly
  266.       acceptable (indeed, are encouraged).
  267.  
  268.    Links are not permitted to fragment datagrams as part of guaranteed
  269.    service.  Datagrams larger than the MTU of the link MUST be policed
  270.    as nonconformant which means that they will be policed according to
  271.    the rules described in the Policing section below.
  272.  
  273. Invocation Information
  274.  
  275.    Guaranteed service is invoked by specifying the traffic (TSpec) and
  276.    the desired service (RSpec) to the network element.  A service
  277.    request for an existing flow that has a new TSpec and/or RSpec SHOULD
  278.    be treated as a new invocation, in the sense that admission control
  279.    SHOULD be reapplied to the flow.  Flows that reduce their TSpec
  280.  
  281.  
  282.  
  283. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                     [Page 5]
  284.  
  285. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  286.  
  287.  
  288.    and/or their RSpec (i.e., their new TSpec/RSpec is strictly smaller
  289.    than the old TSpec/RSpec according to the ordering rules described in
  290.    the section on Ordering below) SHOULD never be denied service.
  291.  
  292.    The TSpec takes the form of a token bucket plus a peak rate (p), a
  293.    minimum policed unit (m), and a maximum datagram size (M).
  294.  
  295.    The token bucket has a bucket depth, b, and a bucket rate, r.  Both b
  296.    and r MUST be positive.  The rate, r, is measured in bytes of IP
  297.    datagrams per second, and can range from 1 byte per second to as
  298.    large as 40 terabytes per second (or close to what is believed to be
  299.    the maximum theoretical bandwidth of a single strand of fiber).
  300.    Clearly, particularly for large bandwidths, only the first few digits
  301.    are significant and so the use of floating point representations,
  302.    accurate to at least 0.1% is encouraged.
  303.  
  304.    The bucket depth, b, is also measured in bytes and can range from 1
  305.    byte to 250 gigabytes.  Again, floating point representations
  306.    accurate to at least 0.1% are encouraged.
  307.  
  308.    The range of values is intentionally large to allow for the future
  309.    bandwidths.  The range is not intended to imply that a network
  310.    element has to support the entire range.
  311.  
  312.    The peak rate, p, is measured in bytes of IP datagrams per second and
  313.    has the same range and suggested representation as the bucket rate.
  314.    The peak rate is the maximum rate at which the source and any
  315.    reshaping points (reshaping points are defined below) may inject
  316.    bursts of traffic into the network.  More precisely, it is a
  317.    requirement that for all time periods the amount of data sent cannot
  318.    exceed M+pT where M is the maximum datagram size and T is the length
  319.    of the time period.  Furthermore, p MUST be greater than or equal to
  320.    the token bucket rate, r.  If the peak rate is unknown or
  321.    unspecified, then p MUST be set to infinity.
  322.  
  323.    The minimum policed unit, m, is an integer measured in bytes.  All IP
  324.    datagrams less than size m will be counted, when policed and tested
  325.    for conformance to the TSpec, as being of size m.  The maximum
  326.    datagram size, M, is the biggest datagram that will conform to the
  327.    traffic specification; it is also measured in bytes.  The flow MUST
  328.    be rejected if the requested maximum datagram size is larger than the
  329.    MTU of the link.  Both m and M MUST be positive, and m MUST be less
  330.    than or equal to M.
  331.  
  332.       The guaranteed service uses the general TOKEN_BUCKET_TSPEC
  333.       parameter defined in Reference [8] to describe a data flow's
  334.       traffic characteristics. The description above is of that
  335.       parameter.  The TOKEN_BUCKET_TSPEC is general parameter number
  336.  
  337.  
  338.  
  339. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                     [Page 6]
  340.  
  341. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  342.  
  343.  
  344.       127. Use of this parameter for the guaranteed service TSpec
  345.       simplifies the use of guaranteed Service in a multi-service
  346.       environment.
  347.  
  348.    The RSpec is a rate R and a slack term S, where R MUST be greater
  349.    than or equal to r and S MUST be nonnegative.  The rate R is again
  350.    measured in bytes of IP datagrams per second and has the same range
  351.    and suggested representation as the bucket and the peak rates.  The
  352.    slack term S is in microseconds.  The RSpec rate can be bigger than
  353.    the TSpec rate because higher rates will reduce queueing delay.  The
  354.    slack term signifies the difference between the desired delay and the
  355.    delay obtained by using a reservation level R.  This slack term can
  356.    be utilized by the network element to reduce its resource reservation
  357.    for this flow. When a network element chooses to utilize some of the
  358.    slack in the RSpec, it MUST follow specific rules in updating the R
  359.    and S fields of the RSpec; these rules are specified in the Ordering
  360.    and Merging section.  If at the time of service invocation no slack
  361.    is specified, the slack term, S, is set to zero.  No buffer
  362.    specification is included in the RSpec because the network element is
  363.    expected to derive the required buffer space to ensure no queueing
  364.    loss from the token bucket and peak rate in the TSpec, the reserved
  365.    rate and slack in the RSpec, the exported information received at the
  366.    network element, i.e., Ctot and Dtot or Csum and Dsum, combined with
  367.    internal information about how the element manages its traffic.
  368.  
  369.    The TSpec can be represented by three floating point numbers in
  370.    single-precision IEEE floating point format followed by two 32-bit
  371.    integers in network byte order.  The first floating point value is
  372.    the rate (r), the second floating point value is the bucket size (b),
  373.    the third floating point is the peak rate (p), the first integer is
  374.    the minimum policed unit (m), and the second integer is the maximum
  375.    datagram size (M).
  376.  
  377.    The RSpec rate term, R, can also be represented using single-
  378.    precision IEEE floating point.
  379.  
  380.    The Slack term, S, can be represented as a 32-bit integer.  Its value
  381.    can range from 0 to (2**32)-1 microseconds.
  382.  
  383.    When r, b, p, and R terms are represented as IEEE floating point
  384.    values, the sign bit MUST be zero (all values MUST be non-negative).
  385.    Exponents less than 127 (i.e., 0) are prohibited.  Exponents greater
  386.    than 162 (i.e., positive 35) are discouraged, except for specifying a
  387.    peak rate of infinity.  Infinity is represented with an exponent of
  388.    all ones (255) and a sign bit and mantissa of all zeroes.
  389.  
  390.  
  391.  
  392.  
  393.  
  394.  
  395. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                     [Page 7]
  396.  
  397. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  398.  
  399.  
  400. Exported Information
  401.  
  402.    Each guaranteed service module MUST export at least the following
  403.    information.  All of the parameters described below are
  404.    characterization parameters.
  405.  
  406.    A network element's implementation of guaranteed service is
  407.    characterized by two error terms, C and D, which represent how the
  408.    element's implementation of the guaranteed service deviates from the
  409.    fluid model.  These two parameters have an additive composition rule.
  410.  
  411.    The error term C is the rate-dependent error term.  It represents the
  412.    delay a datagram in the flow might experience due to the rate
  413.    parameters of the flow.  An example of such an error term is the need
  414.    to account for the time taken serializing a datagram broken up into
  415.    ATM cells, with the cells sent at a frequency of 1/r.
  416.  
  417.       NOTE: It is important to observe that when computing the delay
  418.       bound, parameter C is divided by the reservation rate R.  This
  419.       division is done because, as with the example of serializing the
  420.       datagram, the effect of the C term is a function of the
  421.       transmission rate.  Implementors should take care to confirm that
  422.       their C values, when divided by various rates, give appropriate
  423.       results.  Delay values that are not dependent on the rate SHOULD
  424.       be incorporated into the value for the D parameter.
  425.  
  426.    The error term D is the rate-independent, per-element error term and
  427.    represents the worst case non-rate-based transit time variation
  428.    through the service element.  It is generally determined or set at
  429.    boot or configuration time.  An example of D is a slotted network, in
  430.    which guaranteed flows are assigned particular slots in a cycle of
  431.    slots.  Some part of the per-flow delay may be determined by which
  432.    slots in the cycle are allocated to the flow.  In this case, D would
  433.    measure the maximum amount of time a flow's data, once ready to be
  434.    sent, might have to wait for a slot.  (Observe that this value can be
  435.    computed before slots are assigned and thus can be advertised.  For
  436.    instance, imagine there are 100 slots.  In the worst case, a flow
  437.    might get all of its N slots clustered together, such that if a
  438.    packet was made ready to send just after the cluster ended, the
  439.    packet might have to wait 100-N slot times before transmitting.  In
  440.    this case one can easily approximate this delay by setting D to 100
  441.    slot times).
  442.  
  443.    If the composition function is applied along the entire path to
  444.    compute the end-to-end sums of C and D (Ctot and Dtot) and the
  445.    resulting values are then provided to the end nodes (by presumably
  446.    the setup protocol), the end nodes can compute the maximal datagram
  447.    queueing delays.  Moreover, if the partial sums (Csum and Dsum) from
  448.  
  449.  
  450.  
  451. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                     [Page 8]
  452.  
  453. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  454.  
  455.  
  456.    the most recent reshaping point (reshaping points are defined below)
  457.    downstream towards receivers are handed to each network element then
  458.    these network elements can compute the buffer allocations necessary
  459.    to achieve no datagram loss, as detailed in the section Guidelines
  460.    for Implementors.  The proper use and provision of this service
  461.    requires that the quantities Ctot and Dtot, and the quantities Csum
  462.    and Dsum be computed.  Therefore, we assume that usage of guaranteed
  463.    service will be primarily in contexts where these quantities are made
  464.    available to end nodes and network elements.
  465.  
  466.    The error term C is measured in units of bytes.  An individual
  467.    element can advertise a C value between 1 and 2**28 (a little over
  468.    250 megabytes) and the total added over all elements can range as
  469.    high as (2**32)-1.  Should the sum of the different elements delay
  470.    exceed (2**32)-1, the end-to-end error term MUST be set to (2**32)-1.
  471.  
  472.    The error term D is measured in units of one microsecond.  An
  473.    individual element can advertise a delay value between 1 and 2**28
  474.    (somewhat over two minutes) and the total delay added over all
  475.    elements can range as high as (2**32)-1.  Should the sum of the
  476.    different elements delay exceed (2**32)-1, the end-to-end delay MUST
  477.    be set to (2**32)-1.
  478.  
  479.    The guaranteed service is service_name 2.
  480.  
  481.    The RSpec parameter is numbered 130.
  482.  
  483.    Error characterization parameters C and D are numbered 131 and 132.
  484.    The end-to-end composed values for C and D (Ctot and Dtot) are
  485.    numbered 133 and 134.  The since-last-reshaping point composed values
  486.    for C and D (Csum and Dsum) are numbered 135 and 136.
  487.  
  488.  
  489. Policing
  490.  
  491.    There are two forms of policing in guaranteed service.  One form is
  492.    simple policing (hereafter just called policing to be consistent with
  493.    other documents), in which arriving traffic is compared against a
  494.    TSpec.  The other form is reshaping, where an attempt is made to
  495.    restore (possibly distorted) traffic's shape to conform to the TSpec,
  496.    and the fact that traffic is in violation of the TSpec is discovered
  497.    because the reshaping fails (the reshaping buffer overflows).
  498.  
  499.    Policing is done at the edge of the network.  Reshaping is done at
  500.    all heterogeneous source branch points and at all source merge
  501.    points.  A heterogeneous source branch point is a spot where the
  502.    multicast distribution tree from a source branches to multiple
  503.    distinct paths, and the TSpec's of the reservations on the various
  504.  
  505.  
  506.  
  507. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                     [Page 9]
  508.  
  509. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  510.  
  511.  
  512.    outgoing links are not all the same.  Reshaping need only be done if
  513.    the TSpec on the outgoing link is "less than" (in the sense described
  514.    in the Ordering section) the TSpec reserved on the immediately
  515.    upstream link.  A source merge point is where the distribution paths
  516.    or trees from two different sources (sharing the same reservation)
  517.    merge.  It is the responsibility of the invoker of the service (a
  518.    setup protocol, local configuration tool, or similar mechanism) to
  519.    identify points where policing is required.  Reshaping may be done at
  520.    other points as well as those described above.  Policing MUST not be
  521.    done except at the edge of the network.
  522.  
  523.    The token bucket and peak rate parameters require that traffic MUST
  524.    obey the rule that over all time periods, the amount of data sent
  525.    cannot exceed M+min[pT, rT+b-M], where r and b are the token bucket
  526.    parameters, M is the maximum datagram size, and T is the length of
  527.    the time period (note that when p is infinite this reduces to the
  528.    standard token bucket requirement).  For the purposes of this
  529.    accounting, links MUST count datagrams which are smaller than the
  530.    minimum policing unit to be of size m.  Datagrams which arrive at an
  531.    element and cause a violation of the the M+min[pT, rT+b-M] bound are
  532.    considered non-conformant.
  533.  
  534.    At the edge of the network, traffic is policed to ensure it conforms
  535.    to the token bucket.  Non-conforming datagrams SHOULD be treated as
  536.    best-effort datagrams.  [If and when a marking ability becomes
  537.    available, these non-conformant datagrams SHOULD be ''marked'' as
  538.    being non-compliant and then treated as best effort datagrams at all
  539.    subsequent routers.]
  540.  
  541.    Best effort service is defined as the default service a network
  542.    element would give to a datagram that is not part of a flow and was
  543.    sent between the flow's source and destination.  Among other
  544.    implications, this definition means that if a flow's datagram is
  545.    changed to a best effort datagram, all flow control (e.g., RED [2])
  546.    that is normally applied to best effort datagrams is applied to that
  547.    datagram too.
  548.  
  549.       NOTE: There may be situations outside the scope of this document,
  550.       such as when a service module's implementation of guaranteed
  551.       service is being used to implement traffic sharing rather than a
  552.       quality of service, where the desired action is to discard non-
  553.       conforming datagrams.  To allow for such uses, implementors SHOULD
  554.       ensure that the action to be taken for non-conforming datagrams is
  555.       configurable.
  556.  
  557.    Inside the network, policing does not produce the desired results,
  558.    because queueing effects will occasionally cause a flow's traffic
  559.    that entered the network as conformant to be no longer conformant at
  560.  
  561.  
  562.  
  563. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                    [Page 10]
  564.  
  565. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  566.  
  567.  
  568.    some downstream network element.  Therefore, inside the network,
  569.    network elements that wish to police traffic MUST do so by reshaping
  570.    traffic to the token bucket.  Reshaping entails delaying datagrams
  571.    until they are within conformance of the TSpec.
  572.  
  573.    Reshaping is done by combining a buffer with a token bucket and peak
  574.    rate regulator and buffering data until it can be sent in conformance
  575.    with the token bucket and peak rate parameters.  (The token bucket
  576.    regulator MUST start with its token bucket full of tokens).  Under
  577.    guaranteed service, the amount of buffering required to reshape any
  578.    conforming traffic back to its original token bucket shape is
  579.    b+Csum+(Dsum*r), where Csum and Dsum are the sums of the parameters C
  580.    and D between the last reshaping point and the current reshaping
  581.    point.  Note that the knowledge of the peak rate at the reshapers can
  582.    be used to reduce these buffer requirements (see the section on
  583.    "Guidelines for Implementors" below).  A network element MUST provide
  584.    the necessary buffers to ensure that conforming traffic is not lost
  585.    at the reshaper.
  586.  
  587.       NOTE: Observe that a router that is not reshaping can still
  588.       identify non-conforming datagrams (and discard them or schedule
  589.       them at lower priority) by observing when queued traffic for the
  590.       flow exceeds b+Csum+(Dsum*r).
  591.  
  592.    If a datagram arrives to discover the reshaping buffer is full, then
  593.    the datagram is non-conforming.  Observe this means that a reshaper
  594.    is effectively policing too.  As with a policer, the reshaper SHOULD
  595.    relegate non-conforming datagrams to best effort.  [If marking is
  596.    available, the non-conforming datagrams SHOULD be marked]
  597.  
  598.       NOTE: As with policers, it SHOULD be possible to configure how
  599.       reshapers handle non-conforming datagrams.
  600.  
  601.  
  602.    Note that while the large buffer makes it appear that reshapers add
  603.    considerable delay, this is not the case.  Given a valid TSpec that
  604.    accurately describes the traffic, reshaping will cause little extra
  605.    actual delay at the reshaping point (and will not affect the delay
  606.    bound at all).  Furthermore, in the normal case, reshaping will not
  607.    cause the loss of any data.
  608.  
  609.    However, (typically at merge or branch points), it may happen that
  610.    the TSpec is smaller than the actual traffic.  If this happens,
  611.    reshaping will cause a large queue to develop at the reshaping point,
  612.    which both causes substantial additional delays and forces some
  613.    datagrams to be treated as non-conforming.  This scenario makes an
  614.    unpleasant denial of service attack possible, in which a receiver who
  615.    is successfully receiving a flow's traffic via best effort service is
  616.  
  617.  
  618.  
  619. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                    [Page 11]
  620.  
  621. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  622.  
  623.  
  624.    pre-empted by a new receiver who requests a reservation for the flow,
  625.    but with an inadequate TSpec and RSpec.  The flow's traffic will now
  626.    be policed and possibly reshaped.  If the policing function was
  627.    chosen to discard datagrams, the best-effort receiver would stop
  628.    receiving traffic.  For this reason, in the normal case, policers are
  629.    simply to treat non-conforming datagrams as best effort (and marking
  630.    them if marking is implemented).  While this protects against denial
  631.    of service, it is still true that the bad TSpec may cause queueing
  632.    delays to increase.
  633.  
  634.       NOTE: To minimize problems of reordering datagrams, reshaping
  635.       points may wish to forward a best-effort datagram from the front
  636.       of the reshaping queue when a new datagram arrives and the
  637.       reshaping buffer is full.
  638.  
  639.       Readers should also observe that reclassifying datagrams as best
  640.       effort (as opposed to dropping the datagrams) also makes support
  641.       for elastic flows easier.  They can reserve a modest token bucket
  642.       and when their traffic exceeds the token bucket, the excess
  643.       traffic will be sent best effort.
  644.  
  645.    A related issue is that at all network elements, datagrams bigger
  646.    than the MTU of the network element MUST be considered non-conformant
  647.    and SHOULD be classified as best effort (and will then either be
  648.    fragmented or dropped according to the element's handling of best
  649.    effort traffic).  [Again, if marking is available, these reclassified
  650.    datagrams SHOULD be marked.]
  651.  
  652. Ordering and Merging
  653.  
  654.    TSpec's are ordered according to the following rules.
  655.  
  656.    TSpec A is a substitute ("as good or better than") for TSpec B if (1)
  657.    both the token rate r and bucket depth b for TSpec A are greater than
  658.    or equal to those of TSpec B; (2) the peak rate p is at least as
  659.    large in TSpec A as it is in TSpec B; (3) the minimum policed unit m
  660.    is at least as small for TSpec A as it is for TSpec B; and (4) the
  661.    maximum datagram size M is at least as large for TSpec A as it is for
  662.    TSpec B.
  663.  
  664.    TSpec A is "less than or equal" to TSpec B if (1) both the token rate
  665.    r and bucket depth b for TSpec A are less than or equal to those of
  666.    TSpec B; (2) the peak rate p in TSpec A is at least as small as the
  667.    peak rate in TSpec B; (3) the minimum policed unit m is at least as
  668.    large for TSpec A as it is for TSpec B; and (4) the maximum datagram
  669.    size M is at least as small for TSpec A as it is for TSpec B.
  670.  
  671.    A merged TSpec may be calculated over a set of TSpecs by taking (1)
  672.  
  673.  
  674.  
  675. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                    [Page 12]
  676.  
  677. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  678.  
  679.  
  680.    the largest token bucket rate, (2) the largest bucket size, (3) the
  681.    largest peak rate, (4) the smallest minimum policed unit, and (5) the
  682.    smallest maximum datagram size across all members of the set.  This
  683.    use of the word "merging" is similar to that in the RSVP protocol
  684.    [10]; a merged TSpec is one which is adequate to describe the traffic
  685.    from any one of constituent TSpecs.
  686.  
  687.    A summed TSpec may be calculated over a set of TSpecs by computing
  688.    (1) the sum of the token bucket rates, (2) the sum of the bucket
  689.    sizes, (3) the sum of the peak rates, (4) the smallest minimum
  690.    policed unit, and (5) the maximum datagram size parameter.
  691.  
  692.    A least common TSpec is one that is sufficient to describe the
  693.    traffic of any one in a set of traffic flows.  A least common TSpec
  694.    may be calculated over a set of TSpecs by computing: (1) the largest
  695.    token bucket rate, (2) the largest bucket size, (3) the largest peak
  696.    rate, (4) the smallest minimum policed unit, and (5) the largest
  697.    maximum datagram size across all members of the set.
  698.  
  699.    The minimum of two TSpecs differs according to whether the TSpecs can
  700.    be ordered.  If one TSpec is less than the other TSpec, the smaller
  701.    TSpec is the minimum.  Otherwise, the minimum TSpec of two TSpecs is
  702.    determined by comparing the respective values in the two TSpecs and
  703.    choosing (1) the smaller token bucket rate, (2) the larger token
  704.    bucket size (3) the smaller peak rate, (4) the smaller minimum
  705.    policed unit, and (5) the smaller maximum datagram size.
  706.  
  707.    The RSpec's are merged in a similar manner as the TSpecs, i.e. a set
  708.    of RSpecs is merged onto a single RSpec by taking the largest rate R,
  709.    and the smallest slack S.  More precisely, RSpec A is a substitute
  710.    for RSpec B if the value of reserved service rate, R, in RSpec A is
  711.    greater than or equal to the value in RSpec B, and the value of the
  712.    slack, S, in RSpec A is smaller than or equal to that in RSpec B.
  713.  
  714.    Each network element receives a service request of the form (TSpec,
  715.    RSpec), where the RSpec is of the form (Rin, Sin).  The network
  716.    element processes this request and performs one of two actions:
  717.  
  718.     a. it accepts the request and returns a new Rspec of the form
  719.        (Rout, Sout);
  720.     b. it rejects the request.
  721.  
  722.    The processing rules for generating the new RSpec are governed by the
  723.    delay constraint:
  724.  
  725.           Sout + b/Rout + Ctoti/Rout <= Sin + b/Rin + Ctoti/Rin,
  726.  
  727.    where Ctoti is the cumulative sum of the error terms, C, for all the
  728.  
  729.  
  730.  
  731. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                    [Page 13]
  732.  
  733. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  734.  
  735.  
  736.    network elements that are upstream of and including the current
  737.    element, i.  In other words, this element consumes (Sin - Sout) of
  738.    slack and can use it to reduce its reservation level, provided that
  739.    the above inequality is satisfied.  Rin and Rout MUST also satisfy
  740.    the constraint:
  741.  
  742.                              r <= Rout <= Rin.
  743.  
  744.    When several RSpec's, each with rate Rj, j=1,2..., are to be merged
  745.    at a split point, the value of Rout is the maximum over all the rates
  746.    Rj, and the value of Sout is the minimum over all the slack terms Sj.
  747.  
  748.       NOTE: The various TSpec functions described above are used by
  749.       applications which desire to combine TSpecs.  It is important to
  750.       observe, however, that the properties of the actual reservation
  751.       are determined by combining the TSpec with the RSpec rate (R).
  752.  
  753.       Because the guaranteed reservation requires both the TSpec and the
  754.       RSpec rate, there exist some difficult problems for shared
  755.       reservations in RSVP, particularly where two or more source
  756.       streams meet.  Upstream of the meeting point, it would be
  757.       desirable to reduce the TSpec and RSpec to use only as much
  758.       bandwidth and buffering as is required by the individual source's
  759.       traffic.  (Indeed, it may be necessary if the sender is
  760.       transmitting over a low bandwidth link).
  761.  
  762.       However, the RSpec's rate is set to achieve a particular delay
  763.       bound (and is notjust a function of the TSpec), so changing the
  764.       RSpec may cause the reservation to fail to meet the receiver's
  765.       delay requirements.  At the same time, not adjusting the RSpec
  766.       rate means that "shared" RSVP reservations using guaranteed
  767.       service will fail whenever the bandwidth available at a particular
  768.       link is less than the receiver's requested rate R, even if the
  769.       bandwidth is adequate to support the number of senders actually
  770.       using the link.  At this time, this limitation is an open problem
  771.       in using the guaranteed service with RSVP.
  772.  
  773.  
  774.  Guidelines for Implementors
  775.  
  776.    This section discusses a number of important implementation issues in
  777.    no particular order.
  778.  
  779.    It is important to note that individual subnetworks are network
  780.    elements and both routers and subnetworks MUST support the guaranteed
  781.    service model to achieve guaranteed service.  Since subnetworks
  782.    typically are not capable of negotiating service using IP-based
  783.    protocols, as part of providing guaranteed service, routers will have
  784.  
  785.  
  786.  
  787. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                    [Page 14]
  788.  
  789. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  790.  
  791.  
  792.    to act as proxies for the subnetworks they are attached to.
  793.  
  794.    In some cases, this proxy service will be easy.  For instance, on
  795.    leased line managed by a WFQ scheduler on the upstream node, the
  796.    proxy need simply ensure that the sum of all the flows' RSpec rates
  797.    does not exceed the bandwidth of the line, and needs to advertise the
  798.    rate-based and non-rate-based delays of the link as the values of C
  799.    and D.
  800.  
  801.    In other cases, this proxy service will be complex.  In an ATM
  802.    network, for example, it may require establishing an ATM VC for the
  803.    flow and computing the C and D terms for that VC.  Readers may
  804.    observe that the token bucket and peak rate used by guaranteed
  805.    service map directly to the Sustained Cell Rate, Burst Size, and Peak
  806.    Cell Rate of ATM's Q.2931 QoS parameters for Variable Bit Rate
  807.    traffic.
  808.  
  809.    The assurance that datagrams will not be lost is obtained by setting
  810.    the router buffer space B to be equal to the token bucket b plus some
  811.    error term (described below).
  812.  
  813.    Another issue related to subnetworks is that the TSpec's token bucket
  814.    rates measure IP traffic and do not (and cannot) account for link
  815.    level headers.  So the subnetwork network elements MUST adjust the
  816.    rate and possibly the bucket size to account for adding link level
  817.    headers.  Tunnels MUST also account for the additional IP headers
  818.    that they add.
  819.  
  820.    For datagram networks, a maximum header rate can usually be computed
  821.    by dividing the rate and bucket sizes by the minimum policed unit.
  822.    For networks that do internal fragmentation, such as ATM, the
  823.    computation may be more complex, since one MUST account for both
  824.    per-fragment overhead and any wastage (padding bytes transmitted) due
  825.    to mismatches between datagram sizes and fragment sizes.  For
  826.    instance, a conservative estimate of the additional data rate imposed
  827.    by ATM AAL5 plus ATM segmentation and reassembly is
  828.  
  829.                          ((r/48)*5)+((r/m)*(8+52))
  830.  
  831.  
  832.    which represents the rate divided into 48-byte cells multiplied by
  833.    the 5-byte ATM header, plus the maximum datagram rate (r/m)
  834.    multiplied by the cost of the 8-byte AAL5 header plus the maximum
  835.    space that can be wasted by ATM segmentation of a datagram (which is
  836.    the 52 bytes wasted in a cell that contains one byte).  But this
  837.    estimate is likely to be wildly high, especially if m is small, since
  838.    ATM wastage is usually much less than 52 bytes.  (ATM implementors
  839.    should be warned that the token bucket may also have to be scaled
  840.  
  841.  
  842.  
  843. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                    [Page 15]
  844.  
  845. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  846.  
  847.  
  848.    when setting the VC parameters for call setup and that this example
  849.    does not account for overhead incurred by encapsulations such as
  850.    those specified in RFC 1483).
  851.  
  852.    To ensure no loss, network elements will have to allocate some
  853.    buffering for bursts.  If every hop implemented the fluid model
  854.    perfectly, this buffering would simply be b (the token bucket size).
  855.    However, as noted in the discussion of reshaping earlier,
  856.    implementations are approximations and we expect that traffic will
  857.    become more bursty as it goes through the network.  However, as with
  858.    shaping the amount of buffering required to handle the burstiness is
  859.    bounded by b+Csum+Dsum*R.  If one accounts for the peak rate, this
  860.    can be further reduced to
  861.  
  862.                   M + (b-M)(p-X)/(p-r) + (Csum/R + Dsum)X
  863.  
  864.    where X is set to r if (b-M)/(p-r) is less than Csum/R+Dsum and X is
  865.    R if (b-M)/(p-r) is greater than or equal to Csum/R+Dsum and p>R;
  866.    otherwise, X is set to p.  This reduction comes from the fact that
  867.    the peak rate limits the rate at which the burst, b, can be placed in
  868.    the network.  Conversely, if a non-zero slack term, Sout, is returned
  869.    by the network element, the buffer requirements are increased by
  870.    adding Sout to Dsum.
  871.  
  872.    While sending applications are encouraged to set the peak rate
  873.    parameter and reshaping points are required to conform to it, it is
  874.    always acceptable to ignore the peak rate for the purposes of
  875.    computing buffer requirements and end-to-end delays.  The result is
  876.    simply an overestimate of the buffering and delay.  As noted above,
  877.    if the peak rate is unknown (and thus potentially infinite), the
  878.    buffering required is b+Csum+Dsum*R.  The end-to-end delay without
  879.    the peak rate is b/R+Ctot/R+Dtot.
  880.  
  881.    The parameter D for each network element SHOULD be set to the maximum
  882.    datagram transfer delay variation (independent of rate and bucket
  883.    size) through the network element.  For instance, in a simple router,
  884.    one might compute the difference between the worst case and best case
  885.    times it takes for a datagram to get through the input interface to
  886.    the processor, and add it to any variation that may occur in how long
  887.    it would take to get from the processor to the outbound link
  888.    scheduler (assuming the queueing schemes work correctly).
  889.  
  890.    For weighted fair queueing in a datagram environment, D is set to the
  891.    link MTU divided by the link bandwidth, to account for the
  892.    possibility that a packet arrives just as a maximum-sized packet
  893.    begins to be transmitted, and that the arriving packet should have
  894.    departed before the maximum-sized packet.  For a frame-based, slotted
  895.    system such as Stop and Go queueing, D is the maximum number of slots
  896.  
  897.  
  898.  
  899. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                    [Page 16]
  900.  
  901. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  902.  
  903.  
  904.    a datagram may have to wait before getting a chance to be
  905.    transmitted.
  906.  
  907.    Note that multicasting may make determining D more difficult.  In
  908.    many subnets, ATM being one example, the properties of the subnet may
  909.    depend on the path taken from the multicast sender to the receiver.
  910.    There are a number of possible approaches to this problem.  One is to
  911.    choose a representative latency for the overall subnet and set D to
  912.    the (non-negative) difference from that latency.  Another is to
  913.    estimate subnet properties at exit points from the subnet, since the
  914.    exit point presumably is best placed to compute the properties of its
  915.    path from the source.
  916.  
  917.       NOTE: It is important to note that there is no fixed set of rules
  918.       about how a subnet determines its properties, and each subnet
  919.       technology will have to develop its own set of procedures to
  920.       accurately compute C and D and slack values.
  921.  
  922.    D is intended to be distinct from the latency through the network
  923.    element.  Latency is the minimum time through the device (the speed
  924.    of light delay in a fiber or the absolute minimum time it would take
  925.    to move a packet through a router), while parameter D is intended to
  926.    bound the variability in non-rate-based delay.  In practice, this
  927.    distinction is sometimes arbitrary (the latency may be minimal) -- in
  928.    such cases it is perfectly reasonable to combine the latency with D
  929.    and to advertise any latency as zero.
  930.  
  931.       NOTE: It is implicit in this scheme that to get a complete
  932.       guarantee of the maximum delay a packet might experience, a user
  933.       of this service will need to know both the queueing delay
  934.       (provided by C and D) and the latency.  The latency is not
  935.       advertised by this service but is a general characterization
  936.       parameter (advertised as specified in [8]).
  937.  
  938.       However, even if latency is not advertised, this service can still
  939.       be used.  The simplest approach is to measure the delay
  940.       experienced by the first packet (or the minimum delay of the first
  941.       few packets) received and treat this delay value as an upper bound
  942.       on the latency.
  943.  
  944.    The parameter C is the data backlog resulting from the vagaries of
  945.    how a specific implementation deviates from a strict bit-by-bit
  946.    service. So, for instance, for datagramized weighted fair queueing, C
  947.    is set to M to account for packetization effects.
  948.  
  949.    If a network element uses a certain amount of slack, Si, to reduce
  950.    the amount of resources that it has reserved for a particular flow,
  951.    i, the value Si SHOULD be stored at the network element.
  952.  
  953.  
  954.  
  955. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                    [Page 17]
  956.  
  957. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  958.  
  959.  
  960.    Subsequently, if reservation refreshes are received for flow i, the
  961.    network element MUST use the same slack Si without any further
  962.    computation. This guarantees consistency in the reservation process.
  963.  
  964.    As an example for the use of the slack term, consider the case where
  965.    the required end-to-end delay, Dreq, is larger than the maximum delay
  966.    of the fluid flow system. The latter is obtained by setting R=r in
  967.    the fluid delay formula (for stability, R>=r must be true), and is
  968.    given by
  969.  
  970.                            b/r + Ctot/r + Dtot.
  971.  
  972.    In this case the slack term is
  973.  
  974.                      S = Dreq - (b/r + Ctot/r + Dtot).
  975.  
  976.    The slack term may be used by the network elements to adjust their
  977.    local reservations, so that they can admit flows that would otherwise
  978.    have been rejected. A network element at an intermediate network
  979.    element that can internally differentiate between delay and rate
  980.    guarantees can now take advantage of this information to lower the
  981.    amount of resources allocated to this flow. For example, by taking an
  982.    amount of slack s <= S, an RCSD scheduler [5] can increase the local
  983.    delay bound, d, assigned to the flow, to d+s. Given an RSpec, (Rin,
  984.    Sin), it would do so by setting Rout = Rin and Sout = Sin - s.
  985.  
  986.    Similarly, a network element using a WFQ scheduler can decrease its
  987.    local reservation from Rin to Rout by using some of the slack in the
  988.    RSpec. This can be accomplished by using the transformation rules
  989.    given in the previous section, that ensure that the reduced
  990.    reservation level will not increase the overall end-to-end delay.
  991.  
  992.  
  993. Evaluation Criteria
  994.  
  995.    The scheduling algorithm and admission control algorithm of the
  996.    element MUST ensure that the delay bounds are never violated and
  997.    datagrams are not lost, when a source's traffic conforms to the
  998.    TSpec.  Furthermore, the element MUST ensure that misbehaving flows
  999.    do not affect the service given to other flows.  Vendors are
  1000.    encouraged to formally prove that their implementation is an
  1001.    approximation of the fluid model.
  1002.  
  1003.  Examples of Implementation
  1004.  
  1005.    Several algorithms and implementations exist that approximate the
  1006.    fluid model.  They include Weighted Fair Queueing (WFQ) [2], Jitter-
  1007.    EDD [3], Virtual Clock [4] and a scheme proposed by IBM [5].  A nice
  1008.  
  1009.  
  1010.  
  1011. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                    [Page 18]
  1012.  
  1013. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  1014.  
  1015.  
  1016.    theoretical presentation that shows these schemes are part of a large
  1017.    class of algorithms can be found in [6].
  1018.  
  1019.  Examples of Use
  1020.  
  1021.    Consider an application that is intolerant of any lost or late
  1022.    datagrams.  It uses the advertised values Ctot and Dtot and the TSpec
  1023.    of the flow, to compute the resulting delay bound from a service
  1024.    request with rate R. Assuming R < p, it then sets its playback point
  1025.    to [(b-M)/R*(p-R)/(p-r)]+(M+Ctot)/R+Dtot.
  1026.  
  1027. Security Considerations
  1028.  
  1029.    This memo discusses how this service could be abused to permit denial
  1030.    of service attacks.  The service, as defined, does not allow denial
  1031.    of service (although service may degrade under certain
  1032.    circumstances).
  1033.  
  1034.  
  1035.  
  1036. Appendix 1: Use of the Guaranteed service with RSVP
  1037.  
  1038.    The use of guaranteed service in conjunction with the RSVP resource
  1039.    reservation setup protocol is specified in reference [9]. This
  1040.    document gives the format of RSVP FLOWSPEC, SENDER_TSPEC, and ADSPEC
  1041.    objects needed to support applications desiring guaranteed service
  1042.    and gives information about how RSVP processes those objects. The
  1043.    RSVP protocol itself is specified in Reference [10].
  1044.  
  1045. References
  1046.  
  1047.    [1] S. Shenker and J. Wroclawski. "Network Element QoS Control
  1048.    Service Specification Template". Internet Draft, July 1996, <draft-
  1049.    ietf-intserv-svc-template-03.txt>
  1050.  
  1051.    [2] A. Demers, S. Keshav and S. Shenker, "Analysis and Simulation of
  1052.    a Fair Queueing Algorithm," in Internetworking: Research and
  1053.    Experience, Vol 1, No. 1., pp. 3-26.
  1054.  
  1055.    [3] L. Zhang, "Virtual Clock: A New Traffic Control Algorithm for
  1056.    Packet Switching Networks," in Proc. ACM SIGCOMM '90, pp. 19-29.
  1057.  
  1058.    [4] D. Verma, H. Zhang, and D. Ferrari, "Guaranteeing Delay Jitter
  1059.    Bounds in Packet Switching Networks," in Proc. Tricomm '91.
  1060.  
  1061.    [5] L. Georgiadis, R. Guerin, V. Peris, and K. N. Sivarajan,
  1062.    "Efficient Network QoS Provisioning Based on per Node Traffic
  1063.    Shaping," IBM Research Report No. RC-20064.
  1064.  
  1065.  
  1066.  
  1067. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                    [Page 19]
  1068.  
  1069. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  1070.  
  1071.  
  1072.    [6] P. Goyal, S.S. Lam and H.M. Vin, "Determining End-to-End Delay
  1073.    Bounds in Heterogeneous Networks," in Proc. 5th Intl. Workshop on
  1074.    Network and Operating System Support for Digital Audio and Video,
  1075.    April 1995.
  1076.  
  1077.    [7] A.K.J. Parekh, A Generalized Processor Sharing Approach to Flow
  1078.    Control in Integrated Services Networks, MIT Laboratory for
  1079.    Information and Decision Systems, Report LIDS-TH-2089, February 1992.
  1080.  
  1081.    [8] S. Shenker and J. Wroclawski. "General Characterization
  1082.    Parameters for Integrated Service Network Elements", Internet Draft,
  1083.    July 1996, <draft-ietf-intserv-charac-02.txt>
  1084.  
  1085.    [9] J. Wroclawski, "Use of RSVP with IETF Integrated Services",
  1086.    Internet Draft, July 1996, <draft-ietf-intserv-rsvp-use-00.txt>
  1087.  
  1088.    [10] B. Braden, et. al. "Resource Reservation Protocol (RSVP) -
  1089.    Version 1 Functional Specification", Internet Draft, July 1996,
  1090.    <draft-ietf-rsvp-spec-13.txt>
  1091.  
  1092.  
  1093. Authors' Addresses:
  1094.  
  1095.    Scott Shenker
  1096.    Xerox PARC
  1097.    3333 Coyote Hill Road
  1098.    Palo Alto, CA  94304-1314
  1099.  
  1100.    email: shenker@parc.xerox.com
  1101.    415-812-4840
  1102.    415-812-4471 (FAX)
  1103.  
  1104.  
  1105.    Craig Partridge
  1106.    BBN
  1107.    2370 Amherst St
  1108.    Palo Alto CA 94306
  1109.  
  1110.    email: craig@bbn.com
  1111.  
  1112.  
  1113.    Roch Guerin
  1114.    IBM T.J. Watson Research Center
  1115.    Yorktown Heights, NY 10598
  1116.  
  1117.    email: guerin@watson.ibm.com
  1118.    914-784-7038
  1119.    914-784-6318 (FAX)
  1120.  
  1121.  
  1122.  
  1123. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                    [Page 20]
  1124.  
  1125. INTERNET-DRAFT  draft-ietf-intserv-guaranteed-svc-07.txt 3 February 1997
  1126.  
  1127.  
  1128.  
  1129.  
  1130.  
  1131.  
  1132.  
  1133.  
  1134.  
  1135.  
  1136.  
  1137.  
  1138.  
  1139.  
  1140.  
  1141.  
  1142.  
  1143.  
  1144.  
  1145.  
  1146.  
  1147.  
  1148.  
  1149.  
  1150.  
  1151.  
  1152.  
  1153.  
  1154.  
  1155.  
  1156.  
  1157.  
  1158.  
  1159.  
  1160.  
  1161.  
  1162.  
  1163.  
  1164.  
  1165.  
  1166.  
  1167.  
  1168.  
  1169.  
  1170.  
  1171.  
  1172.  
  1173.  
  1174.  
  1175.  
  1176.  
  1177.  
  1178.  
  1179. Shenker/Partridge/Guerin     Expires 8/3/97                    [Page 21]
  1180.