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-ion-bcast-04.txt < prev    next >
Text File  |  1997-07-22  |  30KB  |  785 lines
  1.  
  2.  
  3.  
  4. Internet-Draft                                          Timothy J. Smith
  5.                                                          IBM Corporation
  6.                                                       Grenville Armitage
  7.                                                      Lucent Technologies
  8.                                                            July 28, 1997
  9.  
  10.  
  11.                      IP Broadcast over ATM Networks
  12.                      <draft-ietf-ion-bcast-04.txt>
  13.  
  14.  
  15. Status of this Memo
  16.  
  17.    This document was submitted to the IETF Internetworking Over NBMA
  18.    Working Group (ion).  Publication of this document does not imply
  19.    acceptance by the Internetworking Over NBMA Working Group of any
  20.    ideas expressed within.  Comments should be submitted to the
  21.    ion@nexen.com mailing list.
  22.  
  23.    Distribution of this memo is unlimited.
  24.  
  25.    This memo is an internet draft. Internet Drafts are working documents
  26.    of the Internet Engineering Task Force (IETF), its Areas, and its
  27.    Working Groups. Note that other groups may also distribute working
  28.    documents as Internet Drafts.
  29.  
  30.    To learn the current status of any Internet-Draft, please check the
  31.    "lid-abstracts.txt" listing contained in the Internet-Drafts shadow
  32.    directories on ds.internic.net (US East Coast), nic.nordu.net
  33.    (Europe), ftp.isi.edu (US West Coast), or munnari.oz.au (Pacific
  34.    Rim).
  35.  
  36. Abstract
  37.  
  38.    This memo describes how the IP multicast service being developed by
  39.    the IP over ATM working group may be used to support IP broadcast
  40.    transmission. The solution revolves around treating the broadcast
  41.    problem as a special case of multicast, where every host in the
  42.    subnet or cluster is a member of the group.
  43.  
  44.    An understanding of the services provided by RFC 2022 is assumed.
  45.  
  46.  
  47. 1.  Introduction.
  48.  
  49.  
  50.    The IETF's first step in solving the problems of running IP over
  51.    Asynchronous Transfer Mode (ATM) technology is described in RFC 1577
  52.  
  53.  
  54.  
  55. Smith, Armitage         Expires January 28, 1998                [Page 1]
  56.  
  57. Internet Draft                                             July 28, 1997
  58.  
  59.  
  60.    [1].  It provides for unicast communication between hosts and routers
  61.    within Logical IP Subnets (LISs), and proposes a centralized ATM ARP
  62.    Server which provides IP to ATM address resolution services to LIS
  63.    members.
  64.  
  65.    Two classes of IP service were omitted - multicast and broadcast
  66.    transmissions. Multicasting allows a single transmit operation to
  67.    cause a packet to be received by multiple remote destinations.
  68.    Broadcasting typically allows a single transmit operation to cause a
  69.    packet to be received by all IP hosts that are members of a
  70.    particular 'subnet'.
  71.  
  72.    To address the need for multicast support (represented by
  73.    transmission to IP addresses in the Class D space), RFC 2022
  74.    ("Support for Multicast over UNI 3.0/3.1 based ATM Networks") [2] was
  75.    created.  This draft creates an analog of the RFC 1577 ARP Server - a
  76.    new entity known as the MARS (Multicast Address Resolution Server).
  77.    The MARS operates as a centralized registry and distribution
  78.    mechanism for mappings between IP multicast addresses and groups of
  79.    ATM unicast addresses. Host behavior is also defined for establishing
  80.    and managing point to multipoint VCs, based on the information
  81.    returned by the MARS, when hosts wish to transmit packets to a
  82.    multicast group.
  83.  
  84.    This memo aims to show how RFC 2022 may be used to emulate IP
  85.    broadcast within Logical IP Subnets. While the broadcast technique
  86.    does not align itself well with the underlying point-to-point nature
  87.    of ATM, clearly, some applications will still wish to use IP
  88.    broadcasts.  Client-server applications where the client searches for
  89.    a server by sending out a broadcast is one scenario.  Routing
  90.    protocols, most notably RIP, are other examples.
  91.  
  92.  
  93. 2.  Review of Unicast and Multicast.
  94.  
  95.    Both the unicast and multicast cases take advantage of the point-to-
  96.    point and point-to-multipoint capabilities defined in the ATM Forum
  97.    UNI 3.1 document [4].  A unicast IP address has a single ATM level
  98.    destination.  Unicast transmissions occur over point to point Virtual
  99.    Channels (VCs) between the source and destination. The ARP Server
  100.    holds mappings between IP destination addresses and their associated
  101.    ATM destination address. Hosts issue an ARP_REQUEST to the ARP Server
  102.    when they wish to ascertain a particular mapping.  The ARP Server
  103.    replies with either an ARP_REPLY containing the ATM address of the
  104.    destination, or an ARP_NAK when the ARP Server is unable to resolve
  105.    the address. If the request is successful the host establishes a VC
  106.    to the destination interface. This VC is then used to forward the
  107.    first (and subsequent) packets to that particular IP destination. RFC
  108.  
  109.  
  110.  
  111. Smith, Armitage         Expires January 28, 1998                [Page 2]
  112.  
  113. Internet Draft                                             July 28, 1997
  114.  
  115.  
  116.    1577 describes in further detail how hosts are administratively
  117.    grouped in to Logical IP Subnets (LISs), and how the ARP Server
  118.    establishes the initial mappings for members of the LIS it serves.
  119.  
  120.    The basic host behavior for multicasting is similar - the sender must
  121.    establish and manage a point to multipoint VC whose leaf nodes are
  122.    the group's actual members. Under UNI 3.1 these VCs can only be
  123.    established and altered by the source (root) interface.
  124.  
  125.    The MARS is an evolution of the ARP Server model, and performs two
  126.    key functions.  The first function is the maintenance of a list of
  127.    ATM addresses corresponding to the members for each group.  This list
  128.    is created by a host registration process which involves two messages
  129.    - a MARS_JOIN which declares that a host wishes to join the specified
  130.    group(s), and a MARS_LEAVE which indicates that a host wishes to
  131.    leave the specified group(s).
  132.  
  133.    MARS_JOIN and MARS_LEAVE messages are also redistributed to all
  134.    members of the group so that active senders may dynamically adjust
  135.    their point to multipoint VCs accordingly.
  136.  
  137.    The other major function is the retrieval of group membership from
  138.    MARS (analogous to the ARP Server providing unicast address
  139.    mappings). When faced with the need to transmit an IP packet with a
  140.    Class D destination address, a host issues a MARS_REQUEST to the
  141.    MARS. If the group has members the MARS returns a MARS_MULTI
  142.    (possibly in multiple segments) carrying a set of ATM addresses. The
  143.    host then establishes an initial point to multipoint VC using these
  144.    ATM addresses as the leaf nodes. If the MARS had no mapping it would
  145.    return a MARS_NAK.
  146.  
  147.    (RFC 2022 also discusses how the MARS can arrange for Class D groups
  148.    to be supported by either multicast servers, or meshes of point to
  149.    multipoint VCs from host to host.  However, from the host's
  150.    perspective this is transparent, and is not central to this
  151.    discussion of IP broadcast support.)
  152.  
  153.    This memo describes how a host may utilize the registration and group
  154.    management functions in an existing MARS based IP/ATM network to
  155.    emulate IP broadcasts.
  156.  
  157.  
  158. 3.  Broadcast as a special case of Multicast.
  159.  
  160.    Many of the problems that occur when implementing a broadcast
  161.    solution also occur in when implementing a multicast solution.  In
  162.    fact, broadcast may be considered a special case of multicast.  That
  163.    is, broadcast is a multicast group whose members include all members
  164.  
  165.  
  166.  
  167. Smith, Armitage         Expires January 28, 1998                [Page 3]
  168.  
  169. Internet Draft                                             July 28, 1997
  170.  
  171.  
  172.    in the LIS.
  173.  
  174.    There are two broadcast groups which this memo addresses:
  175.  
  176.       1) 255.255.255.255 - "All ones" broadcast
  177.  
  178.       2) x.z - CIDR-prefix (subnet) directed broadcast
  179.  
  180.    Broadcast (1) is sometimes referred to as a limited broadcast to this
  181.    physical network.  Broadcast (2) can be thought of as the the
  182.    broadcast for subnets or networks in the old paradigm. As described
  183.    in [6] and [7], the notion of subnets and networks is being replaced
  184.    with a more efficient utilization of the routing address space known
  185.    as Classless Inter-Domain Routing.  The CIDR-prefix (x) is the
  186.    combination of IP address and subnet mask that denotes the subnet
  187.    number.  The host portion of the address (z) is all ones.  One should
  188.    note that while these broadcasts have different scopes at the IP or
  189.    network layer, they have precisely the same scope at the link layer
  190.    -- namely that all members of the LIS will receive a copy.
  191.  
  192.    These addresses may be used in two environments:
  193.  
  194.       o  Broadcasting to all members of a given LIS where
  195.          a priori knowledge of a host's IP address and
  196.          subnet mask are known (e.g. the CIDR-prefix directed
  197.          broadcast).
  198.  
  199.       o  Broadcasting to all members of a physical network
  200.          without knowledge of a host's IP address and
  201.          subnet mask (e.g. the all ones broadcast).
  202.  
  203.    On a broadcast medium like Ethernet, these two environments result in
  204.    the same physical destination.  That is, all stations on that network
  205.    will receive the broadcast even if they are on different logical
  206.    subnets, or are non-IP stations.  With ATM, this may not be the case.
  207.    Because ATM is non-broadcast, a registration process must take place.
  208.    And if there are stations that register to some broadcast groups, but
  209.    not others, then the different broadcast groups will have different
  210.    memberships.  The notion of broadcast becomes inconsistent.
  211.  
  212.    One case that requires the use of the all ones broadcast is that of
  213.    the diskless boot, or bootp client, where the host boots up, and does
  214.    not know its own IP address or subnet mask.  Clearly, the host does
  215.    not know which subnet it belongs to.   So, to send a broadcast to its
  216.    bootp server, the diskless workstation must use the group which
  217.    contains no subnet information, i.e. the 255.255.255.255 broadcast
  218.    group.  Carrying the example a little further, the bootp server,
  219.    after receiving the broadcast, can not send either a directed frame
  220.  
  221.  
  222.  
  223. Smith, Armitage         Expires January 28, 1998                [Page 4]
  224.  
  225. Internet Draft                                             July 28, 1997
  226.  
  227.  
  228.    nor a subnet directed broadcast to respond to the diskless
  229.    workstation.  Instead, the bootp server must also use the
  230.    255.255.255.255 group to communicate with the client.
  231.  
  232.    While the all ones broadcast is required at the IP layer, it also has
  233.    relevance at the link layer when deciding which broadcast group to
  234.    register with in MARS.  In other words, a bootp client wishing to
  235.    register for a link layer broadcast, can only register for
  236.    255.255.255.255 in the MARS address space because the client's subnet
  237.    is unknown at the time.  Given that some applications must use the
  238.    all ones address in MARS for their broadcast group, and that we wish
  239.    to minimize the number of broadcast groups used by LIS members, the
  240.    all ones group in MARS MUST be used by all members of the LIS when
  241.    registering to receive broadcast transmissions.  The VCC used for
  242.    transmitting any broadcast packet will be based on the members
  243.    registered in the MARS under the 255.255.255.255 address position.
  244.    This VCC will be referred to as the "broadcast channel" through the
  245.    remainder of this memo.
  246.  
  247.  
  248. 4.  The MARS role in broadcast.
  249.  
  250.    Many solutions have been proposed, some of which are listed in
  251.    Appendix A.  This memo addresses a MARS solution which appears to do
  252.    the best job of solving the broadcast problem.
  253.  
  254.    There are a number of characteristics of the MARS architecture that
  255.    should be kept intact.  They include:
  256.  
  257.    o  MARS contains no knowledge of subnet prefixes and subnet masks.
  258.       Each group address registered with MARS is managed independently.
  259.  
  260.    o  A MARS may only serve one LIS. This insures that the
  261.       broadcast group 255.255.255.255 is joined by hosts from one
  262.       LIS, keeping its scope bound to conventional interpretation.
  263.  
  264.    o  The Multicast Server (MCS) described in [2] may be used to service
  265.       the broadcast groups defined in this memo without modification.
  266.       The MCS will reduce the number of channels used by the network.
  267.  
  268.    The MARS needs no additional code or special algorithms to handle the
  269.    resolution of IP broadcast addresses. It is simply a general database
  270.    that holds {Protocol address, ATM.1, ATM.2, ... ATM.n} mappings, and
  271.    imposes no constraints on the type and length of the 'Protocol
  272.    address'. Whether the hosts view it as Class D or 'broadcast' (or
  273.    even IP) is purely a host side issue.
  274.  
  275.    It is likely that end points will want to use the IP broadcast
  276.  
  277.  
  278.  
  279. Smith, Armitage         Expires January 28, 1998                [Page 5]
  280.  
  281. Internet Draft                                             July 28, 1997
  282.  
  283.  
  284.    emulation described here in order to support boot time location of
  285.    the end point's IP address. This leads to the observation that the
  286.    MARS should NOT expect to see both the IP source and ATM source
  287.    address fields of the MARS_JOIN filled in.  This is reasonable, since
  288.    only the ATM source address is used when registering the end point as
  289.    a group member.
  290.  
  291.    The MARS architecture is sufficient to insure the integrity of the
  292.    broadcast group list without any modification.
  293.  
  294.  
  295. 5.  Host Requirements for Broadcast.
  296.  
  297.    The following list of bullets describes additional characteristics of
  298.    a MARS-compliant host.  These characteristics are required to take
  299.    advantage of the broadcast function.
  300.  
  301.    o  A host must register as a MARS client.
  302.  
  303.    o  A host, soon after registration MUST issue a MARS_JOIN to the
  304.       all ones broadcast address (i.e. 255.255.255.255) with the
  305.       mar$flags.layer3grp reset.
  306.  
  307.    o  When transmitting packets, the host should map all IP layer
  308.       broadcasts to the VCC (broadcast channel) created and maintained
  309.       based on the all ones entry in MARS.
  310.  
  311.    o  A host MUST monitor the MARS_JOIN/MARS_LEAVE messages
  312.       for 255.255.255.255 to keep the broadcast channel current.
  313.  
  314.    o  A broadcast channel should be torn down after a period of
  315.       inactivity.  The corresponding timeout period MAY be specified
  316.       with a minimum value of one minute, and a RECOMMENDED
  317.       default value of 20 minutes.
  318.  
  319.    One should note that while every member participating in the
  320.    broadcast MUST be a member of the all ones group, not all members
  321.    will choose to transmit broadcast information.  Some members will
  322.    only elect to receive broadcast information passively.  Therefore, in
  323.    a LIS with n stations, there may be less than n channels terminated
  324.    at each station for broadcast information.  Further reductions may be
  325.    gained by adding a Multicast Server (MCS) to the broadcast
  326.    environment which could reduce the number of VCs to two (one
  327.    incoming, one outgoing), or one for a station that only wishes to
  328.    listen.
  329.  
  330.    It is well understood that broadcasting in this environment may tax
  331.    the resources of the network and of the hosts that use it.
  332.  
  333.  
  334.  
  335. Smith, Armitage         Expires January 28, 1998                [Page 6]
  336.  
  337. Internet Draft                                             July 28, 1997
  338.  
  339.  
  340.    Therefore, an implementer MAY choose to provide a mechanism for
  341.    retracting the host's entry in the broadcast group after it has been
  342.    established or prior to joining the group.  The MARS_LEAVE is used to
  343.    request withdrawal from the group if the host wishes to disable
  344.    broadcast reception after it has joined the group.  The default
  345.    behavior SHALL be to join the all ones broadcast group in MARS.
  346.  
  347.  
  348. 6.  Implications of IP broadcast on ATM level resources.
  349.  
  350.    RFC 2022 discusses some of the implications of large multicast groups
  351.    on the allocation of ATM level resources, both within the network and
  352.    within end station ATM interfaces.
  353.  
  354.    The default mechanism is for IP multicasting to be achieved using
  355.    meshes of point to multipoint VCs, direct from source host to group
  356.    members. Under certain circumstances system administrators may, in a
  357.    manner completely transparent to end hosts, redirect multicast
  358.    traffic through ATM level Multicast Servers (MCSs). This may be
  359.    performed on an individual group basis.
  360.  
  361.    It is sufficient to note here that the IP broadcast 'multicast group'
  362.    will constitute the largest consumer of VCs within your ATM network
  363.    when it is active. For this reason it will probably be the first
  364.    multicast group to have one or more ATM MCSs assigned to support it.
  365.    However, there is nothing unique about an MCS assigned to support IP
  366.    broadcast traffic, so this will not be dealt with further in this
  367.    memo. RFC 2022 contains further discussion on the possible
  368.    application of multiple MCSs to provide fault-tolerant architectures.
  369.  
  370.  
  371. 7.  Further discussion.
  372.  
  373.    A point of discussion on the ip-atm forum revolved around "auto
  374.    configuration" and "diskless boot".  This memo describes a broadcast
  375.    solution that requires the use of the MARS.  Therefore, at a minimum,
  376.    the ATM address of the MARS must be manually configured into a
  377.    diskless workstation.  Suggestions such as universal channel numbers,
  378.    and universal ATM addresses have been proposed, however, no agreement
  379.    has been reached.
  380.  
  381.    Another topic for discussion is multiprotocol support.  MARS is
  382.    designed for protocol independence.  This memo specifically addresses
  383.    the IP broadcast case, identifying which addresses are most effective
  384.    in the IP address space.  However, the principles apply to any layer
  385.    3 protocol.  Further work should be performed to identify suitable
  386.    addresses for other layer 3 protocols.
  387.  
  388.  
  389.  
  390.  
  391. Smith, Armitage         Expires January 28, 1998                [Page 7]
  392.  
  393. Internet Draft                                             July 28, 1997
  394.  
  395.  
  396.    Finally, there has been support voiced for a link layer broadcast
  397.    that would be independent of the layer 3 protocol.  Such a solution
  398.    may provide a simpler set of rules through which broadcast
  399.    applications may be used.  In addition, some solutions also provide
  400.    for more efficient use of VCCs.
  401.  
  402.  
  403. Security Considerations
  404.  
  405.    This memo addresses a specific use of the MARS architecture and
  406.    components to provide the broadcast function.  As such, the security
  407.    implications are no greater or less than the implications of using
  408.    any of the other multicast groups available in the multicast address
  409.    range.  Should enhancements to security be required, they would need
  410.    to be added as an extension to the base architecture in RFC 2022.
  411.  
  412.  
  413. Acknowledgments
  414.  
  415.    The apparent simplicity of this memo owes a lot to the services
  416.    provided in [2], which itself is the product of much discussion on
  417.    the IETF's IP-ATM working group mailing list.  Grenville Armitage
  418.    worked on this document while at Bellcore.
  419.  
  420.  
  421.  
  422.  
  423.  
  424.  
  425.  
  426.  
  427.  
  428.  
  429.  
  430.  
  431.  
  432.  
  433.  
  434.  
  435.  
  436.  
  437.  
  438.  
  439.  
  440.  
  441.  
  442.  
  443.  
  444.  
  445.  
  446.  
  447. Smith, Armitage         Expires January 28, 1998                [Page 8]
  448.  
  449. Internet Draft                                             July 28, 1997
  450.  
  451.  
  452. References
  453.  
  454.    [1]  Laubach, M., "Classical IP and ARP over ATM", RFC 1577,
  455.    Hewlett-Packard Laboratories, December 1993.
  456.  
  457.    [2]  Armitage, G., "Support for Multicast over UNI 3.0/3.1 based ATM
  458.    Networks", RFC 2022, November 1995.
  459.  
  460.    [3]  Deering, S., "Host Extensions for IP Multicasting", RFC 1112,
  461.    Stanford University, August 1989.
  462.  
  463.    [4]  ATM Forum, "ATM User-Network Interface Specification Version
  464.    3.0", Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, September 1993.
  465.  
  466.    [5]  Perez, M., Liaw, F., Grossman, D., Mankin, A., Hoffman, E.,
  467.    Malis, A., "ATM Signaling Support for IP over ATM", RFC 1755,
  468.    February 1995.
  469.  
  470.    [6]  Fuller, V., Li, T., Yu, J., Varadhan, K., "Classless Inter-
  471.    Domain Routing (CIDR): an Address Assignment and Aggregation
  472.    Strategy", RFC 1519, September 1993.
  473.  
  474.    [7]  Baker, F., "Requirements for IP Version 4 Routers", RFC 1812,
  475.    June 1995.
  476.  
  477.  
  478. Author's Address
  479.  
  480. Timothy J. Smith
  481. Network Routing Systems,
  482. International Business Machines Corporation.
  483. N21/664
  484. P.O.Box 12195
  485. Research Triangle Park, NC 27709
  486.  
  487. Phone: (919) 254-4723
  488. EMail: tjsmith@vnet.ibm.com
  489.  
  490.  
  491. Grenville Armitage
  492. Bell Labs, Lucent Technologies.
  493. 101 Crawfords Corner Rd,
  494. Holmdel, NJ, 07733
  495. Email: gja@lucent.com
  496.  
  497.  
  498.  
  499.  
  500.  
  501.  
  502.  
  503. Smith, Armitage         Expires January 28, 1998                [Page 9]
  504.  
  505. Internet Draft                                             July 28, 1997
  506.  
  507.  
  508. Appendix A.  Broadcast alternatives
  509.  
  510.    Throughout the development of this memo, there have been
  511.    a number of alternatives explored and discarded for one
  512.    reason or another.  This appendix documents these alternatives
  513.    and the reason that they were not chosen.
  514.  
  515.  
  516. A.1  ARP Server Broadcast Solutions.
  517.  
  518.    The ARP Server is a good candidate to support broadcasting.  There
  519.    is an ARP Server for every LIS.  The ARP Server contains the entire
  520.    LIS membership.  These are fundamental ingredients for the broadcast
  521.    function.
  522.  
  523.  
  524. A.1.1  Base Solution without modifications to ARP Server.
  525.  
  526.    One may choose as an existing starting point to use only what is
  527.    available in RFC 1577.  That is, a host can easily calculate the
  528.    range of members in its LIS based on its own IP address and
  529.    subnet mask.  The host can then issue an ARP Request for every
  530.    member of the LIS.  With this information, the host can then
  531.    set up point-to-point connections with all members, or can set
  532.    up a point-to-multipoint connection to all members.  There you have
  533.    it, the poor man's broadcast.
  534.  
  535.    While this solution is very straight forward, it suffers from a number
  536.    of problems.
  537.  
  538.    o  The load on the ARP Server is very large.  If all stations on
  539.       a LIS choose to implement broadcasting, the initial surge of
  540.       ARP Requests will be huge.  Some sort of slow start sequence
  541.       would be needed.
  542.  
  543.    o  The amount of resource required makes this a non-scalable
  544.       solution.  The authors believe that broadcasting will require
  545.       an MCS to reduce the number of channel resources
  546.       required to support each broadcast 'group'.  Using the ARP
  547.       Server in this manner does not allow an MCS
  548.       to be transparently introduced. (Basic RFC1577 interfaces
  549.       also do not implement the extended LLC/SNAP encapsulation
  550.       required to safely use more than one MCS).
  551.  
  552.    o  The diskless boot solution can not function in this environment
  553.       because it may be unable to determine which subnet to which
  554.       it belongs.
  555.  
  556.  
  557.  
  558.  
  559. Smith, Armitage         Expires January 28, 1998               [Page 10]
  560.  
  561. Internet Draft                                             July 28, 1997
  562.  
  563.  
  564. A.1.2  Enhanced ARP Server solution.
  565.  
  566.    This solution is similar to the base solution except that it
  567.    takes some of the (MARS) multicast solution and embeds it in the
  568.    ARP Server.  The first enhancement is to add the MARS_MULTI
  569.    command
  570.    to the set of opcodes that the ARP Server supports.  This would
  571.    allow a host to issue a single request, and to get back the
  572.    list of members in one or more MARS_REPLY packets.  Rather
  573.    than have a registration mechanism, the ARP Server could simply
  574.    use the list of members that have already been registered.  When
  575.    a request comes in for the subnet broadcast address,
  576.    the ARP Server would aggregate the list, and
  577.    send the results to the requester.
  578.  
  579.    This suffers from two drawbacks.
  580.  
  581.    1)  Scalability with regard to number of VCs is still an issue.
  582.        One would eventually need to add in some sort of multicast
  583.        server solution to the ARP Server.
  584.  
  585.    2)  The diskless boot scenario is still broken.  There is no
  586.        way for a station to perform a MARS_MULTI without first
  587.        knowing its IP address and subnet mask.
  588.  
  589.    The diskless boot problem could be solved by adding to the
  590.    ARP Server a registration process where anyone could register
  591.    to the 255.255.255.255 address.  These changes would make
  592.    the ARP Server look more and more like MARS.
  593.  
  594.  
  595. A.2  MARS Solutions.
  596.  
  597.    If we wish to keep the ARP Server constant as described in
  598.    RFC 1577, the alternative is to use the Multicast Address
  599.    Resolution Server (MARS) described in [2].
  600.  
  601.    MARS has three nice features for broadcasting.
  602.  
  603.    1)  It has a generalized registration approach which allows
  604.        for any address to have a group of entities registered.
  605.        So, if the subnet address is not known, a host can
  606.        register for an address that is known (e.g. 255.255.255.255).
  607.  
  608.    2)  The command set allows for lists of members to be passed
  609.        in a single MARS_MULTI packet.   This reduces traffic.
  610.  
  611.    3)  MARS contains an architecture for dealing with the
  612.  
  613.  
  614.  
  615. Smith, Armitage         Expires January 28, 1998               [Page 11]
  616.  
  617. Internet Draft                                             July 28, 1997
  618.  
  619.  
  620.        scalability issues.  That is, Multicast Servers (MCSs)
  621.        may be used to set up the point-to-multipoint channels
  622.        and reduce the number of channels that a host needs to
  623.        set up to one.  Hosts wishing to broadcast will instead
  624.        send the packet to the MCS who will then forward it to
  625.        all members of the LIS.
  626.  
  627.  
  628. A.2.1.  CIDR-prefix (Subnet) Broadcast solution.
  629.  
  630.    One of the earliest solutions was to simply state that broadcast
  631.    support would be implemented by using a single multicast group
  632.    in the class D address space --
  633.    namely, the CIDR-prefix (subnet) broadcast address group.  All
  634.    members of a LIS would
  635.    be required to register to this address, and use it as required.
  636.    A host wishing to use either the 255.255.255.255 broadcast, or the
  637.    network broadcast addresses would internally map the VC to the
  638.    subnet broadcast VC.  The all ones and network broadcast addresses
  639.    would exist on MARS, but would be unused.
  640.  
  641.    The problem with this approach goes back to the diskless workstation
  642.    problem.  Because the workstation may not know which subnet it
  643.    belongs to, it doesn't know which group to register with.
  644.  
  645.  
  646. A.2.2.  All one's first, subnet broadcast second
  647.  
  648.    This solution acknowledges that the diskless boot problem requires
  649.    a generic address (one that does not contain CIDR-prefix
  650.    (subnet) information) to
  651.    register with and to use until subnet knowledge is known.  In essence,
  652.    all stations first register to the 255.255.255.255 group, then as
  653.    they know their subnet information, they could optionally de-register
  654.    from the all one's group and register to the CIDR-prefix (subnet)
  655.    broadcast group.
  656.  
  657.    This solution would appear to solve a couple of problems:
  658.  
  659.    1)  The bootp client can function if the server remains
  660.        registered to the all one's group continuously.
  661.  
  662.    2)  There will be less traffic using the all ones group
  663.        because the preferred transactions will be on the
  664.        subnet broadcast channel.
  665.  
  666.    Unfortunately the first bullet contains a flaw.  The
  667.    server must continually be registered to two groups -- the all ones
  668.  
  669.  
  670.  
  671. Smith, Armitage         Expires January 28, 1998               [Page 12]
  672.  
  673. Internet Draft                                             July 28, 1997
  674.  
  675.  
  676.    group and the subnet broadcast group.  If this server has multiple
  677.    processes that are running different IP applications, it may be
  678.    difficult for the link layer to know which broadcast VC to use.
  679.    If it always uses the all ones, then it will be missing members
  680.    that have removed themselves from the all ones and have registered
  681.    to the subnet broadcast.  If it always uses the subnet broadcast
  682.    group, the diskless boot scenario gets broken.  While making the
  683.    decision at the link layer may require additional control flows
  684.    be built into the path, it may also require the rewriting of
  685.    application software.
  686.  
  687.    In some implementations, a simple constant is used to indicate
  688.    to the link layer that this packet is to be transmitted to the
  689.    broadcast "MAC" address.  The assumption is that the physical
  690.    network broadcast and the logical protocol broadcast are one
  691.    and the same.  As pointed out earlier, this is not the case
  692.    with ATM.  Therefore applications would need to specifically
  693.    identify the subnet broadcast group address to take advantage
  694.    of the smaller group.
  695.  
  696.    These problems could be solved in a number of ways, but it was
  697.    thought that they added unnecessarily to the complexity of the
  698.    broadcast solution.
  699.  
  700.  
  701.  
  702.  
  703.  
  704.  
  705.  
  706.  
  707.  
  708.  
  709.  
  710.  
  711.  
  712.  
  713.  
  714.  
  715.  
  716.  
  717.  
  718.  
  719.  
  720.  
  721.  
  722.  
  723.  
  724.  
  725.  
  726.  
  727. Smith, Armitage         Expires January 28, 1998               [Page 13]
  728.  
  729. Internet Draft                                             July 28, 1997
  730.  
  731.  
  732. Appendix B.  Should MARS Be Limited to a Single LIS?
  733.  
  734.    RFC 2022 explicitly states that a network administrator MUST
  735.    ensure that each LIS is served by a separate MARS, creating
  736.    a one-to-one mapping between cluster and a unicast LIS.
  737.    But, it also mentions that relaxation of this restriction MAY
  738.    occur after future research warrants it.  This appendix discusses
  739.    some to the potential implications to broadcast should this
  740.    restriction be removed.
  741.  
  742.    The most obvious change would be that the notion of a cluster
  743.    would span more than one LIS.  Therefore, the broadcast group of
  744.    255.255.255.255 would contain members from more than one LIS.
  745.  
  746.    It also should be emphasized that the one LIS limitation
  747.    is not a restriction of the MARS architecture.  Rather,
  748.    it is only enforced if an administrator chooses to do so.
  749.  
  750.  
  751.  
  752.  
  753.  
  754.  
  755.  
  756.  
  757.  
  758.  
  759.  
  760.  
  761.  
  762.  
  763.  
  764.  
  765.  
  766.  
  767.  
  768.  
  769.  
  770.  
  771.  
  772.  
  773.  
  774.  
  775.  
  776.  
  777.  
  778.  
  779.  
  780.  
  781.  
  782.  
  783. Smith, Armitage         Expires January 28, 1998               [Page 14]
  784.  
  785.