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-issll-atm-support-03.txt < prev    next >
Text File  |  1997-03-27  |  61KB  |  1,417 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7. Internet Draft                                                 S. Berson
  8. Expiration: September 1997                                           ISI
  9. File: draft-ietf-issll-atm-support-03.txt                      L. Berger
  10.                                                             FORE Systems
  11.  
  12.  
  13.  
  14.                IP Integrated Services with RSVP over ATM
  15.  
  16.  
  17.  
  18.                              March 26, 1997
  19.  
  20. Status of Memo
  21.  
  22.    This document is an Internet-Draft.  Internet-Drafts are working
  23.    documents of the Internet Engineering Task Force (IETF), its areas,
  24.    and its working groups.  Note that other groups may also distribute
  25.    working documents as Internet-Drafts.
  26.  
  27.    Internet-Drafts are draft documents valid for a maximum of six months
  28.    and may be updated, replaced, or obsoleted by other documents at any
  29.    time.  It is inappropriate to use Internet-Drafts as reference
  30.    material or to cite them other than as "work in progress."
  31.  
  32.    To learn the current status of any Internet-Draft, please check the
  33.    "1id-abstracts.txt" listing contained in the Internet-Drafts Shadow
  34.    Directories on ds.internic.net (US East Coast), nic.nordu.net
  35.    (Europe), ftp.isi.edu (US West Coast), or munnari.oz.au (Pacific
  36.    Rim).
  37.  
  38. Abstract
  39.  
  40.    This draft describes a method for providing IP Integrated Services
  41.    with RSVP over ATM switched virtual circuits (SVCs).  It provides an
  42.    overall approach to the problem as well as a specific method for
  43.    running over today's ATM networks.  There are two parts of this
  44.    problem.  This draft provides guidelines for using ATM VCs with QoS
  45.    as part of an Integrated Services Internet.  A related draft[6]
  46.    describes service mappings between IP Integrated Services and ATM
  47.    services.
  48.  
  49.  
  50. Authors' Note
  51.  
  52.    The postscript version of this document contains figures that are not
  53.    included in the text version, so it is best to use the postscript
  54.    version.  Figures will be converted to ASCII in a future version.
  55.  
  56.  
  57.  
  58. Berson, Berger         Expiration: September 1997               [Page 1]
  59.  
  60.  
  61.  
  62.  
  63. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  64.  
  65.  
  66. Table of Contents
  67.  
  68.  
  69.    1. Introduction ........................................................3
  70.       1.1 Terms ...........................................................4
  71.       1.2 Assumptions .....................................................4
  72.    2. Policy ..............................................................6
  73.    3. Data VC Management ..................................................7
  74.       3.1 Reservation to VC Mapping .......................................7
  75.       3.2 Heterogeneity ...................................................8
  76.       3.3 Multicast End-Point Identification ..............................12
  77.       3.4 Multicast Data Distribution .....................................13
  78.       3.5 Receiver Transitions ............................................14
  79.       3.6 Dynamic QoS .....................................................14
  80.          4.   Tear down old VC ............................................16
  81.          5.   Activate timer ..............................................16
  82.    6. Security ............................................................21
  83.    7. Future Work .........................................................21
  84.    8. Authors' Addresses ..................................................23
  85.  
  86.  
  87.  
  88.  
  89.  
  90.  
  91.  
  92.  
  93.  
  94.  
  95.  
  96.  
  97.  
  98.  
  99.  
  100.  
  101.  
  102.  
  103.  
  104.  
  105.  
  106.  
  107.  
  108.  
  109.  
  110.  
  111.  
  112.  
  113.  
  114.  
  115.  
  116.  
  117. Berson, Berger         Expiration: September 1997               [Page 2]
  118.  
  119.  
  120.  
  121.  
  122. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  123.  
  124.  
  125. 1. Introduction
  126.  
  127.    The Internet currently has one class of service normally referred to
  128.    as "best effort."  This service is typified by first-come, first-
  129.    serve scheduling at each hop in the network. Best effort service has
  130.    worked  well for electronic mail, World Wide Web (WWW) access, file
  131.    transfer (e.g. ftp), etc.  For real-time traffic such as voice and
  132.    video, the current Internet has performed well only across unloaded
  133.    portions of the network. In order to provide guaranteed quality
  134.    real-time traffic, new classes of service and a QoS signalling
  135.    protocol are being introduced in the Internet[7,18,17], while
  136.    retaining the existing best effort service.  The QoS signalling
  137.    protocol is RSVP[8,19], the Resource ReSerVation Protocol.
  138.  
  139.    ATM is rapidly becoming an important link layer technology.  One of
  140.    the important features of ATM technology is the ability to request a
  141.    point-to-point Virtual Circuit (VC) with a specified Quality of
  142.    Service (QoS). An additional feature of ATM technology is the ability
  143.    to request point-to-multipoint VCs with a specified QoS.  Point-to-
  144.    multipoint VCs allows leaf nodes to be added and removed from the VC
  145.    dynamically and so provide a mechanism for supporting IP multicast.
  146.    It is only natural that RSVP and the Internet Integrated Services
  147.    (IIS) model would like to utilize the QoS properties of any
  148.    underlying link layer including ATM.
  149.  
  150.    Classical IP over ATM[11] has solved part of this problem, supporting
  151.    IP unicast best effort traffic over ATM. Classical IP over ATM is
  152.    based on a Logical IP Subnetwork (LIS), which is a separately
  153.    administered IP sub-network.  Hosts within a LIS communicate using
  154.    the ATM network, while hosts from different sub-nets communicate only
  155.    by going through an IP router (even though it may be possible to open
  156.    a direct VC between the two hosts over the ATM network).  Classical
  157.    IP over ATM provides an Address Resolution Protocol (ATMARP) for ATM
  158.    edge devices to resolve IP addresses to native ATM addresses.  For
  159.    any pair of IP/ATM edge devices (i.e. hosts or routers), a single VC
  160.    is created on demand and shared for all traffic between the two
  161.    devices.  A second part of the RSVP and IIS over ATM problem, IP
  162.    multicast, is close to being solved with MARS[1], the Multicast
  163.    Address Resolution Server.  MARS compliments ATMARP by allowing an IP
  164.    address to resolve into a list of native ATM addresses, rather than
  165.    just a single address.
  166.  
  167.    A key remaining issue for IP over ATM is the integration of RSVP
  168.    signalling and ATM signalling in support of the Internet Integrated
  169.    Services (IIS) model.  There are two main areas involved in
  170.    supporting the IIS model, QoS translation and VC management.  QoS
  171.    translation concerns mapping a QoS from the IIS model to a proper ATM
  172.    QoS, while VC management concentrates on how many VCs are needed and
  173.  
  174.  
  175.  
  176. Berson, Berger         Expiration: September 1997               [Page 3]
  177.  
  178.  
  179.  
  180.  
  181. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  182.  
  183.  
  184.    which traffic flows are routed over which VCs.  Mapping of IP QoS to
  185.    ATM QoS is the subject of a companion draft[6].
  186.  
  187.    This draft concentrates on VC management (and we assume in this draft
  188.    that the QoS for a single reserved flow can be acceptably translated
  189.    to an ATM QoS).  Two types of VCs need to be managed, data VCs which
  190.    handle the actual data traffic, and control VCs which handle the RSVP
  191.    signalling traffic.  Several VC management schemes for both data and
  192.    control VCs are described in this draft.  For each scheme, there are
  193.    two major issues - (1) heterogeneity and (2) dynamic behavior.
  194.    Heterogeneity refers to how requests for different QoS's are handled,
  195.    while dynamic behavior refers to how changes in QoS and changes in
  196.    multicast group membership are handled.  These schemes will be
  197.    evaluated in terms of the following metrics - (1) number of VCs
  198.    needed to implement the scheme, (2) bandwidth wasted due to duplicate
  199.    packets, and (3) flexibility in handling heterogeneity and dynamic
  200.    behavior. Examples where each scheme is most applicable are given.
  201.  
  202.    1.1 Terms
  203.  
  204.       The terms "reservation" and "flow" are used in many contexts,
  205.       often with different meaning.  These terms are used in this
  206.       document with the following meaning:
  207.  
  208.  
  209.       o    Reservation is used in this document to refer to an RSVP
  210.            initiated request for resources.  RSVP initiates requests for
  211.            resources based on RESV message processing.  RESV messages
  212.            that simply refresh state do not trigger resource requests.
  213.            Resource requests may be made based on RSVP sessions and RSVP
  214.            reservation styles. RSVP styles dictate whether the reserved
  215.            resources are used by one sender or shared by multiple
  216.            senders.  See [8] for details of each. Each new request is
  217.            referred to in this document as an RSVP reservation, or
  218.            simply reservation.
  219.  
  220.       o    Flow is used to refer to the data traffic associated with a
  221.            particular reservation.  The specific meaning of flow is RSVP
  222.            style dependent.  For shared style reservations, there is one
  223.            flow per session.  For distinct style reservations, there is
  224.            one flow per sender (per session).
  225.  
  226.    1.2 Assumptions
  227.  
  228.       The following assumptions are made:
  229.  
  230.  
  231.       o    Support for IPv4 and IPv6 best effort in addition to QoS
  232.  
  233.  
  234.  
  235. Berson, Berger         Expiration: September 1997               [Page 4]
  236.  
  237.  
  238.  
  239.  
  240. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  241.  
  242.  
  243.       o    Use RSVP with policy control as signalling protocol
  244.  
  245.       o    Assume UNI 3.x and 4.0 ATM services
  246.  
  247.       o    VCs initiation by sub-net senders
  248.  
  249.       1.2.1 IPv4 and IPv6
  250.  
  251.          Currently IPv4 is the standard protocol of the Internet which
  252.          now provides only best effort service.  We assume that best
  253.          effort service will continue to be supported while introducing
  254.          new types of service according to the IP Integrated Services
  255.          model.  We also assume that IPv6 will be supported as well as
  256.          IPv4.
  257.  
  258.       1.2.2 RSVP and Policy
  259.  
  260.          We assume RSVP as the Internet signalling protocol which is
  261.          described in [19].  The reader is assumed to be familiar with
  262.          [19].
  263.  
  264.          IP Integrated Services discriminates between users by providing
  265.          some users better service at the expense of others.  For ATM,
  266.          preferential service reflects when a new VC is created for a
  267.          user rather than joining an existing VC.  Policy determines how
  268.          preferential services are allocated while allowing network
  269.          operators maximum flexibility to provide value-added services
  270.          for the marketplace.  Mechanisms need to be be provided to
  271.          enforce access policies.  These mechanisms may include such
  272.          things as permissions and/or billing.
  273.  
  274.          For scaling reasons, policies based on bilateral agreements
  275.          between neighboring providers are considered.  The bilateral
  276.          model has similar scaling properties to multicast while
  277.          maintaining no global information.  Policy control is currently
  278.          being developed for RSVP (see [10] for details).
  279.  
  280.       1.2.3 ATM
  281.  
  282.          We assume ATM defined by UNI 3.x and 4.0, plus TM 4.0.  ATM
  283.          provides both point-to-point and point-to-multipoint Virtual
  284.          Circuits (VCs) with a specified Quality of Service (QoS).  ATM
  285.          provides both Permanent Virtual Circuits (PVCs) and Switched
  286.          Virtual Circuits (SVCs).  In the Permanent Virtual Circuit
  287.          (PVC) environment, PVCs are typically used as point-to-point
  288.          link replacements.  So the Integrated Services support issues
  289.          are similar to point-to-point links.  This draft describes
  290.          schemes for supporting Integrated Services using SVCs.
  291.  
  292.  
  293.  
  294. Berson, Berger         Expiration: September 1997               [Page 5]
  295.  
  296.  
  297.  
  298.  
  299. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  300.  
  301.  
  302.       1.2.4 VC Initiation
  303.  
  304.          There is an apparent mismatch between RSVP and ATM.
  305.          Specifically, RSVP control is receiver oriented and ATM control
  306.          is sender oriented.  This initially may seem like a major
  307.          issue, but really is not.  While RSVP reservation (RESV)
  308.          requests are generated at the receiver, actual allocation of
  309.          resources takes place at the sub-net sender.
  310.  
  311.          For data flows, this means that sub-net senders will establish
  312.          all QoS VCs and the sub-net receiver must be able to accept
  313.          incoming QoS VCs.  These restrictions are consistent with RSVP
  314.          version 1 processing rules and allow senders to use different
  315.          flow to VC mappings and even different QoS renegotiation
  316.          techniques without interoperability problems.  All RSVP over
  317.          ATM approaches that have VCs initiated and controlled by the
  318.          sub-net senders will interoperate.  Figure  shows this model of
  319.          data flow VC initiation.
  320.  
  321.          [Figure goes here]
  322.                    Figure 1: Data Flow VC Initiation
  323.  
  324.  
  325.          The use of the reverse path provided by point-to-point VCs by
  326.          receivers is for further study. There are two related issues.
  327.          The first is that use of the reverse path requires the VC
  328.          initiator to set appropriate reverse path QoS parameters.  The
  329.          second issue is that reverse paths are not available with
  330.          point-to-multipoint VCs, so reverse paths could only be used to
  331.          support unicast RSVP reservations.  Receivers initiating VCs
  332.          via the reverse path mechanism provided by point-to-point VCs
  333.          is also for future study.
  334.  
  335. 2. Policy
  336.  
  337.    RSVP allows for local policy control [10] as well as admission
  338.    control.  Thus a user can request a reservation with a specific QoS
  339.    and with a policy object that, for example, offers to pay for
  340.    additional costs setting up a new reservation.  The policy module at
  341.    the entry to a provider can decide how to satisfy that request -
  342.    either by merging the request in with an existing reservation or by
  343.    creating a new reservation for this (and perhaps other) users.  This
  344.    policy can be on a per user-provider basis where a user and a
  345.    provider have an agreement on the type of service offered, or on a
  346.    provider-provider basis, where two providers have such an agreement.
  347.    With the ability to do local policy control, providers can offer
  348.    services best suited to their own resources and their customers
  349.    needs.
  350.  
  351.  
  352.  
  353. Berson, Berger         Expiration: September 1997               [Page 6]
  354.  
  355.  
  356.  
  357.  
  358. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  359.  
  360.  
  361.    Policy is expected to be provided as a generic API which will return
  362.    values indicating what action should be taken for a specific
  363.    reservation request.  The API is expected to have access to the
  364.    reservation tables with the QoS for each reservation.  The RSVP
  365.    Policy and Integrity objects will be passed to the policy() call.
  366.    Four possible return values are expected.  The request can be
  367.    rejected.  The request can be accepted as is.  The request can be
  368.    accepted but at a different QoS.  The request can cause a change of
  369.    QoS of an existing reservation.  The information returned from this
  370.    call will be used to call the admission control interface.  As this
  371.    area is critical to deployment, progress will need to be made in this
  372.    area.
  373.  
  374. 3. Data VC Management
  375.  
  376.    Any RSVP over ATM implementation must map RSVP and RSVP associated
  377.    data flows to ATM Virtual Circuits (VCs). LAN Emulation [2],
  378.    Classical IP [11] and, more recently, NHRP [12] discuss mapping IP
  379.    traffic onto ATM SVCs, but they only cover a single QoS class, i.e.,
  380.    best effort traffic. When QoS is introduced, VC mapping must be
  381.    revisited. For RSVP controlled QoS flows, one issue is VCs to use for
  382.    QoS data flows.
  383.  
  384.    In the Classic IP over ATM and current NHRP models, a single point-
  385.    to-point VC is used for all traffic between two ATM attached hosts
  386.    (routers and end-stations).  It is likely that such a single VC will
  387.    not be adequate or optimal when supporting data flows with multiple
  388.    QoS types. RSVP's basic purpose is to install support for flows with
  389.    multiple QoS types, so it is essential for any RSVP over ATM solution
  390.    to address VC usage for QoS data flows.
  391.  
  392.    This section describes issues and methods for management of VCs
  393.    associated with QoS data flows. When establishing and maintaining
  394.    VCs, the sub-net sender will need to deal with several complicating
  395.    factors including multiple QoS reservations, requests for QoS
  396.    changes, ATM short-cuts, and several multicast specific issues.  The
  397.    multicast specific issues result from the nature of ATM connections.
  398.    The key multicast related issues are heterogeneity, data
  399.    distribution, receiver transitions, and end-point identification.
  400.  
  401.    3.1 Reservation to VC Mapping
  402.  
  403.       There are various approaches available for mapping reservations on
  404.       to VCs.  A distinguishing attribute of all approaches is how
  405.       reservations are combined on to individual VCs.  When mapping
  406.       reservations on to VCs, individual VCs can be used to support a
  407.       single reservation, or reservation can be combined with others on
  408.       to "aggregate" VCs.  In the first case, each reservation will be
  409.  
  410.  
  411.  
  412. Berson, Berger         Expiration: September 1997               [Page 7]
  413.  
  414.  
  415.  
  416.  
  417. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  418.  
  419.  
  420.       supported by one or more VCs.  Multicast reservation requests may
  421.       translate into the setup of multiple VCs as is described in more
  422.       detail in section 3.2.  Unicast reservation requests will always
  423.       translate into the setup of a single QoS VC.  In both cases, each
  424.       VC will only carry data associated with a single reservation.  The
  425.       greatest benefit if this approach is ease of implementation, but
  426.       it comes at the cost of increased (VC) setup time and the
  427.       consumption of  greater number of VC and associated resources.
  428.  
  429.       We refer to the  other case, when reservations are not combined,
  430.       as the "aggregation" model.  With this model, large VCs could be
  431.       set up between IP routers and hosts in an ATM network.  These VCs
  432.       could be managed much like IP Integrated Service (IIS) point-to-
  433.       point links (e.g. T-1, DS-3) are managed now.  Traffic from
  434.       multiple sources over multiple RSVP sessions might be multiplexed
  435.       on the same VC.  This approach has a number of advantages.  First,
  436.       there is typically no signalling latency as VCs would be in
  437.       existence when the traffic started flowing, so no time is wasted
  438.       in setting up VCs.  Second, the heterogeneity problem (section
  439.       3.2) in full over ATM has been reduced to a solved problem.
  440.       Finally, the dynamic QoS problem (section 3.6) for ATM has also
  441.       been reduced to a solved problem.  This approach can be used with
  442.       point-to-point and point-to-multipoint VCs.  The problem with the
  443.       aggregation approach is that the choice of what QoS to use for
  444.       which of the VCs is difficult, but is made easier since the VCs
  445.       can be changed as needed.  The advantages of this scheme makes
  446.       this approach an item for high priority study.
  447.  
  448.    3.2 Heterogeneity
  449.  
  450.       Heterogeneity occurs when receivers request different QoS's within
  451.       a single session.  This means that the amount of requested
  452.       resources differs on a per next hop basis.  A related type of
  453.       heterogeneity occurs due to best-effort receivers. In any IP
  454.       multicast group, it is possible that some receivers will request
  455.       QoS (via RSVP) and some receivers will not.  Both types of
  456.       heterogeneity are shown in figure .  In shared media, like
  457.       Ethernet, receivers that have not requested resources can
  458.       typically be given identical service to those that have without
  459.       complications. This is not the case with ATM.  In ATM networks,
  460.       any additional end-points of a VC must be explicitly added.  There
  461.       may be costs associated with adding the best-effort receiver, and
  462.       there might not be adequate resources.  An RSVP over ATM solution
  463.       will need to support heterogeneous receivers even though ATM does
  464.       not currently provide such support directly.
  465.  
  466.  
  467.  
  468.  
  469.  
  470.  
  471. Berson, Berger         Expiration: September 1997               [Page 8]
  472.  
  473.  
  474.  
  475.  
  476. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  477.  
  478.  
  479.       [Figure goes here]
  480.               Figure 2: Types of Multicast Receivers
  481.  
  482.  
  483.  
  484.       RSVP heterogeneity is supported over ATM in the way RSVP
  485.       reservations are mapped into ATM VCs.  There are multiple models
  486.       for supporting RSVP heterogeneity over ATM.  Section 3.2.1
  487.       examines the multiple VCs per RSVP reservation (or full
  488.       heterogeneity) model where a single reservation can be forwarded
  489.       into several VCs each with a different QoS.  Section 3.2.2
  490.       presents a limited heterogeneity model where exactly one QoS VC is
  491.       used along with a best effort VC.  Section 3.2.3 examines the VC
  492.       per RSVP reservation (or homogeneous) model, where each RSVP
  493.       reservation is mapped to a single ATM VC.  Section 3.2.4 describes
  494.       the aggregation model allowing aggregation of multiple RSVP
  495.       reservations into a single VC.  Further study is being done on the
  496.       aggregation model.
  497.  
  498.       3.2.1 Full Heterogeneity Model
  499.  
  500.          We define the "full heterogeneity" model as providing a
  501.          separate VC for each distinct QoS for a multicast session
  502.          including best effort and one or more QoS's.  This is shown in
  503.          figure  where S1 is a sender, R1-R3 are receivers, r1-r4 are IP
  504.          routers, and s1-s2 are ATM switches.  Receivers R1 and R3 make
  505.          reservations with different QoS while R2 is a best effort
  506.          receiver.  Three point-to-multipoint VCs are created for this
  507.          situation, each with the requested QoS.  Note that any leafs
  508.          requesting QoS 1 or QoS 2 would be added to the existing QoS
  509.          VC.
  510.  
  511.          [Figure goes here]
  512.                    Figure 3: Full heterogeneity
  513.  
  514.  
  515.  
  516.          Note that while full heterogeneity gives users exactly what
  517.          they request, it requires more resources of the network than
  518.          other possible approaches.  In figure , three copies of each
  519.          packet are sent on the link from r1 to s1.  Two copies of each
  520.          packet are then sent from s1 to s2.  The exact amount of
  521.          bandwidth used for duplicate traffic depends on the network
  522.          topology and group membership.
  523.  
  524.  
  525.  
  526.  
  527.  
  528.  
  529.  
  530. Berson, Berger         Expiration: September 1997               [Page 9]
  531.  
  532.  
  533.  
  534.  
  535. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  536.  
  537.  
  538.       3.2.2 Limited Heterogeneity Model
  539.  
  540.          An important special case of full heterogeneity is limited
  541.          heterogeneity.  We define the "limited heterogeneity" model as
  542.          the case where the receivers of a multicast session are limited
  543.          to use either best effort service or a single alternate quality
  544.          of service.  The alternate QoS can be chosen either by higher
  545.          level protocols or by dynamic renegotiation of QoS as described
  546.          below.
  547.  
  548.          [Figure goes here]
  549.                 Figure 4: Limited heterogeneity
  550.  
  551.  
  552.  
  553.          In order to support limited heterogeneity, each ATM edge device
  554.          participating in a session would need at most two VCs.  One VC
  555.          would be a point-to-multipoint best effort service VC and would
  556.          serve all best effort service IP destinations for this RSVP
  557.          session.  The other VC would be a point to multipoint VC with
  558.          QoS and would serve all IP destinations for this RSVP session
  559.          that have an RSVP reservation established. This is shown in
  560.          figure  where there are three receivers, R2 requesting best
  561.          effort service, while R1 and R3 request distinct reservations.
  562.          Whereas, in figure , R1 and R3 have a separate VC, so each
  563.          receives precisely the resources requested, in figure , R1 and
  564.          R3 share the same VC (using the maximum of R1 and R3 QoS)
  565.          across the ATM network.  Note that though the VC and hence the
  566.          QoS for R1 and R3 are the same within the ATM cloud, the
  567.          reservation outside the ATM cloud (from router r4 to receiver
  568.          R3) uses the QoS actually requested by R3.
  569.  
  570.          As with full heterogeneity, a disadvantage of the limited
  571.          heterogeneity scheme is that each packet will need to be
  572.          duplicated at the network layer and one copy sent into each of
  573.          the 2 VCs. Again, the exact amount of excess traffic will
  574.          depend on the network topology and group membership.  Looking
  575.          at figure , there are two VCs going from router r1 to switch
  576.          s1.  Two copies of every packet will traverse the r1-s1 link.
  577.          Another disadvantage of limited heterogeneity is that a
  578.          reservation request can be rejected even when the resources are
  579.          available.  This occurs when a new receiver requests a larger
  580.          QoS.  If any of the existing QoS VC end-points cannot upgrade
  581.          to the new QoS, then the new reservation fails though the
  582.          resources exist for the new receiver.
  583.  
  584.  
  585.  
  586.  
  587.  
  588.  
  589. Berson, Berger         Expiration: September 1997              [Page 10]
  590.  
  591.  
  592.  
  593.  
  594. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  595.  
  596.  
  597.       3.2.3 Homogeneous and Modified Homogeneous Models
  598.  
  599.          We define the "homogeneous" model as the case where all
  600.          receivers of a multicast session use a single quality of
  601.          service VC. Best-effort receivers also use the single RSVP
  602.          triggered QoS VC.  The single VC can be a point-to-point or
  603.          point-to-multipoint as appropriate.  The QoS VC is sized to
  604.          provide the maximum resources requested by all RSVP next-hops.
  605.  
  606.          This model matches the way the current RSVP specification
  607.          addresses heterogeneous requests. The current processing rules
  608.          and traffic control interface describe a model where the
  609.          largest requested reservation for a specific outgoing interface
  610.          is used in resource allocation, and traffic is transmitted at
  611.          the higher rate to all next-hops. This approach would be the
  612.          simplest method for RSVP over ATM implementations.
  613.  
  614.          While this approach is simple to implement, providing better
  615.          than best-effort service may actually be the opposite of what
  616.          the user desires since in providing ATM QoS. There may be
  617.          charges incurred or resources that are wrongfully allocated.
  618.          There are two specific problems.  The first problem is that a
  619.          user making a small or no reservation would share a QoS VC
  620.          resources without making (and perhaps paying for) an RSVP
  621.          reservation.  The second problem is that a receiver may not
  622.          receive any data.  This may occur when there is insufficient
  623.          resources to add a receiver.  The rejected user would not be
  624.          added to the single VC and it would not even receive traffic on
  625.          a best effort basis.
  626.  
  627.          Not sending data traffic to best-effort receivers because of
  628.          another receiver's RSVP request is clearly unacceptable.  The
  629.          previously described limited heterogeneous model ensures that
  630.          data is always sent to both QoS and best-effort receivers, but
  631.          it does so by requiring replication of data at the sender in
  632.          all cases.  It is possible to extend the homogeneous model to
  633.          both ensure that data is always sent to best-effort receivers
  634.          and also to avoid replication in the normal case.  This
  635.          extension is to add special handling for the case where a
  636.          best-effort receiver cannot be added to the QoS VC.  In this
  637.          case, a best-effort VC can be established to any receivers that
  638.          could not be added to the QoS VC.  Only in this special error
  639.          case would senders be required to replicate data.  We define
  640.          this approach as the "modified homogeneous" model.
  641.  
  642.  
  643.  
  644.  
  645.  
  646.  
  647.  
  648. Berson, Berger         Expiration: September 1997              [Page 11]
  649.  
  650.  
  651.  
  652.  
  653. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  654.  
  655.  
  656.       3.2.4 Aggregation
  657.  
  658.          The last scheme is the multiple RSVP reservations per VC (or
  659.          aggregation) model.  With this model, large VCs could be set up
  660.          between IP routers and hosts in an ATM network.  These VCs
  661.          could be managed much like IP Integrated Service (IIS) point-
  662.          to-point links (e.g. T-1, DS-3) are managed now.  Traffic from
  663.          multiple sources over multiple RSVP sessions might be
  664.          multiplexed on the same VC.  This approach has a number of
  665.          advantages.  First, there is typically no signalling latency as
  666.          VCs would be in existence when the traffic started flowing, so
  667.          no time is wasted in setting up VCs.  Second, the heterogeneity
  668.          problem in full over ATM has been reduced to a solved problem.
  669.          Finally, the dynamic QoS problem for ATM has also been reduced
  670.          to a solved problem.  This approach can be used with point-to-
  671.          point and point-to-multipoint VCs.  The problem with the
  672.          aggregation approach is that the choice of what QoS to use for
  673.          which of the VCs is difficult, but is made easier since the VCs
  674.          can be changed as needed.  The advantages of this scheme makes
  675.          this approach an item for high priority study.
  676.  
  677.          Multiple options for mapping reservations onto VCs have been
  678.          discussed.  No matter which model or combination of models is
  679.          used by an implementation, implementations must not normally
  680.          send more than one copy of a particular data packet to a
  681.          particular next-hop (ATM end-point).  Some transient over
  682.          transmission is acceptable, but only during VC setup and
  683.          transition.  Implementations must also ensure that data traffic
  684.          is sent to best-effort receivers.  Data traffic may be sent to
  685.          best-effort receivers via best-effort or QoS VCs as is
  686.          appropriate for the implemented model.  In all cases,
  687.          implementations must not create VCs in such a way that data
  688.          cannot be sent to best-effort receivers.  This includes the
  689.          case of not being able to add a best-effort receiver to a QoS
  690.          VC,  but does not include the case where best-effort VCs cannot
  691.          be setup. The failure to establish best-effort VCs is
  692.          considered to be a general IP over ATM failure and is therefore
  693.          beyond the scope of this document.
  694.  
  695.    3.3 Multicast End-Point Identification
  696.  
  697.       Implementations must be able to identify ATM end-points
  698.       participating in an IP multicast group.  The ATM end-points will
  699.       be IP multicast receivers and/or next-hops.  Both QoS and best-
  700.       effort end-points must be identified.  RSVP next-hop information
  701.       will provide QoS end-points, but not best-effort end-points.
  702.  
  703.       Another issue is identifying end-points of multicast traffic
  704.  
  705.  
  706.  
  707. Berson, Berger         Expiration: September 1997              [Page 12]
  708.  
  709.  
  710.  
  711.  
  712. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  713.  
  714.  
  715.       handled by non-RSVP capable next-hops.  In this case a PATH
  716.       message travels through a non-RSVP egress router on the way to the
  717.       next hop RSVP node.  When the next hop RSVP node sends a RESV
  718.       message it may arrive at the source over a different route than
  719.       what the data is using.  The source will get the RESV message, but
  720.       will not know which egress router needs the QoS.  For unicast
  721.       sessions, there is no problem since the ATM end-point will be the
  722.       IP next-hop router.  Unfortunately, multicast routing may not be
  723.       able to uniquely identify the IP next-hop router.  So it is
  724.       possible that a multicast end-point can not be identified.
  725.  
  726.       In the most common case, MARS will be used to identify all end-
  727.       points of a multicast group.  In the router to router case, a
  728.       multicast routing protocol may provide all next-hops for a
  729.       particular multicast group.  In either case, RSVP over ATM
  730.       implementations must obtain a full list of end-points, both QoS
  731.       and non-QoS, using the appropriate mechanisms.  The full list can
  732.       be compared against the RSVP identified end-points to determine
  733.       the list of best-effort receivers.
  734.  
  735.       There is no straightforward solution to uniquely identifying end-
  736.       points of multicast traffic handled by non-RSVP next hops.  The
  737.       preferred solution is to use multicast routing protocols that
  738.       support unique end-point identification.  In cases where such
  739.       routing protocols are unavailable, all IP routers that will be
  740.       used to support RSVP over ATM should support RSVP.
  741.  
  742.    3.4 Multicast Data Distribution
  743.  
  744.       Two models are planned for IP multicast data distribution over
  745.       ATM.  In one model, senders establish point-to-multipoint VCs to
  746.       all ATM attached destinations, and data is then sent over these
  747.       VCs.  This model is often called "multicast mesh" or "VC mesh"
  748.       mode distribution.  In the second model, senders send data over
  749.       point-to-point VCs to a central point and the central point relays
  750.       the data onto point-to-multipoint VCs that have been established
  751.       to all receivers of the IP multicast group.  This model is often
  752.       referred to as "multicast server" mode distribution. Figure  shows
  753.       data flow for both modes of IP multicast data distribution.  RSVP
  754.       over ATM solutions must ensure that IP multicast data is
  755.       distributed with appropriate QoS.
  756.  
  757.       [Figure goes here]
  758.          Figure 5: IP Multicast Data Distribution Over ATM
  759.  
  760.  
  761.  
  762.       In the Classical IP context, multicast server support is provided
  763.  
  764.  
  765.  
  766. Berson, Berger         Expiration: September 1997              [Page 13]
  767.  
  768.  
  769.  
  770.  
  771. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  772.  
  773.  
  774.       via MARS[1].  MARS does not currently provide a way to communicate
  775.       QoS requirements to a MARS multicast server (MCS).  When using
  776.       multicast servers that do not support QoS requests, a sender must
  777.       set the service, not global, break bit(s).
  778.  
  779.    3.5 Receiver Transitions
  780.  
  781.       When setting up a point-to-multipoint VCs there will be a time
  782.       when some receivers have been added to a QoS VC and some have not.
  783.       During such transition times it is possible to start sending data
  784.       on the newly established VC.  The issue is when to start send data
  785.       on the new VC.  If data is sent both on the new VC and the old VC,
  786.       then data will be delivered with proper QoS to some receivers and
  787.       with the old QoS to all receivers.  This means the QoS receivers
  788.       would get duplicate data.  If data is sent just on the new QoS VC,
  789.       the receivers that have not yet been added will lose information.
  790.       So, the issue comes down to whether to send to both the old and
  791.       new VCs, or to send to just one of the VCs.  In one case duplicate
  792.       information will be received, in the other some information may
  793.       not be received.  This issue needs to be considered for three
  794.       cases: when establishing the first QoS VC, when establishing a VC
  795.       to support a QoS change, and when adding a new end-point to an
  796.       already established QoS VC.
  797.  
  798.       The first two cases are very similar.  It both, it is possible to
  799.       send data on the partially completed new VC, and the issue of
  800.       duplicate versus lost information is the same.
  801.  
  802.       The last case is when an end-point must be added to an existing
  803.       QoS VC.  In this case the end-point must be both added to the QoS
  804.       VC and dropped from a best-effort VC.  The issue is which to do
  805.       first.  If the add is first requested, then the end-point may get
  806.       duplicate information.  If the drop is requested first, then the
  807.       end-point may loose information.
  808.  
  809.       In order to ensure predictable behavior and delivery of data to
  810.       all receivers, data can only be sent on a new VCs once all parties
  811.       have been added.  This will ensure that all data is only delivered
  812.       once to all receivers.  This approach does not quite apply for the
  813.       last case. In the last case, the add should be completed first,
  814.       then the drop.  This means that receivers must be prepared to
  815.       receive some duplicate packets at times of QoS setup.
  816.  
  817.    3.6 Dynamic QoS
  818.  
  819.       RSVP provides dynamic quality of service (QoS) in that the
  820.       resources that are requested may change at any time.  There are
  821.       several common reasons for a change of reservation QoS.  First, an
  822.  
  823.  
  824.  
  825. Berson, Berger         Expiration: September 1997              [Page 14]
  826.  
  827.  
  828.  
  829.  
  830. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  831.  
  832.  
  833.       existing receiver can request a new larger (or smaller) QoS if the
  834.       current received quality is unacceptable.  Second, a sender may
  835.       change its traffic specification (TSpec), which can trigger a
  836.       change in the reservation requests of the receivers.  Third, a new
  837.       sender can start sending to a multicast group with a larger
  838.       traffic specification than existing senders, triggering larger
  839.       reservations.  Finally, a new receiver can make a reservation that
  840.       is larger than existing reservations. If the limited heterogeneity
  841.       model is being used and the merge node for the larger reservation
  842.       is an ATM edge device, a new larger reservation must be set up
  843.       across the ATM network.
  844.  
  845.       Since ATM service, as currently defined in UNI 3.x and UNI 4.0,
  846.       does not allow renegotiating the QoS of a VC, dynamically changing
  847.       the reservation means creating a new VC with the new QoS, and
  848.       tearing down an established VC.  Tearing down a VC and setting up
  849.       a new VC in ATM are complex operations that involve a non-trivial
  850.       amount of processor time, and may have a substantial latency.
  851.  
  852.       There are several options for dealing with this mismatch in
  853.       service. A specific approach will need to be a part of any RSVP
  854.       over ATM solution.
  855.  
  856.       One method for supporting changes in RSVP reservations is to
  857.       attempt to replace an existing VC with a new appropriately sized
  858.       VC. During setup of the replacement VC, the old VC must be left in
  859.       place unmodified. The old VC is left unmodified to minimize
  860.       interruption of QoS data delivery.  Once the replacement VC is
  861.       established, data transmission is shifted to the new VC, and the
  862.       old VC is then closed.
  863.  
  864.       If setup of the replacement VC fails, then the old QoS VC should
  865.       continue to be used. When the new reservation is greater than the
  866.       old reservation, the reservation request should be answered with
  867.       an error. When the new reservation is less than the old
  868.       reservation, the request should be treated as if the modification
  869.       was successful. While leaving the larger allocation in place is
  870.       suboptimal, it maximizes delivery of service to the user.
  871.       Implementations should retry replacing the too large VC after some
  872.       appropriate elapsed time.
  873.  
  874.       One additional issue is that only one QoS change can be processed
  875.       at one time per reservation. If the (RSVP) requested QoS is
  876.       changed while the first replacement VC is still being setup, then
  877.       the replacement VC is released and the whole VC replacement
  878.       process is restarted.
  879.  
  880.       To limit the number of changes and to avoid excessive signalling
  881.  
  882.  
  883.  
  884. Berson, Berger         Expiration: September 1997              [Page 15]
  885.  
  886.  
  887.  
  888.  
  889. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  890.  
  891.  
  892.       load, implementations may limit the number of changes that will be
  893.       processed in a given period.  One implementation approach would
  894.       have each ATM edge device configured with a time parameter tau
  895.       (which can change over time) that gives the minimum amount of time
  896.       the edge device will wait between successive changes of the QoS of
  897.       a particular VC.  Thus if the QoS of a VC is changed at time t,
  898.       all messages that would change the QoS of that VC that arrive
  899.       before time t+tau would be queued.  If several messages changing
  900.       the QoS of a VC arrive during the interval, redundant messages can
  901.       be discarded.  At time t+tau, the remaining change(s) of QoS, if
  902.       any, can be executed.
  903.  
  904.       The sequence of events for a single VC would be
  905.  
  906.  
  907.       1.   Wait if timer is active
  908.  
  909.       2.   Establish VC with new QoS
  910.  
  911.       3.   Remap data traffic to new VC
  912.  
  913.       4.   Tear down old VC
  914.  
  915.       5.   Activate timer
  916.  
  917.       There is an interesting interaction between heterogeneous
  918.       reservations and dynamic QoS.  In the case where a RESV message is
  919.       received from a new next-hop and the requested resources are
  920.       larger than any existing reservation, both dynamic QoS and
  921.       heterogeneity need to be addressed.  A key issue is whether to
  922.       first add the new next-hop or to change to the new QoS.  This is a
  923.       fairly straight forward special case.  Since the older, smaller
  924.       reservation does not support the new next-hop, the dynamic QoS
  925.       process should be initiated first. Since the new QoS is only
  926.       needed by the new next-hop, it should be the first end-point of
  927.       the new VC.  This way signalling is minimized when the setup to
  928.       the new next-hop fails.
  929.  
  930.    3.7 Short-Cuts
  931.  
  932.       Short-cuts [12] allow ATM attached routers and hosts to directly
  933.       establish point-to-point VCs across LIS boundaries, i.e., the VC
  934.       end-points are on different IP sub-nets.  The ability for short-
  935.       cuts and RSVP to interoperate has been raised as a general
  936.       question.  The area of concern is the ability to handle asymmetric
  937.       short-cuts.  Specifically how RSVP can handle the case where a
  938.       downstream short-cut may not have a matching upstream short-cut.
  939.       In this case, which is shown in figure , PATH and RESV messages
  940.  
  941.  
  942.  
  943. Berson, Berger         Expiration: September 1997              [Page 16]
  944.  
  945.  
  946.  
  947.  
  948. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  949.  
  950.  
  951.       following different paths.
  952.  
  953.       [Figure goes here]
  954.       Figure 6: Asymmetric RSVP Message Forwarding With ATM Short-Cuts
  955.  
  956.  
  957.  
  958.       Examination of RSVP shows that the protocol already includes
  959.       mechanisms that will support short-cuts.  The mechanism is the
  960.       same one used to support RESV messages arriving at the wrong
  961.       router and the wrong interface.  The key aspect of this mechanism
  962.       is RSVP only processing messages that arrive at the proper
  963.       interface and RSVP forwarding of messages that arrive on the wrong
  964.       interface.  The proper interface is indicated in the NHOP object
  965.       of the message.  So, existing RSVP mechanisms will support
  966.       asymmetric short-cuts.
  967.  
  968.       The short-cut model of VC establishment still poses several issues
  969.       when running with RSVP. The major issues are dealing with
  970.       established best-effort short-cuts, when to establish short-cuts,
  971.       and QoS only short-cuts. These issues will need to be addressed by
  972.       RSVP implementations.
  973.  
  974.    3.8 VC Teardown
  975.  
  976.       RSVP can identify from either explicit messages or timeouts when a
  977.       data VC is no longer needed.  Therefore, data VCs set up to
  978.       support RSVP controlled flows should only be released at the
  979.       direction of RSVP. VCs must not be timed out due to inactivity by
  980.       either the VC initiator or the VC receiver.   This conflicts with
  981.       VCs timing out as described in RFC 1755[14], section 3.4 on VC
  982.       Teardown.  RFC 1755 recommends tearing down a VC that is inactive
  983.       for a certain length of time. Twenty minutes is recommended. This
  984.       timeout is typically implemented at both the VC initiator and the
  985.       VC receiver. Although, section 3.1 of the update to RFC 1755[15]
  986.       states that inactivity timers must not be used at the VC receiver.
  987.  
  988.       When this timeout occurs for an RSVP initiated VC, a valid VC with
  989.       QoS will be torn down unexpectedly.  While this behavior is
  990.       acceptable for best-effort traffic, it is important that RSVP
  991.       controlled VCs not be torn down.  If there is no choice about the
  992.       VC being torn down, the RSVP daemon must be notified, so a
  993.       reservation failure message can be sent.
  994.  
  995. 4. RSVP Control VC Management
  996.  
  997.    One last important issue is providing a data path for the RSVP
  998.    messages themselves.  There are two main types of messages in RSVP,
  999.  
  1000.  
  1001.  
  1002. Berson, Berger         Expiration: September 1997              [Page 17]
  1003.  
  1004.  
  1005.  
  1006.  
  1007. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  1008.  
  1009.  
  1010.    PATH and RESV.  PATH messages are sent to a multicast address, while
  1011.    RESV messages are sent to a unicast address.  Other RSVP messages are
  1012.    handled similar to either PATH or RESV [Note 1] So ATM VCs used for
  1013.    RSVP signalling messages need to provide both unicast and multicast
  1014.    functionality.
  1015.  
  1016.    There are several different approaches for how to assign VCs to use
  1017.    for RSVP signalling messages.  The main approaches are:
  1018.  
  1019.    o    use same VC as data
  1020.  
  1021.    o    single VC per session
  1022.  
  1023.    o    single point-to-multipoint VC multiplexed among sessions
  1024.  
  1025.    o    multiple point-to-point VCs multiplexed among sessions
  1026.  
  1027.    There are several different issues that affect the choice of how to
  1028.    assign VCs for RSVP signalling.  One issue is the number of
  1029.    additional VCs needed for RSVP signalling.  Related to this issue is
  1030.    the degree of multiplexing on the RSVP VCs.  In general more
  1031.    multiplexing means less VCs.  An additional issue is the latency in
  1032.    dynamically setting up new RSVP signalling VCs.  A final issue is
  1033.    complexity of implementation.  The remainder of this section
  1034.    discusses the issues and tradeoffs among these different approaches
  1035.    and suggests guidelines for when to use which alternative.
  1036.  
  1037.    4.1 Mixed data and control traffic
  1038.  
  1039.       In this scheme RSVP signalling messages are sent on the same VCs
  1040.       as is the data traffic.  The main advantage of this scheme is that
  1041.       no additional VCs are needed beyond what is needed for the data
  1042.       traffic.  An additional advantage is that there is no ATM
  1043.       signalling latency for PATH messages (which follow the same
  1044.       routing as the data messages).  However there can be a major
  1045.       problem when data traffic on a VC is nonconforming.  With
  1046.       nonconforming traffic, RSVP signalling messages may be dropped.
  1047.       While RSVP is resilient to a moderate level of dropped messages,
  1048.       excessive drops would lead to repeated tearing down and re-
  1049.       establishing QoS VCs, a very undesirable behavior for ATM.  Due to
  1050.       these problems, this is not a good choice for providing RSVP
  1051.       signalling messages, even though the number of VCs needed for this
  1052.       scheme is minimized.
  1053.  
  1054.       One variation of this scheme is to use the best effort data path
  1055. _________________________
  1056. [Note 1] This can be slightly more complicated for RERR messages
  1057.  
  1058.  
  1059.  
  1060.  
  1061. Berson, Berger         Expiration: September 1997              [Page 18]
  1062.  
  1063.  
  1064.  
  1065.  
  1066. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  1067.  
  1068.  
  1069.       for signalling traffic.  In this scheme, there is no issue with
  1070.       nonconforming traffic, but there is an issue with congestion in
  1071.       the ATM network.
  1072.  
  1073.       RSVP provides some resiliency to message loss due to congestion,
  1074.       but RSVP control messages should be offered a preferred class of
  1075.       service.  A related variation of this scheme that is hopeful but
  1076.       requires further study is to have a packet scheduling algorithm
  1077.       (before entering the ATM network) that gives priority to the RSVP
  1078.       signalling traffic.  This can be difficult to do at the IP layer.
  1079.       One possible approach at the ATM layer would be to use the Cell
  1080.       Loss Priority (CLP) bit for RSVP signalling traffic to ensure
  1081.       better service.
  1082.  
  1083.    4.2 Single RSVP VC per RSVP Reservation
  1084.  
  1085.       In this scheme, there is a parallel RSVP signalling VC for each
  1086.       RSVP reservation.  This scheme results in twice the minimum number
  1087.       of VCs, but means that RSVP signalling messages have the advantage
  1088.       of a separate VC.  This separate VC means that RSVP signalling
  1089.       messages have their own traffic contract and compliant signalling
  1090.       messages are not subject to dropping due to other noncompliant
  1091.       traffic (such as can happen with the scheme in section 4.1).  The
  1092.       advantage of this scheme is its simplicity - whenever a data VC is
  1093.       created, a separate RSVP signalling VC is created.  The
  1094.       disadvantage of the extra VC is that extra ATM signalling needs to
  1095.       be done.
  1096.  
  1097.       Additionally, this scheme requires twice the minimum number of VCs
  1098.       and also additional latency, but is quite simple.  This approach
  1099.       would tend to work well on hosts.
  1100.  
  1101.    4.3 Multiplexed point-to-multipoint RSVP VCs
  1102.  
  1103.       In this scheme, there is a single point-to-multipoint RSVP
  1104.       signalling VC for each unique ingress router and unique set of
  1105.       egress routers.  This scheme allows multiplexing of RSVP
  1106.       signalling traffic that shares the same ingress router and the
  1107.       same egress routers.  This can save on the number of VCs, by
  1108.       multiplexing, but there are problems when the destinations of the
  1109.       multiplexed point-to-multipoint VCs are changing.  Several
  1110.       alternatives exist in these cases, that have applicability in
  1111.       different situations.  First, when the egress routers change, the
  1112.       ingress router can check if it already has a point-to-multipoint
  1113.       RSVP signalling VC for the new list of egress routers.  If the
  1114.       RSVP signalling VC already exists, then the RSVP signalling
  1115.       traffic can be switched to this existing VC.  If no such VC
  1116.       exists, one approach would be to create a new VC with the new list
  1117.  
  1118.  
  1119.  
  1120. Berson, Berger         Expiration: September 1997              [Page 19]
  1121.  
  1122.  
  1123.  
  1124.  
  1125. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  1126.  
  1127.  
  1128.       of egress routers.  Other approaches include modifying the
  1129.       existing VC to add an egress router or using a separate new VC for
  1130.       the new egress routers.  When a destination drops out of a group,
  1131.       an alternative would be to keep sending to the existing VC even
  1132.       though some traffic is wasted.
  1133.  
  1134.       The number of VCs used in this scheme is a function of traffic
  1135.       patterns across the ATM network, but is always less than the
  1136.       number used with the Single RSVP VC per data VC.  In addition,
  1137.       existing best effort data VCs could be used for RSVP signalling.
  1138.       Reusing best effort VCs saves on the number of VCs at the cost of
  1139.       higher probability of RSVP signalling packet loss.  One possible
  1140.       place where this scheme will work well is in the core of the
  1141.       network where there is the most opportunity to take advantage of
  1142.       the savings due to multiplexing.  The exact savings depend on the
  1143.       patterns of traffic and the topology of the ATM network.
  1144.  
  1145.    4.4 Multiplexed point-to-point RSVP VCs
  1146.  
  1147.       In this scheme, multiple point-to-point RSVP signalling VCs are
  1148.       used for a single point-to-multipoint data VC.  This scheme allows
  1149.       multiplexing of RSVP signalling traffic but requires the same
  1150.       traffic to be sent on each of several VCs.  This scheme is quite
  1151.       flexible and allows a large amount of multiplexing.  Since point-
  1152.       to-point VCs can set up a reverse channel at the same time as
  1153.       setting up the forward channel, this scheme could save
  1154.       substantially on signalling cost.  In addition, signalling traffic
  1155.       could share existing best effort VCs.  Sharing existing best
  1156.       effort VCs reduces the total number of VCs needed, but might cause
  1157.       signalling traffic drops if there is congestion in the ATM
  1158.       network.
  1159.  
  1160.       This point-to-point scheme would work well in the core of the
  1161.       network where there is much opportunity for multiplexing.  Also in
  1162.       the core of the network, RSVP VCs can stay permanently established
  1163.       either as Permanent Virtual Circuits (PVCs) or as long lived
  1164.       Switched Virtual Circuits (SVCs).  The number of VCs in this
  1165.       scheme will depend on traffic patterns, but in the core of a
  1166.       network would be approximately n(n-1)/2 where n is the number of
  1167.       IP nodes in the network.  In the core of the network, this will
  1168.       typically be small compared to the total number of VCs.
  1169.  
  1170.    4.5 QoS for RSVP VCs
  1171.  
  1172.       There is an issue for what QoS, if any, to assign to the RSVP VCs.
  1173.       Three solutions have been covered in section 4.1 and in the shared
  1174.       best effort VC variations in sections 4.4 and 4.3.  For other RSVP
  1175.       VC schemes, a QoS (possibly best effort) will be needed.  What QoS
  1176.  
  1177.  
  1178.  
  1179. Berson, Berger         Expiration: September 1997              [Page 20]
  1180.  
  1181.  
  1182.  
  1183.  
  1184. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  1185.  
  1186.  
  1187.       to use partially depends on the expected level of multiplexing
  1188.       that is being done on the VCs, and the expected reliability of
  1189.       best effort VCs.  Since RSVP signalling is infrequent (typically
  1190.       every 30 seconds), only a relatively small QoS should be needed.
  1191.       This is important since using a larger QoS risks the VC setup
  1192.       being rejected for lack of resources.  Falling back to best effort
  1193.       when a QoS call is rejected is possible, but if the ATM net is
  1194.       congested, there will likely be problems with RSVP packet loss on
  1195.       the best effort VC also.  Additional experimentation is needed in
  1196.       this area.
  1197.  
  1198. 5. Encapsulation
  1199.  
  1200.    Since RSVP is a signalling protocol used to control flows of IP data
  1201.    packets, encapsulation for both RSVP packets and associated IP data
  1202.    packets must be defined. There are currently two encapsulation
  1203.    options for running IP over ATM, RFC 1483 and LANE.  There is also
  1204.    the possibility of future encapsulation options, such as MPOA[3].
  1205.    The first option is described in RFC 1483[9] and is currently used
  1206.    for "Classical" IP over ATM and NHRP.
  1207.  
  1208.    The second option is LAN Emulation, as described in [2].  LANE
  1209.    encapsulation does not currently include a QoS signalling interface.
  1210.    If LANE encapsulation is needed, LANE QoS signalling would first need
  1211.    to be defined by the ATM Forum.  It is possible that LANE 2.0 will
  1212.    include the required QoS support.
  1213.  
  1214. 6. Security
  1215.  
  1216.    The same considerations stated in [8] and [14] apply to this
  1217.    document.  There are no additional security issues raised in this
  1218.    document.
  1219.  
  1220. 7. Future Work
  1221.  
  1222.    We have described a set of schemes for deploying RSVP over IP over
  1223.    ATM.  There are a number of other issues that are subjects of
  1224.    continuing research.  These issues (and others) are covered in [5],
  1225.    and are briefly repeated here.
  1226.  
  1227.    A major issue is providing policy control for ATM VC creation.  There
  1228.    is work going on in the RSVP working group [8] on defining an
  1229.    architecture for policy support.  Further work is needed in defining
  1230.    an API and policy objects.  As this area is critical to deployment,
  1231.    progress will need to be made in this area.
  1232.  
  1233.    NHRP provides advantages in allowing short-cuts across 2 or more
  1234.    LIS's.  Short cutting router hops can lead to more efficient data
  1235.  
  1236.  
  1237.  
  1238. Berson, Berger         Expiration: September 1997              [Page 21]
  1239.  
  1240.  
  1241.  
  1242.  
  1243. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  1244.  
  1245.  
  1246.    delivery.  Work on NHRP is on-going, but currently provides only a
  1247.    unicast delivery service.  Further study is needed to determine how
  1248.    NHRP can be used with RSVP and ATM.  Future work depends on the
  1249.    development of NHRP for multicast.
  1250.  
  1251.    Furthermore, when using RSVP it may be desirable to establish
  1252.    multiple short-cut VCs, to use these VCs for specific QoS flows, and
  1253.    to use the hop-by-hop path for other QoS and non-QoS flows. The
  1254.    current NHRP specification [12] does not preclude such an approach,
  1255.    but nor does it explicitly support it. We believe that explicit
  1256.    support of flow based short-cuts would improve RSVP over ATM
  1257.    solutions. We also believe that such support may require the ability
  1258.    to include flow information in the NHRP request.
  1259.  
  1260.    There is work in the ION working group on MultiCast Server (MCS)
  1261.    architectures for MARS.  An MCS provides savings in the number of VCs
  1262.    in certain situations.  When using a multicast server, the sub-
  1263.    network sender could establish a point-to-point VC with a specific
  1264.    QoS to the server, but there is not current mechanism to relay QoS
  1265.    requirements to the MCS.  Future work includes providing RSVP and ATM
  1266.    support over MARS MCS's.
  1267.  
  1268.    Unicast ATM VCs are inherently bi-directional and have the capability
  1269.    of supporting a "reverse channel".  By using the reverse channel for
  1270.    unicast VCs, the number of VCs used can potentially be reduced.
  1271.    Future work includes examining how the reverse VCs can be used most
  1272.    effectively.
  1273.  
  1274.    Current work in the ATM Forum and ITU promises additional advantages
  1275.    for RSVP and ATM including renegotiating QoS parameters and
  1276.    variegated VCs.  QoS renegotiation would be particularly beneficial
  1277.    since the only option available today for changing VC QoS parameters
  1278.    is replacing the VC.  It is important to keep current with changes in
  1279.    ATM, and to keep this document up-to-date.
  1280.  
  1281.    Scaling of the number of sessions is an issue.  The key ATM related
  1282.    implication of a large number of sessions is the number of VCs and
  1283.    associated (buffer and queue) memory. The approach to solve this
  1284.    problem is aggregation either at the RSVP layer or at the ISSLL layer
  1285.    (or both).
  1286.  
  1287.    This document describes approaches that can be used with ATM UNI4.0,
  1288.    but does not make use of the available leaf-initiated join, or LIJ,
  1289.    capability.  The use of LIJ may be useful in addressing scaling
  1290.    issues.  The coordination of RSVP with LIJ remains a research issue.
  1291.  
  1292.    Lastly, it is likely that LANE 2.0 will provide some QoS support
  1293.    mechanisms, including proper QoS allocation for multicast traffic.
  1294.  
  1295.  
  1296.  
  1297. Berson, Berger         Expiration: September 1997              [Page 22]
  1298.  
  1299.  
  1300.  
  1301.  
  1302. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  1303.  
  1304.  
  1305.    It is important to track developments, and develop suitable RSVP over
  1306.    ATM LANE at the appropriate time.
  1307.  
  1308. 8. Authors' Addresses
  1309.  
  1310.       Steven Berson
  1311.       USC Information Sciences Institute
  1312.       4676 Admiralty Way
  1313.       Marina del Rey, CA 90292
  1314.  
  1315.       Phone: +1 310 822 1511
  1316.       EMail: berson@isi.edu
  1317.  
  1318.       Lou Berger
  1319.       FORE Systems
  1320.       6905 Rockledge Drive
  1321.       Suite 800
  1322.       Bethesda, MD 20817
  1323.  
  1324.       Phone: +1 301 571 2534
  1325.       EMail: lberger@fore.com
  1326.  
  1327. REFERENCES
  1328.  
  1329. [1] Armitage, G., "Support for Multicast over UNI 3.0/3.1 based ATM
  1330.     Networks," Internet Draft, February 1996.
  1331.  
  1332. [2] The ATM Forum, "LAN Emulation Over ATM Specification", Version 1.0.
  1333.  
  1334. [3] The ATM Forum, "MPOA Baseline Version 1", 95-0824r9, September 1996.
  1335.  
  1336. [4] Berson, S., "`Classical' RSVP and IP over ATM," INET '96, July 1996.
  1337.  
  1338. [5] Borden, M., Crawley, E., Krawczyk, J, Baker, F., and Berson, S.,
  1339.     "Issues for RSVP and Integrated Services over ATM," Internet Draft,
  1340.     February 1996.
  1341.  
  1342. [6] Borden, M., and Garrett, M., "Interoperation of Controlled-Load and
  1343.     Guaranteed-Service with ATM," Internet Draft, June 1996.
  1344.  
  1345. [7] Braden, R., Clark, D., Shenker, S.  "Integrated Services in the
  1346.     Internet Architecture: an Overview," RFC 1633, June 1994.
  1347.  
  1348. [8] Braden, R., Zhang, L., Berson, S., Herzog, S., and Jamin, S.,
  1349.     "Resource ReSerVation Protocol (RSVP) -- Version 1 Functional
  1350.     Specification," Internet Draft, November 1996.
  1351.  
  1352. [9] Heinanen, J., "Multiprotocol Encapsulation over ATM Adaptation Layer
  1353.  
  1354.  
  1355.  
  1356. Berson, Berger         Expiration: September 1997              [Page 23]
  1357.  
  1358.  
  1359.  
  1360.  
  1361. Internet Draft   Integrated Services with RSVP over ATM    November 1996
  1362.  
  1363.  
  1364.     5," RFC 1483.
  1365.  
  1366. [10] Herzog, S., "Accounting and Access Control Policies for Resource
  1367.     Reservation Protocols," Internet Draft, June 1996.
  1368.  
  1369. [11] Laubach, M., "Classical IP and ARP over ATM," RFC 1577, January
  1370.     1994.
  1371.  
  1372. [12] Luciani, J., Katz, D., Piscitello, D., Cole, B., "NBMA Next Hop
  1373.     Resolution Protocol (NHRP)," Internet Draft, June 1996.
  1374.  
  1375. [13] Onvural, R., Srinivasan, V., "A Framework for Supporting RSVP Flows
  1376.     Over ATM Networks," Internet Draft, March 1996.
  1377.  
  1378. [14] Perez, M., Liaw, F., Grossman, D., Mankin, A., Hoffman, E., and
  1379.     Malis, A., "ATM Signalling Support for IP over ATM," RFC 1755.
  1380.  
  1381. [15] Perez, M., Mankin, A.  "ATM Signalling Support for IP over ATM -
  1382.     UNI 4.0 Update" Internet Draft, November 1996.
  1383.  
  1384. [16] "ATM User-Network Interface (UNI) Specification - Version 3.1",
  1385.     Prentice Hall.
  1386.  
  1387. [17] Shenker, S., Partridge, C., Guerin, R., "Specification of
  1388.     Guaranteed Quality of Service," Internet Draft, August 1996.
  1389.  
  1390. [18] Wroclawski, J., "Specification of the Controlled-Load Network
  1391.     Element Service," Internet Draft, August, 1996.
  1392.  
  1393. [19] Zhang, L., Deering, S., Estrin, D., Shenker, S., Zappala, D.,
  1394.     "RSVP: A New Resource ReSerVation Protocol," IEEE Network, September
  1395.     1993.
  1396.  
  1397.  
  1398.  
  1399.  
  1400.  
  1401.  
  1402.  
  1403.  
  1404.  
  1405.  
  1406.  
  1407.  
  1408.  
  1409.  
  1410.  
  1411.  
  1412.  
  1413.  
  1414.  
  1415. Berson, Berger         Expiration: September 1997              [Page 24]
  1416.  
  1417.