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Text File  |  1997-03-26  |  13KB  |  393 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4. INTERNET DRAFT                                                   M. Ohta
  5. draft-ohta-sun-01.txt                      Tokyo Institute of Technology
  6.                                                               March 1997
  7.  
  8.                        Simple Unified Networking
  9.  
  10. Status of this Memo
  11.  
  12.    This document is an Internet-Draft.  Internet-Drafts are working
  13.    documents of the Internet Engineering Task Force (IETF), its areas,
  14.    and its working groups.  Note that other groups may also distribute
  15.    working documents as Internet-Drafts.
  16.  
  17.    Internet-Drafts are draft documents valid for a maximum of six months
  18.    and may be updated, replaced, or obsoleted by other documents at any
  19.    time.  It is inappropriate to use Internet- Drafts as reference
  20.    material or to cite them other than as ``work in progress.''
  21.  
  22.    To learn the current status of any Internet-Draft, please check the
  23.    ``1id-abstracts.txt'' listing contained in the Internet- Drafts
  24.    Shadow Directories on ftp.is.co.za (Africa), nic.nordu.net (Europe),
  25.    munnari.oz.au (Pacific Rim), ds.internic.net (US East Coast), or
  26.    ftp.isi.edu (US West Coast).
  27.  
  28. Abstract
  29.  
  30.    The concept of LIS for IP over ATM causes a topology mismatch between
  31.    the link and the internetworking layer. While it introduces some
  32.    inefficiency with CATENET based operation, it is not so much a
  33.    problem unless we try to solve this minor problem.
  34.  
  35.    Short-cutting attempts such as NHRP can't solve the inefficiency
  36.    issue at all even though, or, just because, it utterly destroys the
  37.    CATENET model, which resulted in inelegant modifications of existing
  38.    protocols, which, in turn, causes scalability problems.
  39.  
  40.    Moreover, the creation of short-cut VCs itself suffers a scalability
  41.    issue.
  42.  
  43.    But, CSRs (Cell Switching Routers), or RSVP-signaled ATM switches,
  44.    make it possible to have end-to-end cell-by-cell relaying over IP
  45.    routers. That is, there is no reason to have LISes and there is no
  46.    inefficiency
  47.  
  48.    The way to go for the Internet is Simple Unified Networking with the
  49.    CATENET model.
  50.  
  51.  
  52.  
  53.  
  54.  
  55. M. Ohta              Expires on Septemper 30, 1997              [Page 1]
  56.  
  57. INTERNET DRAFT         Simple Unified Networking              March 1997
  58.  
  59.  
  60. 1. Introduction
  61.  
  62.    See RFC1620 [RFC1620].
  63.  
  64. 2. Inefficiency Remains
  65.  
  66.    On the Internet today, routing metric roughly approximate the real
  67.    distance between networks.  As a result, semi-optimal routing over
  68.    the Internet is possible, though some policy restriction may impose
  69.    some additional detour.
  70.  
  71.    But, with the LIS model mentioned in RFC1620, routing metric has
  72.    nothing to do with the real distance.  This is not a problem within
  73.    an NBMA with link layer shortcutting where link layer metric is the
  74.    approximated metric.
  75.  
  76.    That is, when an NBMA is a leaf of the Internet with only a single
  77.    entry router to the rest of the Internet, there is no inefficiency
  78.    problem.
  79.  
  80.    But, in such a case, shortcutting in NBMA is a local optimization
  81.    issue unrelated to the Internet architecture.
  82.  
  83.    Otherwise, when the leaf NBMA has multiple entry routers or when a
  84.    host in the NBMA is multihomed, the distortion causes inefficient
  85.    routing.
  86.  
  87.    Finally, when the NBMA is not leaf but a transit network, the
  88.    distorted metric can pollute the rest of the Internet to be a serious
  89.    inefficiency problem.
  90.  
  91.    For example, consider the following configuration:
  92.  
  93.               Ha           Hb           Hc           Hd
  94.  
  95.               |            |            |            |
  96.          ---- | ---------- | ---------- | ---------- | ----
  97.         |   __|__        __|__        __|__        __|__   |
  98.            (     )      (     )      (     )      (     )
  99.         |  (     )      (     )      (     )      (     )  |
  100.            ( Net )      ( Net )      ( Net )      ( Net )
  101.         |  (  A  )      (  B  )      (  C  )      (  D  )  |
  102.            (     )      (     )      (     )      (     )
  103.         |  (     )      (     )      (     )      (     )  |
  104.            (_____)      (_____)      (_____)      ( ____)
  105.         |    | |          | |          | |          | |    |
  106.          --- | | -------- | | -------- | | -------- | | ---
  107.              | |          | |          | |          | |
  108.  
  109.  
  110.  
  111. M. Ohta              Expires on Septemper 30, 1997              [Page 2]
  112.  
  113. INTERNET DRAFT         Simple Unified Networking              March 1997
  114.  
  115.  
  116.          R1 -   --- R2 ---   --- R3 ---   --- R4 ---   --- R5
  117.          |                                                 |
  118.           ---------------- R6 --------------- R7 ----------
  119.                                               |
  120.                                               He
  121.  
  122.    where Nets A, B, C and D are highly logical LIS in a large shared
  123.    medium network.
  124.  
  125.    For example, suppose R1 is located at Munich, Ha Sunnyvale, R2
  126.    Montreal, R3 Memphis, R4 Kuala Lumpur, Hd San Jose, R5 Mountain View,
  127.    R6 Danvers, R7 Menlo Park, and He Palo Alto.
  128.  
  129.    Then, without shortcutting, Ha and Hd may communicate hop-by-hop from
  130.    Sunnyvale, Montreal, Memphis, Kuala Lumpur and finally to San Jose.
  131.    Not an inefficient path.
  132.  
  133.    The problem is that routing metric at the Internetworking layer does
  134.    not reflect the real world metric at all.
  135.  
  136.    But, if we can somehow make use of the fact that Ha and Hd are placed
  137.    in a single shared medium, Ha and Hd can communicate locally within
  138.    Silicon Valley between Sunnyvale and San Jose.
  139.  
  140.    That's the inefficiency issue that mechanisms in RFC 1620 wanted to
  141.    resolve.
  142.  
  143.    The problem is that though the inefficiency may be removed within the
  144.    shared medium, it's not the only inefficiency.
  145.  
  146.    When Ha and He communicate over a path Ha-R6-R7-He, the traffic will
  147.    pass from Sunnyvale, Munich, Danvers, Menlo Park and finally to Palo
  148.    Alto, even though the path Ha-R5-R7-He exists within Silicon Valley.
  149.  
  150.    The inefficiency can be avoided by reducing metric within the shared
  151.    medium. But, it causes other type of inefficiency. That is, the
  152.    shared medium will be used for transit even though the physically
  153.    shortest path exists outside of it.
  154.  
  155.    The problem is that routing metric at the Internetworking layer
  156.    within the shared media does not reflect the real world metric at
  157.    all.
  158.  
  159.    When a LIS contains hosts at room 1035, Fairmont Hotel, San Jose;
  160.    room 1036, Fairmont Hotel, San Jose; Holidy Inn San Jose; Palo Alto;
  161.    Los Angels and Munich; there is no meaningful metric for the LIS to
  162.    be used outside of the LIS.
  163.  
  164.  
  165.  
  166.  
  167. M. Ohta              Expires on Septemper 30, 1997              [Page 3]
  168.  
  169. INTERNET DRAFT         Simple Unified Networking              March 1997
  170.  
  171.  
  172.    Also, It is obvious that no intra-shared-media protocol can solve the
  173.    route selection problem outside of the medium at R7.
  174.  
  175.    That is, routing metric should be mostly proportional to the physical
  176.    distance. Then, the least metric path will be almost optimal.
  177.  
  178.    It means that LISes should not be so logical and mostly contiguous.
  179.  
  180.    As a result, the CATENET model with no extension works efficiently
  181.    over the shared media.
  182.  
  183. 3. Inscalability Problems
  184.  
  185. 3.1 RSVP Inscalability
  186.  
  187.    As the Internet protocols are designed with the CATENET model,
  188.    modification to the model naturally makes some protocol not work and
  189.    other protocol not to scale.
  190.  
  191.    For example, RSVP scales to the number of recipients because RESV
  192.    messages are merged on routers upstream toward the sender.
  193.  
  194.    But, in a large shared medium with no intermediate entity to
  195.    recognize IP, merger of the RESV messages is impossible.
  196.  
  197.    As it is essential to merge RESV at the data branch point, RESV
  198.    merging servers external to the shared medium does not work.
  199.  
  200.    That is, all the RESV messages concentrate and implode at the
  201.    upstream most router or the sender on the shared medium, which means
  202.    not so many recipients can be supported.
  203.  
  204.    Note that, in the worst case when most of the hosts in the shared
  205.    medium are the recipients, the amount of imploding packets is almost
  206.    equal to the amount of ATMARP packets for a single ATMARP server
  207.    receives, if the entire shared medium is served by a single ATMARP
  208.    server.
  209.  
  210.    That is, on multicast-aware shared medium, it's enough to make the
  211.    entire medium a single subnet, maybe with SCSP.
  212.  
  213. 3.2 VC Shortage at the Egress Router
  214.  
  215.    It is unlikely that the Internet mostly consists of a large single
  216.    shared medium.
  217.  
  218.    Thus, when hosts in a shared medium wants to communicate to the
  219.    Internet outside of the medium, the egress routers must be directly
  220.  
  221.  
  222.  
  223. M. Ohta              Expires on Septemper 30, 1997              [Page 4]
  224.  
  225. INTERNET DRAFT         Simple Unified Networking              March 1997
  226.  
  227.  
  228.    connected to each such host through a dedicated VC.
  229.  
  230.    But, shared medium can support only a limited number of VCs for a
  231.    single node.
  232.  
  233.    On existing commercial shared medium service such as X.25 or
  234.    framerelay, it is typical that the number of supported VCs is less
  235.    than 100.
  236.  
  237.    It is typical that ATM switches can support only several thousands of
  238.    VCs for each port.
  239.  
  240.    Thus, not so many hosts can communicate with the external Internet
  241.    efficiently
  242.  
  243.    Other hosts can still communicate hop-by-hop. But, as the size of the
  244.    shared medium glows, the efficiency as a whole approaches that of
  245.    hop-by-hop.
  246.  
  247.    That is, it is necessary to make the hop-by-hop communication
  248.    efficient by not making LISes logical, which means that no
  249.    inefficiency exist to be removed by shortcutting attempt.
  250.  
  251. 4. Cell Switching Routers
  252.  
  253.    It seems to the Author that some people thought that cell-by-cell
  254.    relaying was impossible over IP routers, which, seemingly, motivated
  255.    them to support shortcutting over ATM shared medium.
  256.  
  257.    While it was understandable, cell-by-cell relaying over IP routers is
  258.    possible.
  259.  
  260.    The point is that it is possible to signal ATM switches with RSVP
  261.    [RSVP], ST2 [ST2], IFMP [IFMP] or some other IP-based signaling
  262.    protocol.
  263.  
  264.    Then, switch-local traffic control module sets up the cell switching
  265.    fabric appropriately.
  266.  
  267.    The ATM switch signaled by IP is, in general, called CSR (Cell
  268.    Switching Routers) [CSR1, CSR2].
  269.  
  270.    CSR is merely one of several ways to build a router and this memo
  271.    does not recommend nor discourage to deploy the technology.
  272.  
  273. 5. Conclusion.
  274.  
  275.    RFC 1620 was wrong.
  276.  
  277.  
  278.  
  279. M. Ohta              Expires on Septemper 30, 1997              [Page 5]
  280.  
  281. INTERNET DRAFT         Simple Unified Networking              March 1997
  282.  
  283.  
  284.    While it suggests several ways to have shortcuts, note that the
  285.    discussions in section 2 and 3 does not depend on how the shortcuts
  286.    are created. That is, modifications on the way to have shortcuts does
  287.    not affect the conclusion that they are no good.
  288.  
  289.    It is not necessary nor possible to modify the CATENET model, the
  290.    architecture of the Internet, to have efficient and scalable Internet
  291.    to accommodate shared medium such as ATM.
  292.  
  293.    Shortcutting attempt, such as NHRP, may still be used in LAN or WAN
  294.    NBMA environment with a small number of hosts.  But, if the number of
  295.    hosts is small, it is often, if not always, possible to make the
  296.    entire NBMA a single LIS.  Anyway, these local optimization does not
  297.    affect the global architecture of the Internet.
  298.  
  299.    The Simple Unified Networking with the CATENET model is the way to
  300.    go.
  301.  
  302. 6. Acknowledgements
  303.  
  304.    Thank you Joel Halpern Sam Wilson and other members of ION working
  305.    group for constructive comments to improve the quality of the memo.
  306.  
  307. 7. References
  308.  
  309.    [CSR1] Hiroshi ESAKI, Ken-ichi NAGAMI, Masataka OHTA, "High Speed
  310.    Datagram Delivery over Internet using ATM Technology",
  311.    Networld+Interop '95 Engineer Conference,  E12-1~E12-9,  (1995).
  312.  
  313.    [CSR2] Yukinori GOTO, Masataka OHTA, Masaki HIRABARU, "Design of
  314.    Internet Resource Reservation on ATM Network", Proceedings of The
  315.    10th International Conference on Information Networking (ICOIN-10),
  316.    pp.510-516, 1996.
  317.  
  318.    [IFMP]
  319.  
  320.    [RFP1620]
  321.  
  322.    [RSVP]
  323.  
  324.    [ST2]
  325.  
  326. 8. Security Considerations
  327.  
  328.    (to be filled)
  329.  
  330. 9. Author's Address
  331.  
  332.  
  333.  
  334.  
  335. M. Ohta              Expires on Septemper 30, 1997              [Page 6]
  336.  
  337. INTERNET DRAFT         Simple Unified Networking              March 1997
  338.  
  339.  
  340.    Masataka Ohta
  341.    Computer Center
  342.    Tokyo Institute of Technology
  343.    2-12-1, O-okayama, Meguro-ku
  344.    Tokyo 152, JAPAN
  345.  
  346.    Phone: +81-3-5734-3299
  347.    Fax: +81-3-5734-3415
  348.    EMail: mohta@necom830.hpcl.titech.ac.jp
  349.  
  350.  
  351.  
  352.  
  353.  
  354.  
  355.  
  356.  
  357.  
  358.  
  359.  
  360.  
  361.  
  362.  
  363.  
  364.  
  365.  
  366.  
  367.  
  368.  
  369.  
  370.  
  371.  
  372.  
  373.  
  374.  
  375.  
  376.  
  377.  
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