home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Info 1997 December / Internet_Info_CD-ROM_Walnut_Creek_December_1997.iso / ien / ien-110 < prev    next >
Text File  |  1988-12-02  |  10KB  |  232 lines

  1.  
  2.                                                                  IEN 110
  3. On Problems                                      IEN No. 110
  4.  Our finest plans have fallen                    Vint Cerf
  5.  through, our airiest castles,                   DARPA/IPTO
  6.  tumbled over by lines at first                  31 August l979
  7.  we neatly drew, and later,
  8.  neatly stumbled over.
  9.                    -  Piet Hien
  10.  
  11.         Internet Addressing and Naming in a Tactical Environment
  12.  
  13. A basic premise in the Internet and Transmission Control Protocols is
  14. that addresses are unambiguous.  An addressable object may own more than
  15. one address, but each address is unambiguous.  The transformation from
  16. names to addresses might yield several addresses, but it has been
  17. assumed that this transformation would take place above the TCP and IP
  18. protocol layers [1,2].
  19.  
  20. Three realistic situations have been identified which suggest the need
  21. to re-think this position.  The first situation was informally described
  22. by R. Tomlinson as a "network partitioning" problem in which a
  23. particular host, H in network N, is reachable from one gateway attached
  24. to network N but not another, because network N has become partitioned
  25. into two or more pieces.  If the system of internet gateways in fact
  26. provides connectivity, it is desirable to find some way to route traffic
  27. to the gateway that can reach the destination host, even if this would
  28. require that traffic be routed out of network N, through networks A, B,
  29. and C, and back into network N again.
  30.  
  31. The second situation was described in a private note from W. Plummer and
  32. R. Tomlinson to the author and concerns hosts which are attached to more
  33. than one network.  In the present paradigm, such a host has two distinct
  34. addresses, but might have only one name.  Once a TCP connection is set
  35. up, for example, the connection ID consists of source and destination
  36. net and host addresses as well as source and destination port
  37. identifiers.  Since a net and host address is bound to a particular
  38. connection to a given network, the failure of a particular interface can
  39. only be recovered by setting up a new TCP connection to an alternate
  40. destination or from an alternate source.  Simultaneous recovery when
  41. both source and destination have alternate addresses could lead to
  42. synchronization problems if each site happens to choose a different
  43. destination on which to home during recovery.  Depending on the subnet
  44. services, even hosts which are multi-homed onto the same net (e.g.,
  45. ARPANET) may have different alternate addresses.
  46.  
  47. The third situation arises in connection with an advanced airborne
  48. packet radio application.  It first emerged in conversations with Major
  49. L. Druffel of the DARPA/IPT office.  In this case, long-range packet
  50. radios (200-300 miles) are installed in aircraft and on the ground at
  51. selected sites.  The ground sites may or may not have connectivity with
  52. each other (e.g., through a wire network and gateways).  While aircraft
  53. are aloft, they communicate with each other and the ground via packet
  54. radios.  If we treat the ground packet radio networks as a single net
  55.  
  56.  
  57. Cerf                                                            [Page 1]
  58.  
  59.  
  60.                                                                  IEN 110
  61. Internet Addressing and Naming in a Tactical Environment
  62.  
  63.  
  64.  
  65. (for internet addressing purposes) and include the airborne packet
  66. radios as a part of that net, then this creates the partitioned network
  67. problem which was raised by R. Tomlinson.
  68.  
  69. If, on the other hand, each ground network is treated as a distinct
  70. network, the airborne packet radios would effectively join and depart
  71. from different nets, sometimes operating in radio connectivity with two
  72. of the distinct ground nets at the same time (during transition from one
  73. packet radio net to another).  This model rapidly unravels into a
  74. classical can of worms, since the internet address of the airborne
  75. packet radio would need to change as it moves from one net to the next,
  76. leading to a problem related to the W. Plummer multi-homed internet host
  77. problem.
  78.  
  79. Furthermore, at the packet radio level, there is no built-in concept of
  80. which internetwork network identifier is associated with ARPANET, just
  81. as there is no such self-identification in the SATNET, ARPANET, LCSNET,
  82. etc.  Xerox Parc has introduced network identification through the use
  83. of broadcast servers in each ethernet gateway which responds with the
  84. network ID to queries coming in on a given physical port.
  85.  
  86. The problem is compounded in a tactical ground environment when two
  87. mobile packet radio nets, each with their own network ID's and gateways
  88. to other nets (e.g., SATNET) suddenly move within radio range of each
  89. other.  If they are to continue to be treated as distinct networks, then
  90. they must interface via gateways, and each must somehow ignore packets
  91. being sent by radios in the other network.  Worse, there really should
  92. be a way to gateway the two nets together via radio, but this implies
  93. the existence of a radio link between gateway nodes - the radio link
  94. then needs to be treated either as a very special link between gateway
  95. halves (i.e., line of sight only).  Alternatively, the two networks must
  96. somehow collapse into a single network with two identifiers (the dual of
  97. a host which is attached to two distinct nets).
  98.  
  99. As a strawman, I would like to offer an opinion as to the way in which
  100. these problems should be treated, for purposes of stimulating discussion
  101. in the internet working group.
  102.  
  103.    1.  If the packet radio networks (airborne or ground mobile) are
  104.    operating on a common channel they should be treated as a single
  105.    network.  This creates a partitioned network problem which must be
  106.    solved.
  107.  
  108.    2.  If the packet radio networks are operating in different frequency
  109.    bands, then methods of connecting their gateways are needed.  An
  110.    obvious strategy is to attach a gateway to two packet radios, one
  111.    operating on one net and the other in the second.  Simultaneous
  112.  
  113.  
  114.  
  115. Cerf                                                            [Page 2]
  116.  
  117.  
  118.                                                                  IEN 110
  119. Internet Addressing and Naming in a Tactical Environment
  120.  
  121.  
  122.  
  123.    operation in both nets by a single radio is not presently feasible,
  124.    but could be studied as a research problem.
  125.  
  126.    3.  Hosts which are deliberately multihomed on distinct networks
  127.    should be able to recover from interface failures, but by mechanisms
  128.    above the TCP/internet layer, not within them.
  129.  
  130. To deal with the partitioned network problem, it should be possible to
  131. broadcast (or send distinct copies of) a message from a host to all
  132. gateways attached to the net(s) the host interfaces with, requesting
  133. indications as to which gateway(s) are able to reach a given network.
  134. Using source routing, it should be possible to query the host by
  135. emitting packets which are forced to go through all gateways on the
  136. host's network to get to the desired destination.  These queries would
  137. elicit responses which contain source routing information useful to the
  138. source.  It isn't yet clear whether the source routing needed to achieve
  139. this capability needs to be used recursively to force traversal of all
  140. possible gateway paths into the destination network, but I suspect
  141. something like that is required (a sort of multi-network route-finding
  142. packet very analogous to a similar object described in the packet radio
  143. network protocols for stationless operation [3]).
  144.  
  145. An alternative strategy might be to attempt to maintain a model of the
  146. entire internetwork topology in each gateway and to respond to host
  147. queries about all known paths (sequences of nets and gateways) from the
  148. source net into the destination network.  For even moderately rich
  149. network interconnection the computation to supply a response and/or the
  150. quantity of response data might be excessive.
  151.  
  152. A third possibility is to introduce knowledge of all hosts in all nets
  153. into each gateway and to perform routing updates based on host
  154. identifiers rather than network identifiers.  This seems even more
  155. prohibitive than keeping track of internet topology in each gateway.
  156.  
  157. SUMMARY
  158.  
  159. The basic catch-22 in the airborne packet radio case is that we must
  160. either assume that all nets remain "connected" and therefore have the
  161. airborne radio join different nets (and have a higher level protocol for
  162. readdressing of TCP or internet packets).  Or we must deal with the
  163. partitioned network problem.  Since the packet radio network is designed
  164. to adapt to the appearance of new packet radios that have not appeared
  165. before, it seems natural to consider the combination of ground and
  166. airborne networks as a single network, possibly partitioned, with
  167. connectivity available via gateways to other networks. If we can solve
  168. the problem of routing "out of the network" to reach a disconnected
  169. partition, we can also look forward to providing increased robustness in
  170. wire nets through the use of satellite networks, for example.
  171.  
  172.  
  173. Cerf                                                            [Page 3]
  174.  
  175.  
  176.                                                                  IEN 110
  177. Internet Addressing and Naming in a Tactical Environment
  178.  
  179.  
  180.  
  181. The multi-homed internet host problem may arise in both the case of a
  182. conventional host and the case of a gateway connecting two or more nets.
  183. It appears to be most straightforward to retain multiple addresses for
  184. such hosts and to supply knowledge of the multiple addresses through
  185. internet name server services.
  186.  
  187.                                References
  188.  
  189. 1.  DARPA, Transmission Control Protocol, IEN No. 81, February 1979,
  190.     NTIS Accession No. ADA 067072.
  191.  
  192. 2.  DARPA, Internet Protocol, IEN No. 80, February 1979, NTIS Accession
  193.     No. ADA 067849.
  194.  
  195. 3.  R. Kahn, S. Gronemeyer, J. Burchfiel and R. Kunzelman, "Advances in
  196.     Packet Radio Technology," IEEE Proceedings, Vol. 66, No. 11, Nov.
  197.     1978, Special Issue on Packet Communication Networks.
  198.  
  199.  
  200.  
  201.  
  202.  
  203.  
  204.  
  205.  
  206.  
  207.  
  208.  
  209.  
  210.  
  211.  
  212.  
  213.  
  214.  
  215.  
  216.  
  217.  
  218.  
  219.  
  220.  
  221.  
  222.  
  223.  
  224.  
  225.  
  226.  
  227.  
  228.  
  229.  
  230.  
  231. Cerf                                                            [Page 4]
  232.