home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Info 1997 December / Internet_Info_CD-ROM_Walnut_Creek_December_1997.iso / rfc / rfc1136 < prev    next >
Text File  |  1991-04-21  |  22KB  |  563 lines
  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7. Network Working Group                                           S. Hares
  8. Request for Comments:  1136                                      D. Katz
  9.                                                             Merit/NSFNET
  10.                                                            December 1989
  11.  
  12.  
  13.                Administrative Domains and Routing Domains
  14.                   A Model for Routing in the Internet
  15.  
  16.  
  17. 1)  Status of this Memo
  18.  
  19.    This RFC proposes a model for describing routing within the Internet.
  20.    The model is an adaptation of the "OSI Routeing Framework" [1].  This
  21.    memo does not specify an Internet standard.  Comments are welcome.
  22.    Distribution of this memo is unlimited.
  23.  
  24. 2)  Acknowledgement
  25.  
  26.    The authors would like to thank Guy Almes of Rice University for his
  27.    contributions and insight.
  28.  
  29. 3)  Overview
  30.  
  31.    The "core" model of Autonomous Systems [2] formed the basis for the
  32.    routing model used in the Internet.  Due to massive growth and
  33.    topology changes, the "core" model no longer is in harmony with the
  34.    reality of today's Internet.  Indeed, this situation was foreseen at
  35.    the outset:
  36.  
  37.       "Ultimately, however, the internet may consist of a number of co-
  38.       equal autonomous systems, any of which may be used...as a
  39.       transport medium for traffic originating in any system and
  40.       destined for any system.  When this more complex configuration
  41.       comes into being, it will be inappropriate to regard any one
  42.       autonomous system as a "core" system" [2].
  43.  
  44.    Furthermore, the Autonomous System concept has been outgrown in
  45.    certain parts of the Internet, in which the complexity of regional
  46.    routing has exceeded the limits of the definition of Autonomous
  47.    Systems.
  48.  
  49.    A model which can provide a better match to the Internet can be found
  50.    in the "OSI Routeing Framework" [1].
  51.  
  52.    This framework proposes a structure of Routing Domains within
  53.    Administrative Domains.  This paper is intended to briefly describe
  54.    this framework, to outline how this model better fits the reality of
  55.  
  56.  
  57.  
  58. Hares & Katz                                                    [Page 1]
  59.  
  60. RFC 1136          A Model for Routing in the Internet      December 1989
  61.  
  62.  
  63.    the present and future Internet, and to show how the model can aid in
  64.    the construction of well-engineered routing environments.
  65.  
  66. 4)  Terminology
  67.  
  68.    The following is a brief glossary of OSI terminology.  Formal
  69.    definitions can be found in the OSI Basic Reference Model [4], the
  70.    Internal Organization of the Network Layer [5], and the OSI Routeing
  71.    Framework [1].
  72.  
  73.          "Routeing" is the official ISO spelling of what is more
  74.          commonly spelled "routing."  In this paper, the ISO spelling
  75.          will be used wherever directly quoted from ISO documents, and
  76.          the common spelling used otherwise.
  77.  
  78.       End System (ES)
  79.  
  80.          An OSI system on which applications run.  An End System has
  81.          full seven-layer OSI functionality.  Basically equivalent to an
  82.          Internet Host.
  83.  
  84.       Intermediate System (IS)
  85.  
  86.          An OSI system that performs routing and relaying functions in
  87.          order to provide paths between End Systems.  Intermediate
  88.          Systems have no functionality above the Network Layer (although
  89.          a practical realization of an OSI router will have some amount
  90.          of End System functionality for network management functions,
  91.          among other things).  Basically equivalent to an Internet
  92.          Router.
  93.  
  94.       Subnetwork (SN)
  95.  
  96.          A communications medium that provides a "direct" path between
  97.          Network Layer entities.  This can be realized via a point-to-
  98.          point link, a LAN, a Public Data Network, and so forth.  This
  99.          is essentially equivalent to an Internet Subnet.  It is worth
  100.          noting that, unlike Internet Subnets, OSI Subnetworks are not
  101.          necessarily reflected in the addressing hierarchy, so the
  102.          double meaning of the Internet term "Subnet" (a single IP hop;
  103.          a part of the address hierarchy) does not hold in the OSI
  104.          world.
  105.  
  106.       Open Systems Interconnection Environment (OSIE)
  107.  
  108.          The global collection of Open Systems.  Basically equivalent to
  109.          the Internet.
  110.  
  111.  
  112.  
  113.  
  114. Hares & Katz                                                    [Page 2]
  115.  
  116. RFC 1136          A Model for Routing in the Internet      December 1989
  117.  
  118.  
  119.       Network Service Access Point (NSAP)
  120.  
  121.          A conceptual point on the Network/Transport Layer boundary in
  122.          an End System that is globally addressable (and the address
  123.          globally unambiguous) in the OSIE.  An NSAP represents a
  124.          service available above the Network Layer (such as a choice of
  125.          transport protocols).  An End System may have multiple NSAPs.
  126.          An NSAP address is roughly equivalent to the Internet [address,
  127.          protocol] pair.
  128.  
  129.       Administrative Domain (AD)
  130.  
  131.          "A collection of End Systems, Intermediate Systems, and
  132.          subnetworks operated by a single organization or administrative
  133.          authority.  The components which make up the domain are assumed
  134.          to interoperate with a significant degree of mutual trust among
  135.          themselves, but interoperate with other Administrative Domains
  136.          in a mutually suspicious manner" [1].
  137.  
  138.          A group of hosts, routers, and networks operated and managed by
  139.          a single organization.  Routing within an Administrative Domain
  140.          is based on a consistent technical plan.  An Administrative
  141.          Domain is viewed from the outside, for purposes of routing, as
  142.          a cohesive entity, of which the internal structure is
  143.          unimportant.  Information passed by other Administrative
  144.          Domains is trusted less than information from one's own
  145.          Administrative Domain.
  146.  
  147.          Administrative Domains can be organized into a loose hierarchy
  148.          that reflects the availability and authoritativeness of routing
  149.          information.  This hierarchy does not imply administrative
  150.          containment, nor does it imply a strict tree topology.
  151.  
  152.       Routing Domain (RD)
  153.  
  154.          "A set of End Systems and Intermediate Systems which operate
  155.          according to the same routeing procedures and which is wholly
  156.          contained within a single Administrative Domain" [1].
  157.  
  158.          "A Routeing Domain is a set of ISs and ESs bound by a common
  159.          routeing procedure; namely:
  160.  
  161.          they are using the same set of routeing metrics,
  162.  
  163.          they use compatible metric measurement techniques,
  164.  
  165.          they use the same information distribution protocol, and
  166.  
  167.  
  168.  
  169.  
  170. Hares & Katz                                                    [Page 3]
  171.  
  172. RFC 1136          A Model for Routing in the Internet      December 1989
  173.  
  174.  
  175.          they use the same path computation algorithm" [1].
  176.  
  177.          The "OSI Routeing Framework" further provides a formal
  178.          definition of a Routing Domain, specifying that all ISs within
  179.          a Routing Domain can determine whether an ES within the domain
  180.          is reachable, and if so can derive a path to it.
  181.  
  182.          Routing Domains may be divided into subdomains, not unlike
  183.          subnetting in the Internet.  This allows a hierarchical
  184.          structuring of the domain, permitting containment of the
  185.          topological details of a subdomain with the resultant reduction
  186.          in distributed routing information.
  187.  
  188.          An intra-Routing Domain routing protocol is equivalent to an
  189.          Internet Interior Gateway Protocol (IGP).
  190.  
  191.          An Administrative Domain may contain multiple Routing Domains.
  192.          A Routing Domain may never span multiple Administrative
  193.          Domains.
  194.  
  195.          An Administrative Domain may consist of only a single Routing
  196.          Domain, in which case they are said to be Congruent.  A
  197.          congruent Administrative Domain and Routing Domain is analogous
  198.          to an Internet Autonomous System.
  199.  
  200.       Common Domain (CD)
  201.  
  202.          "An Administrative Domain which is not a member of a higher
  203.          level domain.  A common domain is the highest level in the
  204.          routeing hierarchy.  There is no single domain above the common
  205.          domain.  In this sense, the routeing hierarchy is in fact
  206.          multiple hierarchies, with the common domain as the highest
  207.          element of each hierarchy".
  208.  
  209.          "Where there are multiple common domains, they cooperate as
  210.          peers to make it possible to route to any NSAP in the OSIE"
  211.          [1].
  212.  
  213.          Common Domains have global routing information to the extent
  214.          necessary to route packets to the proper domain.  Each of the
  215.          several peer national backbones in today's Internet may be
  216.          considered to be similar to a Common Domain.  Note that in the
  217.          Internet the hierarchical containment implied by the definition
  218.          of a CD does not really exist; however, there is a level of
  219.          implicit ordering based on topology and policy issues (the
  220.          willingness to be used as a transit network) that can be viewed
  221.          as defining a Common Domain in the Internet.
  222.  
  223.  
  224.  
  225.  
  226. Hares & Katz                                                    [Page 4]
  227.  
  228. RFC 1136          A Model for Routing in the Internet      December 1989
  229.  
  230.  
  231.    For completeness, we offer the following definition for an Internet
  232.    Autonomous System (AS):
  233.  
  234.       "An 'autonomous system' consists of a set of gateways, each of
  235.       which can reach any other gateway in the same system using paths
  236.       via gateways only in that system.  The gateways of a system
  237.       cooperatively maintain a routing data base using an interior
  238.       gateway protocol (IGP)..." [3]
  239.  
  240. 5)  Environment and Goals
  241.  
  242.    The "OSI Routeing Framework" describes the environment for OSI
  243.    routing as well as its goals.  The environment described is a highly
  244.    interconnected, highly heterogeneous collection of LANs and public
  245.    and private networks made up of a diverse collection of equipment
  246.    from multiple vendors.  A number of goals are enumerated, including:
  247.  
  248.       -  Support of multiple subnetwork types
  249.       -  Very large numbers of connected systems
  250.       -  End System simplicity
  251.       -  Multiple organizations with mutual distrust and policy/legal
  252.          restrictions
  253.       -  High performance
  254.       -  Robust and dynamic routing in the face of topological changes
  255.  
  256.    The environment and goals described are a good match for those in the
  257.    Internet.  The Internet crosses multiple types of physical media,
  258.    link layer protocols, and administrative controls.  Routers and hosts
  259.    may come from many vendors.  The Internet has become international in
  260.    scope.  Issues of security and the isolation of bad routing
  261.    information have become international concerns.
  262.  
  263.    The Internet environment, with over 900 highly connected networks
  264.    (and growing exponentially), is very much like the environment the
  265.    OSI model aims to describe.
  266.  
  267. 6)  Structure of Global Routing
  268.  
  269.    The "OSI Routeing Framework" classifies routing into three types:
  270.  
  271.       -  within a Routing Domain
  272.       -  within an Administrative Domain
  273.       -  between Administrative Domains
  274.  
  275.    Routing within a Routing Domain involves a high level of mutual
  276.    trust.  This allows the use of complex, tightly-coupled procedures
  277.    that can make the best use of dynamic, highly interconnected
  278.    environments.
  279.  
  280.  
  281.  
  282. Hares & Katz                                                    [Page 5]
  283.  
  284. RFC 1136          A Model for Routing in the Internet      December 1989
  285.  
  286.  
  287.    Routing Domains may be recursively subdivided into Subdomains in
  288.    order to reduce routing complexity.  The details of a subdomain may
  289.    be largely hidden from other subdomains with an attendant reduction
  290.    in the volume of routing information exchanged.
  291.  
  292.    Intra-Administrative Domain routing is concerned with interconnecting
  293.    multiple Routing Domains within an administration.  Issues may
  294.    include address administration, cost recovery, and policy concerns.
  295.    A moderate level of trust is assumed.  The nature of the interactions
  296.    between Routing Domains can range from being tightly coupled (best
  297.    path routing between two RDs running different routing protocols) to
  298.    being more policy-based.  However, inter-RD routing within an
  299.    Administrative Domain is tightly coordinated and represents a unified
  300.    technical plan.
  301.  
  302.    Inter-Administrative Domain routing is concerned with managing and
  303.    controlling the flow of information in a highly structured way
  304.    between organizations that may require formal multilateral
  305.    agreements.  The issues of concern at this level tend to be
  306.    administrative in nature (legal/political constraints, security,
  307.    access control, etc.).  Multiple agreements between multiple
  308.    administrations are unlikely to be implicitly transitive.  This makes
  309.    the analysis of policy interactions very important.
  310.  
  311. 7)  Mapping the AD/RD Model Onto the Internet
  312.  
  313.    The national network backbones (NSFNET, ARPANET, MILNET, NSN, and
  314.    soon ESNET) can be viewed as Common Domains.  Each may have
  315.    sufficiently global routing knowledge to determine a path to any
  316.    Internet address.
  317.  
  318.    Regional networks are clearly Administrative Domains.  Multilateral
  319.    policy agreements are defined between the regional networks and the
  320.    backbones.  On the other hand, regional networks very often are
  321.    tightly coupled to individual networks and campus networks in terms
  322.    of routing.  In this sense, a regional network could be viewed as a
  323.    Routing Domain with individual campuses thought of as Subdomains.
  324.  
  325.    From the standpoint of routing functionality, it is most useful to
  326.    view a "classic" Autonomous System as a congruent Routing Domain and
  327.    Administrative Domain.  An AS as defined represents both a single IGP
  328.    and a point of policy administration.  The sixteen bit value now
  329.    known as the Autonomous System number may instead be viewed as an
  330.    Administrative Domain number.
  331.  
  332.    In reality, however, many so-called Autonomous Systems today do not
  333.    adhere to the strict definition of an AS.  In theory, an Autonomous
  334.    System is quite similar to a Routing Domain, in which a high level of
  335.  
  336.  
  337.  
  338. Hares & Katz                                                    [Page 6]
  339.  
  340. RFC 1136          A Model for Routing in the Internet      December 1989
  341.  
  342.  
  343.    trust is made between systems, a consistent IGP is run, and full
  344.    routing information is distributed.  On the other hand, AS numbers
  345.    have become an abstraction for policy groupings to backbones.
  346.    Indeed, entire regional networks are viewed by the backbones as a
  347.    single Autonomous System, even though they are not nearly as
  348.    homogeneous as the AS model specifies.  Such entities can be viewed
  349.    as an Administrative Domain containing several Routing Domains.
  350.  
  351.    Although it is true that, in this interpretation, multiple
  352.    nontechnical administrations are represented within a single
  353.    Administrative Domain (in conflict with the definition of an
  354.    Administrative Domain), such structures require a single approach to
  355.    internal routing.  Even if there is not a true administration
  356.    representing the collection of domains (such as a consortium), there
  357.    typically is a technical committee to settle common technical issues.
  358.  
  359. 8)  The AD/RD Model as an Engineering Tool
  360.  
  361.    Current Autonomous Systems cross administrative boundaries with
  362.    impunity.  This works as long as the individual administrations
  363.    operating within the common AS agree to a common technical policy for
  364.    routing and network management.  Connections with other backbones,
  365.    regional networks, and campus networks must be planned, implemented,
  366.    and managed in a coordinated fashion.
  367.  
  368.    This coordination becomes more difficult, but more necessary, as the
  369.    AS grows.  As connectivity and policy become more complex, current
  370.    Autonomous Systems start to fragment.  An example of this is a
  371.    network that is currently a member of an NSFNET regional network but
  372.    will be adding a connection to ESNET.  The administrators of the
  373.    network and the regional network must carefully coordinate the
  374.    changes necessary to implement this connection, including possibly
  375.    altering the boundaries of policy and routing.  A lack of
  376.    coordination could result in routing loops and policy violations.
  377.  
  378.    A point that is being increasingly realized is that the entity
  379.    responsible for exterior or policy routing (be it an Autonomous
  380.    System or an Administrative Domain) must have a common technical
  381.    policy for routing.  The effects of attempting different approaches
  382.    to policy and external routing while maintaining a single AS have
  383.    been painfully evident in real instances in the Internet.
  384.  
  385.    Under the AD/RD model, a routing domain cannot be in two
  386.    Administrative Domains.  For example, if a campus network wants to
  387.    set its own routing policy and enforce it via management of their
  388.    routers, the campus has elected to become a separate Administrative
  389.    Domain.  If that campus uses a common IGP with other campuses, it
  390.    represents an attempt to split a Routing Domain (the regional network
  391.  
  392.  
  393.  
  394. Hares & Katz                                                    [Page 7]
  395.  
  396. RFC 1136          A Model for Routing in the Internet      December 1989
  397.  
  398.  
  399.    with a common IGP) across multiple Administrative Domains (the campus
  400.    and the rest of the regional).  Such arrangements represent dubious
  401.    engineering practice, cause real routing problems, and are disallowed
  402.    by the AD/RD model.
  403.  
  404.    Under the strict Autonomous System model, only one IGP can exist
  405.    within an AS.  However, many regional networks are successfully using
  406.    multiple IGPs.  The AD/RD model allows this valuable routing
  407.    topology.  Such a topology would also be allowed by the AS model if
  408.    it were to be broadened to allow multiple IGPs, in which case an AS
  409.    and an AD would effectively become equivalent.
  410.  
  411. 9)  The AD/RD Model in a Dual Protocol Internet
  412.  
  413.    As the OSI protocol suite is deployed and an OSI Internet is
  414.    constructed, it is very likely that significant portions of the
  415.    current TCP/IP Internet will also carry OSI traffic.  Many router
  416.    vendors provide dual protocol capability today, or will in the near
  417.    future, and the investment in network infrastructure is such that it
  418.    is unlikely that a separate, parallel internet will be established
  419.    for OSI traffic.
  420.  
  421.    It is logical to assume that, in many cases, the same technical and
  422.    administrative boundaries will apply to both DoD IP and OSI
  423.    protocols, and in some cases a single routing protocol may be used to
  424.    support both protocol suites.
  425.  
  426.    Thus, it would be most advantageous to have a common model and common
  427.    nomenclature in order to provide a more unified, manageable routing
  428.    environment.  Given that the OSI Routeing Framework represents the
  429.    model on which OSI routing is built, the use of the AD/RD model to
  430.    describe the existing Internet is an appropriate step toward
  431.    describing and building the combined internet.
  432.  
  433. 10)  Conclusions
  434.  
  435.    The AD/RD model of routing describes the current Internet better than
  436.    existing models because it describes:
  437.  
  438.       -  How Intra-Domain and Inter-Domain relationships work at both
  439.          routing and policy level
  440.  
  441.       -  How routing domains and administrative domains can be
  442.          hierarchically related
  443.  
  444.       -  The existence of multiple national peers
  445.  
  446.       -  A common model for dual protocol internets
  447.  
  448.  
  449.  
  450. Hares & Katz                                                    [Page 8]
  451.  
  452. RFC 1136          A Model for Routing in the Internet      December 1989
  453.  
  454.  
  455.    The expanding Internet has grown from the "core" model with several
  456.    small attached networks to a highly interconnected environment that
  457.    spans several continents.  Several national peer networks serve an
  458.    ever-growing set of regional networks.  The AD/RD model can help
  459.    Internet protocol designers abstract the functional pieces from the
  460.    large Internet.
  461.  
  462.    The Internet grows daily.  Any model of Internet routing needs to
  463.    provide a way to understand and order the growth.  The ISO Routeing
  464.    Framework provides a structure to handle such growth.
  465.  
  466. 11)  References
  467.  
  468.   [1]  ISO, "OSI Routeing Framework", ISO/TR 9575, 1989.
  469.  
  470.   [2]  Rosen, E., "Exterior Gateway Protocol", RFC 827, Bolt Beranek and
  471.        Newman, October 1982.
  472.  
  473.   [3]  Mills, D., "Autonomous Confederations", RFC 975, M/A COM
  474.        Linkabit, February 1986.
  475.  
  476.   [4]  ISO, "Open Systems Interconnection--Basic Reference Model", ISO
  477.        7498.
  478.  
  479.   [5]  ISO, "Internal Organization of the Network Layer", ISO 8648.
  480.  
  481.    ISO documents can be obtained from the following source:
  482.  
  483.       American National Standards Institute
  484.       1430 Broadway
  485.       New York, NY  10018
  486.       (212) 642-4900
  487.  
  488.    Additionally, a number of private firms are authorized to distribute
  489.    ISO documents.
  490.  
  491. Security Considerations
  492.  
  493.    Security issues are not addressed in this memo.
  494.  
  495. Authors' Addresses
  496.  
  497.    Susan Hares
  498.    Merit/NSFNET
  499.    1075 Beal Ave.
  500.    Ann Arbor, MI  48109
  501.  
  502.  
  503.  
  504.  
  505.  
  506. Hares & Katz                                                    [Page 9]
  507.  
  508. RFC 1136          A Model for Routing in the Internet      December 1989
  509.  
  510.  
  511.    Phone:  (313) 936-3000
  512.  
  513.    Email:  skh@merit.edu
  514.  
  515.  
  516.    Dave Katz
  517.    Merit/NSFNET
  518.    1075 Beal Ave.
  519.    Ann Arbor, MI  48109
  520.  
  521.    Phone:  (313) 763-4898
  522.  
  523.    Email:  dkatz@merit.edu
  524.  
  525.  
  526.  
  527.  
  528.  
  529.  
  530.  
  531.  
  532.  
  533.  
  534.  
  535.  
  536.  
  537.  
  538.  
  539.  
  540.  
  541.  
  542.  
  543.  
  544.  
  545.  
  546.  
  547.  
  548.  
  549.  
  550.  
  551.  
  552.  
  553.  
  554.  
  555.  
  556.  
  557.  
  558.  
  559.  
  560.  
  561.  
  562. Hares & Katz                                                   [Page 10]
  563.