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Text File  |  1988-12-01  |  12KB  |  296 lines

  1. IEN-122                                Danny Cohen
  2.                                         I  S  I
  3.                             31 October 1979
  4.                                         Halloween
  5.  
  6.  
  7.                    On Addressing and Related Issues.
  8.               (or: Fuel for a Discussion)
  9.                    ---------------------------------
  10.  
  11.  
  12. This note is about addressing of hosts on local nets.
  13.  
  14.  
  15. THE AXIOM-A1
  16.  
  17. According to our current model a local net  (LN)  is  an  InterNetworkly
  18. (like  "internationally")  known  network,  having an 8-bit Net-ID (NID)
  19. assigned by the czar, registered in the official registry, etc., etc.
  20.  
  21. Furthermore, we have Axiom-A1 which states that:
  22.  
  23.           (A1): All Gateways know how to get to ALL Networks.
  24.  
  25. Here,  both "Gateway" and "Network" are spelled with capital letters  to
  26. indicate  that  they  are part of the global InterNetwork Environment as
  27. opposed to some trivial network or gateway, like the  hidden  ones,  for
  28. example.
  29.  
  30. An interesting question is: "Is every local network a Network?".
  31.  
  32. Now the answer seems to be "yes".   I beg to differ.
  33.  
  34. I cannot escape the feeling that if we hold to  this  practice  we  will
  35. soon  find that slow nets, like the ARPANET, cannot keep up with all the
  36. inter-Gateways traffic needed for all Gateways to  know  all  about  all
  37. Networks,  or  at  least about their existence and how to get there.  In
  38. addition the storage capacity to keep this information and the cycles to
  39. process  it  may  also exceed any reasonable estimate.  In addition, the
  40. 8-bit field may turn out to be too small for the NID.
  41.  
  42. This fear is based on the experience with  the  ARPANET  routing  update
  43. which was frequent when the net was lightly loaded,  hence least needed,
  44. and less frequent when it was needed the most,  when the net was heavily
  45. loaded.
  46.  
  47. Also,  so far we have 31 NID's assigned (according to page 2 of IEN-117,
  48. August 79) and this does not even include the 10 telephone lines each of
  49. which has to be treated as a Network, according to Dave Clark; the 3 (at
  50. least)  LN's  at  ISI,  at Lincoln, SRI, LLL, LBL, CMU and more.  In the
  51. very near future every installation will have an  LN  (DECNETS  and  the
  52. like) and probably so will any medium and big computer system.
  53.  
  54.                                   Page 2
  55.  
  56. If every PDP-10 (and bigger) computer has a  local  net  to  communicate
  57. with its devices, file systems and the like, and if local nets have NIDs
  58. then we may need LOTS of bits in LOTS of tables, and lots of  cycles  to
  59. process  them,  if we ever manage to get enough bandwidth to communicate
  60. them.
  61.  
  62. I propose the following:
  63.  
  64.     *  Let NID='377 be an escape-code, and NID=0 mean "this-Net".
  65.  
  66.     *  Let networks which have only one connection to the IN-environment
  67.        (e.g., one Gateway only) be defined as Ln's.  Note, net, not Net.
  68.  
  69.     *  Let Ln-addresses be 24 bit wide.  The value 24 is used  here  for
  70.        convenience only.  Obviously it may assume any other value, as is
  71.        needed for any particular network.
  72.  
  73.     *  Let Ln's not have  NID's!!!  and  their  gateways  considered  as
  74.        gateways (not Gateways); and
  75.  
  76.     *  Use source-routing to get to the hosts on these Ln's.
  77.  
  78. Hence, if there is a local net at site-X,  which  is  connected  to  the
  79. IN-environment via IMP-Y on the ARPANET, then the addresses of processes
  80. on this net should be:
  81.  
  82.          <NID=ARPANET> <IMP=Y> <HOST/LINK=Local-gateway>
  83.          <NID='377> <the 24-bit address of that process>
  84.  
  85. Note that this is a 64-bit address !!
  86.  
  87. In comparison, now we have only 32-bit addresses, such as:
  88.  
  89.          <NID=X> <the 24-bit address of that process>
  90.  
  91. However,  for sites on Networks with only  16-bit addressing  (e.g., the
  92. ARPANet and WBnet) it is  most advantegous to have local nets with 8-bit
  93. addressing  only,  since  this allows packing of the entire address in a
  94. single IP-address without the need for source-routing.
  95.  
  96. For example,  the IP-address of host-123   on  the  local-net  which  is
  97. connected  to  the INE via the gateway which is on interface-3 of IMP-22
  98. could be:
  99.  
  100.           <NID=ARPANet> <IMP=22> <HOST=3> <Ln=123>
  101.  
  102. The main idea is that if all the communication to X has to pass  through
  103. "g"  then  there  is  absolutely  no point in propagating to the outside
  104. world any information about the  structure  of  the  environment  inside
  105. (i.e., "inwards" or "beyond") of "g".
  106.  
  107.                                   Page 3
  108.  
  109. If CMU, for example, has 5 local nets, all of which are connected to the
  110. world  via  the  same IMP, then there is absolutely no point in treating
  111. them as Networks with NID's, and polluting the  world  with  information
  112. about  them, how to get to them etc., since the only way to get there is
  113. to get first to the ARPANET and then to the CMU-IMP.
  114.  
  115. Proliferation of information which is not needed may be very costly,  in
  116. storage, in cycles, and in bandwidth.
  117.  
  118. I don't believe that the fact that  someone  adds  a  local  network  in
  119. Timbaktoo has to be propagated to all the Gateways.
  120.  
  121. In summary: Let's adopt the policy of  non-proliferation  of  NID's  and
  122. let's use source routing.
  123.  
  124. THE THEOREMS T1, T2 and T3
  125.  
  126. The following three theorems have been proven experimentally and require
  127. no more discussion:
  128.  
  129.          (T1): Any fixed size field will be found to be too small.
  130.  
  131.          (T2): Any fixed number of fields will be found to be too small.
  132.  
  133.          (T3): You can fool T1, or T2, but not both.
  134.  
  135. It is important to understand that T1 is not the only  reason  to  avoid
  136. Networks  proliferation.   By having a very-very long NID field (say 100
  137. bits) T1 may be fooled for some time.
  138.  
  139.  
  140. THE POSTULATE-P1
  141.  
  142. Addressing hosts and processes which have several  physical  connections
  143. with the INE (the InterNetwork Environment, or "Catenet") is a messy and
  144. nasty problem.
  145.  
  146. This problem may be stated as:  "What is the  address  of  X  if  it  is
  147. connected with the INE both as HOST-m on NET-i and as HOST-n on NET-j?".
  148.  
  149. If X is a network,  say NET-k,  then there are Gateways in between,  and
  150. according  to  Axiom-A1 there  is  no problem in addressing it as NET-k,
  151. since all the Gateways anywhere know how to get to it.
  152.  
  153. But if X is a host,  or any other  non-network  type  of  process,  then  
  154. there is a problem with its dual-homing (or better: multiple-homing).
  155.  
  156. If the choice between the multiple  addresses  is left  to  any  process
  157. which  tries  to  communicate  with  X  then  we  have to admit that our
  158. communication system is  not  capable  of  solving  ALL  the  addressing
  159. issues,  and  push this problem "up" into hosts.  It goes without saying
  160. that this does not mean that people (like senders of text messages) have
  161. to remember these multiple addresses, and that programs and tables could
  162. be used for it.
  163.  
  164.                                   Page 4
  165.  
  166. Here is where Postulate-P1 is defined.
  167.  
  168.           (P1): Every process should have only one IN-address.
  169.  
  170. This  is  possible  to  achieve  by  simply  defining  any  process,  or
  171. collection of processes, as a Network.  For example, if hosts (which are
  172. not Gateways) and local networks which have more than one connection  to
  173. the  INE,  are  defined as Networks, with their own NID's, then Axiom-A1
  174. guarantees that Postulate-P1 is always true.
  175.  
  176. Note how  nicely  this  alleviates  the  problem  of  handling  multiple
  177. addressing,  source routing, the mess required to handle variable length
  178. addresses, and more.
  179.  
  180. THE INNER STRUCTURE OF GATEWAYS
  181.  
  182. After establishing both Axiom-A1 and Postulate-P1 the  addressing  issue
  183. is  totally  under  control.   There  may  be  a  slight difficulty with
  184. handling the number of Networks which are required, but T1 can always be
  185. fooled by assigning a very long field for the NID and by  assuming  that
  186. the bandwidth, the storage and  the  cycles  are  avilable  at  all  the
  187. Gateways to handle all the information about ALL these Networks.
  188.  
  189. Next, consider a process P which is  inside  the  Gateway  G(i,j)  which
  190. connects NET-i with NET-j.  Such a process may deal with access control,
  191. checks and balance, routing, or any of many other possible issues.
  192.  
  193. What is the address of this process?
  194.  
  195. G(i,j) is both HOST-m on NET-i and HOST-n on NET-j, just like X above.
  196.  
  197. Since our Postulate-P1 does not allow multiple homing, we cannot let the
  198. address of this process be
  199.  
  200.             either  <NET=i><HOST=m><P>  or  <NET=j><HOST=m><P>
  201.  
  202. Hence, we must define the inside the Gateway to be another Network.
  203.  
  204. The new Network is obviously connected both to NET-i and to NET-j.   But
  205. how?  Simply, as shown in <**> below:
  206.  
  207.           <**> Via  two  Gateways,  each  of  which is itself
  208.                a Network with an InterNetworkly known NID.
  209.  
  210.                How is each of  these  Networks  connected  to
  211.                its own neighboring Networks? Simply, as shown
  212.                in <**> above.
  213.  
  214. Well, this does not seem to jibe perfectly with  the  notion  of  finite
  215. length NID-fields...   By the way,  I suspect that you did not trace the
  216. above explanation to its logical termination.  Did you?
  217.  
  218. There are several tacks one may take here to  mend  this  situation.   I
  219. dare say that un-adopting Postulate-P1 is one of the better ones.
  220.  
  221.                                   Page 5
  222.  
  223. Let's do it, hence we accept  that  the  multiple-homing  issue  is  not
  224. necessarily always solved completely by the Gateways.
  225.  
  226. There is a lot to be said about multiple-addressing but this is left for
  227. yet another note.
  228.  
  229. Once this heresy is introduced -- even Local Networks with more than one
  230. connection to INE may be treated as Ln's without NID's !!
  231.  
  232.  
  233. CONCLUSION
  234.  
  235. Local networks, regardless of the number of connections which they  have
  236. to the INE, should NOT be treated as Networks with NID's.
  237.  
  238. AFTERTHOUGHTS
  239.  
  240. The network forefathers demonstrated remarkable foresight by  allocating
  241. an  8-bit  field  for  HOSTs  on  the ARPANet.  The notions of that many
  242. hosts, that many IMPs and several computers connected to a single IMP at
  243. one location were ahead of their time.
  244.  
  245. Since then the scenario developed in several directions.  First,  it  is
  246. not  THE network any more.  Many networks, of different technologies are
  247. in existence.  Second, on many occasions there is more than one computer
  248. at the same location.
  249.  
  250. The concept of HOST is gradually and  implicitly  replaced  by  the  new
  251. concept of SITE.  Here "site" is some combination of an organization and
  252. a certain location, like "ISI", "MIT" or "BBN", but not  like  "DoD"  or
  253. "Cambridge".
  254.  
  255. The association of processes, people, files, devices is not per-host, as
  256. it  used to be, but more and more per-site.  This is especially apparent
  257. when text messages ("mail") are discussed.  It is typically expressed by
  258. statements  like:  "I  know that he is at MIT, but have no idea on which
  259. machine there, and don't even care to know!".
  260.  
  261. I suspect  (but  am  not  quite  sure)  that  the  similarities  between
  262. local-networking  and  Networking  (a  la ARPANet, WBCNet and PRNet) are
  263. deeper than just a lucky coincidence, but less than a  deep  fundamental
  264. phenomena.
  265.  
  266. Treating local networks with all the "glory" which  is  associated  with
  267. "real"  (or  "global")  networks -- may be misleading and may cause more
  268. artifacts than what we bargain for.
  269.  
  270.                     Let's think about it......
  271.  
  272.                                   Page 6
  273.  
  274. A COMMENT ABOUT MULTIPLE-ADDRESSING.
  275.  
  276. Without suggesting anything to the INE,  following are some examples  of
  277. the handling of multiple-addressing in Telephonia.
  278.  
  279. My addresses, at ISI,  are 1-213-822-1511 thru 1-213-822-1519 (plus some
  280. non-contigious numbers).   However,  no one  outside  of ISI has to know
  281. these numbers, since all the communication which is addressed to the one
  282. of them is automatically re-routed to the rest, if so needed.
  283.  
  284. I have one address at ISI, and another at home.   The re-routing between
  285. them  takes  place  outside the "pure" communication system,  unless its
  286. definition is augmented to include the human operators, secretaries, and
  287. the like.
  288.  
  289. If I am not around  someone probably can provide the sought information.
  290. This multi-address (of the information!) is the choice  of  whom-to-ask.
  291. It is very difficult to stretch the definition of  communication  sytems
  292. to include that.
  293.  
  294. These examples show that in Telephonia  the multiple-addressing issue is
  295. handled at several levels. Maybe the same is true for internetting, too.
  296.