home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Info 1994 March / Internet Info CD-ROM (Walnut Creek) (March 1994).iso / inet / ien / ien-155 < prev    next >
Text File  |  1988-12-01  |  19KB  |  532 lines
  1.                                                        INDRA
  2.                                                        Working
  3.                                                        Paper
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  
  9.      INDRA Note 967
  10.      IEN 155
  11.      12th August 1980
  12.  
  13.  
  14.  
  15.  
  16.  
  17.  
  18.  
  19.  
  20.  
  21.  
  22.      The Yellow Book Transport Service: Principles and Status
  23.  
  24.                           C. J. Bennett
  25.  
  26.  
  27.  
  28.  
  29.  
  30.                ABSTRACT:  This  note  is  a  brief
  31.                summary  of  the  principles of the
  32.                Yellow Book Transport Service. This
  33.                service  is likely to be adopted as
  34.                the  UK  Standard   for   transport
  35.                service,   and   is   being  widely
  36.                promoted   amongst    international
  37.                standardisation bodies.
  38.  
  39.  
  40.  
  41.  
  42.  
  43.                  Department of Computer Science
  44.  
  45.                     University College London
  46.  
  47.  
  48.  
  49.  
  50.  
  51.  
  52.  
  53.  
  54.  
  55.  
  56.  
  57.  
  58.  
  59.  
  60.  
  61.      1. Introduction
  62.  
  63.        A recent INDRA Note  [1],  also  issued  as  an  IEN,
  64.      defined an enhancement of TCP [2] to support the Yellow
  65.      Book  transport  service  [3].  This  note   caused   a
  66.      considerable  furore  in  certain sections of the DARPA
  67.      Internet group, largely because there was  very  little
  68.      awareness  of  what  the Yellow Book was, what its aims
  69.      were, what standing it had, and what relevance  it  had
  70.      to the DARPA Internet. The aim of this IEN is to remedy
  71.      this situation, by providing a  brief  summary  of  the
  72.      Yellow  Book,  and  relating  it to other international
  73.      standards activity.
  74.  
  75.  
  76.      2. Status of the Yellow Book
  77.  
  78.        The term 'Yellow Book' is the popular  name,  derived
  79.      from  the colour of the cover of 'A Network Independent
  80.      Transport  Service'.  This  is  one  of  a  series   of
  81.      documents  defining  a  set  of  protocols and services
  82.      being defined within Britain by Study  Group  Three  of
  83.      the  UK Post Office PSS Users Forum and closely related
  84.      bodies  such  as  the  Department  of  Industry's  Data
  85.      Communications  Protocol  Unit.   The  intent  of these
  86.      documents is to define interim  UK  national  standards
  87.      prior  to  the  adoption  of international standards by
  88.      bodies such as ISO and CCITT later in the 1980s, and by
  89.      so   doing   to   influence   the  direction  of  these
  90.      international standards.
  91.  
  92.        The other documents in the series are [4-6]: the Blue
  93.      Book  (defining  a  Network  Independent  File Transfer
  94.      Protocol),  the  Green  Book  (defining   a   Character
  95.      Terminal service), and the Red Book (defining a Network
  96.      Independent Job Transfer  and  Manipulation  Protocol).
  97.      The  remaining colours - orange indigo and violet - are
  98.      reserved.  Although the protocols are clearly  related,
  99.      they  are,  with  the  exception  of  the  Green  Book,
  100.      intended to  be  self  contained.   Thus  it  is  quite
  101.      possible   to  implement  the  Blue  Book  FTP  without
  102.      requiring the Yellow Book transport service,  and  such
  103.      an  implementation  has  in  fact been available on the
  104.      ARPANET above both NCP and TCP since mid 1979.
  105.  
  106.        The Yellow Book is in  principle  accepted  as  a  UK
  107.      standard.  It  was  first  proposed  in  1979,  and the
  108.      current definition, of February 1980, is still a  draft
  109.      text.  However  it  is  expected  that  something  very
  110.      similar to the current Yellow Book will be  adopted  by
  111.      the  PSS  Users  Forum  later  in 1980, and a Transport
  112.      Service    Implementors    group,     consisting     of
  113.      representatives from UK universities, manufacturers and
  114.      users, are currently bringing up implementations.
  115.  
  116.  
  117. Bennett                         1                       INDRA 967
  118.  
  119.                          The Yellow Book
  120.  
  121.  
  122.        On the international front, the Yellow Book has  been
  123.      circulated  amongst  groups  concerned  with  transport
  124.      protocol    standardisation    within    CCITT,     ISO
  125.      (International  Standards  Organisation)  and ECMA (the
  126.      European Computer Manufacturers' Association).   It  is
  127.      not the only proposal - ECMA in particular are evolving
  128.      one of their own [7] - and some of the concepts are not
  129.      totally   in   accord   with   the   ideas   of   these
  130.      organisations. For instance, the major stumbling  block
  131.      to its adoption as the transport layer within the ISO 7
  132.      layer architecture [8] is its  addressing  concept,  as
  133.      the  ISO  model  assumes  all  addressing  and  routing
  134.      problems have been resolved by this stage (in my view a
  135.      weakness  of  the  ISO  model).  It is however the most
  136.      completely specified proposal being  circulated  within
  137.      these   forums,   and   should  heavily  influence  the
  138.      international standards which are finally adopted.
  139.  
  140.  
  141.      3. The Yellow Book
  142.  
  143.      3.1 Aim of Yellow Book
  144.  
  145.        The purpose of the Yellow  Book  is  defined  by  its
  146.      title  -  it  aims  to  define a transport service, for
  147.      point  to  point  synchronised   sequenced   fullduplex
  148.      communication,   independently   of  the  structure  of
  149.      underlying communication media. In particular  it  aims
  150.      to   provide  endpoint  communication  across  multiple
  151.      independent networks.
  152.  
  153.        The Yellow Book  concept  has  three  major  aspects.
  154.      These  are:  the  notion of multiple-domain addressing,
  155.      the notion of a network independent  service,  and  the
  156.      notion of network dependent enhancements to support it.
  157.      In addition the document defines optional  multiplexing
  158.      and  simple  data structuring facilities which will not
  159.      be discussed further here.
  160.  
  161.  
  162.      3.2 Yellow Book Addressing
  163.  
  164.        The central picture of the internet  world  that  the
  165.      Yellow  Book propounds is that there exists a number of
  166.      mutually independent and noninteracting name spaces, or
  167.      domains,  each  one of which has some system for naming
  168.      all addressable objects in some fashion which is global
  169.      to that naming domain [9]. The finer structure of these
  170.      naming domains is not visible to the Yellow  Book,  and
  171.      for  the purposes of discussion, a naming domain may be
  172.      thought of as a component network.
  173.  
  174.  
  175.  
  176. Bennett                         2                       INDRA 967
  177.  
  178.                          The Yellow Book
  179.  
  180.  
  181.  
  182.        Two examples of such domains  are  the  international
  183.      public  data  network  system,  whose  naming domain is
  184.      defined by CCITT  recommendation  X121  [10],  and  the
  185.      DARPA  Catenet  [11], which is a multinetwork structure
  186.      with a superimposed global naming mechanism. Other  may
  187.      be based on large commercial networks such as the SWIFT
  188.      or SITA systems. One of the main points of  controversy
  189.      centres  on  whether  this  picture  is  realistic,  or
  190.      whether instead  some  single  system  (people  usually
  191.      think  of  X121)  will  eventually be used for all data
  192.      networks in the world.
  193.  
  194.        A gateway visible within the Yellow Book is a  system
  195.      which sits between two or more such naming domains, and
  196.      understands the naming systems in all domains to  which
  197.      it  is  connected.   An  object  in  one  naming domain
  198.      addresses an object in another domain by  specifying  a
  199.      concatenation  of  addresses,  each  component being an
  200.      address within some domain. This effectively defines  a
  201.      route   to   the   destination   through  a  series  of
  202.      intermediate gateways. Thus if the Catenet is connected
  203.      to the international public system by some common host,
  204.      the TCP process could specify the address of a  machine
  205.      in  the  international  public  system by a name of the
  206.      form:
  207.  
  208.      /<TCP address of YB gateway>/<X121 address of destination>/
  209.  
  210.      This address has two components, only one of  which  is
  211.      in active use at any given point. The gateway specified
  212.      within such a component can obtain the address  of  the
  213.      source  within  that naming domain, and on this basis a
  214.      reverse path can be built.  Thus the  TCP/X121  gateway
  215.      will construct the component
  216.  
  217.                     /<TCP address of source>/
  218.  
  219.      to which the destination will prepend the X121  address
  220.      of the gateway to complete the reverse path:
  221.  
  222.      /<X121 address of YB gateway>/<TCP address of source>/
  223.  
  224.      The destination may optionally attach a  local  process
  225.      ID,  to  create what is known as a RECALL address, if a
  226.      function such as a logger is required.
  227.  
  228.        Technically the most  controversial  aspect  of  this
  229.      addressing  procedure is its use for transferring third
  230.      party references.  Clearly, two parties A and B will in
  231.      general  have  different routes to, and hence different
  232.      addresses for, a third party C. If A needs to pass B  a
  233.  
  234.  
  235. Bennett                         3                       INDRA 967
  236.  
  237.                          The Yellow Book
  238.  
  239.  
  240.  
  241.      reference to C, he could pass his address for C  and  B
  242.      could  then  use the path A.C to reach C. However, this
  243.      requires A to act as a gateway on the route to  C,  and
  244.      the  route  so  obtained may cause data to pass through
  245.      intermediate gateways twice. Hence a procedure has been
  246.      defined  whereby a third party reference is declared to
  247.      a gateway, which may then attempt to parse  it.  If  it
  248.      can  it  modifies  the reference accordingly, so that a
  249.      more optimal address is actually given to B.
  250.  
  251.        Although in principle this addressing procedure could
  252.      be  used  with  every  internet  packet for an internet
  253.      datagram system, this would be prohibitively  expensive
  254.      in  terms of processing time. It is therefore envisaged
  255.      that the internet path is a set of concatenated virtual
  256.      calls.
  257.  
  258.  
  259.      3.3 Yellow Book Service
  260.  
  261.        The  Yellow  Book  defines  a  number  of   primitive
  262.      functions  which  the transport service supplies to the
  263.      user at the transport service interface, and cause  the
  264.      generation  of  transport service messages. The service
  265.      definition   provides   the   Yellow   Book's   network
  266.      independence,  as  it  is  possible  to  'enhance'  any
  267.      particular network interface  to  reach  the  level  of
  268.      service of the interface.
  269.  
  270.        The basic primitives are as follows:
  271.  
  272.       (i)    CONNECT: This  initiates  an  endpoint  virtual
  273.              circuit.  The  traversal of the CONNECT request
  274.              triggers the construction of the address of the
  275.              reverse path in the fashion described above.
  276.  
  277.       (ii)   ACCEPT: This signals the successful setting  up
  278.              of   the   source  to  destination  path.  Each
  279.              component network may have its own  method  for
  280.              setting   up   a   call   across  it,  but  the
  281.              CONNECT/ACCEPT exchange verifies that the  path
  282.              has been set up from end to end.
  283.  
  284.       (iii)  DATA: Data messages are sent from end to end in
  285.              sequence  without  loss  or  duplication in the
  286.              normal virtual circuit fashion.
  287.  
  288.       (iv)   EXPEDITED: Expedited data messages are priority
  289.              messages  which  jump  ahead of the normal data
  290.              sequence where possible.
  291.  
  292.  
  293.  
  294. Bennett                         4                       INDRA 967
  295.  
  296.                          The Yellow Book
  297.  
  298.  
  299.  
  300.       (v)    PUSH:  A  push  forces  the  transmission   and
  301.              delivery   of   data   currently   buffered  at
  302.              intermediate  gateways  or  at  the  source  or
  303.              destination. It corresponds to a TCP EOL.
  304.  
  305.       (vi)   ADDRESS: This is  a  data  message  marked  for
  306.              address  parsing,  so  that  it may be used for
  307.              transferring   third   party   references    as
  308.              described above.
  309.  
  310.       (vii)  RESET: This flushes messages currently buffered
  311.              in the pipe, and must be answered by a RESET in
  312.              the reverse direction. It does  not  cause  the
  313.              connection to break.
  314.  
  315.       (viii) DISCONNECT: The  breaks  the  connection.  Like
  316.              RESET,   it  causes  buffered  messages  to  be
  317.              flushed, and must be answered with  a  matching
  318.              DISCONNECT.
  319.  
  320.  
  321.        With each primitive there are associated a number  of
  322.      qualifying attributes. Details of these may be found in
  323.      the Yellow Book.
  324.  
  325.        The relationships  and  permitted  exchanges  of  the
  326.      various messages are defined in some detail in terms of
  327.      state diagrams for the two  endpoints.  These  diagrams
  328.      give  the  semantics  of  the endpoint protocol for the
  329.      virtual connection.
  330.  
  331.  
  332.      3.4 Network Enhancement
  333.  
  334.        The syntax of the Yellow Book messages,  as  distinct
  335.      from  the  semantics  as defined above, is dependent on
  336.      the underlying network  services  available  from  each
  337.      component  network.  It  may be possible to use network
  338.      services directly to achieve a  Yellow  Book  function;
  339.      there  may be services which can be used in association
  340.      with  Yellow  Book  messages;  there   may   be   local
  341.      advantages to particular encodings.
  342.  
  343.        Thus to complete the definition of  the  Yellow  Book
  344.      service  definition,  a  syntax  must  defined for each
  345.      component network.  The  Yellow  Book  itself  contains
  346.      annexes  defining  such  enhancements  for  X25 and X21
  347.      networks. An enhancements for ring networks  using  the
  348.      BSP  protocol  has been defined, and IEN 154 contains a
  349.      proposed definition of a TCP enhancement which could be
  350.      used  to  support the Yellow Book. In general, provided
  351.  
  352.  
  353. Bennett                         5                       INDRA 967
  354.  
  355.                          The Yellow Book
  356.  
  357.  
  358.  
  359.      these enhancements support the Yellow  Book  semantics,
  360.      their  specification  is  a matter local to the network
  361.      concerned.  The gateway is expected to map the  formats
  362.      of  the  messages  as  appropriate,  and to trigger any
  363.      local supporting action which takes place.
  364.  
  365.        The network enhancements will normally be based on  a
  366.      virtual  call  interface  such  as  TCP  or  X25.  This
  367.      considerably  simplifies  their  definition.  In  cases
  368.      where   such   an   interface  is  not  available,  the
  369.      enhancement will be considerably more complex to ensure
  370.      the  proper  sequencing  and  completeness  of the data
  371.      transferred.
  372.  
  373.  
  374.      3.5 Summary
  375.  
  376.        Compared to the DARPA Catenet an Internet based  upon
  377.      the  Yellow Book is a much more loosely coupled system.
  378.      There  is  no  global  address  space  imposed  on  the
  379.      Internet, and it is assumed that it will be possible to
  380.      make  use  of  local  network  facilities.  Thus  local
  381.      network  independence  is  retained  to  a  far greater
  382.      degree than the Catenet achieves. The agreement that is
  383.      required   is   to  implement  a  gateway  between  two
  384.      networks, but this is essentially a bilateral agreement
  385.      between  the network administrations concerned and does
  386.      not  require  any  global  agreement  as   to   gateway
  387.      structure.
  388.  
  389.        There is of course  a  price  to  be  paid  for  this
  390.      independence.  The system is essentially a virtual call
  391.      system, and therefore has none of  the  advantages  (or
  392.      disadvantages!) to be obtained from the dynamic routing
  393.      and flexible  recovery  mechanisms  possible  within  a
  394.      datagram   system   such  as  the  Catenet.  While  the
  395.      addressing scheme is extremely  flexible  in  terms  of
  396.      responsiveness  to  topology  changes  and  growth,  it
  397.      throws the burden of knowledge of the internet topology
  398.      onto  the  higher  level processes, and the third party
  399.      problem points out  that  it  is  easy  to  use  it  to
  400.      disadvantage.
  401.  
  402.        Although the Yellow Book proposals can be regarded as
  403.      fairly  firm,  the  details of the service provided are
  404.      still subject to debate. Clearly it has been influenced
  405.      to  some  extent  by X25 - particularly as to the RESET
  406.      and  DISCONNECT  functions  (the  CONNECT/ACCEPT  is  a
  407.      consequence   of  the  addressing  scheme).  The  major
  408.      technical debate centres on the ADDRESS primitives  and
  409.      on  whether  multiplexing  should  be  embodied  as  an
  410.  
  411.  
  412. Bennett                         6                       INDRA 967
  413.  
  414.                          The Yellow Book
  415.  
  416.  
  417.  
  418.      essential Yellow Book service.
  419.  
  420.        Yellow Book and TCP are both attempting to provide  a
  421.      transport  service,  but  they  are  doing  so  in very
  422.      different environments. The  difference  is  such  that
  423.      there is no fundamental conflict in the two approaches.
  424.      Within the Yellow Book environment the DARPA Catenet is
  425.      a  single  subsystem.   The  TCP  enhancement needed to
  426.      support a full  Yellow  Book  may  appear  to  be  just
  427.      another  user  protocol  to TCP. Higher level protocols
  428.      may have their  transport  service  interfaces  defined
  429.      semantically  in  such a way that they can be installed
  430.      above TCP, for  'local'  Catenet  operation,  or  above
  431.      Yellow  Book,  for  more  general operation, with equal
  432.      ease.
  433.  
  434.  
  435.      4. References
  436.  
  437.  
  438.      [1] - C. J. Bennett. Realization  of  the  Yellow  Book
  439.            Transport  Service Above TCP. IEN 153, July 1980.
  440.            (Revised and reissued as IEN 154 in August 1980)
  441.  
  442.      [2] - Information  Sciences  Institute:   "Transmission
  443.            Control Protocol" IEN 129. January 1980.
  444.  
  445.      [3] - PSS User Forum  Study  Group  Three:  "A  Network
  446.            Independent   Transport   Service"   SG3/CP(80)2.
  447.            February 1980.
  448.  
  449.      [4] - High Level Protocol Group: "A Network Independent
  450.            File  Transfer  Protocol"  HLP/CP(78)1.  December
  451.            1977. (Revision expected October 1980)
  452.  
  453.      [5] - PSS User  Forum  Study  Group  Three:  "Character
  454.            Terminal Protocols on PSS." BIG/CP(79)11. October
  455.            1979 (Under revision).
  456.  
  457.      [6] - Data Communication Protocol Unit  Working  Group:
  458.            "A   Network   Independent   Job   Transfer   and
  459.            Manipulation  Protocol."  DCPU/JTMP(80)1.   April
  460.            1980.
  461.  
  462.      [7] - ECMA: "Standard ECMA  Transport  Protocol:  Third
  463.            Draft." ECMA/TC24/80/17. January 1980.
  464.  
  465.      [8] - ISO/TC97/SC16:  "Open  Systems  Interconnection".
  466.            ISO/TC97/SC16/N227 September 1979.
  467.  
  468.      [9] - P. F.  Linington,  V.  Hathway:  "The  Addressing
  469.  
  470.  
  471. Bennett                         7                       INDRA 967
  472.  
  473.                          The Yellow Book
  474.  
  475.  
  476.  
  477.            Requirements  of   a   Transport   Service."   in
  478.            "Kommunikation     in    verteilten    Systemen",
  479.            Springer-Verlag Press, Berlin, December 1979.
  480.  
  481.      [10] - CCITT: "International Numbering Plan for  Public
  482.            Data Networks." Recommendation X121. Geneva 1978.
  483.  
  484.      [11] - Information  Sciences  Institute.  "Internetwork
  485.            Datagram Protocol" IEN 128 January 1980.
  486.  
  487.  
  488.      Copies of references 3-6 may be obtained from:
  489.  
  490.            Dr P. F. Linington
  491.            Data Communication Protocols Unit
  492.            8 Corn Exchange St
  493.            Cambridge
  494.            UNITED KINGDOM
  495.  
  496.  
  497.  
  498.  
  499.  
  500.  
  501.  
  502.  
  503.  
  504.  
  505.  
  506.  
  507.  
  508.  
  509.  
  510.  
  511.  
  512.  
  513.  
  514.  
  515.  
  516.  
  517.  
  518.  
  519.  
  520.  
  521.  
  522.  
  523.  
  524.  
  525.  
  526.  
  527.  
  528.  
  529.  
  530.  
  531. Bennett                         8                       INDRA 967
  532.