home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Unix System Administration Handbook 1997 October / usah_oct97.iso / rfc / 1600s / rfc1680.txt < prev    next >
Text File  |  1994-08-03  |  18KB  |  396 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7. Network Working Group                                     C. Brazdziunas
  8. Request for Comments: 1680                                      Bellcore
  9. Category: Informational                                      August 1994
  10.  
  11.  
  12.                      IPng Support for ATM Services
  13.  
  14. Status of this Memo
  15.  
  16.    This memo provides information for the Internet community.  This memo
  17.    does not specify an Internet standard of any kind.  Distribution of
  18.    this memo is unlimited.
  19.  
  20. Abstract
  21.  
  22.    This document was submitted to the IETF IPng area in response to RFC
  23.    1550.  Publication of this document does not imply acceptance by the
  24.    IPng area of any ideas expressed within.  Comments should be
  25.    submitted to the big-internet@munnari.oz.au mailing list.
  26.  
  27. Executive Summary
  28.  
  29.    This white paper describes engineering considerations for IPng as
  30.    solicited by RFC 1550 [1].  IPng should provide support for existing
  31.    and emerging link technologies that it will be transported over. Link
  32.    technologies like Ethernet simply multiplex traffic from upper layer
  33.    protocols onto a single channel. "Sophisticated" link technologies
  34.    like ATM are emerging in the marketplace allowing several virtual
  35.    channels to be established over a single wire (or fiber) potentially
  36.    based on an applications' network performance objectives.
  37.  
  38.    Support for both "sophisticated" (ATM) and existing link technologies
  39.    needs to be considered in an IPng candidate. End-to-end applications
  40.    will communicate through a network where IPng packets travel across
  41.    subnetworks such as Ethernet and Hippi and also more "sophisticated"
  42.    link levels such as ATM.  Though initial support for IPng over ATM
  43.    subnetworks will not facilitate a virtual circuit per application,
  44.    the hooks to provide such a mapping should be in place while also
  45.    maintaining support for the transport of IPng packets across
  46.    conventional subnetworks. Application support for QOS-based link
  47.    level service requires that the  following types of ATM information
  48.    be mappable (or derivable) from the higher level protocol(s) such as
  49.    IPng: source and destination(s) addresses, connection quality of
  50.    service parameters, connection state, and ATM virtual circuit
  51.    identifier. Some of these mappings may be derivable from information
  52.    provided by proposed resource reservation protocols supporting an
  53.    integrated services Internet [4]. However, the ATM virtual circuit
  54.    identifier should be efficiently derivable from IPng packet
  55.  
  56.  
  57.  
  58. Brazdziunas                                                     [Page 1]
  59.  
  60. RFC 1680             IPng Support for ATM Services           August 1994
  61.  
  62.  
  63.    information.
  64.  
  65.    An IPng candidate should provide evidence that the mapping from an
  66.    applications' IPng packets to ATM virtual circuit(s) can be
  67.    accomplished in a heterogeneous Internet architecture keeping in
  68.    consideration the gigabit/sec rates that IPng/ATM subnetworks will
  69.    eventually be operating at.
  70.  
  71. 1.  Introduction
  72.  
  73.    This paper describes parameters that are needed to map IPng (or any
  74.    protocol operating above the link level) to ATM services. ATM is a
  75.    "sophisticated" link level technology which provides the potential
  76.    capability for applications at the TCP/UDP level to map to a single
  77.    ATM virtual circuit for transport across an ATM network(s) customized
  78.    to the network performance and traffic requirements for that
  79.    application. This is a step above many of today's existing link
  80.    technologies which can only support a single level of network
  81.    performance that must be shared by all applications operating on a
  82.    single endpoint.
  83.  
  84.    The future Internet will be comprised of both conventional and
  85.    "sophisticated" link technologies.  The "sophisticated" features of
  86.    link layers like ATM need to be incorporated into an internet where
  87.    data travels not only across an ATM network but also several other
  88.    existing LAN and WAN technologies. Future networks are likely to be a
  89.    combination of subnetworks providing best-effort link level service
  90.    such as Ethernet and also sophisticated subnetworks that can support
  91.    quality of service-based connections like ATM.  One can envision data
  92.    originating from an Ethernet, passing through an ATM network, FDDI
  93.    network, another ATM network, and finally arriving at its destination
  94.    residing on a HIPPI network. IPng packets will travel through such a
  95.    list of interconnected network technologies as ATM is incorporated as
  96.    one of the components of the future Internet.
  97.  
  98.    To support per application customizable link level connections, four
  99.    types of ATM information should be derivable from the higher level
  100.    protocol(s) like IPng. This ATM information includes: source and
  101.    destination ATM addresses, connection quality of service parameters,
  102.    connection state, and an ATM virtual circuit identifier which maps to
  103.    a single IPng application (i.e., single TCP/UDP application). Some of
  104.    these mapping  could potentially be derivable through information
  105.    provided by proposed resource reservation protocols supporting an
  106.    integrated services Internet [4].  However, the ATM virtual circuit
  107.    identifier needs to be efficiently mappable from IPng packet
  108.    information.
  109.  
  110.  
  111.  
  112.  
  113.  
  114. Brazdziunas                                                     [Page 2]
  115.  
  116. RFC 1680             IPng Support for ATM Services           August 1994
  117.  
  118.  
  119.    Organization of this white paper is as follows. First the
  120.    characteristics of ATM are described focusing on functions that are
  121.    not provided in today's LAN technologies. This section provides
  122.    background information necessary for the following section describing
  123.    the parameters needed to map IPng services to ATM services.
  124.  
  125. 2.  Terminology
  126.  
  127.    In this white paper, the term "application" refers to a process or
  128.    set of collective processes operating at the TCP/UDP level or above
  129.    in the protocol stack. For example, each instance of "telnet" or
  130.    "ftp" session running on an end station is a distinct application.
  131.  
  132. 3.  Characteristics of ATM Service
  133.  
  134.    ATM has several characteristics which differentiates it from current
  135.    link level technologies.  First of all, ATM has the capability of
  136.    providing many virtual channels to transmit information over a single
  137.    wire (or fiber). This is very similar to X.25, where many logical
  138.    channels can be established over a single physical media. But unlike
  139.    X.25, ATM allows for each of these channels or circuits to have a
  140.    customizable set of performance and quality of service
  141.    characteristics. Link level technologies like Ethernet provide a
  142.    single channel with a single performance and quality of service
  143.    characteristic. In a sense,  a single ATM link level media appears
  144.    like an array of of link level technologies each with customizable
  145.    characteristics.
  146.  
  147.    ATM virtual circuits can be established dynamically utilizing its
  148.    signaling protocol. ATM signaling is a source initiated negotiation
  149.    process for connection establishment. This protocol informs elements
  150.    in the network of the characteristics for the desired connection. ATM
  151.    signaling does not provide any guidelines for how network elements
  152.    decide whether it can accept a call or where a signaling request
  153.    should be forwarded if the end destination (from the link level
  154.    perspective) has not been reached. In short, ATM signaling does not
  155.    support any routing functionality of network admission control.
  156.  
  157.    ATM signaling establishes a "hard state" in the network for a call.
  158.    "Hard state" implies that the state of a connection in intermediate
  159.    switching equipment can be set and once established it will be
  160.    maintained until a message is received by one of the ends of the call
  161.    requesting a change in state for the connection [2]. As a result, an
  162.    ATM end system (this could be a workstation with an ATM adapter or a
  163.    router with an ATM interface) receives guaranteed service from the
  164.    ATM network. The ATM network is responsible for maintaining the
  165.    connection state. The price the ATM termination points pay for this
  166.    guarantee is the responsibility of changing the state of the
  167.  
  168.  
  169.  
  170. Brazdziunas                                                     [Page 3]
  171.  
  172. RFC 1680             IPng Support for ATM Services           August 1994
  173.  
  174.  
  175.    connection, specifically informing the ATM network to establish,
  176.    alter, or tear-down the connection.
  177.  
  178.    Each ATM end point in a network has an ATM address associated with it
  179.    to support dynamic connection establishment via signaling. These
  180.    addresses are hierarchical in structure and globally unique [3]. As a
  181.    result, these addresses are routable. This allows ATM networks to
  182.    eventually support a large number of ATM endpoints once a routing
  183.    architecture and protocols to support it become available.
  184.  
  185.    The ATM User-Network Interface (UNI) signaling protocol based on
  186.    ITU-TS Q.93B  allows many different service parameters to be
  187.    specified for describing connection characteristics. [3] These
  188.    parameters can be grouped into several categories: ATM adaptation
  189.    layer (AAL) information, network QOS objectives, connection traffic
  190.    descriptor, and transit network selector. The AAL information
  191.    specifies negotiable parameters such as AAL type and maximum packet
  192.    sizes. The network QOS objectives describe the service that the ATM
  193.    user expects from the network. Q.93B allows for one of five service
  194.    classes to be selected by the ATM user. The service classes are
  195.    defined as general traffic types such as circuit emulation (class A),
  196.    variable bit rate audio and video (class B), connection-oriented data
  197.    transfer (class C), connectionless data transfer (class D), best
  198.    effort service (class X), and unspecified [3]. Each of these
  199.    categories are further specified through network provider objectives
  200.    for various ATM performance parameters. These parameters may include
  201.    cell transfer delay, cell delay variation, and cell loss ratio. The
  202.    connection traffic descriptor specifies characteristics of the data
  203.    generated by the user of the connection. This information allows the
  204.    ATM network to commit the resources necessary to support the traffic
  205.    flow with the quality of service the user expects. Characteristics
  206.    defined in the ATM Forum UNI specification include peak cell rate,
  207.    sustainable cell rate, and maximum and minimum burst sizes [3].
  208.    Lastly, the transit network selection parameter allows an ATM user to
  209.    select a preferred network provider to service the connection [3].
  210.  
  211. 4.  Parameters Required to Map IPng to ATM
  212.  
  213.    There are several parameters required to map ATM services from a
  214.    higher level service like IPng. These ATM parameters can be
  215.    categorized in the following manner: addressing parameters,
  216.    connection QOS-related parameters, connection management information,
  217.    and ATM virtual circuit identifier. The first three categories
  218.    provide support for ATM signaling. The last parameter, a connection
  219.    identifier that maps IPng packets to ATM virtual circuits, provides
  220.    support for an ATM virtual circuit per application when the end-to-
  221.    end connection travels across an ATM subnetwork(s) (this does not
  222.    assume that ATM is the only type of subnetwork that this connection
  223.  
  224.  
  225.  
  226. Brazdziunas                                                     [Page 4]
  227.  
  228. RFC 1680             IPng Support for ATM Services           August 1994
  229.  
  230.  
  231.    travels across). Below, mapping issues for each of these parameters
  232.    will be described.
  233.  
  234. 4.1.  Addressing
  235.  
  236.    ATM supports routable addresses to each ATM endpoint to facilitate
  237.    the dynamic establishment of connections. These addresses need to be
  238.    derived from a higher level address such as an IPng address and IPng
  239.    routing information.  This type of mapping is not novel. It is a
  240.    mapping that is currently done for support of current IP over link
  241.    technologies such as Ethernet.  An IP over ATM address resolution
  242.    protocol (ARP) has been described in the Internet Standard,
  243.    "Classical IP over ATM" [5]. In addition, support for IP routing over
  244.    large ATM networks is being worked in the IETF's "Routing over Large
  245.    Clouds" working group.
  246.  
  247. 4.2.  Quality of Service
  248.  
  249.    As described in section 3, an ATM virtual circuit is established
  250.    based upon a user's traffic characteristics and network performance
  251.    objectives. These characteristics which include delay and throughput
  252.    requirements can only be defined by the application level (at the
  253.    transport level or above) as opposed to the internetworking (IPng)
  254.    level. For instance, a file transfer application transferring a 100
  255.    MB file has very different link level performance requirements than a
  256.    network time application. The former requires a high throughput and
  257.    low error rate connection whereas the latter could perhaps be
  258.    adequately serviced utilizing a best-effort service. Current IP does
  259.    not provide much support for a quality of service specification and
  260.    provides no support for the specification of link level performance
  261.    needs by an application directly. This is due to the fact that only a
  262.    single type of link level performance is available with link
  263.    technologies like Ethernet.  As a result, all applications over IP
  264.    today receive the same level of link service.
  265.  
  266.    IPng packets need not explicitly contain information parameters
  267.    describing an application's traffic characteristics and network
  268.    performance objectives (e.g., delay = low, throughput = 10 Mb/s).
  269.    This information could potentially be mapped from resource
  270.    reservation protocols that operate at the IP (and potentially IPng)
  271.    level [4].
  272.  
  273. 4.3.  Connection Management
  274.  
  275.    The establishment and release of ATM connections should ultimately be
  276.    controlled by the applications utilizing the circuits. As described
  277.    in section 3, ATM signaling establishes a "hard state" in the network
  278.    which is controlled by the ATM termination points [2]. Currently, IP
  279.  
  280.  
  281.  
  282. Brazdziunas                                                     [Page 5]
  283.  
  284. RFC 1680             IPng Support for ATM Services           August 1994
  285.  
  286.  
  287.    provides no explicit mechanism for link level connection management.
  288.    Future support for link level connection management could be
  289.    accomplished through resource reservation protocols and need not
  290.    necessarily be supported directly via information contained in the
  291.    IPng protocol.
  292.  
  293. 4.4.  Connection Identifier
  294.  
  295.    A mapping function needs to exist between IPng packets and ATM so
  296.    that application flows map one-to-one to ATM virtual circuits.
  297.    Currently, application traffic flows are identified at the transport
  298.    level by UDP/TCP source and destination ports and IP protocol
  299.    identifiers.  This level of identification should also be available
  300.    at the IPng level so that information in the IPng packets identify an
  301.    application's flow and map to an ATM virtual circuit supporting that
  302.    flow when the IPng packets travels across an ATM subnetwork(s).
  303.  
  304.    Using the current IP protocol, identifying an application's traffic
  305.    flow requires the combination of the following five parameters:
  306.    source and destination IP addresses, source and destination UDP/TCP
  307.    ports, and IP protocol identifier. This application connection
  308.    identifier for IP is complex and could potentially be costly to
  309.    implement in IP end stations and routers.  The IPng connection
  310.    identifier should be large enough so that all application level
  311.    traffic from an IPng end point can be mapped into the IPng packet.
  312.    Currently, ATM provides 24 bits for virtual circuit identification
  313.    (VPI and VCI). This provides sufficient capacity for 2^24
  314.    (16,777,216) connections [6]. The actual number of bits that are used
  315.    for the ATM virtual circuit however is established through
  316.    negotiation between the ATM endpoint and ATM network. This number is
  317.    useful as an upper bound for the number of mappings that are needed
  318.    to be supported by IPng.
  319.  
  320.    An IPng candidate should be able to identify how IPng packets from an
  321.    application can map to an ATM  virtual circuit. In addition, this
  322.    mapping should be large enough to support a mapping for every IPng
  323.    application on an end system to an ATM virtual circuit. Careful
  324.    consideration should be given to complexity of this mapping for IPng
  325.    to ATM since it needs to eventually support gigabit/sec rates.
  326.  
  327.  
  328.  
  329.  
  330.  
  331.  
  332.  
  333.  
  334.  
  335.  
  336.  
  337.  
  338. Brazdziunas                                                     [Page 6]
  339.  
  340. RFC 1680             IPng Support for ATM Services           August 1994
  341.  
  342.  
  343. References
  344.  
  345.    [1] Bradner, S., and A. Mankin, "IP: Next Generation (IPng) White
  346.        Paper Solicitation", RFC 1550, Harvard University, NRL, December
  347.        1993.
  348.  
  349.    [2] Clark, D., "The Design Philosophy of the DARPA Internet
  350.        Protocols", Proc.  ATM SIGCOMM '88, August 1988.
  351.  
  352.    [3] "ATM User-Network Interface Specification, Version 3.0", ATM
  353.        Forum, September 10, 1993.
  354.  
  355.    [4] Zhang, L., Estrin, D., Herzog, S., and S. Jamin, "Resource
  356.        ReSerVation Protocol (RSVP) - Version 1 Functional
  357.        Specification", Work in Progress, October 1993.
  358.  
  359.    [5] Laubach, M., "Classical IP and ARP over ATM", RFC 1577, Hewlett-
  360.        Packard Laboratories, January 1994.
  361.  
  362.    [6] "Asynchronous Transfer Mode (ATM) and ATM Adaptation Layer (AAL)
  363.        Protocols Generic Requirements", Bellcore Technical Advisory TA-
  364.        NWT-001113, Issue 1, June 1993.
  365.  
  366. Security Considerations
  367.  
  368.    Security issues are not discussed in this memo.
  369.  
  370. Author's Address
  371.  
  372.    Christina Brazdziunas
  373.    Bellcore
  374.    445 South Street
  375.    Morristown, NJ 07960
  376.  
  377.    Phone: (201) 829-4173
  378.    EMail: crb@faline.bellcore.com
  379.  
  380.  
  381.  
  382.  
  383.  
  384.  
  385.  
  386.  
  387.  
  388.  
  389.  
  390.  
  391.  
  392.  
  393.  
  394. Brazdziunas                                                     [Page 7]
  395.  
  396.