home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Unix System Administration Handbook 1997 October / usah_oct97.iso / rfc / 900s / rfc942.txt < prev    next >
Text File  |  1992-09-22  |  217KB  |  5,194 lines

  1.  
  2. Network Working Group                          National Research Council
  3. Request for Comments: 942
  4.                                                            February 1985
  5.  
  6.                         TRANSPORT PROTOCOLS FOR
  7.                          DEPARTMENT OF DEFENSE
  8.                              DATA NETWORKS
  9.  
  10.  
  11. STATUS OF THIS MEMO
  12.  
  13. This RFC is distributed for information only.  This RFC does not
  14. establish any policy for the DARPA research community or the DDN
  15. operational community.  Distribution of this memo is unlimited.
  16.  
  17. This RFC reproduces the National Research Council report resulting from
  18. a study of the DOD Internet Protocol (IP) and Transmission Control
  19. Protocol (TCP) in comparison with the ISO Internet Protocol (ISO-IP) and
  20. Transport Protocol level 4 (TP-4).
  21.  
  22.  
  23.  
  24.  
  25.  
  26.  
  27.                         Transport Protocols for
  28.                          Department of Defense
  29.                              Data Networks
  30.                                     
  31.                                     
  32.  
  33.                   Report to the Department of Defense
  34.                   and the National Bureau of Standards
  35.                                     
  36.                                     
  37.                                     
  38.                                     
  39.                                     
  40.  
  41.          Committee on Computer-Computer Communication Protocols
  42.                                     
  43.                                     
  44.  
  45.   Board on Telecommunications and Computer Applications Commission on
  46.                    Engineering and Technical Systems
  47.                        National Research Council
  48.  
  49.                                     
  50.                                     
  51.  
  52.  
  53.  
  54.  
  55.  
  56.                          National Academy Press
  57.                     Washington, D.C.  February 1985
  58.  
  59. National Research Council                                       [Page i]
  60.  
  61. RFC 942                                                    February 1985
  62. Report Transport on Protocols
  63.  
  64.                                  NOTICE
  65.  
  66. The project that is the subject of this report was approved by the
  67. Governing Board on the National Research Council, whose members are
  68. drawn from the councils of the National Academy of Sciences, the
  69. National Academy of Engineering, and the Institute of Medicine.  The
  70. members of the committee responsible for the report were chosen for
  71. their special competences and with regard for appropriate balance.
  72.  
  73. This report has been reviewed by a group other than the authors,
  74. according to procedures approved by a Report Review Committee consisting
  75. of members of the National Academy of Sciences, the National Academy of
  76. Engineering, and the Institute of Medicine.
  77.  
  78. The National Research Council was established by the National Academy of
  79. Sciences in 1916 to associate the broad community of science and
  80. technology with the Academy's purposes of furthering knowledge and of
  81. advising the federal government.  The Council operates in accordance
  82. with general policies determined by the Academy under the authority of
  83. its congressional charter of 1863, which establishes the Academy as a
  84. private, nonprofit, self-governing membership corporation.  The Council
  85. has become the principal operating agency of both the National Academy
  86. of Sciences and the National Academy of Engineering in the conduct of
  87. their services to the government, the public, and the scientific and
  88. engineering communities.  It is administered jointly by both Academies
  89. and the Institute of Medicine.  The National Academy of Engineering and
  90. the Institute of Medicine were established in 1964 and 1970,
  91. respectively, under the charter of the National Academy of Sciences.
  92.  
  93. This is a report of work supported by Contract No. DCA-83-C-0051 between
  94. the U.S. Defense Communications Agency and the National Academy of
  95. Sciences, underwritten jointly by the Department of Defense and the
  96. National Bureau of Standards.
  97.  
  98. Copies of this publication are available from:
  99.  
  100.  Board on Telecommunications and Computer Applications Commission on
  101.  Engineering and Technical Systems
  102.  National Research Council
  103.  2101 Constitution Avenue, N.W.
  104.  Washington, D.C. 20418
  105.  
  106.  
  107.  
  108.  
  109.  
  110.  
  111.  
  112.  
  113.  
  114.  
  115.  
  116.  
  117.  
  118. National Research Council                                      [Page ii]
  119.  
  120. RFC 942                                                    February 1985
  121. Report Transport on Protocols
  122.  
  123.           BOARD ON TELECOMMUNICATIONS -- COMPUTER APPLICATIONS
  124.          COMMITTEE ON COMPUTER-COMPUTER COMMUNICATION PROTOCOLS
  125.  
  126. Chairman
  127.  
  128.  C. CHAPIN CUTLER, Professor of Applied Physics, Stanford University,
  129.  Stanford, California
  130.  
  131. Members
  132.  
  133.  HERBERT D. BENINGTON, Technical Director, System Development
  134.  Corporation, McLean, Virginia
  135.  
  136.  DONALD L. BOYD, Director, Honeywell Corporate Computer Sciences Center,
  137.  Honeywell Corporate Technology Center, Bloomington, Minnesota
  138.  
  139.  DAVID J. FARBER, Professor of Electrical Engineering and Professor of
  140.  Computer Science, Department of Electrical Engineering, University of
  141.  Delaware, Newark, Delaware
  142.  
  143.  LAWRENCE H. LANDWEBER, Professor, Computer Sciences Department,
  144.  University of Wisconsin, Madison, Wisconsin
  145.  
  146.  ANTHONY G. LAUCK, Manager, Distributed Systems Architecture and
  147.  Advanced Development, Digital Equipment Corporation, Tewksbury,
  148.  Massachusetts
  149.  
  150.  KEITH A. LUCKE, General Manager of Control Data Technical Standards,
  151.  Control Data Corporation, Minneapolis, Minnesota
  152.  
  153.  MISCHA SCHWARTZ, Professor of Electrical Engineering and Computer
  154.  Science, Columbia University, New York, New York
  155.  
  156.  ROBERT F. STEEN, Director of Architecture, Communication Products
  157.  Division IBM Corporation, Research Triangle Park, North Carolina
  158.  
  159.  CARL A. SUNSHINE, Principal Engineer, Sytek, Incorporated, Los Angeles
  160.  Operation, Culver City, California
  161.  
  162.  DANIEL J. FINK, (Ex-officio), President, D.J. Fink Associates, Inc.,
  163.  Arlington, Virginia
  164.  
  165.  JAMES L. FLANAGAN, (CETS LIAISON MEMBER), Head, Acoustics Research
  166.  Department, AT&T Bell Laboratories, Murray Hill, New Jersey
  167.  
  168. Staff
  169.  
  170.  RICHARD B. MARSTEN, Executive Director
  171.  JEROME D. ROSENBERG, Senior Staff Officer and Study Director
  172.  LOIS A. LEAK, Administrative Secretary
  173.  
  174.  
  175.  
  176.  
  177. National Research Council                                     [Page iii]
  178.  
  179. RFC 942                                                    February 1985
  180. Report Transport on Protocols
  181.  
  182.                                       
  183.  
  184.      
  185.  
  186.  
  187.  
  188.  
  189.  
  190.  
  191.  
  192.  
  193.  
  194.  
  195.  
  196.  
  197.  
  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.  
  232.  
  233.  
  234.  
  235.  
  236. National Research Council                                      [Page iv]
  237.  
  238. RFC 942                                                    February 1985
  239. Report Transport on Protocols
  240.  
  241.             COMMISSION ON ENGINEERING AND TECHNICAL SYSTEMS
  242.           BOARD ON TELECOMMUNICATIONS -- COMPUTER APPLICATIONS
  243.  
  244. Chairman
  245.  
  246.  DANIEL J. FINK, President, D.J. Fink Associates, Inc., Arlington,
  247.  Virginia
  248.  
  249. Past Chairman
  250.  
  251.  BROCKWAY MCMILLAN, Vice President (Retired), Bell Laboratories,
  252.  Sedgwick, Maine
  253.  
  254. Members
  255.  
  256.  ARTHUR G. ANDERSON, Vice President (Retired), IBM Corporation, San
  257.  Jose, California
  258.  
  259.  DANIEL BELL, Henry Ford II Professor of Social Sciences, Department of
  260.  Sociology, Harvard University, Cambridge, Massachusetts
  261.  
  262.  HERBERT D. BENINGTON, Technical Director, System Development
  263.  Corporation, McLean, Virginia
  264.  
  265.  ELWYN R. BERLEKAMP, Professor of Mathematics, Department of
  266.  Mathematics, University of California, Berkeley, California
  267.  
  268.  ANTHONY J. DEMARIA, Assistant Director of Research for Electronics and
  269.  Electro-Optics Technology, United Technologies Research Center, East
  270.  Hartford, Connecticut
  271.  
  272.  GERALD P. DINNEEN, Vice President, Science and Technology, Honeywell
  273.  Incorporated, Minneapolis, Minnesota
  274.  
  275.  GEORGE GERBNER, Professor and Dean, The Annenberg School of
  276.  Communications, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania
  277.  
  278.  ANNE P. JONES, Partner, Sutherland, Asbill and Brennan, Washington,
  279.  D.C.
  280.  
  281.  ADRIAN M. MCDONOUGH, Professor of Management and Decision Sciences
  282.  (Retired), The Wharton School, University of Pennsylvania, Havertown,
  283.  Pennsylvania
  284.  
  285.  WILBUR L. PRITCHARD, President, Satellite Systems Engineering, Inc.,
  286.  Bethesda, Maryland
  287.  
  288.  MICHAEL B. PURSLEY, Professor of Electrical Engineering, University of
  289.  Illinois, Urbana, Illinois
  290.  
  291.  IVAN SELIN, Chairman of the Board, American Management Systems, Inc.,
  292.  Arlington, Virginia
  293.  
  294.  
  295. National Research Council                                       [Page v]
  296.  
  297. RFC 942                                                    February 1985
  298. Report Transport on Protocols
  299.  
  300.  MISCHA SCHWARTZ, Professor of Electrical Engineering and Computer
  301.  Science, Columbia University, New York, New York
  302.  
  303.  ERIC E. SUMNER, Vice President, Operations System and Network Planning,
  304.  AT&T Bell Laboratories, Holmdel, New Jersey
  305.  
  306.  KEITH W. UNCAPHER, Executive Director, USC-Information Sciences
  307.  Institute Associate Dean, School of Engineering, University of Southern
  308.  California, Marina del Rey, California
  309.  
  310.  JAMES L. FLANAGAN, (CETS LIAISON MEMBER), Head, Acoustics Research
  311.  Department, AT&T Bell Laboratories, Murray Hill, New Jersey
  312.  
  313. Staff
  314.  
  315.  Richard B. Marsten, Executive Director
  316.  Jerome D. Rosenberg, Senior Staff Officer
  317.  Karen Laughlin, Administrative Coordinator
  318.  Carmen A. Ruby, Administrative Assistant
  319.  Lois A. Leak, Administrative Secretary
  320.  
  321.  
  322.  
  323.  
  324.  
  325.  
  326.  
  327.  
  328.  
  329.  
  330.  
  331.  
  332.  
  333.  
  334.  
  335.  
  336.  
  337.  
  338.  
  339.  
  340.  
  341.  
  342.  
  343.  
  344.  
  345.  
  346.  
  347.  
  348.  
  349.  
  350.  
  351.  
  352.  
  353.  
  354. National Research Council                                      [Page vi]
  355.  
  356. RFC 942                                                    February 1985
  357. Report Transport on Protocols
  358.  
  359.                                 CONTENTS
  360.  
  361. PREFACE ............................................................  ix
  362.  
  363. EXECUTIVE SUMMARY ..................................................  xi
  364.  
  365. I     Introduction ..................................................  1
  366.  
  367. II    Review of NBS and DOD Objectives ..............................  3
  368.  
  369. III   Comparison of DOD and ISO Protocols ..........................  13
  370.  
  371. IV    Status of DOD and ISO Protocol
  372.       Implementations and Specifications ..........................   25
  373.  
  374. V     Markets ......................................................  31
  375.  
  376. VI    Development of Standard Commercial versus
  377.       Special Commercial Products ..................................  39
  378.  
  379. VII   Responsiveness of International Standards
  380.       Process to Change ............................................  43
  381.  
  382. VIII  Options for DOD and NBS ......................................  45
  383.  
  384. IX    Cost Comparison of Options ..................................   47
  385.  
  386. X     Evaluation of Options ........................................  53
  387.  
  388. XI    Recommendations ..............................................  61
  389.  
  390.  
  391.  
  392.  
  393.  
  394.  
  395.  
  396.  
  397.  
  398.  
  399.  
  400.  
  401.  
  402.  
  403.  
  404.  
  405.  
  406.  
  407.  
  408.  
  409.  
  410.  
  411.  
  412.  
  413. National Research Council                                     [Page vii]
  414.  
  415. RFC 942                                                    February 1985
  416. Report Transport on Protocols
  417.  
  418.                                       
  419.  
  420.      
  421.  
  422.  
  423.  
  424.  
  425.  
  426.  
  427.  
  428.  
  429.  
  430.  
  431.  
  432.  
  433.  
  434.  
  435.  
  436.  
  437.  
  438.  
  439.  
  440.  
  441.  
  442.  
  443.  
  444.  
  445.  
  446.  
  447.  
  448.  
  449.  
  450.  
  451.  
  452.  
  453.  
  454.  
  455.  
  456.  
  457.  
  458.  
  459.  
  460.  
  461.  
  462.  
  463.  
  464.  
  465.  
  466.  
  467.  
  468.  
  469.  
  470.  
  471.  
  472. National Research Council                                    [Page viii]
  473.  
  474. RFC 942                                                    February 1985
  475. Report Transport on Protocols
  476.  
  477.                                 PREFACE
  478.  
  479. This is the final report of the National Research Council Committee on
  480. Computer-Computer Communication Protocols.  The committee was
  481. established in May l983 at the request of the Department of Defense
  482. (DOD) and the National Bureau of Standards (NBS), Department of
  483. Commerce, to develop recommendations and guidelines for resolving
  484. differences between the two agencies on a data communications transport
  485. protocol standard.
  486.  
  487. Computer-based information and transaction-processing systems are basic
  488. tools in modern industry and government.  Over the past several years
  489. there has been a growing demand to transfer and exchange digitized data
  490. in these systems quickly and accurately.  This demand for data transfer
  491. and exchange has been both among the terminals and computers within an
  492. organization and among those in different organizations.
  493.  
  494. Rapid electronic transport of digitized data requires electronic
  495. communication links that tie the elements together.  These links are
  496. established, organized, and maintained by means of a layered series of
  497. procedures performing the many functions inherent in the communications
  498. process.  The successful movement of digitized data depends upon the
  499. participants using identical or compatible procedures, or protocols.
  500.  
  501. The DOD and NBS have each developed and promulgated a transport protocol
  502. as standard.  The two protocols, however, are dissimilar and
  503. incompatible.  The committee was called to resolve the differences
  504. between these protocols.
  505.  
  506. The committee held its first meeting in August l983 at the National
  507. Research Council in Washington, D.C.  Following this two-day meeting the
  508. committee held five more two-day meetings, a three-day meeting, and a
  509. one-week workshop.
  510.  
  511. The committee was briefed by personnel from both agencies.  In addition,
  512. the committee heard from Jon Postel, University of Southern California's
  513. Information Sciences Institute; Dave Oran, Digital Equipment
  514. Corporation; Vinton Cerf, MCI; David Wood, The Mitre Corporation; Clair
  515. Miller, Honeywell, and Robert Follett, IBM, representing the Computer
  516. and Business Equipment Manufacturer's Association; and John Newman,
  517. Ultimate Corporation.  In most cases the briefings were followed by
  518. discussion.
  519.  
  520. The committee wishes to thank  Philip Selvaggi of the Department of
  521. Defense and Robert Blanc of the NBS, Institute of Computer Sciences and
  522.  
  523.  
  524.  
  525.  
  526.  
  527.  
  528.  
  529.  
  530.  
  531. National Research Council                                      [Page ix]
  532.  
  533. RFC 942                                                    February 1985
  534. Report Transport on Protocols
  535.  
  536. Technology, for their cooperation as their agency's liaison
  537. representatives to the committee.  The committee appreciates the
  538. contributions and support of Richard B. Marsten, Executive Director of
  539. the Board on Telecommunications -- Computer Applications (BOTCAP), and
  540. Jerome D. Rosenberg, BOTCAP Senior Staff Officer and the committee Study
  541. Director.  We also wish to thank Lois A. Leak for her expert
  542. administrative and secretarial support.
  543.  
  544.  
  545.  
  546.  
  547.  
  548.  
  549.  
  550.  
  551.  
  552.  
  553.  
  554.  
  555.  
  556.  
  557.  
  558.  
  559.  
  560.  
  561.  
  562.  
  563.  
  564.  
  565.  
  566.  
  567.  
  568.  
  569.  
  570.  
  571.  
  572.  
  573.  
  574.  
  575.  
  576.  
  577.  
  578.  
  579.  
  580.  
  581.  
  582.  
  583.  
  584.  
  585.  
  586.  
  587.  
  588.  
  589.  
  590. National Research Council                                       [Page x]
  591.  
  592. RFC 942                                                    February 1985
  593. Report Transport on Protocols
  594.  
  595.                            EXECUTIVE SUMMARY
  596.  
  597. Computer communication networks have become a very important part of
  598. military and commercial operations.  Indeed, the nation is becoming
  599. dependent upon their efficiency and reliability, and the recent
  600. proliferation of networks and their widespread use have emphasized the
  601. importance of developing uniform conventions, or protocols, for
  602. communication between computer systems.  The Department of Defense (DOD)
  603. and the National Bureau of Standards (NBS) have been actively engaged in
  604. activities related to protocol standardization.  This report is
  605. concerned primarily with recommendations on protocol standardization
  606. within the Department of Defense.
  607.  
  608. Department of Defense's Transmission Protocol
  609.  
  610.  The DOD's Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) has been
  611.  conducting and supporting research on computer networks for over
  612.  fifteen years (1).  These efforts led to the development of modern
  613.  packet-switched network design concepts.  Transmission between
  614.  computers is generally accomplished by packet switching using strict
  615.  protocols for the control and exchange of messages.  The Advanced
  616.  Research Projects Agency network (ARPANET), implemented in the early
  617.  1970s, provided a testing ground for research on communications
  618.  protocols.  In 1978, after four years of development, the DOD
  619.  promulgated versions of its Transmission Control Protocol (TCP) and an
  620.  Internet Protocol (IP) and mandated their use as standards within the
  621.  DOD.  TCP is now widely used and accepted.  These protocols meet the
  622.  unique operational and functional requirements of the DOD, and any
  623.  changes in the protocols are viewed with some trepidation by members of
  624.  the department.  DOD representatives have stated that standardizing TCP
  625.  greatly increased the momentum within the DOD toward establishing
  626.  interoperability between networks within the DOD.
  627.  
  628. International Standards Organization's Transport Protocol
  629.  
  630.  The NBS Institute for Computer Sciences and Technology (ICST), in
  631.  cooperation with the DOD, many industrial firms, and the International
  632.  Standards Organization (ISO), has developed a new international
  633.  standard
  634.  
  635.  
  636.  
  637.  
  638.  
  639.  
  640.  
  641.  
  642.  
  643.  
  644.  
  645. -----
  646. (1)  The Advanced Research Projects Agency (ARPA) was reorganized and
  647. became the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) in 1973.
  648.  
  649. National Research Council                                      [Page xi]
  650.  
  651. RFC 942                                                    February 1985
  652. Report Transport on Protocols
  653.  
  654.  Transport Protocol (TP-4) and a new Internetwork Protocol (2).  These
  655.  protocols will soon be available as commercial products.  Although in
  656.  part derived from TCP, the new protocols are not compatible with
  657.  TCP (3).  The U.S. standards organizations are supporting TP-4 in
  658.  international operations, and the Department of Commerce is proposing
  659.  TP-4 as a Federal Information Processing Standard (FIPS) for use by all
  660.  federal agencies.
  661.  
  662. DOD OPERATIONAL AND TECHNICAL NEEDS
  663.  
  664.  The DOD has unique needs that could be affected by the Transport and
  665.  Internet Protocol layers.  Although all data networks must have some of
  666.  these capabilities, the DOD's needs for operational readiness,
  667.  mobilization, and war-fighting capabilities are extreme.  These needs
  668.  include the following:
  669.  
  670.   Survivability--Some networks must function, albeit at reduced
  671.   performance, after many nodes and links have been destroyed.
  672.  
  673.   Security--Traffic patterns and data must be selectively protected
  674.   through encryption, access control, auditing, and routing.
  675.  
  676.   Precedence--Systems should adjust the quality of service on the basis
  677.   of priority of use; this includes a capability to preempt services in
  678.   cases of very high priority.
  679.  
  680.   Robustness--The system must not fail or suffer much loss of capability
  681.   because of unpredicted situations, unexpected loads, or misuse.  An
  682.   international crisis is the strongest test of robustness, since the
  683.   system must operate immediately and with virtually full performance
  684.   when an international situation flares up unexpectedly.
  685.  
  686.   Availability--Elements of the system needed for operational readiness
  687.   or fighting must be continuously available.
  688.  
  689.   Interoperability--Different elements of the Department must be able to
  690.   "talk" to one another, often in unpredicted ways between parties that
  691.   had not planned to interoperate.
  692.  
  693.   
  694.  
  695. -----
  696. (2)  The ISO Transport Protocol and ISO Internetwork Protocol became
  697. Draft International Standards in September 1983 and April 1984,
  698. respectively. Commercial vendors normally consider Draft International
  699. Standards to be ready for implementation.
  700.  
  701. (3)  Except where noted, the abbreviation TCP generally refers to both
  702. the DOD's Transmission Control Protocol and its Internet Protocol.
  703. Similarly, the abbreviation TP-4 refers to both the ISO Transport
  704. Protocol class 4 and its Internetwork Protocol.  (Transport Protocol
  705. classes 0 to 3 are used for special purposes not related to those of
  706. this study.)
  707.  
  708. National Research Council                                     [Page xii]
  709.  
  710. RFC 942                                                    February 1985
  711. Report Transport on Protocols
  712.  
  713.  These operational needs reflect themselves into five technical or
  714.  managerial needs:
  715.  
  716.   1.   Functional and operational specifications (that is, will the
  717.        protocol designs meet the operational needs?);
  718.   2.   Maximum interoperability;
  719.   3.   Minimum procurement, development, and support costs;
  720.   4.   Ease of transition to new protocols; and
  721.   5.   Manageability and responsiveness to changing DOD requirements.
  722.  
  723.  These are the criteria against which DOD options for using the ISO
  724.  transport and internet protocols should be evaluated.
  725.  
  726.  Interoperability is a very important DOD need.  Ideally, DOD networks
  727.  would permit operators at any terminal to access or be accessed by
  728.  applications in any computer.  This would provide more network power
  729.  for users, integration of independently developed systems, better use
  730.  of resources, and increased survivability.  To increase
  731.  interoperability, the Office of the Secretary of Defense has mandated
  732.  the use of TCP for the Defense Communication System's Defense Data
  733.  Network (DDN), unless waivers are granted.  In addition, the Defense
  734.  Communication Agency (DCA) is establishing standards for three
  735.  higher-level "utility" protocols for file transfer, terminal access,
  736.  and electronic mail.  Partly as a result of these actions, it has
  737.  become clear that there is growing momentum toward accepting
  738.  interoperability and a recognition that it is an important operational
  739.  need.
  740.  
  741.  It is very important, however, to recognize that functional
  742.  interoperability is only achieved with full generality when two
  743.  communication nodes can interoperate at all protocol levels.  For the
  744.  DOD the relevant levels are as follows:
  745.  
  746.   1.   Internet, using IP;
  747.   2.   Transport, using TCP;
  748.   3.   Utility, using file, terminal, or mail protocols; and
  749.   4.   Specific applications that use the above protocols for their
  750.        particular purpose.
  751.  
  752.  Accordingly, if a network is developed using one transport protocol, it
  753.  would generally not be able to interoperate functionally with other
  754.  networks using the same transport protocol unless both networks were
  755.  also using the higher-level utility and application protocols.  In
  756.  evaluating whether or not to convert to TP-4 and in developing a
  757.  transition plan, the following factors must be considered:
  758.  
  759.   The DOD contains numerous communities of interest whose principal need
  760.   is to interoperate within their own members, independently. Such
  761.   communities generally have a specific, well-defined mission.
  762.  
  763.  
  764.  
  765.  
  766.  
  767. National Research Council                                    [Page xiii]
  768.  
  769. RFC 942                                                    February 1985
  770. Report Transport on Protocols
  771.  
  772.   The DOD Intelligence Information System (DODIIS) and the World Wide
  773.   Military Command and Control System (WWMCCS) are examples.
  774.   Interoperability is needed primarily between the higher layer
  775.   applications programs initially unique to each community of interest.
  776.  
  777.   There are many different kinds of operations needed between
  778.   communities of interest.  Examples of such operations are
  779.   headquarters' need for access to several subordinate communities and
  780.   the communities' need for some minimum functional interoperability
  781.   with each other (such as mail exchange).
  782.  
  783.   The need for functional interoperability can arise, unexpectedly and
  784.   urgently, at a time of crisis or when improved management
  785.   opportunities are discovered.  Widespread standardization of TP-4 and
  786.   higher-level protocols can readily help to achieve these needs.
  787.   Often, special development of additional applications that cost time
  788.   and money will be necessary.
  789.  
  790.   The DOD needs functional interoperability with many important external
  791.   agencies that are committed to ISO standards:  The North Atlantic
  792.   Treaty Organization (NATO), some intelligence and security agencies,
  793.   and other parts of the federal government.
  794.  
  795.   The same objectives that have prompted the use of standardized
  796.   protocols at higher-level headquarters will lead to their use by
  797.   tactical groups in the field.
  798.  
  799. SOME COMPARISONS
  800.  
  801.  A detailed comparison of the DOD Transmission Control Protocol and the
  802.  ISO Transport Protocol indicates they are functionally equivalent and
  803.  provide essentially similar services.  Because it is clear that a great
  804.  deal of care and experience in protocol development have gone into
  805.  generating the specifications for TP-4, the committee is confident that
  806.  TP-4 will meet military requirements.
  807.  
  808.  Although there are differences between the two protocols, they do not
  809.  compromise DOD requirements.  And, although in several areas, including
  810.  the data transfer interface, flow control, connection establishment,
  811.  and out-of-band, services are provided in different ways by the two
  812.  protocols, neither seems intrinsically superior.  Thus, while existing
  813.  applications may need to be modified somewhat if moved from TCP to
  814.  TP-4, new applications can be written to use either protocol with a
  815.  similar level of effort.
  816.  
  817.  The TCP and TP-4 protocols are sufficiently equivalent in their
  818.  security-related properties in that there are no significant technical
  819.  points favoring the use of one over the other.
  820.  
  821.  While TCP currently has the edge in maturity of implementation, TP-4 is
  822.  gaining rapidly due to the worldwide support for and acceptance of the
  823.  
  824.  
  825.  
  826. National Research Council                                     [Page xiv]
  827.  
  828. RFC 942                                                    February 1985
  829. Report Transport on Protocols
  830.  
  831.  Open System Interconnection (OSI) international standards.
  832.  Experimental TCP implementations were completed in 1974 at Stanford
  833.  University and BBN Communications Corporation.  Between 1974 and 1982 a
  834.  large number of implementations were produced.  The Defense Advanced
  835.  Research Projects Agency (ARPA) network switched to a complete use of
  836.  TCP in January 1983. Operations have been satisfactory and its use is
  837.  growing.  A number of TCP implementations are also in commercial use in
  838.  various private networks.
  839.  
  840.  In contrast, TP-4 has not yet been implemented in any large operational
  841.  system.  It has been tested experimentally, however, and has received
  842.  endorsement by many commercial vendors worldwide.  In addition,
  843.  substantial portions of TP-4 have been demonstrated at the National
  844.  Computer Conference in July 1984.
  845.  
  846.  The Internet Protocol (IP) part of the standards is not believed to be
  847.  a problem.  The ISO IP is not as far along as TP-4, but it is much less
  848.  complex.  The ISO IP, based very strongly on the DOD IP, became a draft
  849.  international standard in April 1984.
  850.  
  851.  The rapidity of the progress in ISO and the results achieved over the
  852.  past two years have surprised even the supporters of international
  853.  standards. The reasons for this progress are twofold:  strong market
  854.  demands stemming from the growing integration of communications and
  855.  data processing and the progress in networking technology over the past
  856.  years as the result of ARPA and commercial developments.
  857.  
  858.  Although the DOD networks have been a model upon which the ISO
  859.  transport standards have been built, the rest of the world is adopting
  860.  TP-4. Because the DOD represents a small fraction of the market and
  861.  because the United States supports the ISO standard, it is not
  862.  realistic to hope that TP-4 can be altered to conform with TCP.  This
  863.  raises the question as to what action should be taken by the DOD with
  864.  respect to the ISO standard.
  865.  
  866. SOME ECONOMIC CONSIDERATIONS
  867.  
  868.  The DOD has a large and growing commitment in operational TCP networks,
  869.  and this will increase by 50 to 100 percent in the next eighteen
  870.  months.  This rate of investment will probably continue for the next
  871.  five years for new systems and the upgrading of current ones.  The
  872.  current Military Network (MILNET) and Movement Information Network
  873.  (MINET) systems are expanding and will shortly be combined.  The
  874.  Strategic Air Command Digital Information Network (SACDIN) and DODIIS
  875.  are undergoing major upgrading.  When these changes are completed,
  876.  there are plans to upgrade the WWMCCS Intercomputer Network (WIN) and
  877.  to add separate SECRET and TOP SECRET networks.  There are plans to
  878.  combine these six networks in the late 1980s, and they will become
  879.  interoperable and multilevel secure using an advanced technology now
  880.  under development.  If these plans are implemented on schedule, a delay
  881.  of several years in moving to TP-4 would mean that the DOD networks in
  882.  the late 1980s would be virtually all TCP-based. Subsequent conversion
  883.  to international standards would be very expensive
  884.  
  885. National Research Council                                      [Page xv]
  886.  
  887. RFC 942                                                    February 1985
  888. Report Transport on Protocols
  889.  
  890.  if hastily attempted in order to maintain established DOD
  891.  interoperability and gain interoperability with a large body of users.
  892.  
  893.  As the Department of Defense policy recognizes, there are significant
  894.  advantages in using commercial vendor products if they meet the
  895.  department's operational needs.  The major advantages are as follows:
  896.  
  897.   Costs to the DOD for development, production, and maintenance are
  898.   significantly lower because (1) vendors spread the cost over a much
  899.   larger user base, (2) commercial vendors are generally more efficient
  900.   in their operations, and (3) vendors look for ways to improve their
  901.   product to meet competition.
  902.  
  903.   The department generally gets more effective products because vendors
  904.   integrate the protocol functions into their entire software and
  905.   hardware product line.  Thus the DOD may be able eventually to use
  906.   commercial software products that are built on top of, and thereby
  907.   take advantage of, the transport protocols.
  908.  
  909.   By depending on industry to manage the development and maintenance of
  910.   products, the department can use its scarce management and technical
  911.   resources on activities unique to its mission.
  912.  
  913.  Because the costs of transport and internet protocol development and
  914.  maintenance are so intertwined with other factors, it is impossible to
  915.  give a precise estimate of the savings that would be achieved by using
  916.  commercial products.  Savings will vary in individual cases.  The
  917.  marginal savings should range from 30 to 80 percent.
  918.  
  919. RECOMMENDATIONS
  920.  
  921.  The ISO protocols are now well specified but will not generally be
  922.  commercially available for many months.  Nevertheless, this committee
  923.  believes that the principles on which they are based are
  924.  well-established, and the protocols can be made to satisfy fully DOD's
  925.  needs.  The committee recommends that the DOD move toward adoption of
  926.  TP-4 as costandard with TCP and toward exclusive use of TP-4.
  927.  
  928.  Transition to the use of the ISO standards, however, must be managed in
  929.  a manner that will maintain DOD's operational capabilities and minimize
  930.  risks.  The timing of the transition is, therefore, a major concern.
  931.  
  932.  Descriptions of two options that take this requirement into account
  933.  follow.  A majority of the committee recommends the first option, while
  934.  a minority favors the second.  A third option--to defer action--is also
  935.  described but not recommended.
  936.  
  937.  Option 1
  938.  
  939.   The first option is for the DOD to immediately modify its current
  940.   transport policy statement to specify TP-4 as a costandard along with
  941.   TCP.  In addition, the DOD would develop a military specification for
  942.  
  943.  
  944. National Research Council                                     [Page xvi]
  945.  
  946. RFC 942                                                    February 1985
  947. Report Transport on Protocols
  948.  
  949.   TP-4 that would also cover DOD requirements for discretionary options
  950.   allowed under the NBS protocol specifications.  Requests for proposals
  951.   (RFPs) for new networks or major upgrades of existing networks would
  952.   specify TP-4 as the preferred protocol.  Contracts for TP-4 systems
  953.   would be awarded only to contractors providing commercial products,
  954.   except for unique cases.
  955.  
  956.   Existing networks that use TCP and new networks firmly committed to
  957.   the use of TCP-based systems could continue to acquire implementations
  958.   of TCP.  The DOD should carefully review each case, however, to see
  959.   whether it would be advantageous to delay or modify some of these
  960.   acquisitions in order to use commercial TP-4 products.  For each
  961.   community of users it should be decided when it is operationally or
  962.   economically most advantageous to replace its current or planned
  963.   systems in order to conform to ISO standards without excessively
  964.   compromising continued operations.
  965.  
  966.   United States government test facilities would be developed to enable
  967.   validation of TP-4 products (4).  The Department of Defense would
  968.   either require that products be validated using these test facilities
  969.   or that they be certified by the vendor.  The test facilities could
  970.   also be used to isolate multivendor protocol compatibility problems.
  971.   The existing NBS validation tools should be used as the base for the
  972.   DOD test facilities.
  973.  
  974.   Because under this option networks based on both TCP and TP-4 would
  975.   coexist for some time, several capabilities that facilitate
  976.   interoperability among networks would need to be developed.  The
  977.   Department of Defense generally will not find them commercially
  978.   available.  Examples are gateways among networks or specialized hosts
  979.   that provide services such as electronic mail.  The department would
  980.   need to initiate or modify development programs to provide these
  981.   capabilities, and a test and demonstration network would be required.
  982.  
  983.  Option 2
  984.  
  985.   Under Option 2 the Department of Defense would immediately announce
  986.   its intention to adopt TP-4 as a transport protocol costandard with
  987.   TCP after a satisfactory demonstration of its suitability for use in
  988.   military networks.  A final commitment would be deferred until the
  989.   demonstration has been evaluated and TP-4 is commercially available.
  990.  
  991.   The demonstration should take at most eighteen months and should
  992.   involve development of TP-4 implementations and their installation.
  993.   This option differs from Option 1 primarily in postponing the adoption
  994.   of a TP-4 standard and, consequently, the issuance of RFPs based on
  995.   TP-4 until successful completion of a demonstration.  The department,
  996.  
  997.   
  998. -----
  999. (4)  Validation means a systematic and thorough state-of-the-art testing
  1000. of the products to assure that all technical specifications are being
  1001. achieved.
  1002.  
  1003. National Research Council                                    [Page xvii]
  1004.  
  1005. RFC 942                                                    February 1985
  1006. Report Transport on Protocols
  1007.  
  1008.   however, should proceed with those provisions of Option 1 that may be
  1009.   completed in parallel with the demonstration.  Early issuance of a
  1010.   TP-4 military specification, development of validation procedures, and
  1011.   implementation of means for interoperability would be particularly
  1012.   important in this regard.
  1013.  
  1014.  Option 3
  1015.  
  1016.   Under the third option the DOD would continue using TCP as the
  1017.   accepted transport standard and defer any decision on the use of TP-4
  1018.   indefinitely.  The department would be expected to stay well informed
  1019.   on the development and use of the new protocol in the commercial and
  1020.   international arena and, with the National Bureau of Standards, work
  1021.   on means to transfer data between the two protocol systems.  Testing
  1022.   and evaluation of TP-4 standards by NBS would continue.  The DOD might
  1023.   eventually accommodate both protocol systems in an evolutionary
  1024.   conversion to TP-4.
  1025.  
  1026.  Comparison of Options
  1027.  
  1028.   The committee believes that all three options equally satisfy the
  1029.   functional objectives of the DOD, including matters of security.  It
  1030.   believes the two protocols are sufficiently similar and no significant
  1031.   differences in performance are to be expected if the chosen protocol
  1032.   implementation is of equal quality and is optimized for the given
  1033.   environment.
  1034.  
  1035.   The primary motivation for recommending Option 1 is to obtain the
  1036.   benefits of standard commercial products in the communication protocol
  1037.   area at an early date.  Benefits include smaller development,
  1038.   procurement, and support costs; more timely updates; and a wider
  1039.   product availability. By immediately committing to TP-4 as a
  1040.   costandard for new systems, Option 1 minimizes the number of systems
  1041.   that have to be converted eventually from TCP.  The ability to manage
  1042.   the transition is better than with Option 2 since the number of
  1043.   systems changed would be smaller and the time duration of mixed TCP
  1044.   and TP-4 operation would be shorter. Interoperability with external
  1045.   systems (NATO, government, commercial), which presumably will also use
  1046.   TP-4, would be brought about more quickly. Option 1 involves greater
  1047.   risk, however, since it commits to a new approach without as complete
  1048.   a demonstration of its viability.
  1049.  
  1050.   As with Option 1, a primary benefit of following Option 2 would be
  1051.   obtaining the use of standard commercial products.  Unit procurement
  1052.   costs probably would be lower than with Option 1 because the
  1053.   commercial market for TP-4 will have expanded somewhat by the time DOD
  1054.   would begin to buy TP-4 products.  Risk is smaller, compared to Option
  1055.   1, because testing and demonstration of the suitability for military
  1056.   use will have preceded the commitment to the ISO protocols.
  1057.   Transition and support costs would be higher than for Option 1,
  1058.   however, because more networks and systems would already have been
  1059.   implemented with TCP.  Also this is perhaps the most difficult option
  1060.   to manage since the largest number of system conversions and the
  1061.  
  1062. National Research Council                                   [Page xviii]
  1063.  
  1064. RFC 942                                                    February 1985
  1065. Report Transport on Protocols
  1066.  
  1067.   longest interval of mixed TCP and TP-4 operations would occur.  In
  1068.   addition, interoperability with external networks through
  1069.   standardization would be delayed.
  1070.  
  1071.   The principal benefit of exercising Option 3 would be the elimination
  1072.   of transition cost and the risk of faulty system behavior and delay.
  1073.   It would allow the most rapid achievement of full internal
  1074.   interoperability among DOD systems.  Manageability should be good
  1075.   because only one set of protocols would be in use (one with which the
  1076.   DOD already has much experience), and because the DOD would be in
  1077.   complete control of system evolution. Procurement costs for TCP
  1078.   systems would remain high compared with standard ISO protocol
  1079.   products, however, and availability of implementations for new systems
  1080.   and releases would remain limited.  External interoperability with
  1081.   non-DOD systems would be limited and inefficient.
  1082.  
  1083.   In summary, Option 1 provides the most rapid path toward the use of
  1084.   commercial products and interoperability with external systems.
  1085.   Option 2 reduces the risk but involves somewhat greater delay and
  1086.   expense.  Option 3 involves the least risk and provides the quickest
  1087.   route to interoperability within the Defense Department at the least
  1088.   short-term cost.  These are, however, accompanied by penalties of
  1089.   incompatibility with NATO and other external systems and higher
  1090.   life-cycle costs.
  1091.  
  1092.  
  1093.  
  1094.  
  1095.  
  1096.  
  1097.  
  1098.  
  1099.  
  1100.  
  1101.  
  1102.  
  1103.  
  1104.  
  1105.  
  1106.  
  1107.  
  1108.  
  1109.  
  1110.  
  1111.  
  1112.  
  1113.  
  1114.  
  1115.  
  1116.  
  1117.  
  1118.  
  1119.  
  1120.  
  1121. National Research Council                                     [Page xix]
  1122.  
  1123. RFC 942                                                    February 1985
  1124. Report Transport on Protocols
  1125.  
  1126.                                       
  1127.  
  1128.      
  1129.  
  1130.  
  1131.  
  1132.  
  1133.  
  1134.  
  1135.  
  1136.  
  1137.  
  1138.  
  1139.  
  1140.  
  1141.  
  1142.  
  1143.  
  1144.  
  1145.  
  1146.  
  1147.  
  1148.  
  1149.  
  1150.  
  1151.  
  1152.  
  1153.  
  1154.  
  1155.  
  1156.  
  1157.  
  1158.  
  1159.  
  1160.  
  1161.  
  1162.  
  1163.  
  1164.  
  1165.  
  1166.  
  1167.  
  1168.  
  1169.  
  1170.  
  1171.  
  1172.  
  1173.  
  1174.  
  1175.  
  1176.  
  1177.  
  1178.  
  1179.  
  1180. National Research Council                                      [Page xx]
  1181.  
  1182. RFC 942                                                    February 1985
  1183. Report Transport on Protocols
  1184.  
  1185.                             I.  INTRODUCTION
  1186.  
  1187. For the past two decades industry and government have experienced an
  1188. increasing need to share software programs, transfer data, and exchange
  1189. information among computers.  As a result, computer-to-computer data
  1190. communications networks and, therefore, communication formats and
  1191. procedures, or protocols, have proliferated.  The need to interconnect
  1192. these networks is obvious, but the problems in establishing agreements
  1193. among users on the protocols have heightened.
  1194.  
  1195. The Department of Defense (DOD) has been conducting research and
  1196. development on protocols and communication standards for more than
  1197. fifteen years.  In December 1978 the DOD promulgated versions of the
  1198. Defense Advanced Research Projects Agency's (DARPA) Transmission Control
  1199. Protocol (TCP) and Internet Protocol (IP) as standards within DOD.  With
  1200. the participation of major manufacturers and systems houses, the DOD has
  1201. implemented successfully over twenty different applications of these
  1202. standards in DOD operational data communications networks.
  1203.  
  1204. The Institute for Computer Sciences and Technology (ICST) of the
  1205. National Bureau of Standards (NBS) is the government agency responsible
  1206. for developing network protocols and interface standards to meet the
  1207. needs of federal agencies.  The Institute has been actively helping
  1208. national and international voluntary standards organizations develop
  1209. sets of protocol standards that can be incorporated into commercial
  1210. products.
  1211.  
  1212. Working with both industry and government agencies, the ICST has
  1213. developed protocol requirements based, in terms of functions and
  1214. services, on the DOD's TCP.  These requirements were submitted to the
  1215. International Standards Organization (ISO) and resulted in the
  1216. development of a transport protocol (TP-4) that has the announced
  1217. support of twenty computer manufacturers.
  1218.  
  1219. Although the ISO's TP-4 is based on the DOD's TCP, the two protocols are
  1220. not compatible.  Thus manufacturers who wish to serve DOD, while
  1221. remaining able to capture a significant share of the worldwide market,
  1222. have to field two product lines that are incompatible but perform the
  1223. same function.  The Institute for Computer Sciences and Technology would
  1224. like to have a single set of protocol standards that serves both the
  1225. DOD, other government agencies, and commercial vendors.
  1226.  
  1227. It would be to the advantage of the DOD to use the same standards as the
  1228. rest of the world.  The dilemma, however, is understandable:  The DOD
  1229.  
  1230.  
  1231.  
  1232.  
  1233.  
  1234.  
  1235.  
  1236.  
  1237.  
  1238.  
  1239. National Research Council                                       [Page 1]
  1240.  
  1241. RFC 942                                                    February 1985
  1242. Report Transport on Protocols
  1243.  
  1244. has well satisfied its requirements by its own tried and proven
  1245. protocols, the agency has invested heavily in systems operating
  1246. successfully with TCP, and the Armed Forces is increasingly adopting the
  1247. protocol.  Thus, although DOD's policy is to use commercial standards
  1248. whenever suitable, it is hesitant about converting to the ISO TP-4
  1249. protocols.  In addition, the DOD is not certain whether the ISO TP-4
  1250. completely satisfies military requirements.
  1251.  
  1252. In 1983 both DOD and the ICST agreed that an objective study of the
  1253. situation was needed.  Each requested assistance from the National
  1254. Research Council.  The National Research Council, through its Board on
  1255. Telecommunications and Computer Applications (BOTCAP), appointed a
  1256. special Committee on Computer-Computer Communication Protocols to study
  1257. the issues and develop recommendations and guidelines for ways to
  1258. resolve the differences in a mutually beneficial manner.
  1259.  
  1260.  The six items composing the committee's scope of work are as follows:
  1261.  
  1262.  1.   Review the technical aspects of the DOD transmission control and
  1263.       ICST transport protocols.
  1264.  
  1265.  2.   Review the status of the implementation of these protocols.
  1266.  
  1267.  3.   Review the industrial and government markets for these protocols.
  1268.  
  1269.  4.   Analyze the technical and political implications of the DOD and
  1270.       ICST views on the protocols.
  1271.  
  1272.  5.   Report on time and cost implications to the DOD, other federal
  1273.       entities, and manufacturers of the DOD and ICST positions.
  1274.  
  1275.  6.   Recommend courses of action toward resolving the differences
  1276.       between the DOD and ICST on these protocol standards.
  1277.  
  1278. The committee devoted considerable effort to reviewing the objectives
  1279. and goals of the DOD and NBS that relate to data communications, the
  1280. technical aspects of the two protocols, the status of their
  1281. implementation in operating networks, and the market conditions
  1282. pertaining to their use. This process included hearing government and
  1283. industry presentations and reviewing pertinent literature.  The results
  1284. of this part of the study are presented in Sections II through VII.
  1285. Concurrent with this research and analysis, the committee developed ten
  1286. possible options that offered plausible resolutions of the problem.
  1287. These ranged from maintaining the status quo to an immediate switchover
  1288. from one protocol to the other. From these ten initial options three
  1289. were determined to hold the greatest potential for resolving the
  1290. problem.
  1291.  
  1292. Section VIII describes the three options, Section IX provides a cost
  1293. comparison, and Section X provides an overall evaluation of the three
  1294. options.  Section XI presents the committee's basic and detailed
  1295. recommendations for how best the DOD might approach the differences
  1296. between its protocol and the ISO protocol.
  1297.  
  1298. National Research Council                                       [Page 2]
  1299.  
  1300. RFC 942                                                    February 1985
  1301. Report Transport on Protocols
  1302.  
  1303.                  II.  REVIEW OF NBS AND DOD OBJECTIVES
  1304.  
  1305. The National Bureau of Standards and the Department of Defense are such
  1306. disparate organizations that the committee felt it needed to begin its
  1307. study with a definition of the roles and expectations of each with
  1308. regard to the protocol issues in question.  The following provides a
  1309. review of each organization's objectives (5).
  1310.  
  1311. NBS OBJECTIVES
  1312.  
  1313.  The National Bureau of Standards has three primary goals in computer
  1314.  networking:
  1315.  
  1316.   1.   To develop networking and protocol standards that meet U.S.
  1317.        government and industry requirements and that will be implemented
  1318.        in off-the-shelf, commercial products.
  1319.  
  1320.   2.   To develop testing methodologies to support development and
  1321.        implementation of computer network protocols.
  1322.  
  1323.   3.   To assist government and industry users in the application of
  1324.        advanced networking technologies and computer and communications
  1325.        equipment manufacturers in the implementation of standard
  1326.        protocols.
  1327.  
  1328.  Development of Networking and Protocol Standards
  1329.  
  1330.   The Bureau accomplishes the first objective through close coordination
  1331.   and cooperation with U.S. computer manufacturers and communications
  1332.   system developers.  Technical specifications are developed
  1333.   cooperatively with U.S. industry and other government agencies and
  1334.   provided as proposals to voluntary standards organizations.
  1335.  
  1336.   Because the Department of Defense is potentially the largest
  1337.   government client of these standards, DOD requirements are carefully
  1338.   factored into these proposals.  In addition, protocols for
  1339.   computer-to-computer communications developed within the DOD research
  1340.   community are used as an
  1341.  
  1342.   
  1343.  
  1344.  
  1345.  
  1346.  
  1347.  
  1348.  
  1349.  
  1350.  
  1351.  
  1352.  
  1353. -----
  1354. (5)  The objectives were reviewed by representatives of NBS and DOD,
  1355. respectively.
  1356.  
  1357. National Research Council                                       [Page 3]
  1358.  
  1359. RFC 942                                                    February 1985
  1360. Report Transport on Protocols
  1361.  
  1362.   exact statement of DOD functional needs for a particular protocol and
  1363.   form a basis for the functions, features, and services of NBS-proposed
  1364.   standards.
  1365.  
  1366.   To further the development of commercial products that implement
  1367.   standards, the NBS gives priority to the needs of U.S. computer
  1368.   manufacturers who wish to market their products nationally and
  1369.   internationally, not just to the U.S. government.  The NBS
  1370.   participates, therefore, in national and international voluntary
  1371.   standards organizations toward the development of an international
  1372.   consensus based on United States needs.  Specifications, formal
  1373.   description techniques, testing methodologies, and test results
  1374.   developed by the NBS are used to further the international
  1375.   standardization process.
  1376.  
  1377.  Development of Testing Methodologies
  1378.  
  1379.   The National Bureau of Standards has laboratory activities where
  1380.   prototypes of draft protocol standards are implemented and tested in a
  1381.   variety of communications environments supporting different
  1382.   applications on different kinds and sizes of computers.
  1383.   Communications environments include, for example, global networks,
  1384.   local networks, and office system networks.  Applications may, for
  1385.   example, include file transfer or message processing.  The primary
  1386.   purposes are to advance the state of the art in measurement
  1387.   methodologies for advanced computer networking technologies and
  1388.   determine protocol implementation correctness and performance.
  1389.  
  1390.   The NBS views testing as a cooperative research effort and works with
  1391.   other agencies, private-sector companies, and other countries in the
  1392.   development of methodologies.  At this time, this cooperation involves
  1393.   five network laboratories in other countries and over twenty computer
  1394.   manufacturers.
  1395.  
  1396.   The testing methodologies developed at the NBS are well documented,
  1397.   and the testing tools themselves are developed with the objective of
  1398.   portability in mind.  They are made available to many organizations
  1399.   engaged in protocol development and implementations.
  1400.  
  1401.  Assisting Users and Manufacturers
  1402.  
  1403.   The NBS works directly with government agencies to help them use
  1404.   evolving network technologies effectively and apply international and
  1405.   government networking standards properly.  When large amounts of
  1406.   assistance are required, the NBS provides it under contract.
  1407.  
  1408.   Assistance to industry is provided through cooperative research
  1409.   efforts and by the availability of NBS testing tools, industry wide
  1410.   workshops, and cooperative demonstration projects.  At this time, the
  1411.   NBS is working directly with over twenty computer manufacturers in the
  1412.   implementation of network protocol standards.
  1413.  
  1414.  
  1415.  
  1416. National Research Council                                       [Page 4]
  1417.  
  1418. RFC 942                                                    February 1985
  1419. Report Transport on Protocols
  1420.  
  1421.   Consistent with overall goals, NBS standards developments, research in
  1422.   testing methodologies, and technical assistance are characterized by
  1423.   direct industry and government
  1424.   cooperation and mutual support.
  1425.  
  1426. DOD OBJECTIVES
  1427.  
  1428.  The DOD has unique needs that could be affected by the Transport and
  1429.  Internet Protocol layers.  Although all data networks must have some of
  1430.  these capabilities, the DOD's needs for operational readiness,
  1431.  mobilization, and war-fighting capabilities are extreme.  These needs
  1432.  include the following:
  1433.  
  1434.   Survivability--Some networks must function, albeit at reduced
  1435.   performance, after many nodes and links have been destroyed.
  1436.  
  1437.   Security--Traffic patterns and data must be selectively protected
  1438.   through encryption, access control, auditing, and routing.
  1439.  
  1440.   Precedence--Systems should adjust the quality ot service on the basis
  1441.   of priority of use; this includes a capability to preempt services in
  1442.   cases of very high priority.
  1443.  
  1444.   Robustness--The system must not fail or suffer much loss of capability
  1445.   because of unpredicted situations, unexpected loads, or misuse.  An
  1446.   international crisis is the strongest test of robustness, since the
  1447.   system must operate immediately and with virtually full performance
  1448.   when an international situation flares up unexpectedly.
  1449.  
  1450.   Availability--Elements of the system needed for operational readiness
  1451.   or fighting must be continuously available.
  1452.  
  1453.   Interoperability--Different elements of the Department must be able to
  1454.   "talk" to one another, often in unpredicted ways between parties that
  1455.   had not planned to interoperate.
  1456.  
  1457.  These operational needs reflect themselves into five technical or
  1458.  managerial needs:
  1459.  
  1460.   1.   Functional and operational specifications (that is, will the
  1461.        protocol designs meet the operational needs?);
  1462.  
  1463.   2.   Maximum interoperability;
  1464.  
  1465.   3.   Minimum procurement, development, and support costs;
  1466.  
  1467.   4.   Ease of transition to new protocols; and
  1468.  
  1469.   5.   Manageability and responsiveness to changing DOD requirements.
  1470.  
  1471.  These are the criteria against which DOD options for using the ISO
  1472.  transport and internet protocols should be evaluated.
  1473.  
  1474.  
  1475. National Research Council                                       [Page 5]
  1476.  
  1477. RFC 942                                                    February 1985
  1478. Report Transport on Protocols
  1479.  
  1480.  Performance and Functionality
  1481.  
  1482.   The performance and functionality of the protocols must provide for
  1483.   the many unique operational needs of the DOD.  The following
  1484.   paragraphs discuss in some detail both these needs and the ways they
  1485.   can impact protocol design.
  1486.  
  1487.   Survivability includes protecting assets, hiding them, and duplicating
  1488.   them for redundancy.  It also includes endurance--the assurance that
  1489.   those assets that do survive can continue to perform in a battle
  1490.   environment for as long as needed (generally months rather than
  1491.   hours); restoral--the ability to restore some of the damaged assets to
  1492.   operating status; and reconstitution--the ability to integrate
  1493.   fragmented assets into a surviving and enduring network.
  1494.  
  1495.   The DOD feels that an important reason for adopting international and
  1496.   commercial standards is that under cases of very widespread damage to
  1497.   its own communications networks, it would be able to support DOD
  1498.   functions by using those civil communications that survive.  This
  1499.   would require interoperability up to the network layer, but neither
  1500.   TCP nor TP-4 would be needed.  The committee has not considered the
  1501.   extent to which such increased interoperability would increase
  1502.   survivability through better restoral and reconstitution.
  1503.  
  1504.   Availability is an indication of how reliable the system and its
  1505.   components are and how quickly they can be repaired after a failure.
  1506.   Availability is also a function of how badly the system has been
  1507.   damaged. The DDN objective for system availability in peacetime varies
  1508.   according to whether subscribers have access to l or 2 nodes of the
  1509.   DDN.  For subscribers having access to only one node of the DDN, the
  1510.   objective is that the system be available 99.3 percent of the time,
  1511.   that is, the system will be unavailable for no more than 60 hours per
  1512.   year.  For subscribers having access to 2 nodes, the objective is that
  1513.   the system be available 99.99 percent of the time, that is, the system
  1514.   will be unavailable for no more than one hour per year.
  1515.  
  1516.   Robustness is a measure of how well the system will operate
  1517.   successfully in face of the unexpected.  Robustness attempts to avoid
  1518.   or minimize system degradation because of user errors, operator
  1519.   errors, unusual load patterns, inadequate interface specifications,
  1520.   and so forth.  A well designed and tested system will limit the damage
  1521.   caused by incorrect or unspecified inputs to affect only the
  1522.   performance of the specific function that is requested.  Since
  1523.   protocols are very complex and can be in very many "states",
  1524.   robustness is an important consideration in evaluating and
  1525.   implementing protocols.
  1526.  
  1527.   Security attempts to limit the unauthorized user from gaining both the
  1528.   information communicated in the system and the patterns of traffic
  1529.   throughout the system.  Security also attempts to prevent spoofing of
  1530.   the system:  an agent attempting to appear as a legitimate user,
  1531.   insert false traffic, or deny services to users by repeatedly seeking
  1532.   system services.
  1533.  
  1534. National Research Council                                       [Page 6]
  1535.  
  1536. RFC 942                                                    February 1985
  1537. Report Transport on Protocols
  1538.  
  1539.   Finally, Security is also concerned with making sure that electronic
  1540.   measures cannot seriously degrade the system, confuse its performance,
  1541.   or cause loss of security in other ways.
  1542.  
  1543.   Encryption of communication links is a relatively straightforward
  1544.   element of security.  It is widely used, fairly well understood,
  1545.   constantly undergoing improvement, and becoming less expensive.  On
  1546.   the other hand, computer network security is a much newer field and
  1547.   considerably more complex.  The ability of computer network protocols
  1548.   to provide security is a very critical issue.  In the past decade much
  1549.   has been learned about vulnerability of computer operating systems,
  1550.   development of trusted systems, different levels of protection, means
  1551.   of proving that security has been achieved, and ways to achieve
  1552.   multilevel systems or a compartmented mode.  This is a dynamic field,
  1553.   however, and new experience and analysis will probably place new
  1554.   requirements on network protocols.
  1555.  
  1556.   Crisis-performance needs are a form of global robustness.  The nature
  1557.   of a national security crisis is that it is fraught with the
  1558.   unexpected.  Unusual patterns of communication traffic emerge.
  1559.   Previously unstressed capabilities become critical to national
  1560.   leaders.  Individuals and organizations that had not been
  1561.   communicating must suddenly have close, secure, and reliable
  1562.   communications.  Many users need information that they are not sure
  1563.   exists, and if it does, they do not know where it is or how to get it.
  1564.   The development of widely deployed, interoperable computer networks
  1565.   can provide important new capabilities for a crisis, particularly if
  1566.   there is some investment in preplanning, including the higher-level
  1567.   protocols that facilitate interoperability.  Presidential directives
  1568.   call for this. This will become a major factor in DOD's need for
  1569.   interoperability with other federal computer networks.  The DOD, as
  1570.   one of the most affected parties, has good reason to be concerned that
  1571.   its network protocols will stand the tests of a crisis.
  1572.  
  1573.   In addition, there are performance and functionality features that are
  1574.   measures of the capability of the network when it is not damaged or
  1575.   stressed by unexpected situations.  Performance includes quantifiable
  1576.   measures such as time delays, transmission integrity, data rates and
  1577.   efficiency, throughput, numbers of users, and other features well
  1578.   understood in computer networks.  Equally important is the extent of
  1579.   functionality: What jobs will the network do for the user?
  1580.  
  1581.   The DDN has established some performance objectives such as end-to-end
  1582.   delays for high-precedence and routine traffic, the probability of
  1583.   undetected errors, and the probability of misdelivered packets.  Such
  1584.   objectives are important to engineer a system soundly.  The DOD must
  1585.   place greater emphasis on more complex performance issues such as the
  1586.   efficiency with which protocols process and communicate data.
  1587.  
  1588.   The DOD has stated a need for an effective and robust system for
  1589.   precedence and preemption.  Precedence refers to the ability of the
  1590.   system to adaptively allocate network resources so that the network
  1591.   performance is related to the importance of the function being
  1592.  
  1593. National Research Council                                       [Page 7]
  1594.  
  1595. RFC 942                                                    February 1985
  1596. Report Transport on Protocols
  1597.  
  1598.   performed.  Preemption refers to the ability of the system to remove
  1599.   users (at least temporarily) until the needs of the high-priority user
  1600.   are satisfied.  The ARPANET environment in which the protocols were
  1601.   developed did not emphasize these capabilities, and the current MILNET
  1602.   does not function as effectively in this regard as DOD voice
  1603.   networks.
  1604.  
  1605.   The DOD has also stated a need for connectionless communications and a
  1606.   broadcast mode.  In the majority of network protocols, when two of
  1607.   more parties communicate, virtual circuits are established between the
  1608.   communicating parties.  (For reliability, additional virtual circuits
  1609.   may be established to provide an in place backup.)  DOD needs a
  1610.   connectionless mode where the message can be transmitted to one or
  1611.   more parties without the virtual circuit in order to enhance
  1612.   survivability; provide a broadcast capability (one sender to many
  1613.   receivers); and handle imagery, sensor data, and speech traffic
  1614.   quickly and efficiently.
  1615.  
  1616.   If intermediate nodes are destroyed or become otherwise unavailable,
  1617.   there is still a chance that the data can be sent via alternate paths.
  1618.   The broadcast capability is particularly important in tactical
  1619.   situations where many parties must be informed almost simultaneously
  1620.   and where the available assets may be disappearing and appearing
  1621.   dynamically.  The Department of Defense requires an internetting
  1622.   capability whereby different autonomous networks of users can
  1623.   communicate with each other.
  1624.  
  1625.  Interoperability
  1626.  
  1627.   Presidential and DOD directives place a high priority on
  1628.   interoperability, which is related to the internetworking previously
  1629.   discussed.
  1630.  
  1631.   Interoperability is primarily important at two levels:  network access
  1632.   and applications.  To achieve interoperability at the level of network
  1633.   access,users of backbone communications nets must utilize the same
  1634.   lower-level protocols that are utilized by the network.  Generally
  1635.   these protocols are layers 1, 2, and 3, up to and including part of
  1636.   the IP layer.  In other words, interoperability for network access
  1637.   does not depend on either implementation of the transport layer (TP-4
  1638.   or TCP) or of all of the internet (IP) layer.  The primary advantages
  1639.   of network access interoperability are twofold:
  1640.  
  1641.    1.   Significant economies of scale are possible since the various
  1642.         users can share the resources of the backbone network including
  1643.         hardware, software, and development and support costs.
  1644.  
  1645.    2.   Network survivability for all users can be increased
  1646.         significantly since the network has high redundancy and, as the
  1647.         threat increases, the redundancy can also be increased.
  1648.  
  1649.   Interoperability at the applications layer allows compatible users at
  1650.   different nodes to talk to each other, that is, to share their data,
  1651.  
  1652. National Research Council                                       [Page 8]
  1653.  
  1654. RFC 942                                                    February 1985
  1655. Report Transport on Protocols
  1656.  
  1657.   support each other, and thereby coordinate and strengthen the
  1658.   management of forces and other assets.  Interoperability at the
  1659.   applications layer can be achieved through the use of specialized
  1660.   software that performs those functions of higher-layer protocols (such
  1661.   as TCP or TP-4, file transfer, and virtual terminal) that are needed
  1662.   by the particular application.  If some of the higher-layer transport
  1663.   and utility protocols have been developed for particular hosts or work
  1664.   stations, their use greatly reduces development, integration, and
  1665.   support costs, although with a potential sacrifice of performance.
  1666.   Interoperability at the applications level, that is, full functional
  1667.   interoperability, is important to specialized communities of users
  1668.   such as the logistics, command and control, or research and
  1669.   development communities.  As these different communities utilize the
  1670.   DDN, they have the advantages of shared network resources. Within each
  1671.   community there is full functional interoperability but generally
  1672.   there is much less need for one community to have functional
  1673.   interoperability with members of another community.
  1674.  
  1675.   The implementation of TCP or TP-4 within network users, but without
  1676.   the implementation of higher-level protocols and application
  1677.   interoperability, is not generally an immediate step in increasing
  1678.   interoperability. It does have these immediate advantages:
  1679.  
  1680.    It represents an important step in investing in longer-term
  1681.    interoperability.
  1682.  
  1683.    It generally represents an economical near-term investment on which
  1684.    communities of interest can build their own applications.
  1685.  
  1686.    It facilitates the development of devices for general network use
  1687.    such as Terminal Access Controllers (TACs).
  1688.  
  1689.   Interoperability at the applications level will become increasingly
  1690.   important among the following communities:  Worldwide Military Command
  1691.   and Control Systems, including systems of subordinate commands;
  1692.   Department of Defense Intelligence Information Systems; U.S. tactical
  1693.   force headquarters (fixed and mobile); NATO force headquarters; other
  1694.   U.S. intelligence agencies; the State Department; and the Federal
  1695.   Bureau of Investigation and other security agencies.
  1696.  
  1697.   Although interoperability of applications within the DOD has the
  1698.   highest priority, it is clear that government wide and international
  1699.   interoperability will be an objective with increasing priority.  The
  1700.   NATO situation is especially important (6).
  1701.  
  1702.   
  1703.  
  1704.  
  1705.  
  1706. -----
  1707. (6)  Europe has been a major force in the development of ISO standards.
  1708. Consistent with this is a NATO commitment to adopt ISO standards so long
  1709. as they meet military requirements.
  1710.  
  1711. National Research Council                                       [Page 9]
  1712.  
  1713. RFC 942                                                    February 1985
  1714. Report Transport on Protocols
  1715.  
  1716.   In a somewhat longer time period, DOD will want applications
  1717.   interoperability with many commercial information services.  As
  1718.   interoperable computer networks become more common, processing and
  1719.   data services will burgeon in the marketplace.  These will include
  1720.   specialized data bases and analytic capabilities that all large
  1721.   organizations will need in order to be up-to-date and competitive.
  1722.  
  1723.   With regard to interoperability at the network level, DOD will want to
  1724.   be able to utilize commercially available networks for both
  1725.   survivability and operational effectiveness and economy.  In the case
  1726.   of a major war in Europe, for example, the United States would want to
  1727.   be able to use surviving PTTs (Postal, Telegraphy, and Telephony
  1728.   Ministries) for restoral and reconstitution.  During peacetime there
  1729.   will be cases where special DOD needs can be best satisfied with
  1730.   commercially available capabilities.
  1731.  
  1732.   As technology continues to provide less expensive, smaller, and more
  1733.   reliable data processing equipment, computer networks will become
  1734.   increasingly prevalent at lower levels of the tactical forces--land,
  1735.   air, and sea.  It will be important that these tactical networks be
  1736.   capable of interoperability with each other (for example, air support
  1737.   of ground forces) and with headquarters.  It is likely that the
  1738.   tactical network will need a network architecture and protocols that
  1739.   are different from the ARPA-\and ISO-derived protocols.  If so, the
  1740.   developments will place requirements on the higher-level DOD
  1741.   protocols.
  1742.  
  1743.   If the DOD chooses to move from TCP to TP-4, this can be done in
  1744.   phases for different communities of interest and subnetworks.  In this
  1745.   way if there is difficulty in converting one subnet, the rest of the
  1746.   network need not be degraded.  Also the different subnets will be able
  1747.   to make the transition at the most suitable time in terms of cost,
  1748.   risk, and the need to interoperate with other subnets.  As a result if
  1749.   DOD uses TP-4 for some new nets or major upgrade of existing nets,
  1750.   this will generally not reduce interoperability in the near term
  1751.   unless interoperability of applications is needed between two
  1752.   communities.  In this case specific interoperability needs may be
  1753.   satisfied with specialized gateways for mail or data exchange.
  1754.  
  1755.   The DOD points out that it desires all networks to be interoperable
  1756.   since it is not possible to predict when one community will need to
  1757.   communicate with another or use the resources of the other.  As
  1758.   previously indicated, however, unexpected needs for full functional
  1759.   interoperability can only be met when appropriate higher-layer
  1760.   software is developed.
  1761.  
  1762.  Minimize Costs
  1763.  
  1764.   The Department of Defense seeks to minimize costs of development,
  1765.   procurement, transition (if it decides to move to ISO protocols), and
  1766.   support.  Generally the objective is to limit life-cycle costs, that
  1767.   is, the total costs over a 5-to-8-year period with future costs
  1768.   suitably discounted (10 to 20 percent per year).
  1769.  
  1770. National Research Council                                      [Page 10]
  1771.  
  1772. RFC 942                                                    February 1985
  1773. Report Transport on Protocols
  1774.  
  1775.   The Department of Defense has already made a heavy investment in
  1776.   protocols, and the investment has paid off in the success of current
  1777.   protocols operational in many networks.  On the other hand, the DOD
  1778.   acknowledges the potential advantages of using the ISO protocols if
  1779.   made available as commercially supported products.  Development costs
  1780.   for these protocols can be small since their development cost is
  1781.   amortized by the commercial vendor over a larger market.  Support
  1782.   costs for these protocols (including minor modifications, integration
  1783.   into other products, documentation, and training) are also
  1784.   significantly reduced because of vendor-supplied services.  These cost
  1785.   factors are further discussed in Section IX in terms of the three
  1786.   options presented in Section VIII.
  1787.  
  1788.  Ease of Transition and Manageability
  1789.  
  1790.   Networks must be manageable and capable of growth and improvement. The
  1791.   Department of Defense generally makes the fastest progress in
  1792.   developing complex information systems if it evolves these
  1793.   capabilities while working in concert with the users and the acquiring
  1794.   agencies.  In this light, the following factors are important:
  1795.  
  1796.    Minimal interruption of current service--For most DOD networks it is
  1797.    essential that they operate continuously.  If there is to be
  1798.    transition to new protocol services (whether based on current DOD
  1799.    versions or ISO), it is important that these transitions be planned,
  1800.    designed, and pretested so that the transition will be nondisruptive.
  1801.  
  1802.    Verifiability--It is essential to have a testing capability where new
  1803.    protocol implementations can be thoroughly tested to ensure that they
  1804.    will interoperate, have full functionality specified, do not contain
  1805.    errors, are robust, and meet quantitative performance needs.  The
  1806.    National Bureau of Standards has established such a capability, and
  1807.    it is being used to verify a number of TP-4 implementations,
  1808.    including those demonstrated at the National Computer Conference in
  1809.    July 1984.  An IP-testing capability is being added.  The Department
  1810.    of Defense is planning a similar protocol test facility for TCP, but
  1811.    work is just getting underway.  If the DOD plans to migrate promptly
  1812.    to TP-4, there is a question whether this investment is warranted.
  1813.  
  1814.    Compatibility with higher protocols--As the transport and
  1815.    lower-protocol layers evolve, it is essential that they maintain full
  1816.    compatibility with higher-layer protocols.  This is particularly
  1817.    important for the DOD because it will increasingly have
  1818.    inter-operability at the applications level.
  1819.  
  1820.    Responsiveness to evolving DOD needs--Current DOD needs will change
  1821.    or new needs may arise.  It is very likely, for example, that subtle
  1822.    performance problems may be discovered in a protocol that are unique
  1823.    to the strenuous DOD-operating environment and that could have
  1824.    serious operational consequences.  If the DOD is using commercial
  1825.    protocols products based upon international standards, the DOD will
  1826.    need two commitments when critical deficiencies are discovered.  It
  1827.    will need a commitment from the manufacturer that critical problems
  1828.  
  1829. National Research Council                                      [Page 11]
  1830.  
  1831. RFC 942                                                    February 1985
  1832. Report Transport on Protocols
  1833.  
  1834.    will be promptly fixed and a commitment from the NBS that it will
  1835.    move quickly to change federal standards and seek changes in
  1836.    international standards.
  1837.  
  1838.    Minimal risks--The DOD needs are so large and important, it cannot
  1839.    afford to take otherwise avoidable risks.
  1840.  
  1841.    Maintenance of manageability--The DDN is new and is using a new
  1842.    approach after the cancellation of AUTODIN II (7).  There are
  1843.    pressing operational needs and many impatient users.  If the DOD
  1844.    delays in moving to ISO protocols and later decides to do so, the
  1845.    costs and disruption will be large.  On the other hand, moving now to
  1846.    ISO will be less disruptive.
  1847.  
  1848.   
  1849.  
  1850.  
  1851.  
  1852.  
  1853.  
  1854.  
  1855.  
  1856.  
  1857.  
  1858.  
  1859.  
  1860.  
  1861.  
  1862.  
  1863.  
  1864.  
  1865.  
  1866.  
  1867.  
  1868.  
  1869.  
  1870.  
  1871.  
  1872.  
  1873.  
  1874.  
  1875.  
  1876.  
  1877.  
  1878.  
  1879.  
  1880.  
  1881. -----
  1882. (7)  AUTODIN II was a program to develop a data communications system
  1883. for the DOD.  The program envisioned relatively few large packet
  1884. switches.  It was cancelled in 1982 in favor of ARPANET-derived designs
  1885. because of considerations of security, architecture, survivability, and
  1886. cost.
  1887.  
  1888. National Research Council                                      [Page 12]
  1889.  
  1890. RFC 942                                                    February 1985
  1891. Report Transport on Protocols
  1892.  
  1893.                III.  COMPARISON OF DOD AND ISO PROTOCOLS
  1894.  
  1895. This section presents a general description of the major functional
  1896. differences between the ISO and DOD protocol sets at the transport and
  1897. network layers and then discusses particular aspects of the protocols:
  1898. performance, security, and risk.
  1899.  
  1900. COMPARISON OF DOD AND ISO TRANSPORT LAYERS
  1901.  
  1902. Differences between the Defense Department's TCP protocol and the
  1903. International Standards Organization's TP-4 protocol are described in
  1904. terms of items visible to users of the protocol.  Internal differences
  1905. in mechanism that have no effect on the service seen by the user are not
  1906. considered. A second much simpler protocol, the User Datagram Protocol
  1907. (UDP), providing datagram or connectionless service at the transport
  1908. layer is also briefly considered.
  1909.  
  1910. In summary, the services provided by TCP and TP-4 are functionally quite
  1911. similar.  Several functions, however, including data transfer interface,
  1912. flow control, connection establishment binding, and out-of-band signals
  1913. are provided in significantly different ways by the two protocols.
  1914. Neither seems intrinsically superior, but some effort would be required
  1915. to convert a higher-level protocol using TCP to make use of TP-4.  The
  1916. exact amount of work needed will vary with the nature of the
  1917. higher-level protocol implementations and the operating systems in which
  1918. they are embedded.  A programmer experienced with the higher-level
  1919. protocols would require about six months to design, implement, and test
  1920. modifications of the three major DOD higher-level protocols (file
  1921. transfer, mail, and Telnet) to work with TP-4.
  1922.  
  1923. There are several areas in which the openness and lack of experience
  1924. with the TP-4 specification leave questions about just what
  1925. functionality is provided and whether incompatibilities are allowed.
  1926. These areas include connection-establishment binding, flow control,
  1927. addressing, and provision of expedited network service.  The best way to
  1928. resolve these questions seems to be to implement and test TP-4 in a
  1929. military environment and to further specify desired procedures where
  1930. there is unwanted latitude allowed by the standard (see the
  1931. recommendations section XI).
  1932.  
  1933. There is one area in which the NBS-proposed Federal Information
  1934. Processing Standard (FIPS) differs from the ISO specification:  The FIPS
  1935. provides a graceful closing service as in TCP, while the ISO does not.
  1936.  
  1937.  
  1938.  
  1939.  
  1940.  
  1941.  
  1942.  
  1943.  
  1944.  
  1945.  
  1946.  
  1947. National Research Council                                      [Page 13]
  1948.  
  1949. RFC 942                                                    February 1985
  1950. Report Transport on Protocols
  1951.  
  1952. Data Transfer Interface
  1953.  
  1954. TCP is stream oriented.  It does not deliver any End of Transmission
  1955. (EOT), but accepts a "push" on the send side which has an effect much
  1956. like an EOT causes data being buffered to be sent.
  1957.  
  1958. TP-4 is block oriented and does deliver EOT indications.  By indicating
  1959. EOT, a sending user should be able to accomplish the same effect as
  1960. "push" in TCP in most reasonable TP-4 implementations.
  1961.  
  1962. The impact of this is uncertain.  Neither type of interface is
  1963. inherently better than the other.  Some applications will find it more
  1964. convenient to have a stream-type interface (for example, interactive
  1965. terminal handling), while others might prefer a block mode (for example,
  1966. file transfer).  It should be possible for TP-4 to approximate the
  1967. stream mode by forwarding data without an EOT from the sending user and
  1968. delivering data to the receiving user before an EOT is received.  Some
  1969. work would have to be done on applications using one type of protocol to
  1970. modify them to use the other.
  1971.  
  1972. Flow Control
  1973.  
  1974. TCP has octet units of allocation, with no EOT and hence no impact of
  1975. EOT on the allocation.  The segment size, Transport Protocol Data Unit
  1976. (TPDU) size, used by the protocol is invisible to the user, who sees
  1977. allocations in units of octets.
  1978.  
  1979. TP-4 has segment units of allocation, with a common segment size for
  1980. both directions negotiated as part of connection establishment.
  1981. Although in some implementations the protocol's flow control is not
  1982. directly visible to the users, in others it is.  In the latter case,
  1983. users of TP-4 will see allocations in units of segments and will have to
  1984. be aware of the segment size for this to be meaningful (for example, to
  1985. know that a window of four 100-byte segments seen will be consumed by
  1986. two messages of 101 to 200 bytes each).
  1987.  
  1988. The impact is uncertain.  Both octet and segment units of flow control
  1989. can be argued to have their advantages for different types of
  1990. application. The former makes it easy to indicate buffering limits in
  1991. terms of total bytes (appropriate for stream transfer), while the latter
  1992. makes it easy to indicate buffering limits in terms of messages
  1993. (appropriate for block mode).  The way in which flow control is exerted
  1994. over an interface is complex and one of the most performance-sensitive
  1995. areas of protocols, so a significant conversion and tuning effort would
  1996. be required to get an application used with one type of high-level
  1997. protocol to be able to perform using another.
  1998.  
  1999. Error Detection
  2000.  
  2001. TCP applies ones-complement addition checksum.  TP-4 uses an ISO
  2002.  
  2003.  
  2004.  
  2005.  
  2006. National Research Council                                      [Page 14]
  2007.  
  2008. RFC 942                                                    February 1985
  2009. Report Transport on Protocols
  2010.  
  2011. algorithm (8).  The error-detection properties of the TCP procedure have
  2012. not been studied carefully, but the ISO algorithm is thought to be
  2013. somewhat stronger and hence allows fewer nondetected errors in data
  2014. passed to users.  It should be noted that the TCP checksum is defined to
  2015. include certain fields from the IP level including addresses so that
  2016. double protection against misdelivery errors is provided.  The practical
  2017. difference in error-detection power is probably not important.
  2018.  
  2019. Simultaneous Call Between Same Users
  2020.  
  2021. TCP will establish one call.  TP-4 will establish two calls if both
  2022. sides support multiple calls, no call if they allow only one call (that
  2023. is, see each other as busy), or in very unusual circumstances, one call.
  2024. The impact is minor since most applications naturally have an initiator
  2025. and a responder side.
  2026.  
  2027. Multiple Calls Between Same Addresses_
  2028.  
  2029. TCP allows only one call between a given pair of source and destination
  2030. ports.  TP-4 allows more than one by using reference numbers.  The
  2031. impact is minor since it is easy to generate a new per-call port number
  2032. on the calling side in most cases.  This can be a problem in TCP,
  2033. however, if both are well-known ports.
  2034.  
  2035. Addressing
  2036.  
  2037. TCP provides sixteen bit ports for addressing within a node identified
  2038. by the internet layer.  Some of these ports are assigned to well-known
  2039. applications, others are free for dynamic assignment as needed.
  2040.  
  2041. TP-4 provides a variable-length transport suffix (same as Transport
  2042. Service Access Point Identifier) in the call-request packet.  The use of
  2043. addresses at different levels in the ISO model has not yet been
  2044. solidified, but it seems likely that addressing capabilities similar to
  2045. TCP's will eventually be provided by TP-4 (or possibly the session
  2046. layer) along with standard addresses for common applications.
  2047.  
  2048. The impact is likely to be minimal, but this is an open area of the ISO
  2049. specifications that may need further definition for use by DOD.
  2050.  
  2051. Binding User Entities to Connections
  2052.  
  2053. TCP requires a prior Listen Request from a user entity for it to be able
  2054. to accept an incoming connection request.  Normally a user entity must
  2055. exist and declare itself to TCP, giving prior approval to accept
  2056.  
  2057.  
  2058.  
  2059.  
  2060. -----
  2061. (8)  For additional information, see Information Processing Systems,
  2062. Open Systems Interconnection, Connection-Oriented Transport Protocol
  2063. Specifications, ISO DIS 8073, Section 6.17, page 45.
  2064.  
  2065. National Research Council                                      [Page 15]
  2066.  
  2067. RFC 942                                                    February 1985
  2068. Report Transport on Protocols
  2069.  
  2070.   a call from a specific or general remote entity.  In some
  2071.   implementations it may be possible for a nonresident user entity to
  2072.   cause a Listen Request to be posted and an instance of the entity to
  2073.   be created when a matching connection request arrives.  TCP does not
  2074.   queue an incoming connection request with no matching Listen Request
  2075.   but instead rejects the connection.
  2076.  
  2077.   TP-4 requires no prior request but passes a Call Indication to a user
  2078.   entity whenever a Call Request is received.  It is, however, left open
  2079.   as an implementation decision as to how TP-4 finds and/or creates an
  2080.   appropriate user entity to give the Call Indication; that is, the
  2081.   service does not include or define how user applications make
  2082.   themselves available for calls (no Listen Service Primitive).  The
  2083.   implementation guidelines indicate that well-known addresses, prior
  2084.   process existence, and Call Request queuing are all facilities that
  2085.   may or may not be provided at the implementor's choice (9).  This
  2086.   would seem to allow for different choices and hence failure to
  2087.   establish a connection between standard implementations (for example,
  2088.   caller expects requests not to be queued, while callee does queuing,
  2089.   and hence never responds).
  2090.  
  2091.   The practical impact is uncertain due to lack of experience with how
  2092.   the various options allowed by the TP-4 standard will be used in
  2093.   practice. TCP seems more oriented to a prior authorization mode of
  2094.   operation, while TP-4 most easily supports an
  2095.   indication-with-later-acceptance scenario. It is not clear how TP-4
  2096.   will support rejecting calls to nonexistent or inactive user entities
  2097.   and how user entities could control how many calls they would accept.
  2098.   This area may require DOD refinement.
  2099.  
  2100.  Out-of-Band Signals
  2101.  
  2102.   TCP allows the user to specify an urgent condition at any point in the
  2103.   normal data stream.  Several such indications may be combined, with
  2104.   only the last one shown to the destination.  There is no limit to the
  2105.   number of urgent indications that can be sent.  The TCP urgent
  2106.   messages are sent requesting expedited service from the network layer
  2107.   so network bottlenecks can be bypassed as well.
  2108.  
  2109.   TP-4 allows users to send expedited data units carrying up to sixteen
  2110.   octets of user data.  These are only half synchronized with the normal
  2111.   data stream since they may be delivered before previously sent normal
  2112.   data, but not after subsequently sent normal data.  Each expedited
  2113.   data unit is delivered to the destination, and only one can be
  2114.   outstanding at a time.  ISO has indicated its intention to allow
  2115.   transport protocols to use network-level expedited service, but this
  2116.  
  2117.   
  2118. -----
  2119. (9)  Specification of a Transport Protocol for Computer Communications,
  2120. Vol. 5:  Guidance for the Implementor, Section 2.11.2.  National Bureau
  2121. of Standards, Institute for Computer Sciences and Technology,
  2122. (Washington, D.C.) U.S. Department of Commerce, January 1983.
  2123.  
  2124. National Research Council                                      [Page 16]
  2125.  
  2126. RFC 942                                                    February 1985
  2127. Report Transport on Protocols
  2128.  
  2129.   is not yet defined.
  2130.  
  2131.   The impact is primarily for applications like terminal traffic
  2132.   handlers that must deal with interrupt-type signals of various types.
  2133.   The need to read an arbitrary amount of normal data and recognize
  2134.   urgent data in the normal stream are difficulties with TCP urgent
  2135.   service, but it has been used successfully by the Telnet protocol.
  2136.   The lack of full synchronization of the signal and normal data in TP-4
  2137.   may require users to insert their own synchronization marks in the
  2138.   normal data stream [as was the case with the old ARPA Network Control
  2139.   Program (NCP)], and the limitation of one outstanding signal may be
  2140.   restrictive.  Some effort would be required to convert higher-level
  2141.   protocols using one transport protocol to using the other.
  2142.  
  2143.  Security
  2144.  
  2145.   The committee has determined that the TCP and TP-4 are sufficiently
  2146.   equivalent in their security-related properties so that no significant
  2147.   technical points favor the use of one over the other.
  2148.  
  2149.   The DOD protocol architecture assigns the security-marking function to
  2150.   the IP layer and provides an 11-byte security option with a defined
  2151.   coding in the IP header.
  2152.  
  2153.   TP-4 provides a variable-length security option carried in Call
  2154.   Request packets.  A variable-length security option field is also
  2155.   provided in the ISO IP.  Standard encoding of security markings are
  2156.   under consideration but not yet defined and accepted.
  2157.  
  2158.   In addition to these explicit security-marking fields, the existence,
  2159.   coding, and placement of other header fields have security
  2160.   implications. If data is encrypted, for example, a checksum is usually
  2161.   used to determine if the decrypted data is correct, so the strength of
  2162.   the checksum has security implications.
  2163.  
  2164.  Precedence
  2165.  
  2166.   TCP supports precedence by using three bits provided in IP headers of
  2167.   every packet.  TP-4 provides a 2-byte priority option in Call Request
  2168.   packets.  A 2-byte priority option in the ISO IP header is also under
  2169.   consideration.  Currently, no implementations make use of precedence
  2170.   information (to support preemption, for example).  There should be no
  2171.   impact, therefore, of changing from one protocol to the other.
  2172.  
  2173.  Type of Service
  2174.  
  2175.   The types of network service that can be requested via TCP and TP-4
  2176.   are somewhat different.  The impact seems minimal since few networks
  2177.   do anything with the type of service fields at present with the
  2178.   exception of DARPA's packet radio and satellite nets.  This may become
  2179.   more important in the future.
  2180.  
  2181.  
  2182.  
  2183. National Research Council                                      [Page 17]
  2184.  
  2185. RFC 942                                                    February 1985
  2186. Report Transport on Protocols
  2187.  
  2188.  Datagram Service
  2189.  
  2190.   TCP provides only reliable session service.  A separate User Datagram
  2191.   Protocol (UDP) in the DOD architecture supports transaction or
  2192.   connectionless-type interaction where individual messages are
  2193.   exchanged.  UDP is merely an addition of the port-addressing layer to
  2194.   the basic datagram service provided by IP.  No delivery confirmation
  2195.   or sequencing is provided (although IP provides fragmentation and
  2196.   reassembly).
  2197.  
  2198.   The NBS TP-4 specification originally presented to the committee
  2199.   provided unit-data-transfer service within the same protocol framework
  2200.   as sessions (10).  This material has since been deleted to bring the
  2201.   NBS proposal into conformance with ISO work.  A separate ISO datagram
  2202.   protocol similar to UDP has been defined and is expected to become a
  2203.   draft proposed standard in June 1984.
  2204.  
  2205.  Closing
  2206.  
  2207.   TCP provides a graceful closing mechanism that ensures that all data
  2208.   submitted by users are delivered before the connection is terminated.
  2209.   The NBS TP-4 provides a similar mechanism, but is not included in the
  2210.   ISO standard TP-4, which provides only an immediate disconnect
  2211.   service.  Impact is significant if the ISO version is used because
  2212.   users would then have to add their own graceful termination handshake
  2213.   if desired.
  2214.  
  2215. COMPARISON OF DOD AND ISO INTERNET LAYERS
  2216.  
  2217.  The internet protocols of DOD and ISO are much more similar to one
  2218.  another than the transport protocols.  This is not surprising since the
  2219.  Defense Department's IP was used as the basis for the International
  2220.  Standards Organization's IP.  Some reformatting, renaming, and recoding
  2221.  of fields has been done.  Hence not only are the services to higher
  2222.  layers essentially equivalent, but the protocol mechanisms themselves
  2223.  are also nearly identical.  Due to the format changes, however, the two
  2224.  protocols are incompatible.
  2225.  
  2226.  It should be noted that the IP itself forms only part of the internet
  2227.  layer.  For clarity it should also be noted that the internet layer in
  2228.  ISO is considered to be the top sublayer within the network layer.
  2229.  
  2230.  In DOD, there is an additional Internet Control Message Protocol (ICMP)
  2231.  that deals with error conditions, congestion control, and simple
  2232.  routing updates to host computers.  There is also a Gateway-to-Gateway
  2233.  Protocol (GGP) that deals with internet management and routing updates
  2234.  for gateways.  In the ISO, only the IP itself has so far been
  2235.  
  2236.  
  2237. -----
  2238. (10)  National Bureau of Standards, Specification of a Transport
  2239. Protocol for Computer Communications, Vol. 3, Class 4 Protocol,
  2240. ICST/HLNP-83-3, February 1983.
  2241.  
  2242. National Research Council                                      [Page 18]
  2243.  
  2244. RFC 942                                                    February 1985
  2245. Report Transport on Protocols
  2246.  
  2247.  considered, while most error reporting, control, and routing functions
  2248.  are considered "management" functions that remain to be addressed in
  2249.  the future.
  2250.  
  2251.  The only significant differences in the IPs themselves are in the areas
  2252.  of addressing and error reporting.  The DOD IP has a fixed-length,
  2253.  32-bit source and destination addresses (identifying network and host)
  2254.  plus an 8-bit "protocol number" field to identify the higher-level
  2255.  protocol for which the IP data is intended.  The ISO IP has
  2256.  variable-length source and destination addresses whose format and
  2257.  content are not yet specified, although preliminary documentation
  2258.  indicates that ISO intends to support a similar level of addressing
  2259.  (network/host) in a more global context which would allow use of
  2260.  current DOD addresses as a subset.  There is no equivalent of the DOD
  2261.  protocol number field, although possibly the tail of the
  2262.  variable-length ISO addresses could be used for this purpose.
  2263.  
  2264.  Error reporting is provided within the ISO IP by means of a separate
  2265.  packet type, while the DOD provides more complete error- and
  2266.  status-reporting functions via the separate Internet Control Message
  2267.  Protocol (ICMP), including routing "redirect" messages to hosts that
  2268.  have sent datagrams via nonoptimal routes.
  2269.  
  2270.  In summary, from the functional point of view, DOD and ISO IP can be
  2271.  considered essentially equivalent with the provision that the
  2272.  ISO-addressing scheme is suitably resolved.  The absence of routing and
  2273.  control procedures from the ISO internet layer means that additional
  2274.  procedures beyond IP would be needed to produce a complete,
  2275.  functioning, internet even if the ISO IP were adopted.  It appears that
  2276.  the existing DOD ICMP and GGP or its successors could be modified to
  2277.  operate with the ISO IP with modest effort, but this requires further
  2278.  study and validation in an operational system.
  2279.  
  2280.  A table at the end of this chapter compares DOD and ISO IP packet
  2281.  formats.
  2282.  
  2283. COMPARISON ON THE BASIS OF PERFORMANCE, SECURITY, AND RISK
  2284.  
  2285.  Performance
  2286.  
  2287.   The performance of a transport protocol, such as TCP or TP-4, is a
  2288.   function of its implementation as well as its inherent design.
  2289.   Experience in implementing TCP and other proprietary protocols has
  2290.   demonstrated that implementation considerations usually dominate.
  2291.   This makes it difficult to compare protocols, since a wide range in
  2292.   efficiency of implementations is possible.  Furthermore, there are a
  2293.   number of dimensions along which an implementation can be optimized.
  2294.  
  2295.   Despite the difficulties, protocol designers have developed several
  2296.   metrics for comparing transport protocols.  These view protocol
  2297.   performance from a variety of perspectives, including  (1) user
  2298.   response time, (2) throughput on a single connection, (3) network and
  2299.   host computer resource utilization.  Protocol efficiency can also be
  2300.  
  2301. National Research Council                                      [Page 19]
  2302.  
  2303. RFC 942                                                    February 1985
  2304. Report Transport on Protocols
  2305.  
  2306.   significantly affected by the communications environment.  Protocol
  2307.   efficiency must be considered in a wide range of communication
  2308.   environments, including local area networks, satellite links,
  2309.   terrestrial links, and packet-switched networks.
  2310.  
  2311.   The critical algorithms most affecting protocol performance are those
  2312.   that perform end-to-end error control and end-to-end flow control.
  2313.   These algorithms affect the response time, throughput, and resource
  2314.   utilization of the protocol during the data transfer phase.  The
  2315.   efficiency of the connection management procedures may also be
  2316.   important in applications involving frequent connections of brief
  2317.   duration.
  2318.  
  2319.   The committee compared the algorithms and message formats specified
  2320.   for each protocol for critical functions, including flow-and
  2321.   error-control and connection management.  They concluded that since
  2322.   the two protocols were sufficiently similar there would be no
  2323.   significant difference in performance of TCP or TP-4 implementations
  2324.   of equal quality optimized for a given environment.
  2325.  
  2326.   The committee compared the error-and-flow-control algorithms of TCP/IP
  2327.   and TP-4.  Both employ window-based techniques using large-sequence
  2328.   number spaces and both permit large window sizes.  Their differences
  2329.   are minor. TCP performs its error-and-flow-control in units of octets,
  2330.   rather than the protocol data units employed by TP-4.  This adds a
  2331.   small amount of overhead to TCP calculation in return for a finer
  2332.   control over host buffer memory.  The committee did not consider the
  2333.   difference significant, assuming that appropriate buffer management
  2334.   strategies are implemented by transport and higher-level protocols.
  2335.   TP-4 employs more sophisticated techniques to ensure that flow-control
  2336.   information is reliably transmitted than does TCP.  These more
  2337.   sophisticated techniques may reduce TP-4 protocol overhead during
  2338.   periods of light load in some applications, possibly adding slightly
  2339.   more CPU load in other cases.  The committee did not consider these
  2340.   effects significant.
  2341.  
  2342.   Both protocols employ a three-way handshake for establishing a
  2343.   transport connection.  The differences between the TCP and TP-4
  2344.   handshake are related to the addressing conventions employed for
  2345.   establishing connections and do not affect protocol efficiency.  In
  2346.   the common cases where a client process requests a connection to a
  2347.   server process, the TCP and TP-4 operations are equivalent.
  2348.  
  2349.   Both protocols permit a range of policy decisions in their
  2350.   implementation. These include (1) selection of timer values used to
  2351.   recover from transmission errors and lost packets, (2) selection of
  2352.   window sizes at the receiver and transmitter, and (3) selection of
  2353.   protocol data unit sizes.  Both permit substantial reduction in
  2354.   control message overhead by expanding window sizes.  Both permit
  2355.   credits to be granted "optimistically," permitting receiver buffers to
  2356.   be shared over several transport connections and permitting credit
  2357.   reduction in the event of buffer congestion. Both permit optimizing
  2358.   protocol efficiency by delaying control message traffic when it does
  2359.  
  2360. National Research Council                                      [Page 20]
  2361.  
  2362. RFC 942                                                    February 1985
  2363. Report Transport on Protocols
  2364.  
  2365.   not need to be transmitted, combining it with later data or control
  2366.   traffic.
  2367.  
  2368.   The most significant difference between TCP and TP-4 flow control
  2369.   derives from slight differences in expression of flow control at the
  2370.   transport layer service interface.  TCP employs a stream model while
  2371.   TP-4 uses a message model.  These two models are equivalent in
  2372.   function; however, some higher-level applications protocols may be
  2373.   more naturally expressed in one model than the other.  The committee
  2374.   considered the possibility that current ARPA protocols might require
  2375.   some adaptation to operate more efficiently with TP-4.  For this
  2376.   reason the committee recommends that the DOD study the operation of
  2377.   current DOD higher-level protocols on TP-4 (recommendation 5, Chapter
  2378.   XI).
  2379.  
  2380.  Security
  2381.  
  2382.   The committee considered the impact of security requirements on
  2383.   transport protocols primarily and also on overall protocol hierarchies
  2384.   in the DOD, The American National Standards Institute (ANSI), and ISO.
  2385.   Based on the information the committee received, it finds that:
  2386.  
  2387.    The current TCP-4 and TP-4 are sufficiently equivalent in their
  2388.    security-related properties that no significant technical points
  2389.    would favor the use of one over the other.
  2390.  
  2391.    There is no technical impediment to their equivalent evolution over
  2392.    time in the security area.
  2393.  
  2394.  Risk
  2395.  
  2396.   There are several risks in implementing a new protocol or protocol
  2397.   family.  These include (1) fatal flaws in protocol design not easily
  2398.   rectified, (2) errors in protocol specification, (3) ambiguities in
  2399.   protocol specification, (4) errors in protocol implementation, (5)
  2400.   performance degradation due to inefficient implementation, (6)
  2401.   performance degradation due to "untuned" implementation, and (7)
  2402.   performance degradation due to untuned application protocols.
  2403.  
  2404.   This list of risks comes from experience in implementing computer
  2405.   networks based on the DOD protocols and proprietary commercial
  2406.   protocols. Considering that it took more than ten years for the
  2407.   current TCP protocols to reach their current state of maturity and
  2408.   that the TP-4 protocol is only about two years old, the committee
  2409.   devoted considerable attention to the maturity of TP-4.
  2410.  
  2411.  Fatal Flaws in Protocol Design
  2412.  
  2413.   Early ARPANET protocols had a number of "fatal" design errors that
  2414.   resulted in deadlocks or other serious system failures.  Commercial
  2415.   networks had similar problems in early design phases.  The committee
  2416.   considered the possibility that TP-4 could suffer from similar faults
  2417.   and concluded that this was unlikely.  TP-4 employs design techniques
  2418.  
  2419. National Research Council                                      [Page 21]
  2420.  
  2421. RFC 942                                                    February 1985
  2422. Report Transport on Protocols
  2423.  
  2424.   similar to those of TCP and proprietary transport protocols.  The
  2425.   faults encountered in the ARPANET are now well known.  Indeed, the
  2426.   state of the art in transport protocol design is now quite mature.
  2427.   The developers of the TP-4 protocol were familiar with the earlier
  2428.   protocols and their problems.
  2429.  
  2430.  Errors and Ambiguities in Protocol Specification
  2431.  
  2432.   Early in the development of TP-4, NBS developed a formal protocol
  2433.   specification and a test environment based on this specification.  A
  2434.   protocol implementation can be partially compiled automatically from
  2435.   the formal specification.  Other implementations can be tested against
  2436.   this master implementation.  The NBS protocol laboratory was used to
  2437.   debug the formal specification of TP-4 and is currently being used to
  2438.   certify other implementations of TP-4.  The laboratory has also
  2439.   developed and employed tools to analyze the specification for possible
  2440.   problems.  The existence of this laboratory and the results obtained
  2441.   to date led the committee to conclude that there is no substantial
  2442.   risk associated with the TP-4 protocol specification.
  2443.  
  2444.   In contrast TCP has only recently received a formal specification. To
  2445.   the committee's knowledge most existing TCP implementations predate
  2446.   the formal TCP specification and have not been derived from the formal
  2447.   specification.  In the committee's opinion the formal TCP
  2448.   specification is likely to have more bugs or ambiguities than the TP-4
  2449.   specification.
  2450.  
  2451.   At the present time NBS has developed the only formal specification
  2452.   for ISO TP-4.  ISO is currently developing standards for formal
  2453.   specification techniques that are similar to those used by NBS.  When
  2454.   these specifications are complete ISO will update the TP-4
  2455.   specification to include a formal description.  In translating the
  2456.   current informal ISO specification into the formal specification there
  2457.   is a risk that the ISO specification may be changed such that it is no
  2458.   longer consistent with the current NBS specification.  The National
  2459.   Bureau of Standards is playing a key role in developing the ISO formal
  2460.   specification techniques and formal specification.  It plans to
  2461.   generate automatically an implementation of the ISO formal
  2462.   specification and verify it against the NBS specification using the
  2463.   NBS test tools.  In the committee's opinion this makes the risk of
  2464.   unintentional changes in the ISO specification quite low.
  2465.  
  2466.   One possible risk remains.  The ISO specification for TP-4 that was
  2467.   approved is an informal document subject to the ambiguities of
  2468.   informal protocol specifications.  The formalization may remove
  2469.   ambiguities that have gone undetected and that were the basis of its
  2470.   approval.  It is conceivable that once these ambiguities are exposed,
  2471.   the current consensus for TP-4 may dissolve.  The committee considers
  2472.   this risk to be very low. The areas of ambiguity in protocol
  2473.   specifications are typically only of concern to protocol implementors.
  2474.   The current protocol implementors through much of the world are
  2475.   typically using the NBS formal specifications as a basis of their
  2476.   implementations of TP-4 and have access to the NBS test tools for
  2477.  
  2478. National Research Council                                      [Page 22]
  2479.  
  2480. RFC 942                                                    February 1985
  2481. Report Transport on Protocols
  2482.  
  2483.   certifying their implementations.  In the event of a possible
  2484.   conflict, the majority of implementors could be expected to support
  2485.   resolution of ambiguities in favor of the current NBS formal
  2486.   specification, making it unlikely that ISO would approve an alternate
  2487.   resolution.
  2488.  
  2489.  Errors in Protocol Implementation
  2490.  
  2491.   Several factors influence the likelihood of errors in a protocol
  2492.   implementation.  These include the complexity of the protocol, quality
  2493.   of the protocol specification, the experience of the implementors, and
  2494.   the availability of test tools.  Based on the availability of the NBS
  2495.   test tools and formal protocol specification for TP-4, the committee
  2496.   did not see any significant risk of errors in implementing TP-4.
  2497.  
  2498.  Performance Issues
  2499.  
  2500.   The largest risk in implementing TP-4 concerns the performance of the
  2501.   implementations.  This risk is not inherent in the protocol as
  2502.   specified, but is present in new implementations of any transport
  2503.   protocol.  Experience has shown that performance can often be improved
  2504.   by a factor of two or more by careful attention to implementation
  2505.   details and careful performance measurement and tuning.  The committee
  2506.   considered it likely that some initial implementations of TP-4 will
  2507.   have significantly lower performance than the current mature
  2508.   implementations of TCP.  Evidence to support this conclusion may be
  2509.   found in data supplied by the DOD which show a wide range of
  2510.   performance of TCP implementations.
  2511.  
  2512.   Some members of the committee expressed the belief that over the long
  2513.   term, TP-4 will afford better performance due to widespread commercial
  2514.   support.  Vendors will be highly motivated to optimize performance of
  2515.   their TP-4 implementations, since a large number of users will
  2516.   benchmark implementation performance.  Many individuals will become
  2517.   familiar with implementations of TP-4 and with configuring and
  2518.   operating networks based on TP-4.  Initially, this expertise will be
  2519.   found in organizations developing TP-4 implementations and
  2520.   installation.
  2521.  
  2522.   The committee believes that the largest performance risks are short
  2523.   term.  The performance of existing DOD high-level protocols may be
  2524.   affected by subtle differences between TP-4 and TCP interfaces.
  2525.   Highlevel DOD implementations and protocols may require retuning to
  2526.   attain some high-level efficiency using TP-4.  Another short-term risk
  2527.   is potential lack of experience in configuring and operating
  2528.   TP-4-based networks.  The committee believes that a program of testing
  2529.   and development would minimize these risks, ensuring that the current
  2530.   high-level DOD protocols run effectively on TP-4-based networks.
  2531.  
  2532.   There is a possibility that the equivalent, but different, protocol
  2533.   mechanisms and interfaces in TP-4 may manifest some undesirable
  2534.   behavior that is not expected and which cannot easily be removed by
  2535.   tuning.  In this event ISO may find it necessary to make some
  2536.  
  2537. National Research Council                                      [Page 23]
  2538.  
  2539. RFC 942                                                    February 1985
  2540. Report Transport on Protocols
  2541.  
  2542.   modifications to TP-4. It is unlikely that such problems will be
  2543.   serious enough to prevent an early transition to TP-4.  If such
  2544.   problems are discovered, it is expected that they can be handled
  2545.   through the normal standards process of periodic enhancement.  A
  2546.   number of proprietary commercial networking protocols are similar in
  2547.   operation to TP-4 and do not have serious performance problems. Any
  2548.   enhancements that may be desirable can probably be added to TP-4 in a
  2549.   compatible fashion, permitting interoperation of enhanced and
  2550.   unenhanced implementations.
  2551.  
  2552. TABLE:  Comparison of DOD and ISO IP Packet Formats
  2553.  
  2554.  DOD                               ISO (not in correct order)
  2555.  ----------------------------------------------------------------------
  2556.  
  2557.  Protocol version:  4 bits         Version:  8 bits
  2558.  Header Length (in 32-bit words):  [Header] Length (in bytes):  8 bits
  2559.     4 bits
  2560.  Type of service:  8 bits          Quality of service**:  8 bits
  2561.     (includes 3-bit Precedence)    Precedence**:  8 bits
  2562.  Total Length:  16 bits            Segment Length:  16 bits
  2563.  ID:  16 bits                      Data Unit ID*:  16 bits
  2564.  Don't Fragment flag               Segmentation Permitted flag
  2565.  More Fragments flag               More Segments flag
  2566.  Fragment offset:  13 bits         Segment offset*:  16 bits
  2567.  Time to live (sec):  8 bits       Lifetime (.5 sec):  8 bits
  2568.  Protocol number:  8 bits          ---
  2569.  Header checksum:  16 bits         Header checksum:  16 bits
  2570.     (provided by subnet layer)     Network Layer Protocol ID:  8 bits
  2571.  ---                               [Generate] Error flag
  2572.  (in ICMP)                         Type:  5 bits
  2573.  ---                               Total Length*:  16 bits
  2574.  .............                     .............
  2575.  Source address:  32 bits          Source address length:  8 bits
  2576.                                    Source address:  var.
  2577.  Dest. address:  32 bits           Dest. address length:  8 bits
  2578.                                    Dest. address:  var.
  2579.  .............                     .............
  2580.  
  2581.  OPTIONS: NOP, Security,           OPTIONS: Padding, Security
  2582.  Source Route, Record Route,       Source Route, Record Route,
  2583.  Stream ID, Time Stamp             Quality of service, Precedence,
  2584.                                    Error reason (only for error type)
  2585.  .............                     .............
  2586.  DATA                              DATA
  2587.  ......................................................................
  2588.  
  2589.   *  only present if segmentation is in use
  2590.   ** in options
  2591.  
  2592.  
  2593.  
  2594.  
  2595.  
  2596. National Research Council                                      [Page 24]
  2597.  
  2598. RFC 942                                                    February 1985
  2599. Report Transport on Protocols
  2600.  
  2601.  IV.  STATUS OF DOD AND ISO PROTOCOL IMPLEMENTATIONS AND SPECIFICATIONS
  2602.  
  2603. DEPARTMENT OF DEFENSE
  2604.  
  2605.  The DOD internetting protocol was first introduced in 1974 and later
  2606.  split into separate TCP and IP specifications.  From 1974 until 1978,
  2607.  when they were adopted as DOD standards, the protocols underwent a
  2608.  number of major revisions.  These revisions were largely a result of
  2609.  extensive experience gained by researchers working on the DARPA
  2610.  Internet project. The DARPA "Request for Comment" and "Internet
  2611.  Experimental Note" technical report series document the conclusions of
  2612.  numerous protocol-related studies and discussions.  Successive
  2613.  specifications of TCP and other internet protocols are also given by
  2614.  reports in these series.  Most of these specifications were informally
  2615.  presented and were accompanied by discussions that affected design
  2616.  choices.  The most recent TCP documents introduce a more formal style
  2617.  of presentation (11).
  2618.  
  2619.  The first experimental TCP implementations were completed in 1974 at
  2620.  Stanford University and Bolt Beranek and Newman, Inc., for the
  2621.  PDP-11/ELF and DEC-10/TENEX systems, respectively.  Today
  2622.  implementation exists for numerous computer systems.  While many of
  2623.  these were implemented at and are supported by university and other
  2624.  research groups, several are available as commercial products.
  2625.  
  2626.  Testing of TCP was done on the ARPANET (12), other DOD networks
  2627.  (Satellite net, packet radio), and a variety of local networks. For
  2628.  several years a number of DARPA contractors used TCP in parallel with
  2629.  the old ARPANET transport protocol (NCP).  In addition, for about six
  2630.  months preceding the January 1, l983, ARPANET cutover from NCP to TCP,
  2631.  these hosts were joined by additional TCP-only hosts (for a total of
  2632.  approximately thirty).  This extensive testing prior to the cutover to
  2633.  TCP enabled the networks involved to maintain operational capability
  2634.  throughout
  2635.  
  2636.  
  2637.  
  2638.  
  2639.  
  2640.  
  2641.  
  2642.  
  2643.  
  2644. -----
  2645. (11)  Transport Control Protocol, DOD MIL-STD-1778, August 1983.
  2646.  
  2647. (12)  The ARPANET is a data communications network established in 1969
  2648. by the DOD's Advanced Research Projects Agency to interconnect the
  2649. computer resources at selected research centers at substantially lower
  2650. costs than systems then available.  The ARPANET is a fully operational
  2651. 80-node network that interconnects over 200 host computers in the United
  2652. States, the United Kingdom, and Norway.  ARPA became the Defense
  2653. Advanced Research Projects Agency (DARPA) in 1973.
  2654.  
  2655. National Research Council                                      [Page 25]
  2656.  
  2657. RFC 942                                                    February 1985
  2658. Report Transport on Protocols
  2659.  
  2660.  the transition and to achieve normal service levels in a few months.
  2661.  Today the TCP-based DOD networks includes hundreds of hosts (over 300
  2662.  on DDN alone) and serves thousands of users.  Traffic on just the
  2663.  ARPANET component is now approximately 500 million packets per month.
  2664.  
  2665.  TCP is also extensively used on local area networks including Ethernet
  2666.  and Pronet, as well as on CSNET, the Computer Science Research Network
  2667.  (Telenet hosts).
  2668.  
  2669.  In addition to TCP, the DOD protocol architecture includes internet
  2670.  layer protocols for communication between hosts and gateways (ICMP) and
  2671.  between gateways (GGP).  Experience indicates that the design of robust
  2672.  and powerful gateways that internet numerous networks and provide
  2673.  survivability is a complex challenge.  DOD is developing new gateway
  2674.  protocols that could be adapted to work with either DOD's or ISO's IP.
  2675.  
  2676.  The higher-level protocols currently used on DDN for electronic mail
  2677.  (Simple Mail Transfer Protocol), file transfer (File Transfer
  2678.  Protocol), and remote log-in (Telnet) are TCP-specific.  Their
  2679.  specifications are stable, and numerous implementations exist.  The DOD
  2680.  has indicated its intent to adopt ISO higher-level protocols when they
  2681.  are specified and implementations are available.
  2682.  
  2683.  The committee has concluded that the DOD transport and internet
  2684.  protocols are well tested and robust.  It is unlikely that major
  2685.  problems with their design or specifications will be uncovered.  No
  2686.  comprehensive facility or procedures for testing new implementations of
  2687.  TCP now exist, although efforts in this area are being started at
  2688.  Defense Communications Agency (DCA).
  2689.  
  2690. INTERNATIONAL STANDARDS ORGANIZATION
  2691.  
  2692.  Standardization and development of the ISO IP and ISO TP-4 are
  2693.  proceeding in a relatively independent fashion.  Currently, TP-4 is
  2694.  further along in the standardization process.  The local area network
  2695.  communications environment has created an immediate need for TP-4
  2696.  functions; however, communications within a single Local Area Network
  2697.  (LAN) do not need an internet capability.  A "null" IP has been defined
  2698.  to enable TP-4 to be used on a single LAN without the necessity of a
  2699.  complete IP.  It is quite likely that some early TP-4 products will
  2700.  implement this null IP, leaving implementation of the complete IP for
  2701.  future product development. In the following discussion, TP-4 and IP
  2702.  will be treated separately due to this potential independence.
  2703.  
  2704.  TP-4 Status and Plans
  2705.  
  2706.   The ISO TP-4 became a Draft International Standard in September 1983.
  2707.   The final stages in standardization are primarily procedural.  The
  2708.   committee expects products that implement TP-4 to be widely available
  2709.   in the market within about two years.  It normally takes twelve to
  2710.   eighteen months for implementations and testing prior to product
  2711.   announcement. Some vendors apparently began implementation and testing
  2712.   the protocol
  2713.  
  2714. National Research Council                                      [Page 26]
  2715.  
  2716. RFC 942                                                    February 1985
  2717. Report Transport on Protocols
  2718.  
  2719.   soon after it became a draft proposal in June 1982, because the
  2720.   protocol was essentially frozen at that time.
  2721.  
  2722.   At present, INTEL and Able Computer have announced the availability of
  2723.   products that implement TP-4 for use over LANs.  The committee does
  2724.   not know, however, whether these products have been delivered or
  2725.   incorporated into systems.  In addition, more than twenty companies
  2726.   have indicated their support of TP-4 and their intention to
  2727.   incorporate TP-4 into future products, without announcing specific
  2728.   products or availability dates.  Most companies do not make specific
  2729.   product announcements until relatively late in the product development
  2730.   process.
  2731.  
  2732.   In December 1982 six vendors and network users interested in early
  2733.   development of TP-4 products requested NBS to hold a series of
  2734.   workshops on the operation of TP-4 in a LAN environment.  To date,
  2735.   four workshops have been held, with more than thirty companies in
  2736.   attendance.  The first workshop set a goal of demonstrating
  2737.   multivendor networking at a major U.S. national computer conference.
  2738.   The second workshop, held in April 1983, determined that
  2739.   demonstrations would include a file transfer application and would be
  2740.   developed on two local area network technologies currently
  2741.   standardized by the Institute of Electrical and Electronics Engineers
  2742.   (IEEE).  These technologies are the Carrier Sense Multiple Access with
  2743.   Collision Detection, which is standardized by IEEE committee 802.3,
  2744.   and the Token Bus, which is standardized by IEEE committee 803.4.  The
  2745.   workshop selected the National Computer Conference in July 1984 for
  2746.   the demonstrations.
  2747.  
  2748.   Vendors committed to the demonstration developed and tested TP-4
  2749.   implementations using the NBS test tools.  The workshops defined a
  2750.   schedule that called for individual testing through April 1984 with
  2751.   multivendor testing commencing thereafter.  While the vendors that
  2752.   participated in the demonstration have emphasized that participation
  2753.   in the demonstration is not a commitment to product development, a
  2754.   number of large customers have indicated that there will be an
  2755.   immediate market demand for TP-4 implementation as soon after the
  2756.   demonstration as practical.  The committee considers it highly likely
  2757.   that many commercial vendors will announce commitments to deliver TP-4
  2758.   products shortly after the demonstration.
  2759.  
  2760.  Internetwork Protocol Status and Plans
  2761.  
  2762.   The ISO Internetwork Protocol (IP) became a Draft International
  2763.   Standard (DIS) in May 1984 (13).  The DIS was out for ballot for the
  2764.   previous eight months.  Attaining DIS status freezes the technical
  2765.   approach, permitting implementations to begin.
  2766.  
  2767.   
  2768. -----
  2769. (13)  ISO Draft Proposal, Information Processing Systems -- Data
  2770. Communications -- Protocol for Providing Connectionless Network
  2771. Services, DP 8473, May 1984.
  2772.  
  2773. National Research Council                                      [Page 27]
  2774.  
  2775. RFC 942                                                    February 1985
  2776. Report Transport on Protocols
  2777.  
  2778.   The ISO IP specification is only one of several specifications needed
  2779.   to completely specify the Network Layer.  A number of other
  2780.   specifications are needed, including a Gateway-to-Host error protocol,
  2781.   a network wide addressing plan, and a Gateway-to-Gateway Protocol for
  2782.   managing routing information.  A complete specification is needed
  2783.   before an internetwork, consisting of gateways and hosts, can be
  2784.   deployed.  Most of the complexity of the Network Layer, however, is
  2785.   confined to the gateways.  A complete standardization of the Network
  2786.   Layer is not required to develop and deploy host systems.
  2787.  
  2788.   The International Standards Organization is currently developing
  2789.   proposals for conveying error information between hosts and gateways.
  2790.   It is expected that responses to the Draft Proposal by ISO members
  2791.   will include proposals to provide these functions.  The committee does
  2792.   not consider this a controversial area and expects that these
  2793.   capabilities will be included in the ISO standard by the time it
  2794.   reaches Draft International Status.
  2795.  
  2796.   Addressing is a more complex issue.  The addressing structure of a
  2797.   computer internetwork depends on complex trade-offs between
  2798.   implementation complexity, flexibility, network cost, and network
  2799.   robustness.  Addressing structure in a large network can influence the
  2800.   range of possible policy decisions available for routing network
  2801.   traffic.  The trade-offs for a military environment may be
  2802.   significantly different from those of a commercial environment.  The
  2803.   ISO has considered these factors in its existing IP.  A flexible
  2804.   addressing scheme is provided, permitting implementation of a variety
  2805.   of addressing structures.  Host computers need not be concerned with
  2806.   the internal structure of addresses.  The committee considers that the
  2807.   IP-addressing scheme has sufficient flexibility that host
  2808.   implementations can be constructed that will support the full range of
  2809.   addressing philosophies allowed by ISO, including those needed by DOD.
  2810.  
  2811.   Routing algorithms, like addressing, are complex and often
  2812.   controversial. For this reason ISO has not yet attempted
  2813.   standardization of routing algorithms.  A routing algorithm is a key
  2814.   part of a Gateway-to-Gateway Protocol.  A single network must
  2815.   implement a common routing algorithm.  In the absence of an ISO
  2816.   routing algorithm, a network must be based on either proprietary
  2817.   routing algorithms or on other standards.
  2818.  
  2819.   The committee has studied the current ISO IP and the current ISO
  2820.   addressing structure.  It believes that it will be possible to map the
  2821.   current DOD IP-addressing structure and routing algorithm into the ISO
  2822.   network layer.  In practice this means that the Gateway-to-Host
  2823.   Protocols and addressing formats will fully comply with the ISO
  2824.   standards, while gateways will need to include additional DOD
  2825.   capabilities.  (This is addressed in recommendations, section IX.)
  2826.   This approach will enable DOD to procure commercial host
  2827.   implementations, while retaining the need for procuring DOD-specific
  2828.   gateways.  The committee believes these hybrid DOD-ISO gateways can be
  2829.   readily developed by modifying existing DOD gateway implementations.
  2830.   Since the majority of systems in a network are hosts and not gateways,
  2831.  
  2832. National Research Council                                      [Page 28]
  2833.  
  2834. RFC 942                                                    February 1985
  2835. Report Transport on Protocols
  2836.  
  2837.   the committee considers this approach worthwhile.
  2838.  
  2839.   To the committee's knowledge no vendor has yet announced plans to
  2840.   support the ISO Internetwork Protocol.  This is not surprising, since
  2841.   the ISO IP attained Draft Proposal status only recently.  The
  2842.   committee has considered the possibility that the ISO IP may not
  2843.   attain the same wide level of market demand and vendor support
  2844.   anticipated by TP-4.  Since host support of IP is necessary for DOD to
  2845.   migrate to ISO protocols, the committee has considered this question
  2846.   in some depth.
  2847.  
  2848.   While it is possible to operate TP-4 directly over a LAN or directly
  2849.   over an X.25-based, wide-area network, some form of internetwork
  2850.   capability or alternative approach is needed to interconnect systems
  2851.   attached to multiple LANs via Wide Area Networks (WANs).  In the
  2852.   current ISO open systems architecture, this function is to be provided
  2853.   by the Network layer. There are two possible Network layer services,
  2854.   connectionless and connection oriented.  The ISO architecture permits
  2855.   both of these services, leaving it to the market place to determine
  2856.   which approach is to be selected.  The DOD believes that the
  2857.   connectionless approach best suits their needs.
  2858.  
  2859.   Developing a connection-oriented network that operates over a mixed
  2860.   LAN and WAN environment is considerably more difficult than developing
  2861.   a connectionless one.  Existing LANs are inherently connectionless and
  2862.   existing (X.25) WANs are inherently connection oriented.  A protocol
  2863.   to provide internetwork service between these LANs must arrive at a
  2864.   common subnetwork capability.  It is a relatively simple matter to
  2865.   adapt a connection-oriented to a connectionless service since it can
  2866.   be done by ignoring unneeded functions of the connection-oriented
  2867.   service.  Adapting a connectionless subnetwork to the needs of a
  2868.   connection-oriented network service is much more difficult.  Many of
  2869.   the functions provided by TP-4 would be needed in the network layer to
  2870.   build such a service.
  2871.  
  2872.   Some work is currently going on in European Computer Manufacturer's
  2873.   Association (ECMA) to interconnect WANs and LANs in a
  2874.   connection-oriented fashion.  There is considerable controversy
  2875.   surrounding several proposals, since some participants in the
  2876.   standards process do not believe the proposals conform to the ISO
  2877.   Reference Model for Open Systems Interconnection. This, plus their
  2878.   complexity, makes it unlikely that a connection-oriented network
  2879.   standard will gain support in ISO in the immediate future.
  2880.  
  2881.   There is an immediate need for users to build networks consisting of
  2882.   interconnected LANs and WANs.  Such networks are currently in place
  2883.   using vendor proprietary architectures.  Market pressures to build
  2884.   multivendor LAN and WAN networks make it quite likely that vendors
  2885.   will adopt the immediate solution and implement the connectionless ISO
  2886.   IP.  The committee believes that DOD can enhance the early
  2887.   availability of ISO IP by announcing its intention to use it.
  2888.   Commercial availability of IP is an important part of a migration
  2889.   strategy, as described in the section on recommendations. The
  2890.  
  2891. National Research Council                                      [Page 29]
  2892.  
  2893. RFC 942                                                    February 1985
  2894. Report Transport on Protocols
  2895.  
  2896.   committee believes that vendors would be responsive to DOD requests
  2897.   for IP, since IP is quite simple to implement in comparison with TP-4
  2898.   and since they foresee the need to operate in mixed LAN-WAN
  2899.   environments.
  2900.  
  2901.  
  2902.  
  2903.  
  2904.  
  2905.  
  2906.  
  2907.  
  2908.  
  2909.  
  2910.  
  2911.  
  2912.  
  2913.  
  2914.  
  2915.  
  2916.  
  2917.  
  2918.  
  2919.  
  2920.  
  2921.  
  2922.  
  2923.  
  2924.  
  2925.  
  2926.  
  2927.  
  2928.  
  2929.  
  2930.  
  2931.  
  2932.  
  2933.  
  2934.  
  2935.  
  2936.  
  2937.  
  2938.  
  2939.  
  2940.  
  2941.  
  2942.  
  2943.  
  2944.  
  2945.  
  2946.  
  2947.  
  2948.  
  2949.  
  2950. National Research Council                                      [Page 30]
  2951.  
  2952. RFC 942                                                    February 1985
  2953. Report Transport on Protocols
  2954.  
  2955.                               V.  MARKETS
  2956.  
  2957. The committee reviewed the market demand and its potential with respect
  2958. to both TCP and TP-4 to provide an indication of the likelihood and
  2959. rapidity with which competition and its benefits will develop.  The
  2960. committee concludes that the market demand for TCP protocols will be
  2961. small outside the United States.  The demand for TP-4, on the other
  2962. hand, is expected to be worldwide.
  2963.  
  2964. In this report we use the term market demand to indicate the potential
  2965. or actual demand for products using the protocols under discussion.  A
  2966. large market is characterized by a broad demand from all sectors of the
  2967. marketplace:  consumers, businesses, and governments.  The broadest
  2968. demand is an international demand in all sectors.  We distinguish the
  2969. demand for products from the supply that usually develops as a result of
  2970. the demand. It is assumed here that a broad market demand will result in
  2971. a broad range of products, competitive in price, quality, function, and
  2972. performance.
  2973.  
  2974. The demand for products implementing computer communication protocols is
  2975. discussed in relation to the requirements placed on the potential
  2976. customer. Specifically, the customer may be required to acquire products
  2977. that meet one or the other of the standards under discussion or may have
  2978. no obligation to use either of the two.  That is, customers will fall
  2979. into one of the following classes with respect to these standards:
  2980.  
  2981.  1.  DOD standards required.
  2982.  
  2983.  2.  International or National standards required.
  2984.  
  2985.  3.  No requirement with respect to standards.
  2986.  
  2987. Although customers in the third class may be under no formal obligation
  2988. to use standards, they may still prefer a standard solution for several
  2989. possible real or perceived benefits.  They may, for example, obtain a
  2990. broader selection of products using the standard solution or may obtain
  2991. a more competitive price.  They may also require a specific
  2992. communication protocol in order to share information with products that
  2993. are required by fiat to implement certain standard protocols.  This need
  2994. for compatible protocols to communicate is a powerful driving force
  2995. toward communication standards.
  2996.  
  2997. DEPARTMENT OF DEFENSE NETWORKS MARKET STATUS AND PLANS
  2998.  
  2999.  The major networks of the Defense Data Network include the following:
  3000.  
  3001.  
  3002.  
  3003.  
  3004.  
  3005.  
  3006.  
  3007.  
  3008.  
  3009. National Research Council                                      [Page 31]
  3010.  
  3011. RFC 942                                                    February 1985
  3012. Report Transport on Protocols
  3013.  
  3014.   Military Network (MILNET)--operational and growing.
  3015.  
  3016.   Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET)--operational and
  3017.   growing.
  3018.  
  3019.   WWMCCS Intercomputer Network (WIN)--to be upgraded.
  3020.  
  3021.   DOD Intelligence Information System (DODIIS)--to be upgraded.
  3022.  
  3023.   Strategic Air Command Digital Information Network (SACDIN)--to be
  3024.   upgraded.
  3025.  
  3026.   Movement Information Network (MINET)--to be established in 1984.
  3027.  
  3028.   Sensitive Compartmented Information (SCI) net--to be established in
  3029.   1985.
  3030.  
  3031.   TOP SECRET (TS) net--to be established in 1985.
  3032.  
  3033.   SECRET net--to be established in 1986.
  3034.  
  3035.  Initially, each of these networks has its own backbone.  The networks
  3036.  will be integrated into a common Defense Data Network in a series of
  3037.  phases starting in 1984 with the integration of MILNET and MINET.  It
  3038.  is planned that by 1988 they will all be integrated but communities of
  3039.  interest will operate at different security classifications
  3040.  interconnected with Internet Private Line Interfaces (IPLIs).  When
  3041.  appropriate technology becomes available in the late 1980s, the network
  3042.  will have the capability for multilevel security, including end-to-end
  3043.  encryption, and will achieve interoperability between all users.
  3044.  
  3045.  The following observations are relevant to the TCP and TP-4 issue:
  3046.  
  3047.   The DOD currently has two major networks, MILNET and ARPANET,
  3048.   currently comprising the DDN.  About sixty subnets and hundreds of
  3049.   hosts are internetted and most use TCP.
  3050.  
  3051.   This year a European network, MINET, will be activated and integrated
  3052.   into the DDN.  It uses TCP.
  3053.  
  3054.   In the second half of 1983, fifteen additional subscribers have been
  3055.   added to MILNET and current planning estimates hundreds more
  3056.   additional subscribers in 1984 and 1985.
  3057.  
  3058.   For the many DDN users that are, or shortly will be, interconnected
  3059.   over common backbones, there are groups of users that need
  3060.   interoperability within the group.  These groups are determined by the
  3061.   military department they are part of as well as by functions such as
  3062.   logistics, maintenance, training, and many others.
  3063.  
  3064.   The Air Force and the Army are both committed to the use of TCP for
  3065.   some of their networks or subnetworks (including Local Area
  3066.  
  3067.  
  3068. National Research Council                                      [Page 32]
  3069.  
  3070. RFC 942                                                    February 1985
  3071. Report Transport on Protocols
  3072.  
  3073.   Networks) and active acquisition programs are underway, or will be
  3074.   initiated, during the next twelve to eighteen months.
  3075.  
  3076.   The DDN Program Office has procured, or shortly will procure, devices
  3077.   to facilitate terminal and host access to DDN hosts and terminals.
  3078.   These devices employ TCP.
  3079.  
  3080.   NATO has discussed protocol standards and has selected ISO as an
  3081.   approach, subject to its being adapted to meet military requirements,
  3082.   if such adaptation is necessary.  There is no definitive planning
  3083.   underway, however, to develop a NATO computer network.
  3084.  
  3085.   The Mail Bridge that will allow traffic to pass between the classified
  3086.   segment and the unclassified segment will use TCP and is scheduled for
  3087.   a 1987 Initial Operational Capability (IOC).
  3088.  
  3089.   In general, the backbone in the various networks provides functions at
  3090.   layers below TCP and TP-4.  As a result a backbone (such as MILNET)
  3091.   could support users of either protocol set.  The users of one set
  3092.   could not, however, interoperate with the users of another unless
  3093.   additional steps are taken.
  3094.  
  3095.  In summary, there is a large TCP community operational today and the
  3096.  community is growing rapidly.  In addition, there are, or shortly will
  3097.  be, procurements underway that plan to use TCP.  The rate of growth
  3098.  cannot be precisely estimated in part because of uncertainties in
  3099.  demand and availability of trunks and cryptographic equipment.  On the
  3100.  other hand, interconnection of several major networks will not take
  3101.  place until 1987 or later; and for those elements that are
  3102.  interconnected, there are many groups of users that primarily require
  3103.  interoperability with each other.
  3104.  
  3105.  System Descriptions
  3106.  
  3107.   MILNET is a network for handling the unclassified operational data of
  3108.   the DOD.  It was created after the decision in 1982 to cancel the
  3109.   AUTODIN II system by dividing the ARPANET into two nets, MILNET and
  3110.   ARPA Research Net.  The majority of the capacity of ARPANET was
  3111.   assigned to MILNET, and the number of subscribers is growing rapidly.
  3112.   The network backbone does not require the use of TCP but its use is
  3113.   generally mandated for subscribers. To achieve TCP functions, the DDN
  3114.   will procure some interface devices and thereby take the burden off
  3115.   some subscribers.
  3116.  
  3117.   ARPANET supports most of the research organizations sponsored by
  3118.   DARPA.  It generally uses TCP but some users continue to use NCP.
  3119.  
  3120.   MINET is a European network scheduled for Initial Operational
  3121.   Capability (IOC) in 1984 to handle unclassified operational traffic,
  3122.   mostly logistical, and tie into the MILNET.  It will have 8 nodes, 8
  3123.   TACs, and 3 hosts to process electronic mail.  These hosts and others
  3124.   to be added to the net will use TCP and the File Transfer Protocol
  3125.   (FTP).
  3126.  
  3127. National Research Council                                      [Page 33]
  3128.  
  3129. RFC 942                                                    February 1985
  3130. Report Transport on Protocols
  3131.  
  3132.   The Department of Defense Intelligence Information System currently
  3133.   uses a home-grown protocol.  Sometime after 1984 its plans are to
  3134.   upgrade it to TCP.  It will be a 3-node, 3-host net with plans to
  3135.   upgrade it to 20 to 30 nodes and about 50 hosts.  The net is run at a
  3136.   high-security level (SCI) for communicating compartmented data.  The
  3137.   SCI network consists of those users of SCI who are outside of DODIIS.
  3138.  
  3139.   SACDIN is an upgrade of the digital communications system of the
  3140.   Strategic Air Command.  The IOC is planned for about 1985.  At
  3141.   present, TCP is not planned initially as a protocol.  SACDIN will
  3142.   operate with multilevel security up to Top Secret sensitive
  3143.   information.
  3144.  
  3145.   WIN is the WWMCCS Information Network.  It is currently operational
  3146.   and uses NCP as a transport protocol. There is a major effort underway
  3147.   to modernize the WWMCCS, including upgrading or replacing current
  3148.   computers, providing Local Area Networks at major centers throughout
  3149.   the world, and providing common software packages for utilities and
  3150.   some applications. The upgrading of the transport protocols is part of
  3151.   this effort.  Schedules are still uncertain but there is a target of
  3152.   1986 for the protocol upgrading.
  3153.  
  3154.   TOP SECRET is a network that will support top secret users other than
  3155.   WIN and SACDIN.
  3156.  
  3157.   SECRET net is a network that will operate at the Secret level.  It
  3158.   should be very useful for a large community that does not routinely
  3159.   need top secret or compartmented information.  This is a community
  3160.   primarily outside the command and intelligence communities and
  3161.   includes missions such as logistics, procurement, and research and
  3162.   development.  DOD will start the system as soon as there is sufficient
  3163.   cryptographic equipment; by 1986 they hope to have a 90-node network
  3164.   with several hundred subscribers.
  3165.  
  3166.   The Army plans to establish a Headquarters Net tying together major
  3167.   headquarters with an IOC of 1986.  It will use TCP.
  3168.  
  3169.   The Air Force has established a Program Office to help in the
  3170.   development of Local Area Networks at major Air Force installations.
  3171.   These could be internetted using the DDN and thereby also gain access
  3172.   to other nodes. TCP has been mandated.  Initial procurements are
  3173.   underway.
  3174.  
  3175.   Mail Bridge will provide gateways between ARPA Research Net and other
  3176.   elements of the DDN.  These would use TCP and are scheduled for IOC in
  3177.   1987.
  3178.  
  3179.   During 1984 the DDN is procuring two capabilities that will facilitate
  3180.   use of the network and higher-level protocols.
  3181.  
  3182.   The first capability will be provided shortly by Network Access
  3183.   Controllers (NAC).  The NACs provide three elements all based on TCP:
  3184.  
  3185.  
  3186. National Research Council                                      [Page 34]
  3187.  
  3188. RFC 942                                                    February 1985
  3189. Report Transport on Protocols
  3190.  
  3191.    1.   Terminal Access Controllers (TACs) allow a cluster of terminals
  3192.         to access hosts on the DDN.  Many are in operation today as a
  3193.         legacy of the ARPANET developments.  New ones will be
  3194.         competitively procured.
  3195.  
  3196.    2.   Terminal Emulation Processes (TEP) allow the connection of a
  3197.         high-capacity host to the DDN through a number of terminal-like
  3198.         lines.
  3199.  
  3200.    3.   Host Front-End Processors (HFP) allow high-capacity host
  3201.         connection to the DDN through use of a Network Front End that
  3202.         off loads much processing capacity from the host.
  3203.  
  3204.   The second capability will be provided by software the DDN is
  3205.   currently procuring for up to seventeen families of specific
  3206.   combinations of hosts and their commercially available operating
  3207.   systems.  The software packages will include 1822 or X.25, TCP, and
  3208.   utility protocols for terminal access, mail, and file transfer.
  3209.   Initial operational capability is planned for late 1985.
  3210.  
  3211.  Integration
  3212.  
  3213.   MINET will be connected to MILNET in 1984.  This will be an
  3214.   unclassified network.
  3215.  
  3216.   WIN, DODIIS, SECRET, and SACDIN will be integrated as a classified
  3217.   network in 1987 at the earliest.  Since they all operate at different
  3218.   security levels, they will be able to use the same DDN backbone but
  3219.   will be cryptologically isolated.
  3220.  
  3221.   Integration and interoperability of all the networks will not be
  3222.   possible until the late 1980s at the earliest, since this will require
  3223.   successful implementation of an advanced technology for end-to-end
  3224.   cryptological networking and the development of techniques for
  3225.   multilevel security in individual and netted computer systems.
  3226.  
  3227.   The use of gateways as elements to integrate networks is under
  3228.   consideration.  Gateways are currently operational to interconnect
  3229.   MILNET with (l) ARPANET (six gateways primarily used to exchange mail
  3230.   between authorized users), (2) MINET (one gateway for use prior to
  3231.   integration of the two networks into one), and (3) eight
  3232.   developmentally oriented networks. There are many more gateways
  3233.   internetting ARPANET with other research nets.  Most of these gateways
  3234.   use the ARPA-developed Gateway-to-Gateway Protocol.  It is now
  3235.   realized that this protocol is deficient for widespread use and ARPA
  3236.   has been investigating alternatives.
  3237.  
  3238.   The earliest requirement for additional gateways in the operational
  3239.   elements of the DDN will be to internet Local Area Networks into
  3240.   global networks of the DDN.  A new "stub" protocol has been developed
  3241.   that might meet this need.  The DDN is reviewing its requirements for
  3242.   available gateways and approaches.
  3243.  
  3244.  
  3245. National Research Council                                      [Page 35]
  3246.  
  3247. RFC 942                                                    February 1985
  3248. Report Transport on Protocols
  3249.  
  3250. INTERNATIONAL AND NATIONAL STANDARD MARKET DEMAND FOR TP-4
  3251.  
  3252.  In the United States and most countries of the world, national
  3253.  standards organizations adopt international data communication
  3254.  standards.
  3255.  
  3256.  In the United States the standards for the transport protocols are
  3257.  established by the American National Standards Institute (ANSI).  The
  3258.  same standards for the federal sector are established by the NBS with
  3259.  an exception for DOD's military needs which may be established by MIL
  3260.  standards. Market demand for the latter was previously discussed.
  3261.  
  3262.  Outside the DOD there are numerous government agencies and
  3263.  organizations such as the Federal Aviation Agency, Internal Revenue
  3264.  Service, the Federal Bureau of Investigation, and the Federal Reserve
  3265.  Banks which have, or will have, networks that fall under the guidance
  3266.  of the NBS and will probably use the NBS-specified standard protocols
  3267.  when the NBS standard is issued.  Already the Federal Reserve is
  3268.  procuring its computer networking products using the X.25 protocol.
  3269.  
  3270.  National Support of International Standards
  3271.  
  3272.   The earliest evidence of demand for TP-4 products is in countries that
  3273.   give strong support for ISO standards.  Most countries outside of the
  3274.   United States give the international standards much stronger
  3275.   governmental support than the United States does for a variety of
  3276.   reasons. First, in most cases these governments own the postal and
  3277.   telecommunication monopolies.  Frequently, the responsibility for
  3278.   these organizations is at a ministerial level in the government.
  3279.   Furthermore, many of the modern countries have concluded that the
  3280.   information industry is a national resource and one of the growth
  3281.   industries of the future.  International standards that are neutral,
  3282.   in the sense that no manufacturer has a head start, give the companies
  3283.   in these countries the additional margin they feel is necessary to
  3284.   compete in the worldwide market.  It is also recognized by many that a
  3285.   worldwide market is much better than a market demand fragmented by
  3286.   national geographic and political considerations. Finally, the PTTs
  3287.   have traditionally provided information services equivalent to those
  3288.   for which some of the ISO computer communication protocols are
  3289.   designed.  The best example is Teletext, which is an upgraded version
  3290.   of the Telex system used widely outside the United States.
  3291.  
  3292.   Consequently, government networks in many countries use the
  3293.   international ISO standards or the national standards derived from the
  3294.   international standards.  Bid requests for government networks in
  3295.   France and Germany, for example, have required support for ISO
  3296.   protocols for over a year even though the standards are not yet fully
  3297.   approved.  These bids ask the respondent only to state support for the
  3298.   protocols.  No doubt, as the ISO protocols become stable, these
  3299.   countries will require the protocols for their networks.  These
  3300.   government networks will further influence the implementation of
  3301.   networks not actually required to use the international and national
  3302.   standards.
  3303.  
  3304. National Research Council                                      [Page 36]
  3305.  
  3306. RFC 942                                                    February 1985
  3307. Report Transport on Protocols
  3308.  
  3309. MARKET SEGMENTS NOT REQUIRED TO USE TCP OR TP-4
  3310.  
  3311.  Most of the demand for communication protocols comes from potential
  3312.  customers who are under no government fiat to use either TCP or TP-4
  3313.  protocols in their networks or network products.  Many of these will
  3314.  use existing supplier-specified protocols.  Such protocols have been
  3315.  embedded in products for over ten years and are well tested both
  3316.  formally and through field experience in thousands of networks.
  3317.  Continuing demand for these protocols will not contribute to the
  3318.  relative demand for either TCP or TP-4.
  3319.  
  3320.  There are widely recognized advantages in using international standard
  3321.  protocols for computer communications.  First, there is tremendous
  3322.  value in exchanging information with other information users.  As the
  3323.  standard protocols become widely used, the value of the information
  3324.  accessible through networks using these protocols is normally greater
  3325.  than the value of information accessible through less widely used
  3326.  networks protocols. This is the reason that industry groups such as
  3327.  airlines, banks, and insurance companies band together to set up common
  3328.  networks.  Similarly, it is recognized that there are economies of
  3329.  scale for widely used networking protocols both in the sense that
  3330.  equipment can be obtained at lower cost and in the sense that the
  3331.  manufacturer's improvements in performance, function, and cost will be
  3332.  repaid by market demand.  In addition, many network protocol users wish
  3333.  to have the option to procure equipment from a wide variety of vendors.
  3334.  Sometimes international standards encourage this environment.  Finally,
  3335.  international organizations would prefer to have common procurement of
  3336.  equipment and software for worldwide operations.  Thus international
  3337.  standards are preferred for operational as well as logistic
  3338.  considerations.
  3339.  
  3340.  In the United States much of the demand for TP-4 will develop in the
  3341.  industries that exchange information regularly with entities of the
  3342.  federal government.  If the Federal Reserve were to use the TP-4
  3343.  standard for exchanging information with member banks, for example,
  3344.  there would be pressure on the banks to use TP-4.  Similarly, if DOD
  3345.  suppliers wish to have easy access to DOD employees using a system
  3346.  based on TCP, they would need to use TCP.  Also many of the
  3347.  university-oriented networks use the ARPANET protocols to exchange
  3348.  information with other university ARPANET users.
  3349.  
  3350.  The committee concludes that the demand for TP-4 in the United States
  3351.  will significantly out weigh the demand for TCP independent of DOD's
  3352.  adoption of TP-4.  If DOD adopts the ISO TP-4 immediately or if DOD
  3353.  adopts TP-4 after a demonstration, the U.S. market demand for TCP
  3354.  protocols will disappear as the current networks are converted to TP-4.
  3355.  If DOD chooses to use the DOD TCP indefinitely, clearly the DOD and
  3356.  ARPANET demand for TCP will continue.
  3357.  
  3358.  A similar set of market forces operates outside the United States
  3359.  except that the foreign governments are more strongly in favor of
  3360.  international and national standards and have smaller investments in
  3361.  nonstandard equipment.  Thus there are even more industries drawn to
  3362.  
  3363. National Research Council                                      [Page 37]
  3364.  
  3365. RFC 942                                                    February 1985
  3366. Report Transport on Protocols
  3367.  
  3368.  the standards in order to share information.  This is illustrated by
  3369.  the extremely strong support for ISO efforts.  The European Computer
  3370.  Manufacturers Association has been active in the TP-4 standardization
  3371.  effort.  NATO appears committed to TP-4 implementations, and there is
  3372.  likely to be intense competition in this arena.  Lacking the federal
  3373.  government support of two different protocol suites, there is a
  3374.  stronger force to adopt a single international standard in most
  3375.  countries.  There are other countries with a similar problem, however.
  3376.  Germany is beginning to install systems based on its unique national
  3377.  standard but has committed to convert eventually to ISO protocols.
  3378.  
  3379.  The committee concludes that there will be little market demand for the
  3380.  TCP protocols outside the United States.  The strong international
  3381.  demand will be for ISO protocols, including TP-4.
  3382.  
  3383.  
  3384.  
  3385.  
  3386.  
  3387.  
  3388.  
  3389.  
  3390.  
  3391.  
  3392.  
  3393.  
  3394.  
  3395.  
  3396.  
  3397.  
  3398.  
  3399.  
  3400.  
  3401.  
  3402.  
  3403.  
  3404.  
  3405.  
  3406.  
  3407.  
  3408.  
  3409.  
  3410.  
  3411.  
  3412.  
  3413.  
  3414.  
  3415.  
  3416.  
  3417.  
  3418.  
  3419.  
  3420.  
  3421.  
  3422. National Research Council                                      [Page 38]
  3423.  
  3424. RFC 942                                                    February 1985
  3425. Report Transport on Protocols
  3426.  
  3427.    VI.  DEVELOPMENT OF STANDARD COMMERCIAL VERSUS SPECIAL COMMERCIAL
  3428. PRODUCTS
  3429.  
  3430. DOD has expressed a desire to use off-the-shelf commercial products
  3431. because they are expected to be less costly.  It is expected that
  3432. performance of commercial products will be optimized to increase
  3433. competitiveness. User cost will be lower because of a large commercial
  3434. customer base over which to amortize costs for development, continuous
  3435. improvements, and maintenance.  Furthermore, the DOD may benefit from
  3436. having more vendors compete for their business.  This section examines
  3437. the way vendors select standard products for development and the
  3438. implications in cost, continuing supports, and improvements.
  3439.  
  3440. PRODUCT DEVELOPMENT VERSUS SYSTEM INTEGRATION
  3441.  
  3442.  It is assumed in this discussion that off-the-shelf commercial products
  3443.  can be used through system integration to construct system solutions.
  3444.  Most vendors supply both standard products and system integration
  3445.  services.  Some vendors supply only the integration functions, using
  3446.  other vendors' products.  System integration adds value to the product
  3447.  and in some cases results in modifications of the product to meet
  3448.  system requirements. When standard products are used, the
  3449.  responsibility for continuing maintenance and improvements almost
  3450.  always can be passed to the product developer.  Thus in this discussion
  3451.  we assume that off-the-shelf commercial products are standard products
  3452.  supplied by vendors to implement one or more transport-level protocols
  3453.  for the DOD.
  3454.  
  3455. CRITERIA FOR SELECTION OF STANDARD PRODUCTS
  3456.  
  3457.  The product vendor's choice to develop a standard product is governed
  3458.  by market requirements, economic opportunities, and other design
  3459.  considerations. In the case of data transmission products, market
  3460.  requirements include competition, connection to the installed base of
  3461.  products, market growth, and satisfaction of the standards requirements
  3462.  of customers.
  3463.  
  3464.  Often the vendor will develop a product that supports several protocols
  3465.  as options.  Usually only one or two protocols will be selected for
  3466.  primary support, and all other options are considered for secondary
  3467.  support. The primary protocols selected for implementation are based
  3468.  upon the largest potential market for the vendor.  These protocols
  3469.  become the vendor's standard products.  Standard products are announced
  3470.  for sale and supported on a continuing basis.  Implementations of
  3471.  secondary protocols are often adaptations of the implementations of
  3472.  standard protocols and may be suboptimal with respect to performance
  3473.  and continuing vendor support. Often secondary implementations are
  3474.  created when an RFP is issued and the vendor who wishes to respond to
  3475.  the RFP must create a special product to do so.  This committee
  3476.  believes that, in general, future standard data transmission products
  3477.  will be either TP-4 or vendor-unique protocols and TCP will be a
  3478.  special product.
  3479.  
  3480.  
  3481. National Research Council                                      [Page 39]
  3482.  
  3483. RFC 942                                                    February 1985
  3484. Report Transport on Protocols
  3485.  
  3486. STANDARD VERSUS SPECIAL PRODUCT
  3487.  
  3488.  Within the OSI architectural model, seven layers are defined, each of
  3489.  which will have protocols defined for interconnection of systems.
  3490.  These protocols are controlled by standards.  TP-4 is an example of a
  3491.  protocol for the transport layer.  These protocols will be implemented
  3492.  on many vendor systems that have different systems architecture,
  3493.  different operating system architectures, and, therefore, differences
  3494.  in the specifics of the layer interface.  The vendor systems will be
  3495.  designed to optimize the specific environments that each vendor has
  3496.  determined are most important to satisfy the major market objective for
  3497.  that vendor's particular computer architectures.  This determines the
  3498.  vendor's standard system and architecture. Support of special
  3499.  requirements will frequently be designed as modifications to a standard
  3500.  system, using translators and other techniques to bridge the
  3501.  differences in layer interface definitions, operating systems
  3502.  structure, and protocols.  Most support activity, optimization of
  3503.  performance and resource usage will be directed at the standard system
  3504.  architecture selected by the supplier.
  3505.  
  3506.  Special-Product Process
  3507.  
  3508.   Special-product development is initiated to meet customer
  3509.   specifications. The specifications, schedule, and cost assume that
  3510.   special products are released using an existing version of the
  3511.   software system (operating system, language, communications, and data
  3512.   manager).  Support for the special product is conditioned on a support
  3513.   contract.  The special product is tested and released with that
  3514.   system.  This provides the fastest availability of the product, since
  3515.   the schedule will only include the time to develop the product and
  3516.   test it with the selected system.  It is likely that by the time a
  3517.   product and its software system are delivered, a newer version of the
  3518.   software system containing code corrections and added functions and
  3519.   other new products will have been released.  Additional cost to the
  3520.   customer is required if the vendor is to modify the special product to
  3521.   operate on this new version of software.  This occurs frequently in a
  3522.   rapidly developing technology.  If the special product is not
  3523.   modified, operational and maintenance expenses may increase.
  3524.  
  3525.  Standard-Product Process
  3526.  
  3527.   A standard product is developed to meet the market requirements of a
  3528.   market area.  The development of a standard product generally has a
  3529.   target date that is used as a basis for scheduling system development,
  3530.   fabrication, and testing into a planned software system release.  The
  3531.   product then is included in the test and integration plan for the
  3532.   system release and integration into a systems test procedure to assure
  3533.   operation with the other parts of the software system.  The standard
  3534.   product then becomes a part of the software system, and as new
  3535.   releases of the system are made, the product is tested as a part of
  3536.   the integrated system to assure that it still operates with the
  3537.   revised, new system.  The product may also be enhanced to satisfy new
  3538.   requirements or resolve problems of the earlier version.  The product
  3539.  
  3540. National Research Council                                      [Page 40]
  3541.  
  3542. RFC 942                                                    February 1985
  3543. Report Transport on Protocols
  3544.  
  3545.   then will operate with the latest software system release.
  3546.  
  3547.   The integration process complicates the development process.  The
  3548.   increased complexity may result in a longer development schedule or
  3549.   may require more resources than special products require since (1) the
  3550.   cycle may involve a longer product requirement definition, (2)
  3551.   additional planning and integration testing may be needed to
  3552.   coordinate the product design with other system activities, and (3)
  3553.   there is the possibility of up to twelve months' delay in scheduling a
  3554.   software system release, which for most vendors generally occurs at 6-
  3555.   to 12 month intervals.  The product may be maintained with a
  3556.   corrective code released in intermediate system fabrication and
  3557.   integrated into the following software release. Different categories
  3558.   of support may be available and these categories may vary by product.
  3559.   The support categories may range from no support to full unlimited
  3560.   warranty.
  3561.  
  3562. CONCLUSION
  3563.  
  3564.  The committee concludes that there are significant benefits for the
  3565.  Department of Defense in using standard commercial products that meet
  3566.  the department's operational needs:
  3567.  
  3568.   Costs to the DOD for development, production, and maintenance are
  3569.   significantly lower because (l) vendors spread the cost over a much
  3570.   larger user base, (2) commercial vendors have to be efficient in their
  3571.   operations in view of the competition in the market, and (3) vendors
  3572.   look for ways to upgrade their product to meet competition.
  3573.  
  3574.   The department may get additional useful products because vendors
  3575.   integrate the protocol function into their corporate software and
  3576.   hardware product lines.  Thus the DOD may be able eventually to use
  3577.   standard commercial software application products that are built on
  3578.   top of, and thereby take advantage of, the transport protocols.  The
  3579.   DOD will thereby have a wider selection of standard commercial
  3580.   application products to choose from.  By depending on industry to
  3581.   manage the development, maintenance, and upgrade of products, the DOD
  3582.   can use its scarce management and technical resources on activities
  3583.   unique to its mission.
  3584.  
  3585.  
  3586.  
  3587.  
  3588.  
  3589.  
  3590.  
  3591.  
  3592.  
  3593.  
  3594.  
  3595.  
  3596.  
  3597.  
  3598.  
  3599. National Research Council                                      [Page 41]
  3600.  
  3601. RFC 942                                                    February 1985
  3602. Report Transport on Protocols
  3603.  
  3604.                                       
  3605.  
  3606.      
  3607.  
  3608.  
  3609.  
  3610.  
  3611.  
  3612.  
  3613.  
  3614.  
  3615.  
  3616.  
  3617.  
  3618.  
  3619.  
  3620.  
  3621.  
  3622.  
  3623.  
  3624.  
  3625.  
  3626.  
  3627.  
  3628.  
  3629.  
  3630.  
  3631.  
  3632.  
  3633.  
  3634.  
  3635.  
  3636.  
  3637.  
  3638.  
  3639.  
  3640.  
  3641.  
  3642.  
  3643.  
  3644.  
  3645.  
  3646.  
  3647.  
  3648.  
  3649.  
  3650.  
  3651.  
  3652.  
  3653.  
  3654.  
  3655.  
  3656.  
  3657.  
  3658. National Research Council                                      [Page 42]
  3659.  
  3660. RFC 942                                                    February 1985
  3661. Report Transport on Protocols
  3662.  
  3663.    VII.  RESPONSIVENESS OF INTERNATIONAL STANDARDS PROCESS TO CHANGE
  3664.  
  3665. The international standards process has proven its ability to respond
  3666. quickly to new requirements and protocol problems uncovered during
  3667. standardization. The United States, through organizations such as the
  3668. NBS, the ANSI, and IEEE has a leadership role in this process.  The
  3669. committee concludes that the process can be responsive to DOD's needs.
  3670.  
  3671. The DOD will benefit from active participation in the international
  3672. protocol standardization efforts.  This will ensure that the DOD's
  3673. evolving computer communications needs will be met in future commercial
  3674. products. Also the DOD will have access to a broad spectrum of protocol
  3675. experts and have access to those developing future commercial products.
  3676. These benefits will far out weigh the costs of participation.
  3677.  
  3678. There will probably be very few high-priority instances where DOD will
  3679. require immediate changes to its operational commercial software. These
  3680. may relate to security or survivability.  In order to accommodate these
  3681. changes in the short run, the DOD will need agreements with its
  3682. commercial suppliers for quick fixes to be made while the standard is
  3683. being changed.
  3684.  
  3685.  
  3686.  
  3687.  
  3688.  
  3689.  
  3690.  
  3691.  
  3692.  
  3693.  
  3694.  
  3695.  
  3696.  
  3697.  
  3698.  
  3699.  
  3700.  
  3701.  
  3702.  
  3703.  
  3704.  
  3705.  
  3706.  
  3707.  
  3708.  
  3709.  
  3710.  
  3711.  
  3712.  
  3713.  
  3714.  
  3715.  
  3716.  
  3717. National Research Council                                      [Page 43]
  3718.  
  3719. RFC 942                                                    February 1985
  3720. Report Transport on Protocols
  3721.  
  3722.                                       
  3723.  
  3724.      
  3725.  
  3726.  
  3727.  
  3728.  
  3729.  
  3730.  
  3731.  
  3732.  
  3733.  
  3734.  
  3735.  
  3736.  
  3737.  
  3738.  
  3739.  
  3740.  
  3741.  
  3742.  
  3743.  
  3744.  
  3745.  
  3746.  
  3747.  
  3748.  
  3749.  
  3750.  
  3751.  
  3752.  
  3753.  
  3754.  
  3755.  
  3756.  
  3757.  
  3758.  
  3759.  
  3760.  
  3761.  
  3762.  
  3763.  
  3764.  
  3765.  
  3766.  
  3767.  
  3768.  
  3769.  
  3770.  
  3771.  
  3772.  
  3773.  
  3774.  
  3775.  
  3776. National Research Council                                      [Page 44]
  3777.  
  3778. RFC 942                                                    February 1985
  3779. Report Transport on Protocols
  3780.  
  3781.                      VIII.  OPTIONS FOR DOD AND NBS
  3782.  
  3783. The committee believes that the Department of Defense is committed to
  3784. adopting commercial standards when they are suitable and available and,
  3785. therefore, will adopt the ISO standards eventually as the military
  3786. standard for transport-level communication protocol.  Further, the DOD
  3787. realizes the benefits in cost and reliability of obtaining its data
  3788. communications equipment from vendors who offer it as standard products.
  3789. Of the three options identified by the committee, the first two are ways
  3790. for the DOD to realize these benefits while the third option would
  3791. withhold the benefits from the DOD indefinitely.
  3792.  
  3793. The primary difference between Option l and Option 2 is in the timing of
  3794. the transition from TCP to TP-4.  This timing difference has
  3795. implications in risk, cost, and manageability of the transition.  (This
  3796. is discussed in Chapter X in greater detail.)
  3797.  
  3798. Option 1
  3799.  
  3800.  The first option is for the DOD to immediately modify its current
  3801.  transport policy statement to specify TP-4 as a costandard along with
  3802.  TCP.  In addition, the DOD would develop a military specification for
  3803.  TP-4 that would also cover DOD requirements for discretionary options
  3804.  allowed under the NBS protocol specifications.  Requests for proposals
  3805.  (RFPs) for new networks or major upgrades of existing networks would
  3806.  specify TP-4 as the preferred protocol.  Contracts for TP-4 systems
  3807.  would be awarded only to contractors providing commercial products,
  3808.  except for unique cases.
  3809.  
  3810.  Existing networks that use TCP and new networks firmly committed to the
  3811.  use of TCP-based systems could continue to acquire implementations of
  3812.  TCP.  The DOD should carefully review each case, however, to see
  3813.  whether it would be advantageous to delay or modify some of these
  3814.  acquisitions in order to use commercial TP-4 products.  For each
  3815.  community of users it should be decided when it is operationally or
  3816.  economically most advantageous to replace its current or planned
  3817.  systems in order to conform to ISO standards without excessively
  3818.  compromising continued operations.
  3819.  
  3820.  United States government test facilities would be developed to enable
  3821.  validation of TP-4 products.  The Department of Defense would either
  3822.  require that products be validated using these test facilities or be
  3823.  certified by the vendor.  The test facilities could also be used to
  3824.  
  3825.  
  3826.  
  3827.  
  3828.  
  3829.  
  3830.  
  3831.  
  3832.  
  3833.  
  3834.  
  3835. National Research Council                                      [Page 45]
  3836.  
  3837. RFC 942                                                    February 1985
  3838. Report Transport on Protocols
  3839.  
  3840.  isolate multivendor protocol compatibility problems.  The existing NBS
  3841.  validation tools should be used as the base for the DOD test
  3842.  facilities.
  3843.  
  3844.  Because under this option networks based on both TCP and TP-4 would
  3845.  coexist for some time, several capabilities that facilitate
  3846.  interoperability among networks would need to be developed.  The
  3847.  Department of Defense generally will not find them commercially
  3848.  available.  Examples are gateways among networks or specialized hosts
  3849.  that provide services such as electronic mail.  The department would
  3850.  need to initiate or modify development programs to provide these
  3851.  capabilities, and a test and demonstration network would be required.
  3852.  
  3853. Option 2
  3854.  
  3855.  Under Option 2 the Department of Defense would immediately announce its
  3856.  intention to adopt TP-4 as a transport protocol costandard with TCP
  3857.  after a satisfactory demonstration of its suitability for use in
  3858.  military networks.  A final commitment would be deferred until the
  3859.  demonstration has been evaluated and TP-4 is commercially available.
  3860.  
  3861.  The demonstration should take at most eighteen months and should
  3862.  involve development of TP-4 implementations and their installation.
  3863.  This option differs from Option 1 primarily in postponing the adoption
  3864.  of a TP-4 standard and, consequently, the issuance of RFPs based on
  3865.  TP-4 until successful completion of a demonstration.  The department
  3866.  should, however, proceed with those provisions of Option 1 that may be
  3867.  completed in parallel with the demonstration.  Early issuance of a TP-4
  3868.  military specification, development of validation procedures, and
  3869.  implementation of means for interoperability would be particularly
  3870.  important in this regard.
  3871.  
  3872. Option 3
  3873.  
  3874.  Under the third option the DOD would continue using TCP as the accepted
  3875.  transport standard and defer any decision on the use of TP-4
  3876.  indefinitely. The department would be expected to stay well informed of
  3877.  the development and use of the new protocol in the commercial and
  3878.  international arena and, with the National Bureau of Standards, work on
  3879.  means to transfer data between the two protocol systems.  Testing and
  3880.  evaluation of TP-4 standards by NBS would continue.  The DOD might
  3881.  eventually accommodate both protocol systems in an evolutionary
  3882.  conversion to TP-4.
  3883.  
  3884.  
  3885.  
  3886.  
  3887.  
  3888.  
  3889.  
  3890.  
  3891.  
  3892.  
  3893.  
  3894. National Research Council                                      [Page 46]
  3895.  
  3896. RFC 942                                                    February 1985
  3897. Report Transport on Protocols
  3898.  
  3899.                     IX.  COST COMPARISON OF OPTIONS
  3900.  
  3901. There are so many variables affecting cost, it is impossible to compare
  3902. precisely the cost for each option over time.  The estimates in this
  3903. section are, therefore, mostly qualitative.  They are based on the wide
  3904. experience of several committee members in commercial networking (14).
  3905.  
  3906. Cost comparisons among the three options are difficult for two reasons:
  3907.  
  3908.  1.   There are an unlimited number of scenarios that can be considered
  3909.  for the growth of DOD's data communication networks in the next fifteen
  3910.  to twenty years, involving questions such as (a) How many different
  3911.  implementations will there be? (b) What economies of scale can be
  3912.  achieved? (c) How much software will be shared between different
  3913.  implementations? (d) How much will the standards change for greater
  3914.  effectiveness or to accommodate higher-layer standards? and (e) What
  3915.  will happen to manpower costs in this high-skill area?
  3916.  
  3917.  2.   It is difficult to isolate the costs attributable to developing,
  3918.  implementing, and maintaining the protocols at issue.  This is
  3919.  especially true if we assume DOD continues to use its own unique
  3920.  protocols.  For both in-house and contractor efforts, the costs
  3921.  associated with TCP are folded into many other efforts. If DOD moves to
  3922.  commercial protocols, the marginal costs may be more visible.
  3923.  
  3924.  
  3925.  
  3926.  
  3927.  
  3928.  
  3929.  
  3930.  
  3931.  
  3932.  
  3933.  
  3934.  
  3935.  
  3936.  
  3937.  
  3938.  
  3939.  
  3940.  
  3941. -----
  3942. (14)  The committee has had some access to a study recently conducted by
  3943. the Defense Communication Agency that compares the costs of commercially
  3944. maintained versus government-maintained operating systems for the
  3945. Honeywell computers used in WWMCCS.  Although the WWMCCS example has
  3946. many fewer dimensions and systems than are covered by this analysis, the
  3947. committee urges the DOD to review this study as a good example of
  3948. potential savings from commercially vended software.  (WWMCCS-ADP System
  3949. Software Economic Analysis.  J. Stephens and others, Joint Data Systems
  3950. Support Center, Defense Communications Agency, Technical Report, in
  3951. draft.)
  3952.  
  3953. National Research Council                                      [Page 47]
  3954.  
  3955. RFC 942                                                    February 1985
  3956. Report Transport on Protocols
  3957.  
  3958. A major motivation expressed by the DOD for using commercial protocols
  3959. is that the commercial protocols are significantly cheaper.  If this is
  3960. the case, then many in the DOD would like to know the savings over the
  3961. next ten to twenty years if DOD adopts TP-4.  This is not a question we
  3962. will try to answer in this report, but the concept of opportunity costs
  3963. is significant.  If DOD can successfully move to commercial standards,
  3964. then it will eventually be able to use DOD's scarce management and
  3965. technical resources to strengthen its efforts in other areas of
  3966. information communications and processing that are more unique to the
  3967. DOD.  Given the finite pool of such resources available to the DOD, the
  3968. value of this transfer may be significantly greater than the dollars
  3969. saved by adopting the international standards.
  3970.  
  3971. The following assumptions have been used in trying to estimate the cost
  3972. factors if DOD moves toward adopting TP-4 using either Option 1 or 2:
  3973.  
  3974.  No major subsystem of the DDN (which includes MILNET, DODIIS, WWMCCS,
  3975.  and so forth) would use both protocols at the same time except possibly
  3976.  for a brief transition period.
  3977.  
  3978.  In only a few selected cases would a capability be required to handle
  3979.  both protocols.  These cases could include select hosts that use both,
  3980.  special servers (most likely mail servers) that could provide functions
  3981.  between several communities of interest using both protocols, or
  3982.  translating gateways between networks.
  3983.  
  3984.  Within the DDN both sets of protocols would be used for a period of
  3985.  five to ten years starting eighteen months after the DOD approves the
  3986.  use of TP-4 in a new system.
  3987.  
  3988.  In virtually all cases, the phase-over from TCP to TP-4 in a subsystem
  3989.  of the DDN would be performed at a time when there is a major upgrade
  3990.  of subsystem elements that include TCP as a part. In other words, the
  3991.  transition is not merely a substitution of transport or internet
  3992.  software except in cases where the hardware currently being used is
  3993.  from a vendor who has started to offer TP-4 as a commercial product.
  3994.  Where this is not the case, the transition includes the substitution of
  3995.  new hardware whose vendor provides TP-4 commercially.
  3996.  
  3997. COST FACTORS AND MODEL
  3998.  
  3999.  Four major factors must be considered in evaluating the costs of the
  4000.  three options:
  4001.  
  4002.   1.   How much lower will be the cost of commercial, standard-product
  4003.        protocols compared to those developed and acquired by the DOD?
  4004.  
  4005.   2.   If DOD decides to adopt TP-4, how quickly can it start using it
  4006.        in new systems, and how quickly will it phase TCP out of older
  4007.        systems?
  4008.  
  4009.  
  4010.  
  4011.  
  4012. National Research Council                                      [Page 48]
  4013.  
  4014. RFC 942                                                    February 1985
  4015. Report Transport on Protocols
  4016.  
  4017.   3.   What will be the one-time cost of management and test before DOD
  4018.        is prepared to start using TP-4?
  4019.  
  4020.   4.   What will be the marginal costs of maintaining the two standards
  4021.        over the 5- to 10-year transition period?
  4022.  
  4023.  Savings Using Commercial Software
  4024.  
  4025.   Commercial software providing TP-4 will tend to be cheaper than DOD
  4026.   provided TCP because commercial one-time and recurring costs
  4027.   (especially the former) can be apportioned over a larger consumer
  4028.   base, and the commercial supplier will tend to be more efficient.  As
  4029.   in most cases where one compares the cost of one product provided by
  4030.   two vendors, there will be situations where a DOD vendor providing TCP
  4031.   can do it more cheaply than a commercial vendor providing TP-4.  These
  4032.   occurrences will be rare but they illustrate the difficulty of
  4033.   developing detailed quantitative models that compare the costs.
  4034.   Factors relating to competing suppliers go far beyond the transport
  4035.   protocols themselves and distort such models.
  4036.  
  4037.   The first argument relating to the size of the consumer base has many
  4038.   factors.  For the time period under consideration, DOD represents
  4039.   about 3 percent of the commercial U.S. computer base.  It would follow
  4040.   that DOD should pay much less in development and support costs for the
  4041.   commercial products.  But there are other factors.  The number of
  4042.   commercial suppliers is larger than the number of DOD suppliers by a
  4043.   factor of 5-10. The DOD's need for transport and internet protocols
  4044.   will be greater than the average commercial user in the time period
  4045.   under consideration.  If commercial vendors break out the costs of
  4046.   developing these protocol features earlier than planned, DOD will pick
  4047.   up a larger share of the tab. This could be by a factor of 2 or more.
  4048.   A good deal of the one-time development and production costs of TCP
  4049.   have already been spent by the DOD or partly written off by DOD
  4050.   vendors.  This factor would be extremely difficult to estimate, but we
  4051.   do not think it is very significant since the major costs in
  4052.   implementation relate to processes down-the-line from getting a
  4053.   C-language version.  These down-the-line processes must be repeated in
  4054.   great part as families of hardware and software are upgraded with
  4055.   system and technology improvements to meet DOD directives for standard
  4056.   TCP products.  There are also factors that cut in the other direction;
  4057.   if the DOD is only 3 percent of the U.S. commercial user market, it is
  4058.   an even smaller fraction of the international user market.  This
  4059.   latter market is growing;  its need for ISO protocols will be
  4060.   relatively higher than the U.S. market, and market share for U.S.
  4061.   manufacturers, including foreign subsidiaries, is large and holding
  4062.   its own.
  4063.  
  4064.   The situation is equally complex when it comes to comparing the
  4065.   efficiency of commercial vendors with DOD vendors when it relates to
  4066.   developing, installing, and maintaining transport and internet
  4067.   protocols.  The elements that favor increased efficiency of the
  4068.   commercial supplier include the following:
  4069.  
  4070.  
  4071. National Research Council                                      [Page 49]
  4072.  
  4073. RFC 942                                                    February 1985
  4074. Report Transport on Protocols
  4075.  
  4076.    The commercial marketplace is much larger, less regulated, and is
  4077.    forced, therefore, to seek greater efficiency and innovation.
  4078.  
  4079.    Transport and internet protocols represent functions that interact
  4080.    very closely with operating systems, the largest portion of which are
  4081.    commercial.  The major sources of expertise for dealing with these
  4082.    operating systems are in the commercial marketplace, primarily with
  4083.    the vendors who supply the hardware as well as with vendors who
  4084.    specialize in related products.
  4085.  
  4086.    The commercial sector is in the business of managing the interplay
  4087.    between operating systems, protocols, related software and hardware
  4088.    products, new technology and architecture, and the relationship
  4089.    between all these and the market.  If DOD adopts TP-4, it will be
  4090.    delegating many of these management functions to a marketplace that
  4091.    will generally make better and faster decisions.
  4092.  
  4093.   For every dollar that the DOD might invest in TCP, how much would it
  4094.   cost to gain comparable capability with TP-4 procured as vendor
  4095.   standard products?  The many factors involved make a precise estimate
  4096.   impossible. We believe, however, that TP-4 can be procured at
  4097.   substantial savings and with virtually no economic risk if the market
  4098.   develops as we believe it will, with many vendors offering it as a
  4099.   commercial product by mid-1986. On the average, we judge the savings
  4100.   to be 30 to 80 percent including initial installation, field support,
  4101.   and maintenance.
  4102.  
  4103.  How Soon Will TP-4 Be Used?
  4104.  
  4105.   The sooner that DOD decides to use TP-4, the greater will be DOD's
  4106.   savings.  These savings can offset the adverse cost factors discussed
  4107.   in the next two sections:  the cost to decide to use TP-4 and the
  4108.   added cost for the period when two standards (TCP and TP-4) are in
  4109.   use.
  4110.  
  4111.   Currently, TCP is generally used in MILNET, MINET, and ARPANET.  As
  4112.   previously stated in the assumptions, even if DOD decides to move
  4113.   aggressively toward TP-4, there are no evident, strong economic or
  4114.   operational reasons for converting these users to the new standards
  4115.   until a major upgrade of the users' communications and processing
  4116.   subsystems is planned. Also in the next twelve to eighteen months new
  4117.   uses of these nets are planned that will expand existing subnets and
  4118.   these new users would use TCP in order to be interoperable with the
  4119.   current users in their community of interest.
  4120.  
  4121.   In some cases the planning for new subnets for new communities of
  4122.   users is well along.  DODIIS is a primary example.  Some of these
  4123.   subnets should very likely proceed with TCP, but others appear to be
  4124.   prime targets for TP-4 if DOD is to move in the direction of adopting
  4125.   TP-4. The WWMCCS and its WIN are probably good examples of the latter.
  4126.   Planning and implementation for all of these subsystems must move
  4127.   ahead, however, and if DOD does not make a firm commitment to TP-4 by
  4128.   mid-1985, the number of systems that will move ahead with TCP will
  4129.  
  4130. National Research Council                                      [Page 50]
  4131.  
  4132. RFC 942                                                    February 1985
  4133. Report Transport on Protocols
  4134.  
  4135.   probably constitute almost half of the growth of the DDN in the next
  4136.   five years.  In other words, delay of a decision to move to TP-4 until
  4137.   1986 would mean that most of the DDN subnets that will exist in the
  4138.   late 1980s will be based on TCP, whereas a decision for TP-4 a year
  4139.   earlier could significantly reduce this number.
  4140.  
  4141.  Cost of Decision to Use TP-4
  4142.  
  4143.   The costs of the decision to use TP-4 include the one-time management
  4144.   and test costs that DOD decides are needed before a TP-4 commitment
  4145.   and policy can be approved.  Under Option 1 these costs are small.
  4146.   Under Option 2 they are significantly higher, although the amount will
  4147.   depend on the extent and duration of the testing needed.  Under Option
  4148.   3 there will be no management and test costs.
  4149.  
  4150.  Marginal Costs of Maintaining Two Standards
  4151.  
  4152.   If DOD moves toward the gradual introduction of TP-4, both standards
  4153.   will have to be maintained for five to ten years.  The additional
  4154.   costs of maintaining two standards include the following:
  4155.  
  4156.    Management costs of dealing with two standards.
  4157.  
  4158.    Costs for developing and maintaining capabilities for limited
  4159.    intercommunication between systems using the different transport and
  4160.    internet protocols.  These include costs for gateways,
  4161.    dual-capability hosts, and special servers such as mail.
  4162.  
  4163.    Parallel validation capability.  The DOD is implementing a validation
  4164.    capability for DOD TCP.  This is similar to the currently operational
  4165.    NBS facility for TP-4 testing.  If DOD selects Option 1, there is a
  4166.    question whether this DOD facility should be completed for TCP
  4167.    (because the number of new implementations of TCP would be small
  4168.    several years from now).  If DOD selects Option 2, the facility is
  4169.    probably desirable.
  4170.  
  4171.    Costs for maintaining research and development (R&D) programs to
  4172.    improve the standards.  A part of the DARPA and DCA research and
  4173.    development programs in information technology is directed at system
  4174.    issues related to TCP.  This includes work on internet issues,
  4175.    gateways, and higher-level protocols.  The committee has not reviewed
  4176.    the research program for details and cost; however, a commitment to
  4177.    move toward ISO standards should affect the program.  Costs would
  4178.    increase to the extent that the program would be involved with
  4179.    interactions with both protocols.  There would be some decreased
  4180.    requirements for R&D in light of potential dependence on commercial
  4181.    R&D to improve the standards.  In the next several years, however,
  4182.    the committee concludes that dual standards would, on balance,
  4183.    somewhat increase R&D costs because of the DOD's unique operational
  4184.    requirements.
  4185.  
  4186.   These costs are roughly the same for Options 1 and 2 and depend on how
  4187.   DOD manages the transition.  Under an austere transition, which does
  4188.  
  4189. National Research Council                                      [Page 51]
  4190.  
  4191. RFC 942                                                    February 1985
  4192. Report Transport on Protocols
  4193.  
  4194.   not provide extensive interoperability between TP-4 and TCP-based
  4195.   systems and minimizes costs in other areas, the overall costs could be
  4196.   low in comparison with potential savings.
  4197.  
  4198.  Evaluation of Options by Cost
  4199.  
  4200.   In terms of the previously discussed factors, savings can develop in
  4201.   two ways:  by using TP-4 instead of TCP in new systems and by
  4202.   replacement of TCP with TP-4 in existing systems when this can be done
  4203.   smoothly and efficiently.  The earlier that TP-4 is introduced, the
  4204.   greater these savings.
  4205.  
  4206.   In contrast costs will be incurred in two ways:  in one-time planning
  4207.   to use TP-4 and in continuing costs of operating two standards.
  4208.  
  4209.   The following is a summary of the cost evaluation of the three options
  4210.   in the near term:
  4211.  
  4212.   Option 3 is least expensive.  It achieves no commercial savings but
  4213.   has no costs for one-time planning and maintenance of dual standards.
  4214.  
  4215.   Option 1 is at most only slightly more expensive than Option 3 since
  4216.   one-time planning costs (which are much lower than for Option 2) and
  4217.   maintenance costs can be significantly offset with commercial savings
  4218.   in the following several years.
  4219.  
  4220.   Option 2 is most expensive since it does not realize significant
  4221.   offsetting commercial savings.
  4222.  
  4223.   In the longer term (beyond the next several years) commercial savings
  4224.   for Options 1 and 2 should overtake costs of transition, and both
  4225.   these options should cost the same.
  4226.  
  4227.   There is a concern on the part of some members of the committee
  4228.   whether the higher near-term costs of Option 2 are adequately offset
  4229.   by the Option's long-term savings to warrant the transition.
  4230.  
  4231.  
  4232.  
  4233.  
  4234.  
  4235.  
  4236.  
  4237.  
  4238.  
  4239.  
  4240.  
  4241.  
  4242.  
  4243.  
  4244.  
  4245.  
  4246.  
  4247.  
  4248. National Research Council                                      [Page 52]
  4249.  
  4250. RFC 942                                                    February 1985
  4251. Report Transport on Protocols
  4252.  
  4253.                        X.  EVALUATION OF OPTIONS
  4254.  
  4255. We present a summary of the strengths and weaknesses of each option,
  4256. followed by a detailed evaluation for each set of criteria.
  4257.  
  4258. SUMMARY
  4259.  
  4260.  Option 1's primary benefit is that it would allow the DOD to obtain the
  4261.  benefits of standard commercial products in the communication protocol
  4262.  area at an early date.  These benefits include smaller development,
  4263.  procurement, and support costs; more timely updates; and a wider
  4264.  product availability.  By immediately committing to TP-4 as a
  4265.  costandard for new systems, Option 1 minimizes the number of systems
  4266.  that have to be converted eventually from TCP.  The ability to manage
  4267.  the transition is better than with Option 2 since the number of systems
  4268.  changed would be smaller and the time duration of mixed TCP and TP-4,
  4269.  operation would be shorter.  Interoperability with external systems
  4270.  (NATO, government, and commercial), which presumably will use TP-4,
  4271.  would also be brought about more quickly.  Option 1 involves greater
  4272.  risk, however, since it commits to a new approach without a
  4273.  demonstration of its viability.
  4274.  
  4275.  As with Option 1, a primary benefit of following Option 2 would be
  4276.  obtaining the use of standard commercial products.  Unit procurement
  4277.  costs probably would be lower than with Option 1 since the commercial
  4278.  market for TP-4 will have expanded somewhat by the time DOD would begin
  4279.  to buy TP-4 products.  Risk is smaller compared to Option 1 since
  4280.  testing and demonstration of the suitability for military use will have
  4281.  preceded the commitment to the ISO protocols.  Transition and support
  4282.  costs would be higher than for Option 1, however, because more networks
  4283.  and systems would already have been implemented with TCP.  Also this is
  4284.  perhaps the most difficult option to manage since the largest number of
  4285.  system conversions and the longest interval of mixed TCP and TP-4
  4286.  operations would occur.  In addition, interoperability with external
  4287.  networks through standardization would be delayed.
  4288.  
  4289.  The principal benefit of exercising Option 3 would be the elimination
  4290.  of transition cost and the risk of faulty system behavior and/or delay.
  4291.  It would allow the most rapid achievement of full internal
  4292.  interoperability among DOD systems.  Manageability should be good,
  4293.  since only one set of protocols would be in use (one with which the DOD
  4294.  already has much experience) and the DOD would be in complete control
  4295.  of system evolution. Procurement costs for TCP systems would remain
  4296.  high compared to standard ISO protocol products, however, and
  4297.  availability of implementations for new systems and releases would
  4298.  remain limited.  External interoperability with non-DOD systems would
  4299.  be limited and inefficient.
  4300.  
  4301.  
  4302.  
  4303.  
  4304.  
  4305.  
  4306.  
  4307. National Research Council                                      [Page 53]
  4308.  
  4309. RFC 942                                                    February 1985
  4310. Report Transport on Protocols
  4311.  
  4312.  In summary, Option 1 provides the most rapid path toward the use of
  4313.  commercial products and interoperability with external systems.  Option
  4314.  2 reduces the risk but involves somewhat greater delay and expense.
  4315.  Option 3 provides a quicker route to interoperability within the
  4316.  Defense Department and at the least risk, but at a higher life-cycle
  4317.  cost and incompatibility with NATO and other external systems.
  4318.  
  4319. DEFENSE DEPARTMENT OBJECTIVES VERSUS OPTIONS
  4320.  
  4321.  The committee has identified a set of DOD objectives for transport
  4322.  protocols, discussed in Section II of this report.  In this section we
  4323.  discuss the potential of each of the three options for achieving those
  4324.  objectives.  The objectives have been grouped into five major
  4325.  categories that serve as criteria for evaluation of options.
  4326.  
  4327.  Functional and Performance Objectives
  4328.  
  4329.   There are certain functional and performance objectives that standard
  4330.   DOD transport protocols must satisfy.  Key objectives include security
  4331.   capabilities, the ability to establish message precedence in crisis
  4332.   situations, and survivability of continuing operations when failures
  4333.   occur and portions of the network become inoperable.  This implies
  4334.   continuous availability of the primary data transmission network and
  4335.   the ability to reconfigure the networks to operate after some of its
  4336.   nodes are lost.
  4337.  
  4338.   As previously stated, the two protocols are functionally equivalent.
  4339.   TCP and TP-4 have equivalent reliability characteristics and are able
  4340.   to detect and recover from failures.  The committee also concludes
  4341.   that robustness, availability, and performance in crises are
  4342.   equivalent using either protocol.  The committee concludes that all
  4343.   three options equally satisfy the functional objectives that DOD
  4344.   requires.
  4345.  
  4346.   Since the performance characteristics of TCP versus TP-4 will be a
  4347.   function primarily of the particular implementations, the committee
  4348.   concludes that the two protocols are sufficiently alike that there are
  4349.   no significant differences in performance of a TCP or a TP-4
  4350.   implementation of equal quality when each is optimized for a given
  4351.   environment.
  4352.  
  4353.   If Option 1 is selected, early implementations may result in
  4354.   suboptimal performance.  Option 2 specifies that there be a
  4355.   demonstration network established that will provide time for
  4356.   adjustment, testing, and gaining experience.  Option 3 would result in
  4357.   no reduction in performance of current networks.  The maturity of TCP
  4358.   has resulted in many implementations that have demonstrated good
  4359.   performance.  This experience provides a knowledge base for future
  4360.   implementations of either TCP or TP-4. In either case, however,
  4361.   initial implementations of TCP or TP-4 may be suboptimal and require
  4362.   additional development to optimize performance.
  4363.  
  4364.  
  4365.  
  4366. National Research Council                                      [Page 54]
  4367.  
  4368. RFC 942                                                    February 1985
  4369. Report Transport on Protocols
  4370.  
  4371.  Maximizing Interoperability
  4372.  
  4373.   A high-priority DOD objective is interoperability among its internal
  4374.   networks and among internal networks and non-DOD, external networks,
  4375.   including NATO.  Interoperability allows users of a network to have
  4376.   access to applications on the same or other networks.
  4377.  
  4378.   Option 3 would allow the DOD to increase internal interoperability
  4379.   most rapidly by continuing to mandate use of TCP for all new systems.
  4380.   Interoperability with external systems, however, the vast majority of
  4381.   which are expected to use ISO standard protocols, will remain limited.
  4382.  
  4383.   The more quickly DOD moves to use TP-4, the more rapidly external
  4384.   interoperability will improve.  In the short run internal
  4385.   interoperability will be reduced due to the existence of both TCP and
  4386.   TP-4 protocols by different subnets.  This problem is greater with
  4387.   Option 2 then Option 1 since the number of systems and the length of
  4388.   time both protocols are in use is greater.  In both options the
  4389.   problem can be reduced by providing special servers and translating
  4390.   gateways to provide limited interoperability where needed among
  4391.   subnets using different protocols.
  4392.  
  4393.  Minimizing Procurement, Development, and Support Costs
  4394.  
  4395.   A DOD goal is to assure availability of commercial-grade transport
  4396.   systems from vendors and minimize development, procurement, and
  4397.   continuing support costs.  Both Option 1 and, after demonstration,
  4398.   Option 2 result in DOD adopting the TP-4 standard that has the
  4399.   endorsement of both national (ANSI) and international (ISO) standards
  4400.   organizations.  Further, this protocol has been endorsed for use by
  4401.   NATO, the European Computer Manufacturer's Association, the Computer
  4402.   and Business Equipment Manufacturer's Association (CBEMA), and the NBS
  4403.   Institute of Computer Sciences and Technology for the information
  4404.   processing community of the federal government.
  4405.  
  4406.   The result of the endorsements will be widespread use of the standard
  4407.   protocol in worldwide networks and a large number of vendors supplying
  4408.   commercial grade products supporting TP-4.  As previously noted, many
  4409.   vendors have already stated they plan to develop TP-4-based products
  4410.   and many are already doing this in-house.  Thus a large market and
  4411.   large vendor base will assure the availability of commercial grade
  4412.   TP-4 products.
  4413.  
  4414.   A large market and supply of commercial-grade products will give DOD a
  4415.   large competitive base from which to select its data transmission
  4416.   systems. The effect will be to reduce DOD acquisition cost because
  4417.   large markets allow vendors to amortize development and support cost
  4418.   over a large base.  This favors adoption of either of the options that
  4419.   results in DOD using TP-4 as its standard.
  4420.  
  4421.   With the availability of commercial-grade products, vendors will take
  4422.   the responsibility for continuing maintenance and enhancements of the
  4423.   product.  Transmission products are tightly coupled to the operating
  4424.  
  4425. National Research Council                                      [Page 55]
  4426.  
  4427. RFC 942                                                    February 1985
  4428. Report Transport on Protocols
  4429.  
  4430.   systems on the host computer systems in which they operate.  With
  4431.   vendor support of the products, evolution of both the host computer
  4432.   operating system and transmission system will occur in
  4433.   synchronization.  This again favors the adoption by DOD of either the
  4434.   Option 1 or Option 2 that results in TP-4.  In these options much of
  4435.   the support cost is covered by the vendors and spread over the large
  4436.   market base.  This reduces the development and maintenance cost passed
  4437.   on to the DOD.
  4438.  
  4439.   The committee does not believe that a large market beyond the DOD will
  4440.   develop for TCP because worldwide markets for products will be based
  4441.   on the ISO standards.  Consequently, if the DOD chooses Option 3, only
  4442.   the DOD-dedicated vendors would supply TCP as standard products
  4443.   resulting in a smaller market and supply for TCP products and limited
  4444.   availability of TCP products.
  4445.  
  4446.   If DOD remains with TCP, many commercial vendors will be forced to
  4447.   develop and support both the commercial standard products (TP-4) and
  4448.   DOD standard special products (TCP) to stay in both markets.  In many
  4449.   cases only the large market-based products such as TP-4 will be
  4450.   considered standard and TCP products will be considered special
  4451.   products.  The effect is higher development and support cost to the
  4452.   vendors which would be passed on to DOD.  Thus the incentive for
  4453.   continuing enhancement to the special product, TCP, would be reduced.
  4454.   This responsibility would be passed to DOD, also resulting in higher
  4455.   costs.
  4456.  
  4457.  Ease of Transition
  4458.  
  4459.   The DOD is concerned with the ease and risk associated with transition
  4460.   from the current network architecture using TCP to its future network
  4461.   architecture.  The objectives for DOD are to reduce the interruption
  4462.   of data communication services supplied by its active networks;
  4463.   minimize the risk of using an immature, untried protocol; and maximize
  4464.   the use of the critical skills, knowledge, and experience of the
  4465.   engineers who develop the communications products.
  4466.  
  4467.   The maturity of TCP and the momentum that exists in the DOD community
  4468.   for implementing future systems using TCP would favor Option 3.
  4469.   Selection of Option 3 would minimize interruption of service and
  4470.   minimize risk. With this option there would be no transition; the DOD
  4471.   would remain with its current policy.  There would be no conversion
  4472.   costs and the only risks for DOD would be associated with poor
  4473.   implementations of new TCP-based products.
  4474.  
  4475.   The committee believes that much of the technical risk is associated
  4476.   with implementations.  Therefore, given the relative state of their
  4477.   specifications and implementations as discussed earlier, the committee
  4478.   feels that the risks are comparable for implementing new products for
  4479.   either TCP or TP-4.  Since DOD is acquiring many new networks the
  4480.   implementation risk of either TCP or TP-4 will be equal.
  4481.  
  4482.   If DOD chooses Option 1, it will display confidence in the TP-4
  4483.  
  4484. National Research Council                                      [Page 56]
  4485.  
  4486. RFC 942                                                    February 1985
  4487. Report Transport on Protocols
  4488.  
  4489.   specifications and in the vendor's implementations through its
  4490.   immediate commitment for TP-4 use in new military networks.  DOD will,
  4491.   in effect, be making a commitment similar to that of vendors who are
  4492.   planning this protocol for their standard products.  Since most new
  4493.   networks would not use a transport protocol other than TP-4, this
  4494.   minimizes the number of networks and therefore the cost of converting
  4495.   and maintaining TCP networks to TP-4.
  4496.  
  4497.   Since the standard TP-4 products from vendors are not available today,
  4498.   DOD endorsement of TP-4 may have the effect of accelerating vendor
  4499.   development of standard products.  These products are expected to be
  4500.   generally available by 1986.  Thus Option 1 can be consistent with the
  4501.   manufacturers' expected product plans.  Option 1 provides, therefore,
  4502.   the least conversion cost but with higher risk for DOD conversion.
  4503.  
  4504.   If DOD chooses Option 2, then the risk that TP-4 will not meet DOD
  4505.   needs is reduced since there is no commitment to use this protocol
  4506.   until a successful demonstration is completed.  In the interim, many
  4507.   networks will have been committed using TCP, resulting in higher
  4508.   conversion costs than with Option 1.  In summary, Option 2 provides a
  4509.   lower risk approach for DOD to convert to TP-4, but will encounter the
  4510.   higher conversion cost.
  4511.  
  4512.   There is a great deal of experience with TCP and thus there is an
  4513.   engineering community that is highly knowledgeable about it.  As
  4514.   previously noted, however, if DOD remains with TCP, some DOD vendors
  4515.   will be forced to support multiple protocol products.  The functional
  4516.   equivalence and similarities between TCP and TP-4 permit an easy
  4517.   transition for the experienced engineer to move from TCP to TP-4.
  4518.   Option 2 allows more time for this transition to occur, and thereby
  4519.   minimizes the risk associated with a complete switch to TP-4.
  4520.  
  4521.   In addition to the transport protocols, a transition from TCP to TP-4
  4522.   also involves the conversion of applications.  The committee has
  4523.   concluded that the services provided by TCP and TP-4 are comparable
  4524.   and applications software can be moved from TCP to TP-4 without loss
  4525.   of functionality.  Obviously, Option 3 requires no conversion to
  4526.   existing applications on current implementations.  Option 2 will
  4527.   result in more applications interfacing to TCP than Option 1, thus
  4528.   potentially increasing conversion costs. In the future DOD could
  4529.   minimize the cost of conversion by standardizing the services provided
  4530.   by the transport layer to the applications.
  4531.  
  4532.  Manageability and Responsiveness to DOD Requirements
  4533.  
  4534.   The final set of objectives is concerned with the degree of difficulty
  4535.   that DOD will experience in managing its installed networks and future
  4536.   networks.  As communications requirements evolve, DOD must have the
  4537.   ability to alter specifications so they will satisfy new requirements.
  4538.   Finally, DOD requires facilities for validation of protocol
  4539.   implementations as they are added to their networks.
  4540.  
  4541.   Since Option 3 is to maintain the status quo, no additional management
  4542.  
  4543. National Research Council                                      [Page 57]
  4544.  
  4545. RFC 942                                                    February 1985
  4546. Report Transport on Protocols
  4547.  
  4548.   difficulty is anticipated.
  4549.  
  4550.   Both Option 1 and Option 2 will cause some additional management
  4551.   difficulties since they require that the current momentum for adopting
  4552.   TCP to be redirected toward TP-4 without loss of intensity.  In
  4553.   addition to this change, DOD must manage both TCP and TP-4 networks.
  4554.   This will add to its management difficulties.
  4555.  
  4556.   Option 2 will result in greater management difficulties than Option l
  4557.   due to the larger number of TCP systems that must eventually be
  4558.   converted and the larger time period over which both protocols must be
  4559.   supported.
  4560.  
  4561.   There are benefits from each option.  If Option 3 is selected, DOD and
  4562.   its vendors have sole responsibility for determining what changes are
  4563.   needed, implementing the change, validating the change and the ongoing
  4564.   maintenance of the standard.  If either Option 1 or Option 2 is
  4565.   chosen, then DOD may encounter difficulty in persuading the standards
  4566.   groups to adopt its proposals; however, DOD would gain the experience
  4567.   and knowledge of the industry standards-making bodies.  The industry
  4568.   standards bodies should be receptive to good technical arguments for
  4569.   correction of errors or apparent major deficiencies in the protocol.
  4570.   The standards bodies that maintain the standard should become a
  4571.   technical resource for DOD to develop its military specifications.
  4572.  
  4573.   Since TP-4 will be a commercial standard, those vendors who adhere to
  4574.   the standard will insure that validation facilities are in place.  The
  4575.   National Bureau of Standards has a test facility for TP-4.  No such
  4576.   facility exists for TCP.  If Option 1 or Option 2 is chosen, DOD can
  4577.   use this facility to validate vendor implementations.  DOD should work
  4578.   with NBS to develop a similar facility for TCP.  This is particularly
  4579.   important for new implementations of TCP.  DOD should continue working
  4580.   with and through NBS in getting needed protocol revisions introduced
  4581.   into the appropriate standards bodies.
  4582.  
  4583.   In summary, Option 3 results in no new management difficulties while
  4584.   Option 2 causes the greatest difficulties.  Option 1 allows DOD to
  4585.   move toward commercialized standard products with the smallest
  4586.   addition of management tasks.
  4587.  
  4588. EFFECT OF PROPOSED OPTIONS ON MARKET SHARE
  4589.  
  4590.  Option 1 would quickly reduce the market held by TCP products as TP-4
  4591.  products begin to take hold in the marketplace.  In addition, it would
  4592.  enhance the ability of U.S. manufacturers to compete in the world
  4593.  networks market based on ISO standards because they would not have to
  4594.  engage in parallel development nor support two sets of protocols for
  4595.  very long. Option 2 could have a comparable but less pronounced effect
  4596.  in the marketplace and it would be delayed.  Because of the very
  4597.  probable rapid deployment of TCP-based systems in DOD networks while
  4598.  the TP-4 is still in the demonstration phase, however, many more
  4599.  networks than in Option 1 would probably end up using TCP.  This would
  4600.  tend to reduce the U.S. manufacturer's competitive edge in the world
  4601.  
  4602. National Research Council                                      [Page 58]
  4603.  
  4604. RFC 942                                                    February 1985
  4605. Report Transport on Protocols
  4606.  
  4607.  market because their need to develop and maintain both TCP products as
  4608.  well as TP-4 products would dilute their skill resources.  The same
  4609.  thing would happen with Option 3.  Although none of the options would
  4610.  affect the world market for TP-4 greatly, Option 3 would result in a
  4611.  residual market for TCP products in the DOD and related networks.
  4612.  
  4613.  Products made specifically for this market would continue to exist, but
  4614.  with functions limited to this specific market, the products would lack
  4615.  some of the advantages of large-scale production and product
  4616.  development.
  4617.  
  4618.  
  4619.  
  4620.  
  4621.  
  4622.  
  4623.  
  4624.  
  4625.  
  4626.  
  4627.  
  4628.  
  4629.  
  4630.  
  4631.  
  4632.  
  4633.  
  4634.  
  4635.  
  4636.  
  4637.  
  4638.  
  4639.  
  4640.  
  4641.  
  4642.  
  4643.  
  4644.  
  4645.  
  4646.  
  4647.  
  4648.  
  4649.  
  4650.  
  4651.  
  4652.  
  4653.  
  4654.  
  4655.  
  4656.  
  4657.  
  4658.  
  4659.  
  4660.  
  4661. National Research Council                                      [Page 59]
  4662.  
  4663. RFC 942                                                    February 1985
  4664. Report Transport on Protocols
  4665.  
  4666.                                       
  4667.  
  4668.      
  4669.  
  4670.  
  4671.  
  4672.  
  4673.  
  4674.  
  4675.  
  4676.  
  4677.  
  4678.  
  4679.  
  4680.  
  4681.  
  4682.  
  4683.  
  4684.  
  4685.  
  4686.  
  4687.  
  4688.  
  4689.  
  4690.  
  4691.  
  4692.  
  4693.  
  4694.  
  4695.  
  4696.  
  4697.  
  4698.  
  4699.  
  4700.  
  4701.  
  4702.  
  4703.  
  4704.  
  4705.  
  4706.  
  4707.  
  4708.  
  4709.  
  4710.  
  4711.  
  4712.  
  4713.  
  4714.  
  4715.  
  4716.  
  4717.  
  4718.  
  4719.  
  4720. National Research Council                                      [Page 60]
  4721.  
  4722. RFC 942                                                    February 1985
  4723. Report Transport on Protocols
  4724.  
  4725.                           XI.  RECOMMENDATIONS
  4726.  
  4727. We first present our basic recommendation and then provide detailed
  4728. recommendations on aspects that require amplification.  These are
  4729. followed by additional considerations in several important areas
  4730. relating to the transition plans.  Many of our recommendations are
  4731. closely related to each other, and care should be taken not to consider
  4732. any single recommendation in isolation.
  4733.  
  4734. BASIC RECOMMENDATION
  4735.  
  4736.  The committee unanimously recommends that DOD should adopt the ISO TP-4
  4737.  (and IP) as DOD costandards with its TCP (and IP) and move toward
  4738.  eventual exclusive use of TP-4.  Transition to use of the ISO
  4739.  standards, however, must be managed to maintain operational
  4740.  capabilities and minimize risks.  The timing of the transition to use
  4741.  of these protocols is, therefore, a major concern, and the committee
  4742.  was divided on the best schedule to recommend.
  4743.  
  4744.  A majority of the committee favored immediate adoption of the ISO
  4745.  protocols as costandards with TCP, giving major procurements in 1984-85
  4746.  the option of using these standards (Option 1).  A minority favored
  4747.  deferring adoption of the ISO protocols by the DOD until after a
  4748.  demonstration of commercial quality implementations supporting military
  4749.  applications (Option 2).  This difference is reflected in detailed
  4750.  recommendations 2-4 below.  The reasons for the two viewpoints are
  4751.  based on differences within the committee on the extent of the risk
  4752.  associated with adopting a protocol, TP-4, that has not been
  4753.  implemented on operational networks.
  4754.  
  4755. DETAILED RECOMMENDATIONS
  4756.  
  4757.  In the following recommendations the committee provides details about
  4758.  actions that should be taken to implement the basic recommendations.
  4759.  Most of the recommendations involve actions that require the DOD to
  4760.  take the lead role, with occasional support from the NBS Institute for
  4761.  Computer Sciences and Technology.  Some recommendations are directed
  4762.  more toward NBS.  Other government agencies and parties interested in
  4763.  using DOD protocols or in their future evolution may also find these
  4764.  recommendations applicable.
  4765.  
  4766.  
  4767.  
  4768.  
  4769.  
  4770.  
  4771.  
  4772.  
  4773.  
  4774.  
  4775.  
  4776.  
  4777.  
  4778.  
  4779. National Research Council                                      [Page 61]
  4780.  
  4781. RFC 942                                                    February 1985
  4782. Report Transport on Protocols
  4783.  
  4784.  (1).  DOD should rapidly identify "open areas" of the ISO TP-4
  4785.  specifications where various options for implementation are allowed and
  4786.  define a required subset for use in DOD systems (a MIL-SPEC version of
  4787.  the standards, for example).  In doing this, the DOD should work with
  4788.  the NBS with the goal of developing a Federal Standard, that has
  4789.  relatively few options for implementation, facilitates maximum federal
  4790.  interoperability, and makes it clear to vendors which functions are
  4791.  required in their commercial products.
  4792.  
  4793.  (2).  DOD should aggressively develop and implement a plan for
  4794.  integration of TP-4 as a costandard with TCP and for migration toward
  4795.  its eventual exclusive use.  The plan should include provision for
  4796.  rapid completion of a MIL-SPEC (detailed recommendation 1), either
  4797.  validation or demonstration facilities (detailed recommendation 3),
  4798.  timing for procurement of systems with the new protocols (detailed
  4799.  recommendation 4), development of equipment and procedures to support a
  4800.  period of joint operation with both TCP and TP-4 protocols in use, and
  4801.  guidelines for eventual conversion of TCP systems to the new protocols.
  4802.  
  4803.  Whatever timing is chosen for the introduction of ISO protocols, an
  4804.  extended period must be expected when both TCP and TP-4 are in use in
  4805.  different systems.  Hence equipment and procedures must be developed to
  4806.  provide limited communication between systems using the two protocol
  4807.  sets.  This will include dual protocol operation for some gateways,
  4808.  relay hosts, service hosts, and terminal concentrators.  A secondary
  4809.  purpose of the test system described in detailed recommendation 3
  4810.  should be to aid in development of this transition support equipment.
  4811.  
  4812.  Both a general transition strategy and specific transition plans for
  4813.  each existing system should be developed.  The switchover from old to
  4814.  new protocols will take place at different times as appropriate for
  4815.  each system during an overall transition period of many years.
  4816.  
  4817.  (3).  As soon as possible, the DOD should develop a protocol test
  4818.  facility. If Option 1 is followed, this facility would serve primarily
  4819.  to validate implementations of both old and new protocol sets.  If
  4820.  Option 2 is followed, the facility would initially focus on
  4821.  demonstrating the suitability of the new protocols for use in a
  4822.  military environment as rapidly as possible and then provide for
  4823.  testing of commercially supplied protocol implementations.
  4824.  
  4825.  For validation purposes, the NBS protocol-testing facility developed
  4826.  for ISO protocols should serve as a good basis, but extensions to deal
  4827.  with any DOD-specific option for the ISO protocols, performance, and
  4828.  DOD protocols would be necessary.  DOD is now beginning such a program.
  4829.  
  4830.  
  4831.  
  4832.  
  4833.  
  4834.  
  4835.  
  4836.  
  4837.  
  4838. National Research Council                                      [Page 62]
  4839.  
  4840. RFC 942                                                    February 1985
  4841. Report Transport on Protocols
  4842.  
  4843.  For a more complete demonstration, commercial-quality implementations
  4844.  of the ISO protocols must be obtained and shown to support military
  4845.  applications in an operational subnetwork such as such as ARPANET or
  4846.  DODIIS. In both cases the facility should also be used for development
  4847.  and demonstration of the transition support equipment mentioned in
  4848.  detailed recommendation 2.
  4849.  
  4850.  (4).  Procurements of new networks and major upgrades of existing
  4851.  networks should favor use of ISO TP-4 as rapidly as possible.  If
  4852.  Option 1 is followed, RFPs may specify the new protocols immediately.
  4853.  If Option 2 is followed, this must await successful completion of the
  4854.  demonstration discussed in recommendation 3.  Procurements for existing
  4855.  networks using TCP may continue to require TCP-based equipment until an
  4856.  appropriate conversion point is reached (see detailed recommendation
  4857.  2).
  4858.  
  4859.  The purpose of this recommendation is to minimize spending on new TCP
  4860.  implementations and their subsequent conversion to TP-4 where possible,
  4861.  while recognizing that some additions to TCP-based systems will also be
  4862.  needed.  If Option 2 is followed, immediate requirements for new
  4863.  systems may force new implementations of TCP in these cases also
  4864.  because the demonstration is not completed at the time RFPs must be
  4865.  issued.
  4866.  
  4867.  (5).  As part of a transition plan, a transport service interface to
  4868.  higher-level protocols more like that of TP-4 should be developed for
  4869.  TCP and tested with existing higher-layer protocols.
  4870.  
  4871.  This should serve as a rapid test of whether existing DOD protocols can
  4872.  make effective use of the somewhat different style of service that TP-4
  4873.  provides.  It should also allow higher-level protocols to be modified
  4874.  to make use of TP-4 in parallel with the implementation of TP-4 itself,
  4875.  making the ultimate transition to TP-4 more rapid and certain of
  4876.  success.  Finally, it may allow use of a single version of the
  4877.  higher-level protocols to be used on both TCP and TP-4 equipment.
  4878.  
  4879.  (6).  DOD should continue using existing DOD-specific, higher-level
  4880.  protocols for operational purposes (Telnet, FTP, and Simple Mail
  4881.  Transfer Protocol, for example) but minimize effort on their further
  4882.  development and plan to adopt suitable ISO protocols as they are
  4883.  developed.  Research on protocols providing new services (multimedia
  4884.  mail, compressed video, and voice store-and-forward, for example)
  4885.  should continue.  The committee is pleased to find that DOD is already
  4886.  pursuing this course of action.
  4887.  
  4888.  (7).  The NBS Institute for Computer Sciences and Technology should
  4889.  maintain close liaison with DOD to ensure that DOD needs for new
  4890.  protocols and modifications to existing standards are effectively
  4891.  represented to appropriate standards bodies.  This should include
  4892.  research areas such as multimedia mail where there is significant
  4893.  commercial as well as military interest.
  4894.  
  4895.  
  4896.  
  4897. National Research Council                                      [Page 63]
  4898.  
  4899. RFC 942                                                    February 1985
  4900. Report Transport on Protocols
  4901.  
  4902.  The committee is pleased to find that this is already being done
  4903.  through contracts from DOD for ICST to represent its interests in
  4904.  standardization activities.  Further cooperation (in demonstrating and
  4905.  testing protocols, for example) could occur.
  4906.  
  4907.  (8).  The NBS and DOD should collaborate from the outset in the
  4908.  development of new protocols for use as federal standards.  This will
  4909.  ensure early agreement on functions, features, and services of the
  4910.  protocols under development. The NBS should present the developing work
  4911.  early to the ISO standardization activities to expedite convergence on
  4912.  internationally acceptable standards.
  4913.  
  4914.  Such collaboration could help ensure that future protocol standards
  4915.  will be developed in a single, coordinated process that results in a
  4916.  single standard accommodating both DOD, other federal agencies, and
  4917.  commercial needs.
  4918.  
  4919.  (9).  DOD and NBS should develop additions to protocol specifications
  4920.  to support preemption of limited resources by high-precedence users.
  4921.  Such capabilities are needed during high-load situations such as might
  4922.  develop during wartime or other crisis situations.  They are not yet
  4923.  part of either the TCP or TP-4 specifications or existing
  4924.  implementations.  This should be an example of the sort of
  4925.  collaboration mentioned in detailed recommendations 7 and 8.
  4926.  
  4927.  This is important to avoid possible incompatibilities between different
  4928.  implementations of the same specification as discussed in Section III.
  4929.  It is likely that vendors would welcome guidance on how to deal with
  4930.  open areas of the specifications, and early action by DOD could result
  4931.  in their mandated subset becoming the de facto standard for most
  4932.  commercial implementations as well, with consequent benefits to DOD.
  4933.  This is a good area for cooperation between DOD and NBS.
  4934.  
  4935. ADDITIONAL CONSIDERATIONS
  4936.  
  4937.  Transition Plan
  4938.  
  4939.   This section describes the major elements of a transition plan from
  4940.   use of TCP to use of TP-4 in DOD systems.  The plan will vary
  4941.   depending on the option chosen.  Both Option 1 and Option 2 share a
  4942.   number of common elements that are discussed first, including
  4943.   development of a MIL-SPEC, protocol-testing facilities, and transition
  4944.   support equipment. If Option 2 is followed, a demonstration of TP-4
  4945.   must also be undertaken.
  4946.  
  4947.   MIL-SPEC.  As noted in recommendation 1, several open areas and
  4948.   options in the ISO TP-4 must be specified in order to have complete
  4949.   and compatible protocol implementations.  Completion of this
  4950.   specification by the DOD should be a top priority objective.
  4951.  
  4952.  
  4953.  
  4954.  
  4955.  
  4956. National Research Council                                      [Page 64]
  4957.  
  4958. RFC 942                                                    February 1985
  4959. Report Transport on Protocols
  4960.  
  4961.   Protocol-Testing Facilities.  As noted in recommendation 3, test
  4962.   facilities for protocol implementations are essential.  Under Option
  4963.   1, this facility should serve primarily to validate implementations of
  4964.   both old and new protocol sets.  If Option 2 is followed, the facility
  4965.   should initially focus on demonstrating the suitability of the new
  4966.   protocols for use in a military environment as rapidly as possible,
  4967.   and provide for testing of commercially supplied protocol
  4968.   implementations.
  4969.  
  4970.   For validation purposes, the NBS protocol-testing facility developed
  4971.   for ISO protocols should serve as a good basis, but extensions to deal
  4972.   with any DOD-specific options for the ISO protocols, performance, and
  4973.   DOD protocols would be necessary.  The DOD has stated that such a
  4974.   program has been started.
  4975.  
  4976.   Transition Support Equipment.  In any transition plan it must be
  4977.   assumed that the large body of systems with existing TCP
  4978.   implementations will take a substantial period of time to switch
  4979.   completely to the use of the ISO protocols.  Some networks will
  4980.   include many different communities sharing a common communications
  4981.   backbone.  Members of one community communicate primarily among
  4982.   themselves, but occasionally outside their community.  While members
  4983.   of one community are likely to change over as a group, different
  4984.   communities will change to use the new protocols at different times.
  4985.  
  4986.   Hence an interim period must be anticipated when some systems are
  4987.   using the old protocols and others, the new protocols.  The transition
  4988.   plan must provide some means of allowing interaction between old and
  4989.   new systems where required during this period.  Toward this end, a
  4990.   number of relay hosts may need to be developed that support both old
  4991.   and new protocols.  These will allow automatic-staged forwarding of
  4992.   electronic mail between old and new systems and manually set up file
  4993.   transfer or remote terminal access via the relays.  Performance
  4994.   through these relays will not be as good as with direct connections,
  4995.   but the relays should provide an adequate level of service for
  4996.   occasional interactions among different communities of the internet
  4997.   system.
  4998.  
  4999.   When more frequent interaction is anticipated and better service is
  5000.   needed, major service hosts should support both old and new protocol
  5001.   sets concurrently so they can provide service directly without
  5002.   requiring the use of relays.  Such service hosts include widely used
  5003.   time-sharing machines, file servers, and special servers such as
  5004.   Network Information Centers, Network Operations Centers, and
  5005.   Administrator Machines (providing mailboxes of network administrators,
  5006.   for example).  Some dual protocol servers
  5007.   may also act as relays where the load of both functions can be
  5008.   supported.
  5009.  
  5010.   Terminal concentrators for general use must also support both protocol
  5011.   sets so that connections to both old and new hosts can be made
  5012.   directly.
  5013.  
  5014.  
  5015. National Research Council                                      [Page 65]
  5016.  
  5017. RFC 942                                                    February 1985
  5018. Report Transport on Protocols
  5019.  
  5020.   Gateways must support both old and new IPs so hosts using either one
  5021.   may send internet traffic.  This requirement could be relaxed in the
  5022.   case of entire networks that will switch over simultaneously and hence
  5023.   will only need one type of IP traffic.  Gateways should not have to
  5024.   translate between old and new IPs--it will be assumed that both source
  5025.   and destination hosts are using the same protocols or going through an
  5026.   explicit relay intermediate host.
  5027.  
  5028.   This latter point requires some elaboration.  If one type of IP packet
  5029.   arrives at a destination host or gateway that only handles the other
  5030.   type, it must be discarded.  It would be good if, in addition, a
  5031.   suitable ICMP error packet could be returned in the unsupported
  5032.   protocol so it would be meaningful to the source.  To avoid this
  5033.   situation the internet-host name table maintained by the Network
  5034.   Information Center should indicate which protocol(s) each host
  5035.   supports.  Then when a source host looks up the address of a
  5036.   destination, it will also determine which type protocol to use or if a
  5037.   relay is required.
  5038.  
  5039.  Demonstration Plan
  5040.  
  5041.   If Option 2 is followed, a major demonstration of the ISO protocols in
  5042.   a military environment must be undertaken.  Any such demonstration
  5043.   should proceed by stages beginning with the implementation of TP-4 in
  5044.   one network (15).  Then the demonstration would be extended to include
  5045.   internetting (still with DOD IP) to validate the suitability of TP-4
  5046.   as a replacement for TCP.  The demonstration would then be further
  5047.   extended to employ the ISO IP in place of DOD IP.
  5048.  
  5049.   Stand-Alone TP-4 Network Demonstration.  The first stage of any
  5050.   transition plan must be to establish a demonstration network or
  5051.   subnetwork using TP-4 in place of TCP under existing higher-level
  5052.   protocols. This step will require selection of a suitable network (or
  5053.   subnetwork), procurement of TP-4 implementations for hosts and
  5054.   terminal access controllers on that network, and modification of
  5055.   higher-level protocols to use TP-4.  The demonstration should include
  5056.   sufficient use of real applications to test the protocols in an
  5057.   operational environment.
  5058.  
  5059.   To limit the amount of change attempted at one time, the DOD IP may be
  5060.   retained and used under TP-4.  Alternatively, if ISO IP development
  5061.   status seems to warrant it, ISO IP may be installed along with TP-4.
  5062.  
  5063.   
  5064.  
  5065.  
  5066.  
  5067. -----
  5068. (15)  For the remainder of this chapter, the use of TCP and TP-4 to
  5069. include their respective IPs will no longer hold.  The four
  5070. entities--Transmission Control Protocol (TCP) and its Internet Protocol
  5071. (DOD IP) and the Transport Protocol (TP-4) and its Internetwork Protocol
  5072. (ISO IP)--will be treated individually.
  5073.  
  5074. National Research Council                                      [Page 66]
  5075.  
  5076. RFC 942                                                    February 1985
  5077. Report Transport on Protocols
  5078.  
  5079.   In the latter case, all TP-4 hosts would be on the same network
  5080.   anyway, so that IP will only be used between hosts and no gateways
  5081.   will be involved and no gateway modifications will be needed.
  5082.  
  5083.   The hosts involved could be dedicated to the demonstration and hence
  5084.   only support TP-4 and only be able to interact with other
  5085.   demonstration network hosts or be concurrently supporting TCP and DOD
  5086.   IP for operational traffic to other "normal" hosts.  In the latter
  5087.   case, no forwarding or relaying of traffic by hosts between normal and
  5088.   ISO logical networks would be allowed or performed (the demonstration
  5089.   network would be logically closed).
  5090.  
  5091.   Stand-Alone TP-4 Internet Demonstration.  The next step would be to
  5092.   expand the demonstration to include more than one network (at least
  5093.   logically) and hence involve gateways.  If only TP-4 is involved, this
  5094.   is a simple extension to test TP-4 over longer internet paths with
  5095.   more variable performance.  If ISO IP is also being tested at the same
  5096.   time, modification of the gateways involved will also be required as
  5097.   indicated in the next section.
  5098.  
  5099.   Stand-Alone ISO IP Demonstration.  Once TP-4 has been tested,
  5100.   introduction of the ISO IP to replace DOD IP may commence.  In
  5101.   addition to simply replacing one IP with the other in hosts and
  5102.   gateways, this will require modification of the gateways to perform
  5103.   ICMP and GGP on top of the ISO IP.
  5104.  
  5105.   These gateways could either be dedicated to the demonstration and
  5106.   hence have only ISO IP, or could be concurrently supporting normal
  5107.   operational traffic via DOD IP.  In the latter case, once again, no
  5108.   forwarding of traffic between ISO demonstration internet and normal
  5109.   systems would be allowed.
  5110.  
  5111.   At the conclusion of these three steps, the ISO TP-4 and IP could be
  5112.   deemed to have demonstrated their basic functional suitability in a
  5113.   military environment.  The transition support equipment described
  5114.   above should have been developed in parallel, providing the capability
  5115.   to smoothly and successfully switch operational systems using the old
  5116.   protocols to use of the new protocols.
  5117.  
  5118.  Switchover of User Systems
  5119.  
  5120.   Once the above preparations have been made and the demonstration
  5121.   completed, if Option 2 is being followed, the switchover of user
  5122.   systems can commence.  Each network or community within a network
  5123.   should be able to switch at its convenience and maintain the ability
  5124.   to interact with other systems.  The user systems will not be required
  5125.   to support operational use of both protocol sets simultaneously at any
  5126.   time unless they wish to do so for their own reliability purposes.
  5127.  
  5128.  
  5129.  
  5130.  
  5131.  
  5132.  
  5133. National Research Council                                      [Page 67]
  5134.  
  5135. RFC 942                                                    February 1985
  5136. Report Transport on Protocols
  5137.  
  5138.   Switchover of user systems also requires a personnel-training effort.
  5139.   While earlier steps involved a relatively small number of specialists
  5140.   and support staff at major sites, this step will affect all user
  5141.   sites, and their network support staff must be trained in the new
  5142.   procedures.
  5143.  
  5144.   Once switchover of all systems to the new protocol set is complete,
  5145.   support for the old protocols by TACS, service hosts, and gateways can
  5146.   be removed.
  5147.  
  5148.  Lessons Learned from the ARPANET NCP-to-TCP Transition
  5149.  
  5150.   The following points summarize some important lessons learned during
  5151.   the ARPANET transition from NCP to TCP (16).
  5152.  
  5153.    Conversion of TACs and service hosts to support both protocols before
  5154.    the transition of user hosts starts is essential.
  5155.  
  5156.    Relay capabilities were heavily used for mail, but used little for
  5157.    other purposes.
  5158.  
  5159.    The Network Information Center was not ready to support the new
  5160.    protocols and this caused problems in distributing the host name
  5161.    table.
  5162.  
  5163.    There were significant performance problems that required careful
  5164.    analysis and parameter tuning after the transition.  These were
  5165.    unavoidable because no service host had been stressed prior to the
  5166.    switchover, with a full user load over a long time period using the
  5167.    new protocols.
  5168.  
  5169.   
  5170.  
  5171.  
  5172.  
  5173.  
  5174.  
  5175.  
  5176.  
  5177.  
  5178.  
  5179.  
  5180.  
  5181.  
  5182.  
  5183.  
  5184.  
  5185.  
  5186.  
  5187. -----
  5188. (16)  For additional information, see ARPANET Request for Comments:
  5189. NCP/TCP Transition Plan, J. Postel, (Menlo Park, California: SRI
  5190. International Telecommunications Sciences Center, November 1981).
  5191.  
  5192. National Research Council                                      [Page 68]
  5193.  
  5194.