home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Handbook of Infosec Terms 2.0 / Handbook_of_Infosec_Terms_Version_2.0_ISSO.iso / text / rfcs / rfc0823.txt < prev    next >
Text File  |  1996-05-07  |  63KB  |  2,125 lines

  1. Request for Comments:  823 Obsoletes IEN-30 and IEN-109 
  2.  
  3.  
  4.  
  5.                          THE DARPA INTERNET GATEWAY 
  6.  
  7.  
  8.  
  9.                                   RFC 823 
  10.  
  11.  
  12.  
  13.  
  14.  
  15.                                 Robert Hinden                                Alan Sheltzer 
  16.  
  17.  
  18.  
  19.  
  20.  
  21.                        Bolt Beranek and Newman Inc.                               10 Moulton St.                       Cambridge, Massachusetts 02238 
  22.  
  23.  
  24.  
  25.  
  26.  
  27.                               September 1982 
  28.  
  29.  
  30.  
  31.                                 Prepared for 
  32.  
  33.                  Defense Advanced Research Projects Agency                  Information Processing Techniques Office                            1400 Wilson Boulevard                          Arlington, Virginia 22209 
  34.  
  35.  
  36.  
  37.  
  38.  
  39. This RFC is a status report on the Internet Gateway developed by BBN. It describes the Internet Gateway as of September 1982.  This memo presents detailed descriptions of message formats and gateway procedures, however this is not an implementation specification, and such details are  subject to change. 
  40.  
  41.  
  42.  
  43.  
  44.  
  45.  
  46.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  47.  
  48.  
  49.  
  50.                              Table of Contents 
  51.  
  52.  
  53.  
  54.       1   INTRODUCTION.......................................... 1      2   BACKGROUND............................................ 2      3   FORWARDING INTERNET DATAGRAMS......................... 5      3.1   Input............................................... 5      3.2   IP Header Checks.................................... 6      3.3   Routing............................................. 7      3.4   Redirects........................................... 9      3.5   Fragmentation....................................... 9      3.6   Header Rebuild..................................... 10      3.7   Output............................................. 10      4   PROTOCOLS SUPPORTED BY THE GATEWAY................... 12      4.1   Cross-Net Debugging Protocol....................... 12      4.2   Host Monitoring Protocol........................... 12      4.3   ICMP............................................... 14      4.4   Gateway-to-Gateway Protocol........................ 14      4.4.1   Determining Connectivity to Networks............. 14      4.4.2   Determining Connectivity to Neighbors............ 16      4.4.3   Exchanging Routing Information................... 17      4.4.4   Computing Routes................................. 19      4.4.5   Non-Routing Gateways............................. 22      4.4.6   Adding New Neighbors and Networks................ 23      4.5   Exterior Gateway Protocol.......................... 24      5   GATEWAY SOFTWARE..................................... 26      5.1   Software Structure................................. 26      5.1.1   Device Drivers................................... 27      5.1.2   Network Software................................. 27      5.1.3   Shared Gateway Software.......................... 29      5.2   Gateway Processes.................................. 29      5.2.1   Network Processes................................ 29      5.2.2   GGP Process...................................... 30      5.2.3   HMP Process...................................... 31      APPENDIX A. GGP Message Formats.......................... 32      APPENDIX B. Information Maintained by Gateways........... 39      APPENDIX C. GGP Events and Responses..................... 41      REFERENCES............................................... 43 
  55.  
  56.  
  57.  
  58.  
  59.  
  60.  
  61.  
  62.                                     -i- 
  63.  
  64.  
  65.  
  66.  
  67.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  68.  
  69.  
  70.  
  71.      1  INTRODUCTION 
  72.  
  73.            This document explains the design of  the  Internet  gateway 
  74.  
  75.      used  in  the  Defense  Advanced  Research Project Agency (DARPA) 
  76.  
  77.      Internet program.  The gateway design was  originally  documented 
  78.  
  79.      in  IEN-30,  "Gateway  Routing:  An Implementation Specification" 
  80.  
  81.      [2], and was later updated in IEN-109, "How to Build  a  Gateway" 
  82.  
  83.      [3].   This  document  reflects changes made both in the internet 
  84.  
  85.      protocols and in the gateway design since  these  documents  were 
  86.  
  87.      released.  It supersedes both IEN-30 and IEN-109. 
  88.  
  89.            The Internet gateway described in this document is based  on 
  90.  
  91.      the  work  of many people; in particular, special credit is given 
  92.  
  93.      to V. Strazisar, M. Brescia, E. Rosen, and J. Haverty. 
  94.  
  95.            The gateway's primary purpose is to route internet datagrams 
  96.  
  97.      to their destination networks.  These datagrams are generated and 
  98.  
  99.      processed as described in RFC 791,  "Internet  Protocol  -  DARPA 
  100.  
  101.      Internet  Program  Protocol  Specification"  [1].   This document 
  102.  
  103.      describes  how  the  gateway  forwards  datagrams,  the   routing 
  104.  
  105.      algorithm  and  protocol  used  to  route  them, and the software 
  106.  
  107.      structure  of  the  current   gateway.    The   current   gateway 
  108.  
  109.      implementation  is written in macro-11 assembly language and runs 
  110.  
  111.      in the DEC PDP-11 or LSI-11 16-bit processor. 
  112.  
  113.  
  114.  
  115.                                     -1- 
  116.  
  117.  
  118.  
  119.  
  120.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  121.  
  122.  
  123.  
  124.      2  BACKGROUND 
  125.  
  126.            The gateway system has undergone a series of  changes  since 
  127.  
  128.      its  inception,  and  it  is  continuing  to  evolve  as research 
  129.  
  130.      proceeds in the Internet community.  This document describes  the 
  131.  
  132.      implementation as of mid-1982. 
  133.  
  134.            Early versions of gateway software  were  implemented  using 
  135.  
  136.      the   BCPL   language   and   the  ELF  operating  system.   This 
  137.  
  138.      implementation evolved into one  which  used  the  MOS  operating 
  139.  
  140.      system  for  increased  performance.   In  late 1981, we began an 
  141.  
  142.      effort to produce a  totally  new  gateway  implementation.   The 
  143.  
  144.      primary  motivation  for  this was the need for a system oriented 
  145.  
  146.      towards  the  requirements  of  an   operational   communications 
  147.  
  148.      facility,  rather than the research testbed environment which was 
  149.  
  150.      associated with the BCPL implementation.   In  addition,  it  was 
  151.  
  152.      generally   recognized   that   the   complexity   and  buffering 
  153.  
  154.      requirements of future gateway  configurations  were  beyond  the 
  155.  
  156.      capabilities of the PDP-11/LSI-11 and BCPL architecture.  The new 
  157.  
  158.      gateway implementation therefore had a second goal of producing a 
  159.  
  160.      highly  space-efficient  implementation in order to provide space 
  161.  
  162.      for buffers and for the extra  mechanisms,  such  as  monitoring, 
  163.  
  164.      which are needed for an operational environment. 
  165.  
  166.  
  167.  
  168.                                      -2- 
  169.  
  170.  
  171.  
  172.  
  173.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  174.  
  175.  
  176.  
  177.           This document  describes  the  implementation  of  this  new 
  178.  
  179.      gateway  which  incorporates  several  mechanisms  for operations 
  180.  
  181.      activities,  is coded in assembly  language  for  maximum  space- 
  182.  
  183.      efficiency,  but otherwise is fundamentally the same architecture 
  184.  
  185.      as the older, research-oriented, implementations. 
  186.  
  187.            One of the results of recent research  is  the  thesis  that 
  188.  
  189.      gateways  should be viewed as elements of a gateway system, where 
  190.  
  191.      the  gateways   act   as   a   loosely-coupled   packet-switching 
  192.  
  193.      communications   system.   For  reasons  of  maintainability  and 
  194.  
  195.      operability,  it  is  easiest  to  build  such  a  system  in  an 
  196.  
  197.      homogeneous  fashion  where  all  gateways  are  under  a  single 
  198.  
  199.      authority and control,  as  is  the  practice  in  other  network 
  200.  
  201.      implementations. 
  202.  
  203.            In order to create  a  system  architecture  that  permitted 
  204.  
  205.      multiple  sets of gateways with each set under single control but 
  206.  
  207.      acting together to implement a composite single Internet  System, 
  208.  
  209.      new  protocols  needed to be developed.  These protocols, such as 
  210.  
  211.      the "Exterior Gateway Protocol," will be introduced in the  later 
  212.  
  213.      releases of the gateway implementation. 
  214.  
  215.            We  also  anticipate  further   changes   to   the   gateway 
  216.  
  217.      architecture  and  implementation  to  introduce  support for new 
  218.  
  219.  
  220.  
  221.                                     -3- 
  222.  
  223.  
  224.  
  225.  
  226.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  227.  
  228.  
  229.  
  230.      capabilities, such as large numbers of networks, access  control, 
  231.  
  232.      and  other  requirements which have been proposed by the Internet 
  233.  
  234.      research community.  This document represents a snapshot  of  the 
  235.  
  236.      current implementation, rather than a specification. 
  237.  
  238.  
  239.  
  240.  
  241.  
  242.  
  243.  
  244.  
  245.  
  246.  
  247.  
  248.  
  249.  
  250.  
  251.  
  252.  
  253.  
  254.  
  255.  
  256.  
  257.  
  258.  
  259.  
  260.  
  261.  
  262.  
  263.  
  264.  
  265.  
  266.  
  267.  
  268.  
  269.  
  270.  
  271.  
  272.  
  273.  
  274.  
  275.  
  276.                                      -4- 
  277.  
  278.  
  279.  
  280.  
  281.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  282.  
  283.  
  284.  
  285.      3  FORWARDING INTERNET DATAGRAMS 
  286.  
  287.            This section describes how the  gateway  forwards  datagrams 
  288.  
  289.      between  networks.   A host computer that wants an IP datagram to 
  290.  
  291.      reach a host on another network  must  send  the  datagram  to  a 
  292.  
  293.      gateway to be forwarded.  Before it is sent into the network, the 
  294.  
  295.      host attaches to the datagram a local network  header  containing 
  296.  
  297.      the address of the gateway. 
  298.  
  299.  
  300.  
  301.       3.1  Input 
  302.  
  303.            When a gateway receives a message, the  gateway  checks  the 
  304.  
  305.      message's  local  network header for possible errors and performs 
  306.  
  307.      any actions  required  by  the  host-to-network  protocol.   This 
  308.  
  309.      processing involves functions such as verifying the local network 
  310.  
  311.      header checksum or  generating  a  local  network  acknowledgment 
  312.  
  313.      message.   If  the  header indicates that the message contains an 
  314.  
  315.      Internet datagram, the datagram is passed to the Internet  header 
  316.  
  317.      check  routine.   All  other  messages  received that do not pass 
  318.  
  319.      these tests are discarded. 
  320.  
  321.  
  322.  
  323.  
  324.  
  325.  
  326.  
  327.  
  328.  
  329.                                     -5- 
  330.  
  331.  
  332.  
  333.  
  334.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  335.  
  336.  
  337.  
  338.      3.2  IP Header Checks 
  339.  
  340.            The Internet header  check  routine  performs  a  number  of 
  341.  
  342.      validity tests on the IP header.  Datagrams that fail these tests 
  343.  
  344.      are discarded causing an HMP trap to  be  sent  to  the  Internet 
  345.  
  346.      Network  Operations  Center (INOC) [7].  The following checks are 
  347.  
  348.      currently performed: 
  349.  
  350.            o  Proper IP Version Number           o  Valid IP Header Length ( >= 20 bytes)           o  Valid IP Message Length           o  Valid IP Header Checksum           o  Non-Zero Time to Live field 
  351.  
  352.       After a datagram passes these checks,  its  Internet  destination 
  353.  
  354.      address  is examined to determine if the datagram is addressed to 
  355.  
  356.      the gateway.  Each of the gateway's internet addresses  (one  for 
  357.  
  358.      each  network  interface)  is  checked  against  the  destination 
  359.  
  360.      address in the datagram.  If a match is not found,  the  datagram 
  361.  
  362.      is passed to the forwarding routine. 
  363.  
  364.            If the datagram is addressed to the gateway itself,  the  IP 
  365.  
  366.      options  in  the IP header are processed.  Currently, the gateway 
  367.  
  368.      supports the following IP options: 
  369.  
  370.  
  371.  
  372.  
  373.  
  374.  
  375.  
  376.                                      -6- 
  377.  
  378.  
  379.  
  380.  
  381.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  382.  
  383.  
  384.  
  385.            o  NOP           o  End of Option List           o  Loose Source and Record Route           o  Strict Source and Record Route 
  386.  
  387.       The datagram is next processed according to the protocol  in  the 
  388.  
  389.      IP  header.  If  the protocol is not supported by the gateway, it 
  390.  
  391.      replies with an ICMP error message  and  discards  the  datagram. 
  392.  
  393.      The  gateway  does  not  support  IP  reassembly,  so  fragmented 
  394.  
  395.      datagrams which are addressed to the gateway are discarded. 
  396.  
  397.  
  398.  
  399.       3.3  Routing 
  400.  
  401.            The gateway must make a routing decision for  all  datagrams 
  402.  
  403.      that  are to be to forwarded.  The routing algorithm provides two 
  404.  
  405.      pieces of information for the gateway:  1) the network  interface 
  406.  
  407.      that  should be used to send this datagram and 2) the destination 
  408.  
  409.      address that should be put in the local  network  header  of  the 
  410.  
  411.      datagram. 
  412.  
  413.            The gateway maintains a dynamic Routing Table which contains 
  414.  
  415.      an  entry  for  each  reachable network.  The entry consists of a 
  416.  
  417.      network number and the address of the  neighbor  gateway  on  the 
  418.  
  419.      shortest  route  to  the  network, or else an indication that the 
  420.  
  421.  
  422.  
  423.                                      -7- 
  424.  
  425.  
  426.  
  427.  
  428.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  429.  
  430.  
  431.  
  432.      gateway is directly connected to the network.  A neighbor gateway 
  433.  
  434.      is  one  which  shares  a  common network with this gateway.  The 
  435.  
  436.      distance metric that is  used  to  determine  which  neighbor  is 
  437.  
  438.      closest  is  defined  as the "number of hops," where a gateway is 
  439.  
  440.      considered to be zero hops from its directly connected  networks, 
  441.  
  442.      one  hop  from a network that is reachable via one other gateway, 
  443.  
  444.      etc.  The Gateway-to-Gateway Protocol (GGP) is used to update the 
  445.  
  446.      Routing  Table (see Section 4.4 describing the Gateway-to-Gateway 
  447.  
  448.      Protocol). 
  449.  
  450.            The gateway tries to match the destination  network  address 
  451.  
  452.      in  the IP header of the datagram to be forwarded, with a network 
  453.  
  454.      in its Routing Table.  If no match is found,  the  gateway  drops 
  455.  
  456.      the datagram and sends an ICMP Destination Unreachable message to 
  457.  
  458.      the IP source.  If the gateway does find an entry for the network 
  459.  
  460.      in  its  table,  it  will use the network address of the neighbor 
  461.  
  462.      gateway entry as the local network  destination  address  of  the 
  463.  
  464.      datagram.   However, if the final destination network is one that 
  465.  
  466.      the gateway is directly connected to, the destination address  in 
  467.  
  468.      the  local network header is created from the destination address 
  469.  
  470.      in the IP header of the datagram. 
  471.  
  472.  
  473.  
  474.  
  475.  
  476.  
  477.  
  478.                                     -8- 
  479.  
  480.  
  481.  
  482.  
  483.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  484.  
  485.  
  486.  
  487.      3.4  Redirects 
  488.  
  489.            If the routing procedure decides that an IP datagram  is  to 
  490.  
  491.      be  sent back out the same network interface that it was read in, 
  492.  
  493.      then this gateway is not on the shortest path  to  the  IP  final 
  494.  
  495.      destination.   Nevertheless, the datagram will still be forwarded 
  496.  
  497.      to the next address chosen by  the  routing  procedure.   If  the 
  498.  
  499.      datagram  is  not  using  the  IP Source Route Option, and the IP 
  500.  
  501.      source network of the datagram is the same as the network of  the 
  502.  
  503.      next  gateway  chosen  by the routing procedure, an ICMP Redirect 
  504.  
  505.      message will be sent  to  the  IP  source  host  indicating  that 
  506.  
  507.      another  gateway  should  be used to send traffic to the final IP 
  508.  
  509.      destination. 
  510.  
  511.  
  512.  
  513.       3.5  Fragmentation 
  514.  
  515.            The datagram is passed to the  fragmentation  routine  after 
  516.  
  517.      the  routing decision has been made.  If the next network through 
  518.  
  519.      which the datagram must pass has a maximum message size  that  is 
  520.  
  521.      smaller  than  the  size  of  the  datagram, the datagram must be 
  522.  
  523.      fragmented.   Fragmentation  is  performed   according   to   the 
  524.  
  525.      algorithm  described  in the Internet Protocol Specification [1]. 
  526.  
  527.      Certain IP options must be copied  into  the  IP  header  of  all 
  528.  
  529.  
  530.  
  531.                                     -9- 
  532.  
  533.  
  534.  
  535.  
  536.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  537.  
  538.  
  539.  
  540.      fragments, and others appear only in the first fragment according 
  541.  
  542.      to the IP specification.  If a datagram must be  fragmented,  but 
  543.  
  544.      the  Don't  fragment bit is set, the datagram is discarded and an 
  545.  
  546.      ICMP error message is sent to the IP source of the datagram. 
  547.  
  548.  
  549.  
  550.       3.6  Header Rebuild 
  551.  
  552.            The datagram (or the fragments of the original  datagram  if 
  553.  
  554.      fragmentation  was  needed)  is  next  passed  to  a routine that 
  555.  
  556.      rebuilds  the  Internet  header.  The  Time  to  Live  field   is 
  557.  
  558.      decremented by one and the IP checksum is recomputed. 
  559.  
  560.            The  local  network  header  is  now   built.    Using   the 
  561.  
  562.      information  obtained  from  its  routing  procedure, the gateway 
  563.  
  564.      chooses the network interface it considers  proper  to  send  the 
  565.  
  566.      datagram  and  to  build  the  destination  address  in the local 
  567.  
  568.      network header. 
  569.  
  570.  
  571.  
  572.       3.7  Output 
  573.  
  574.            The datagram is now enqueued on an output queue for delivery 
  575.  
  576.      towards  its destination.  A limit is enforced on the size of the 
  577.  
  578.      output queue for each network interface so that  a  slow  network 
  579.  
  580.  
  581.  
  582.                                    -10- 
  583.  
  584.  
  585.  
  586.  
  587.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  588.  
  589.  
  590.  
  591.      does  not  unfairly  use  up  all of the gateway's buffers.  If a 
  592.  
  593.      datagram cannot be enqueued due to the limit on the output  queue 
  594.  
  595.      length, it is dropped and an HMP trap is sent to the INOC.  These 
  596.  
  597.      traps, and others of a similar nature, are  used  by  operational 
  598.  
  599.      personnel to monitor the operations of the gateways. 
  600.  
  601.  
  602.  
  603.  
  604.  
  605.  
  606.  
  607.  
  608.  
  609.  
  610.  
  611.  
  612.  
  613.  
  614.  
  615.  
  616.  
  617.  
  618.  
  619.  
  620.  
  621.  
  622.  
  623.  
  624.  
  625.  
  626.  
  627.  
  628.  
  629.  
  630.  
  631.  
  632.  
  633.  
  634.  
  635.  
  636.  
  637.                                     -11- 
  638.  
  639.  
  640.  
  641.  
  642.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  643.  
  644.  
  645.  
  646.      4  PROTOCOLS SUPPORTED BY THE GATEWAY 
  647.  
  648.            A number of  protocols  are  supported  by  the  gateway  to 
  649.  
  650.      provide   dynamic   routing,  monitoring,  debugging,  and  error 
  651.  
  652.      reporting.  These protocols are described below. 
  653.  
  654.  
  655.  
  656.       4.1  Cross-Net Debugging Protocol 
  657.  
  658.            The Cross-Net Debugging Protocol (XNET) [8] is used to  load 
  659.  
  660.      the  gateway  and  to  examine  and  deposit  data.   The gateway 
  661.  
  662.      supports the following XNET op-codes: 
  663.  
  664.            o  NOP           o  Debug           o  End Debug           o  Deposit           o  Examine           o  Create Process 
  665.  
  666.  
  667.  
  668.       4.2  Host Monitoring Protocol 
  669.  
  670.            The Host Monitoring Protocol (HMP) [6] is  used  to  collect 
  671.  
  672.      measurements   and   status   information   from   the  gateways. 
  673.  
  674.      Exceptional conditions in the gateways are reported in HMP traps. 
  675.  
  676.      The status of a gateway's interfaces, neighbors, and the networks 
  677.  
  678.      which it can reach are reported in the HMP status message. 
  679.  
  680.  
  681.  
  682.                                    -12- 
  683.  
  684.  
  685.  
  686.  
  687.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  688.  
  689.  
  690.  
  691.           Two types of gateway statistics, the Host Traffic Matrix and 
  692.  
  693.      the  gateway  throughput,  are currently defined by the HMP.  The 
  694.  
  695.      Host Traffic Matrix records the number  of  datagrams  that  pass 
  696.  
  697.      through  the  gateway  with  a  given IP source, destination, and 
  698.  
  699.      protocol number.   The  gateway  throughput  message  collects  a 
  700.  
  701.      number  of  important counters that are kept by the gateway.  The 
  702.  
  703.      current gateway reports the following values: 
  704.  
  705.            o  Datagrams dropped because destination net unreachable 
  706.  
  707.           o  Datagrams dropped because destination host unreachable 
  708.  
  709.            o  Per Interface:                   Datagrams received with IP errors                   Datagrams received for this gateway                   Datagrams received to be forwarded                   Datagrams looped                   Bytes received                   Datagrams sent, originating at this gateway                   Datagrams sent to destination hosts                   Datagrams dropped due to flow control limitations                   Datagrams dropped due to full queue                   Bytes sent 
  710.  
  711.           o  Per Neighbor:                   Routing updates sent to                   Routing updates received from                   Datagrams sent, originating here                   Datagrams forwarded to                   Datagrams dropped due to flow control limitations                   Datagrams dropped due to full queue                   Bytes sent 
  712.  
  713.  
  714.  
  715.  
  716.  
  717.  
  718.  
  719.                                    -13- 
  720.  
  721.  
  722.  
  723.  
  724.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  725.  
  726.  
  727.  
  728.      4.3  ICMP 
  729.  
  730.            The gateway will generate the following ICMP messages  under 
  731.  
  732.      appropriate  circumstances  as  defined by the ICMP specification 
  733.  
  734.      [4]: 
  735.  
  736.            o  Echo Reply           o  Destination Unreachable           o  Source Quench           o  Redirect           o  Time Exceeded           o  Parameter Problem           o  Information Reply 
  737.  
  738.  
  739.  
  740.       4.4  Gateway-to-Gateway Protocol 
  741.  
  742.            The gateway uses the Gateway-to-Gateway  Protocol  (GGP)  to 
  743.  
  744.      determine  connectivity  to networks and neighbor gateways; it is 
  745.  
  746.      also used in  the  implementation  of  a  dynamic,  shortest-path 
  747.  
  748.      routing  algorithm.  The current GGP message formats (for release 
  749.  
  750.      1003 of the gateway software) are presented in Appendix A. 
  751.  
  752.  
  753.  
  754.       4.4.1  Determining Connectivity to Networks 
  755.  
  756.            When a gateway  starts  running  it  assumes  that  all  its 
  757.  
  758.      neighbor  gateways  are  "down,"  that  it  is  disconnected from 
  759.  
  760.  
  761.  
  762.                                     -14- 
  763.  
  764.  
  765.  
  766.  
  767.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  768.  
  769.  
  770.  
  771.      networks to which it is attached, and that the distance  reported 
  772.  
  773.      in  routing  updates  from  each  neighbor  to  each  network  is 
  774.  
  775.      "infinity." 
  776.  
  777.            The gateway first determines the state of  its  connectivity 
  778.  
  779.      to  networks  to  which it is physically attached.  The gateway's 
  780.  
  781.      connection to a network is declared up if it can send and receive 
  782.  
  783.      internet  datagrams  on its interface to that network.  Note that 
  784.  
  785.      the method that the gateway uses to determine its connectivity to 
  786.  
  787.      a  network  is network-dependent.  In some networks, the host-to- 
  788.  
  789.      network protocol determines whether or not datagrams can be  sent 
  790.  
  791.      and  received  on  the  host  interface.   In these networks, the 
  792.  
  793.      gateway simply checks-status information provided by the protocol 
  794.  
  795.      in order to determine if it can communicate with the network.  In 
  796.  
  797.      other networks, where  the  host-to-network  protocols  are  less 
  798.  
  799.      sophisticated,  it  may  be  necessary  for  the  gateway to send 
  800.  
  801.      datagrams to itself to determine if it can communicate  with  the 
  802.  
  803.      network.   In  these networks, the gateways periodically poll the 
  804.  
  805.      network using GGP network interface status messages [Appendix  A] 
  806.  
  807.      to determine if the network interface is operational. 
  808.  
  809.            The gateway has two rules relevant to computing distances to 
  810.  
  811.      networks:   1) if the gateway can send and receive traffic on its 
  812.  
  813.  
  814.  
  815.                                     -15- 
  816.  
  817.  
  818.  
  819.  
  820.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  821.  
  822.  
  823.  
  824.      network interface, its distance to the network is zero;  2) if it 
  825.  
  826.      cannot send and receive traffic on the interface, its distance to 
  827.  
  828.      the network is "infinity."  Note  that  if  a  gateway's  network 
  829.  
  830.      interface is not working, it may still be able to send traffic to 
  831.  
  832.      the network on  an  alternate  route  via  one  of  its  neighbor 
  833.  
  834.      gateways. 
  835.  
  836.  
  837.  
  838.       4.4.2  Determining Connectivity to Neighbors 
  839.  
  840.            The gateway determines connectivity to neighbors using a  "K 
  841.  
  842.      out  of  N"  algorithm.   Every 15 seconds, the gateway sends GGP 
  843.  
  844.      Echo messages  [Appendix  A]  to  each  of  its  neighbors.   The 
  845.  
  846.      neighbors  respond  by  sending GGP echo replies.  If there is no 
  847.  
  848.      reply to K out of  N  (current  values  are  K=3  and  N=4)  echo 
  849.  
  850.      messages sent to a neighbor, the neighbor is declared down.  If a 
  851.  
  852.      neighbor is down and J out of M (current values are J=2 and  M=4) 
  853.  
  854.      echo  replies  are  received,  the neighbor is declared to be up. 
  855.  
  856.      The values of J,K,M,N  and  the  time  interval  are  operational 
  857.  
  858.      parameters which can be adjusted as required. 
  859.  
  860.  
  861.  
  862.  
  863.  
  864.  
  865.  
  866.  
  867.  
  868.                                     -16- 
  869.  
  870.  
  871.  
  872.  
  873.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  874.  
  875.  
  876.  
  877.      4.4.3  Exchanging Routing Information 
  878.  
  879.            The gateway sends routing information in GGP Routing  Update 
  880.  
  881.      messages.  The gateway receives and transmits routing information 
  882.  
  883.      reliably using sequence-numbered messages  and  a  retransmission 
  884.  
  885.      and acknowledgment scheme as explained below.  For each neighbor, 
  886.  
  887.      the gateway remembers the Receive Sequence  Number,  R,  that  it 
  888.  
  889.      received  in  the  most recent routing update from that neighbor. 
  890.  
  891.      This value is initialized with the sequence number in  the  first 
  892.  
  893.      Routing  Update  received  from  a neighbor after that neighbor's 
  894.  
  895.      status is set to "up."  On receipt of a  routing  update  from  a 
  896.  
  897.      neighbor,  the  gateway subtracts the Receive Sequence Number, R, 
  898.  
  899.      from the sequence number in the routing update, S. If this  value 
  900.  
  901.      (S-R)  is greater than or equal to zero, then the gateway accepts 
  902.  
  903.      the routing update, sends an acknowledgment (see Appendix  A)  to 
  904.  
  905.      the  neighbor  containing the sequence number S, and replaces the 
  906.  
  907.      Receive Sequence Number, R, with S. If this value (S-R)  is  less 
  908.  
  909.      than  zero,  the  gateway  rejects the routing update and sends a 
  910.  
  911.      negative  acknowledgment  [Appendix  A]  to  the  neighbor   with 
  912.  
  913.      sequence number R. 
  914.  
  915.            The gateway has a  Send  Sequence  Number,  N,  for  sending 
  916.  
  917.      routing  updates  to  all of its neighbors.  This sequence number 
  918.  
  919.  
  920.  
  921.                                     -17- 
  922.  
  923.  
  924.  
  925.  
  926.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  927.  
  928.  
  929.  
  930.      can be initialized to any value.  The  Send  Sequence  Number  is 
  931.  
  932.      incremented  each  time  a  new  routing  update  is created.  On 
  933.  
  934.      receiving an acknowledgment for a  routing  update,  the  gateway 
  935.  
  936.      subtracts  the  sequence  number  acknowledged,  A, from the Send 
  937.  
  938.      Sequence Number, N.  If the value (N-A) is non-zero, then an  old 
  939.  
  940.      routing  update  is being acknowledged.  The gateway continues to 
  941.  
  942.      retransmit the most recent routing update to  the  neighbor  that 
  943.  
  944.      sent  the  acknowledgment.   If (N-A) is zero, the routing update 
  945.  
  946.      has been acknowledged.  Note that only the  most  recent  routing 
  947.  
  948.      update  must  be  acknowledged;  if  a  second  routing update is 
  949.  
  950.      generated before the first routing update is  acknowledged,  only 
  951.  
  952.      the second routing update must be acknowledged. 
  953.  
  954.            If  a  negative  acknowledgment  is  received,  the  gateway 
  955.  
  956.      subtracts  the  sequence  number negatively acknowledged, A, from 
  957.  
  958.      its Send Sequence Number, N.  If this value (N-A)  is  less  than 
  959.  
  960.      zero, then the gateway replaces its Send Sequence Number, N, with 
  961.  
  962.      the sequence number negatively acknowledged plus  one,  A+1,  and 
  963.  
  964.      retransmits the routing update to all of its neighbors.  If (N-A) 
  965.  
  966.      is greater than or equal to zero, then the gateway  continues  to 
  967.  
  968.      retransmit  the routing update using sequence number N.  In order 
  969.  
  970.      to maintain the correct sequence numbers at all gateways, routing 
  971.  
  972.      updates  must  be  retransmitted  to  all  neighbors  if the Send 
  973.  
  974.  
  975.  
  976.                                    -18- 
  977.  
  978.  
  979.  
  980.  
  981.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  982.  
  983.  
  984.  
  985.      Sequence Number changes, even if the routing information does not 
  986.  
  987.      change. 
  988.  
  989.            The gateway retransmits routing updates  periodically  until 
  990.  
  991.      they  are  acknowledged  and  whenever  its  Send Sequence Number 
  992.  
  993.      changes.  The gateway sends routing  updates  only  to  neighbors 
  994.  
  995.      that are in the "up" state. 
  996.  
  997.  
  998.  
  999.       4.4.4  Computing Routes 
  1000.  
  1001.            A routing update  contains  a  list  of  networks  that  are 
  1002.  
  1003.      reachable  through  this  gateway, and the distance in "number of 
  1004.  
  1005.      hops"  to  each  network  mentioned.   The  routing  update  only 
  1006.  
  1007.      contains information about a network if the gateway believes that 
  1008.  
  1009.      it is as close or closer to that network then the neighbor  which 
  1010.  
  1011.      is  to receive the routing update.  The network address may be an 
  1012.  
  1013.      internet class A, B, or C address. 
  1014.  
  1015.            The information inside a  routing  update  is  processed  as 
  1016.  
  1017.      follows.   The gateway contains an N x K distance matrix, where N 
  1018.  
  1019.      is the number of  networks  and  K  is  the  number  of  neighbor 
  1020.  
  1021.      gateways.   An  entry  in this matrix, represented as dm(I,J), is 
  1022.  
  1023.      the distance to network I from neighbor J as reported in the most 
  1024.  
  1025.  
  1026.  
  1027.                                     -19- 
  1028.  
  1029.  
  1030.  
  1031.  
  1032.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1033.  
  1034.  
  1035.  
  1036.      recent routing update from neighbor J.  The gateway also contains 
  1037.  
  1038.      a vector indicating  the  connectivity  between  itself  and  its 
  1039.  
  1040.      neighbor  gateways.   The  values  in this vector are computed as 
  1041.  
  1042.      discussed above (see Section 4.4.2, Determining  Connectivity  to 
  1043.  
  1044.      Neighbors).   The value of the Jth entry of this vector, which is 
  1045.  
  1046.      the connectivity between the gateway and  the  Jth  neighbor,  is 
  1047.  
  1048.      represented as d(J). 
  1049.  
  1050.            The gateway copies the routing update received from the  Jth 
  1051.  
  1052.      neighbor  into  the  appropriate row of the distance matrix, then 
  1053.  
  1054.      updates its routes as follows.  The gateway calculates a  minimum 
  1055.  
  1056.      distance  vector  which  contains  the  minimum  distance to each 
  1057.  
  1058.      network  from  the  gateway.   The  Ith  entry  of  this  vector, 
  1059.  
  1060.      represented as MinD(I) is: 
  1061.  
  1062.         MinD(I) = minimum over all neighbors of d(J) + dm(I,J) 
  1063.  
  1064.       where d(J) is the  distance  between  the  gateway  and  the  Jth 
  1065.  
  1066.      neighbor,  and  dm(I,J)  is the distance from the Jth neighbor to 
  1067.  
  1068.      the Ith network.  If the Ith network is attached to  the  gateway 
  1069.  
  1070.      and  the  gateway  can  send  and  receive traffic on its network 
  1071.  
  1072.      interface (see Section 4.4.2), then  the  gateway  sets  the  Ith 
  1073.  
  1074.      entry of the minimum distance vector to zero. 
  1075.  
  1076.  
  1077.  
  1078.  
  1079.  
  1080.                                    -20- 
  1081.  
  1082.  
  1083.  
  1084.  
  1085.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1086.  
  1087.  
  1088.  
  1089.           Using the minimum distance vector, the  gateway  computes  a 
  1090.  
  1091.      list  of  neighbor gateways through which to send traffic to each 
  1092.  
  1093.      network.  The entry for a  given  network  contains  one  of  the 
  1094.  
  1095.      neighbors that is the minimum distance away from that network. 
  1096.  
  1097.            After updating its  routes  to  the  networks,  the  gateway 
  1098.  
  1099.      computes  the  new  routing  updates to be sent to its neighbors. 
  1100.  
  1101.      The gateway reports a network to a neighbor  only  if  it  is  as 
  1102.  
  1103.      close  to  or closer to that network than its neighbor.  For each 
  1104.  
  1105.      network I, the routing update contains the address of the network 
  1106.  
  1107.      and the minimum distance to that network which is MinD(I). 
  1108.  
  1109.            Finally, the gateway must determine whether it  should  send 
  1110.  
  1111.      routing  updates to its neighbors.  The gateway sends new updates 
  1112.  
  1113.      to its neighbors if every one of the following  three  conditions 
  1114.  
  1115.      occurs:   1)  one  of the gateway's interfaces changes state,  2) 
  1116.  
  1117.      one of the gateway's neighbor gateways changes state, and  3) the 
  1118.  
  1119.      gateway  receives  a  routing  update  from  a  neighbor  that is 
  1120.  
  1121.      different from the update that it had  previously  received  from 
  1122.  
  1123.      that  neighbor.   The  gateway  sends  routing  updates  only  to 
  1124.  
  1125.      neighbors that are currently in the "up" state. 
  1126.  
  1127.            The gateway requests a routing update  from  neighbors  that 
  1128.  
  1129.      are  in  the  "up"  state,  but  from which it has yet received a 
  1130.  
  1131.  
  1132.  
  1133.                                    -21- 
  1134.  
  1135.  
  1136.  
  1137.  
  1138.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1139.  
  1140.  
  1141.  
  1142.      routing update.  Routing updates are  requested  by  setting  the 
  1143.  
  1144.      appropriate  bit  in  the routing update being sent [Appendix A]. 
  1145.  
  1146.      Similarly, if a gateway receives from a neighbor a routing update 
  1147.  
  1148.      in  which the bit requesting a routing update is set, the gateway 
  1149.  
  1150.      sends the neighbor the most recent routing update. 
  1151.  
  1152.  
  1153.  
  1154.       4.4.5  Non-Routing Gateways 
  1155.  
  1156.            A Non-routing Gateway is a gateway  that  forwards  internet 
  1157.  
  1158.      traffic,  but  does  not  implement  the  GGP  routing algorithm. 
  1159.  
  1160.      Networks that are behind a Non-routing Gateway are known a-priori 
  1161.  
  1162.      to  Routing Gateways.  There can be one or more of these networks 
  1163.  
  1164.      which are considered to be directly connected to the  Non-routing 
  1165.  
  1166.      Gateway.   A  Routing  Gateway  will forward a datagram to a Non- 
  1167.  
  1168.      routing Gateway if it is addressed to a network behind  the  Non- 
  1169.  
  1170.      routing   Gateway.    Routing  Gateways  currently  do  not  send 
  1171.  
  1172.      Redirects for  Non-routing  Gateways.   A  Routing  Gateway  will 
  1173.  
  1174.      always  use  another  Routing Gateway as a path instead of a Non- 
  1175.  
  1176.      routing Gateways if both exist and are the same  number  of  hops 
  1177.  
  1178.      away from the destination network.  The Non-routing Gateways path 
  1179.  
  1180.      will be used only when the Routing Gateway path is down; when the 
  1181.  
  1182.      Routing Gateway path comes back up, it will be used again. 
  1183.  
  1184.  
  1185.  
  1186.                                     -22- 
  1187.  
  1188.  
  1189.  
  1190.  
  1191.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1192.  
  1193.  
  1194.  
  1195.      4.4.6  Adding New Neighbors and Networks 
  1196.  
  1197.            Gateways  dynamically  add  routing  information  about  new 
  1198.  
  1199.      neighbors   and  new  networks  to  their  tables.   The  gateway 
  1200.  
  1201.      maintains a list of neighbor gateway addresses.  When  a  routing 
  1202.  
  1203.      update  is  received, the gateway searches this list of addresses 
  1204.  
  1205.      for the Internet source address of the  routing  update  message. 
  1206.  
  1207.      If  the  Internet  source  address  of  the routing update is not 
  1208.  
  1209.      contained in the list of neighbor  addresses,  the  gateway  adds 
  1210.  
  1211.      this  address  to  the  list  of  neighbor addresses and sets the 
  1212.  
  1213.      neighbor's connectivity status to "down."   Routing  updates  are 
  1214.  
  1215.      not  accepted  from neighbors until the GGP polling mechanism has 
  1216.  
  1217.      determined that the neighbor is up. 
  1218.  
  1219.            This strategy of adding  new  neighbors  requires  that  one 
  1220.  
  1221.      gateway   in  each  pair  of  neighbor  gateways  must  have  the 
  1222.  
  1223.      neighbor's address configured in its tables.  The newest  gateway 
  1224.  
  1225.      can be given a complete list of neighbors, thus avoiding the need 
  1226.  
  1227.      to re-configure older gateways when new gateways are installed. 
  1228.  
  1229.            Gateways obtain routing information about  new  networks  in 
  1230.  
  1231.      several  steps.   The  gateway has a list of all the networks for 
  1232.  
  1233.      which it currently maintains routing information.  When a routing 
  1234.  
  1235.      update  is  received,  if the routing update contains information 
  1236.  
  1237.  
  1238.  
  1239.                                    -23- 
  1240.  
  1241.  
  1242.  
  1243.  
  1244.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1245.  
  1246.  
  1247.  
  1248.      about a new network, the gateway adds this network to the list of 
  1249.  
  1250.      networks  for  which it maintains routing information.  Next, the 
  1251.  
  1252.      gateway adds  the  new  network  to  its  distance  matrix.   The 
  1253.  
  1254.      distance  matrix comprises the is the matrix of distances (number 
  1255.  
  1256.      of hops) to networks as reported  in  routing  updates  from  the 
  1257.  
  1258.      neighbor  gateways.   The  gateway  sets  the distance to all new 
  1259.  
  1260.      networks to "infinity," and then  computes  new  routes  and  new 
  1261.  
  1262.      routing updates as outlined above. 
  1263.  
  1264.  
  1265.  
  1266.       4.5  Exterior Gateway Protocol 
  1267.  
  1268.            The Exterior Gateway Protocol (EGP) is used to permit  other 
  1269.  
  1270.      gateways  and  gateway systems to pass routing information to the 
  1271.  
  1272.      DARPA Internet gateways.  The use of the EGP permits the user  to 
  1273.  
  1274.      perceive  all  of  the networks and gateways as part of one total 
  1275.  
  1276.      Internet system, even though the "exterior" gateways are disjoint 
  1277.  
  1278.      and  may  use  a  routing  algorithm  that  is  different and not 
  1279.  
  1280.      compatible with  that  used  in  the  "interior"  gateways.   The 
  1281.  
  1282.      important elements of the EGP are: 
  1283.  
  1284.       o Neighbor Acquisition 
  1285.  
  1286.           The procedure by which a gateway requests that it  become  a           neighbor  of  another  gateway.  This is used when a gateway           wants to become a neighbor  of  another  in  order  to  pass 
  1287.  
  1288.  
  1289.  
  1290.                                    -24- 
  1291.  
  1292.  
  1293.  
  1294.  
  1295.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1296.  
  1297.  
  1298.  
  1299.           routing information.  This includes the capability to accept           or refuse the request. 
  1300.  
  1301.      o Neighbor Up/Down 
  1302.  
  1303.           The procedure by which a gateway decides if another  gateway           is up or down. 
  1304.  
  1305.      o Network Reachability Information 
  1306.  
  1307.           The facility used to pass routing and  neighbor  information           between gateways. 
  1308.  
  1309.      o Gateway Going Down 
  1310.  
  1311.           The ability of a gateway to inform other gateways that it is           going  down  and  no  longer  has  any  routes  to any other           networks.  This permits a gateway to go down in  an  orderly           way without disrupting the rest of the Internet system. 
  1312.  
  1313.       A complete description of the EGP can be found  in  IEN-209,  the 
  1314.  
  1315.      "Exterior Gateway Protocol" [10]. 
  1316.  
  1317.  
  1318.  
  1319.  
  1320.  
  1321.  
  1322.  
  1323.  
  1324.  
  1325.  
  1326.  
  1327.  
  1328.  
  1329.  
  1330.  
  1331.  
  1332.  
  1333.  
  1334.  
  1335.  
  1336.  
  1337.  
  1338.  
  1339.                                    -25- 
  1340.  
  1341.  
  1342.  
  1343.  
  1344.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1345.  
  1346.  
  1347.  
  1348.      5  GATEWAY SOFTWARE 
  1349.  
  1350.            The DARPA Internet Gateway  runs  under  the  MOS  operating 
  1351.  
  1352.      system [9] which provides facilities for: 
  1353.  
  1354.            o Multiple processes           o Interprocess communication           o Buffer management           o Asynchronous input/output           o Shareable real-time clock 
  1355.  
  1356.       There is a MOS process for  each  network  that  the  gateway  is 
  1357.  
  1358.      directly  connected  to.   A  data  structure  called  a NETBLOCK 
  1359.  
  1360.      contains variables of interest for each network and  pointers  to 
  1361.  
  1362.      local  network  routines.   Network  processes run common gateway 
  1363.  
  1364.      code while  network-specific  functions  are  dispatched  to  the 
  1365.  
  1366.      routines  pointed  to  in the NETBLOCK.  There are also processes 
  1367.  
  1368.      for gateway functions which require their own timing, such as GGP 
  1369.  
  1370.      and HMP. 
  1371.  
  1372.  
  1373.  
  1374.       5.1  Software Structure 
  1375.  
  1376.            The gateway software can be divided conceptually into  three 
  1377.  
  1378.      parts:   MOS Device Drivers, Network software, and Shared Gateway 
  1379.  
  1380.      software. 
  1381.  
  1382.  
  1383.  
  1384.  
  1385.  
  1386.                                    -26- 
  1387.  
  1388.  
  1389.  
  1390.  
  1391.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1392.  
  1393.  
  1394.  
  1395.      5.1.1  Device Drivers 
  1396.  
  1397.            The gateway has a set of  routines  to  handle  sending  and 
  1398.  
  1399.      receiving  data  for  each type of hardware interface.  There are 
  1400.  
  1401.      routines for initialization,  initiation,  and  interruption  for 
  1402.  
  1403.      both  the  transmit  and  receive sides of a device.  The gateway 
  1404.  
  1405.      supports the following types of devices: 
  1406.  
  1407.            a)  ACC LSI-11 1822           b)  DEC IMP11a 1822           c)  ACC LHDH 1822           d)  ACC VDH11E           e)  ACC VDH11C           f)  Proteon Ring Network           g)  RSRE HDLC           h)  Interlan Ethernet           i)  BBN Fibernet           j)  ACC XQ/CP X.25 **           k)  ACC XQ/CP HDH  ** 
  1408.  
  1409.  
  1410.  
  1411.       5.1.2  Network Software 
  1412.  
  1413.            For each connected network, the gateway has a set  of  eight 
  1414.  
  1415.      routines  which  handle  local  network  functions.   The network 
  1416.  
  1417.      routines and their functions are described briefly below. 
  1418.  
  1419.  
  1420.  
  1421.       _______________      ** Planned, not yet supported. 
  1422.  
  1423.  
  1424.  
  1425.                                     -27- 
  1426.  
  1427.  
  1428.  
  1429.  
  1430.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1431.  
  1432.  
  1433.  
  1434.           Up.net    Perform  local  network  initialization  such   as                     flapping the 1822 ready line. 
  1435.  
  1436.           Sg.net    Handle specific  local  network  timing  functions                     such as timing out 1822 Destination Deads. 
  1437.  
  1438.           Rc.net    A message  has  been  received  from  the  network                     interface.  Check for any input errors. 
  1439.  
  1440.           Wc.net    A message has  been  transmitted  to  the  network                     interface.  Check for any output errors. 
  1441.  
  1442.           Rs.net    Set up a buffer (or buffers) to  receive  messages                     on the network interface. 
  1443.  
  1444.           Ws.net    Transmit a message to the network interface. 
  1445.  
  1446.           Hc.net    Check the local network  header  of  the  received                     message.    Perform  any  local  network  protocol                     tasks. 
  1447.  
  1448.           Hb.net    Rebuild the local network header. 
  1449.  
  1450.            There are  network  routines  for  the  following  types  of 
  1451.  
  1452.      networks: 
  1453.  
  1454.            o  Arpanet (a,b,c,k)           o  Satnet (d,e,k)           o  Proteon Ring Network (f)           o  Packet Radio Network (a,b,c)           o  Rsre HDLC Null Network (g)           o  Ethernet (h)           o  Fibernet (i)           o  Telenet X.25 (j) ** 
  1455.  
  1456.       Note: The letters in parentheses refer to the device drivers used 
  1457.  
  1458.      _______________      ** Planned, not yet supported. 
  1459.  
  1460.  
  1461.  
  1462.                                     -28- 
  1463.  
  1464.  
  1465.  
  1466.  
  1467.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1468.  
  1469.  
  1470.  
  1471.      for each type of network as described in the previous section. 
  1472.  
  1473.  
  1474.  
  1475.       5.1.3  Shared Gateway Software 
  1476.  
  1477.            The internet processing of a datagram is performed by a body 
  1478.  
  1479.      of  code  which  is  shared  by the network processes.  This code 
  1480.  
  1481.      includes  routines  to  check   the   IP   header,   perform   IP 
  1482.  
  1483.      fragmentation, calculate the IP checksum, forward a datagram, and 
  1484.  
  1485.      implement the routing, monitoring, and error reporting protocols. 
  1486.  
  1487.  
  1488.  
  1489.       5.2  Gateway Processes 
  1490.  
  1491.       5.2.1  Network Processes 
  1492.  
  1493.            When the gateway starts up, each network process  calls  its 
  1494.  
  1495.      local network initialization routine and read start routine.  The 
  1496.  
  1497.      read start routine sets up two maximum network size  buffers  for 
  1498.  
  1499.      receiving datagrams.  The network process then waits for an input 
  1500.  
  1501.      complete signal from the network device driver. 
  1502.  
  1503.            When a message has been received, the MOS  Operating  System 
  1504.  
  1505.      signals  the  appropriate  network process with an input complete 
  1506.  
  1507.      signal.  The network process wakes up and executes the  net  read 
  1508.  
  1509.  
  1510.  
  1511.                                     -29- 
  1512.  
  1513.  
  1514.  
  1515.  
  1516.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1517.  
  1518.  
  1519.  
  1520.      complete  routine.   After  the  message  has been processed, the 
  1521.  
  1522.      network process waits for more input. 
  1523.  
  1524.            The  net  read  complete  routine  is  the   major   message 
  1525.  
  1526.      processing  loop  in  the  gateway.   The  following  actions are 
  1527.  
  1528.      performed when a message has been received: 
  1529.  
  1530.            o  Call Local Network Read Complete Routine           o  Start more reads           o  Check local Network Header           o  Check Internet header           o  Check if datagram is for the gateway           o  Forward the datagram if necessary           o  Send ICMP error message if necessary. 
  1531.  
  1532.  
  1533.  
  1534.       5.2.2  GGP Process 
  1535.  
  1536.            The GGP process periodically sends GGP echos to each of  the 
  1537.  
  1538.      gateway's neighbors to determine neighbor connectivity, and sends 
  1539.  
  1540.      interface  status  messages  addressed  to  itself  to  determine 
  1541.  
  1542.      network  connectivity.   The  GGP  process also sends out routing 
  1543.  
  1544.      updates when necessary.  The details of the algorithms  currently 
  1545.  
  1546.      implemented  by  the  GGP  process  are  given  in  Section  4.4, 
  1547.  
  1548.      Gateway-to-Gateway Protocol, and in Appendix C. 
  1549.  
  1550.  
  1551.  
  1552.  
  1553.  
  1554.  
  1555.  
  1556.                                     -30- 
  1557.  
  1558.  
  1559.  
  1560.  
  1561.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1562.  
  1563.  
  1564.  
  1565.      5.2.3  HMP Process 
  1566.  
  1567.            The  HMP  process  handles  timer-based  gateway  statistics 
  1568.  
  1569.      collection and the periodic transmission of traps. 
  1570.  
  1571.  
  1572.  
  1573.  
  1574.  
  1575.  
  1576.  
  1577.  
  1578.  
  1579.  
  1580.  
  1581.  
  1582.  
  1583.  
  1584.  
  1585.  
  1586.  
  1587.  
  1588.  
  1589.  
  1590.  
  1591.  
  1592.  
  1593.  
  1594.  
  1595.  
  1596.  
  1597.  
  1598.  
  1599.  
  1600.  
  1601.  
  1602.  
  1603.  
  1604.  
  1605.  
  1606.  
  1607.  
  1608.  
  1609.  
  1610.  
  1611.                                    -31- 
  1612.  
  1613.  
  1614.  
  1615.  
  1616.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1617.  
  1618.  
  1619.  
  1620.      APPENDIX A. GGP Message Formats 
  1621.  
  1622.            Note that the GGP protocol is currently undergoing extensive 
  1623.  
  1624.      changes to introduce the Exterior Gateway Protocol facility; this 
  1625.  
  1626.      is the vehicle needed to permit  gateways  in  other  systems  to 
  1627.  
  1628.      exchange  routing information with the gateways described in this 
  1629.  
  1630.      document. 
  1631.  
  1632.            Each GGP message consists of an Internet header followed  by 
  1633.  
  1634.      one  of the messages explained below.  The values (in decimal) in 
  1635.  
  1636.      the Internet header used in a GGP message are as follows. 
  1637.  
  1638.       Version                  4. 
  1639.  
  1640.      IHL                      Internet header length in 32-bit words. 
  1641.  
  1642.      Type of Service          0. 
  1643.  
  1644.      Total Length             Length of Internet header  and  data  in                               octets. 
  1645.  
  1646.      ID, Flags,      Fragment Offset          0. 
  1647.  
  1648.      Time to Live             Time to live in seconds.  This field  is                               decremented   at   least  once  by  each                               machine that processes the datagram. 
  1649.  
  1650.      Protocol                 Gateway Protocol = 3. 
  1651.  
  1652.      Header Checksum          The 16 bit one's complement of the one's                               complement  sum  of  all 16-bit words in                               the header.  For computing the checksum,                               the checksum field should be zero. 
  1653.  
  1654.  
  1655.  
  1656.                                     -32- 
  1657.  
  1658.  
  1659.  
  1660.  
  1661.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1662.  
  1663.  
  1664.  
  1665.      Source Address           The address of the  gateway's  interface                               from which the message is sent. 
  1666.  
  1667.      Destination Address      The address of the gateway to which  the                               message is sent. 
  1668.  
  1669.  
  1670.  
  1671.  
  1672.  
  1673.  
  1674.  
  1675.  
  1676.  
  1677.  
  1678.  
  1679.  
  1680.  
  1681.  
  1682.  
  1683.  
  1684.  
  1685.  
  1686.  
  1687.  
  1688.  
  1689.  
  1690.  
  1691.  
  1692.  
  1693.  
  1694.  
  1695.  
  1696.  
  1697.  
  1698.  
  1699.  
  1700.  
  1701.  
  1702.  
  1703.  
  1704.  
  1705.  
  1706.  
  1707.  
  1708.  
  1709.                                     -33- 
  1710.  
  1711.  
  1712.  
  1713.  
  1714.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1715.  
  1716.  
  1717.  
  1718.      ROUTING UPDATE 
  1719.  
  1720.        0                   1       0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+      !Gateway Type   !  unused (0)   !                 ; 2 bytes      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+      !     Sequence Number           !                 ; 2 bytes      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+      !  need-update  !  n-distances  !                 ; 2 bytes      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+      !  distance 1   !   n1-dist     !                 ; 2 bytes      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+      !   net11       !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ; 1, 2 or 3      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ ;   bytes      !   net12       !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ; 1, 2 or 3      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ ;   bytes                                      .                                      .      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+      !   net1n1      !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!  ; n1 nets at      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+  ;   dist 1                                      .                      ...                                      .                  ; ndist groups      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                  ;    of nets      !  distance n   !   nn-dist     !                  ; 2 bytes      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+      !   netn1       !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!  ; 1, 2 or 3      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+  ;   bytes      !   netn2       !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!  ; 1, 2 or 3      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+  ;   bytes                                 .                                 .      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+      !   netnnn      !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!  ; nn nets at      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+  ;  dist n 
  1721.  
  1722.      Gateway Type             12 (decimal) 
  1723.  
  1724.      Sequence Number          The  16-bit  sequence  number  used   to                               identify routing updates. 
  1725.  
  1726.      need-update              An 8-bit field.  This byte is set  to  1  
  1727.  
  1728.                                     -34- 
  1729.  
  1730.  
  1731.  
  1732.  
  1733.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1734.  
  1735.  
  1736.  
  1737.                               if the source gateway requests a routing                               update from the destination gateway, and                               set to 0 if not. 
  1738.  
  1739.      n-distances              An   8-bit   field.    The   number   of                               distance-groups reported in this update.                               Each  distance-group   consists   of   a                               distance  value  and  a  number of nets,                               followed by the actual net numbers which                               are reachable at that distance.  Not all                               distances need be reported. 
  1740.  
  1741.      distance 1               hop count (or  other  distance  measure)                               which applies to this distance-group. 
  1742.  
  1743.      n1-dist                  number of nets  which  are  reported  in                               this distance-group. 
  1744.  
  1745.      net11                    1, 2, or 3 bytes for the  first  net  at                               distance "distance 1". 
  1746.  
  1747.      net12                    second net 
  1748.  
  1749.      ... 
  1750.  
  1751.      net1n1                   etc. 
  1752.  
  1753.  
  1754.  
  1755.  
  1756.  
  1757.  
  1758.  
  1759.  
  1760.  
  1761.  
  1762.  
  1763.  
  1764.  
  1765.  
  1766.  
  1767.  
  1768.  
  1769.  
  1770.  
  1771.  
  1772.  
  1773.                                    -35- 
  1774.  
  1775.  
  1776.  
  1777.  
  1778.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1779.  
  1780.  
  1781.  
  1782.      ACKNOWLEDGMENT or NEGATIVE ACKNOWLEDGMENT 
  1783.  
  1784.        0                   1                   2                   3       0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+      | Gateway Type  |  Unused       |        Sequence number        |      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 
  1785.  
  1786.       Gateway Type             Acknowledgments are  type  2.   Negative                               acknowledgments are type 10. 
  1787.  
  1788.      Sequence Number          The  16-bit  sequence  number  that  the                               gateway  is  acknowledging or negatively                               acknowledging. 
  1789.  
  1790.  
  1791.  
  1792.  
  1793.  
  1794.  
  1795.  
  1796.  
  1797.  
  1798.  
  1799.  
  1800.  
  1801.  
  1802.  
  1803.  
  1804.  
  1805.  
  1806.  
  1807.  
  1808.  
  1809.  
  1810.  
  1811.  
  1812.  
  1813.  
  1814.  
  1815.  
  1816.  
  1817.  
  1818.  
  1819.  
  1820.                                    -36- 
  1821.  
  1822.  
  1823.  
  1824.  
  1825.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1826.  
  1827.  
  1828.  
  1829.      GGP ECHO and ECHO REPLY 
  1830.  
  1831.  
  1832.  
  1833.       0                   1                   2                   3       0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+      | Gateway Type  |            Unused                             |      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 
  1834.  
  1835.       Gateway Type             8 for echo message; 0 for echo reply. 
  1836.  
  1837.      Source Address           In an echo message, this is the  address                               of  the  gateway  on the same network as                               the neighbor to which it is sending  the                               echo message.  In an echo reply message,                               the source and destination addresses are                               simply  reversed,  and  the remainder is                               returned unchanged. 
  1838.  
  1839.  
  1840.  
  1841.  
  1842.  
  1843.  
  1844.  
  1845.  
  1846.  
  1847.  
  1848.  
  1849.  
  1850.  
  1851.  
  1852.  
  1853.  
  1854.  
  1855.  
  1856.  
  1857.  
  1858.  
  1859.  
  1860.  
  1861.  
  1862.  
  1863.  
  1864.  
  1865.                                    -37- 
  1866.  
  1867.  
  1868.  
  1869.  
  1870.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1871.  
  1872.  
  1873.  
  1874.      NETWORK INTERFACE STATUS 
  1875.  
  1876.       0                   1                   2                   3       0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+      ! Gateway Type  !                  unused                       !      +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 
  1877.  
  1878.      Gateway Type             9 
  1879.  
  1880.      Source Address      Destination Address      The address  of  the  gateway's  network                               interface.   The  gateway  can  send Net                               Interface Status messages to  itself  to                               determine  if  it  is  able  to send and                               receive   traffic   on    its    network                               interface. 
  1881.  
  1882.  
  1883.  
  1884.  
  1885.  
  1886.  
  1887.  
  1888.  
  1889.  
  1890.  
  1891.  
  1892.  
  1893.  
  1894.  
  1895.  
  1896.  
  1897.  
  1898.  
  1899.  
  1900.  
  1901.  
  1902.  
  1903.  
  1904.  
  1905.  
  1906.  
  1907.  
  1908.  
  1909.  
  1910.                                     -38- 
  1911.  
  1912.  
  1913.  
  1914.  
  1915.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1916.  
  1917.  
  1918.  
  1919.      APPENDIX B. Information Maintained by Gateways 
  1920.  
  1921.            In order to implement the shortest-path  routing  algorithm, 
  1922.  
  1923.      gateways  must  maintain  information about their connectivity to 
  1924.  
  1925.      networks  and  other  gateways.   This   section   explains   the 
  1926.  
  1927.      information  maintained  by each gateway; this information can be 
  1928.  
  1929.      organized into the following tables and variables. 
  1930.  
  1931.       o  Number of Networks 
  1932.  
  1933.           The number of  networks  for  which  the  gateway  maintains           routing information and to which it can forward traffic. 
  1934.  
  1935.      o  Number of Neighbors 
  1936.  
  1937.           The number of  neighbor  gateways  with  which  the  gateway           exchanges routing information. 
  1938.  
  1939.      o  Gateway Addresses 
  1940.  
  1941.           The addresses of the gateway's network interfaces. 
  1942.  
  1943.      o  Neighbor Gateway Addresses 
  1944.  
  1945.           The address of each  neighbor  gateway's  network  interface           that is on the same network as this gateway. 
  1946.  
  1947.      o  Neighbor Connectivity Vector 
  1948.  
  1949.           A vector of the connectivity between this gateway  and  each           of its neighbors. 
  1950.  
  1951.      o  Distance Matrix 
  1952.  
  1953.           A matrix of the routing updates received from  the  neighbor           gateways. 
  1954.  
  1955.  
  1956.  
  1957.  
  1958.  
  1959.                                    -39- 
  1960.  
  1961.  
  1962.  
  1963.  
  1964.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  1965.  
  1966.  
  1967.  
  1968.      o  Minimum Distance Vector 
  1969.  
  1970.           A vector containing the minimum distance to each network. 
  1971.  
  1972.      o  Routing Updates from Non-Routing Gateways 
  1973.  
  1974.           The routing updates that would have been received from  each           non-routing  neighbor  gateway which does not participate in           this routing strategy. 
  1975.  
  1976.      o  Routing Table 
  1977.  
  1978.           A table containing, for each network, a list of the neighbor           gateways on a minimum-distance route to the network. 
  1979.  
  1980.      o  Send Sequence Number 
  1981.  
  1982.           The sequence number that will  be  used  to  send  the  next           routing update. 
  1983.  
  1984.      o  Receive Sequence Numbers 
  1985.  
  1986.           The sequence numbers that the gateway received in  the  last           routing update from each of its neighbors. 
  1987.  
  1988.      o  Received Acknowledgment Vector 
  1989.  
  1990.           A  vector  indicating  whether  or  not  each  neighbor  has           acknowledged  the sequence number in the most recent routing           update sent. 
  1991.  
  1992.  
  1993.  
  1994.  
  1995.  
  1996.  
  1997.  
  1998.  
  1999.  
  2000.  
  2001.  
  2002.  
  2003.  
  2004.  
  2005.  
  2006.  
  2007.  
  2008.                                    -40- 
  2009.  
  2010.  
  2011.  
  2012.  
  2013.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  2014.  
  2015.  
  2016.  
  2017.      APPENDIX C. GGP Events and Responses 
  2018.  
  2019.            The following list shows the GGP  events  that  occur  at  a 
  2020.  
  2021.      gateway  and  the  gateway's responses.  The variables and tables 
  2022.  
  2023.      referred to are listed above. 
  2024.  
  2025.  
  2026.  
  2027.      o  Connectivity to an attached network changes. 
  2028.  
  2029.           a. Update the Minimum Distance Vector.           b. Recompute the Routing Updates.           c. Recompute the Routing Table.           d. If any routing update has changed, send the  new  routing              updates to the neighbors. 
  2030.  
  2031.      o  Connectivity to a neighbor gateway changes. 
  2032.  
  2033.           a. Update the Neighbor Connectivity Vector.           b. Recompute the Minimum Distance Vector.           c. Recompute the Routing Updates.           d. Recompute the Routing Table.           e. If any routing update has changed, send the  new  routing              updates to the neighbors. 
  2034.  
  2035.      o  A Routing Update message is received. 
  2036.  
  2037.           a. Compare the Internet source address of the Routing Update              message to the Neighbor Addresses.  If the address is not              on the list, add it to the list  of  Neighbor  Addresses,              increment  the  Number  of Neighbors, and set the Receive              Sequence Number for this neighbor to the sequence  number              in the Routing Update message. 
  2038.  
  2039.           b. Compare the Receive Sequence Number for this neighbor  to              the  sequence  number  in  the  Routing Update message to              determine whether or not to accept this message.  If  the              message  is  rejected,  send  a  Negative  Acknowledgment              message.   If  the   message   is   accepted,   send   an              Acknowledgment  message  and  proceed  with the following              steps. 
  2040.  
  2041.  
  2042.  
  2043.                                    -41- 
  2044.  
  2045.  
  2046.  
  2047.  
  2048.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823  
  2049.  
  2050.            c. Compare the  networks  reported  in  the  Routing  Update              message  to  the Number of Networks.  If new networks are              reported, enter them in the network vectors, increase the              number  of  networks,  and  expand the Distance Matrix to              account for the new networks. 
  2051.  
  2052.           d. Copy the routing update received into the appropriate row              of the Distance Matrix. 
  2053.  
  2054.           e. Recompute the Minimum Distance Vector. 
  2055.  
  2056.           f. Recompute the Routing Updates. 
  2057.  
  2058.           g. Recompute the Routing Table. 
  2059.  
  2060.           h. If any routing update has changed, send the  new  routing              updates to the neighbors. 
  2061.  
  2062.      o  An Acknowledgment message is received. 
  2063.  
  2064.              Compare the sequence number in the message  to  the  Send              Sequence   Number.    If  the  Send  Sequence  Number  is              acknowledged,  update   the   entry   in   the   Received              Acknowledgment  Vector  for  the  neighbor  that sent the              acknowledgment. 
  2065.  
  2066.      o  A Negative Acknowledgment message is received. 
  2067.  
  2068.              Compare the sequence number in the message  to  the  Send              Sequence Number.  If necessary, replace the Send Sequence              Number, and retransmit the routing updates. 
  2069.  
  2070.  
  2071.  
  2072.  
  2073.  
  2074.  
  2075.  
  2076.  
  2077.  
  2078.  
  2079.  
  2080.  
  2081.  
  2082.  
  2083.  
  2084.                                     -42- 
  2085.  
  2086.  
  2087.  
  2088.  
  2089.       DARPA Internet Gateway                             September 1982      RFC 823 
  2090.  
  2091.  
  2092.  
  2093.      REFERENCES       [1]  Postel,  J.  (ed.),  "Internet  Protocol  -  DARPA  Internet           Program  Protocol  Specification,"  RFC 791, USC/Information           Sciences Institute, September 1981. 
  2094.  
  2095.      [2]  Strazisar,  V.,   "Gateway   Routing:    An   Implementation           Specification," IEN-30, Bolt Beranek and Newman Inc., August           1979. 
  2096.  
  2097.      [3]  Strazisar, V., "How  to  Build  a  Gateway,"  IEN-109,  Bolt           Beranek and Newman Inc., August 1979. 
  2098.  
  2099.      [4]  Postel, J.,  "Internet  Control  Message  Protocol  -  DARPA           Internet   Program   Protocol   Specification,"   RFC   792,           USC/Information Sciences Institute, September 1981. 
  2100.  
  2101.      [5]  Postel, J., "Assigned  Numbers,"  RFC  790,  USC/Information           Sciences Institute, September 1981. 
  2102.  
  2103.      [6]  Littauer, B., Huang, A.,  Hinden,  R.,  "A  Host  Monitoring           Protocol,"  IEN-197, Bolt Beranek and Newman Inc., September           1981. 
  2104.  
  2105.      [7]  Santos,  P.,  Chalstrom,   H.,   Linn,   J.,   Herman,   J.,           "Architecture   of   a   Network   Monitoring,  Control  and           Management System," Proc. of  the  5th  Int.  Conference  on           Computer Communication, October 1980. 
  2106.  
  2107.      [8]  Haverty, J., "XNET Formats for Internet Protocol Version 4,"           IEN-158, Bolt Beranek and Newman Inc., October 1980. 
  2108.  
  2109.      [9]  Mathis, J., Klemba, K., Poggio,  "TIU  Notebook-  Volume  2,           Software Documentation," SRI, May 1979. 
  2110.  
  2111.      [10] Rosen,  E.,  "Exterior  Gateway  Protocol,"  IEN-209,   Bolt           Beranek and Newman Inc., August 1982. 
  2112.  
  2113.  
  2114.  
  2115.  
  2116.  
  2117.  
  2118.  
  2119.  
  2120.  
  2121.                                     -43- 
  2122.  
  2123.  
  2124.  
  2125.