home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Info 1997 December / Internet_Info_CD-ROM_Walnut_Creek_December_1997.iso / rfc / rfc1338 < prev    next >
Text File  |  1992-06-25  |  48KB  |  1,124 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7. Network Working Group                                         V. Fuller
  8. Request for Comments: 1338                                      BARRNet
  9.                                                                   T. Li
  10.                                                                   cisco
  11.                                                                   J. Yu
  12.                                                                   MERIT
  13.                                                             K. Varadhan
  14.                                                                  OARnet
  15.                                                               June 1992
  16.  
  17.  
  18.       Supernetting: an Address Assignment and Aggregation Strategy
  19.  
  20. Status of this Memo
  21.  
  22.    This memo provides information for the Internet community. It does
  23.    not specify an Internet standard.  Distribution of this memo is
  24.    unlimited.
  25.  
  26. Abstract
  27.  
  28.    This memo discusses strategies for address assignment of the existing
  29.    IP address space with a view to conserve the address space and stem
  30.    the explosive growth of routing tables in default-route-free routers
  31.    run by transit routing domain providers.
  32.  
  33. Table of Contents
  34.  
  35.    Acknowledgements .................................................  2
  36.    1.  Problem, goal, and motivation ................................  2
  37.    2.  Scheme plan ..................................................  3
  38.    2.1.  Aggregation and its limitations ............................  3
  39.    2.2.  Distributed network number allocation ......................  5
  40.    3.  Cost-benefit analysis ........................................  6
  41.    3.1.  Present allocation figures .................................  7
  42.    3.2.  Historic growth rates ......................................  8
  43.    3.3.  Detailed analysis ..........................................  8
  44.    3.3.1.  Benefits of new addressing plan ..........................  9
  45.    3.3.2.  Growth rate projections ..................................  9
  46.    4.  Changes to Inter-Domain routing protocols .................... 11
  47.    4.1.  General semantic changes ................................... 11
  48.    4.2.  Rules for route advertisement .............................. 11
  49.    4.3.  How the rules work ......................................... 13
  50.    4.4.  Responsibility for and configuration of aggregation ........ 14
  51.    5.  Example of new allocation and routing ........................ 15
  52.    5.1.  Address allocation ......................................... 15
  53.    5.2.  Routing advertisements ..................................... 17
  54.    6.  Transitioning to a long term solution ........................ 18
  55.  
  56.  
  57.  
  58. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                      [Page 1]
  59.  
  60. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  61.  
  62.  
  63.    7.  Conclusions .................................................. 18
  64.    8.  Recommendations .............................................. 18
  65.    9.  Bibliography ................................................. 19
  66.    10. Security Considerations ...................................... 19
  67.    11. Authors' Addresses ........................................... 19
  68.  
  69. Acknowledgements
  70.  
  71.    The authors wish to express their appreciation to the members of the
  72.    ROAD group with whom many of the ideas contained in this document
  73.    were inspired and developed.
  74.  
  75. 1.    Problem, Goal, and Motivation
  76.  
  77.    As the Internet has evolved and grown over in recent years, it has
  78.    become painfully evident that it is soon to face several serious
  79.    scaling problems. These include:
  80.  
  81.         1.   Exhaustion of the class-B network address space. One
  82.              fundamental cause of this problem is the lack of a network
  83.              class of a size which is appropriate for mid-sized
  84.              organization; class-C, with a maximum of 254 host
  85.              addresses, is too small while class-B, which allows up to
  86.              65534 addresses, is to large to be widely allocated.
  87.  
  88.         2.   Growth of routing tables in Internet routers beyond the
  89.              ability of current software (and people) to effectively
  90.              manage.
  91.  
  92.         3.   Eventual exhaustion of the 32-bit IP address space.
  93.  
  94.    It has become clear that the first two of these problems are likely
  95.    to become critical within the next one to three years.  This memo
  96.    attempts to deal with these problems by proposing a mechanism to slow
  97.    the growth of the routing table and the need for allocating new IP
  98.    network numbers. It does not attempt to solve the third problem,
  99.    which is of a more long-term nature, but instead endeavors to ease
  100.    enough of the short to mid-term difficulties to allow the Internet to
  101.    continue to function efficiently while progress is made on a longer-
  102.    term solution.
  103.  
  104.    The proposed solution is to hierarchically allocate future IP address
  105.    assignment, by delegating control of segments of the IP address space
  106.    to the various network service providers.
  107.  
  108.    It is proposed that this scheme of allocating IP addresses be
  109.    undertaken as soon as possible.  It is also believed that the scheme
  110.    will suffice as a short term strategy, to fill the gap between now
  111.  
  112.  
  113.  
  114. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                      [Page 2]
  115.  
  116. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  117.  
  118.  
  119.    and the time when a viable long term plan can be put into place and
  120.    deployed effectively.  It is believed that this scheme would be
  121.    viable for at least three (3) years, in which time frame, a suitable
  122.    long term solution would be expected to be deployed.
  123.  
  124.    Note that this plan neither requires nor assumes that already
  125.    assigned addresses will be reassigned, though if doing so were
  126.    possible, it would further reduce routing table sizes. It is assumed
  127.    that routing technology will be capable of dealing with the current
  128.    routing table size and with some reasonably-small rate of growth.
  129.    The emphasis of this plan is on significantly slowing the rate of
  130.    this growth.
  131.  
  132.    This scheme will not affect the deployment of any specific long term
  133.    plan, and therefore, this document will not discuss any long term
  134.    plans for routing and address architectures.
  135.  
  136. 2.    Scheme Plan
  137.  
  138.    There are two basic components of this addressing and routing scheme:
  139.    one, to distribute the allocation of Internet address space and two,
  140.    to provide a mechanism for the aggregation of routing information.
  141.  
  142.    2.1.  Aggregation and its limitations
  143.  
  144.    One major goal of this addressing plan is to allocate Internet
  145.    address space in such a manner as to allow aggregation of routing
  146.    information along topological lines. For simple, single-homed
  147.    clients, the allocation of their address space out of a service
  148.    provider's space will accomplish this automatically - rather than
  149.    advertise a separate route for each such client, the service provider
  150.    may advertise a single, aggregate, route which describes all of the
  151.    destinations contained within it. Unfortunately, not all sites are
  152.    singly-connected to the network, so some loss of ability to aggregate
  153.    is realized for the non simple cases.
  154.  
  155.    There are two situations that cause a loss of aggregation efficiency.
  156.  
  157.      o    Organizations which are multi-homed. Because multi-homed
  158.           organizations must be advertised into the system by each of
  159.           their service providers, it is often not feasible to aggregate
  160.           their routing information into the address space any one of
  161.           those providers. Note that they still may receive their
  162.           address allocation out of a service provider's address space
  163.           (which has other advantages), but their routing information
  164.           must still be explicitly advertised by most of their service
  165.           providers (the exception being that if the site's allocation
  166.           comes out of its least-preferable service provider, then that
  167.  
  168.  
  169.  
  170. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                      [Page 3]
  171.  
  172. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  173.  
  174.  
  175.           service provider need not advertise the explicit route -
  176.           longest-match will insure that its aggregated route is used to
  177.           get to the site on a non-primary basis).  For this reason, the
  178.           routing cost for these organizations will typically be about
  179.           the same as it is today.
  180.  
  181.  
  182.      o    Organizations which move from one service provider to another.
  183.           This has the effect of "punching a hole" in the aggregation of
  184.           the original service provider's advertisement. This plan will
  185.           handle the situation by requiring the newer service provider
  186.           to advertise a specific advertisement for the new client,
  187.           which is preferred by virtue of being the longest match.  To
  188.           maintain efficiency of aggregation, it is recommended that
  189.           organizations which do change service providers plan to
  190.           eventually migrate their address assignments from the old
  191.           provider's space to that of the new provider. To this end, it
  192.           is recommended that mechanisms to facilitate such migration,
  193.           including improved protocols and procedures for dynamic host
  194.           address assignment, be developed.
  195.  
  196.      Note that some aggregation efficiency gain can still be had for
  197.      multi-homed sites (and, in general, for any site composed of
  198.      multiple, logical IP network numbers) - by allocating a contiguous
  199.      block of network numbers to the client (as opposed to multiple,
  200.      independently represented network numbers) the client's routing
  201.      information may be aggregated into a single (net, mask) pair. Also,
  202.      since the routing cost associated with assigning a multi-homed site
  203.      out of a service provider's address space is no greater than the
  204.      current method of a random allocation by a central authority, it
  205.      makes sense to allocate all address space out of blocks assigned to
  206.      service providers.
  207.  
  208.      It is also worthwhile to mention that since aggregation may occur
  209.      at multiple levels in the system, it may still be possible to
  210.      aggregate these anomalous routes at higher levels of whatever
  211.      hierarchy may be present. For example, if a site is multi-homed to
  212.      two NSFNet regional networks both of whom obtain their address
  213.      space from the NSFNet, then aggregation by the NSFNet of routes
  214.      from the regionals will include all routes to the multi-homed site.
  215.  
  216.      Finally, it should also be noted that deployment of the new
  217.      addressing plan described in this document may (and should) begin
  218.      almost immediately but effective use of the plan to aggregate
  219.      routing information will require changes to some Inter-Domain
  220.      routing protocols. Likewise, deploying the supernet-capable Inter-
  221.      Domain protocols without deployment of the new address plan will
  222.      not allow useful aggregation to occur (in other words, the
  223.  
  224.  
  225.  
  226. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                      [Page 4]
  227.  
  228. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  229.  
  230.  
  231.      addressing plan and routing protocol changes are both required for
  232.      supernetting, and its resulting reduction in table growth, to be
  233.      effective.) Note, however, that during the period of time between
  234.      deployment of the addressing plan and deployment of the new
  235.      protocols, the size of routing tables may temporarily grow very
  236.      rapidly. This must be considered when planning the deployment of
  237.      the two plans.
  238.  
  239.      Note: in the discussion and examples which follow, the network+mask
  240.      notation is used to represent routing destinations. This is used
  241.      for illustration only and does not require that routing protocols
  242.      use this representation in their updates.
  243.  
  244.      2.2.  Distributed allocation of address space
  245.  
  246.      The basic idea of the plan is to allocate one or more blocks of
  247.      Class-C network numbers to each network service provider.
  248.      Organizations using the network service provider for Internet
  249.      connectivity are allocated bitmask-oriented subsets of the
  250.      provider's address space as required.
  251.  
  252.      Note that in contrast to a previously described scheme of
  253.      subnetting a class-A network number, this plan should not require
  254.      difficult host changes to work around domain system limitations -
  255.      since each sub-allocated piece of the address space looks like a
  256.      class-C network number, delegation of authority for the IN-
  257.      ADDR.ARPA domain works much the same as it does today - there will
  258.      just be a lot of class-C network numbers whose IN-ADDR.ARPA
  259.      delegations all point to the same servers (the same will be true of
  260.      the root delegating a large block of class-Cs to the network
  261.      provider, unless the delegation just happens to fall on a byte
  262.      boundary). It is also the case that this method of aggregating
  263.      class-C's is somewhat easier to deploy, since it does not require
  264.      the ability to split a class-A across a routing domain boundary
  265.      (i.e., non-contiguous subnets).
  266.  
  267.      It is also worthy to mention that once Inter-Domain protocols which
  268.      support classless network destinations are widely deployed, the
  269.      rules described by the "supernetting" plan generalize to permit
  270.      arbitrary super/subnetting of the remaining class-A and class-B
  271.      address space (the assumption being that classless Inter-Domain
  272.      protocols will either allow for non-contiguous subnets to exist in
  273.      the system or that all components of a sub-allocated class-A/B will
  274.      be contained within a single routing domain). This will allow this
  275.      plan to continue to be used in the event that the class-C space is
  276.      exhausted before implementation of a long-term solution is deployed
  277.      (there may, however, be further implementation considerations
  278.      before doing this).
  279.  
  280.  
  281.  
  282. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                      [Page 5]
  283.  
  284. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  285.  
  286.  
  287.      Hierarchical sub-allocation of addresses in this manner implies
  288.      that clients with addresses allocated out of a given service
  289.      provider are, for routing purposes, part of that service provider
  290.      and will be routed via its infrastructure. This implies that
  291.      routing information about multi-homed organizations, i.e.,
  292.      organizations connected to more than one network service provider,
  293.      will still need to be known by higher levels in the hierarchy.
  294.  
  295.      The advantages of hierarchical assignment in this fashion are
  296.  
  297.      a)   It is expected to be easier for a relatively small number of
  298.           service providers to obtain addresses from the central
  299.           authority, rather than a much larger, and monotonically
  300.           increasing, number of individual clients.  This is not to be
  301.           considered as a loss of part of the service providers' address
  302.           space.
  303.  
  304.      b)   Given the current growth of the Internet, a scalable and
  305.           delegatable method of future allocation of network numbers has
  306.           to be achieved.
  307.  
  308.    For these reasons, and in the interest of providing a consistent
  309.    procedure for obtaining Internet addresses, it is recommended that
  310.    most, if not all, network numbers be distributed through service
  311.    providers.
  312.  
  313. 3.  Cost-benefit analysis
  314.  
  315.    This new method of assigning address through service providers can be
  316.    put into effect immediately and will, from the start, have the
  317.    benefit of distributing the currently centralized process of
  318.    assigning new addresses. Unfortunately, before the benefit of
  319.    reducing the size of globally-known routing destinations can be
  320.    achieved, it will be necessary to deploy an Inter-Domain routing
  321.    protocol capable of handling arbitrary network+mask pairs. Only then
  322.    will it be possible to aggregate individual class-C networks into
  323.    larger blocks represented by single routing table entries.
  324.  
  325.    This means that upon introduction, the new addressing plan will not
  326.    in and of itself help solve the routing table size problem. Once the
  327.    new Inter-Domain routing protocol is deployed, however, an immediate
  328.    drop in the number of destinations which clients of the new protocol
  329.    must carry will occur.  A detailed analysis of the magnitude of this
  330.    expected drop and the permanent reduction in rate of growth is given
  331.    in the next section.
  332.  
  333.    In should also be noted that the present method of flat address
  334.    allocations imposes a large bureaucratic cost on the central address
  335.  
  336.  
  337.  
  338. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                      [Page 6]
  339.  
  340. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  341.  
  342.  
  343.    allocation authority. For scaling reasons unrelated to address space
  344.    exhaustion or routing table overflow, this should be changed. Using
  345.    the mechanism proposed in this paper will have the happy side effect
  346.    of distributing the address allocation procedure, greatly reducing
  347.    the load on the central authority.
  348.  
  349.    3.1.  Present Allocation Figures
  350.  
  351.       A back-of-the-envelope analysis of "network-contacts.txt"
  352.       (available from the DDN NIC) indicates that as of 2/25/92, 46 of
  353.       126 class-A network numbers have been allocated (leaving 81) and
  354.       5467 of 16256 class-B numbers have been allocated, leaving 10789.
  355.       Assuming that recent trends continue, the number of allocated
  356.       class-B's will continue to double approximately once a year. At
  357.       this rate of grown, all class-B's will be exhausted within about
  358.       15 months.
  359.  
  360.  
  361.  
  362.  
  363.  
  364.  
  365.  
  366.  
  367.  
  368.  
  369.  
  370.  
  371.  
  372.  
  373.  
  374.  
  375.  
  376.  
  377.  
  378.  
  379.  
  380.  
  381.  
  382.  
  383.  
  384.  
  385.  
  386.  
  387.  
  388.  
  389.  
  390.  
  391.  
  392.  
  393.  
  394. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                      [Page 7]
  395.  
  396. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  397.  
  398.  
  399.    3.2.  Historic growth rates
  400.  
  401.       MM/YY     ROUTES                        MM/YY     ROUTES
  402.                 ADVERTISED                              ADVERTISED
  403.       ------------------------                -----------------------
  404.       Feb-92    4775                          Apr-90    1525
  405.       Jan-92    4526                          Mar-90    1038
  406.       Dec-91    4305                          Feb-90    997
  407.       Nov-91    3751                          Jan-90    927
  408.       Oct-91    3556                          Dec-89    897
  409.       Sep-91    3389                          Nov-89    837
  410.       Aug-91    3258                          Oct-89    809
  411.       Jul-91    3086                          Sep-89    745
  412.       Jun-91    2982                          Aug-89    650
  413.       May-91    2763                          Jul-89    603
  414.       Apr-91    2622                          Jun-89    564
  415.       Mar-91    2501                          May-89    516
  416.       Feb-91    2417                          Apr-89    467
  417.       Jan-91    2338                          Mar-89    410
  418.       Dec-90    2190                          Feb-89    384
  419.       Nov-90    2125                          Jan-89    346
  420.       Oct-90    2063                          Dec-88    334
  421.       Sep-90    1988                          Nov-88    313
  422.       Aug-90    1894                          Oct-88    291
  423.       Jul-90    1727                          Sep-88    244
  424.       Jun-90    1639                          Aug-88    217
  425.       May-90    1580                          Jul-88    173
  426.  
  427.             Table I : Growth in routing table size, total numbers
  428.                       Source for the routing table size data is MERIT
  429.  
  430.    3.3.   Detailed Analysis
  431.  
  432.       There is no technical cost and minimal administrative cost
  433.       associated with deployment of the new address assignment plan. The
  434.       administrative cost is basically that of convincing the NIC, the
  435.       IANA, and the network service providers to agree to this plan,
  436.       which is not expected to be too difficult. In addition,
  437.       administrative cost for the central numbering authorities (the NIC
  438.       and the IANA) will be greatly decreased by the deployment of this
  439.       plan. To take advantage of aggregation of routing information,
  440.       however, it is necessary that the capability to represent routes
  441.       as arbitrary network+mask fields (as opposed to the current
  442.       class-A/B/C distinction) be added to the common Internet inter-
  443.       domain routing protocol(s).
  444.  
  445.  
  446.  
  447.  
  448.  
  449.  
  450. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                      [Page 8]
  451.  
  452. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  453.  
  454.  
  455.    3.3.1. Benefits of the new addressing plan
  456.  
  457.       There are two benefits to be had by deploying this plan:
  458.  
  459.       o    The current problem with depletion of the available class-B
  460.            address space can be ameliorated by assigning more-
  461.            appropriately sized blocks of class-C's to mid-sized
  462.            organizations (in the 200-4000 host range).
  463.  
  464.       o    When the improved inter-domain routing protocol is deployed,
  465.            an immediate decrease in the number routing table entries
  466.            followed by a significant reduction in the rate growth of
  467.            routing table size should occur (for default-free routers).
  468.  
  469.    3.3.2. Growth rate projections
  470.  
  471.       Currently, a default-free routing table (for example, the routing
  472.       tables maintained by the routers in the NSFNET backbone) contains
  473.       approximately 4700 entries. This number reflects the current size
  474.       of the NSFNET routing database. Historic data shows that this
  475.       number, on average, has doubled every 10 months between 1988 and
  476.       1991. Assuming that this growth rate is going to persist in the
  477.       foreseeable future (and there is no reason to assume otherwise),
  478.       we expect the number of entries in a default-free routing table to
  479.       grow to approximately 30000 in two(2) years time.  In the
  480.       following analysis, we assume that the growth of the Internet has
  481.       been, and will continue to be, exponential.
  482.  
  483.       It should be stressed that these projections do not consider that
  484.       the current shortage of class-B network numbers may increase the
  485.       number of instances where many class-C's are used rather than a
  486.       class-B. Using an assumption that new organizations which formerly
  487.       obtained class-B's will now obtain somewhere between 4 and 16
  488.       class-C's, the rate of routing table growth can conservatively be
  489.       expected to at least double and probably quadruple. This means the
  490.       number of entries in a default-free routing table may well exceed
  491.       10,000 entries within six months and 20,000 entries in less than a
  492.       year.
  493.  
  494.       Under the proposed plan, growth of the routing table in a
  495.       default-free router is greatly reduced since most new address
  496.       assignment will come from one of the large blocks allocated to the
  497.       service providers.  For the sake of this analysis, we assume
  498.       prompt implementation of this proposal and deployment of the
  499.       revised routing protocols. We make the initial assumption that any
  500.       initial block given to a provider is sufficient to satisfy its
  501.       needs for two years.
  502.  
  503.  
  504.  
  505.  
  506. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                      [Page 9]
  507.  
  508. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  509.  
  510.  
  511.       Since under this plan, multi-homed networks must continue to be
  512.       explicitly advertised throughout the system (according to Rule#1
  513.       described in section 4.2), the number multi-homed routes is
  514.       expected to be the dominant factor in future growth of routing
  515.       table size, once the supernetting plan is applied.
  516.  
  517.       Presently, it is estimated that there are fewer than 100 multi-
  518.       homed organizations connected to the Internet. Each such
  519.       organization's network is comprised of one or more network
  520.       numbers.  In many cases (and in all future cases under this plan),
  521.       the network numbers used by an organization are consecutive,
  522.       meaning that aggregation of those networks during route
  523.       advertisement may be possible. This means that the number of
  524.       routes advertised within the Internet for multi-homed networks may
  525.       be approximated as the total number of multi-homed organizations.
  526.       Assuming that the number of multi-homed organization will double
  527.       every year (which may be a over-estimation, given that every
  528.       connection costs money), the number of routes for multi-homed
  529.       networks would be expected to grow to approximately 800 in three
  530.       years.
  531.  
  532.       If we further assume that there are approximately 100 service
  533.       providers, then each service provider will also need to advertise
  534.       its block of addresses.  However, due to aggregation, these
  535.       advertisements will be reduced to only 100 additional routes.  We
  536.       assume that after the initial two years, new service providers
  537.       combined with additional requests from existing providers will
  538.       require an additional 50 routes per year.  Thus, the total is 4700
  539.       + 800 + 150 = 5650.  This represents an annual grown rate of
  540.       approximately 6%.  This is in clear contrast to the current annual
  541.       growth of 150%.  This analysis also assumes an immediate
  542.       deployment of this plan with full compliance. Note that this
  543.       analysis assumes only a single level of route aggregation in the
  544.       current Internet - intelligent address allocation should
  545.       significantly improve this.
  546.  
  547.       Clearly, this is not a very conservative assumption in the
  548.       Internet environment nor can 100% adoption of this proposal be
  549.       expected. Still, with only a 90% participation in this proposal by
  550.       service providers, at the end of the target three years, global
  551.       routing table size will be "only" 4700 + 800 + 145 + 7500 = 13145
  552.       routes -- without any action, the routing table will grow to
  553.       approximately 75000 routes during that time period.
  554.  
  555.  
  556.  
  557.  
  558.  
  559.  
  560.  
  561.  
  562. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                     [Page 10]
  563.  
  564. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  565.  
  566.  
  567. 4.    Changes to Inter-Domain routing protocols
  568.  
  569.    In order to support supernetting efficiently, it is clear that some
  570.    changes will need to be made to both routing protocols themselves and
  571.    to the way in which routing information is interpreted. In the case
  572.    of "new" inter-domain protocols, the actual protocol syntax changes
  573.    should be relatively minor. This mechanism will not work with older
  574.    inter-domain protocols such as EGP2; the only ways to interoperate
  575.    with old systems using such protocols are either to use existing
  576.    mechanisms for providing "default" routes or b) require that new
  577.    routers talking to old routers "explode" supernet information into
  578.    individual network numbers.  Since the first of these is trivial
  579.    while the latter is cumbersome (at best -- consider the memory
  580.    requirements it imposes on the receiver of the exploded information),
  581.    it is recommended that the first approach be used -- that older
  582.    systems to continue to the mechanisms they currently employ for
  583.    default handling.
  584.  
  585.    Note that a basic assumption of this plan is that those organizations
  586.    which need to import "supernet" information into their routing
  587.    systems must run IGPs (such as OSPF[RFC1267]) which support classless
  588.    routes. Systems running older IGPs may still advertise and receive
  589.    "supernet" information, but they will not be able to propagate such
  590.    information through their routing domains.
  591.  
  592.    4.1.  Protocol-independent semantic changes
  593.  
  594.    There are two fundamental changes which must be applied to Inter-
  595.    Domain routing protocols in order for this plan to work. First, the
  596.    concept of network "class" needs to be deprecated - this plan assumes
  597.    that routing destinations are represented by network+mask pairs and
  598.    that routing is done on a longest-match basis (i.e., for a given
  599.    destination which matches multiple network+mask pairs, the match with
  600.    the longest mask is used). Second, current Inter-Domain protocols
  601.    generally do not support the concept of route aggregation, so the new
  602.    semantics need to be implemented mechanisms that routers use to
  603.    interpret routing information returned by the Inter-Domain protocols.
  604.    In particular, when doing aggregation, dealing with multi-homed sites
  605.    or destinations which change service providers is difficult.
  606.    Fortunately, it is possible to define several fairly simple rules for
  607.    dealing with such cases.
  608.  
  609.    4.2.  Rules for route advertisement
  610.  
  611.      1.   Routing to all destinations must be done on a longest-match
  612.           basis only.  This implies that destinations which are multi-
  613.           homed relative to a routing domain must always be explicitly
  614.           announced into that routing domain - they cannot be summarized
  615.  
  616.  
  617.  
  618. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                     [Page 11]
  619.  
  620. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  621.  
  622.  
  623.           (this makes intuitive sense - if a network is multi-homed, all
  624.           of its paths into a routing domain which is "higher" in the
  625.           hierarchy of networks must be known to the "higher" network).
  626.  
  627.      2.   A routing domain which performs summarization of multiple
  628.           routes must discard packets which match the summarization but
  629.           do not match any of the explicit routes which makes up the
  630.           summarization. This is necessary to prevent routing loops in
  631.           the presence of less-specific information (such as a default
  632.           route).  Implementation note - one simple way to implement
  633.           this rule would be for the border router to maintain a "sink"
  634.           route for each of its aggregations. By the rule of longest
  635.           match, this would cause all traffic destined to components of
  636.           the aggregation which are not explicitly known to be
  637.           discarded.
  638.  
  639.    Note that during failures, partial routing of traffic to a site which
  640.    takes its address space from one service provider but which is
  641.    actually reachable only through another (i.e., the case of a site
  642.    which has change service providers) may occur because such traffic
  643.    will be routed along the path advertised by the aggregated route.
  644.    Rule #2 will prevent any real problem from occurring by forcing such
  645.    traffic to be discarded by the advertiser of the aggregated route,
  646.    but the output of "traceroute" and other similar tools will suggest
  647.    that a problem exists within the service provider advertising the
  648.    aggregate, which may be confusing to network operators (see the
  649.    example in section 5.2 for details). Solutions to this problem appear
  650.    to be challenging and not likely to be implementable by current
  651.    Inter-Domain protocols within the time-frame suggested by this
  652.    document. This decision may need to be revisited as Inter-Domain
  653.    protocols evolve.
  654.  
  655.    An implementation following these rules should also make the
  656.    implementation be generalized, so that arbitrary network number and
  657.    mask are accepted for all routing destinations.  The only outstanding
  658.    constraint is that the mask must be left contiguous.  Note that the
  659.    degenerate route 0.0.0.0 mask 0.0.0.0 is used as a default route and
  660.    MUST be accepted by all implementations.  Further, to protect against
  661.    accidental advertisements of this route via the inter-domain
  662.    protocol, this route should never be advertised unless there is
  663.    specific configuration information indicating to do so.
  664.  
  665.  
  666.  
  667.  
  668.  
  669.  
  670.  
  671.  
  672.  
  673.  
  674. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                     [Page 12]
  675.  
  676. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  677.  
  678.  
  679.    Systems which process route announcements must also be able to verify
  680.    that information which they receive is correct. Thus, implementations
  681.    of this plan which filter route advertisements must also allow masks
  682.    in the filter elements.  To simplify administration, it would be
  683.    useful if filter elements automatically allowed more specific network
  684.    numbers and masks to pass in filter elements given for a more general
  685.    mask.  Thus, filter elements which looked like:
  686.  
  687.         accept 128.32.0.0
  688.         accept 128.120.0.0
  689.         accept 134.139.0.0
  690.         accept 36.0.0.0
  691.  
  692.    would look something like:
  693.  
  694.         accept 128.32.0.0 255.255.0.0
  695.         accept 128.120.0.0 255.255.0.0
  696.         accept 134.139.0.0 255.255.0.0
  697.         deny 36.2.0.0 255.255.0.0
  698.         accept 36.0.0.0 255.0.0.0
  699.  
  700.    This is merely making explicit the network mask which was implied by
  701.    the class-A/B/C classification of network numbers.
  702.  
  703.    4.3.  How the rules work
  704.  
  705.    Rule #1 guarantees that the routing algorithm used is consistent
  706.    across implementations and consistent with other routing protocols,
  707.    such as OSPF. Multi-homed networks are always explicitly advertised
  708.    by every service provider through which they are routed even if they
  709.    are a specific subset of one service provider's aggregate (if they
  710.    are not, they clearly must be explicitly advertised). It may seem as
  711.    if the "primary" service provider could advertise the multi-homed
  712.    site implicitly as part of its aggregate, but the assumption that
  713.    longest-match routing is always done causes this not to work.
  714.  
  715.    Rule #2 guarantees that no routing loops form due to aggregation.
  716.    Consider a mid-level network which has been allocated the 2048
  717.    class-C networks starting with 192.24.0.0 (see the example in section
  718.    5 for more on this).  The mid-level advertises to a "backbone"
  719.    192.24.0.0/255.248.0.0. Assume that the "backbone", in turn, has been
  720.    allocated the block of networks 192.0.0.0/255.0.0.0. The backbone
  721.    will then advertise this aggregate route to the mid-level. Now, if
  722.    the mid-level loses internal connectivity to the network
  723.    192.24.1.0/255.255.255.0 (which is part of its aggregate), traffic
  724.    from the "backbone" to the mid-level to destination 192.24.1.1 will
  725.    follow the mid-level's advertised route. When that traffic gets to
  726.    the mid-level, however, the mid-level *must not* follow the route
  727.  
  728.  
  729.  
  730. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                     [Page 13]
  731.  
  732. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  733.  
  734.  
  735.    192.0.0.0/255.0.0.0 it learned from the backbone, since that would
  736.    result in a routing loop. Rule #2 says that the mid-level may not
  737.    follow a less-specific route for a destination which matches one of
  738.    its own aggregated routes. Note that handling of the "default" route
  739.    (0.0.0.0/0.0.0.0) is a special case of this rule - a network must not
  740.    follow the default to destinations which are part of one of it's
  741.    aggregated advertisements.
  742.  
  743.    4.4.  Responsibility for and configuration of aggregation
  744.  
  745.    The AS which owns a range of addresses has the sole authority for
  746.    aggregation of its address space.  In the usual case, the AS will
  747.    install manual configuration commands in its border routers to
  748.    aggregate some portion of its address space.  As AS can also delegate
  749.    aggregation authority to another AS.  In this case, aggregation is
  750.    done in the other AS by one of its border routers.
  751.  
  752.    When an inter-domain border router performs route aggregation, it
  753.    needs to know the range of the block of IP addresses to be
  754.    aggregated.  The basic principle is that it should aggregate as much
  755.    as possible but not to aggregate those routes which cannot be treated
  756.    as part of a single unit due to multi-homing, policy, or other
  757.    constraints.
  758.  
  759.    One mechanism is to do aggregation solely based on dynamically
  760.    learned routing information. This has the danger of not specifying a
  761.    precise enough range since when a route is not present, it is not
  762.    always possible to distinguish whether it is temporarily unreachable
  763.    or that it does not belong in the aggregate. Purely dynamic routing
  764.    also does not allow the flexibility of defining what to aggregate
  765.    within a range. The other mechanism is to do all aggregation based on
  766.    ranges of blocks of IP addresses preconfigured in the router.  It is
  767.    recommended that preconfiguration be used, since it more flexible and
  768.    allows precise specification of the range of destinations to
  769.    aggregate.
  770.  
  771.    Preconfiguration does require some manually-maintained configuration
  772.    information, but not excessively more so than what router
  773.    administrators already maintain today. As an addition to the amount
  774.    of information that must be typed in and maintained by a human,
  775.    preconfiguration is just a line or two defining the range of the
  776.    block of IP addresses to aggregate. In terms of gathering the
  777.    information, if the advertising router is doing the aggregation, its
  778.    administrator knows the information because the aggregation ranges
  779.    are assigned to its domain.  If the receiving domain has been granted
  780.    the authority to and task of performing aggregation, the information
  781.    would be known as part of the agreement to delegate aggregation.
  782.    Given that it is common practice that a network administrator learns
  783.  
  784.  
  785.  
  786. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                     [Page 14]
  787.  
  788. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  789.  
  790.  
  791.    from its neighbor which routes it should be willing to accept,
  792.    preconfiguration of aggregation information does not introduce
  793.    additional administrative overhead.
  794.  
  795. 5.    Example of new allocation and routing
  796.  
  797.    5.1.  Address allocation
  798.  
  799.    Consider the block of 2048 class-C network numbers beginning with
  800.    192.24.0.0 (0xC0180000 and ending with 192.31.255.0 (0xC01FFF00)
  801.    allocated to a single network provider, "RA". A "supernetted" route
  802.    to this block of network numbers would be described as 192.24.0.0
  803.    with mask of 255.248.0.0 (0xFFF80000).
  804.  
  805.    Assume this service provider connects six clients in the following
  806.    order (significant because it demonstrates how temporary "holes" may
  807.    form in the service provider's address space):
  808.  
  809.        "C1" requiring fewer than 2048 addresses (8 class-C networks)
  810.  
  811.        "C2" requiring fewer than 4096 addresses (16 class-C networks)
  812.  
  813.        "C3" requiring fewer than 1024 addresses (4 class-C networks)
  814.  
  815.        "C4" requiring fewer than 1024 addresses (4 class-C networks)
  816.  
  817.        "C5" requiring fewer than 512 addresses (2 class-C networks)
  818.  
  819.        "C6" requiring fewer than 512 addresses (2 class-C networks)
  820.  
  821.    In all cases, the number of IP addresses "required" by each client is
  822.    assumed to allow for significant growth. The service provider
  823.    allocates its address space as follows:
  824.  
  825.        C1: allocate 192.24.0 through 192.24.7. This block of networks is
  826.            described by the "supernet" route 192.24.0.0 and mask
  827.            255.255.248.0
  828.  
  829.        C2: allocate 192.24.16 through 192.24.31. This block is described
  830.            by the route 192.24.16.0, mask 255.255.240.0
  831.  
  832.        C3: allocate 192.24.8 through 192.24.11. This block is described
  833.            by the route 192.24.8.0, mask 255.255.252.0
  834.  
  835.        C4: allocate 192.24.12 through 192.24.15. This block is described
  836.            by the route 192.24.12.0, mask 255.255.252.0
  837.  
  838.        C5: allocate 192.24.32 and 192.24.33. This block is described by
  839.  
  840.  
  841.  
  842. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                     [Page 15]
  843.  
  844. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  845.  
  846.  
  847.            the route 192.24.32.0, mask 255.255.254.0
  848.  
  849.        C6: allocate 192.24.34 and 192.24.35. This block is described by
  850.            the route 192.24.34.0, mask 255.255.254.0
  851.  
  852.    Note that if the network provider uses an IGP which can support
  853.    classless networks, he can (but doesn't have to) perform
  854.    "supernetting" at the point where he connects to his clients and
  855.    therefore only maintain six distinct routes for the 36 class-C
  856.    network numbers. If not, explicit routes to all 36 class-C networks
  857.    will have to be carried by the IGP.
  858.  
  859.    To make this example more realistic, assume that C4 and C5 are multi-
  860.    homed through some other service provider, "RB". Further assume the
  861.    existence of a client "C7" which was originally connected to "RB" but
  862.    has moved to "RA". For this reason, it has a block of network numbers
  863.    which are allocated out "RB"'s block of (the next) 2048 class-C
  864.    network numbers:
  865.  
  866.        C7: allocate 192.32.0 through 192.32.15. This block is described
  867.            by the route 192.32.0, mask 255.255.240.0
  868.  
  869.    For the multi-homed clients, we will assume that C4 is advertised as
  870.    primary via "RA" and secondary via "RB"; C5 is primary via "RB" and
  871.    secondary via "RA". To connect this mess together, we will assume
  872.    that "RA" and "RB" are connected via some common "backbone" provider
  873.    "BB".
  874.  
  875.    Graphically, this simple topology looks something like this:
  876.  
  877.  
  878.  
  879.  
  880.  
  881.  
  882.  
  883.  
  884.  
  885.  
  886.  
  887.  
  888.  
  889.  
  890.  
  891.  
  892.  
  893.  
  894.  
  895.  
  896.  
  897.  
  898. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                     [Page 16]
  899.  
  900. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  901.  
  902.  
  903.  
  904.                        C1
  905. 192.24.0.0 -- 192.24.7.0 \         _ 192.32.0.0 - 192.32.15.0
  906. 192.24.0.0/255.255.248.0  \       /  192.32.0.0/255.255.240.0
  907.                            \     /             C7
  908.                        C2  +----+                                 +----+
  909. 192.24.16.0 - 192.24.31.0 \|    |                                 |    |
  910. 192.24.16.0/255.255.240.0  |    |  _ 192.24.12.0 - 192.24.15.0 _  |    |
  911.                            |    | /  192.24.12.0/255.255.252.0  \ |    |
  912.                        C3 -|    |/              C4               \|    |
  913. 192.24.8.0 - 192.24.11.0   | RA |                                 | RB |
  914. 192.24.8.0/255.255.252.0   |    |___ 192.24.32.0 - 192.24.33.0 ___|    |
  915.                           /|    |    192.24.32.0/255.255.254.0    |    |
  916.                        C6  |    |               C5                |    |
  917. 192.24.34.0 - 192.24.35.0  |    |                                 |    |
  918. 192.24.34.0/255.255.254.0  |    |                                 |    |
  919.                            +----+                                 +----+
  920.                               \\                                     \\
  921. 192.24.12.0/255.255.252.0 (C4) ||      192.32.12.0/255.255.252.0 (C4) ||
  922. 192.24.32.0/255.255.254.0 (C5) ||      192.32.32.0/255.255.192.0 (C5) ||
  923. 192.32.0.0/255.255.240.0  (C7) ||      192.32.0.0/255.248.0.0 (RB)    ||
  924. 192.24.0.0/255.248.0.0 (RA)    ||                                     ||
  925.                                VV                                     VV
  926.                      +--------------- BACKBONE PEER  BB ---------------+
  927.  
  928.  
  929.    5.2.  Routing advertisements
  930.  
  931.    To follow rule #1, RA will need to advertise the block of addresses
  932.    that it was given and C7.  Since C4 and C5 are multi-homed, they must
  933.    also be advertised.
  934.  
  935.    Advertisements from "RA" to "BB" will be:
  936.  
  937.        192.24.12.0/255.255.252.0 primary    (advertises C4)
  938.        192.24.32.0/255.255.254.0 secondary  (advertises C5)
  939.        192.32.0.0/255.255.240.0 primary     (advertises C7)
  940.        192.24.0.0/255.248.0.0 primary       (advertises remainder of RA)
  941.  
  942.    For RB, the advertisements must also include C4 and C5 as well as
  943.    it's block of addresses.  Further, RB may advertise that C7 is
  944.    unreachable.
  945.  
  946.    Advertisements from "RB" to "BB" will be:
  947.  
  948.        192.24.12.0/255.255.252.0 secondary  (advertises C4)
  949.        192.24.32.0/255.255.254.0 primary    (advertises C5)
  950.        192.32.0.0/255.248.0.0 primary       (advertises remainder of RB)
  951.  
  952.  
  953.  
  954. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                     [Page 17]
  955.  
  956. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  957.  
  958.  
  959.    To illustrate the problem alluded to by the "note" in section 4.2,
  960.    consider what happens if RA loses connectivity to C7 (the client
  961.    which is allocated out of RB's space). In a stateful protocol, RA
  962.    will announce to BB that 192.32.0.0/255.255.240.0 has become
  963.    unreachable. Now, when BB flushes this information out of its routing
  964.    table, any future traffic sent through it for this destination will
  965.    be forwarded to RB (where it will be dropped according to Rule #2) by
  966.    virtue of RB's less specific match 192.32.0.0/255.248.0.0.  While
  967.    this does not cause an operational problem (C7 is unreachable in any
  968.    case), it does create some extra traffic across "BB" (and may also
  969.    prove confusing to a network manager debugging the outage with
  970.    "traceroute"). A mechanism to cache such unreachability information
  971.    would help here, but is beyond the scope of this document (such a
  972.    mechanism is also not implementable in the near-term).
  973.  
  974. 6.  Transitioning to a long term solution
  975.  
  976.    This solution does not change the Internet routing and addressing
  977.    architectures.  Hence, transitioning to a more long term solution is
  978.    not affected by the deployment of this plan.
  979.  
  980. 7.  Conclusions
  981.  
  982.    We are all aware of the growth in routing complexity, and the rapid
  983.    increase in allocation of network numbers.  Given the rate at which
  984.    this growth is being observed, we expect to run out in a few short
  985.    years.
  986.  
  987.    If the inter-domain routing protocol supports carrying network routes
  988.    with associated masks, all of the major concerns demonstrated in this
  989.    paper would be eliminated.
  990.  
  991.    One of the influential factors which permits maximal exploitation of
  992.    the advantages of this plan is the number of people who agree to use
  993.    it.  It is hoped that having the IAB and the Internet society bless
  994.    this plan would go a long way in the wide deployment, and hence
  995.    benefit of this plan.
  996.  
  997.    If service providers start charging networks for advertising network
  998.    numbers, this would be a very great incentive to share the address
  999.    space, and hence the associated costs of advertising routes to
  1000.    service providers.
  1001.  
  1002. 8.  Recommendations
  1003.  
  1004.    The NIC should begin to hand out large blocks of class-C addresses to
  1005.    network service providers.  Each block must fall on bit boundaries
  1006.    and should be large enough to serve the provider for two years.
  1007.  
  1008.  
  1009.  
  1010. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                     [Page 18]
  1011.  
  1012. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  1013.  
  1014.  
  1015.    Further, the NIC should distribute very large blocks to continental
  1016.    and national network service organizations to allow additional levels
  1017.    of aggregation to take place at the major backbone networks.
  1018.  
  1019.    Service providers will further allocate power-of-two blocks of
  1020.    class-C addresses from their address space to their subscribers.
  1021.  
  1022.    All organizations, including those which are multi-homed, should
  1023.    obtain address space from their provider (or one of their providers,
  1024.    in the case of the multi-homed).  These blocks should also fall on
  1025.    bit boundaries to permit easy route aggregation.
  1026.  
  1027.    To allow effective use of this new addressing plan to reduce
  1028.    propagated routing information, appropriate IETF WGs will specify the
  1029.    modifications needed to Inter-Domain routing protocols.
  1030.    Implementation and deployment of these modifications should occur as
  1031.    quickly as possible.
  1032.  
  1033. 9.  Bibliography
  1034.  
  1035.    [RFC1247]  Moy, J, "The OSPF Specification  Version 2", January 1991.
  1036.  
  1037. 10.  Security Considerations
  1038.  
  1039.    Security issues are not discussed in this memo.
  1040.  
  1041. 11.  Authors' Addresses
  1042.  
  1043.       Vince Fuller
  1044.       BARRNet
  1045.       Pine Hall 115
  1046.       Stanford, CA, 94305-4122
  1047.       email: vaf@Stanford.EDU
  1048.  
  1049.  
  1050.       Tony Li
  1051.       cisco Systems, Inc.
  1052.       1525 O'Brien Drive
  1053.       Menlo Park, CA 94025
  1054.       email: tli@cisco.com
  1055.  
  1056.       Jessica (Jie Yun) Yu
  1057.       Merit Network, Inc.
  1058.       1071 Beal Ave.
  1059.       Ann Arbor, MI 48109
  1060.       email: jyy@merit.edu
  1061.  
  1062.  
  1063.  
  1064.  
  1065.  
  1066. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                     [Page 19]
  1067.  
  1068. RFC 1338                      Supernetting                     June 1992
  1069.  
  1070.  
  1071.       Kannan Varadhan
  1072.       Internet Engineer, OARnet
  1073.       1224, Kinnear Road,
  1074.       Columbus, OH 43212
  1075.       email: kannan@oar.net
  1076.  
  1077.  
  1078.  
  1079.  
  1080.  
  1081.  
  1082.  
  1083.  
  1084.  
  1085.  
  1086.  
  1087.  
  1088.  
  1089.  
  1090.  
  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.  
  1122. Fuller, Li, Yu, & Varadhan                                     [Page 20]
  1123.  
  1124.