home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Info 1997 December / Internet_Info_CD-ROM_Walnut_Creek_December_1997.iso / rfc / rfc2143 < prev    next >
Text File  |  1997-05-14  |  11KB  |  284 lines
  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7. Network Working Group                                        B. Elliston
  8. Request for Comments: 2143                             Compucat Research
  9. Category: Experimental                                          May 1997
  10.  
  11.  
  12.        Encapsulating IP with the Small Computer System Interface
  13.  
  14. Status of this Memo
  15.  
  16.    This memo defines an Experimental Protocol for the Internet
  17.    community.  This memo does not specify an Internet standard of any
  18.    kind.  Discussion and suggestions for improvement are requested.
  19.    Distribution of this memo is unlimited.
  20.  
  21. Table of Contents
  22.  
  23.    1.   Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  1
  24.    2.   Brief background to the Small Computer System Interface  .  2
  25.    3.   Link Encapsulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  3
  26.    4.   An Address Resolution Protocol . . . . . . . . . . . . . .  4
  27.    5.   Scalability  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  4
  28.    6.   Possible applications  . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5
  29.    7.   Security considerations  . . . . . . . . . . . . . . . . .  5
  30.    8.   References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5
  31.    9.   Author's Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5
  32.  
  33. 1.  Introduction
  34.  
  35.    As the capacity of local area networks increases to meet the demands
  36.    of high volume application data, there is a class of network
  37.    intensive problems which may be applied to small clusters of
  38.    workstations with high bandwidth interconnection.
  39.  
  40.    A general observation of networks is that the bit rate of the data
  41.    path typically decreases as the distance between hosts increases.  It
  42.    is common to see regional networks connected at a rate of 64Kbps and
  43.    office networks connected at 100Mbps, but the inverse is far less
  44.    common.
  45.  
  46.    The same is true of peripheral and memory interconnection.  Memory
  47.    close to a CPU's core may run at speeds equivalent to a gigabit
  48.    network.  More importantly, devices such as disks may connect a
  49.    number of metres away from its host at speeds well in excess of
  50.    current local area network capacity.
  51.  
  52.  
  53.  
  54.  
  55.  
  56.  
  57.  
  58. Elliston                      Experimental                      [Page 1]
  59.  
  60. RFC 2143             Encapsulating IP with the SCSI             May 1997
  61.  
  62.  
  63.    This document outlines a protocol for connecting hosts running the
  64.    TCP/IP protocol suite over a Small Computer System Interface (SCSI)
  65.    bus.  Despite the limitation in the furthest distance between hosts,
  66.    SCSI permits close clusters of workstations to communicate between
  67.    each other at speeds approaching 360 megabits per second.
  68.  
  69.    The proposed introduction of newer SCSI implementations such as
  70.    serial SCSI will bring much faster communication at greater
  71.    distances.
  72.  
  73. 2.  Background to the Small Computer System Interface (SCSI)
  74.  
  75.    SCSI defines a physical and data link protocol for connecting
  76.    peripherals to hosts.  Devices connect autonomously to a bus and send
  77.    synchronous or asynchronous messages to other devices.
  78.  
  79.    Devices are identified by a numeric identifier (ID).  For the
  80.    original SCSI protocol, devices are given a user-selectable SCSI ID
  81.    between 0 and 7.  Wide SCSI specifies a range of SCSI IDs between 0
  82.    and 15.  The most typical SCSI configuration comprises of a host
  83.    adapter and one or more SCSI- capable peripherals responding to
  84.    asynchronous messages from the host adapter.
  85.  
  86.    The most critical aspect of the protocol with respect to its use as a
  87.    data link for the Internet protocols is that a SCSI device must act
  88.    as an "initiator" (generator of SCSI commands/requests) or a "target"
  89.    (a device which responds to SCSI commands from the initiator).  This
  90.    model is correct for a master/slave relationship between host adapter
  91.    and devices.  The only time an initiator receives a message addressed
  92.    to it is in response to a command issued by it in the past and a
  93.    target device always generates a response to every command it
  94.    receives.
  95.  
  96.    Clearly this is unsuitable for the peer-to-peer model required for
  97.    multiple host adapters to asynchronously send SCSI commands to one
  98.    another without surplus bus traffic.  Furthermore, some host adapters
  99.    may refuse to accept a message from another adapter as it expects to
  100.    only initiate SCSI commands.  This restriction to the protocol
  101.    requires that SCSI adapters used for IP encapsulation support what is
  102.    known as "target mode", with software device driver support to pass
  103.    these messages up to higher layer modules for processing.
  104.  
  105.  
  106.  
  107.  
  108.  
  109.  
  110.  
  111.  
  112.  
  113.  
  114. Elliston                      Experimental                      [Page 2]
  115.  
  116. RFC 2143             Encapsulating IP with the SCSI             May 1997
  117.  
  118.  
  119. 3.  Link Encapsulation
  120.  
  121.    The ANSI SCSI standard defines classes of peripherals which may be
  122.    interconnected with the SCSI protocol.  One of these is the class of
  123.    "communication devices" [1].
  124.  
  125.    The standard defines three message types capable of carrying a
  126.    general-purpose payload across communication devices.  Each of these
  127.    are known as the "SEND MESSAGE" message type, but the size and and
  128.    structure of the message header differs amongst them.  The three
  129.    forms of message header are six (6), ten (10) and twelve (12) bytes
  130.    long.
  131.  
  132.    It was decided that the ten byte header offers the greatest
  133.    flexibility for encapsulating version 4 IP datagrams for the
  134.    following reasons:
  135.  
  136.       a. The transfer length field is 16 bits in size which is perfectly
  137.          matched to the datagram length field in IP version 4.
  138.          Implementations of IP will run efficiently as datagrams will
  139.          never be fragmented over SCSI networks.
  140.  
  141.       b. The SCSI "stream select" field, which was designed to permit
  142.          a device to specify the stream of data to which a block
  143.          belongs, may be used to encode the payload type (in a similar
  144.          manner to the Ethernet frame type field).  For consistency, the
  145.          lowest four bits of the "stream select" field should match the
  146.          set of values assigned by the IEEE for Ethernet protocol types.
  147.  
  148.    Encapsulating an IP datagram within a SCSI message is
  149.    straightforward:
  150.  
  151.       +------------------+-----------------------------------+
  152.       | SCSI header      | IP datagram                       |
  153.       +------------------+-----------------------------------+
  154.  
  155.    The fields of the SCSI header should be completed as follows:
  156.  
  157.         Byte  0:    0x2A (SEND_MESSAGE(10) opcode)
  158.         Byte  1:    Logical unit number encoded into top 3 bits | 0x00
  159.         Byte  2:    0x00
  160.         Byte  3:    0x00
  161.         Byte  4:    0x00
  162.         Byte  5:    Protocol type encoded into lowest 4 bits | 0x00
  163.         Byte  6:    0x00
  164.         Bytes 7/8:  IP datagram length, big endian representation
  165.         Byte  9:    0x00
  166.  
  167.  
  168.  
  169.  
  170. Elliston                      Experimental                      [Page 3]
  171.  
  172. RFC 2143             Encapsulating IP with the SCSI             May 1997
  173.  
  174.  
  175. 4.  An Address Resolution Protocol
  176.  
  177.    When IP decides that the next hop for a datagram will be onto a SCSI
  178.    network supported by a SCSI IP network interface implementation, it
  179.    is necessary to acquire a data link address to deliver the datagram.
  180.  
  181.    Network interfaces such as Ethernet have well-known methods for
  182.    acquiring the media address for an Internet protocol address, the
  183.    most common being the Address Resolution Protocol (ARP).  In existing
  184.    implementations, the forwarding host "yells" using a broadcast media
  185.    address and expects the named host to respond.
  186.  
  187.    The SCSI protocol does not provide a broadcast data link address.  An
  188.    acceptable solution to the address resolution problem for a SCSI
  189.    network is to simulate a broadcast by performing a series of round-
  190.    robin transmissions to each target.  Depending on the SCSI protocol
  191.    being used, this would require upward of seven independent bus
  192.    accesses.  This is not grossly inefficient, however, if combined with
  193.    an effective ARP caching policy.  A further possible optimisation is
  194.    negative ARP caching, whereby incomplete ARP bindings are not queried
  195.    for some period in the future.
  196.  
  197. 5.  Scalability
  198.  
  199.    While the utility of a network architecture based around a bus
  200.    network which can span less than ten metres and support only eight
  201.    hosts may be questionable, the flexibility of IP and in particular,
  202.    IP routing, improves the scalability of this architecture.
  203.  
  204.    Consider a network of eight hosts connected to a SCSI bus in which
  205.    each host acts as a multi-homed host with a second host adapter
  206.    connecting another seven hosts to it.  When configured with IP packet
  207.    routing capability, each of the 64 total hosts may communicate with
  208.    one another at high speed in a packet switched manner.
  209.  
  210.    Depending on the I/O bus capabilities of certain workstations, it may
  211.    also be possible to configure a multi-homed host with a greater
  212.    number of SCSI host adapters, permitting centralised star
  213.    configurations to be constructed.
  214.  
  215.    It should be apparent that for little expense, massively parallel
  216.    virtual machines can be built based upon the IP protocol running over
  217.    the high-bandwidth SCSI protocol.
  218.  
  219.  
  220.  
  221.  
  222.  
  223.  
  224.  
  225.  
  226. Elliston                      Experimental                      [Page 4]
  227.  
  228. RFC 2143             Encapsulating IP with the SCSI             May 1997
  229.  
  230.  
  231. 6.  Possible Applications
  232.  
  233.    Research has been made into the capability of "networks of
  234.    workstations", and their performance compared to supercomputers.  An
  235.    observation that has been made thus far is that bottlenecks exist in
  236.    the channels by which executable code is transported between hosts
  237.    for execution.  A very high-speed network architecture based around
  238.    the Internet protocol would permit a seamless transition of existing
  239.    application software to a high-bandwidth environment.
  240.  
  241.    Other applications that have been considered are server clusters for
  242.    fault-tolerant NFS, World-Wide Web and database services.
  243.  
  244. 7.  Security Considerations
  245.  
  246.    Transmitting IP datagrams across a SCSI bus raises similar security
  247.    issues to other local area networking architectures.  The scale of
  248.    security problems relating to protocols above the data link layer
  249.    should be obvious to a reader current in Internet security.
  250.  
  251. 8.  References
  252.  
  253.    [1]  ANSI X3T9 Technical Committee, "Small Computer System
  254.         Interface - 2", X3T9.2, Project 375D, Revision 10L, September
  255.         1993.
  256.  
  257. 9.  Author's Address
  258.  
  259.    Ben Elliston
  260.    Compucat Research Pty Limited
  261.    Box 7305 Canberra Mail Centre
  262.    Canberra ACT 2610
  263.    Australia
  264.  
  265.    Phone: +61 6 295 1331
  266.    Fax:   +61 6 295 1855
  267.    Email: ben.elliston@compucat.com.au
  268.  
  269.  
  270.  
  271.  
  272.  
  273.  
  274.  
  275.  
  276.  
  277.  
  278.  
  279.  
  280.  
  281.  
  282. Elliston                      Experimental                      [Page 5]
  283.  
  284.