home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Just Call Me Internet / Just Call Me Internet.iso / docs / protocol / std / std5.txt < prev    next >
Text File  |  1997-09-26  |  242KB  |  7,227 lines
  1.  
  2.  
  3. RFC:  791
  4.                                     
  5.                                     
  6.                                     
  7.                                     
  8.                                     
  9.                                     
  10.                                     
  11.                            INTERNET PROTOCOL
  12.                                     
  13.                                     
  14.                          DARPA INTERNET PROGRAM
  15.                                     
  16.                          PROTOCOL SPECIFICATION
  17.                                     
  18.                                     
  19.                                     
  20.                              September 1981
  21.  
  22.  
  23.  
  24.  
  25.  
  26.  
  27.  
  28.  
  29.  
  30.  
  31.  
  32.  
  33.  
  34.                               prepared for
  35.  
  36.                Defense Advanced Research Projects Agency
  37.                 Information Processing Techniques Office
  38.                          1400 Wilson Boulevard
  39.                        Arlington, Virginia  22209
  40.  
  41.  
  42.  
  43.  
  44.  
  45.  
  46.  
  47.                                    by
  48.  
  49.                      Information Sciences Institute
  50.                    University of Southern California
  51.                            4676 Admiralty Way
  52.                    Marina del Rey, California  90291
  53.  
  54.  
  55.  
  56. September 1981                                                          
  57.                                                        Internet Protocol
  58.  
  59.  
  60.  
  61.                            TABLE OF CONTENTS
  62.  
  63.     PREFACE ........................................................ iii
  64.  
  65. 1.  INTRODUCTION ..................................................... 1
  66.  
  67.   1.1  Motivation .................................................... 1
  68.   1.2  Scope ......................................................... 1
  69.   1.3  Interfaces .................................................... 1
  70.   1.4  Operation ..................................................... 2
  71.  
  72. 2.  OVERVIEW ......................................................... 5
  73.  
  74.   2.1  Relation to Other Protocols ................................... 9
  75.   2.2  Model of Operation ............................................ 5
  76.   2.3  Function Description .......................................... 7
  77.   2.4  Gateways ...................................................... 9
  78.  
  79. 3.  SPECIFICATION ................................................... 11
  80.  
  81.   3.1  Internet Header Format ....................................... 11
  82.   3.2  Discussion ................................................... 23
  83.   3.3  Interfaces ................................................... 31
  84.  
  85. APPENDIX A:  Examples & Scenarios ................................... 34
  86. APPENDIX B:  Data Transmission Order ................................ 39
  87.  
  88. GLOSSARY ............................................................ 41
  89.  
  90. REFERENCES .......................................................... 45
  91.  
  92.  
  93.  
  94.  
  95.  
  96.  
  97.  
  98.  
  99.  
  100.  
  101.  
  102.  
  103.  
  104.  
  105.  
  106.  
  107.  
  108.  
  109.  
  110.  
  111.  
  112.                                                                 [Page i]
  113.  
  114.  
  115.                                                           September 1981
  116. Internet Protocol
  117.  
  118.  
  119.  
  120.  
  121.  
  122.  
  123.  
  124.  
  125.  
  126.  
  127.  
  128.  
  129.  
  130.  
  131.  
  132.  
  133.  
  134.  
  135.  
  136.  
  137.  
  138.  
  139.  
  140.  
  141.  
  142.  
  143.  
  144.  
  145.  
  146.  
  147.  
  148.  
  149.  
  150.  
  151.  
  152.  
  153.  
  154.  
  155.  
  156.  
  157.  
  158.  
  159.  
  160.  
  161.  
  162.  
  163.  
  164.  
  165.  
  166.  
  167.  
  168.  
  169.  
  170.  
  171. [Page ii]                                                               
  172.  
  173.  
  174. September 1981                                                          
  175.                                                        Internet Protocol
  176.  
  177.  
  178.  
  179.                                 PREFACE
  180.  
  181.  
  182.  
  183. This document specifies the DoD Standard Internet Protocol.  This
  184. document is based on six earlier editions of the ARPA Internet Protocol
  185. Specification, and the present text draws heavily from them.  There have
  186. been many contributors to this work both in terms of concepts and in
  187. terms of text.  This edition revises aspects of addressing, error
  188. handling, option codes, and the security, precedence, compartments, and
  189. handling restriction features of the internet protocol.
  190.  
  191.                                                            Jon Postel
  192.  
  193.                                                            Editor
  194.  
  195.  
  196.  
  197.  
  198.  
  199.  
  200.  
  201.  
  202.  
  203.  
  204.  
  205.  
  206.  
  207.  
  208.  
  209.  
  210.  
  211.  
  212.  
  213.  
  214.  
  215.  
  216.  
  217.  
  218.  
  219.  
  220.  
  221.  
  222.  
  223.  
  224.  
  225.  
  226.  
  227.  
  228.  
  229.  
  230.                                                               [Page iii]
  231.  
  232.  
  233.  
  234.                                                           September 1981
  235.  
  236.  
  237. RFC:  791
  238. Replaces:  RFC 760
  239. IENs 128, 123, 111,
  240. 80, 54, 44, 41, 28, 26
  241.  
  242.                            INTERNET PROTOCOL
  243.  
  244.                          DARPA INTERNET PROGRAM
  245.                          PROTOCOL SPECIFICATION
  246.  
  247.  
  248.  
  249.                             1.  INTRODUCTION
  250.  
  251. 1.1.  Motivation
  252.  
  253.   The Internet Protocol is designed for use in interconnected systems of
  254.   packet-switched computer communication networks.  Such a system has
  255.   been called a "catenet" [1].  The internet protocol provides for
  256.   transmitting blocks of data called datagrams from sources to
  257.   destinations, where sources and destinations are hosts identified by
  258.   fixed length addresses.  The internet protocol also provides for
  259.   fragmentation and reassembly of long datagrams, if necessary, for
  260.   transmission through "small packet" networks.
  261.  
  262. 1.2.  Scope
  263.  
  264.   The internet protocol is specifically limited in scope to provide the
  265.   functions necessary to deliver a package of bits (an internet
  266.   datagram) from a source to a destination over an interconnected system
  267.   of networks.  There are no mechanisms to augment end-to-end data
  268.   reliability, flow control, sequencing, or other services commonly
  269.   found in host-to-host protocols.  The internet protocol can capitalize
  270.   on the services of its supporting networks to provide various types
  271.   and qualities of service.
  272.  
  273. 1.3.  Interfaces
  274.  
  275.   This protocol is called on by host-to-host protocols in an internet
  276.   environment.  This protocol calls on local network protocols to carry
  277.   the internet datagram to the next gateway or destination host.
  278.  
  279.   For example, a TCP module would call on the internet module to take a
  280.   TCP segment (including the TCP header and user data) as the data
  281.   portion of an internet datagram.  The TCP module would provide the
  282.   addresses and other parameters in the internet header to the internet
  283.   module as arguments of the call.  The internet module would then
  284.   create an internet datagram and call on the local network interface to
  285.   transmit the internet datagram.
  286.  
  287.   In the ARPANET case, for example, the internet module would call on a
  288.  
  289.  
  290.                                                                 [Page 1]
  291.  
  292.  
  293.                                                           September 1981
  294. Internet Protocol
  295. Introduction
  296.  
  297.  
  298.  
  299.   local net module which would add the 1822 leader [2] to the internet
  300.   datagram creating an ARPANET message to transmit to the IMP.  The
  301.   ARPANET address would be derived from the internet address by the
  302.   local network interface and would be the address of some host in the
  303.   ARPANET, that host might be a gateway to other networks.
  304.  
  305. 1.4.  Operation
  306.  
  307.   The internet protocol implements two basic functions:  addressing and
  308.   fragmentation.
  309.  
  310.   The internet modules use the addresses carried in the internet header
  311.   to transmit internet datagrams toward their destinations.  The
  312.   selection of a path for transmission is called routing.
  313.  
  314.   The internet modules use fields in the internet header to fragment and
  315.   reassemble internet datagrams when necessary for transmission through
  316.   "small packet" networks.
  317.  
  318.   The model of operation is that an internet module resides in each host
  319.   engaged in internet communication and in each gateway that
  320.   interconnects networks.  These modules share common rules for
  321.   interpreting address fields and for fragmenting and assembling
  322.   internet datagrams.  In addition, these modules (especially in
  323.   gateways) have procedures for making routing decisions and other
  324.   functions.
  325.  
  326.   The internet protocol treats each internet datagram as an independent
  327.   entity unrelated to any other internet datagram.  There are no
  328.   connections or logical circuits (virtual or otherwise).
  329.  
  330.   The internet protocol uses four key mechanisms in providing its
  331.   service:  Type of Service, Time to Live, Options, and Header Checksum.
  332.  
  333.   The Type of Service is used to indicate the quality of the service
  334.   desired.  The type of service is an abstract or generalized set of
  335.   parameters which characterize the service choices provided in the
  336.   networks that make up the internet.  This type of service indication
  337.   is to be used by gateways to select the actual transmission parameters
  338.   for a particular network, the network to be used for the next hop, or
  339.   the next gateway when routing an internet datagram.
  340.  
  341.   The Time to Live is an indication of an upper bound on the lifetime of
  342.   an internet datagram.  It is set by the sender of the datagram and
  343.   reduced at the points along the route where it is processed.  If the
  344.   time to live reaches zero before the internet datagram reaches its
  345.   destination, the internet datagram is destroyed.  The time to live can
  346.   be thought of as a self destruct time limit.
  347.  
  348.  
  349. [Page 2]                                                                
  350.  
  351.  
  352. September 1981                                                          
  353.                                                        Internet Protocol
  354.                                                             Introduction
  355.  
  356.  
  357.  
  358.   The Options provide for control functions needed or useful in some
  359.   situations but unnecessary for the most common communications.  The
  360.   options include provisions for timestamps, security, and special
  361.   routing.
  362.  
  363.   The Header Checksum provides a verification that the information used
  364.   in processing internet datagram has been transmitted correctly.  The
  365.   data may contain errors.  If the header checksum fails, the internet
  366.   datagram is discarded at once by the entity which detects the error.
  367.  
  368.   The internet protocol does not provide a reliable communication
  369.   facility.  There are no acknowledgments either end-to-end or
  370.   hop-by-hop.  There is no error control for data, only a header
  371.   checksum.  There are no retransmissions.  There is no flow control.
  372.  
  373.   Errors detected may be reported via the Internet Control Message
  374.   Protocol (ICMP) [3] which is implemented in the internet protocol
  375.   module.
  376.  
  377.   
  378.  
  379.  
  380.  
  381.  
  382.  
  383.  
  384.  
  385.  
  386.  
  387.  
  388.  
  389.  
  390.  
  391.  
  392.  
  393.  
  394.  
  395.  
  396.  
  397.  
  398.  
  399.  
  400.  
  401.  
  402.  
  403.  
  404.  
  405.  
  406.  
  407.  
  408.                                                                 [Page 3]
  409.  
  410.  
  411.                                                           September 1981
  412. Internet Protocol
  413.  
  414.  
  415.  
  416.  
  417.  
  418.  
  419.  
  420.  
  421.  
  422.  
  423.  
  424.  
  425.  
  426.  
  427.  
  428.  
  429.  
  430.  
  431.  
  432.  
  433.  
  434.  
  435.  
  436.  
  437.  
  438.  
  439.  
  440.  
  441.  
  442.  
  443.  
  444.  
  445.  
  446.  
  447.  
  448.  
  449.  
  450.  
  451.  
  452.  
  453.  
  454.  
  455.  
  456.  
  457.  
  458.  
  459.  
  460.  
  461.  
  462.  
  463.  
  464.  
  465.  
  466.  
  467. [Page 4]                                                                
  468.  
  469.  
  470. September 1981                                                          
  471.                                                        Internet Protocol
  472.  
  473.  
  474.  
  475.                               2.  OVERVIEW
  476.  
  477. 2.1.  Relation to Other Protocols
  478.  
  479.   The following diagram illustrates the place of the internet protocol
  480.   in the protocol hierarchy:
  481.  
  482.                                     
  483.                  +------+ +-----+ +-----+     +-----+  
  484.                  |Telnet| | FTP | | TFTP| ... | ... |  
  485.                  +------+ +-----+ +-----+     +-----+  
  486.                        |   |         |           |     
  487.                       +-----+     +-----+     +-----+  
  488.                       | TCP |     | UDP | ... | ... |  
  489.                       +-----+     +-----+     +-----+  
  490.                          |           |           |     
  491.                       +--------------------------+----+
  492.                       |    Internet Protocol & ICMP   |
  493.                       +--------------------------+----+
  494.                                      |                 
  495.                         +---------------------------+  
  496.                         |   Local Network Protocol  |  
  497.                         +---------------------------+  
  498.  
  499.                          Protocol Relationships
  500.  
  501.                                Figure 1.
  502.  
  503.   Internet protocol interfaces on one side to the higher level
  504.   host-to-host protocols and on the other side to the local network
  505.   protocol.  In this context a "local network" may be a small network in
  506.   a building or a large network such as the ARPANET.
  507.  
  508. 2.2.  Model of Operation
  509.  
  510.   The  model of operation for transmitting a datagram from one
  511.   application program to another is illustrated by the following
  512.   scenario:
  513.  
  514.     We suppose that this transmission will involve one intermediate
  515.     gateway.
  516.  
  517.     The sending application program prepares its data and calls on its
  518.     local internet module to send that data as a datagram and passes the
  519.     destination address and other parameters as arguments of the call.
  520.  
  521.     The internet module prepares a datagram header and attaches the data
  522.     to it.  The internet module determines a local network address for
  523.     this internet address, in this case it is the address of a gateway.
  524.  
  525.  
  526.                                                                 [Page 5]
  527.  
  528.  
  529.                                                           September 1981
  530. Internet Protocol
  531. Overview
  532.  
  533.  
  534.  
  535.     It sends this datagram and the local network address to the local
  536.     network interface.
  537.  
  538.     The local network interface creates a local network header, and
  539.     attaches the datagram to it, then sends the result via the local
  540.     network.
  541.  
  542.     The datagram arrives at a gateway host wrapped in the local network
  543.     header, the local network interface strips off this header, and
  544.     turns the datagram over to the internet module.  The internet module
  545.     determines from the internet address that the datagram is to be
  546.     forwarded to another host in a second network.  The internet module
  547.     determines a local net address for the destination host.  It calls
  548.     on the local network interface for that network to send the
  549.     datagram.
  550.  
  551.     This local network interface creates a local network header and
  552.     attaches the datagram sending the result to the destination host.
  553.  
  554.     At this destination host the datagram is stripped of the local net
  555.     header by the local network interface and handed to the internet
  556.     module.
  557.  
  558.     The internet module determines that the datagram is for an
  559.     application program in this host.  It passes the data to the
  560.     application program in response to a system call, passing the source
  561.     address and other parameters as results of the call.
  562.  
  563.                                     
  564.    Application                                           Application
  565.    Program                                                   Program
  566.          \                                                   /      
  567.        Internet Module      Internet Module      Internet Module    
  568.              \                 /       \                /           
  569.              LNI-1          LNI-1      LNI-2         LNI-2          
  570.                 \           /             \          /              
  571.                Local Network 1           Local Network 2            
  572.  
  573.  
  574.  
  575.                             Transmission Path
  576.  
  577.                                 Figure 2
  578.  
  579.  
  580.  
  581.  
  582.  
  583.  
  584.  
  585. [Page 6]                                                                
  586.  
  587.  
  588. September 1981                                                          
  589.                                                        Internet Protocol
  590.                                                                 Overview
  591.  
  592.  
  593.  
  594. 2.3.  Function Description
  595.  
  596.   The function or purpose of Internet Protocol is to move datagrams
  597.   through an interconnected set of networks.  This is done by passing
  598.   the datagrams from one internet module to another until the
  599.   destination is reached.  The internet modules reside in hosts and
  600.   gateways in the internet system.  The datagrams are routed from one
  601.   internet module to another through individual networks based on the
  602.   interpretation of an internet address.  Thus, one important mechanism
  603.   of the internet protocol is the internet address.
  604.  
  605.   In the routing of messages from one internet module to another,
  606.   datagrams may need to traverse a network whose maximum packet size is
  607.   smaller than the size of the datagram.  To overcome this difficulty, a
  608.   fragmentation mechanism is provided in the internet protocol.
  609.  
  610.   Addressing
  611.  
  612.     A distinction is made between names, addresses, and routes [4].   A
  613.     name indicates what we seek.  An address indicates where it is.  A
  614.     route indicates how to get there.  The internet protocol deals
  615.     primarily with addresses.  It is the task of higher level (i.e.,
  616.     host-to-host or application) protocols to make the mapping from
  617.     names to addresses.   The internet module maps internet addresses to
  618.     local net addresses.  It is the task of lower level (i.e., local net
  619.     or gateways) procedures to make the mapping from local net addresses
  620.     to routes.
  621.  
  622.     Addresses are fixed length of four octets (32 bits).  An address
  623.     begins with a network number, followed by local address (called the
  624.     "rest" field).  There are three formats or classes of internet
  625.     addresses:  in class a, the high order bit is zero, the next 7 bits
  626.     are the network, and the last 24 bits are the local address; in
  627.     class b, the high order two bits are one-zero, the next 14 bits are
  628.     the network and the last 16 bits are the local address; in class c,
  629.     the high order three bits are one-one-zero, the next 21 bits are the
  630.     network and the last 8 bits are the local address.
  631.  
  632.     Care must be taken in mapping internet addresses to local net
  633.     addresses; a single physical host must be able to act as if it were
  634.     several distinct hosts to the extent of using several distinct
  635.     internet addresses.  Some hosts will also have several physical
  636.     interfaces (multi-homing).
  637.  
  638.     That is, provision must be made for a host to have several physical
  639.     interfaces to the network with each having several logical internet
  640.     addresses.
  641.  
  642.  
  643.  
  644.                                                                 [Page 7]
  645.  
  646.  
  647.                                                           September 1981
  648. Internet Protocol
  649. Overview
  650.  
  651.  
  652.  
  653.     Examples of address mappings may be found in "Address Mappings" [5].
  654.  
  655.   Fragmentation
  656.  
  657.     Fragmentation of an internet datagram is necessary when it
  658.     originates in a local net that allows a large packet size and must
  659.     traverse a local net that limits packets to a smaller size to reach
  660.     its destination.
  661.  
  662.     An internet datagram can be marked "don't fragment."  Any internet
  663.     datagram so marked is not to be internet fragmented under any
  664.     circumstances.  If internet datagram marked don't fragment cannot be
  665.     delivered to its destination without fragmenting it, it is to be
  666.     discarded instead.
  667.  
  668.     Fragmentation, transmission and reassembly across a local network
  669.     which is invisible to the internet protocol module is called
  670.     intranet fragmentation and may be used [6].
  671.  
  672.     The internet fragmentation and reassembly procedure needs to be able
  673.     to break a datagram into an almost arbitrary number of pieces that
  674.     can be later reassembled.  The receiver of the fragments uses the
  675.     identification field to ensure that fragments of different datagrams
  676.     are not mixed.  The fragment offset field tells the receiver the
  677.     position of a fragment in the original datagram.  The fragment
  678.     offset and length determine the portion of the original datagram
  679.     covered by this fragment.  The more-fragments flag indicates (by
  680.     being reset) the last fragment.  These fields provide sufficient
  681.     information to reassemble datagrams.
  682.  
  683.     The identification field is used to distinguish the fragments of one
  684.     datagram from those of another.  The originating protocol module of
  685.     an internet datagram sets the identification field to a value that
  686.     must be unique for that source-destination pair and protocol for the
  687.     time the datagram will be active in the internet system.  The
  688.     originating protocol module of a complete datagram sets the
  689.     more-fragments flag to zero and the fragment offset to zero.
  690.  
  691.     To fragment a long internet datagram, an internet protocol module
  692.     (for example, in a gateway), creates two new internet datagrams and
  693.     copies the contents of the internet header fields from the long
  694.     datagram into both new internet headers.  The data of the long
  695.     datagram is divided into two portions on a 8 octet (64 bit) boundary
  696.     (the second portion might not be an integral multiple of 8 octets,
  697.     but the first must be).  Call the number of 8 octet blocks in the
  698.     first portion NFB (for Number of Fragment Blocks).  The first
  699.     portion of the data is placed in the first new internet datagram,
  700.     and the total length field is set to the length of the first
  701.  
  702.  
  703. [Page 8] 
  704.  
  705.  
  706. September 1981 
  707.                                                        Internet Protocol
  708.                                                                 Overview
  709.  
  710.  
  711.  
  712.     datagram.  The more-fragments flag is set to one.  The second
  713.     portion of the data is placed in the second new internet datagram,
  714.     and the total length field is set to the length of the second
  715.     datagram.  The more-fragments flag carries the same value as the
  716.     long datagram.  The fragment offset field of the second new internet
  717.     datagram is set to the value of that field in the long datagram plus
  718.     NFB.
  719.  
  720.     This procedure can be generalized for an n-way split, rather than
  721.     the two-way split described.
  722.  
  723.     To assemble the fragments of an internet datagram, an internet
  724.     protocol module (for example at a destination host) combines
  725.     internet datagrams that all have the same value for the four fields:
  726.     identification, source, destination, and protocol.  The combination
  727.     is done by placing the data portion of each fragment in the relative
  728.     position indicated by the fragment offset in that fragment's
  729.     internet header.  The first fragment will have the fragment offset
  730.     zero, and the last fragment will have the more-fragments flag reset
  731.     to zero.
  732.  
  733. 2.4.  Gateways
  734.  
  735.   Gateways implement internet protocol to forward datagrams between
  736.   networks.  Gateways also implement the Gateway to Gateway Protocol
  737.   (GGP) [7] to coordinate routing and other internet control
  738.   information.
  739.  
  740.   In a gateway the higher level protocols need not be implemented and
  741.   the GGP functions are added to the IP module.
  742.  
  743.                                     
  744.                    +-------------------------------+   
  745.                    | Internet Protocol & ICMP & GGP|   
  746.                    +-------------------------------+   
  747.                            |                 |         
  748.                  +---------------+   +---------------+ 
  749.                  |   Local Net   |   |   Local Net   | 
  750.                  +---------------+   +---------------+ 
  751.  
  752.                            Gateway Protocols
  753.  
  754.                                Figure 3.
  755.  
  756.   
  757.  
  758.  
  759.  
  760.  
  761.  
  762.                                                                 [Page 9]
  763.  
  764.  
  765.                                                           September 1981
  766. Internet Protocol
  767.  
  768.  
  769.  
  770.  
  771.  
  772.  
  773.  
  774.  
  775.  
  776.  
  777.  
  778.  
  779.  
  780.  
  781.  
  782.  
  783.  
  784.  
  785.  
  786.  
  787.  
  788.  
  789.  
  790.  
  791.  
  792.  
  793.  
  794.  
  795.  
  796.  
  797.  
  798.  
  799.  
  800.  
  801.  
  802.  
  803.  
  804.  
  805.  
  806.  
  807.  
  808.  
  809.  
  810.  
  811.  
  812.  
  813.  
  814.  
  815.  
  816.  
  817.  
  818.  
  819.  
  820.  
  821. [Page 10]                                                               
  822.  
  823.  
  824. September 1981                                                          
  825.                                                        Internet Protocol
  826.  
  827.  
  828.  
  829.                            3.  SPECIFICATION
  830.  
  831. 3.1.  Internet Header Format
  832.  
  833.   A summary of the contents of the internet header follows:
  834.  
  835.                                     
  836.     0                   1                   2                   3   
  837.     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 
  838.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  839.    |Version|  IHL  |Type of Service|          Total Length         |
  840.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  841.    |         Identification        |Flags|      Fragment Offset    |
  842.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  843.    |  Time to Live |    Protocol   |         Header Checksum       |
  844.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  845.    |                       Source Address                          |
  846.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  847.    |                    Destination Address                        |
  848.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  849.    |                    Options                    |    Padding    |
  850.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  851.  
  852.                     Example Internet Datagram Header
  853.  
  854.                                Figure 4.
  855.  
  856.   Note that each tick mark represents one bit position.
  857.  
  858.   Version:  4 bits
  859.  
  860.     The Version field indicates the format of the internet header.  This
  861.     document describes version 4.
  862.  
  863.   IHL:  4 bits
  864.  
  865.     Internet Header Length is the length of the internet header in 32
  866.     bit words, and thus points to the beginning of the data.  Note that
  867.     the minimum value for a correct header is 5.
  868.  
  869.  
  870.  
  871.  
  872.  
  873.  
  874.  
  875.  
  876.  
  877.  
  878.  
  879.  
  880.                                                                [Page 11]
  881.  
  882.  
  883.                                                           September 1981
  884. Internet Protocol
  885. Specification
  886.  
  887.  
  888.  
  889.   Type of Service:  8 bits
  890.  
  891.     The Type of Service provides an indication of the abstract
  892.     parameters of the quality of service desired.  These parameters are
  893.     to be used to guide the selection of the actual service parameters
  894.     when transmitting a datagram through a particular network.  Several
  895.     networks offer service precedence, which somehow treats high
  896.     precedence traffic as more important than other traffic (generally
  897.     by accepting only traffic above a certain precedence at time of high
  898.     load).  The major choice is a three way tradeoff between low-delay,
  899.     high-reliability, and high-throughput.
  900.  
  901.       Bits 0-2:  Precedence.
  902.       Bit    3:  0 = Normal Delay,      1 = Low Delay.
  903.       Bits   4:  0 = Normal Throughput, 1 = High Throughput.
  904.       Bits   5:  0 = Normal Relibility, 1 = High Relibility.
  905.       Bit  6-7:  Reserved for Future Use.
  906.  
  907.          0     1     2     3     4     5     6     7
  908.       +-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
  909.       |                 |     |     |     |     |     |
  910.       |   PRECEDENCE    |  D  |  T  |  R  |  0  |  0  |
  911.       |                 |     |     |     |     |     |
  912.       +-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
  913.  
  914.         Precedence
  915.  
  916.           111 - Network Control
  917.           110 - Internetwork Control
  918.           101 - CRITIC/ECP
  919.           100 - Flash Override
  920.           011 - Flash
  921.           010 - Immediate
  922.           001 - Priority
  923.           000 - Routine
  924.  
  925.     The use of the Delay, Throughput, and Reliability indications may
  926.     increase the cost (in some sense) of the service.  In many networks
  927.     better performance for one of these parameters is coupled with worse
  928.     performance on another.  Except for very unusual cases at most two
  929.     of these three indications should be set.
  930.  
  931.     The type of service is used to specify the treatment of the datagram
  932.     during its transmission through the internet system.  Example
  933.     mappings of the internet type of service to the actual service
  934.     provided on networks such as AUTODIN II, ARPANET, SATNET, and PRNET
  935.     is given in "Service Mappings" [8].
  936.  
  937.  
  938.  
  939. [Page 12]                                                               
  940.  
  941.  
  942. September 1981                                                          
  943.                                                        Internet Protocol
  944.                                                            Specification
  945.  
  946.  
  947.  
  948.     The Network Control precedence designation is intended to be used
  949.     within a network only.  The actual use and control of that
  950.     designation is up to each network. The Internetwork Control
  951.     designation is intended for use by gateway control originators only.
  952.     If the actual use of these precedence designations is of concern to
  953.     a particular network, it is the responsibility of that network to
  954.     control the access to, and use of, those precedence designations.
  955.  
  956.   Total Length:  16 bits
  957.  
  958.     Total Length is the length of the datagram, measured in octets,
  959.     including internet header and data.  This field allows the length of
  960.     a datagram to be up to 65,535 octets.  Such long datagrams are
  961.     impractical for most hosts and networks.  All hosts must be prepared
  962.     to accept datagrams of up to 576 octets (whether they arrive whole
  963.     or in fragments).  It is recommended that hosts only send datagrams
  964.     larger than 576 octets if they have assurance that the destination
  965.     is prepared to accept the larger datagrams.
  966.  
  967.     The number 576 is selected to allow a reasonable sized data block to
  968.     be transmitted in addition to the required header information.  For
  969.     example, this size allows a data block of 512 octets plus 64 header
  970.     octets to fit in a datagram.  The maximal internet header is 60
  971.     octets, and a typical internet header is 20 octets, allowing a
  972.     margin for headers of higher level protocols.
  973.  
  974.   Identification:  16 bits
  975.  
  976.     An identifying value assigned by the sender to aid in assembling the
  977.     fragments of a datagram.
  978.  
  979.   Flags:  3 bits
  980.  
  981.     Various Control Flags.
  982.  
  983.       Bit 0: reserved, must be zero
  984.       Bit 1: (DF) 0 = May Fragment,  1 = Don't Fragment.
  985.       Bit 2: (MF) 0 = Last Fragment, 1 = More Fragments.
  986.  
  987.           0   1   2
  988.         +---+---+---+
  989.         |   | D | M |
  990.         | 0 | F | F |
  991.         +---+---+---+
  992.  
  993.   Fragment Offset:  13 bits
  994.  
  995.     This field indicates where in the datagram this fragment belongs.
  996.  
  997.  
  998.                                                                [Page 13]
  999.  
  1000.  
  1001.                                                           September 1981
  1002. Internet Protocol
  1003. Specification
  1004.  
  1005.  
  1006.  
  1007.     The fragment offset is measured in units of 8 octets (64 bits).  The
  1008.     first fragment has offset zero.
  1009.  
  1010.   Time to Live:  8 bits
  1011.  
  1012.     This field indicates the maximum time the datagram is allowed to
  1013.     remain in the internet system.  If this field contains the value
  1014.     zero, then the datagram must be destroyed.  This field is modified
  1015.     in internet header processing.  The time is measured in units of
  1016.     seconds, but since every module that processes a datagram must
  1017.     decrease the TTL by at least one even if it process the datagram in
  1018.     less than a second, the TTL must be thought of only as an upper
  1019.     bound on the time a datagram may exist.  The intention is to cause
  1020.     undeliverable datagrams to be discarded, and to bound the maximum
  1021.     datagram lifetime.
  1022.  
  1023.   Protocol:  8 bits
  1024.  
  1025.     This field indicates the next level protocol used in the data
  1026.     portion of the internet datagram.  The values for various protocols
  1027.     are specified in "Assigned Numbers" [9].
  1028.  
  1029.   Header Checksum:  16 bits
  1030.  
  1031.     A checksum on the header only.  Since some header fields change
  1032.     (e.g., time to live), this is recomputed and verified at each point
  1033.     that the internet header is processed.
  1034.  
  1035.     The checksum algorithm is:
  1036.  
  1037.       The checksum field is the 16 bit one's complement of the one's
  1038.       complement sum of all 16 bit words in the header.  For purposes of
  1039.       computing the checksum, the value of the checksum field is zero.
  1040.  
  1041.     This is a simple to compute checksum and experimental evidence
  1042.     indicates it is adequate, but it is provisional and may be replaced
  1043.     by a CRC procedure, depending on further experience.
  1044.  
  1045.   Source Address:  32 bits
  1046.  
  1047.     The source address.  See section 3.2.
  1048.  
  1049.   Destination Address:  32 bits
  1050.  
  1051.     The destination address.  See section 3.2.
  1052.  
  1053.  
  1054.  
  1055.  
  1056.  
  1057. [Page 14]                                                               
  1058.  
  1059.  
  1060. September 1981                                                          
  1061.                                                        Internet Protocol
  1062.                                                            Specification
  1063.  
  1064.  
  1065.  
  1066.   Options:  variable
  1067.  
  1068.     The options may appear or not in datagrams.  They must be
  1069.     implemented by all IP modules (host and gateways).  What is optional
  1070.     is their transmission in any particular datagram, not their
  1071.     implementation.
  1072.  
  1073.     In some environments the security option may be required in all
  1074.     datagrams.
  1075.  
  1076.     The option field is variable in length.  There may be zero or more
  1077.     options.  There are two cases for the format of an option:
  1078.  
  1079.       Case 1:  A single octet of option-type.
  1080.  
  1081.       Case 2:  An option-type octet, an option-length octet, and the
  1082.                actual option-data octets.
  1083.  
  1084.     The option-length octet counts the option-type octet and the
  1085.     option-length octet as well as the option-data octets.
  1086.  
  1087.     The option-type octet is viewed as having 3 fields:
  1088.  
  1089.       1 bit   copied flag,
  1090.       2 bits  option class,
  1091.       5 bits  option number.
  1092.  
  1093.     The copied flag indicates that this option is copied into all
  1094.     fragments on fragmentation.
  1095.  
  1096.       0 = not copied
  1097.       1 = copied
  1098.  
  1099.     The option classes are:
  1100.  
  1101.       0 = control
  1102.       1 = reserved for future use
  1103.       2 = debugging and measurement
  1104.       3 = reserved for future use
  1105.  
  1106.  
  1107.  
  1108.  
  1109.  
  1110.  
  1111.  
  1112.  
  1113.  
  1114.  
  1115.  
  1116.                                                                [Page 15]
  1117.  
  1118.  
  1119.                                                           September 1981
  1120. Internet Protocol
  1121. Specification
  1122.  
  1123.  
  1124.  
  1125.     The following internet options are defined:
  1126.  
  1127.       CLASS NUMBER LENGTH DESCRIPTION
  1128.       ----- ------ ------ -----------
  1129.         0     0      -    End of Option list.  This option occupies only
  1130.                           1 octet; it has no length octet.
  1131.         0     1      -    No Operation.  This option occupies only 1
  1132.                           octet; it has no length octet.
  1133.         0     2     11    Security.  Used to carry Security,
  1134.                           Compartmentation, User Group (TCC), and
  1135.                           Handling Restriction Codes compatible with DOD
  1136.                           requirements.
  1137.         0     3     var.  Loose Source Routing.  Used to route the
  1138.                           internet datagram based on information
  1139.                           supplied by the source.
  1140.         0     9     var.  Strict Source Routing.  Used to route the
  1141.                           internet datagram based on information
  1142.                           supplied by the source.
  1143.         0     7     var.  Record Route.  Used to trace the route an
  1144.                           internet datagram takes.
  1145.         0     8      4    Stream ID.  Used to carry the stream
  1146.                           identifier.
  1147.         2     4     var.  Internet Timestamp.
  1148.  
  1149.       
  1150.  
  1151.     Specific Option Definitions
  1152.  
  1153.       End of Option List
  1154.  
  1155.         +--------+
  1156.         |00000000|
  1157.         +--------+
  1158.           Type=0
  1159.  
  1160.         This option indicates the end of the option list.  This might
  1161.         not coincide with the end of the internet header according to
  1162.         the internet header length.  This is used at the end of all
  1163.         options, not the end of each option, and need only be used if
  1164.         the end of the options would not otherwise coincide with the end
  1165.         of the internet header.
  1166.  
  1167.         May be copied, introduced, or deleted on fragmentation, or for
  1168.         any other reason.
  1169.  
  1170.  
  1171.  
  1172.  
  1173.  
  1174.  
  1175. [Page 16]                                                               
  1176.  
  1177.  
  1178. September 1981                                                          
  1179.                                                        Internet Protocol
  1180.                                                            Specification
  1181.  
  1182.  
  1183.  
  1184.       No Operation
  1185.  
  1186.         +--------+
  1187.         |00000001|
  1188.         +--------+
  1189.           Type=1
  1190.  
  1191.         This option may be used between options, for example, to align
  1192.         the beginning of a subsequent option on a 32 bit boundary.
  1193.  
  1194.         May be copied, introduced, or deleted on fragmentation, or for
  1195.         any other reason.
  1196.  
  1197.       Security
  1198.  
  1199.         This option provides a way for hosts to send security,
  1200.         compartmentation, handling restrictions, and TCC (closed user
  1201.         group) parameters.  The format for this option is as follows:
  1202.  
  1203.           +--------+--------+---//---+---//---+---//---+---//---+
  1204.           |10000010|00001011|SSS  SSS|CCC  CCC|HHH  HHH|  TCC   |
  1205.           +--------+--------+---//---+---//---+---//---+---//---+
  1206.            Type=130 Length=11
  1207.  
  1208.         Security (S field):  16 bits
  1209.  
  1210.           Specifies one of 16 levels of security (eight of which are
  1211.           reserved for future use).
  1212.  
  1213.             00000000 00000000 - Unclassified
  1214.             11110001 00110101 - Confidential
  1215.             01111000 10011010 - EFTO
  1216.             10111100 01001101 - MMMM
  1217.             01011110 00100110 - PROG
  1218.             10101111 00010011 - Restricted
  1219.             11010111 10001000 - Secret
  1220.             01101011 11000101 - Top Secret
  1221.             00110101 11100010 - (Reserved for future use)
  1222.             10011010 11110001 - (Reserved for future use)
  1223.             01001101 01111000 - (Reserved for future use)
  1224.             00100100 10111101 - (Reserved for future use)
  1225.             00010011 01011110 - (Reserved for future use)
  1226.             10001001 10101111 - (Reserved for future use)
  1227.             11000100 11010110 - (Reserved for future use)
  1228.             11100010 01101011 - (Reserved for future use)
  1229.  
  1230.  
  1231.  
  1232.  
  1233.  
  1234.                                                                [Page 17]
  1235.  
  1236.  
  1237.                                                           September 1981
  1238. Internet Protocol
  1239. Specification
  1240.  
  1241.  
  1242.  
  1243.         Compartments (C field):  16 bits
  1244.  
  1245.           An all zero value is used when the information transmitted is
  1246.           not compartmented.  Other values for the compartments field
  1247.           may be obtained from the Defense Intelligence Agency.
  1248.  
  1249.         Handling Restrictions (H field):  16 bits
  1250.  
  1251.           The values for the control and release markings are
  1252.           alphanumeric digraphs and are defined in the Defense
  1253.           Intelligence Agency Manual DIAM 65-19, "Standard Security
  1254.           Markings".
  1255.  
  1256.         Transmission Control Code (TCC field):  24 bits
  1257.  
  1258.           Provides a means to segregate traffic and define controlled
  1259.           communities of interest among subscribers. The TCC values are
  1260.           trigraphs, and are available from HQ DCA Code 530.
  1261.  
  1262.         Must be copied on fragmentation.  This option appears at most
  1263.         once in a datagram.
  1264.  
  1265.       Loose Source and Record Route
  1266.  
  1267.         +--------+--------+--------+---------//--------+
  1268.         |10000011| length | pointer|     route data    |
  1269.         +--------+--------+--------+---------//--------+
  1270.          Type=131
  1271.  
  1272.         The loose source and record route (LSRR) option provides a means
  1273.         for the source of an internet datagram to supply routing
  1274.         information to be used by the gateways in forwarding the
  1275.         datagram to the destination, and to record the route
  1276.         information.
  1277.  
  1278.         The option begins with the option type code.  The second octet
  1279.         is the option length which includes the option type code and the
  1280.         length octet, the pointer octet, and length-3 octets of route
  1281.         data.  The third octet is the pointer into the route data
  1282.         indicating the octet which begins the next source address to be
  1283.         processed.  The pointer is relative to this option, and the
  1284.         smallest legal value for the pointer is 4.
  1285.  
  1286.         A route data is composed of a series of internet addresses.
  1287.         Each internet address is 32 bits or 4 octets.  If the pointer is
  1288.         greater than the length, the source route is empty (and the
  1289.         recorded route full) and the routing is to be based on the
  1290.         destination address field.
  1291.  
  1292.  
  1293. [Page 18]                                                               
  1294.  
  1295.  
  1296. September 1981                                                          
  1297.                                                        Internet Protocol
  1298.                                                            Specification
  1299.  
  1300.  
  1301.  
  1302.         If the address in destination address field has been reached and
  1303.         the pointer is not greater than the length, the next address in
  1304.         the source route replaces the address in the destination address
  1305.         field, and the recorded route address replaces the source
  1306.         address just used, and pointer is increased by four.
  1307.  
  1308.         The recorded route address is the internet module's own internet
  1309.         address as known in the environment into which this datagram is
  1310.         being forwarded.
  1311.  
  1312.         This procedure of replacing the source route with the recorded
  1313.         route (though it is in the reverse of the order it must be in to
  1314.         be used as a source route) means the option (and the IP header
  1315.         as a whole) remains a constant length as the datagram progresses
  1316.         through the internet.
  1317.  
  1318.         This option is a loose source route because the gateway or host
  1319.         IP is allowed to use any route of any number of other
  1320.         intermediate gateways to reach the next address in the route.
  1321.  
  1322.         Must be copied on fragmentation.  Appears at most once in a
  1323.         datagram.
  1324.  
  1325.       Strict Source and Record Route
  1326.  
  1327.         +--------+--------+--------+---------//--------+
  1328.         |10001001| length | pointer|     route data    |
  1329.         +--------+--------+--------+---------//--------+
  1330.          Type=137
  1331.  
  1332.         The strict source and record route (SSRR) option provides a
  1333.         means for the source of an internet datagram to supply routing
  1334.         information to be used by the gateways in forwarding the
  1335.         datagram to the destination, and to record the route
  1336.         information.
  1337.  
  1338.         The option begins with the option type code.  The second octet
  1339.         is the option length which includes the option type code and the
  1340.         length octet, the pointer octet, and length-3 octets of route
  1341.         data.  The third octet is the pointer into the route data
  1342.         indicating the octet which begins the next source address to be
  1343.         processed.  The pointer is relative to this option, and the
  1344.         smallest legal value for the pointer is 4.
  1345.  
  1346.         A route data is composed of a series of internet addresses.
  1347.         Each internet address is 32 bits or 4 octets.  If the pointer is
  1348.         greater than the length, the source route is empty (and the
  1349.  
  1350.  
  1351.  
  1352.                                                                [Page 19]
  1353.  
  1354.  
  1355.                                                           September 1981
  1356. Internet Protocol
  1357. Specification
  1358.  
  1359.  
  1360.  
  1361.         recorded route full) and the routing is to be based on the
  1362.         destination address field.
  1363.  
  1364.         If the address in destination address field has been reached and
  1365.         the pointer is not greater than the length, the next address in
  1366.         the source route replaces the address in the destination address
  1367.         field, and the recorded route address replaces the source
  1368.         address just used, and pointer is increased by four.
  1369.  
  1370.         The recorded route address is the internet module's own internet
  1371.         address as known in the environment into which this datagram is
  1372.         being forwarded.
  1373.  
  1374.         This procedure of replacing the source route with the recorded
  1375.         route (though it is in the reverse of the order it must be in to
  1376.         be used as a source route) means the option (and the IP header
  1377.         as a whole) remains a constant length as the datagram progresses
  1378.         through the internet.
  1379.  
  1380.         This option is a strict source route because the gateway or host
  1381.         IP must send the datagram directly to the next address in the
  1382.         source route through only the directly connected network
  1383.         indicated in the next address to reach the next gateway or host
  1384.         specified in the route.
  1385.  
  1386.         Must be copied on fragmentation.  Appears at most once in a
  1387.         datagram.
  1388.  
  1389.       Record Route
  1390.  
  1391.         +--------+--------+--------+---------//--------+
  1392.         |00000111| length | pointer|     route data    |
  1393.         +--------+--------+--------+---------//--------+
  1394.           Type=7
  1395.  
  1396.         The record route option provides a means to record the route of
  1397.         an internet datagram.
  1398.  
  1399.         The option begins with the option type code.  The second octet
  1400.         is the option length which includes the option type code and the
  1401.         length octet, the pointer octet, and length-3 octets of route
  1402.         data.  The third octet is the pointer into the route data
  1403.         indicating the octet which begins the next area to store a route
  1404.         address.  The pointer is relative to this option, and the
  1405.         smallest legal value for the pointer is 4.
  1406.  
  1407.         A recorded route is composed of a series of internet addresses.
  1408.         Each internet address is 32 bits or 4 octets.  If the pointer is
  1409.  
  1410.  
  1411. [Page 20]                                                               
  1412.  
  1413.  
  1414. September 1981                                                          
  1415.                                                        Internet Protocol
  1416.                                                            Specification
  1417.  
  1418.  
  1419.  
  1420.         greater than the length, the recorded route data area is full.
  1421.         The originating host must compose this option with a large
  1422.         enough route data area to hold all the address expected.  The
  1423.         size of the option does not change due to adding addresses.  The
  1424.         intitial contents of the route data area must be zero.
  1425.  
  1426.         When an internet module routes a datagram it checks to see if
  1427.         the record route option is present.  If it is, it inserts its
  1428.         own internet address as known in the environment into which this
  1429.         datagram is being forwarded into the recorded route begining at
  1430.         the octet indicated by the pointer, and increments the pointer
  1431.         by four.
  1432.  
  1433.         If the route data area is already full (the pointer exceeds the
  1434.         length) the datagram is forwarded without inserting the address
  1435.         into the recorded route.  If there is some room but not enough
  1436.         room for a full address to be inserted, the original datagram is
  1437.         considered to be in error and is discarded.  In either case an
  1438.         ICMP parameter problem message may be sent to the source
  1439.         host [3].
  1440.  
  1441.         Not copied on fragmentation, goes in first fragment only.
  1442.         Appears at most once in a datagram.
  1443.  
  1444.       Stream Identifier
  1445.  
  1446.         +--------+--------+--------+--------+
  1447.         |10001000|00000010|    Stream ID    |
  1448.         +--------+--------+--------+--------+
  1449.          Type=136 Length=4
  1450.  
  1451.         This option provides a way for the 16-bit SATNET stream
  1452.         identifier to be carried through networks that do not support
  1453.         the stream concept.
  1454.  
  1455.         Must be copied on fragmentation.  Appears at most once in a
  1456.         datagram.
  1457.  
  1458.  
  1459.  
  1460.  
  1461.  
  1462.  
  1463.  
  1464.  
  1465.  
  1466.  
  1467.  
  1468.  
  1469.  
  1470.                                                                [Page 21]
  1471.  
  1472.  
  1473.                                                           September 1981
  1474. Internet Protocol
  1475. Specification
  1476.  
  1477.  
  1478.  
  1479.       Internet Timestamp
  1480.  
  1481.         +--------+--------+--------+--------+
  1482.         |01000100| length | pointer|oflw|flg|
  1483.         +--------+--------+--------+--------+
  1484.         |         internet address          |
  1485.         +--------+--------+--------+--------+
  1486.         |             timestamp             |
  1487.         +--------+--------+--------+--------+
  1488.         |                 .                 |
  1489.                           .
  1490.                           .
  1491.         Type = 68
  1492.  
  1493.         The Option Length is the number of octets in the option counting
  1494.         the type, length, pointer, and overflow/flag octets (maximum
  1495.         length 40).
  1496.  
  1497.         The Pointer is the number of octets from the beginning of this
  1498.         option to the end of timestamps plus one (i.e., it points to the
  1499.         octet beginning the space for next timestamp).  The smallest
  1500.         legal value is 5.  The timestamp area is full when the pointer
  1501.         is greater than the length.
  1502.  
  1503.         The Overflow (oflw) [4 bits] is the number of IP modules that
  1504.         cannot register timestamps due to lack of space.
  1505.  
  1506.         The Flag (flg) [4 bits] values are
  1507.  
  1508.           0 -- time stamps only, stored in consecutive 32-bit words,
  1509.  
  1510.           1 -- each timestamp is preceded with internet address of the
  1511.                registering entity,
  1512.  
  1513.           3 -- the internet address fields are prespecified.  An IP
  1514.                module only registers its timestamp if it matches its own
  1515.                address with the next specified internet address.
  1516.  
  1517.         The Timestamp is a right-justified, 32-bit timestamp in
  1518.         milliseconds since midnight UT.  If the time is not available in
  1519.         milliseconds or cannot be provided with respect to midnight UT
  1520.         then any time may be inserted as a timestamp provided the high
  1521.         order bit of the timestamp field is set to one to indicate the
  1522.         use of a non-standard value.
  1523.  
  1524.         The originating host must compose this option with a large
  1525.         enough timestamp data area to hold all the timestamp information
  1526.         expected.  The size of the option does not change due to adding
  1527.  
  1528.  
  1529. [Page 22]                                                               
  1530.  
  1531.  
  1532. September 1981                                                          
  1533.                                                        Internet Protocol
  1534.                                                            Specification
  1535.  
  1536.  
  1537.  
  1538.         timestamps.  The intitial contents of the timestamp data area
  1539.         must be zero or internet address/zero pairs.
  1540.  
  1541.         If the timestamp data area is already full (the pointer exceeds
  1542.         the length) the datagram is forwarded without inserting the
  1543.         timestamp, but the overflow count is incremented by one.
  1544.  
  1545.         If there is some room but not enough room for a full timestamp
  1546.         to be inserted, or the overflow count itself overflows, the
  1547.         original datagram is considered to be in error and is discarded.
  1548.         In either case an ICMP parameter problem message may be sent to
  1549.         the source host [3].
  1550.  
  1551.         The timestamp option is not copied upon fragmentation.  It is
  1552.         carried in the first fragment.  Appears at most once in a
  1553.         datagram.
  1554.  
  1555.   Padding:  variable
  1556.  
  1557.     The internet header padding is used to ensure that the internet
  1558.     header ends on a 32 bit boundary.  The padding is zero.
  1559.  
  1560. 3.2.  Discussion
  1561.  
  1562.   The implementation of a protocol must be robust.  Each implementation
  1563.   must expect to interoperate with others created by different
  1564.   individuals.  While the goal of this specification is to be explicit
  1565.   about the protocol there is the possibility of differing
  1566.   interpretations.  In general, an implementation must be conservative
  1567.   in its sending behavior, and liberal in its receiving behavior.  That
  1568.   is, it must be careful to send well-formed datagrams, but must accept
  1569.   any datagram that it can interpret (e.g., not object to technical
  1570.   errors where the meaning is still clear).
  1571.  
  1572.   The basic internet service is datagram oriented and provides for the
  1573.   fragmentation of datagrams at gateways, with reassembly taking place
  1574.   at the destination internet protocol module in the destination host.
  1575.   Of course, fragmentation and reassembly of datagrams within a network
  1576.   or by private agreement between the gateways of a network is also
  1577.   allowed since this is transparent to the internet protocols and the
  1578.   higher-level protocols.  This transparent type of fragmentation and
  1579.   reassembly is termed "network-dependent" (or intranet) fragmentation
  1580.   and is not discussed further here.
  1581.  
  1582.   Internet addresses distinguish sources and destinations to the host
  1583.   level and provide a protocol field as well.  It is assumed that each
  1584.   protocol will provide for whatever multiplexing is necessary within a
  1585.   host.
  1586.  
  1587.  
  1588.                                                                [Page 23]
  1589.  
  1590.  
  1591.                                                           September 1981
  1592. Internet Protocol
  1593. Specification
  1594.  
  1595.  
  1596.  
  1597.   Addressing
  1598.  
  1599.     To provide for flexibility in assigning address to networks and
  1600.     allow for the  large number of small to intermediate sized networks
  1601.     the interpretation of the address field is coded to specify a small
  1602.     number of networks with a large number of host, a moderate number of
  1603.     networks with a moderate number of hosts, and a large number of
  1604.     networks with a small number of hosts.  In addition there is an
  1605.     escape code for extended addressing mode.
  1606.  
  1607.     Address Formats:
  1608.  
  1609.       High Order Bits   Format                           Class
  1610.       ---------------   -------------------------------  -----
  1611.             0            7 bits of net, 24 bits of host    a
  1612.             10          14 bits of net, 16 bits of host    b
  1613.             110         21 bits of net,  8 bits of host    c
  1614.             111         escape to extended addressing mode
  1615.  
  1616.       A value of zero in the network field means this network.  This is
  1617.       only used in certain ICMP messages.  The extended addressing mode
  1618.       is undefined.  Both of these features are reserved for future use.
  1619.  
  1620.     The actual values assigned for network addresses is given in
  1621.     "Assigned Numbers" [9].
  1622.  
  1623.     The local address, assigned by the local network, must allow for a
  1624.     single physical host to act as several distinct internet hosts.
  1625.     That is, there must be a mapping between internet host addresses and
  1626.     network/host interfaces that allows several internet addresses to
  1627.     correspond to one interface.  It must also be allowed for a host to
  1628.     have several physical interfaces and to treat the datagrams from
  1629.     several of them as if they were all addressed to a single host.
  1630.  
  1631.     Address mappings between internet addresses and addresses for
  1632.     ARPANET, SATNET, PRNET, and other networks are described in "Address
  1633.     Mappings" [5].
  1634.  
  1635.   Fragmentation and Reassembly.
  1636.  
  1637.     The internet identification field (ID) is used together with the
  1638.     source and destination address, and the protocol fields, to identify
  1639.     datagram fragments for reassembly.
  1640.  
  1641.     The More Fragments flag bit (MF) is set if the datagram is not the
  1642.     last fragment.  The Fragment Offset field identifies the fragment
  1643.     location, relative to the beginning of the original unfragmented
  1644.     datagram.  Fragments are counted in units of 8 octets.  The
  1645.  
  1646.  
  1647. [Page 24]                                                               
  1648.  
  1649.  
  1650. September 1981                                                          
  1651.                                                        Internet Protocol
  1652.                                                            Specification
  1653.  
  1654.  
  1655.  
  1656.     fragmentation strategy is designed so than an unfragmented datagram
  1657.     has all zero fragmentation information (MF = 0, fragment offset =
  1658.     0).  If an internet datagram is fragmented, its data portion must be
  1659.     broken on 8 octet boundaries.
  1660.  
  1661.     This format allows 2**13 = 8192 fragments of 8 octets each for a
  1662.     total of 65,536 octets.  Note that this is consistent with the the
  1663.     datagram total length field (of course, the header is counted in the
  1664.     total length and not in the fragments).
  1665.  
  1666.     When fragmentation occurs, some options are copied, but others
  1667.     remain with the first fragment only.
  1668.  
  1669.     Every internet module must be able to forward a datagram of 68
  1670.     octets without further fragmentation.  This is because an internet
  1671.     header may be up to 60 octets, and the minimum fragment is 8 octets.
  1672.  
  1673.     Every internet destination must be able to receive a datagram of 576
  1674.     octets either in one piece or in fragments to be reassembled.
  1675.  
  1676.     The fields which may be affected by fragmentation include:
  1677.  
  1678.       (1) options field
  1679.       (2) more fragments flag
  1680.       (3) fragment offset
  1681.       (4) internet header length field
  1682.       (5) total length field
  1683.       (6) header checksum
  1684.  
  1685.     If the Don't Fragment flag (DF) bit is set, then internet
  1686.     fragmentation of this datagram is NOT permitted, although it may be
  1687.     discarded.  This can be used to prohibit fragmentation in cases
  1688.     where the receiving host does not have sufficient resources to
  1689.     reassemble internet fragments.
  1690.  
  1691.     One example of use of the Don't Fragment feature is to down line
  1692.     load a small host.  A small host could have a boot strap program
  1693.     that accepts a datagram stores it in memory and then executes it.
  1694.  
  1695.     The fragmentation and reassembly procedures are most easily
  1696.     described by examples.  The following procedures are example
  1697.     implementations.
  1698.  
  1699.     General notation in the following pseudo programs: "=<" means "less
  1700.     than or equal", "#" means "not equal", "=" means "equal", "<-" means
  1701.     "is set to".  Also, "x to y" includes x and excludes y; for example,
  1702.     "4 to 7" would include 4, 5, and 6 (but not 7).
  1703.  
  1704.  
  1705.  
  1706.                                                                [Page 25]
  1707.  
  1708.  
  1709.                                                           September 1981
  1710. Internet Protocol
  1711. Specification
  1712.  
  1713.  
  1714.  
  1715.     An Example Fragmentation Procedure
  1716.  
  1717.       The maximum sized datagram that can be transmitted through the
  1718.       next network is called the maximum transmission unit (MTU).
  1719.  
  1720.       If the total length is less than or equal the maximum transmission
  1721.       unit then submit this datagram to the next step in datagram
  1722.       processing; otherwise cut the datagram into two fragments, the
  1723.       first fragment being the maximum size, and the second fragment
  1724.       being the rest of the datagram.  The first fragment is submitted
  1725.       to the next step in datagram processing, while the second fragment
  1726.       is submitted to this procedure in case it is still too large.
  1727.  
  1728.       Notation:
  1729.  
  1730.         FO    -  Fragment Offset
  1731.         IHL   -  Internet Header Length
  1732.         DF    -  Don't Fragment flag
  1733.         MF    -  More Fragments flag
  1734.         TL    -  Total Length
  1735.         OFO   -  Old Fragment Offset
  1736.         OIHL  -  Old Internet Header Length
  1737.         OMF   -  Old More Fragments flag
  1738.         OTL   -  Old Total Length
  1739.         NFB   -  Number of Fragment Blocks
  1740.         MTU   -  Maximum Transmission Unit
  1741.  
  1742.       Procedure:
  1743.  
  1744.         IF TL =< MTU THEN Submit this datagram to the next step
  1745.              in datagram processing ELSE IF DF = 1 THEN discard the
  1746.         datagram ELSE
  1747.         To produce the first fragment:
  1748.         (1)  Copy the original internet header;
  1749.         (2)  OIHL <- IHL; OTL <- TL; OFO <- FO; OMF <- MF;
  1750.         (3)  NFB <- (MTU-IHL*4)/8;
  1751.         (4)  Attach the first NFB*8 data octets;
  1752.         (5)  Correct the header:
  1753.              MF <- 1;  TL <- (IHL*4)+(NFB*8);
  1754.              Recompute Checksum;
  1755.         (6)  Submit this fragment to the next step in
  1756.              datagram processing;
  1757.         To produce the second fragment:
  1758.         (7)  Selectively copy the internet header (some options
  1759.              are not copied, see option definitions);
  1760.         (8)  Append the remaining data;
  1761.         (9)  Correct the header:
  1762.              IHL <- (((OIHL*4)-(length of options not copied))+3)/4;
  1763.  
  1764.  
  1765. [Page 26]                                                               
  1766.  
  1767.  
  1768. September 1981                                                          
  1769.                                                        Internet Protocol
  1770.                                                            Specification
  1771.  
  1772.  
  1773.  
  1774.              TL <- OTL - NFB*8 - (OIHL-IHL)*4);
  1775.              FO <- OFO + NFB;  MF <- OMF;  Recompute Checksum;
  1776.         (10) Submit this fragment to the fragmentation test; DONE.
  1777.  
  1778.       In the above procedure each fragment (except the last) was made
  1779.       the maximum allowable size.  An alternative might produce less
  1780.       than the maximum size datagrams.  For example, one could implement
  1781.       a fragmentation procedure that repeatly divided large datagrams in
  1782.       half until the resulting fragments were less than the maximum
  1783.       transmission unit size.
  1784.  
  1785.     An Example Reassembly Procedure
  1786.  
  1787.       For each datagram the buffer identifier is computed as the
  1788.       concatenation of the source, destination, protocol, and
  1789.       identification fields.  If this is a whole datagram (that is both
  1790.       the fragment offset and the more fragments  fields are zero), then
  1791.       any reassembly resources associated with this buffer identifier
  1792.       are released and the datagram is forwarded to the next step in
  1793.       datagram processing.
  1794.  
  1795.       If no other fragment with this buffer identifier is on hand then
  1796.       reassembly resources are allocated.  The reassembly resources
  1797.       consist of a data buffer, a header buffer, a fragment block bit
  1798.       table, a total data length field, and a timer.  The data from the
  1799.       fragment is placed in the data buffer according to its fragment
  1800.       offset and length, and bits are set in the fragment block bit
  1801.       table corresponding to the fragment blocks received.
  1802.  
  1803.       If this is the first fragment (that is the fragment offset is
  1804.       zero)  this header is placed in the header buffer.  If this is the
  1805.       last fragment ( that is the more fragments field is zero) the
  1806.       total data length is computed.  If this fragment completes the
  1807.       datagram (tested by checking the bits set in the fragment block
  1808.       table), then the datagram is sent to the next step in datagram
  1809.       processing; otherwise the timer is set to the maximum of the
  1810.       current timer value and the value of the time to live field from
  1811.       this fragment; and the reassembly routine gives up control.
  1812.  
  1813.       If the timer runs out, the all reassembly resources for this
  1814.       buffer identifier are released.  The initial setting of the timer
  1815.       is a lower bound on the reassembly waiting time.  This is because
  1816.       the waiting time will be increased if the Time to Live in the
  1817.       arriving fragment is greater than the current timer value but will
  1818.       not be decreased if it is less.  The maximum this timer value
  1819.       could reach is the maximum time to live (approximately 4.25
  1820.       minutes).  The current recommendation for the initial timer
  1821.       setting is 15 seconds.  This may be changed as experience with
  1822.  
  1823.  
  1824.                                                                [Page 27]
  1825.  
  1826.  
  1827.                                                           September 1981
  1828. Internet Protocol
  1829. Specification
  1830.  
  1831.  
  1832.  
  1833.       this protocol accumulates.  Note that the choice of this parameter
  1834.       value is related to the buffer capacity available and the data
  1835.       rate of the transmission medium; that is, data rate times timer
  1836.       value equals buffer size (e.g., 10Kb/s X 15s = 150Kb).
  1837.  
  1838.       Notation:
  1839.  
  1840.         FO    -  Fragment Offset
  1841.         IHL   -  Internet Header Length
  1842.         MF    -  More Fragments flag
  1843.         TTL   -  Time To Live
  1844.         NFB   -  Number of Fragment Blocks
  1845.         TL    -  Total Length
  1846.         TDL   -  Total Data Length
  1847.         BUFID -  Buffer Identifier
  1848.         RCVBT -  Fragment Received Bit Table
  1849.         TLB   -  Timer Lower Bound
  1850.  
  1851.       Procedure:
  1852.  
  1853.         (1)  BUFID <- source|destination|protocol|identification;
  1854.         (2)  IF FO = 0 AND MF = 0
  1855.         (3)     THEN IF buffer with BUFID is allocated
  1856.         (4)             THEN flush all reassembly for this BUFID;
  1857.         (5)          Submit datagram to next step; DONE.
  1858.         (6)     ELSE IF no buffer with BUFID is allocated
  1859.         (7)             THEN allocate reassembly resources
  1860.                              with BUFID;
  1861.                              TIMER <- TLB; TDL <- 0;
  1862.         (8)          put data from fragment into data buffer with
  1863.                      BUFID from octet FO*8 to
  1864.                                          octet (TL-(IHL*4))+FO*8;
  1865.         (9)          set RCVBT bits from FO
  1866.                                         to FO+((TL-(IHL*4)+7)/8);
  1867.         (10)         IF MF = 0 THEN TDL <- TL-(IHL*4)+(FO*8)
  1868.         (11)         IF FO = 0 THEN put header in header buffer
  1869.         (12)         IF TDL # 0
  1870.         (13)          AND all RCVBT bits from 0
  1871.                                              to (TDL+7)/8 are set
  1872.         (14)            THEN TL <- TDL+(IHL*4)
  1873.         (15)                 Submit datagram to next step;
  1874.         (16)                 free all reassembly resources
  1875.                              for this BUFID; DONE.
  1876.         (17)         TIMER <- MAX(TIMER,TTL);
  1877.         (18)         give up until next fragment or timer expires;
  1878.         (19) timer expires: flush all reassembly with this BUFID; DONE.
  1879.  
  1880.       In the case that two or more fragments contain the same data
  1881.  
  1882.  
  1883. [Page 28]                                                               
  1884.  
  1885.  
  1886. September 1981                                                          
  1887.                                                        Internet Protocol
  1888.                                                            Specification
  1889.  
  1890.  
  1891.  
  1892.       either identically or through a partial overlap, this procedure
  1893.       will use the more recently arrived copy in the data buffer and
  1894.       datagram delivered.
  1895.  
  1896.   Identification
  1897.  
  1898.     The choice of the Identifier for a datagram is based on the need to
  1899.     provide a way to uniquely identify the fragments of a particular
  1900.     datagram.  The protocol module assembling fragments judges fragments
  1901.     to belong to the same datagram if they have the same source,
  1902.     destination, protocol, and Identifier.  Thus, the sender must choose
  1903.     the Identifier to be unique for this source, destination pair and
  1904.     protocol for the time the datagram (or any fragment of it) could be
  1905.     alive in the internet.
  1906.  
  1907.     It seems then that a sending protocol module needs to keep a table
  1908.     of Identifiers, one entry for each destination it has communicated
  1909.     with in the last maximum packet lifetime for the internet.
  1910.  
  1911.     However, since the Identifier field allows 65,536 different values,
  1912.     some host may be able to simply use unique identifiers independent
  1913.     of destination.
  1914.  
  1915.     It is appropriate for some higher level protocols to choose the
  1916.     identifier. For example, TCP protocol modules may retransmit an
  1917.     identical TCP segment, and the probability for correct reception
  1918.     would be enhanced if the retransmission carried the same identifier
  1919.     as the original transmission since fragments of either datagram
  1920.     could be used to construct a correct TCP segment.
  1921.  
  1922.   Type of Service
  1923.  
  1924.     The type of service (TOS) is for internet service quality selection.
  1925.     The type of service is specified along the abstract parameters
  1926.     precedence, delay, throughput, and reliability.  These abstract
  1927.     parameters are to be mapped into the actual service parameters of
  1928.     the particular networks the datagram traverses.
  1929.  
  1930.     Precedence.  An independent measure of the importance of this
  1931.     datagram.
  1932.  
  1933.     Delay.  Prompt delivery is important for datagrams with this
  1934.     indication.
  1935.  
  1936.     Throughput.  High data rate is important for datagrams with this
  1937.     indication.
  1938.  
  1939.  
  1940.  
  1941.  
  1942.                                                                [Page 29]
  1943.  
  1944.  
  1945.                                                           September 1981
  1946. Internet Protocol
  1947. Specification
  1948.  
  1949.  
  1950.  
  1951.     Reliability.  A higher level of effort to ensure delivery is
  1952.     important for datagrams with this indication.
  1953.  
  1954.     For example, the ARPANET has a priority bit, and a choice between
  1955.     "standard" messages (type 0) and "uncontrolled" messages (type 3),
  1956.     (the choice between single packet and multipacket messages can also
  1957.     be considered a service parameter). The uncontrolled messages tend
  1958.     to be less reliably delivered and suffer less delay.  Suppose an
  1959.     internet datagram is to be sent through the ARPANET.  Let the
  1960.     internet type of service be given as:
  1961.  
  1962.       Precedence:    5
  1963.       Delay:         0
  1964.       Throughput:    1
  1965.       Reliability:   1
  1966.  
  1967.     In this example, the mapping of these parameters to those available
  1968.     for the ARPANET would be  to set the ARPANET priority bit on since
  1969.     the Internet precedence is in the upper half of its range, to select
  1970.     standard messages since the throughput and reliability requirements
  1971.     are indicated and delay is not.  More details are given on service
  1972.     mappings in "Service Mappings" [8].
  1973.  
  1974.   Time to Live
  1975.  
  1976.     The time to live is set by the sender to the maximum time the
  1977.     datagram is allowed to be in the internet system.  If the datagram
  1978.     is in the internet system longer than the time to live, then the
  1979.     datagram must be destroyed.
  1980.  
  1981.     This field must be decreased at each point that the internet header
  1982.     is processed to reflect the time spent processing the datagram.
  1983.     Even if no local information is available on the time actually
  1984.     spent, the field must be decremented by 1.  The time is measured in
  1985.     units of seconds (i.e. the value 1 means one second).  Thus, the
  1986.     maximum time to live is 255 seconds or 4.25 minutes.  Since every
  1987.     module that processes a datagram must decrease the TTL by at least
  1988.     one even if it process the datagram in less than a second, the TTL
  1989.     must be thought of only as an upper bound on the time a datagram may
  1990.     exist.  The intention is to cause undeliverable datagrams to be
  1991.     discarded, and to bound the maximum datagram lifetime.
  1992.  
  1993.     Some higher level reliable connection protocols are based on
  1994.     assumptions that old duplicate datagrams will not arrive after a
  1995.     certain time elapses.  The TTL is a way for such protocols to have
  1996.     an assurance that their assumption is met.
  1997.  
  1998.  
  1999.  
  2000.  
  2001. [Page 30]                                                               
  2002.  
  2003.  
  2004. September 1981                                                          
  2005.                                                        Internet Protocol
  2006.                                                            Specification
  2007.  
  2008.  
  2009.  
  2010.   Options
  2011.  
  2012.     The options are optional in each datagram, but required in
  2013.     implementations.  That is, the presence or absence of an option is
  2014.     the choice of the sender, but each internet module must be able to
  2015.     parse every option.  There can be several options present in the
  2016.     option field.
  2017.  
  2018.     The options might not end on a 32-bit boundary.  The internet header
  2019.     must be filled out with octets of zeros.  The first of these would
  2020.     be interpreted as the end-of-options option, and the remainder as
  2021.     internet header padding.
  2022.  
  2023.     Every internet module must be able to act on every option.  The
  2024.     Security Option is required if classified, restricted, or
  2025.     compartmented traffic is to be passed.
  2026.  
  2027.   Checksum
  2028.  
  2029.     The internet header checksum is recomputed if the internet header is
  2030.     changed.  For example, a reduction of the time to live, additions or
  2031.     changes to internet options, or due to fragmentation.  This checksum
  2032.     at the internet level is intended to protect the internet header
  2033.     fields from transmission errors.
  2034.  
  2035.     There are some applications where a few data bit errors are
  2036.     acceptable while retransmission delays are not.  If the internet
  2037.     protocol enforced data correctness such applications could not be
  2038.     supported.
  2039.  
  2040.   Errors
  2041.  
  2042.     Internet protocol errors may be reported via the ICMP messages [3].
  2043.  
  2044. 3.3.  Interfaces
  2045.  
  2046.   The functional description of user interfaces to the IP is, at best,
  2047.   fictional, since every operating system will have different
  2048.   facilities.  Consequently, we must warn readers that different IP
  2049.   implementations may have different user interfaces.  However, all IPs
  2050.   must provide a certain minimum  set of services to guarantee that all
  2051.   IP implementations can support the same protocol hierarchy.  This
  2052.   section specifies the functional interfaces required of all IP
  2053.   implementations.
  2054.  
  2055.   Internet protocol interfaces on one side to the local network and on
  2056.   the other side to either a higher level protocol or an application
  2057.   program.  In the following, the higher level protocol or application
  2058.  
  2059.  
  2060.                                                                [Page 31]
  2061.  
  2062.  
  2063.                                                           September 1981
  2064. Internet Protocol
  2065. Specification
  2066.  
  2067.  
  2068.  
  2069.   program (or even a gateway program) will be called the "user" since it
  2070.   is using the internet module.  Since internet protocol is a datagram
  2071.   protocol, there is minimal memory or state maintained between datagram
  2072.   transmissions, and each call on the internet protocol module by the
  2073.   user supplies all information necessary for the IP to perform the
  2074.   service requested.
  2075.  
  2076.   An Example Upper Level Interface
  2077.  
  2078.   The following two example calls satisfy the requirements for the user
  2079.   to internet protocol module communication ("=>" means returns):
  2080.  
  2081.   SEND (src, dst, prot, TOS, TTL, BufPTR, len, Id, DF, opt => result)
  2082.  
  2083.     where:
  2084.  
  2085.       src = source address
  2086.       dst = destination address
  2087.       prot = protocol
  2088.       TOS = type of service
  2089.       TTL = time to live
  2090.       BufPTR = buffer pointer
  2091.       len = length of buffer
  2092.       Id  = Identifier
  2093.       DF = Don't Fragment
  2094.       opt = option data
  2095.       result = response
  2096.         OK = datagram sent ok
  2097.         Error = error in arguments or local network error
  2098.  
  2099.     Note that the precedence is included in the TOS and the
  2100.     security/compartment is passed as an option.
  2101.  
  2102.   RECV (BufPTR, prot, => result, src, dst, TOS, len, opt)
  2103.  
  2104.     where:
  2105.  
  2106.       BufPTR = buffer pointer
  2107.       prot = protocol
  2108.       result = response
  2109.         OK = datagram received ok
  2110.         Error = error in arguments
  2111.       len = length of buffer
  2112.       src = source address
  2113.       dst = destination address
  2114.       TOS = type of service
  2115.       opt = option data
  2116.  
  2117.  
  2118.  
  2119. [Page 32]                                                               
  2120.  
  2121.  
  2122. September 1981                                                          
  2123.                                                        Internet Protocol
  2124.                                                            Specification
  2125.  
  2126.  
  2127.  
  2128.   When the user sends a datagram, it executes the SEND call supplying
  2129.   all the arguments.  The internet protocol module, on receiving this
  2130.   call, checks the arguments and prepares and sends the message.  If the
  2131.   arguments are good and the datagram is accepted by the local network,
  2132.   the call returns successfully.  If either the arguments are bad, or
  2133.   the datagram is not accepted by the local network, the call returns
  2134.   unsuccessfully.  On unsuccessful returns, a reasonable report must be
  2135.   made as to the cause of the problem, but the details of such reports
  2136.   are up to individual implementations.
  2137.  
  2138.   When a datagram arrives at the internet protocol module from the local
  2139.   network, either there is a pending RECV call from the user addressed
  2140.   or there is not.  In the first case, the pending call is satisfied by
  2141.   passing the information from the datagram to the user.  In the second
  2142.   case, the user addressed is notified of a pending datagram.  If the
  2143.   user addressed does not exist, an ICMP error message is returned to
  2144.   the sender, and the data is discarded.
  2145.  
  2146.   The notification of a user may be via a pseudo interrupt or similar
  2147.   mechanism, as appropriate in the particular operating system
  2148.   environment of the implementation.
  2149.  
  2150.   A user's RECV call may then either be immediately satisfied by a
  2151.   pending datagram, or the call may be pending until a datagram arrives.
  2152.  
  2153.   The source address is included in the send call in case the sending
  2154.   host has several addresses (multiple physical connections or logical
  2155.   addresses).  The internet module must check to see that the source
  2156.   address is one of the legal address for this host.
  2157.  
  2158.   An implementation may also allow or require a call to the internet
  2159.   module to indicate interest in or reserve exclusive use of a class of
  2160.   datagrams (e.g., all those with a certain value in the protocol
  2161.   field).
  2162.  
  2163.   This section functionally characterizes a USER/IP interface.  The
  2164.   notation used is similar to most procedure of function calls in high
  2165.   level languages, but this usage is not meant to rule out trap type
  2166.   service calls (e.g., SVCs, UUOs, EMTs), or any other form of
  2167.   interprocess communication.
  2168.  
  2169.   
  2170.  
  2171.  
  2172.  
  2173.  
  2174.  
  2175.  
  2176.  
  2177.  
  2178.                                                                [Page 33]
  2179.  
  2180.  
  2181.                                                           September 1981
  2182. Internet Protocol
  2183.  
  2184.  
  2185.  
  2186. APPENDIX A:  Examples & Scenarios
  2187.  
  2188. Example 1:
  2189.  
  2190.   This is an example of the minimal data carrying internet datagram:
  2191.  
  2192.                                     
  2193.     0                   1                   2                   3   
  2194.     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 
  2195.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2196.    |Ver= 4 |IHL= 5 |Type of Service|        Total Length = 21      |
  2197.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2198.    |      Identification = 111     |Flg=0|   Fragment Offset = 0   |
  2199.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2200.    |   Time = 123  |  Protocol = 1 |        header checksum        |
  2201.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2202.    |                         source address                        |
  2203.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2204.    |                      destination address                      |
  2205.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2206.    |     data      |                                                
  2207.    +-+-+-+-+-+-+-+-+                                                
  2208.  
  2209.                        Example Internet Datagram
  2210.  
  2211.                                Figure 5.
  2212.  
  2213.   Note that each tick mark represents one bit position.
  2214.  
  2215.   This is a internet datagram in version 4 of internet protocol; the
  2216.   internet header consists of five 32 bit words, and the total length of
  2217.   the datagram is 21 octets.  This datagram is a complete datagram (not
  2218.   a fragment).
  2219.  
  2220.  
  2221.  
  2222.  
  2223.  
  2224.  
  2225.  
  2226.  
  2227.  
  2228.  
  2229.  
  2230.  
  2231.  
  2232.  
  2233.  
  2234.  
  2235.  
  2236.  
  2237. [Page 34]                                                               
  2238.  
  2239.  
  2240. September 1981                                                          
  2241.                                                        Internet Protocol
  2242.  
  2243.  
  2244.  
  2245. Example 2:
  2246.  
  2247.   In this example, we show first a moderate size internet datagram (452
  2248.   data octets), then two internet fragments that might result from the
  2249.   fragmentation of this datagram if the maximum sized transmission
  2250.   allowed were 280 octets.
  2251.  
  2252.                                     
  2253.     0                   1                   2                   3   
  2254.     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 
  2255.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2256.    |Ver= 4 |IHL= 5 |Type of Service|       Total Length = 472      |
  2257.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2258.    |     Identification = 111      |Flg=0|     Fragment Offset = 0 |
  2259.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2260.    |   Time = 123  | Protocol = 6  |        header checksum        |
  2261.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2262.    |                         source address                        |
  2263.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2264.    |                      destination address                      |
  2265.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2266.    |                             data                              |
  2267.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2268.    |                             data                              |
  2269.    \                                                               \
  2270.    \                                                               \
  2271.    |                             data                              |
  2272.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2273.    |             data              |                                
  2274.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                                
  2275.  
  2276.                        Example Internet Datagram
  2277.  
  2278.                                Figure 6.
  2279.  
  2280.  
  2281.  
  2282.  
  2283.  
  2284.  
  2285.  
  2286.  
  2287.  
  2288.  
  2289.  
  2290.  
  2291.  
  2292.  
  2293.  
  2294.  
  2295.  
  2296.                                                                [Page 35]
  2297.  
  2298.  
  2299.                                                           September 1981
  2300. Internet Protocol
  2301.  
  2302.  
  2303.  
  2304.   Now the first fragment that results from splitting the datagram after
  2305.   256 data octets.
  2306.  
  2307.                                     
  2308.     0                   1                   2                   3   
  2309.     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 
  2310.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2311.    |Ver= 4 |IHL= 5 |Type of Service|       Total Length = 276      |
  2312.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2313.    |     Identification = 111      |Flg=1|     Fragment Offset = 0 |
  2314.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2315.    |   Time = 119  | Protocol = 6  |        Header Checksum        |
  2316.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2317.    |                         source address                        |
  2318.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2319.    |                      destination address                      |
  2320.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2321.    |                             data                              |
  2322.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2323.    |                             data                              |
  2324.    \                                                               \
  2325.    \                                                               \
  2326.    |                             data                              |
  2327.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2328.    |                             data                              |
  2329.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2330.  
  2331.                        Example Internet Fragment
  2332.  
  2333.                                Figure 7.
  2334.  
  2335.  
  2336.  
  2337.  
  2338.  
  2339.  
  2340.  
  2341.  
  2342.  
  2343.  
  2344.  
  2345.  
  2346.  
  2347.  
  2348.  
  2349.  
  2350.  
  2351.  
  2352.  
  2353.  
  2354.  
  2355. [Page 36]                                                               
  2356.  
  2357.  
  2358. September 1981                                                          
  2359.                                                        Internet Protocol
  2360.  
  2361.  
  2362.  
  2363.   And the second fragment.
  2364.  
  2365.                                     
  2366.     0                   1                   2                   3   
  2367.     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 
  2368.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2369.    |Ver= 4 |IHL= 5 |Type of Service|       Total Length = 216      |
  2370.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2371.    |     Identification = 111      |Flg=0|  Fragment Offset  =  32 |
  2372.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2373.    |   Time = 119  | Protocol = 6  |        Header Checksum        |
  2374.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2375.    |                         source address                        |
  2376.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2377.    |                      destination address                      |
  2378.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2379.    |                             data                              |
  2380.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2381.    |                             data                              |
  2382.    \                                                               \
  2383.    \                                                               \
  2384.    |                             data                              |
  2385.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2386.    |            data               |                                
  2387.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                                
  2388.  
  2389.                        Example Internet Fragment
  2390.  
  2391.                                Figure 8.
  2392.  
  2393.  
  2394.  
  2395.  
  2396.  
  2397.  
  2398.  
  2399.  
  2400.  
  2401.  
  2402.  
  2403.  
  2404.  
  2405.  
  2406.  
  2407.  
  2408.  
  2409.  
  2410.  
  2411.  
  2412.  
  2413.  
  2414.                                                                [Page 37]
  2415.  
  2416.  
  2417.                                                           September 1981
  2418. Internet Protocol
  2419.  
  2420.  
  2421.  
  2422. Example 3:
  2423.  
  2424.   Here, we show an example of a datagram containing options:
  2425.  
  2426.                                     
  2427.     0                   1                   2                   3   
  2428.     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 
  2429.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2430.    |Ver= 4 |IHL= 8 |Type of Service|       Total Length = 576      |
  2431.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2432.    |       Identification = 111    |Flg=0|     Fragment Offset = 0 |
  2433.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2434.    |   Time = 123  |  Protocol = 6 |       Header Checksum         |
  2435.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2436.    |                        source address                         |
  2437.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2438.    |                      destination address                      |
  2439.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2440.    | Opt. Code = x | Opt.  Len.= 3 | option value  | Opt. Code = x |
  2441.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2442.    | Opt. Len. = 4 |           option value        | Opt. Code = 1 |
  2443.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2444.    | Opt. Code = y | Opt. Len. = 3 |  option value | Opt. Code = 0 |
  2445.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2446.    |                             data                              |
  2447.    \                                                               \
  2448.    \                                                               \
  2449.    |                             data                              |
  2450.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2451.    |                             data                              |
  2452.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2453.  
  2454.                        Example Internet Datagram
  2455.  
  2456.                                Figure 9.
  2457.  
  2458.  
  2459.  
  2460.  
  2461.  
  2462.  
  2463.  
  2464.  
  2465.  
  2466.  
  2467.  
  2468.  
  2469.  
  2470.  
  2471.  
  2472.  
  2473. [Page 38]                                                               
  2474.  
  2475.  
  2476. September 1981                                                          
  2477.                                                        Internet Protocol
  2478.  
  2479.  
  2480.  
  2481. APPENDIX B:  Data Transmission Order
  2482.  
  2483. The order of transmission of the header and data described in this
  2484. document is resolved to the octet level.  Whenever a diagram shows a
  2485. group of octets, the order of transmission of those octets is the normal
  2486. order in which they are read in English.  For example, in the following
  2487. diagram the octets are transmitted in the order they are numbered.
  2488.  
  2489.                                     
  2490.     0                   1                   2                   3   
  2491.     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 
  2492.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2493.    |       1       |       2       |       3       |       4       |
  2494.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2495.    |       5       |       6       |       7       |       8       |
  2496.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2497.    |       9       |      10       |      11       |      12       |
  2498.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2499.  
  2500.                       Transmission Order of Bytes
  2501.  
  2502.                                Figure 10.
  2503.  
  2504. Whenever an octet represents a numeric quantity the left most bit in the
  2505. diagram is the high order or most significant bit.  That is, the bit
  2506. labeled 0 is the most significant bit.  For example, the following
  2507. diagram represents the value 170 (decimal).
  2508.  
  2509.                                     
  2510.                             0 1 2 3 4 5 6 7 
  2511.                            +-+-+-+-+-+-+-+-+
  2512.                            |1 0 1 0 1 0 1 0|
  2513.                            +-+-+-+-+-+-+-+-+
  2514.  
  2515.                           Significance of Bits
  2516.  
  2517.                                Figure 11.
  2518.  
  2519. Similarly, whenever a multi-octet field represents a numeric quantity
  2520. the left most bit of the whole field is the most significant bit.  When
  2521. a multi-octet quantity is transmitted the most significant octet is
  2522. transmitted first.
  2523.  
  2524.  
  2525.  
  2526.  
  2527.  
  2528.  
  2529.  
  2530.  
  2531.  
  2532.                                                                [Page 39]
  2533.  
  2534.  
  2535.                                                           September 1981
  2536. Internet Protocol
  2537.  
  2538.  
  2539.  
  2540.  
  2541.  
  2542.  
  2543.  
  2544.  
  2545.  
  2546.  
  2547.  
  2548.  
  2549.  
  2550.  
  2551.  
  2552.  
  2553.  
  2554.  
  2555.  
  2556.  
  2557.  
  2558.  
  2559.  
  2560.  
  2561.  
  2562.  
  2563.  
  2564.  
  2565.  
  2566.  
  2567.  
  2568.  
  2569.  
  2570.  
  2571.  
  2572.  
  2573.  
  2574.  
  2575.  
  2576.  
  2577.  
  2578.  
  2579.  
  2580.  
  2581.  
  2582.  
  2583.  
  2584.  
  2585.  
  2586.  
  2587.  
  2588.  
  2589.  
  2590.  
  2591. [Page 40]                                                               
  2592.  
  2593.  
  2594. September 1981                                                          
  2595.                                                        Internet Protocol
  2596.  
  2597.  
  2598.  
  2599.                                 GLOSSARY
  2600.  
  2601.  
  2602.  
  2603. 1822
  2604.           BBN Report 1822, "The Specification of the Interconnection of
  2605.           a Host and an IMP".  The specification of interface between a
  2606.           host and the ARPANET.
  2607.  
  2608. ARPANET leader
  2609.           The control information on an ARPANET message at the host-IMP
  2610.           interface.
  2611.  
  2612. ARPANET message
  2613.           The unit of transmission between a host and an IMP in the
  2614.           ARPANET.  The maximum size is about 1012 octets (8096 bits).
  2615.  
  2616. ARPANET packet
  2617.           A unit of transmission used internally in the ARPANET between
  2618.           IMPs. The maximum size is about 126 octets (1008 bits).
  2619.  
  2620. Destination
  2621.           The destination address, an internet header field.
  2622.  
  2623. DF
  2624.           The Don't Fragment bit carried in the flags field.
  2625.  
  2626. Flags
  2627.           An internet header field carrying various control flags.
  2628.  
  2629. Fragment Offset
  2630.           This internet header field indicates where in the internet
  2631.           datagram a fragment belongs.
  2632.  
  2633. GGP
  2634.           Gateway to Gateway Protocol, the protocol used primarily
  2635.           between gateways to control routing and other gateway
  2636.           functions.
  2637.  
  2638. header
  2639.           Control information at the beginning of a message, segment,
  2640.           datagram, packet or block of data.
  2641.  
  2642. ICMP
  2643.           Internet Control Message Protocol, implemented in the internet
  2644.           module, the ICMP is used from gateways to hosts and between
  2645.           hosts to report errors and make routing suggestions.
  2646.  
  2647.  
  2648.  
  2649.  
  2650.                                                                [Page 41]
  2651.  
  2652.  
  2653.                                                           September 1981
  2654. Internet Protocol
  2655. Glossary
  2656.  
  2657.  
  2658.  
  2659. Identification
  2660.           An internet header field carrying the identifying value
  2661.           assigned by the sender to aid in assembling the fragments of a
  2662.           datagram.
  2663.  
  2664. IHL
  2665.           The internet header field Internet Header Length is the length
  2666.           of the internet header measured in 32 bit words.
  2667.  
  2668. IMP
  2669.           The Interface Message Processor, the packet switch of the
  2670.           ARPANET.
  2671.  
  2672. Internet Address
  2673.           A four octet (32 bit) source or destination address consisting
  2674.           of a Network field and a Local Address field.
  2675.  
  2676. internet datagram
  2677.           The unit of data exchanged between a pair of internet modules
  2678.           (includes the internet header).
  2679.  
  2680. internet fragment
  2681.           A portion of the data of an internet datagram with an internet
  2682.           header.
  2683.  
  2684. Local Address
  2685.           The address of a host within a network.  The actual mapping of
  2686.           an internet local address on to the host addresses in a
  2687.           network is quite general, allowing for many to one mappings.
  2688.  
  2689. MF
  2690.           The More-Fragments Flag carried in the internet header flags
  2691.           field.
  2692.  
  2693. module
  2694.           An implementation, usually in software, of a protocol or other
  2695.           procedure.
  2696.  
  2697. more-fragments flag
  2698.           A flag indicating whether or not this internet datagram
  2699.           contains the end of an internet datagram, carried in the
  2700.           internet header Flags field.
  2701.  
  2702. NFB
  2703.           The Number of Fragment Blocks in a the data portion of an
  2704.           internet fragment.  That is, the length of a portion of data
  2705.           measured in 8 octet units.
  2706.  
  2707.  
  2708.  
  2709. [Page 42]                                                               
  2710.  
  2711.  
  2712. September 1981                                                          
  2713.                                                        Internet Protocol
  2714.                                                                 Glossary
  2715.  
  2716.  
  2717.  
  2718. octet
  2719.           An eight bit byte.
  2720.  
  2721. Options
  2722.           The internet header Options field may contain several options,
  2723.           and each option may be several octets in length.
  2724.  
  2725. Padding
  2726.           The internet header Padding field is used to ensure that the
  2727.           data begins on 32 bit word boundary.  The padding is zero.
  2728.  
  2729. Protocol
  2730.           In this document, the next higher level protocol identifier,
  2731.           an internet header field.
  2732.  
  2733. Rest
  2734.           The local address portion of an Internet Address.
  2735.  
  2736. Source
  2737.           The source address, an internet header field.
  2738.  
  2739. TCP
  2740.           Transmission Control Protocol:  A host-to-host protocol for
  2741.           reliable communication in internet environments.
  2742.  
  2743. TCP Segment
  2744.           The unit of data exchanged between TCP modules (including the
  2745.           TCP header).
  2746.  
  2747. TFTP
  2748.           Trivial File Transfer Protocol:  A simple file transfer
  2749.           protocol built on UDP.
  2750.  
  2751. Time to Live
  2752.           An internet header field which indicates the upper bound on
  2753.           how long this internet datagram may exist.
  2754.  
  2755. TOS
  2756.           Type of Service
  2757.  
  2758. Total Length
  2759.           The internet header field Total Length is the length of the
  2760.           datagram in octets including internet header and data.
  2761.  
  2762. TTL
  2763.           Time to Live
  2764.  
  2765.  
  2766.  
  2767.  
  2768.                                                                [Page 43]
  2769.  
  2770.  
  2771.                                                           September 1981
  2772. Internet Protocol
  2773. Glossary
  2774.  
  2775.  
  2776.  
  2777. Type of Service
  2778.           An internet header field which indicates the type (or quality)
  2779.           of service for this internet datagram.
  2780.  
  2781. UDP
  2782.           User Datagram Protocol:  A user level protocol for transaction
  2783.           oriented applications.
  2784.  
  2785. User
  2786.           The user of the internet protocol.  This may be a higher level
  2787.           protocol module, an application program, or a gateway program.
  2788.  
  2789. Version
  2790.           The Version field indicates the format of the internet header.
  2791.  
  2792.  
  2793.  
  2794.  
  2795.  
  2796.  
  2797.  
  2798.  
  2799.  
  2800.  
  2801.  
  2802.  
  2803.  
  2804.  
  2805.  
  2806.  
  2807.  
  2808.  
  2809.  
  2810.  
  2811.  
  2812.  
  2813.  
  2814.  
  2815.  
  2816.  
  2817.  
  2818.  
  2819.  
  2820.  
  2821.  
  2822.  
  2823.  
  2824.  
  2825.  
  2826.  
  2827. [Page 44]                                                               
  2828.  
  2829.  
  2830. September 1981                                                          
  2831.                                                        Internet Protocol
  2832.  
  2833.  
  2834.  
  2835.                                REFERENCES
  2836.  
  2837.  
  2838.  
  2839. [1]  Cerf, V., "The Catenet Model for Internetworking," Information
  2840.      Processing Techniques Office, Defense Advanced Research Projects
  2841.      Agency, IEN 48, July 1978.
  2842.  
  2843. [2]  Bolt Beranek and Newman, "Specification for the Interconnection of
  2844.      a Host and an IMP," BBN Technical Report 1822, Revised May 1978.
  2845.  
  2846. [3]  Postel, J., "Internet Control Message Protocol - DARPA Internet
  2847.      Program Protocol Specification," RFC 792, USC/Information Sciences
  2848.      Institute, September 1981.
  2849.  
  2850. [4]  Shoch, J., "Inter-Network Naming, Addressing, and Routing,"
  2851.      COMPCON, IEEE Computer Society, Fall 1978.
  2852.  
  2853. [5]  Postel, J., "Address Mappings," RFC 796, USC/Information Sciences
  2854.      Institute, September 1981.
  2855.  
  2856. [6]  Shoch, J., "Packet Fragmentation in Inter-Network Protocols,"
  2857.      Computer Networks, v. 3, n. 1, February 1979.
  2858.  
  2859. [7]  Strazisar, V., "How to Build a Gateway", IEN 109, Bolt Beranek and
  2860.      Newman, August 1979.
  2861.  
  2862. [8]  Postel, J., "Service Mappings," RFC 795, USC/Information Sciences
  2863.      Institute, September 1981.
  2864.  
  2865. [9]  Postel, J., "Assigned Numbers," RFC 790, USC/Information Sciences
  2866.      Institute, September 1981.
  2867.  
  2868.  
  2869.  
  2870.  
  2871.  
  2872.  
  2873.  
  2874.  
  2875.  
  2876.  
  2877.  
  2878.  
  2879.  
  2880.  
  2881.  
  2882.  
  2883.  
  2884.  
  2885.  
  2886.                                                                [Page 45]
  2887.  
  2888.  
  2889. ========================================================================
  2890.  
  2891. Network Working Group                                J. Mogul (Stanford)
  2892. Request for Comments: 950                                J. Postel (ISI)
  2893.                                                              August 1985
  2894.  
  2895.                  Internet Standard Subnetting Procedure
  2896.  
  2897.  
  2898. Status Of This Memo
  2899.  
  2900.    This RFC specifies a protocol for the ARPA-Internet community.  If
  2901.    subnetting is implemented it is strongly recommended that these
  2902.    procedures be followed.  Distribution of this memo is unlimited.
  2903.  
  2904. Overview
  2905.  
  2906.    This memo discusses the utility of "subnets" of Internet networks,
  2907.    which are logically visible sub-sections of a single Internet
  2908.    network.  For administrative or technical reasons, many organizations
  2909.    have chosen to divide one Internet network into several subnets,
  2910.    instead of acquiring a set of Internet network numbers.  This memo
  2911.    specifies procedures for the use of subnets.  These procedures are
  2912.    for hosts (e.g., workstations).  The procedures used in and between
  2913.    subnet gateways are not fully described.  Important motivation and
  2914.    background information for a subnetting standard is provided in
  2915.    RFC-940 [7].
  2916.  
  2917. Acknowledgment
  2918.  
  2919.    This memo is based on RFC-917 [1].  Many people contributed to the
  2920.    development of the concepts described here.  J. Noel Chiappa, Chris
  2921.    Kent, and Tim Mann, in particular, provided important suggestions.
  2922.    Additional contributions in shaping this memo were made by Zaw-Sing
  2923.    Su, Mike Karels, and the Gateway Algorithms and Data Structures Task
  2924.    Force (GADS).
  2925.  
  2926.  
  2927.  
  2928.  
  2929.  
  2930.  
  2931.  
  2932.  
  2933.  
  2934.  
  2935.  
  2936.  
  2937.  
  2938.  
  2939.  
  2940.  
  2941.  
  2942.  
  2943.  
  2944. Mogul & Postel                                                  [Page 1]
  2945.  
  2946.  
  2947.  
  2948. RFC 950                                                      August 1985
  2949. Internet Standard Subnetting Procedure
  2950.  
  2951.  
  2952. 1.  Motivation
  2953.  
  2954.    The original view of the Internet universe was a two-level hierarchy:
  2955.    the top level the Internet as a whole, and the level below it
  2956.    individual networks, each with its own network number.  The Internet
  2957.    does not have a hierarchical topology, rather the interpretation of
  2958.    addresses is hierarchical.  In this two-level model, each host sees
  2959.    its network as a single entity; that is, the network may be treated
  2960.    as a "black box" to which a set of hosts is connected.
  2961.  
  2962.    While this view has proved simple and powerful, a number of
  2963.    organizations have found it inadequate, and have added a third level
  2964.    to the interpretation of Internet addresses.  In this view, a given
  2965.    Internet network is divided into a collection of subnets.
  2966.  
  2967.    The three-level model is useful in networks belonging to moderately
  2968.    large organizations (e.g., Universities or companies with more than
  2969.    one building), where it is often necessary to use more than one LAN
  2970.    cable to cover a "local area".  Each LAN may then be treated as a
  2971.    subnet.
  2972.  
  2973.    There are several reasons why an organization might use more than one
  2974.    cable to cover a campus:
  2975.  
  2976.       - Different technologies:  Especially in a research environment,
  2977.         there may be more than one kind of LAN in use; e.g., an
  2978.         organization may have some equipment that supports Ethernet, and
  2979.         some that supports a ring network.
  2980.  
  2981.       - Limits of technologies:  Most LAN technologies impose limits,
  2982.         based on electrical parameters, on the number of hosts
  2983.         connected, and on the total length of the cable.  It is easy to
  2984.         exceed these limits, especially those on cable length.
  2985.  
  2986.       - Network congestion:  It is possible for a small subset of the
  2987.         hosts on a LAN to monopolize most of the bandwidth.  A common
  2988.         solution to this problem is to divide the hosts into cliques of
  2989.         high mutual communication, and put these cliques on separate
  2990.         cables.
  2991.  
  2992.       - Point-to-Point links:  Sometimes a "local area", such as a
  2993.         university campus, is split into two locations too far apart to
  2994.         connect using the preferred LAN technology.  In this case,
  2995.         high-speed point-to-point links might connect several LANs.
  2996.  
  2997.    An organization that has been forced to use more than one LAN has
  2998.    three choices for assigning Internet addresses:
  2999.  
  3000.  
  3001. Mogul & Postel                                                  [Page 2]
  3002.  
  3003.  
  3004.  
  3005. RFC 950                                                      August 1985
  3006. Internet Standard Subnetting Procedure
  3007.  
  3008.  
  3009.       1. Acquire a distinct Internet network number for each cable;
  3010.          subnets are not used at all.
  3011.  
  3012.       2. Use a single network number for the entire organization, but
  3013.          assign host numbers without regard to which LAN a host is on
  3014.          ("transparent subnets").
  3015.  
  3016.       3. Use a single network number, and partition the host address
  3017.          space by assigning subnet numbers to the LANs ("explicit
  3018.          subnets").
  3019.  
  3020.    Each of these approaches has disadvantages.  The first, although not
  3021.    requiring any new or modified protocols, results in an explosion in
  3022.    the size of Internet routing tables.  Information about the internal
  3023.    details of local connectivity is propagated everywhere, although it
  3024.    is of little or no use outside the local organization.  Especially as
  3025.    some current gateway implementations do not have much space for
  3026.    routing tables, it would be good to avoid this problem.
  3027.  
  3028.    The second approach requires some convention or protocol that makes
  3029.    the collection of LANs appear to be a single Internet network.  For
  3030.    example, this can be done on LANs where each Internet address is
  3031.    translated to a hardware address using an Address Resolution Protocol
  3032.    (ARP), by having the bridges between the LANs intercept ARP requests
  3033.    for non-local targets, see RFC-925 [2].  However, it is not possible
  3034.    to do this for all LAN technologies, especially those where ARP
  3035.    protocols are not currently used, or if the LAN does not support
  3036.    broadcasts.  A more fundamental problem is that bridges must discover
  3037.    which LAN a host is on, perhaps by using a broadcast algorithm.  As
  3038.    the number of LANs grows, the cost of broadcasting grows as well;
  3039.    also, the size of translation caches required in the bridges grows
  3040.    with the total number of hosts in the network.
  3041.  
  3042.    The third approach is to explicitly support subnets.  This does have
  3043.    a disadvantage, in that it is a modification of the Internet
  3044.    Protocol, and thus requires changes to IP implementations already in
  3045.    use (if these implementations are to be used on a subnetted network).
  3046.    However, these changes are relatively minor, and once made, yield a
  3047.    simple and efficient solution to the problem.  Also, the approach
  3048.    avoids any changes that would be incompatible with existing hosts on
  3049.    non-subnetted networks.
  3050.  
  3051.    Further, when appropriate design choices are made, it is possible for
  3052.    hosts which believe they are on a non-subnetted network to be used on
  3053.    a subnetted one, as explained in RFC-917 [1].  This is useful when it
  3054.    is not possible to modify some of the hosts to support subnets
  3055.    explicitly, or when a gradual transition is preferred.
  3056.  
  3057.  
  3058. Mogul & Postel                                                  [Page 3]
  3059.  
  3060.  
  3061.  
  3062. RFC 950                                                      August 1985
  3063. Internet Standard Subnetting Procedure
  3064.  
  3065.  
  3066. 2.  Standards for Subnet Addressing
  3067.  
  3068.    This section first describes a proposal for interpretation of
  3069.    Internet addresses to support subnets.  Next it discusses changes to
  3070.    host software to support subnets.  Finally, it presents a procedures
  3071.    for discovering what address interpretation is in use on a given
  3072.    network (i.e., what address mask is in use).
  3073.  
  3074.    2.1. Interpretation of Internet Addresses
  3075.  
  3076.       Suppose that an organization has been assigned an Internet network
  3077.       number, has further divided that network into a set of subnets,
  3078.       and wants to assign host addresses: how should this be done?
  3079.       Since there are minimal restrictions on the assignment of the
  3080.       "local address" part of the Internet address, several approaches
  3081.       have been proposed for representing the subnet number:
  3082.  
  3083.          1. Variable-width field:  Any number of the bits of the local
  3084.             address part are used for the subnet number; the size of
  3085.             this field, although constant for a given network, varies
  3086.             from network to network.  If the field width is zero, then
  3087.             subnets are not in use.
  3088.  
  3089.          2. Fixed-width field:  A specific number of bits (e.g., eight)
  3090.             is used for the subnet number, if subnets are in use.
  3091.  
  3092.          3. Self-encoding variable-width field:  Just as the width
  3093.             (i.e., class) of the network number field is encoded by its
  3094.             high-order bits, the width of the subnet field is similarly
  3095.             encoded.
  3096.  
  3097.          4. Self-encoding fixed-width field:  A specific number of bits
  3098.             is used for the subnet number.
  3099.  
  3100.          5. Masked bits:  Use a bit mask ("address mask") to identify
  3101.             which bits of the local address field indicate the subnet
  3102.             number.
  3103.  
  3104.       What criteria can be used to choose one of these five schemes?
  3105.       First, should we use a self-encoding scheme?  And, should it be
  3106.       possible to tell from examining an Internet address if it refers
  3107.       to a subnetted network, without reference to any other
  3108.       information?
  3109.  
  3110.          An interesting feature of self-encoding is that it allows the
  3111.  
  3112.  
  3113.  
  3114.  
  3115. Mogul & Postel                                                  [Page 4]
  3116.  
  3117.  
  3118.  
  3119. RFC 950                                                      August 1985
  3120. Internet Standard Subnetting Procedure
  3121.  
  3122.  
  3123.          address space of a network to be divided into subnets of
  3124.          different sizes, typically one subnet of half the address space
  3125.          and a set of small subnets.
  3126.  
  3127.             For example, consider a class C network that uses a
  3128.             self-encoding scheme with one bit to indicate if it is the
  3129.             large subnet or not and an additional three bits to identify
  3130.             the small subnet.  If the first bit is zero then this is the
  3131.             large subnet, if the first bit is one then the following
  3132.             bits (3 in this example) give the subnet number.  There is
  3133.             one subnet with 128 host addresses, and eight subnets with
  3134.             16 hosts each.
  3135.  
  3136.          To establish a subnetting standard the parameters and
  3137.          interpretation of the self-encoding scheme must be fixed and
  3138.          consistent throughout the Internet.
  3139.  
  3140.          It could be assumed that all networks are subnetted.  This
  3141.          would allow addresses to be interpreted without reference to
  3142.          any other information.
  3143.  
  3144.             This is a significant advantage, that given the Internet
  3145.             address no additional information is needed for an
  3146.             implementation to determine if two addresses are on the same
  3147.             subnet.  However, this can also be viewed as a disadvantage:
  3148.             it may cause problems for networks which have existing host
  3149.             numbers that use arbitrary bits in the local address part.
  3150.             In other words, it is useful to be able to control whether a
  3151.             network is subnetted independently from the assignment of
  3152.             host addresses.
  3153.  
  3154.          The alternative is to have the fact that a network is subnetted
  3155.          kept separate from the address.  If one finds, somehow, that
  3156.          the network is subnetted then the standard self-encoded
  3157.          subnetted network address rules are followed, otherwise the
  3158.          non-subnetted network addressing rules are followed.
  3159.  
  3160.       If a self-encoding scheme is not used, there is no reason to use a
  3161.       fixed-width field scheme: since there must in any case be some
  3162.       per-network "flag" to indicate if subnets are in use, the
  3163.       additional cost of using an integer (a subnet field width or
  3164.       address mask) instead of a boolean is negligible.  The advantage
  3165.       of using the address mask scheme is that it allows each
  3166.       organization to choose the best way to allocate relatively scarce
  3167.       bits of local address to subnet and host numbers.  Therefore, we
  3168.       choose the address-mask scheme: it is the most flexible scheme,
  3169.       yet costs no more to implement than any other.
  3170.  
  3171.  
  3172. Mogul & Postel                                                  [Page 5]
  3173.  
  3174.  
  3175.  
  3176. RFC 950                                                      August 1985
  3177. Internet Standard Subnetting Procedure
  3178.  
  3179.  
  3180.       For example, the Internet address might be interpreted as:
  3181.  
  3182.          <network-number><subnet-number><host-number>
  3183.  
  3184.       where the <network-number> field is as defined by IP [3], the
  3185.       <host-number> field is at least 1-bit wide, and the width of the
  3186.       <subnet-number> field is constant for a given network.  No further
  3187.       structure is required for the <subnet-number> or <host-number>
  3188.       fields.  If the width of the <subnet-number> field is zero, then
  3189.       the network is not subnetted (i.e., the interpretation of [3] is
  3190.       used).
  3191.  
  3192.       For example, on a Class B network with a 6-bit wide subnet field,
  3193.       an address would be broken down like this:
  3194.  
  3195.                            1                   2                   3
  3196.        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
  3197.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  3198.       |1 0|        NETWORK            |  SUBNET   |    Host Number    |
  3199.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  3200.  
  3201.       Since the bits that identify the subnet are specified by a
  3202.       bitmask, they need not be adjacent in the address.  However, we
  3203.       recommend that the subnet bits be contiguous and located as the
  3204.       most significant bits of the local address.
  3205.  
  3206.       Special Addresses:
  3207.  
  3208.          From the Assigned Numbers memo [9]:
  3209.  
  3210.             "In certain contexts, it is useful to have fixed addresses
  3211.             with functional significance rather than as identifiers of
  3212.             specific hosts.  When such usage is called for, the address
  3213.             zero is to be interpreted as meaning "this", as in "this
  3214.             network".  The address of all ones are to be interpreted as
  3215.             meaning "all", as in "all hosts".  For example, the address
  3216.             128.9.255.255 could be interpreted as meaning all hosts on
  3217.             the network 128.9.  Or, the address 0.0.0.37 could be
  3218.             interpreted as meaning host 37 on this network."
  3219.  
  3220.          It is useful to preserve and extend the interpretation of these
  3221.          special addresses in subnetted networks.  This means the values
  3222.          of all zeros and all ones in the subnet field should not be
  3223.          assigned to actual (physical) subnets.
  3224.  
  3225.             In the example above, the 6-bit wide subnet field may have
  3226.             any value except 0 and 63.
  3227.  
  3228.  
  3229. Mogul & Postel                                                  [Page 6]
  3230.  
  3231.  
  3232.  
  3233. RFC 950                                                      August 1985
  3234. Internet Standard Subnetting Procedure
  3235.  
  3236.  
  3237.          Please note that there is no effect or new restriction on the
  3238.          addresses of hosts on non-subnetted networks.
  3239.  
  3240.    2.2. Changes to Host Software to Support Subnets
  3241.  
  3242.       In most implementations of IP, there is code in the module that
  3243.       handles outgoing datagrams to decide if a datagram can be sent
  3244.       directly to the destination on the local network or if it must be
  3245.       sent to a gateway.
  3246.  
  3247.       Generally the code is something like this:
  3248.  
  3249.          IF ip_net_number(dg.ip_dest) = ip_net_number(my_ip_addr)
  3250.              THEN
  3251.                  send_dg_locally(dg, dg.ip_dest)
  3252.              ELSE
  3253.                  send_dg_locally(dg,
  3254.                                   gateway_to(ip_net_number(dg.ip_dest)))
  3255.  
  3256.       (If the code supports multiply-connected networks, it will be more
  3257.       complicated, but this is irrelevant to the current discussion.)
  3258.  
  3259.       To support subnets, it is necessary to store one more 32-bit
  3260.       quantity, called my_ip_mask.  This is a bit-mask with bits set in
  3261.       the fields corresponding to the IP network number, and additional
  3262.       bits set corresponding to the subnet number field.
  3263.  
  3264.       The code then becomes:
  3265.  
  3266.          IF bitwise_and(dg.ip_dest, my_ip_mask)
  3267.                                    = bitwise_and(my_ip_addr, my_ip_mask)
  3268.              THEN
  3269.                  send_dg_locally(dg, dg.ip_dest)
  3270.              ELSE
  3271.                  send_dg_locally(dg,
  3272.                         gateway_to(bitwise_and(dg.ip_dest, my_ip_mask)))
  3273.  
  3274.       Of course, part of the expression in the conditional can be
  3275.       pre-computed.
  3276.  
  3277.       It may or may not be necessary to modify the "gateway_to"
  3278.       function, so that it too takes the subnet field bits into account
  3279.       when performing comparisons.
  3280.  
  3281.       To support multiply-connected hosts, the code can be changed to
  3282.  
  3283.  
  3284.  
  3285.  
  3286. Mogul & Postel                                                  [Page 7]
  3287.  
  3288.  
  3289.  
  3290. RFC 950                                                      August 1985
  3291. Internet Standard Subnetting Procedure
  3292.  
  3293.  
  3294.       keep  the "my_ip_addr" and "my_ip_mask" quantities on a
  3295.       per-interface basis; the expression in the conditional must then
  3296.       be evaluated for each interface.
  3297.  
  3298.    2.3. Finding the Address Mask
  3299.  
  3300.       How can a host determine what address mask is in use on a subnet
  3301.       to which it is connected?  The problem is analogous to several
  3302.       other "bootstrapping" problems for Internet hosts: how a host
  3303.       determines its own address, and how it locates a gateway on its
  3304.       local network.  In all three cases, there are two basic solutions:
  3305.       "hardwired" information, and broadcast-based protocols.
  3306.  
  3307.       Hardwired information is that available to a host in isolation
  3308.       from a network.  It may be compiled-in, or (preferably) stored in
  3309.       a disk file.  However, for the increasingly common case of a
  3310.       diskless workstation that is bootloaded over a LAN, neither
  3311.       hardwired solution is satisfactory.
  3312.  
  3313.       Instead, since most LAN technology supports broadcasting, a better
  3314.       method is for the newly-booted host to broadcast a request for the
  3315.       necessary information.  For example, for the purpose of
  3316.       determining its Internet address, a host may use the "Reverse
  3317.       Address Resolution Protocol" (RARP) [4].
  3318.  
  3319.       However, since a newly-booted host usually needs to gather several
  3320.       facts (e.g., its IP address, the hardware address of a gateway,
  3321.       the IP address of a domain name server, the subnet address mask),
  3322.       it would be better to acquire all this information in one request
  3323.       if possible, rather than doing numerous broadcasts on the network.
  3324.       The mechanisms designed to boot diskless workstations can also
  3325.       load per-host specific configuration files that contain the
  3326.       required information (e.g., see RFC-951 [8]).  It is possible, and
  3327.       desirable, to obtain all the facts necessary to operate a host
  3328.       from a boot server using only one broadcast message.
  3329.  
  3330.       In the case where it is necessary for a host to find the address
  3331.       mask as a separate operation the following mechanism is provided:
  3332.  
  3333.          To provide the address mask information the ICMP protocol [5]
  3334.          is extended by adding a new pair of ICMP message types,
  3335.          "Address Mask Request" and "Address Mask Reply", analogous to
  3336.          the "Information Request" and "Information Reply" ICMP
  3337.          messages.  These are described in detail in Appendix I.
  3338.  
  3339.          The intended use of these new ICMP messages is that a host,
  3340.          when booting, broadcast an "Address Mask Request" message.  A
  3341.  
  3342.  
  3343. Mogul & Postel                                                  [Page 8]
  3344.  
  3345.  
  3346.  
  3347. RFC 950                                                      August 1985
  3348. Internet Standard Subnetting Procedure
  3349.  
  3350.  
  3351.          gateway (or a host acting in lieu of a gateway) that receives
  3352.          this message responds with an "Address Mask Reply".  If there
  3353.          is no indication in the request which host sent it (i.e., the
  3354.          IP Source Address is zero), the reply is broadcast as well.
  3355.          The requesting host will hear the response, and from it
  3356.          determine the address mask.
  3357.  
  3358.          Since there is only one possible value that can be sent in an
  3359.          "Address Mask Reply" on any given LAN, there is no need for the
  3360.          requesting host to match the responses it hears against the
  3361.          request it sent; similarly, there is no problem if more than
  3362.          one gateway responds.  We assume that hosts reboot
  3363.          infrequently, so the broadcast load on a network from use of
  3364.          this protocol should be small.
  3365.  
  3366.       If a host is connected to more than one LAN, it might have to find
  3367.       the address mask for each.
  3368.  
  3369.       One potential problem is what a host should do if it can not find
  3370.       out the address mask, even after a reasonable number of tries.
  3371.       Three interpretations can be placed on the situation:
  3372.  
  3373.          1. The local net exists in (permanent) isolation from all other
  3374.             nets.
  3375.  
  3376.          2. Subnets are not in use, and no host can supply the address
  3377.             mask.
  3378.  
  3379.          3. All gateways on the local net are (temporarily) down.
  3380.  
  3381.       The first and second situations imply that the address mask is
  3382.       identical with the Internet network number mask.  In the third
  3383.       situation, there is no way to determine what the proper value is;
  3384.       the safest choice is thus a mask identical with the Internet
  3385.       network number mask.  Although this might later turn out to be
  3386.       wrong, it will not prevent transmissions that would otherwise
  3387.       succeed.  It is possible for a host to recover from a wrong
  3388.       choice: when a gateway comes up, it should broadcast an "Address
  3389.       Mask Reply"; when a host receives such a message that disagrees
  3390.       with its guess, it should change its mask to conform to the
  3391.       received value.  No host or gateway should send an "Address Mask
  3392.       Reply" based on a "guessed" value.
  3393.  
  3394.       Finally, note that no host is required to use this ICMP protocol
  3395.       to discover the address mask; it is perfectly reasonable for a
  3396.       host with non-volatile storage to use stored information
  3397.       (including a configuration file from a boot server).
  3398.  
  3399.  
  3400. Mogul & Postel                                                  [Page 9]
  3401.  
  3402.  
  3403.  
  3404. RFC 950                                                      August 1985
  3405. Internet Standard Subnetting Procedure
  3406.  
  3407.  
  3408. Appendix I.  Address Mask ICMP
  3409.  
  3410.    Address Mask Request or Address Mask Reply
  3411.  
  3412.        0                   1                   2                   3
  3413.        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
  3414.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  3415.       |     Type      |      Code     |          Checksum             |
  3416.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  3417.       |           Identifier          |       Sequence Number         |
  3418.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  3419.       |                        Address Mask                           |
  3420.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  3421.  
  3422.       IP Fields:
  3423.  
  3424.          Addresses
  3425.  
  3426.             The address of the source in an address mask request message
  3427.             will be the destination of the address mask reply message.
  3428.             To form an address mask reply message, the source address of
  3429.             the request becomes the destination address of the reply,
  3430.             the source address of the reply is set to the replier's
  3431.             address, the type code changed to AM2, the address mask
  3432.             value inserted into the Address Mask field, and the checksum
  3433.             recomputed.  However, if the source address in the request
  3434.             message is zero, then the destination address for the reply
  3435.             message should denote a broadcast.
  3436.  
  3437.       ICMP Fields:
  3438.  
  3439.          Type
  3440.  
  3441.             AM1 for address mask request message
  3442.  
  3443.             AM2 for address mask reply message
  3444.  
  3445.          Code
  3446.  
  3447.             0 for address mask request message
  3448.  
  3449.             0 for address mask reply message
  3450.  
  3451.          Checksum
  3452.  
  3453.             The checksum is the 16-bit one's complement of the one's
  3454.  
  3455.  
  3456.  
  3457. Mogul & Postel                                                 [Page 10]
  3458.  
  3459.  
  3460.  
  3461. RFC 950                                                      August 1985
  3462. Internet Standard Subnetting Procedure
  3463.  
  3464.  
  3465.             complement sum of the ICMP message starting with the ICMP
  3466.             Type.  For computing the checksum, the checksum field should
  3467.             be zero.  This checksum may be replaced in the future.
  3468.  
  3469.          Identifier
  3470.  
  3471.             An identifier to aid in matching requests and replies, may
  3472.             be zero.
  3473.  
  3474.          Sequence Number
  3475.  
  3476.             A sequence number to aid in matching requests and replies,
  3477.             may be zero.
  3478.  
  3479.          Address Mask
  3480.  
  3481.             A 32-bit mask.
  3482.  
  3483.       Description
  3484.  
  3485.          A gateway receiving an address mask request should return it
  3486.          with the address mask field set to the 32-bit mask of the bits
  3487.          identifying the subnet and network, for the subnet on which the
  3488.          request was received.
  3489.  
  3490.          If the requesting host does not know its own IP address, it may
  3491.          leave the source field zero; the reply should then be
  3492.          broadcast.  However, this approach should be avoided if at all
  3493.          possible, since it increases the superfluous broadcast load on
  3494.          the network.  Even when the replies are broadcast, since there
  3495.          is only one possible address mask for a subnet, there is no
  3496.          need to match requests with replies.  The "Identifier" and
  3497.          "Sequence Number" fields can be ignored.
  3498.  
  3499.             Type AM1 may be received from a gateway or a host.
  3500.  
  3501.             Type AM2 may be received from a gateway, or a host acting in
  3502.             lieu of a gateway.
  3503.  
  3504.  
  3505.  
  3506.  
  3507.  
  3508.  
  3509.  
  3510.  
  3511.  
  3512.  
  3513.  
  3514. Mogul & Postel                                                 [Page 11]
  3515.  
  3516.  
  3517.  
  3518. RFC 950                                                      August 1985
  3519. Internet Standard Subnetting Procedure
  3520.  
  3521.  
  3522. Appendix II.  Examples
  3523.  
  3524.    These examples show how a host can find out the address mask using
  3525.    the ICMP Address Mask Request and Address Mask Reply messages.  For
  3526.    the following examples, assume that address 255.255.255.255 denotes
  3527.    "broadcast to this physical medium" [6].
  3528.  
  3529.    1.  A Class A Network Case
  3530.  
  3531.       For this case, assume that the requesting host is on class A
  3532.       network 36.0.0.0, has address 36.40.0.123, that there is a gateway
  3533.       at 36.40.0.62, and that a 8-bit wide subnet field is in use, that
  3534.       is, the address mask is 255.255.0.0.
  3535.  
  3536.       The most efficient method, and the one we recommend, is for a host
  3537.       to first discover its own address (perhaps using "RARP" [4]), and
  3538.       then to send the ICMP request to 255.255.255.255:
  3539.  
  3540.          Source address:          36.40.0.123
  3541.          Destination address:     255.255.255.255
  3542.          Protocol:                ICMP = 1
  3543.          Type:                    Address Mask Request = AM1
  3544.          Code:                    0
  3545.          Mask:                    0
  3546.  
  3547.       The gateway can then respond directly to the requesting host.
  3548.  
  3549.          Source address:          36.40.0.62
  3550.          Destination address:     36.40.0.123
  3551.          Protocol:                ICMP = 1
  3552.          Type:                    Address Mask Reply = AM2
  3553.          Code:                    0
  3554.          Mask:                    255.255.0.0
  3555.  
  3556.       Suppose that 36.40.0.123 is a diskless workstation, and does not
  3557.       know even its own host number.  It could send the following
  3558.       datagram:
  3559.  
  3560.          Source address:          0.0.0.0
  3561.          Destination address:     255.255.255.255
  3562.          Protocol:                ICMP = 1
  3563.          Type:                    Address Mask Request = AM1
  3564.          Code:                    0
  3565.          Mask:                    0
  3566.  
  3567.       36.40.0.62 will hear the datagram, and should respond with this
  3568.       datagram:
  3569.  
  3570.  
  3571. Mogul & Postel                                                 [Page 12]
  3572.  
  3573.  
  3574.  
  3575. RFC 950                                                      August 1985
  3576. Internet Standard Subnetting Procedure
  3577.  
  3578.  
  3579.          Source address:          36.40.0.62
  3580.          Destination address:     255.255.255.255
  3581.          Protocol:                ICMP = 1
  3582.          Type:                    Address Mask Reply = AM2
  3583.          Code:                    0
  3584.          Mask:                    255.255.0.0
  3585.  
  3586.       Note that the gateway uses the narrowest possible broadcast to
  3587.       reply.  Even so, the over use of broadcasts presents an
  3588.       unnecessary load to all hosts on the subnet, and so the use of the
  3589.       "anonymous" (0.0.0.0) source address must be kept to a minimum.
  3590.  
  3591.       If broadcasting is not allowed, we assume that hosts have wired-in
  3592.       information about neighbor gateways; thus, 36.40.0.123 might send
  3593.       this datagram:
  3594.  
  3595.          Source address:          36.40.0.123
  3596.          Destination address:     36.40.0.62
  3597.          Protocol:                ICMP = 1
  3598.          Type:                    Address Mask Request = AM1
  3599.          Code:                    0
  3600.          Mask:                    0
  3601.  
  3602.       36.40.0.62 should respond exactly as in the previous case.
  3603.  
  3604.          Source address:          36.40.0.62
  3605.          Destination address:     36.40.0.123
  3606.          Protocol:                ICMP = 1
  3607.          Type:                    Address Mask Reply = AM2
  3608.          Code:                    0
  3609.          Mask:                    255.255.0.0
  3610.  
  3611.    2.  A Class B Network Case
  3612.  
  3613.       For this case, assume that the requesting host is on class B
  3614.       network 128.99.0.0, has address 128.99.4.123, that there is a
  3615.       gateway at 128.99.4.62, and that a 6-bit wide subnet field is in
  3616.       use, that is, the address mask is 255.255.252.0.
  3617.  
  3618.       The host sends the ICMP request to 255.255.255.255:
  3619.  
  3620.          Source address:          128.99.4.123
  3621.          Destination address:     255.255.255.255
  3622.          Protocol:                ICMP = 1
  3623.          Type:                    Address Mask Request = AM1
  3624.          Code:                    0
  3625.          Mask:                    0
  3626.  
  3627.  
  3628. Mogul & Postel                                                 [Page 13]
  3629.  
  3630.  
  3631.  
  3632. RFC 950                                                      August 1985
  3633. Internet Standard Subnetting Procedure
  3634.  
  3635.  
  3636.       The gateway can then respond directly to the requesting host.
  3637.  
  3638.          Source address:          128.99.4.62
  3639.          Destination address:     128.99.4.123
  3640.          Protocol:                ICMP = 1
  3641.          Type:                    Address Mask Reply = AM2
  3642.          Code:                    0
  3643.          Mask:                    255.255.252.0
  3644.  
  3645.       In the diskless workstation case the host sends:
  3646.  
  3647.          Source address:          0.0.0.0
  3648.          Destination address:     255.255.255.255
  3649.          Protocol:                ICMP = 1
  3650.          Type:                    Address Mask Request = AM1
  3651.          Code:                    0
  3652.          Mask:                    0
  3653.  
  3654.       128.99.4.62 will hear the datagram, and should respond with this
  3655.       datagram:
  3656.  
  3657.          Source address:          128.99.4.62
  3658.          Destination address:     255.255.255.255
  3659.          Protocol:                ICMP = 1
  3660.          Type:                    Address Mask Reply = AM2
  3661.          Code:                    0
  3662.          Mask:                    255.255.252.0
  3663.  
  3664.       If broadcasting is not allowed 128.99.4.123 sends:
  3665.  
  3666.          Source address:          128.99.4.123
  3667.          Destination address:     128.99.4.62
  3668.          Protocol:                ICMP = 1
  3669.          Type:                    Address Mask Request = AM1
  3670.          Code:                    0
  3671.          Mask:                    0
  3672.  
  3673.       128.99.4.62 should respond exactly as in the previous case.
  3674.  
  3675.          Source address:          128.99.4.62
  3676.          Destination address:     128.99.4.123
  3677.          Protocol:                ICMP = 1
  3678.          Type:                    Address Mask Reply = AM2
  3679.          Code:                    0
  3680.          Mask:                    255.255.252.0
  3681.  
  3682.  
  3683.  
  3684.  
  3685. Mogul & Postel                                                 [Page 14]
  3686.  
  3687.  
  3688.  
  3689. RFC 950                                                      August 1985
  3690. Internet Standard Subnetting Procedure
  3691.  
  3692.  
  3693.    3.  A Class C Network Case (illustrating non-contiguous subnet bits)
  3694.  
  3695.       For this case, assume that the requesting host is on class C
  3696.       network 192.1.127.0, has address 192.1.127.19, that there is a
  3697.       gateway at 192.1.127.50, and that on network an 3-bit subnet field
  3698.       is in use (01011000), that is, the address mask is 255.255.255.88.
  3699.  
  3700.       The host sends the ICMP request to 255.255.255.255:
  3701.  
  3702.          Source address:          192.1.127.19
  3703.          Destination address:     255.255.255.255
  3704.          Protocol:                ICMP = 1
  3705.          Type:                    Address Mask Request = AM1
  3706.          Code:                    0
  3707.          Mask:                    0
  3708.  
  3709.       The gateway can then respond directly to the requesting host.
  3710.  
  3711.          Source address:          192.1.127.50
  3712.          Destination address:     192.1.127.19
  3713.          Protocol:                ICMP = 1
  3714.          Type:                    Address Mask Reply = AM2
  3715.          Code:                    0
  3716.          Mask:                    255.255.255.88.
  3717.  
  3718.       In the diskless workstation case the host sends:
  3719.  
  3720.          Source address:          0.0.0.0
  3721.          Destination address:     255.255.255.255
  3722.          Protocol:                ICMP = 1
  3723.          Type:                    Address Mask Request = AM1
  3724.          Code:                    0
  3725.          Mask:                    0
  3726.  
  3727.       192.1.127.50 will hear the datagram, and should respond with this
  3728.       datagram:
  3729.  
  3730.          Source address:          192.1.127.50
  3731.          Destination address:     255.255.255.255
  3732.          Protocol:                ICMP = 1
  3733.          Type:                    Address Mask Reply = AM2
  3734.          Code:                    0
  3735.          Mask:                    255.255.255.88.
  3736.  
  3737.       If broadcasting is not allowed 192.1.127.19 sends:
  3738.  
  3739.  
  3740.  
  3741.  
  3742. Mogul & Postel                                                 [Page 15]
  3743.  
  3744.  
  3745.  
  3746. RFC 950                                                      August 1985
  3747. Internet Standard Subnetting Procedure
  3748.  
  3749.  
  3750.          Source address:          192.1.127.19
  3751.          Destination address:     192.1.127.50
  3752.          Protocol:                ICMP = 1
  3753.          Type:                    Address Mask Request = AM1
  3754.          Code:                    0
  3755.          Mask:                    0
  3756.  
  3757.       192.1.127.50 should respond exactly as in the previous case.
  3758.  
  3759.          Source address:          192.1.127.50
  3760.          Destination address:     192.1.127.19
  3761.          Protocol:                ICMP = 1
  3762.          Type:                    Address Mask Reply = AM2
  3763.          Code:                    0
  3764.          Mask:                    255.255.255.88
  3765.  
  3766. Appendix III.  Glossary
  3767.  
  3768.    Bridge
  3769.  
  3770.       A node connected to two or more administratively indistinguishable
  3771.       but physically distinct subnets, that automatically forwards
  3772.       datagrams when necessary, but whose existence is not known to
  3773.       other hosts.  Also called a "software repeater".
  3774.  
  3775.    Gateway
  3776.  
  3777.       A node connected to two or more administratively distinct networks
  3778.       and/or subnets, to which hosts send datagrams to be forwarded.
  3779.  
  3780.    Host Field
  3781.  
  3782.       The bit field in an Internet address used for denoting a specific
  3783.       host.
  3784.  
  3785.    Internet
  3786.  
  3787.       The collection of connected networks using the IP protocol.
  3788.  
  3789.    Local Address
  3790.  
  3791.       The rest field of the Internet address (as defined in [3]).
  3792.  
  3793.    Network
  3794.  
  3795.       A single Internet network (which may or may not be divided into
  3796.       subnets).
  3797.  
  3798.  
  3799. Mogul & Postel                                                 [Page 16]
  3800.  
  3801.  
  3802.  
  3803. RFC 950                                                      August 1985
  3804. Internet Standard Subnetting Procedure
  3805.  
  3806.  
  3807.    Network Number
  3808.  
  3809.       The network field of the Internet address.
  3810.  
  3811.    Subnet
  3812.  
  3813.       One or more physical networks forming a subset of an Internet
  3814.       network.  A subnet is explicitly identified in the Internet
  3815.       address.
  3816.  
  3817.    Subnet Field
  3818.  
  3819.       The bit field in an Internet address denoting the subnet number.
  3820.       The bits making up this field are not necessarily contiguous in
  3821.       the address.
  3822.  
  3823.    Subnet Number
  3824.  
  3825.       A number identifying a subnet within a network.
  3826.  
  3827. Appendix IV.  Assigned Numbers
  3828.  
  3829.    The following assignments are made for protocol parameters used in
  3830.    the support of subnets.  The only assignments needed are for the
  3831.    Internet Control Message Protocol (ICMP) [5].
  3832.  
  3833.    ICMP Message Types
  3834.  
  3835.       AM1 = 17
  3836.  
  3837.       AM2 = 18
  3838.  
  3839.  
  3840.  
  3841.  
  3842.  
  3843.  
  3844.  
  3845.  
  3846.  
  3847.  
  3848.  
  3849.  
  3850.  
  3851.  
  3852.  
  3853.  
  3854.  
  3855.  
  3856. Mogul & Postel                                                 [Page 17]
  3857.  
  3858.  
  3859.  
  3860. RFC 950                                                      August 1985
  3861. Internet Standard Subnetting Procedure
  3862.  
  3863.  
  3864. References
  3865.  
  3866.    [1]  Mogul, J., "Internet Subnets", RFC-917, Stanford University,
  3867.         October 1984.
  3868.  
  3869.    [2]  Postel, J., "Multi-LAN Address Resolution", RFC-925,
  3870.         USC/Information Sciences Institute, October 1984.
  3871.  
  3872.    [3]  Postel, J., "Internet Protocol", RFC-791, USC/Information
  3873.         Sciences Institute, September 1981.
  3874.  
  3875.    [4]  Finlayson, R., T. Mann, J. Mogul, M. Theimer, "A Reverse Address
  3876.         Resolution Protocol", RFC-903, Stanford University, June 1984.
  3877.  
  3878.    [5]  Postel, J., "Internet Control Message Protocol", RFC-792,
  3879.         USC/Information Sciences Institute, September 1981.
  3880.  
  3881.    [6]  Mogul, J., "Broadcasting Internet Datagrams", RFC-919, Stanford
  3882.         University, October 1984.
  3883.  
  3884.    [7]  GADS, "Towards an Internet Standard Scheme for Subnetting",
  3885.         RFC-940, Network Information Center, SRI International,
  3886.         April 1985.
  3887.  
  3888.    [8]  Croft, B., and J. Gilmore, "BOOTP -- UDP Bootstrap Protocol",
  3889.         RFC-951, Stanford University, August 1985.
  3890.  
  3891.    [9]  Reynolds, J., and J. Postel, "Assigned Numbers", RFC-943,
  3892.         USC/Information Sciences Institute, April 1985.
  3893.  
  3894.    
  3895.  
  3896.  
  3897.  
  3898.  
  3899.  
  3900.  
  3901.  
  3902.  
  3903.  
  3904.  
  3905.  
  3906.  
  3907.  
  3908.  
  3909.  
  3910.  
  3911.  
  3912.  
  3913. Mogul & Postel                                                 [Page 18]
  3914.  
  3915. ========================================================================
  3916.  
  3917. Network Working Group                                      Jeffrey Mogul
  3918. Request for Comments: 919                    Computer Science Department
  3919.                                                      Stanford University
  3920.                                                             October 1984
  3921.  
  3922.                      BROADCASTING INTERNET DATAGRAMS
  3923.  
  3924.  
  3925. Status of this Memo
  3926.  
  3927.    We propose simple rules for broadcasting Internet datagrams on local
  3928.    networks that support broadcast, for addressing broadcasts, and for
  3929.    how gateways should handle them.
  3930.  
  3931.    This RFC suggests a proposed protocol for the ARPA-Internet
  3932.    community, and requests discussion and suggestions for improvements.
  3933.    Distribution of this memo is unlimited.
  3934.  
  3935. Acknowledgement
  3936.  
  3937.    This proposal is the result of discussion with several other people,
  3938.    especially J. Noel Chiappa and Christopher A. Kent, both of whom both
  3939.    pointed me at important references.
  3940.  
  3941. 1. Introduction
  3942.  
  3943.    The use of broadcasts, especially on high-speed local area networks,
  3944.    is a good base for many applications.  Since broadcasting is not
  3945.    covered in the basic IP specification [13], there is no agreed-upon
  3946.    way to do it, and so protocol designers have not made use of it. (The
  3947.    issue has been touched upon before, e.g. [6], but has not been the
  3948.    subject of a standard.)
  3949.  
  3950.    We consider here only the case of unreliable, unsequenced, possibly
  3951.    duplicated datagram broadcasts (for a discussion of TCP broadcasting,
  3952.    see [11].) Even though unreliable and limited in length, datagram
  3953.    broadcasts are quite useful [1].
  3954.  
  3955.    We assume that the data link layer of the local network supports
  3956.    efficient broadcasting.  Most common local area networks do support
  3957.    broadcast; for example, Ethernet [7, 5], ChaosNet [10], token ring
  3958.    networks [2], etc.
  3959.  
  3960.    We do not assume, however, that broadcasts are reliably delivered.
  3961.    (One might consider providing a reliable broadcast protocol as a
  3962.    layer above IP.) It is quite expensive to guarantee delivery of
  3963.    broadcasts; instead, what we assume is that a host will receive most
  3964.    of the broadcasts that are sent.  This is important to avoid
  3965.    excessive use of broadcasts; since every host on the network devotes
  3966.    at least some effort to every broadcast, they are costly.
  3967.  
  3968.  
  3969.  
  3970. Mogul                                                           [Page 1]
  3971.  
  3972.  
  3973.  
  3974. RFC 919                                                     October 1984
  3975. Broadcasting Internet Datagrams
  3976.  
  3977.  
  3978.    When a datagram is broadcast, it imposes a cost on every host that
  3979.    hears it.  Therefore, broadcasting should not be used
  3980.    indiscriminately, but rather only when it is the best solution to a
  3981.    problem.
  3982.  
  3983.    Note: some organizations have divided their IP networks into subnets,
  3984.    for which a standard [8] has been proposed.  This RFC does not cover
  3985.    the numerous complications arising from the interactions between
  3986.    subnets and broadcasting; see [9] for a complete discussion.
  3987.  
  3988. 2. Terminology
  3989.  
  3990.    Because broadcasting depends on the specific data link layer in use
  3991.    on a local network, we must discuss it with reference to both
  3992.    physical networks and logical networks.
  3993.  
  3994.    The terms we will use in referring to physical networks are, from the
  3995.    point of view of the host sending or forwarding a broadcast:
  3996.  
  3997.    Local Hardware Network
  3998.  
  3999.       The physical link to which the host is attached.
  4000.  
  4001.    Remote Hardware Network
  4002.  
  4003.       A physical network which is separated from the host by at least
  4004.       one gateway.
  4005.  
  4006.    Collection of Hardware Networks
  4007.  
  4008.       A set of hardware networks (transitively) connected by gateways.
  4009.  
  4010.    The IP world includes several kinds of logical network.  To avoid
  4011.    ambiguity, we will use the following terms:
  4012.  
  4013.    Internet
  4014.  
  4015.       The DARPA Internet collection of IP networks.
  4016.  
  4017.    IP Network
  4018.  
  4019.       One or a collection of several hardware networks that have one
  4020.       specific IP network number.
  4021.  
  4022.  
  4023.  
  4024.  
  4025.  
  4026.  
  4027. Mogul                                                           [Page 2]
  4028.  
  4029.  
  4030.  
  4031. RFC 919                                                     October 1984
  4032. Broadcasting Internet Datagrams
  4033.  
  4034.  
  4035. 3. Why Broadcast?
  4036.  
  4037.    Broadcasts are useful when a host needs to find information without
  4038.    knowing exactly what other host can supply it, or when a host wants
  4039.    to provide information to a large set of hosts in a timely manner.
  4040.  
  4041.    When a host needs information that one or more of its neighbors might
  4042.    have, it could have a list of neighbors to ask, or it could poll all
  4043.    of its possible neighbors until one responds.  Use of a wired-in list
  4044.    creates obvious network management problems (early binding is
  4045.    inflexible).  On the other hand, asking all of one's neighbors is
  4046.    slow if one must generate plausible host addresses, and try them
  4047.    until one works.  On the ARPANET, for example, there are roughly 65
  4048.    thousand plausible host numbers.  Most IP implementations have used
  4049.    wired-in lists (for example, addresses of "Prime" gateways.)
  4050.    Fortunately, broadcasting provides a fast and simple way for a host
  4051.    to reach all of its neighbors.
  4052.  
  4053.    A host might also use a broadcast to provide all of its neighbors
  4054.    with some information; for example, a gateway might announce its
  4055.    presence to other gateways.
  4056.  
  4057.    One way to view broadcasting is as an imperfect substitute for
  4058.    multicasting, the sending of messages to a subset of the hosts on a
  4059.    network.  In practice, broadcasts are usually used where multicasts
  4060.    are what is wanted; packets are broadcast at the hardware level, but
  4061.    filtering software in the receiving hosts gives the effect of
  4062.    multicasting.
  4063.  
  4064.    For more examples of broadcast applications, see [1, 3].
  4065.  
  4066. 4. Broadcast Classes
  4067.  
  4068.    There are several classes of IP broadcasting:
  4069.  
  4070.       - Single-destination datagram broadcast on the local IP net: A
  4071.         datagrams is destined for a specific IP host, but the sending
  4072.         host broadcasts it at the data link layer, perhaps to avoid
  4073.         having to do routing.  Since this is not an IP broadcast, the IP
  4074.         layer is not involved, except that a host should discard
  4075.         datagrams not meant for it without becoming flustered (i.e.,
  4076.         printing an error message).
  4077.  
  4078.       - Broadcast to all hosts on the local IP net: A distinguished
  4079.         value for the host-number part of the IP address denotes
  4080.         broadcast instead of a specific host.  The receiving IP layer
  4081.         must be able to recognize this address as well as its own.
  4082.  
  4083.  
  4084. Mogul                                                           [Page 3]
  4085.  
  4086.  
  4087.  
  4088. RFC 919                                                     October 1984
  4089. Broadcasting Internet Datagrams
  4090.  
  4091.  
  4092.         However, it might still be useful to distinguish at higher
  4093.         levels between broadcasts and non-broadcasts, especially in
  4094.         gateways. This is the most useful case of broadcast; it allows a
  4095.         host to discover gateways without wired-in tables, it is the
  4096.         basis for address resolution protocols, and it is also useful
  4097.         for accessing such utilities as name servers, time servers,
  4098.         etc., without requiring wired-in addresses.
  4099.  
  4100.       - Broadcast to all hosts on a remote IP network: It is
  4101.         occasionally useful to send a broadcast to all hosts on a
  4102.         non-local network; for example, to find the latest version of a
  4103.         hostname database, to bootload a host on an IP network without a
  4104.         bootserver, or to monitor the timeservers on the IP network.
  4105.         This case is the same as local-network broadcasts; the datagram
  4106.         is routed by normal mechanisms until it reaches a gateway
  4107.         attached to the destination IP network, at which point it is
  4108.         broadcast. This class of broadcasting is also known as "directed
  4109.         broadcasting", or quaintly as sending a "letter bomb" [1].
  4110.  
  4111.       - Broadcast to the entire Internet: This is probably not useful,
  4112.         and almost certainly not desirable.
  4113.  
  4114.    For reasons of performance or security, a gateway may choose not to
  4115.    forward broadcasts; especially, it may be a good idea to ban
  4116.    broadcasts into or out of an autonomous group of networks.
  4117.  
  4118. 5. Broadcast Methods
  4119.  
  4120.    A host's IP receiving layer must be modified to support broadcasting.
  4121.    In the absence of broadcasting, a host determines if it is the
  4122.    recipient of a datagram by matching the destination address against
  4123.    all of its IP addresses.  With broadcasting, a host must compare the
  4124.    destination address not only against the host's addresses, but also
  4125.    against the possible broadcast addresses for that host.
  4126.  
  4127.    The problem of how best to send a broadcast has been extensively
  4128.    discussed [1, 3, 4, 14, 15].  Since we assume that the problem has
  4129.    already been solved at the data link layer, an IP host wishing to
  4130.    send either a local broadcast or a directed broadcast need only
  4131.    specify the appropriate destination address and send the datagram as
  4132.    usual.  Any sophisticated algorithms need only reside in gateways.
  4133.  
  4134.  
  4135.  
  4136.  
  4137.  
  4138.  
  4139.  
  4140.  
  4141. Mogul                                                           [Page 4]
  4142.  
  4143.  
  4144.  
  4145. RFC 919                                                     October 1984
  4146. Broadcasting Internet Datagrams
  4147.  
  4148.  
  4149. 6. Gateways and Broadcasts
  4150.  
  4151.    Most of the complexity in supporting broadcasts lies in gateways.  If
  4152.    a gateway receives a directed broadcast for a network to which it is
  4153.    not connected, it simply forwards it using the usual mechanism.
  4154.    Otherwise, it must do some additional work.
  4155.  
  4156.    When a gateway receives a local broadcast datagram, there are several
  4157.    things it might have to do with it.  The situation is unambiguous,
  4158.    but without due care it is possible to create infinite loops.
  4159.  
  4160.    The appropriate action to take on receipt of a broadcast datagram
  4161.    depends on several things: the subnet it was received on, the
  4162.    destination network, and the addresses of the gateway.
  4163.  
  4164.       - The primary rule for avoiding loops is "never broadcast a
  4165.         datagram on the hardware network it was received on". It is not
  4166.         sufficient simply to avoid repeating datagrams that a gateway
  4167.         has heard from itself; this still allows loops if there are
  4168.         several gateways on a hardware network.
  4169.  
  4170.       - If the datagram is received on the hardware network to which it
  4171.         is addressed, then it should not be forwarded.  However, the
  4172.         gateway should consider itself to be a destination of the
  4173.         datagram (for example, it might be a routing table update.)
  4174.  
  4175.       - Otherwise, if the datagram is addressed to a hardware network to
  4176.         which the gateway is connected, it should be sent as a (data
  4177.         link layer) broadcast on that network.  Again, the gateway
  4178.         should consider itself a destination of the datagram.
  4179.  
  4180.       - Otherwise, the gateway should use its normal routing procedure
  4181.         to choose a subsequent gateway, and send the datagram along to
  4182.         it.
  4183.  
  4184. 7. Broadcast IP Addressing - Proposed Standards
  4185.  
  4186.    If different IP implementations are to be compatible, there must be a
  4187.    distinguished number to denote "all hosts".
  4188.  
  4189.    Since the local network layer can always map an IP address into data
  4190.    link layer address, the choice of an IP "broadcast host number" is
  4191.    somewhat arbitrary.  For simplicity, it should be one not likely to
  4192.    be assigned to a real host.  The number whose bits are all ones has
  4193.    this property; this assignment was first proposed in [6].  In the few
  4194.    cases where a host has been assigned an address with a host-number
  4195.    part of all ones, it does not seem onerous to require renumbering.
  4196.  
  4197.  
  4198. Mogul                                                           [Page 5]
  4199.  
  4200.  
  4201.  
  4202. RFC 919                                                     October 1984
  4203. Broadcasting Internet Datagrams
  4204.  
  4205.  
  4206.    The address 255.255.255.255 denotes a broadcast on a local hardware
  4207.    network, which must not be forwarded.  This address may be used, for
  4208.    example, by hosts that do not know their network number and are
  4209.    asking some server for it.
  4210.  
  4211.    Thus, a host on net 36, for example, may:
  4212.  
  4213.       - broadcast to all of its immediate neighbors by using
  4214.         255.255.255.255
  4215.  
  4216.       - broadcast to all of net 36 by using 36.255.255.255
  4217.  
  4218.    (Note that unless the network has been broken up into subnets, these
  4219.    two methods have identical effects.)
  4220.  
  4221.    If the use of "all ones" in a field of an IP address means
  4222.    "broadcast", using "all zeros" could be viewed as meaning
  4223.    "unspecified".  There is probably no reason for such addresses to
  4224.    appear anywhere but as the source address of an ICMP Information
  4225.    Request datagram.  However, as a notational convention, we refer to
  4226.    networks (as opposed to hosts) by using addresses with zero fields.
  4227.    For example, 36.0.0.0 means "network number 36" while 36.255.255.255
  4228.    means "all hosts on network number 36".
  4229.  
  4230.    7.1. ARP Servers and Broadcasts
  4231.  
  4232.       The Address Resolution Protocol (ARP) described in [12] can, if
  4233.       incorrectly implemented, cause problems when broadcasts are used
  4234.       on a network where not all hosts share an understanding of what a
  4235.       broadcast address is.  The temptation exists to modify the ARP
  4236.       server so that it provides the mapping between an IP broadcast
  4237.       address and the hardware broadcast address.
  4238.  
  4239.       This temptation must be resisted.  An ARP server should never
  4240.       respond to a request whose target is a broadcast address.  Such a
  4241.       request can only come from a host that does not recognize the
  4242.       broadcast address as such, and so honoring it would almost
  4243.       certainly lead to a forwarding loop.  If there are N such hosts on
  4244.       the physical network that do not recognize this address as a
  4245.       broadcast, then a datagram sent with a Time-To-Live of T could
  4246.       potentially give rise to T**N spurious re-broadcasts.
  4247.  
  4248.  
  4249.  
  4250.  
  4251.  
  4252.  
  4253.  
  4254.  
  4255. Mogul                                                           [Page 6]
  4256.  
  4257.  
  4258.  
  4259. RFC 919                                                     October 1984
  4260. Broadcasting Internet Datagrams
  4261.  
  4262.  
  4263. 8. References
  4264.  
  4265.    1.   David Reeves Boggs.  Internet Broadcasting.  Ph.D. Th., Stanford
  4266.         University, January 1982.
  4267.  
  4268.    2.   D.D. Clark, K.T. Pogran, and D.P. Reed.  "An Introduction to
  4269.         Local Area Networks".  Proc. IEEE 66, 11, pp1497-1516, 1978.
  4270.  
  4271.    3.   Yogan Kantilal Dalal.  Broadcast Protocols in Packet Switched
  4272.         Computer Networks.  Ph.D. Th., Stanford University, April 1977.
  4273.  
  4274.    4.   Yogan K. Dalal and Robert M. Metcalfe.  "Reverse Path Forwarding
  4275.         of Broadcast Packets".  Comm. ACM 21, 12, pp1040-1048, December
  4276.         1978.
  4277.  
  4278.    5.   The Ethernet, A Local Area Network: Data Link Layer and Physical
  4279.         Layer Specifications.  Version 1.0, Digital Equipment
  4280.         Corporation, Intel, Xerox, September 1980.
  4281.  
  4282.    6.   Robert Gurwitz and Robert Hinden.  IP - Local Area Network
  4283.         Addressing Issues.  IEN-212, Bolt Beranek and Newman, September
  4284.         1982.
  4285.  
  4286.    7.    R.M. Metcalfe and D.R. Boggs. "Ethernet: Distributed Packet
  4287.         Switching for Local Computer Networks".  Comm. ACM 19, 7,
  4288.         pp395-404, July 1976.  Also CSL-75-7, Xerox Palo Alto Research
  4289.         Center, reprinted in CSL-80-2.
  4290.  
  4291.    8.   Jeffrey Mogul.  Internet Subnets.  RFC-917, Stanford University,
  4292.         October 1984.
  4293.  
  4294.    9.   Jeffrey Mogul.  Broadcasting Internet Packets in the Presence of
  4295.         Subnets.  RFC-922, Stanford University, October 1984.
  4296.  
  4297.    10.  David A. Moon.  Chaosnet.  A.I. Memo 628, Massachusetts
  4298.         Institute of Technology Artificial Intelligence Laboratory, June
  4299.         1981.
  4300.  
  4301.    11.  William W. Plummer.  Internet Broadcast Protocols.  IEN-10, Bolt
  4302.         Beranek and Newman, March 1977.
  4303.  
  4304.    12.  David Plummer.  An Ethernet Address Resolution Protocol.
  4305.         RFC-826, Symbolics, September 1982.
  4306.  
  4307.    13.  Jon Postel.  Internet Protocol.  RFC 791, ISI, September 1981.
  4308.  
  4309.  
  4310.  
  4311.  
  4312. Mogul                                                           [Page 7]
  4313.  
  4314.  
  4315.  
  4316. RFC 919                                                     October 1984
  4317. Broadcasting Internet Datagrams
  4318.  
  4319.  
  4320.    14.  David W. Wall.  Mechanisms for Broadcast and Selective
  4321.         Broadcast.  Ph.D. Th., Stanford University, June 1980.
  4322.  
  4323.    15.  David W. Wall and Susan S. Owicki.  Center-based Broadcasting.
  4324.         Computer Systems Lab Technical Report TR189, Stanford
  4325.         University, June 1980.
  4326.  
  4327.  
  4328.  
  4329.  
  4330.  
  4331.  
  4332.  
  4333.  
  4334.  
  4335.  
  4336.  
  4337.  
  4338.  
  4339.  
  4340.  
  4341.  
  4342.  
  4343.  
  4344.  
  4345.  
  4346.  
  4347.  
  4348.  
  4349.  
  4350.  
  4351.  
  4352.  
  4353.  
  4354.  
  4355.  
  4356.  
  4357.  
  4358.  
  4359.  
  4360.  
  4361.  
  4362.  
  4363.  
  4364.  
  4365.  
  4366.  
  4367.  
  4368.  
  4369. Mogul                                                           [Page 8]
  4370.  
  4371. ========================================================================
  4372.  
  4373. Network Working Group                                      Jeffrey Mogul
  4374. Request for Comments: 922                    Computer Science Department
  4375.                                                      Stanford University
  4376.                                                             October 1984
  4377.  
  4378.        BROADCASTING INTERNET DATAGRAMS IN THE PRESENCE OF SUBNETS
  4379.  
  4380.  
  4381. Status of this Memo
  4382.  
  4383.    We propose simple rules for broadcasting Internet datagrams on local
  4384.    networks that support broadcast, for addressing broadcasts, and for
  4385.    how gateways should handle them.
  4386.  
  4387.    This RFC suggests a proposed protocol for the ARPA-Internet
  4388.    community, and requests discussion and suggestions for improvements.
  4389.    Distribution of this memo is unlimited.
  4390.  
  4391. Acknowledgement
  4392.  
  4393.    This proposal here is the result of discussion with several other
  4394.    people, especially J. Noel Chiappa and Christopher A. Kent, both of
  4395.    whom both pointed me at important references.
  4396.  
  4397. 1. Introduction
  4398.  
  4399.    The use of broadcasts, especially on high-speed local area networks,
  4400.    is a good base for many applications.  Since broadcasting is not
  4401.    covered in the basic IP specification [12], there is no agreed-upon
  4402.    way to do it, and so protocol designers have not made use of it. (The
  4403.    issue has been touched upon before, e.g. [6], but has not been the
  4404.    subject of a standard.)
  4405.  
  4406.    We consider here only the case of unreliable, unsequenced, possibly
  4407.    duplicated datagram broadcasts (for a discussion of TCP broadcasting,
  4408.    see [10].) Even though unreliable and limited in length, datagram
  4409.    broadcasts are quite useful [1].
  4410.  
  4411.    We assume that the data link layer of the local network supports
  4412.    efficient broadcasting.  Most common local area networks do support
  4413.    broadcast; for example, Ethernet [7, 5], ChaosNet [9], token ring
  4414.    networks [2], etc.
  4415.  
  4416.    We do not assume, however, that broadcasts are reliably delivered.
  4417.    (One might consider providing a reliable datagram broadcast protocol
  4418.    as a layer above IP.) It is quite expensive to guarantee delivery of
  4419.    broadcasts; instead, what we assume is that a host will receive most
  4420.    of the broadcasts that are sent.  This is important to avoid
  4421.    excessive use of broadcasts; since every host on the network devotes
  4422.    at least some effort to every broadcast, they are costly.
  4423.  
  4424.  
  4425.  
  4426. Mogul                                                           [Page 1]
  4427.  
  4428.  
  4429.  
  4430. RFC 922                                                     October 1984
  4431. Broadcasting Internet Datagrams in the Presence of Subnets
  4432.  
  4433.  
  4434.    When a datagram is broadcast, it imposes a cost on every host that
  4435.    hears it.  Therefore, broadcasting should not be used
  4436.    indiscriminately, but rather only when it is the best solution to a
  4437.    problem.
  4438.  
  4439. 2. Terminology
  4440.  
  4441.    Because broadcasting depends on the specific data link layer in use
  4442.    on a local network, we must discuss it with reference to both
  4443.    physical networks and logical networks.
  4444.  
  4445.    The terms we will use in referring to physical networks are, from the
  4446.    point of view of the host sending or forwarding a broadcast:
  4447.  
  4448.    Local Hardware Network
  4449.  
  4450.       The physical link to which the host is attached.
  4451.  
  4452.    Remote Hardware Network
  4453.  
  4454.       A physical network which is separated from the host by at least
  4455.       one gateway.
  4456.  
  4457.    Collection of Hardware Networks
  4458.  
  4459.       A set of hardware networks (transitively) connected by gateways.
  4460.  
  4461.    The IP world includes several kinds of logical network.  To avoid
  4462.    ambiguity, we will use the following terms:
  4463.  
  4464.    Internet
  4465.  
  4466.       The DARPA Internet collection of IP networks.
  4467.  
  4468.    IP Network
  4469.  
  4470.       One or a collection of several hardware networks that have one
  4471.       specific IP network number.
  4472.  
  4473.    Subnet
  4474.  
  4475.       A single member of the collection of hardware networks that
  4476.       compose an IP network.  Host addresses on a given subnet share an
  4477.       IP network number with hosts on all other subnets of that IP
  4478.       network, but the local-address part is divided into subnet-number
  4479.  
  4480.  
  4481.  
  4482.  
  4483. Mogul                                                           [Page 2]
  4484.  
  4485.  
  4486.  
  4487. RFC 922                                                     October 1984
  4488. Broadcasting Internet Datagrams in the Presence of Subnets
  4489.  
  4490.  
  4491.       and host-number fields to indicate which subnet a host is on.  We
  4492.       do not assume a particular division of the local-address part;
  4493.       this could vary from network to network.
  4494.  
  4495.    The introduction of a subnet level in the addressing hierarchy is at
  4496.    variance with the IP specification [12], but as the use of
  4497.    addressable subnets proliferates it is obvious that a broadcasting
  4498.    scheme should support subnetting.  For more on subnets, see [8].
  4499.  
  4500.    In this paper, the term "host address" refers to the host-on-subnet
  4501.    address field of a subnetted IP network, or the host-part field
  4502.    otherwise.
  4503.  
  4504.    An IP network may consist of a single hardware network or a
  4505.    collection of subnets; from the point of view of a host on another IP
  4506.    network, it should not matter.
  4507.  
  4508. 3. Why Broadcast?
  4509.  
  4510.    Broadcasts are useful when a host needs to find information without
  4511.    knowing exactly what other host can supply it, or when a host wants
  4512.    to provide information to a large set of hosts in a timely manner.
  4513.  
  4514.    When a host needs information that one or more of its neighbors might
  4515.    have, it could have a list of neighbors to ask, or it could poll all
  4516.    of its possible neighbors until one responds.  Use of a wired-in list
  4517.    creates obvious network management problems (early binding is
  4518.    inflexible).  On the other hand, asking all of one's neighbors is
  4519.    slow if one must generate plausible host addresses, and try them
  4520.    until one works.  On the ARPANET, for example, there are roughly 65
  4521.    thousand plausible host numbers.  Most IP implementations have used
  4522.    wired-in lists (for example, addresses of "Prime" gateways.)
  4523.    Fortunately, broadcasting provides a fast and simple way for a host
  4524.    to reach all of its neighbors.
  4525.  
  4526.    A host might also use a broadcast to provide all of its neighbors
  4527.    with some information; for example, a gateway might announce its
  4528.    presence to other gateways.
  4529.  
  4530.    One way to view broadcasting is as an imperfect substitute for
  4531.    multicasting, the sending of messages to a subset of the hosts on a
  4532.    network.  In practice, broadcasts are usually used where multicasts
  4533.    are what is wanted; datagrams are broadcast at the hardware level,
  4534.    but filtering software in the receiving hosts gives the effect of
  4535.    multicasting.
  4536.  
  4537.    For more examples of broadcast applications, see [1, 3].
  4538.  
  4539.  
  4540. Mogul                                                           [Page 3]
  4541.  
  4542.  
  4543.  
  4544. RFC 922                                                     October 1984
  4545. Broadcasting Internet Datagrams in the Presence of Subnets
  4546.  
  4547.  
  4548. 4. Broadcast Classes
  4549.  
  4550.    There are several classes of IP broadcasting:
  4551.  
  4552.       - Single-destination datagrams broadcast on the local hardware
  4553.         net: A datagram is destined for a specific IP host, but the
  4554.         sending host broadcasts it at the data link layer, perhaps to
  4555.         avoid having to do routing.  Since this is not an IP broadcast,
  4556.         the IP layer is not involved, except that a host should discard
  4557.         datagram not meant for it without becoming flustered (i.e.,
  4558.         printing an error message).
  4559.  
  4560.       - Broadcast to all hosts on the local hardware net: A
  4561.         distinguished value for the host-number part of the IP address
  4562.         denotes broadcast instead of a specific host.  The receiving IP
  4563.         layer must be able to recognize this address as well as its own.
  4564.         However, it might still be useful to distinguish at higher
  4565.         levels between broadcasts and non-broadcasts, especially in
  4566.         gateways.  This is the most useful case of broadcast; it allows
  4567.         a host to discover gateways without wired-in tables, it is the
  4568.         basis for address resolution protocols, and it is also useful
  4569.         for accessing such utilities as name servers, time servers,
  4570.         etc., without requiring wired-in addresses.
  4571.  
  4572.       - Broadcast to all hosts on a remote hardware network: It is
  4573.         occasionally useful to send a broadcast to all hosts on a
  4574.         non-local network; for example, to find the latest version of a
  4575.         hostname database, to bootload a host on a subnet without a
  4576.         bootserver, or to monitor the timeservers on the subnet.  This
  4577.         case is the same as local-network broadcasts; the datagram is
  4578.         routed by normal mechanisms until it reaches a gateway attached
  4579.         to the destination hardware network, at which point it is
  4580.         broadcast.  This class of broadcasting is also known as
  4581.         "directed broadcasting", or quaintly as sending a "letter bomb"
  4582.         [1].
  4583.  
  4584.       - Broadcast to all hosts on a subnetted IP network (Multi-subnet
  4585.         broadcasts): A distinguished value for the subnet-number part of
  4586.         the IP address is used to denote "all subnets".  Broadcasts to
  4587.         all hosts of a remote subnetted IP network are done just as
  4588.         directed broadcasts to a single subnet.
  4589.  
  4590.       - Broadcast to the entire Internet: This is probably not useful,
  4591.         and almost certainly not desirable.
  4592.  
  4593.  
  4594.  
  4595.  
  4596.  
  4597. Mogul                                                           [Page 4]
  4598.  
  4599.  
  4600.  
  4601. RFC 922                                                     October 1984
  4602. Broadcasting Internet Datagrams in the Presence of Subnets
  4603.  
  4604.  
  4605.    For reasons of performance or security, a gateway may choose not to
  4606.    forward broadcasts; especially, it may be a good idea to ban
  4607.    broadcasts into or out of an autonomous group of networks.
  4608.  
  4609. 5. Broadcast Methods
  4610.  
  4611.    A host's IP receiving layer must be modified to support broadcasting.
  4612.    In the absence of broadcasting, a host determines if it is the
  4613.    recipient of a datagram by matching the destination address against
  4614.    all of its IP addresses.  With broadcasting, a host must compare the
  4615.    destination address not only against the host's addresses, but also
  4616.    against the possible broadcast addresses for that host.
  4617.  
  4618.    The problem of how best to send a broadcast has been extensively
  4619.    discussed [1, 3, 4, 13, 14].  Since we assume that the problem has
  4620.    already been solved at the data link layer, an IP host wishing to
  4621.    send either a local broadcast or a directed broadcast need only
  4622.    specify the appropriate destination address and send the datagram as
  4623.    usual.  Any sophisticated algorithms need only reside in gateways.
  4624.  
  4625.    The problem of broadcasting to all hosts on a subnetted IP network is
  4626.    apparently somewhat harder.  However, even in this case it turns out
  4627.    that the best known algorithms require no additional complexity in
  4628.    non-gateway hosts.  A good broadcast method will meet these
  4629.    additional criteria:
  4630.  
  4631.       - No modification of the IP datagram format.
  4632.  
  4633.       - Reasonable efficiency in terms of the number of excess copies
  4634.         generated and the cost of paths chosen.
  4635.  
  4636.       - Minimization of gateway modification, in both code and data
  4637.         space.
  4638.  
  4639.       - High likelihood of delivery.
  4640.  
  4641.    The algorithm that appears best is the Reverse Path Forwarding (RPF)
  4642.    method [4].  While RPF is suboptimal in cost and reliability, it is
  4643.    quite good, and is extremely simple to implement, requiring no
  4644.    additional data space in a gateway.
  4645.  
  4646.  
  4647.  
  4648.  
  4649.  
  4650.  
  4651.  
  4652.  
  4653.  
  4654. Mogul                                                           [Page 5]
  4655.  
  4656.  
  4657.  
  4658. RFC 922                                                     October 1984
  4659. Broadcasting Internet Datagrams in the Presence of Subnets
  4660.  
  4661.  
  4662. 6. Gateways and Broadcasts
  4663.  
  4664.    Most of the complexity in supporting broadcasts lies in gateways.  If
  4665.    a gateway receives a directed broadcast for a network to which it is
  4666.    not connected, it simply forwards it using the usual mechanism.
  4667.    Otherwise, it must do some additional work.
  4668.  
  4669.    6.1. Local Broadcasts
  4670.  
  4671.       When a gateway receives a local broadcast datagram, there are
  4672.       several things it might have to do with it.  The situation is
  4673.       unambiguous, but without due care it is possible to create
  4674.       infinite loops.
  4675.  
  4676.       The appropriate action to take on receipt of a broadcast datagram
  4677.       depends on several things: the subnet it was received on, the
  4678.       destination network, and the addresses of the gateway.
  4679.  
  4680.          - The primary rule for avoiding loops is "never broadcast a
  4681.            datagram on the hardware network it was received on". It is
  4682.            not sufficient simply to avoid repeating datagram that a
  4683.            gateway has heard from itself; this still allows loops if
  4684.            there are several gateways on a hardware network.
  4685.  
  4686.          - If the datagram is received on the hardware network to which
  4687.            it is addressed, then it should not be forwarded.  However,
  4688.            the gateway should consider itself to be a destination of the
  4689.            datagram (for example, it might be a routing table update.)
  4690.  
  4691.          - Otherwise, if the datagram is addressed to a hardware network
  4692.            to which the gateway is connected, it should be sent as a
  4693.            (data link layer) broadcast on that network.  Again, the
  4694.            gateway should consider itself a destination of the datagram.
  4695.  
  4696.          - Otherwise, the gateway should use its normal routing
  4697.            procedure to choose a subsequent gateway, and send the
  4698.            datagram along to it.
  4699.  
  4700.  
  4701.  
  4702.  
  4703.  
  4704.  
  4705.  
  4706.  
  4707.  
  4708.  
  4709.  
  4710.  
  4711. Mogul                                                           [Page 6]
  4712.  
  4713.  
  4714.  
  4715. RFC 922                                                     October 1984
  4716. Broadcasting Internet Datagrams in the Presence of Subnets
  4717.  
  4718.  
  4719.    6.2. Multi-subnet broadcasts
  4720.  
  4721.       When a gateway receives a broadcast meant for all subnets of an IP
  4722.       network, it must use the Reverse Path Forwarding algorithm to
  4723.       decide what to do.  The method is simple: the gateway should
  4724.       forward copies of the datagram along all connected links, if and
  4725.       only if the datagram arrived on the link which is part of the best
  4726.       route between the gateway and the source of the datagram.
  4727.       Otherwise, the datagram should be discarded.
  4728.  
  4729.       This algorithm may be improved if some or all of the gateways
  4730.       exchange among themselves additional information; this can be done
  4731.       transparently from the point of view of other hosts and even other
  4732.       gateways.  See [4, 3] for details.
  4733.  
  4734.    6.3. Pseudo-Algol Routing Algorithm
  4735.  
  4736.       This is a pseudo-Algol description of the routing algorithm a
  4737.       gateway should use.  The algorithm is shown in figure 1.  Some
  4738.       definitions are:
  4739.  
  4740.       RouteLink(host)
  4741.  
  4742.          A function taking a host address as a parameter and returning
  4743.          the first-hop link from the gateway to the host.
  4744.  
  4745.       RouteHost(host)
  4746.  
  4747.          As above but returns the first-hop host address.
  4748.  
  4749.       ResolveAddress(host)
  4750.  
  4751.          Returns the hardware address for an IP host.
  4752.  
  4753.       IncomingLink
  4754.  
  4755.          The link on which the packet arrived.
  4756.  
  4757.       OutgoingLinkSet
  4758.  
  4759.          The set of links on which the packet should be sent.
  4760.  
  4761.       OutgoingHardwareHost
  4762.  
  4763.          The hardware host address to send the packet to.
  4764.  
  4765.  
  4766.  
  4767.  
  4768. Mogul                                                           [Page 7]
  4769.  
  4770.  
  4771.  
  4772. RFC 922                                                     October 1984
  4773. Broadcasting Internet Datagrams in the Presence of Subnets
  4774.  
  4775.  
  4776.       Destination.host
  4777.  
  4778.          The host-part of the destination address.
  4779.  
  4780.       Destination.subnet
  4781.  
  4782.          The subnet-part of the destination address.
  4783.  
  4784.       Destination.ipnet
  4785.  
  4786.          The IP-network-part of the destination address.
  4787.  
  4788.  
  4789.  
  4790.  
  4791.  
  4792.  
  4793.  
  4794.  
  4795.  
  4796.  
  4797.  
  4798.  
  4799.  
  4800.  
  4801.  
  4802.  
  4803.  
  4804.  
  4805.  
  4806.  
  4807.  
  4808.  
  4809.  
  4810.  
  4811.  
  4812.  
  4813.  
  4814.  
  4815.  
  4816.  
  4817.  
  4818.  
  4819.  
  4820.  
  4821.  
  4822.  
  4823.  
  4824.  
  4825. Mogul                                                           [Page 8]
  4826.  
  4827.  
  4828.  
  4829. RFC 922                                                     October 1984
  4830. Broadcasting Internet Datagrams in the Presence of Subnets
  4831.  
  4832. BEGIN
  4833.    IF Destination.ipnet IN AllLinks THEN
  4834.       BEGIN
  4835.          IF IsSubnetted(Destination.ipnet) THEN
  4836.             BEGIN
  4837.                IF Destination.subnet = BroadcastSubnet THEN
  4838.                   BEGIN      /* use Reverse Path Forwarding algorithm */
  4839.                      IF IncomingLink = RouteLink(Source) THEN
  4840.                         BEGIN IF Destination.host = BroadcastHost THEN
  4841.                               OutgoingLinkSet <- AllLinks -
  4842.                            IncomingLink;
  4843.                            OutgoingHost <- BroadcastHost;
  4844.                            Examine packet for possible internal use;
  4845.                         END
  4846.                      ELSE  /* duplicate from another gateway, discard */
  4847.                         Discard;
  4848.                   END
  4849.                ELSE
  4850.                   IF Destination.subnet = IncomingLink.subnet THEN
  4851.                      BEGIN           /* forwarding would cause a loop */
  4852.                         IF Destination.host = BroadcastHost THEN
  4853.                            Examine packet for possible internal use;
  4854.                         Discard;
  4855.                      END
  4856.                   ELSE BEGIN    /* forward to (possibly local) subnet */
  4857.                         OutgoingLinkSet <- RouteLink(Destination);
  4858.                         OutgoingHost <- RouteHost(Destination);
  4859.                      END
  4860.             END
  4861.          ELSE BEGIN         /* destined for one of our local networks */
  4862.                IF Destination.ipnet = IncomingLink.ipnet THEN
  4863.                   BEGIN              /* forwarding would cause a loop */
  4864.                      IF Destination.host = BroadcastHost THEN
  4865.                         Examine packet for possible internal use;
  4866.                      Discard;
  4867.                   END
  4868.                ELSE BEGIN                     /* might be a broadcast */
  4869.                      OutgoingLinkSet <- RouteLink(Destination);
  4870.                      OutgoingHost <- RouteHost(Destination);
  4871.                   END
  4872.             END
  4873.       END
  4874.    ELSE BEGIN                    /* forward to a non-local IP network */
  4875.          OutgoingLinkSet <- RouteLink(Destination);
  4876.          OutgoingHost <- RouteHost(Destination);
  4877.       END
  4878.    OutgoingHardwareHost <- ResolveAddress(OutgoingHost);
  4879. END
  4880.  
  4881. Figure 1: Pseudo-Algol algorithm for routing broadcasts by gateways
  4882.  
  4883. Mogul                                                           [Page 9]
  4884.  
  4885.  
  4886.  
  4887. RFC 922                                                     October 1984
  4888. Broadcasting Internet Datagrams in the Presence of Subnets
  4889.  
  4890.  
  4891. 7. Broadcast IP Addressing - Conventions
  4892.  
  4893.    If different IP implementations are to be compatible, there must be
  4894.    convention distinguished number to denote "all hosts" and "all
  4895.    subnets".
  4896.  
  4897.    Since the local network layer can always map an IP address into data
  4898.    link layer address, the choice of an IP "broadcast host number" is
  4899.    somewhat arbitrary.  For simplicity, it should be one not likely to
  4900.    be assigned to a real host.  The number whose bits are all ones has
  4901.    this property; this assignment was first proposed in [6].  In the few
  4902.    cases where a host has been assigned an address with a host-number
  4903.    part of all ones, it does not seem onerous to require renumbering.
  4904.  
  4905.    The "all subnets" number is also all ones; this means that a host
  4906.    wishing to broadcast to all hosts on a remote IP network need not
  4907.    know how the destination address is divided up into subnet and host
  4908.    fields, or if it is even divided at all.  For example, 36.255.255.255
  4909.    may denote all the hosts on a single hardware network, or all the
  4910.    hosts on a subnetted IP network with 1 byte of subnet field and 2
  4911.    bytes of host field, or any other possible division.
  4912.  
  4913.    The address 255.255.255.255 denotes a broadcast on a local hardware
  4914.    network that must not be forwarded.  This address may be used, for
  4915.    example, by hosts that do not know their network number and are
  4916.    asking some server for it.
  4917.  
  4918.    Thus, a host on net 36, for example, may:
  4919.  
  4920.       - broadcast to all of its immediate neighbors by using
  4921.         255.255.255.255
  4922.  
  4923.       - broadcast to all of net 36 by using 36.255.255.255
  4924.  
  4925.    without knowing if the net is subnetted; if it is not, then both
  4926.    addresses have the same effect. A robust application might try the
  4927.    former address, and if no response is received, then try the latter.
  4928.    See [1] for a discussion of such "expanding ring search" techniques.
  4929.  
  4930.    If the use of "all ones" in a field of an IP address means
  4931.    "broadcast", using "all zeros" could be viewed as meaning
  4932.    "unspecified".  There is probably no reason for such addresses to
  4933.    appear anywhere but as the source address of an ICMP Information
  4934.    Request datagram.  However, as a notational convention, we refer to
  4935.    networks (as opposed to hosts) by using addresses with zero fields.
  4936.    For example, 36.0.0.0 means "network number 36" while 36.255.255.255
  4937.    means "all hosts on network number 36".
  4938.  
  4939.  
  4940. Mogul                                                          [Page 10]
  4941.  
  4942.  
  4943.  
  4944. RFC 922                                                     October 1984
  4945. Broadcasting Internet Datagrams in the Presence of Subnets
  4946.  
  4947.  
  4948.    7.1. ARP Servers and Broadcasts
  4949.  
  4950.       The Address Resolution Protocol (ARP) described in [11] can, if
  4951.       incorrectly implemented, cause problems when broadcasts are used
  4952.       on a network where not all hosts share an understanding of what a
  4953.       broadcast address is.  The temptation exists to modify the ARP
  4954.       server so that it provides the mapping between an IP broadcast
  4955.       address and the hardware broadcast address.
  4956.  
  4957.       This temptation must be resisted.  An ARP server should never
  4958.       respond to a request whose target is a broadcast address.  Such a
  4959.       request can only come from a host that does not recognize the
  4960.       broadcast address as such, and so honoring it would almost
  4961.       certainly lead to a forwarding loop.  If there are N such hosts on
  4962.       the physical network that do not recognize this address as a
  4963.       broadcast, then a datagram sent with a Time-To-Live of T could
  4964.       potentially give rise to T**N spurious re-broadcasts.
  4965.  
  4966. 8. References
  4967.  
  4968.    1.   David Reeves Boggs.  Internet Broadcasting.  Ph.D. Th., Stanford
  4969.         University, January 1982.
  4970.  
  4971.    2.   D.D. Clark, K.T. Pogran, and D.P. Reed.  "An Introduction to
  4972.         Local Area Networks".  Proc. IEEE 66, 11, pp1497-1516,
  4973.         November 1978.
  4974.  
  4975.    3.   Yogan Kantilal Dalal.  Broadcast Protocols in Packet Switched
  4976.         Computer Networks.  Ph.D. Th., Stanford University, April 1977.
  4977.  
  4978.    4.   Yogan K. Dalal and Robert M. Metcalfe.  "Reverse Path Forwarding
  4979.         of Broadcast Packets".  Comm. ACM 21, 12, pp1040-1048,
  4980.         December 1978.
  4981.  
  4982.    5.   The Ethernet, A Local Area Network: Data Link Layer and Physical
  4983.         Layer Specifications.  Version 1.0, Digital Equipment
  4984.         Corporation, Intel, Xerox, September 1980.
  4985.  
  4986.    6.   Robert Gurwitz and Robert Hinden.  IP - Local Area Network
  4987.         Addressing Issues.  IEN-212, BBN, September 1982.
  4988.  
  4989.    7.   R.M. Metcalfe and D.R. Boggs.  "Ethernet: Distributed Packet
  4990.         Switching for Local Computer Networks".  Comm. ACM 19, 7,
  4991.         pp395-404, July 1976.  Also CSL-75-7, Xerox Palo Alto Research
  4992.         Center, reprinted in CSL-80-2.
  4993.  
  4994.  
  4995.  
  4996.  
  4997. Mogul                                                          [Page 11]
  4998.  
  4999.  
  5000.  
  5001. RFC 922                                                     October 1984
  5002. Broadcasting Internet Datagrams in the Presence of Subnets
  5003.  
  5004.  
  5005.    8.   Jeffrey Mogul.  Internet Subnets.  RFC-917, Stanford University,
  5006.         October 1984.
  5007.  
  5008.    9.   David A. Moon.  Chaosnet.  A.I. Memo 628, Massachusetts
  5009.         Institute of Technology Artificial Intelligence Laboratory,
  5010.         June 1981.
  5011.  
  5012.    10.  William W. Plummer.  Internet Broadcast Protocols.  IEN-10, BBN,
  5013.         March 1977.
  5014.  
  5015.    11.  David Plummer.  An Ethernet Address Resolution Protocol.
  5016.         RFC-826, Symbolics, September 1982.
  5017.  
  5018.    12.  Jon Postel.  Internet Protocol.  RFC-791, ISI, September 1981.
  5019.  
  5020.    13.  David W. Wall.  Mechanisms for Broadcast and Selective
  5021.         Broadcast.  Ph.D. Th., Stanford University, June 1980.
  5022.  
  5023.    14.  David W. Wall and Susan S. Owicki.  Center-based Broadcasting.
  5024.         Computer Systems Lab Technical Report TR189, Stanford
  5025.         University, June 1980.
  5026.  
  5027.  
  5028.  
  5029.  
  5030.  
  5031.  
  5032.  
  5033.  
  5034.  
  5035.  
  5036.  
  5037.  
  5038.  
  5039.  
  5040.  
  5041.  
  5042.  
  5043.  
  5044.  
  5045.  
  5046.  
  5047.  
  5048.  
  5049.  
  5050.  
  5051.  
  5052.  
  5053.  
  5054. Mogul                                                          [Page 12]
  5055.  
  5056. ========================================================================
  5057.  
  5058. Network Working Group                                          J. Postel
  5059. Request for Comments:  792                                           ISI
  5060.                                                           September 1981
  5061. Updates:  RFCs 777, 760
  5062. Updates:  IENs 109, 128
  5063.  
  5064.                    INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL
  5065.  
  5066.                          DARPA INTERNET PROGRAM
  5067.                          PROTOCOL SPECIFICATION
  5068.  
  5069.  
  5070.  
  5071. Introduction
  5072.  
  5073.    The Internet Protocol (IP) [1] is used for host-to-host datagram
  5074.    service in a system of interconnected networks called the
  5075.    Catenet [2].  The network connecting devices are called Gateways.
  5076.    These gateways communicate between themselves for control purposes
  5077.    via a Gateway to Gateway Protocol (GGP) [3,4].  Occasionally a
  5078.    gateway or destination host will communicate with a source host, for
  5079.    example, to report an error in datagram processing.  For such
  5080.    purposes this protocol, the Internet Control Message Protocol (ICMP),
  5081.    is used.  ICMP, uses the basic support of IP as if it were a higher
  5082.    level protocol, however, ICMP is actually an integral part of IP, and
  5083.    must be implemented by every IP module.
  5084.  
  5085.    ICMP messages are sent in several situations:  for example, when a
  5086.    datagram cannot reach its destination, when the gateway does not have
  5087.    the buffering capacity to forward a datagram, and when the gateway
  5088.    can direct the host to send traffic on a shorter route.
  5089.  
  5090.    The Internet Protocol is not designed to be absolutely reliable.  The
  5091.    purpose of these control messages is to provide feedback about
  5092.    problems in the communication environment, not to make IP reliable.
  5093.    There are still no guarantees that a datagram will be delivered or a
  5094.    control message will be returned.  Some datagrams may still be
  5095.    undelivered without any report of their loss.  The higher level
  5096.    protocols that use IP must implement their own reliability procedures
  5097.    if reliable communication is required.
  5098.  
  5099.    The ICMP messages typically report errors in the processing of
  5100.    datagrams.  To avoid the infinite regress of messages about messages
  5101.    etc., no ICMP messages are sent about ICMP messages.  Also ICMP
  5102.    messages are only sent about errors in handling fragment zero of
  5103.    fragemented datagrams.  (Fragment zero has the fragment offeset equal
  5104.    zero).
  5105.  
  5106.  
  5107.  
  5108.  
  5109.  
  5110.  
  5111.  
  5112.                                                                 [Page 1]
  5113.  
  5114.  
  5115.                                                           September 1981
  5116. RFC 792
  5117.  
  5118.  
  5119.  
  5120. Message Formats
  5121.  
  5122.    ICMP messages are sent using the basic IP header.  The first octet of
  5123.    the data portion of the datagram is a ICMP type field; the value of
  5124.    this field determines the format of the remaining data.  Any field
  5125.    labeled "unused" is reserved for later extensions and must be zero
  5126.    when sent, but receivers should not use these fields (except to
  5127.    include them in the checksum).  Unless otherwise noted under the
  5128.    individual format descriptions, the values of the internet header
  5129.    fields are as follows:
  5130.  
  5131.    Version
  5132.  
  5133.       4
  5134.  
  5135.    IHL
  5136.  
  5137.       Internet header length in 32-bit words.
  5138.  
  5139.    Type of Service
  5140.  
  5141.       0
  5142.  
  5143.    Total Length
  5144.  
  5145.       Length of internet header and data in octets.
  5146.  
  5147.    Identification, Flags, Fragment Offset
  5148.  
  5149.       Used in fragmentation, see [1].
  5150.  
  5151.    Time to Live
  5152.  
  5153.       Time to live in seconds; as this field is decremented at each
  5154.       machine in which the datagram is processed, the value in this
  5155.       field should be at least as great as the number of gateways which
  5156.       this datagram will traverse.
  5157.  
  5158.    Protocol
  5159.  
  5160.       ICMP = 1
  5161.  
  5162.    Header Checksum
  5163.  
  5164.       The 16 bit one's complement of the one's complement sum of all 16
  5165.       bit words in the header.  For computing the checksum, the checksum
  5166.       field should be zero.  This checksum may be replaced in the
  5167.       future.
  5168.  
  5169.  
  5170. [Page 2]                                                                
  5171.  
  5172.  
  5173. September 1981                                                          
  5174. RFC 792
  5175.  
  5176.  
  5177.  
  5178.    Source Address
  5179.  
  5180.       The address of the gateway or host that composes the ICMP message.
  5181.       Unless otherwise noted, this can be any of a gateway's addresses.
  5182.  
  5183.    Destination Address
  5184.  
  5185.       The address of the gateway or host to which the message should be
  5186.       sent.
  5187.  
  5188.  
  5189.  
  5190.  
  5191.  
  5192.  
  5193.  
  5194.  
  5195.  
  5196.  
  5197.  
  5198.  
  5199.  
  5200.  
  5201.  
  5202.  
  5203.  
  5204.  
  5205.  
  5206.  
  5207.  
  5208.  
  5209.  
  5210.  
  5211.  
  5212.  
  5213.  
  5214.  
  5215.  
  5216.  
  5217.  
  5218.  
  5219.  
  5220.  
  5221.  
  5222.  
  5223.  
  5224.  
  5225.  
  5226.  
  5227.  
  5228.                                                                 [Page 3]
  5229.  
  5230.  
  5231.                                                           September 1981
  5232. RFC 792
  5233.  
  5234.  
  5235.  
  5236. Destination Unreachable Message
  5237.  
  5238.     0                   1                   2                   3
  5239.     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
  5240.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5241.    |     Type      |     Code      |          Checksum             |
  5242.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5243.    |                             unused                            |
  5244.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5245.    |      Internet Header + 64 bits of Original Data Datagram      |
  5246.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5247.  
  5248.    IP Fields:
  5249.  
  5250.    Destination Address
  5251.  
  5252.       The source network and address from the original datagram's data.
  5253.  
  5254.    ICMP Fields:
  5255.  
  5256.    Type
  5257.  
  5258.       3
  5259.  
  5260.    Code
  5261.  
  5262.       0 = net unreachable;
  5263.  
  5264.       1 = host unreachable;
  5265.  
  5266.       2 = protocol unreachable;
  5267.  
  5268.       3 = port unreachable;
  5269.  
  5270.       4 = fragmentation needed and DF set;
  5271.  
  5272.       5 = source route failed.
  5273.  
  5274.    Checksum
  5275.  
  5276.       The checksum is the 16-bit ones's complement of the one's
  5277.       complement sum of the ICMP message starting with the ICMP Type.
  5278.       For computing the checksum , the checksum field should be zero.
  5279.       This checksum may be replaced in the future.
  5280.  
  5281.    Internet Header + 64 bits of Data Datagram
  5282.  
  5283.       The internet header plus the first 64 bits of the original
  5284.  
  5285.  
  5286. [Page 4]                                                                
  5287.  
  5288.  
  5289. September 1981                                                          
  5290. RFC 792
  5291.  
  5292.  
  5293.  
  5294.       datagram's data.  This data is used by the host to match the
  5295.       message to the appropriate process.  If a higher level protocol
  5296.       uses port numbers, they are assumed to be in the first 64 data
  5297.       bits of the original datagram's data.
  5298.  
  5299.    Description
  5300.  
  5301.       If, according to the information in the gateway's routing tables,
  5302.       the network specified in the internet destination field of a
  5303.       datagram is unreachable, e.g., the distance to the network is
  5304.       infinity, the gateway may send a destination unreachable message
  5305.       to the internet source host of the datagram.  In addition, in some
  5306.       networks, the gateway may be able to determine if the internet
  5307.       destination host is unreachable.  Gateways in these networks may
  5308.       send destination unreachable messages to the source host when the
  5309.       destination host is unreachable.
  5310.  
  5311.       If, in the destination host, the IP module cannot deliver the
  5312.       datagram  because the indicated protocol module or process port is
  5313.       not active, the destination host may send a destination
  5314.       unreachable message to the source host.
  5315.  
  5316.       Another case is when a datagram must be fragmented to be forwarded
  5317.       by a gateway yet the Don't Fragment flag is on.  In this case the
  5318.       gateway must discard the datagram and may return a destination
  5319.       unreachable message.
  5320.  
  5321.       Codes 0, 1, 4, and 5 may be received from a gateway.  Codes 2 and
  5322.       3 may be received from a host.
  5323.  
  5324.  
  5325.  
  5326.  
  5327.  
  5328.  
  5329.  
  5330.  
  5331.  
  5332.  
  5333.  
  5334.  
  5335.  
  5336.  
  5337.  
  5338.  
  5339.  
  5340.  
  5341.  
  5342.  
  5343.  
  5344.                                                                 [Page 5]
  5345.  
  5346.  
  5347.                                                           September 1981
  5348. RFC 792
  5349.  
  5350.  
  5351.  
  5352. Time Exceeded Message
  5353.  
  5354.     0                   1                   2                   3
  5355.     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
  5356.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5357.    |     Type      |     Code      |          Checksum             |
  5358.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5359.    |                             unused                            |
  5360.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5361.    |      Internet Header + 64 bits of Original Data Datagram      |
  5362.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5363.  
  5364.    IP Fields:
  5365.  
  5366.    Destination Address
  5367.  
  5368.       The source network and address from the original datagram's data.
  5369.  
  5370.    ICMP Fields:
  5371.  
  5372.    Type
  5373.  
  5374.       11
  5375.  
  5376.    Code
  5377.  
  5378.       0 = time to live exceeded in transit;
  5379.  
  5380.       1 = fragment reassembly time exceeded.
  5381.  
  5382.    Checksum
  5383.  
  5384.       The checksum is the 16-bit ones's complement of the one's
  5385.       complement sum of the ICMP message starting with the ICMP Type.
  5386.       For computing the checksum , the checksum field should be zero.
  5387.       This checksum may be replaced in the future.
  5388.  
  5389.    Internet Header + 64 bits of Data Datagram
  5390.  
  5391.       The internet header plus the first 64 bits of the original
  5392.       datagram's data.  This data is used by the host to match the
  5393.       message to the appropriate process.  If a higher level protocol
  5394.       uses port numbers, they are assumed to be in the first 64 data
  5395.       bits of the original datagram's data.
  5396.  
  5397.    Description
  5398.  
  5399.       If the gateway processing a datagram finds the time to live field
  5400.  
  5401.  
  5402. [Page 6]                                                                
  5403.  
  5404.  
  5405. September 1981                                                          
  5406. RFC 792
  5407.  
  5408.  
  5409.  
  5410.       is zero it must discard the datagram.  The gateway may also notify
  5411.       the source host via the time exceeded message.
  5412.  
  5413.       If a host reassembling a fragmented datagram cannot complete the
  5414.       reassembly due to missing fragments within its time limit it
  5415.       discards the datagram, and it may send a time exceeded message.
  5416.  
  5417.       If fragment zero is not available then no time exceeded need be
  5418.       sent at all.
  5419.  
  5420.       Code 0 may be received from a gateway.  Code 1 may be received
  5421.       from a host.
  5422.  
  5423.  
  5424.  
  5425.  
  5426.  
  5427.  
  5428.  
  5429.  
  5430.  
  5431.  
  5432.  
  5433.  
  5434.  
  5435.  
  5436.  
  5437.  
  5438.  
  5439.  
  5440.  
  5441.  
  5442.  
  5443.  
  5444.  
  5445.  
  5446.  
  5447.  
  5448.  
  5449.  
  5450.  
  5451.  
  5452.  
  5453.  
  5454.  
  5455.  
  5456.  
  5457.  
  5458.  
  5459.  
  5460.                                                                 [Page 7]
  5461.  
  5462.  
  5463.                                                           September 1981
  5464. RFC 792
  5465.  
  5466.  
  5467.  
  5468. Parameter Problem Message
  5469.  
  5470.     0                   1                   2                   3
  5471.     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
  5472.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5473.    |     Type      |     Code      |          Checksum             |
  5474.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5475.    |    Pointer    |                   unused                      |
  5476.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5477.    |      Internet Header + 64 bits of Original Data Datagram      |
  5478.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5479.  
  5480.    IP Fields:
  5481.  
  5482.    Destination Address
  5483.  
  5484.       The source network and address from the original datagram's data.
  5485.  
  5486.    ICMP Fields:
  5487.  
  5488.    Type
  5489.  
  5490.       12
  5491.  
  5492.    Code
  5493.  
  5494.       0 = pointer indicates the error.
  5495.  
  5496.    Checksum
  5497.  
  5498.       The checksum is the 16-bit ones's complement of the one's
  5499.       complement sum of the ICMP message starting with the ICMP Type.
  5500.       For computing the checksum , the checksum field should be zero.
  5501.       This checksum may be replaced in the future.
  5502.  
  5503.    Pointer
  5504.  
  5505.       If code = 0, identifies the octet where an error was detected.
  5506.  
  5507.    Internet Header + 64 bits of Data Datagram
  5508.  
  5509.       The internet header plus the first 64 bits of the original
  5510.       datagram's data.  This data is used by the host to match the
  5511.       message to the appropriate process.  If a higher level protocol
  5512.       uses port numbers, they are assumed to be in the first 64 data
  5513.       bits of the original datagram's data.
  5514.  
  5515.  
  5516.  
  5517.  
  5518. [Page 8]                                                                
  5519.  
  5520.  
  5521. September 1981                                                          
  5522. RFC 792
  5523.  
  5524.  
  5525.  
  5526.    Description
  5527.  
  5528.       If the gateway or host processing a datagram finds a problem with
  5529.       the header parameters such that it cannot complete processing the
  5530.       datagram it must discard the datagram.  One potential source of
  5531.       such a problem is with incorrect arguments in an option.  The
  5532.       gateway or host may also notify the source host via the parameter
  5533.       problem message.  This message is only sent if the error caused
  5534.       the datagram to be discarded.
  5535.  
  5536.       The pointer identifies the octet of the original datagram's header
  5537.       where the error was detected (it may be in the middle of an
  5538.       option).  For example, 1 indicates something is wrong with the
  5539.       Type of Service, and (if there are options present) 20 indicates
  5540.       something is wrong with the type code of the first option.
  5541.  
  5542.       Code 0 may be received from a gateway or a host.
  5543.  
  5544.  
  5545.  
  5546.  
  5547.  
  5548.  
  5549.  
  5550.  
  5551.  
  5552.  
  5553.  
  5554.  
  5555.  
  5556.  
  5557.  
  5558.  
  5559.  
  5560.  
  5561.  
  5562.  
  5563.  
  5564.  
  5565.  
  5566.  
  5567.  
  5568.  
  5569.  
  5570.  
  5571.  
  5572.  
  5573.  
  5574.  
  5575.  
  5576.                                                                 [Page 9]
  5577.  
  5578.  
  5579.                                                           September 1981
  5580. RFC 792
  5581.  
  5582.  
  5583.  
  5584. Source Quench Message
  5585.  
  5586.     0                   1                   2                   3
  5587.     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
  5588.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5589.    |     Type      |     Code      |          Checksum             |
  5590.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5591.    |                             unused                            |
  5592.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5593.    |      Internet Header + 64 bits of Original Data Datagram      |
  5594.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5595.  
  5596.    IP Fields:
  5597.  
  5598.    Destination Address
  5599.  
  5600.       The source network and address of the original datagram's data.
  5601.  
  5602.    ICMP Fields:
  5603.  
  5604.    Type
  5605.  
  5606.       4
  5607.  
  5608.    Code
  5609.  
  5610.       0
  5611.  
  5612.    Checksum
  5613.  
  5614.       The checksum is the 16-bit ones's complement of the one's
  5615.       complement sum of the ICMP message starting with the ICMP Type.
  5616.       For computing the checksum , the checksum field should be zero.
  5617.       This checksum may be replaced in the future.
  5618.  
  5619.    Internet Header + 64 bits of Data Datagram
  5620.  
  5621.       The internet header plus the first 64 bits of the original
  5622.       datagram's data.  This data is used by the host to match the
  5623.       message to the appropriate process.  If a higher level protocol
  5624.       uses port numbers, they are assumed to be in the first 64 data
  5625.       bits of the original datagram's data.
  5626.  
  5627.    Description
  5628.  
  5629.       A gateway may discard internet datagrams if it does not have the
  5630.       buffer space needed to queue the datagrams for output to the next
  5631.       network on the route to the destination network.  If a gateway
  5632.  
  5633.  
  5634. [Page 10]                                                               
  5635.  
  5636.  
  5637. September 1981                                                          
  5638. RFC 792
  5639.  
  5640.  
  5641.  
  5642.       discards a datagram, it may send a source quench message to the
  5643.       internet source host of the datagram.  A destination host may also
  5644.       send a source quench message if datagrams arrive too fast to be
  5645.       processed.  The source quench message is a request to the host to
  5646.       cut back the rate at which it is sending traffic to the internet
  5647.       destination.  The gateway may send a source quench message for
  5648.       every message that it discards.  On receipt of a source quench
  5649.       message, the source host should cut back the rate at which it is
  5650.       sending traffic to the specified destination until it no longer
  5651.       receives source quench messages from the gateway.  The source host
  5652.       can then gradually increase the rate at which it sends traffic to
  5653.       the destination until it again receives source quench messages.
  5654.  
  5655.       The gateway or host may send the source quench message when it
  5656.       approaches its capacity limit rather than waiting until the
  5657.       capacity is exceeded.  This means that the data datagram which
  5658.       triggered the source quench message may be delivered.
  5659.  
  5660.       Code 0 may be received from a gateway or a host.
  5661.  
  5662.  
  5663.  
  5664.  
  5665.  
  5666.  
  5667.  
  5668.  
  5669.  
  5670.  
  5671.  
  5672.  
  5673.  
  5674.  
  5675.  
  5676.  
  5677.  
  5678.  
  5679.  
  5680.  
  5681.  
  5682.  
  5683.  
  5684.  
  5685.  
  5686.  
  5687.  
  5688.  
  5689.  
  5690.  
  5691.  
  5692.                                                                [Page 11]
  5693.  
  5694.  
  5695.                                                           September 1981
  5696. RFC 792
  5697.  
  5698.  
  5699.  
  5700. Redirect Message
  5701.  
  5702.     0                   1                   2                   3
  5703.     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
  5704.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5705.    |     Type      |     Code      |          Checksum             |
  5706.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5707.    |                 Gateway Internet Address                      |
  5708.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5709.    |      Internet Header + 64 bits of Original Data Datagram      |
  5710.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5711.  
  5712.    IP Fields:
  5713.  
  5714.    Destination Address
  5715.  
  5716.       The source network and address of the original datagram's data.
  5717.  
  5718.    ICMP Fields:
  5719.  
  5720.    Type
  5721.  
  5722.       5
  5723.  
  5724.    Code
  5725.  
  5726.       0 = Redirect datagrams for the Network.
  5727.  
  5728.       1 = Redirect datagrams for the Host.
  5729.  
  5730.       2 = Redirect datagrams for the Type of Service and Network.
  5731.  
  5732.       3 = Redirect datagrams for the Type of Service and Host.
  5733.  
  5734.    Checksum
  5735.  
  5736.       The checksum is the 16-bit ones's complement of the one's
  5737.       complement sum of the ICMP message starting with the ICMP Type.
  5738.       For computing the checksum , the checksum field should be zero.
  5739.       This checksum may be replaced in the future.
  5740.  
  5741.    Gateway Internet Address
  5742.  
  5743.       Address of the gateway to which traffic for the network specified
  5744.       in the internet destination network field of the original
  5745.       datagram's data should be sent.
  5746.  
  5747.  
  5748.  
  5749.  
  5750. [Page 12]                                                               
  5751.  
  5752.  
  5753. September 1981                                                          
  5754. RFC 792
  5755.  
  5756.  
  5757.  
  5758.    Internet Header + 64 bits of Data Datagram
  5759.  
  5760.       The internet header plus the first 64 bits of the original
  5761.       datagram's data.  This data is used by the host to match the
  5762.       message to the appropriate process.  If a higher level protocol
  5763.       uses port numbers, they are assumed to be in the first 64 data
  5764.       bits of the original datagram's data.
  5765.  
  5766.    Description
  5767.  
  5768.       The gateway sends a redirect message to a host in the following
  5769.       situation.  A gateway, G1, receives an internet datagram from a
  5770.       host on a network to which the gateway is attached.  The gateway,
  5771.       G1, checks its routing table and obtains the address of the next
  5772.       gateway, G2, on the route to the datagram's internet destination
  5773.       network, X.  If G2 and the host identified by the internet source
  5774.       address of the datagram are on the same network, a redirect
  5775.       message is sent to the host.  The redirect message advises the
  5776.       host to send its traffic for network X directly to gateway G2 as
  5777.       this is a shorter path to the destination.  The gateway forwards
  5778.       the original datagram's data to its internet destination.
  5779.  
  5780.       For datagrams with the IP source route options and the gateway
  5781.       address in the destination address field, a redirect message is
  5782.       not sent even if there is a better route to the ultimate
  5783.       destination than the next address in the source route.
  5784.  
  5785.       Codes 0, 1, 2, and 3 may be received from a gateway.
  5786.  
  5787.  
  5788.  
  5789.  
  5790.  
  5791.  
  5792.  
  5793.  
  5794.  
  5795.  
  5796.  
  5797.  
  5798.  
  5799.  
  5800.  
  5801.  
  5802.  
  5803.  
  5804.  
  5805.  
  5806.  
  5807.  
  5808.                                                                [Page 13]
  5809.  
  5810.  
  5811.                                                           September 1981
  5812. RFC 792
  5813.  
  5814.  
  5815.  
  5816. Echo or Echo Reply Message
  5817.  
  5818.     0                   1                   2                   3
  5819.     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
  5820.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5821.    |     Type      |     Code      |          Checksum             |
  5822.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5823.    |           Identifier          |        Sequence Number        |
  5824.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5825.    |     Data ...
  5826.    +-+-+-+-+-
  5827.  
  5828.    IP Fields:
  5829.  
  5830.    Addresses
  5831.  
  5832.       The address of the source in an echo message will be the
  5833.       destination of the echo reply message.  To form an echo reply
  5834.       message, the source and destination addresses are simply reversed,
  5835.       the type code changed to 0, and the checksum recomputed.
  5836.  
  5837.    IP Fields:
  5838.  
  5839.    Type
  5840.  
  5841.       8 for echo message;
  5842.  
  5843.       0 for echo reply message.
  5844.  
  5845.    Code
  5846.  
  5847.       0
  5848.  
  5849.    Checksum
  5850.  
  5851.       The checksum is the 16-bit ones's complement of the one's
  5852.       complement sum of the ICMP message starting with the ICMP Type.
  5853.       For computing the checksum , the checksum field should be zero.
  5854.       If the total length is odd, the received data is padded with one
  5855.       octet of zeros for computing the checksum.  This checksum may be
  5856.       replaced in the future.
  5857.  
  5858.    Identifier
  5859.  
  5860.       If code = 0, an identifier to aid in matching echos and replies,
  5861.       may be zero.
  5862.  
  5863.    Sequence Number
  5864.  
  5865.  
  5866. [Page 14]                                                               
  5867.  
  5868.  
  5869. September 1981                                                          
  5870. RFC 792
  5871.  
  5872.  
  5873.  
  5874.       If code = 0, a sequence number to aid in matching echos and
  5875.       replies, may be zero.
  5876.  
  5877.    Description
  5878.  
  5879.       The data received in the echo message must be returned in the echo
  5880.       reply message.
  5881.  
  5882.       The identifier and sequence number may be used by the echo sender
  5883.       to aid in matching the replies with the echo requests.  For
  5884.       example, the identifier might be used like a port in TCP or UDP to
  5885.       identify a session, and the sequence number might be incremented
  5886.       on each echo request sent.  The echoer returns these same values
  5887.       in the echo reply.
  5888.  
  5889.       Code 0 may be received from a gateway or a host.
  5890.  
  5891.  
  5892.  
  5893.  
  5894.  
  5895.  
  5896.  
  5897.  
  5898.  
  5899.  
  5900.  
  5901.  
  5902.  
  5903.  
  5904.  
  5905.  
  5906.  
  5907.  
  5908.  
  5909.  
  5910.  
  5911.  
  5912.  
  5913.  
  5914.  
  5915.  
  5916.  
  5917.  
  5918.  
  5919.  
  5920.  
  5921.  
  5922.  
  5923.  
  5924.                                                                [Page 15]
  5925.  
  5926.  
  5927.                                                           September 1981
  5928. RFC 792
  5929.  
  5930.  
  5931.  
  5932. Timestamp or Timestamp Reply Message
  5933.  
  5934.     0                   1                   2                   3
  5935.     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
  5936.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5937.    |     Type      |      Code     |          Checksum             |
  5938.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5939.    |           Identifier          |        Sequence Number        |
  5940.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5941.    |     Originate Timestamp                                       |
  5942.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5943.    |     Receive Timestamp                                         |
  5944.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5945.    |     Transmit Timestamp                                        |
  5946.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  5947.  
  5948.    IP Fields:
  5949.  
  5950.    Addresses
  5951.  
  5952.       The address of the source in a timestamp message will be the
  5953.       destination of the timestamp reply message.  To form a timestamp
  5954.       reply message, the source and destination addresses are simply
  5955.       reversed, the type code changed to 14, and the checksum
  5956.       recomputed.
  5957.  
  5958.    IP Fields:
  5959.  
  5960.    Type
  5961.  
  5962.       13 for timestamp message;
  5963.  
  5964.       14 for timestamp reply message.
  5965.  
  5966.    Code
  5967.  
  5968.       0
  5969.  
  5970.    Checksum
  5971.  
  5972.       The checksum is the 16-bit ones's complement of the one's
  5973.       complement sum of the ICMP message starting with the ICMP Type.
  5974.       For computing the checksum , the checksum field should be zero.
  5975.       This checksum may be replaced in the future.
  5976.  
  5977.    Identifier
  5978.  
  5979.  
  5980.  
  5981.  
  5982. [Page 16]                                                               
  5983.  
  5984.  
  5985. September 1981                                                          
  5986. RFC 792
  5987.  
  5988.  
  5989.  
  5990.       If code = 0, an identifier to aid in matching timestamp and
  5991.       replies, may be zero.
  5992.  
  5993.    Sequence Number
  5994.  
  5995.       If code = 0, a sequence number to aid in matching timestamp and
  5996.       replies, may be zero.
  5997.  
  5998.    Description
  5999.  
  6000.       The data received (a timestamp) in the message is returned in the
  6001.       reply together with an additional timestamp.  The timestamp is 32
  6002.       bits of milliseconds since midnight UT.  One use of these
  6003.       timestamps is described by Mills [5].
  6004.  
  6005.       The Originate Timestamp is the time the sender last touched the
  6006.       message before sending it, the Receive Timestamp is the time the
  6007.       echoer first touched it on receipt, and the Transmit Timestamp is
  6008.       the time the echoer last touched the message on sending it.
  6009.  
  6010.       If the time is not available in miliseconds or cannot be provided
  6011.       with respect to midnight UT then any time can be inserted in a
  6012.       timestamp provided the high order bit of the timestamp is also set
  6013.       to indicate this non-standard value.
  6014.  
  6015.       The identifier and sequence number may be used by the echo sender
  6016.       to aid in matching the replies with the requests.  For example,
  6017.       the identifier might be used like a port in TCP or UDP to identify
  6018.       a session, and the sequence number might be incremented on each
  6019.       request sent.  The destination returns these same values in the
  6020.       reply.
  6021.  
  6022.       Code 0 may be received from a gateway or a host.
  6023.  
  6024.  
  6025.  
  6026.  
  6027.  
  6028.  
  6029.  
  6030.  
  6031.  
  6032.  
  6033.  
  6034.  
  6035.  
  6036.  
  6037.  
  6038.  
  6039.  
  6040.                                                                [Page 17]
  6041.  
  6042.  
  6043.                                                           September 1981
  6044. RFC 792
  6045.  
  6046.  
  6047.  
  6048. Information Request or Information Reply Message
  6049.  
  6050.     0                   1                   2                   3
  6051.     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
  6052.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  6053.    |     Type      |      Code     |          Checksum             |
  6054.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  6055.    |           Identifier          |        Sequence Number        |
  6056.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  6057.  
  6058.    IP Fields:
  6059.  
  6060.    Addresses
  6061.  
  6062.       The address of the source in a information request message will be
  6063.       the destination of the information reply message.  To form a
  6064.       information reply message, the source and destination addresses
  6065.       are simply reversed, the type code changed to 16, and the checksum
  6066.       recomputed.
  6067.  
  6068.    IP Fields:
  6069.  
  6070.    Type
  6071.  
  6072.       15 for information request message;
  6073.  
  6074.       16 for information reply message.
  6075.  
  6076.    Code
  6077.  
  6078.       0
  6079.  
  6080.    Checksum
  6081.  
  6082.       The checksum is the 16-bit ones's complement of the one's
  6083.       complement sum of the ICMP message starting with the ICMP Type.
  6084.       For computing the checksum , the checksum field should be zero.
  6085.       This checksum may be replaced in the future.
  6086.  
  6087.    Identifier
  6088.  
  6089.       If code = 0, an identifier to aid in matching request and replies,
  6090.       may be zero.
  6091.  
  6092.    Sequence Number
  6093.  
  6094.       If code = 0, a sequence number to aid in matching request and
  6095.       replies, may be zero.
  6096.  
  6097.  
  6098. [Page 18]                                                               
  6099.  
  6100.  
  6101. September 1981                                                          
  6102. RFC 792
  6103.  
  6104.  
  6105.  
  6106.    Description
  6107.  
  6108.       This message may be sent with the source network in the IP header
  6109.       source and destination address fields zero (which means "this"
  6110.       network).  The replying IP module should send the reply with the
  6111.       addresses fully specified.  This message is a way for a host to
  6112.       find out the number of the network it is on.
  6113.  
  6114.       The identifier and sequence number may be used by the echo sender
  6115.       to aid in matching the replies with the requests.  For example,
  6116.       the identifier might be used like a port in TCP or UDP to identify
  6117.       a session, and the sequence number might be incremented on each
  6118.       request sent.  The destination returns these same values in the
  6119.       reply.
  6120.  
  6121.       Code 0 may be received from a gateway or a host.
  6122.  
  6123.  
  6124.  
  6125.  
  6126.  
  6127.  
  6128.  
  6129.  
  6130.  
  6131.  
  6132.  
  6133.  
  6134.  
  6135.  
  6136.  
  6137.  
  6138.  
  6139.  
  6140.  
  6141.  
  6142.  
  6143.  
  6144.  
  6145.  
  6146.  
  6147.  
  6148.  
  6149.  
  6150.  
  6151.  
  6152.  
  6153.  
  6154.  
  6155.  
  6156.                                                                [Page 19]
  6157.  
  6158.  
  6159.                                                           September 1981
  6160. RFC 792
  6161.  
  6162.  
  6163.  
  6164. Summary of Message Types
  6165.  
  6166.     0  Echo Reply
  6167.  
  6168.     3  Destination Unreachable
  6169.  
  6170.     4  Source Quench
  6171.  
  6172.     5  Redirect
  6173.  
  6174.     8  Echo
  6175.  
  6176.    11  Time Exceeded
  6177.  
  6178.    12  Parameter Problem
  6179.  
  6180.    13  Timestamp
  6181.  
  6182.    14  Timestamp Reply
  6183.  
  6184.    15  Information Request
  6185.  
  6186.    16  Information Reply
  6187.  
  6188.  
  6189.  
  6190.  
  6191.  
  6192.  
  6193.  
  6194.  
  6195.  
  6196.  
  6197.  
  6198.  
  6199.  
  6200.  
  6201.  
  6202.  
  6203.  
  6204.  
  6205.  
  6206.  
  6207.  
  6208.  
  6209.  
  6210.  
  6211.  
  6212.  
  6213.  
  6214. [Page 20]                                                               
  6215.  
  6216.  
  6217. September 1981                                                          
  6218. RFC 792
  6219.  
  6220.  
  6221.  
  6222. References
  6223.  
  6224.    [1]  Postel, J. (ed.), "Internet Protocol - DARPA Internet Program
  6225.          Protocol Specification," RFC 791, USC/Information Sciences
  6226.          Institute, September 1981.
  6227.  
  6228.    [2]   Cerf, V., "The Catenet Model for Internetworking," IEN 48,
  6229.          Information Processing Techniques Office, Defense Advanced
  6230.          Research Projects Agency, July 1978.
  6231.  
  6232.    [3]   Strazisar, V., "Gateway Routing:  An Implementation
  6233.          Specification", IEN 30, Bolt Beranek and Newman, April 1979.
  6234.  
  6235.    [4]   Strazisar, V., "How to Build a Gateway", IEN 109, Bolt Beranek
  6236.          and Newman, August 1979.
  6237.  
  6238.    [5]   Mills, D., "DCNET Internet Clock Service," RFC 778, COMSAT
  6239.          Laboratories, April 1981.
  6240.  
  6241.    
  6242.  
  6243.  
  6244.  
  6245.  
  6246.  
  6247.  
  6248.  
  6249.  
  6250.  
  6251.  
  6252.  
  6253.  
  6254.  
  6255.  
  6256.  
  6257.  
  6258.  
  6259.  
  6260.  
  6261.  
  6262.  
  6263.  
  6264.  
  6265.  
  6266.  
  6267.  
  6268.  
  6269.  
  6270.  
  6271.  
  6272.                                                                [Page 21]
  6273.  
  6274. ========================================================================
  6275.  
  6276.  
  6277.  
  6278.  
  6279. Network Working Group                                        S. Deering
  6280. Request for Comments: 1112                          Stanford University
  6281. Obsoletes: RFCs 988, 1054                                   August 1989
  6282.  
  6283.  
  6284.                   Host Extensions for IP Multicasting
  6285.  
  6286. 1. STATUS OF THIS MEMO
  6287.  
  6288.    This memo specifies the extensions required of a host implementation
  6289.    of the Internet Protocol (IP) to support multicasting.  It is the
  6290.    recommended standard for IP multicasting in the Internet.
  6291.    Distribution of this memo is unlimited.
  6292.  
  6293. 2. INTRODUCTION
  6294.  
  6295.    IP multicasting is the transmission of an IP datagram to a "host
  6296.    group", a set of zero or more hosts identified by a single IP
  6297.    destination address.  A multicast datagram is delivered to all
  6298.    members of its destination host group with the same "best-efforts"
  6299.    reliability as regular unicast IP datagrams, i.e., the datagram is
  6300.    not guaranteed to arrive intact at all members of the destination
  6301.    group or in the same order relative to other datagrams.
  6302.  
  6303.    The membership of a host group is dynamic; that is, hosts may join
  6304.    and leave groups at any time.  There is no restriction on the
  6305.    location or number of members in a host group.  A host may be a
  6306.    member of more than one group at a time.  A host need not be a member
  6307.    of a group to send datagrams to it.
  6308.  
  6309.    A host group may be permanent or transient.  A permanent group has a
  6310.    well-known, administratively assigned IP address.  It is the address,
  6311.    not the membership of the group, that is permanent; at any time a
  6312.    permanent group may have any number of members, even zero.  Those IP
  6313.    multicast addresses that are not reserved for permanent groups are
  6314.    available for dynamic assignment to transient groups which exist only
  6315.    as long as they have members.
  6316.  
  6317.    Internetwork forwarding of IP multicast datagrams is handled by
  6318.    "multicast routers" which may be co-resident with, or separate from,
  6319.    internet gateways.  A host transmits an IP multicast datagram as a
  6320.    local network multicast which reaches all immediately-neighboring
  6321.    members of the destination host group.  If the datagram has an IP
  6322.    time-to-live greater than 1, the multicast router(s) attached to the
  6323.    local network take responsibility for forwarding it towards all other
  6324.    networks that have members of the destination group.  On those other
  6325.    member networks that are reachable within the IP time-to-live, an
  6326.    attached multicast router completes delivery by transmitting the
  6327.  
  6328.  
  6329.  
  6330. Deering                                                         [Page 1]
  6331.  
  6332. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  6333.  
  6334.  
  6335.    datagram as a local multicast.
  6336.  
  6337.    This memo specifies the extensions required of a host IP
  6338.    implementation to support IP multicasting, where a "host" is any
  6339.    internet host or gateway other than those acting as multicast
  6340.    routers.  The algorithms and protocols used within and between
  6341.    multicast routers are transparent to hosts and will be specified in
  6342.    separate documents.  This memo also does not specify how local
  6343.    network multicasting is accomplished for all types of network,
  6344.    although it does specify the required service interface to an
  6345.    arbitrary local network and gives an Ethernet specification as an
  6346.    example.  Specifications for other types of network will be the
  6347.    subject of future memos.
  6348.  
  6349. 3. LEVELS OF CONFORMANCE
  6350.  
  6351.    There are three levels of conformance to this specification:
  6352.  
  6353.       Level 0: no support for IP multicasting.
  6354.  
  6355.    There is, at this time, no requirement that all IP implementations
  6356.    support IP multicasting.  Level 0 hosts will, in general, be
  6357.    unaffected by multicast activity.  The only exception arises on some
  6358.    types of local network, where the presence of level 1 or 2 hosts may
  6359.    cause misdelivery of multicast IP datagrams to level 0 hosts.  Such
  6360.    datagrams can easily be identified by the presence of a class D IP
  6361.    address in their destination address field; they should be quietly
  6362.    discarded by hosts that do not support IP multicasting.  Class D
  6363.    addresses are described in section 4 of this memo.
  6364.  
  6365.       Level 1: support for sending but not receiving multicast IP
  6366.       datagrams.
  6367.  
  6368.    Level 1 allows a host to partake of some multicast-based services,
  6369.    such as resource location or status reporting, but it does not allow
  6370.    a host to join any host groups.  An IP implementation may be upgraded
  6371.    from level 0 to level 1 very easily and with little new code.  Only
  6372.    sections 4, 5, and 6 of this memo are applicable to level 1
  6373.    implementations.
  6374.  
  6375.       Level 2: full support for IP multicasting.
  6376.  
  6377.    Level 2 allows a host to join and leave host groups, as well as send
  6378.    IP datagrams to host groups.  It requires implementation of the
  6379.    Internet Group Management Protocol (IGMP) and extension of the IP and
  6380.    local network service interfaces within the host.  All of the
  6381.    following sections of this memo are applicable to level 2
  6382.    implementations.
  6383.  
  6384.  
  6385.  
  6386. Deering                                                         [Page 2]
  6387.  
  6388. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  6389.  
  6390.  
  6391. 4. HOST GROUP ADDRESSES
  6392.  
  6393.    Host groups are identified by class D IP addresses, i.e., those with
  6394.    "1110" as their high-order four bits.  Class E IP addresses, i.e.,
  6395.    those with "1111" as their high-order four bits, are reserved for
  6396.    future addressing modes.
  6397.  
  6398.    In Internet standard "dotted decimal" notation, host group addresses
  6399.    range from 224.0.0.0 to 239.255.255.255.  The address 224.0.0.0 is
  6400.    guaranteed not to be assigned to any group, and 224.0.0.1 is assigned
  6401.    to the permanent group of all IP hosts (including gateways).  This is
  6402.    used to address all multicast hosts on the directly connected
  6403.    network.  There is no multicast address (or any other IP address) for
  6404.    all hosts on the total Internet.  The addresses of other well-known,
  6405.    permanent groups are to be published in "Assigned Numbers".
  6406.  
  6407.    Appendix II contains some background discussion of several issues
  6408.    related to host group addresses.
  6409.  
  6410.  
  6411.  
  6412.  
  6413.  
  6414.  
  6415.  
  6416.  
  6417.  
  6418.  
  6419.  
  6420.  
  6421.  
  6422.  
  6423.  
  6424.  
  6425.  
  6426.  
  6427.  
  6428.  
  6429.  
  6430.  
  6431.  
  6432.  
  6433.  
  6434.  
  6435.  
  6436.  
  6437.  
  6438.  
  6439.  
  6440.  
  6441.  
  6442. Deering                                                         [Page 3]
  6443.  
  6444. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  6445.  
  6446.  
  6447. 5. MODEL OF A HOST IP IMPLEMENTATION
  6448.  
  6449.    The multicast extensions to a host IP implementation are specified in
  6450.    terms of the layered model illustrated below.  In this model, ICMP
  6451.    and (for level 2 hosts) IGMP are considered to be implemented within
  6452.    the IP module, and the mapping of IP addresses to local network
  6453.    addresses is considered to be the responsibility of local network
  6454.    modules.  This model is for expository purposes only, and should not
  6455.    be construed as constraining an actual implementation.
  6456.  
  6457.          |                                                          |
  6458.          |              Upper-Layer Protocol Modules                |
  6459.          |__________________________________________________________|
  6460.  
  6461.       --------------------- IP Service Interface -----------------------
  6462.           __________________________________________________________
  6463.          |                            |              |              |
  6464.          |                            |     ICMP     |     IGMP     |
  6465.          |             IP             |______________|______________|
  6466.          |           Module                                         |
  6467.          |                                                          |
  6468.          |__________________________________________________________|
  6469.  
  6470.       ---------------- Local Network Service Interface -----------------
  6471.           __________________________________________________________
  6472.          |                            |                             |
  6473.          |           Local            | IP-to-local address mapping |
  6474.          |          Network           |         (e.g., ARP)         |
  6475.          |          Modules           |_____________________________|
  6476.          |      (e.g., Ethernet)                                    |
  6477.          |                                                          |
  6478.  
  6479.    To provide level 1 multicasting, a host IP implementation must
  6480.    support the transmission of multicast IP datagrams.  To provide level
  6481.    2 multicasting, a host must also support the reception of multicast
  6482.    IP datagrams.  Each of these two new services is described in a
  6483.    separate section, below.  For each service, extensions are specified
  6484.    for the IP service interface, the IP module, the local network
  6485.    service interface, and an Ethernet local network module.  Extensions
  6486.    to local network modules other than Ethernet are mentioned briefly,
  6487.    but are not specified in detail.
  6488.  
  6489.  
  6490.  
  6491.  
  6492.  
  6493.  
  6494.  
  6495.  
  6496.  
  6497.  
  6498. Deering                                                         [Page 4]
  6499.  
  6500. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  6501.  
  6502.  
  6503. 6. SENDING MULTICAST IP DATAGRAMS
  6504.  
  6505. 6.1. Extensions to the IP Service Interface
  6506.  
  6507.    Multicast IP datagrams are sent using the same "Send IP" operation
  6508.    used to send unicast IP datagrams; an upper-layer protocol module
  6509.    merely specifies an IP host group address, rather than an individual
  6510.    IP address, as the destination.  However, a number of extensions may
  6511.    be necessary or desirable.
  6512.  
  6513.    First, the service interface should provide a way for the upper-layer
  6514.    protocol to specify the IP time-to-live of an outgoing multicast
  6515.    datagram, if such a capability does not already exist.  If the
  6516.    upper-layer protocol chooses not to specify a time-to-live, it should
  6517.    default to 1 for all multicast IP datagrams, so that an explicit
  6518.    choice is required to multicast beyond a single network.
  6519.  
  6520.    Second, for hosts that may be attached to more than one network, the
  6521.    service interface should provide a way for the upper-layer protocol
  6522.    to identify which network interface is be used for the multicast
  6523.    transmission.  Only one interface is used for the initial
  6524.    transmission; multicast routers are responsible for forwarding to any
  6525.    other networks, if necessary.  If the upper-layer protocol chooses
  6526.    not to identify an outgoing interface, a default interface should be
  6527.    used, preferably under the control of system management.
  6528.  
  6529.    Third (level 2 implementations only), for the case in which the host
  6530.    is itself a member of a group to which a datagram is being sent, the
  6531.    service interface should provide a way for the upper-layer protocol
  6532.    to inhibit local delivery of the datagram; by default, a copy of the
  6533.    datagram is looped back.  This is a performance optimization for
  6534.    upper-layer protocols that restrict the membership of a group to one
  6535.    process per host (such as a routing protocol), or that handle
  6536.    loopback of group communication at a higher layer (such as a
  6537.    multicast transport protocol).
  6538.  
  6539. 6.2. Extensions to the IP Module
  6540.  
  6541.    To support the sending of multicast IP datagrams, the IP module must
  6542.    be extended to recognize IP host group addresses when routing
  6543.    outgoing datagrams.  Most IP implementations include the following
  6544.    logic:
  6545.  
  6546.         if IP-destination is on the same local network,
  6547.            send datagram locally to IP-destination
  6548.         else
  6549.            send datagram locally to GatewayTo( IP-destination )
  6550.  
  6551.  
  6552.  
  6553.  
  6554. Deering                                                         [Page 5]
  6555.  
  6556. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  6557.  
  6558.  
  6559.    To allow multicast transmissions, the routing logic must be changed
  6560.    to:
  6561.  
  6562.         if IP-destination is on the same local network
  6563.         or IP-destination is a host group,
  6564.            send datagram locally to IP-destination
  6565.         else
  6566.            send datagram locally to GatewayTo( IP-destination )
  6567.  
  6568.  
  6569.    If the sending host is itself a member of the destination group on
  6570.    the outgoing interface, a copy of the outgoing datagram must be
  6571.    looped-back for local delivery, unless inhibited by the sender.
  6572.    (Level 2 implementations only.)
  6573.  
  6574.    The IP source address of the outgoing datagram must be one of the
  6575.    individual addresses corresponding to the outgoing interface.
  6576.  
  6577.    A host group address must never be placed in the source address field
  6578.    or anywhere in a source route or record route option of an outgoing
  6579.    IP datagram.
  6580.  
  6581. 6.3. Extensions to the Local Network Service Interface
  6582.  
  6583.    No change to the local network service interface is required to
  6584.    support the sending of multicast IP datagrams.  The IP module merely
  6585.    specifies an IP host group destination, rather than an individual IP
  6586.    destination, when it invokes the existing "Send Local" operation.
  6587.  
  6588. 6.4. Extensions to an Ethernet Local Network Module
  6589.  
  6590.    The Ethernet directly supports the sending of local multicast packets
  6591.    by allowing multicast addresses in the destination field of Ethernet
  6592.    packets.  All that is needed to support the sending of multicast IP
  6593.    datagrams is a procedure for mapping IP host group addresses to
  6594.    Ethernet multicast addresses.
  6595.  
  6596.    An IP host group address is mapped to an Ethernet multicast address
  6597.    by placing the low-order 23-bits of the IP address into the low-order
  6598.    23 bits of the Ethernet multicast address 01-00-5E-00-00-00 (hex).
  6599.    Because there are 28 significant bits in an IP host group address,
  6600.    more than one host group address may map to the same Ethernet
  6601.    multicast address.
  6602.  
  6603. 6.5. Extensions to Local Network Modules other than Ethernet
  6604.  
  6605.    Other networks that directly support multicasting, such as rings or
  6606.    buses conforming to the IEEE 802.2 standard, may be handled the same
  6607.  
  6608.  
  6609.  
  6610. Deering                                                         [Page 6]
  6611.  
  6612. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  6613.  
  6614.  
  6615.    way as Ethernet for the purpose of sending multicast IP datagrams.
  6616.    For a network that supports broadcast but not multicast, such as the
  6617.    Experimental Ethernet, all IP host group addresses may be mapped to a
  6618.    single local broadcast address (at the cost of increased overhead on
  6619.    all local hosts).  For a point-to-point link joining two hosts (or a
  6620.    host and a multicast router), multicasts should be transmitted
  6621.    exactly like unicasts.  For a store-and-forward network like the
  6622.    ARPANET or a public X.25 network, all IP host group addresses might
  6623.    be mapped to the well-known local address of an IP multicast router;
  6624.    a router on such a network would take responsibility for completing
  6625.    multicast delivery within the network as well as among networks.
  6626.  
  6627. 7. RECEIVING MULTICAST IP DATAGRAMS
  6628.  
  6629. 7.1. Extensions to the IP Service Interface
  6630.  
  6631.    Incoming multicast IP datagrams are received by upper-layer protocol
  6632.    modules using the same "Receive IP" operation as normal, unicast
  6633.    datagrams.  Selection of a destination upper-layer protocol is based
  6634.    on the protocol field in the IP header, regardless of the destination
  6635.    IP address.  However, before any datagrams destined to a particular
  6636.    group can be received, an upper-layer protocol must ask the IP module
  6637.    to join that group.  Thus, the IP service interface must be extended
  6638.    to provide two new operations:
  6639.  
  6640.                  JoinHostGroup  ( group-address, interface )
  6641.  
  6642.                  LeaveHostGroup ( group-address, interface )
  6643.  
  6644.    The JoinHostGroup operation requests that this host become a member
  6645.    of the host group identified by "group-address" on the given network
  6646.    interface.  The LeaveGroup operation requests that this host give up
  6647.    its membership in the host group identified by "group-address" on the
  6648.    given network interface.  The interface argument may be omitted on
  6649.    hosts that support only one interface.  For hosts that may be
  6650.    attached to more than one network, the upper-layer protocol may
  6651.    choose to leave the interface unspecified, in which case the request
  6652.    will apply to the default interface for sending multicast datagrams
  6653.    (see section 6.1).
  6654.  
  6655.    It is permissible to join the same group on more than one interface,
  6656.    in which case duplicate multicast datagrams may be received.  It is
  6657.    also permissible for more than one upper-layer protocol to request
  6658.    membership in the same group.
  6659.  
  6660.    Both operations should return immediately (i.e., they are non-
  6661.    blocking operations), indicating success or failure.  Either
  6662.    operation may fail due to an invalid group address or interface
  6663.  
  6664.  
  6665.  
  6666. Deering                                                         [Page 7]
  6667.  
  6668. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  6669.  
  6670.  
  6671.    identifier.  JoinHostGroup may fail due to lack of local resources.
  6672.    LeaveHostGroup may fail because the host does not belong to the given
  6673.    group on the given interface.  LeaveHostGroup may succeed, but the
  6674.    membership persist, if more than one upper-layer protocol has
  6675.    requested membership in the same group.
  6676.  
  6677. 7.2. Extensions to the IP Module
  6678.  
  6679.    To support the reception of multicast IP datagrams, the IP module
  6680.    must be extended to maintain a list of host group memberships
  6681.    associated with each network interface.  An incoming datagram
  6682.    destined to one of those groups is processed exactly the same way as
  6683.    datagrams destined to one of the host's individual addresses.
  6684.  
  6685.    Incoming datagrams destined to groups to which the host does not
  6686.    belong are discarded without generating any error report or log
  6687.    entry.  On hosts with more than one network interface, if a datagram
  6688.    arrives via one interface, destined for a group to which the host
  6689.    belongs only on a different interface, the datagram is quietly
  6690.    discarded.  (These cases should occur only as a result of inadequate
  6691.    multicast address filtering in a local network module.)
  6692.  
  6693.    An incoming datagram is not rejected for having an IP time-to-live of
  6694.    1 (i.e., the time-to-live should not automatically be decremented on
  6695.    arriving datagrams that are not being forwarded).  An incoming
  6696.    datagram with an IP host group address in its source address field is
  6697.    quietly discarded.  An ICMP error message (Destination Unreachable,
  6698.    Time Exceeded, Parameter Problem, Source Quench, or Redirect) is
  6699.    never generated in response to a datagram destined to an IP host
  6700.    group.
  6701.  
  6702.    The list of host group memberships is updated in response to
  6703.    JoinHostGroup and LeaveHostGroup requests from upper-layer protocols.
  6704.    Each membership should have an associated reference count or similar
  6705.    mechanism to handle multiple requests to join and leave the same
  6706.    group.  On the first request to join and the last request to leave a
  6707.    group on a given interface, the local network module for that
  6708.    interface is notified, so that it may update its multicast reception
  6709.    filter (see section 7.3).
  6710.  
  6711.    The IP module must also be extended to implement the IGMP protocol,
  6712.    specified in Appendix I. IGMP is used to keep neighboring multicast
  6713.    routers informed of the host group memberships present on a
  6714.    particular local network.  To support IGMP, every level 2 host must
  6715.    join the "all-hosts" group (address 224.0.0.1) on each network
  6716.    interface at initialization time and must remain a member for as long
  6717.    as the host is active.
  6718.  
  6719.  
  6720.  
  6721.  
  6722. Deering                                                         [Page 8]
  6723.  
  6724. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  6725.  
  6726.  
  6727.    (Datagrams addressed to the all-hosts group are recognized as a
  6728.    special case by the multicast routers and are never forwarded beyond
  6729.    a single network, regardless of their time-to-live.  Thus, the all-
  6730.    hosts address may not be used as an internet-wide broadcast address.
  6731.    For the purpose of IGMP, membership in the all-hosts group is really
  6732.    necessary only while the host belongs to at least one other group.
  6733.    However, it is specified that the host shall remain a member of the
  6734.    all-hosts group at all times because (1) it is simpler, (2) the
  6735.    frequency of reception of unnecessary IGMP queries should be low
  6736.    enough that overhead is negligible, and (3) the all-hosts address may
  6737.    serve other routing-oriented purposes, such as advertising the
  6738.    presence of gateways or resolving local addresses.)
  6739.  
  6740. 7.3. Extensions to the Local Network Service Interface
  6741.  
  6742.    Incoming local network multicast packets are delivered to the IP
  6743.    module using the same "Receive Local" operation as local network
  6744.    unicast packets.  To allow the IP module to tell the local network
  6745.    module which multicast packets to accept, the local network service
  6746.    interface is extended to provide two new operations:
  6747.  
  6748.                       JoinLocalGroup  ( group-address )
  6749.  
  6750.                       LeaveLocalGroup ( group-address )
  6751.  
  6752.    where "group-address" is an IP host group address.  The
  6753.    JoinLocalGroup operation requests the local network module to accept
  6754.    and deliver up subsequently arriving packets destined to the given IP
  6755.    host group address.  The LeaveLocalGroup operation requests the local
  6756.    network module to stop delivering up packets destined to the given IP
  6757.    host group address.  The local network module is expected to map the
  6758.    IP host group addresses to local network addresses as required to
  6759.    update its multicast reception filter.  Any local network module is
  6760.    free to ignore LeaveLocalGroup requests, and may deliver up packets
  6761.    destined to more addresses than just those specified in
  6762.    JoinLocalGroup requests, if it is unable to filter incoming packets
  6763.    adequately.
  6764.  
  6765.    The local network module must not deliver up any multicast packets
  6766.    that were transmitted from that module; loopback of multicasts is
  6767.    handled at the IP layer or higher.
  6768.  
  6769. 7.4. Extensions to an Ethernet Local Network Module
  6770.  
  6771.    To support the reception of multicast IP datagrams, an Ethernet
  6772.    module must be able to receive packets addressed to the Ethernet
  6773.    multicast addresses that correspond to the host's IP host group
  6774.    addresses.  It is highly desirable to take advantage of any address
  6775.  
  6776.  
  6777.  
  6778. Deering                                                         [Page 9]
  6779.  
  6780. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  6781.  
  6782.  
  6783.    filtering capabilities that the Ethernet hardware interface may have,
  6784.    so that the host receives only those packets that are destined to it.
  6785.  
  6786.    Unfortunately, many current Ethernet interfaces have a small limit on
  6787.    the number of addresses that the hardware can be configured to
  6788.    recognize.  Nevertheless, an implementation must be capable of
  6789.    listening on an arbitrary number of Ethernet multicast addresses,
  6790.    which may mean "opening up" the address filter to accept all
  6791.    multicast packets during those periods when the number of addresses
  6792.    exceeds the limit of the filter.
  6793.  
  6794.    For interfaces with inadequate hardware address filtering, it may be
  6795.    desirable (for performance reasons) to perform Ethernet address
  6796.    filtering within the software of the Ethernet module.  This is not
  6797.    mandatory, however, because the IP module performs its own filtering
  6798.    based on IP destination addresses.
  6799.  
  6800. 7.5. Extensions to Local Network Modules other than Ethernet
  6801.  
  6802.    Other multicast networks, such as IEEE 802.2 networks, can be handled
  6803.    the same way as Ethernet for the purpose of receiving multicast IP
  6804.    datagrams.  For pure broadcast networks, such as the Experimental
  6805.    Ethernet, all incoming broadcast packets can be accepted and passed
  6806.    to the IP module for IP-level filtering.  On point-to-point or
  6807.    store-and-forward networks, multicast IP datagrams will arrive as
  6808.    local network unicasts, so no change to the local network module
  6809.    should be necessary.
  6810.  
  6811.  
  6812.  
  6813.  
  6814.  
  6815.  
  6816.  
  6817.  
  6818.  
  6819.  
  6820.  
  6821.  
  6822.  
  6823.  
  6824.  
  6825.  
  6826.  
  6827.  
  6828.  
  6829.  
  6830.  
  6831.  
  6832.  
  6833.  
  6834. Deering                                                        [Page 10]
  6835.  
  6836. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  6837.  
  6838.  
  6839. APPENDIX I. INTERNET GROUP MANAGEMENT PROTOCOL (IGMP)
  6840.  
  6841.    The Internet Group Management Protocol (IGMP) is used by IP hosts to
  6842.    report their host group memberships to any immediately-neighboring
  6843.    multicast routers.  IGMP is an asymmetric protocol and is specified
  6844.    here from the point of view of a host, rather than a multicast
  6845.    router.  (IGMP may also be used, symmetrically or asymmetrically,
  6846.    between multicast routers.  Such use is not specified here.)
  6847.  
  6848.    Like ICMP, IGMP is a integral part of IP.  It is required to be
  6849.    implemented by all hosts conforming to level 2 of the IP multicasting
  6850.    specification.  IGMP messages are encapsulated in IP datagrams, with
  6851.    an IP protocol number of 2.  All IGMP messages of concern to hosts
  6852.    have the following format:
  6853.  
  6854.        0                   1                   2                   3
  6855.        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
  6856.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  6857.       |Version| Type  |    Unused     |           Checksum            |
  6858.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  6859.       |                         Group Address                         |
  6860.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  6861.  
  6862.       Version
  6863.  
  6864.          This memo specifies version 1 of IGMP.  Version 0 is specified
  6865.          in RFC-988 and is now obsolete.
  6866.  
  6867.       Type
  6868.  
  6869.          There are two types of IGMP message of concern to hosts:
  6870.  
  6871.             1 = Host Membership Query
  6872.             2 = Host Membership Report
  6873.  
  6874.       Unused
  6875.  
  6876.          Unused field, zeroed when sent, ignored when received.
  6877.  
  6878.       Checksum
  6879.  
  6880.          The checksum is the 16-bit one's complement of the one's
  6881.          complement sum of the 8-octet IGMP message.  For computing
  6882.          the checksum, the checksum field is zeroed.
  6883.  
  6884.       Group Address
  6885.  
  6886.          In a Host Membership Query message, the group address field
  6887.  
  6888.  
  6889.  
  6890. Deering                                                        [Page 11]
  6891.  
  6892. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  6893.  
  6894.  
  6895.          is zeroed when sent, ignored when received.
  6896.  
  6897.          In a Host Membership Report message, the group address field
  6898.          holds the IP host group address of the group being reported.
  6899.  
  6900. Informal Protocol Description
  6901.  
  6902.    Multicast routers send Host Membership Query messages (hereinafter
  6903.    called Queries) to discover which host groups have members on their
  6904.    attached local networks.  Queries are addressed to the all-hosts
  6905.    group (address 224.0.0.1), and carry an IP time-to-live of 1.
  6906.  
  6907.    Hosts respond to a Query by generating Host Membership Reports
  6908.    (hereinafter called Reports), reporting each host group to which they
  6909.    belong on the network interface from which the Query was received.
  6910.    In order to avoid an "implosion" of concurrent Reports and to reduce
  6911.    the total number of Reports transmitted, two techniques are used:
  6912.  
  6913.       1. When a host receives a Query, rather than sending Reports
  6914.          immediately, it starts a report delay timer for each of its
  6915.          group memberships on the network interface of the incoming
  6916.          Query.  Each timer is set to a different, randomly-chosen
  6917.          value between zero and D seconds.  When a timer expires, a
  6918.          Report is generated for the corresponding host group.  Thus,
  6919.          Reports are spread out over a D second interval instead of
  6920.          all occurring at once.
  6921.  
  6922.       2. A Report is sent with an IP destination address equal to the
  6923.          host group address being reported, and with an IP
  6924.          time-to-live of 1, so that other members of the same group on
  6925.          the same network can overhear the Report.  If a host hears a
  6926.          Report for a group to which it belongs on that network, the
  6927.          host stops its own timer for that group and does not generate
  6928.          a Report for that group.  Thus, in the normal case, only one
  6929.          Report will be generated for each group present on the
  6930.          network, by the member host whose delay timer expires first.
  6931.          Note that the multicast routers receive all IP multicast
  6932.          datagrams, and therefore need not be addressed explicitly.
  6933.          Further note that the routers need not know which hosts
  6934.          belong to a group, only that at least one host belongs to a
  6935.          group on a particular network.
  6936.  
  6937.    There are two exceptions to the behavior described above.  First, if
  6938.    a report delay timer is already running for a group membership when a
  6939.    Query is received, that timer is not reset to a new random value, but
  6940.    rather allowed to continue running with its current value.  Second, a
  6941.    report delay timer is never set for a host's membership in the all-
  6942.    hosts group (224.0.0.1), and that membership is never reported.
  6943.  
  6944.  
  6945.  
  6946. Deering                                                        [Page 12]
  6947.  
  6948. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  6949.  
  6950.  
  6951.    If a host uses a pseudo-random number generator to compute the
  6952.    reporting delays, one of the host's own individual IP address should
  6953.    be used as part of the seed for the generator, to reduce the chance
  6954.    of multiple hosts generating the same sequence of delays.
  6955.  
  6956.    A host should confirm that a received Report has the same IP host
  6957.    group address in its IP destination field and its IGMP group address
  6958.    field, to ensure that the host's own Report is not cancelled by an
  6959.    erroneous received Report.  A host should quietly discard any IGMP
  6960.    message of type other than Host Membership Query or Host Membership
  6961.    Report.
  6962.  
  6963.    Multicast routers send Queries periodically to refresh their
  6964.    knowledge of memberships present on a particular network.  If no
  6965.    Reports are received for a particular group after some number of
  6966.    Queries, the routers assume that that group has no local members and
  6967.    that they need not forward remotely-originated multicasts for that
  6968.    group onto the local network.  Queries are normally sent infrequently
  6969.    (no more than once a minute) so as to keep the IGMP overhead on hosts
  6970.    and networks very low.  However, when a multicast router starts up,
  6971.    it may issue several closely-spaced Queries in order to build up its
  6972.    knowledge of local memberships quickly.
  6973.  
  6974.    When a host joins a new group, it should immediately transmit a
  6975.    Report for that group, rather than waiting for a Query, in case it is
  6976.    the first member of that group on the network.  To cover the
  6977.    possibility of the initial Report being lost or damaged, it is
  6978.    recommended that it be repeated once or twice after short delays.  (A
  6979.    simple way to accomplish this is to act as if a Query had been
  6980.    received for that group only, setting the group's random report delay
  6981.    timer.  The state transition diagram below illustrates this
  6982.    approach.)
  6983.  
  6984.    Note that, on a network with no multicast routers present, the only
  6985.    IGMP traffic is the one or more Reports sent whenever a host joins a
  6986.    new group.
  6987.  
  6988. State Transition Diagram
  6989.  
  6990.    IGMP behavior is more formally specified by the state transition
  6991.    diagram below.  A host may be in one of three possible states, with
  6992.    respect to any single IP host group on any single network interface:
  6993.  
  6994.       - Non-Member state, when the host does not belong to the group
  6995.         on the interface.  This is the initial state for all
  6996.         memberships on all network interfaces; it requires no storage
  6997.         in the host.
  6998.  
  6999.  
  7000.  
  7001.  
  7002. Deering                                                        [Page 13]
  7003.  
  7004. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  7005.  
  7006.  
  7007.       - Delaying Member state, when the host belongs to the group on
  7008.         the interface and has a report delay timer running for that
  7009.         membership.
  7010.  
  7011.       - Idle Member state, when the host belongs to the group on the
  7012.         interface and does not have a report delay timer running for
  7013.         that membership.
  7014.  
  7015.    There are five significant events that can cause IGMP state
  7016.    transitions:
  7017.  
  7018.       - "join group" occurs when the host decides to join the group on
  7019.         the interface.  It may occur only in the Non-Member state.
  7020.  
  7021.       - "leave group" occurs when the host decides to leave the group
  7022.         on the interface.  It may occur only in the Delaying Member
  7023.         and Idle Member states.
  7024.  
  7025.       - "query received" occurs when the host receives a valid IGMP
  7026.         Host Membership Query message.  To be valid, the Query message
  7027.         must be at least 8 octets long, have a correct IGMP
  7028.         checksum and have an IP destination address of 224.0.0.1.
  7029.         A single Query applies to all memberships on the
  7030.         interface from which the Query is received.  It is ignored for
  7031.         memberships in the Non-Member or Delaying Member state.
  7032.  
  7033.       - "report received" occurs when the host receives a valid IGMP
  7034.         Host Membership Report message.  To be valid, the Report
  7035.         message must be at least 8 octets long, have a correct IGMP
  7036.         checksum, and contain the same IP host group address in its IP
  7037.         destination field and its IGMP group address field.  A Report
  7038.         applies only to the membership in the group identified by the
  7039.         Report, on the interface from which the Report is received.
  7040.         It is ignored for memberships in the Non-Member or Idle Member
  7041.         state.
  7042.  
  7043.       - "timer expired" occurs when the report delay timer for the
  7044.         group on the interface expires.  It may occur only in the
  7045.         Delaying Member state.
  7046.  
  7047.    All other events, such as receiving invalid IGMP messages, or IGMP
  7048.    messages other than Query or Report, are ignored in all states.
  7049.  
  7050.    There are three possible actions that may be taken in response to the
  7051.    above events:
  7052.  
  7053.       - "send report" for the group on the interface.
  7054.  
  7055.  
  7056.  
  7057.  
  7058. Deering                                                        [Page 14]
  7059.  
  7060. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  7061.  
  7062.  
  7063.       - "start timer" for the group on the interface, using a random
  7064.         delay value between 0 and D seconds.
  7065.  
  7066.       - "stop timer" for the group on the interface.
  7067.  
  7068.    In the following diagram, each state transition arc is labelled with
  7069.    the event that causes the transition, and, in parentheses, any
  7070.    actions taken during the transition.
  7071.  
  7072.                               ________________
  7073.                              |                |
  7074.                              |                |
  7075.                              |                |
  7076.                              |                |
  7077.                    --------->|   Non-Member   |<---------
  7078.                   |          |                |          |
  7079.                   |          |                |          |
  7080.                   |          |                |          |
  7081.                   |          |________________|          |
  7082.                   |                   |                  |
  7083.                   | leave group       | join group       | leave group
  7084.                   | (stop timer)      |(send report,     |
  7085.                   |                   | start timer)     |
  7086.           ________|________           |          ________|________
  7087.          |                 |<---------          |                 |
  7088.          |                 |                    |                 |
  7089.          |                 |<-------------------|                 |
  7090.          |                 |   query received   |                 |
  7091.          | Delaying Member |    (start timer)   |   Idle Member   |
  7092.          |                 |------------------->|                 |
  7093.          |                 |   report received  |                 |
  7094.          |                 |    (stop timer)    |                 |
  7095.          |_________________|------------------->|_________________|
  7096.                                 timer expired
  7097.                                 (send report)
  7098.  
  7099.    The all-hosts group (address 224.0.0.1) is handled as a special case.
  7100.    The host starts in Idle Member state for that group on every
  7101.    interface, never transitions to another state, and never sends a
  7102.    report for that group.
  7103.  
  7104. Protocol Parameters
  7105.  
  7106.    The maximum report delay, D, is 10 seconds.
  7107.  
  7108.  
  7109.  
  7110.  
  7111.  
  7112.  
  7113.  
  7114. Deering                                                        [Page 15]
  7115.  
  7116. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  7117.  
  7118.  
  7119. APPENDIX II. HOST GROUP ADDRESS ISSUES
  7120.  
  7121.    This appendix is not part of the IP multicasting specification, but
  7122.    provides background discussion of several issues related to IP host
  7123.    group addresses.
  7124.  
  7125. Group Address Binding
  7126.  
  7127.    The binding of IP host group addresses to physical hosts may be
  7128.    considered a generalization of the binding of IP unicast addresses.
  7129.    An IP unicast address is statically bound to a single local network
  7130.    interface on a single IP network.  An IP host group address is
  7131.    dynamically bound to a set of local network interfaces on a set of IP
  7132.    networks.
  7133.  
  7134.    It is important to understand that an IP host group address is NOT
  7135.    bound to a set of IP unicast addresses.  The multicast routers do not
  7136.    need to maintain a list of individual members of each host group.
  7137.    For example, a multicast router attached to an Ethernet need
  7138.    associate only a single Ethernet multicast address with each host
  7139.    group having local members, rather than a list of the members'
  7140.    individual IP or Ethernet addresses.
  7141.  
  7142. Allocation of Transient Host Group Addresses
  7143.  
  7144.    This memo does not specify how transient group address are allocated.
  7145.    It is anticipated that different portions of the IP transient host
  7146.    group address space will be allocated using different techniques.
  7147.    For example, there may be a number of servers that can be contacted
  7148.    to acquire a new transient group address.  Some higher-level
  7149.    protocols (such as VMTP, specified in RFC-1045) may generate higher-
  7150.    level transient "process group" or "entity group" addresses which are
  7151.    then algorithmically mapped to a subset of the IP transient host
  7152.    group addresses, similarly to the way that IP host group addresses
  7153.    are mapped to Ethernet multicast addresses.  A portion of the IP
  7154.    group address space may be set aside for random allocation by
  7155.    applications that can tolerate occasional collisions with other
  7156.    multicast users, perhaps generating new addresses until a suitably
  7157.    "quiet" one is found.
  7158.  
  7159.    In general, a host cannot assume that datagrams sent to any host
  7160.    group address will reach only the intended hosts, or that datagrams
  7161.    received as a member of a transient host group are intended for the
  7162.    recipient.  Misdelivery must be detected at a level above IP, using
  7163.    higher-level identifiers or authentication tokens.  Information
  7164.    transmitted to a host group address should be encrypted or governed
  7165.    by administrative routing controls if the sender is concerned about
  7166.    unwanted listeners.
  7167.  
  7168.  
  7169.  
  7170. Deering                                                        [Page 16]
  7171.  
  7172. RFC 1112          Host Extensions for IP Multicasting        August 1989
  7173.  
  7174.  
  7175. Author's Address
  7176.  
  7177.    Steve Deering
  7178.    Stanford University
  7179.    Computer Science Department
  7180.    Stanford, CA 94305-2140
  7181.  
  7182.    Phone: (415) 723-9427
  7183.  
  7184.    EMail: deering@PESCADERO.STANFORD.EDU
  7185.  
  7186.  
  7187.  
  7188.  
  7189.  
  7190.  
  7191.  
  7192.  
  7193.  
  7194.  
  7195.  
  7196.  
  7197.  
  7198.  
  7199.  
  7200.  
  7201.  
  7202.  
  7203.  
  7204.  
  7205.  
  7206.  
  7207.  
  7208.  
  7209.  
  7210.  
  7211.  
  7212.  
  7213.  
  7214.  
  7215.  
  7216.  
  7217.  
  7218.  
  7219.  
  7220.  
  7221.  
  7222.  
  7223.  
  7224.  
  7225.  
  7226. Deering                                                        [Page 17]
  7227.