ibm.com/redbooks TCP/IP Tutorial and Technical Overview Lydia Parziale David T. Britt Chuck Davis Jason Forrester Wei Liu Carolyn Matthews Nicolas Rosselot Understand networking fundamentals of the TCP/IP protocol suite Introduces advanced concepts and new technologies Includes the latest TCP/IP protocols Front cover TCP/IP Tutorial and Technical Overview December 2006 International Technical Support Organization GG24-3376-07 © Copyright International Business Machines Corporation 1989-2006. All rights reserved. Note to U.S. Government Users Restricted Rights Use, duplication or disclosure restricted by GSA ADP Schedule Contract with IBM Corp. Eighth Edition (December 2006) Note: Before using this information and the product it supports, read the information in “Notices” on page xvii. © Copyright IBM Corp. 1989-2006. All rights reserved. iii Contents Notices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii Trademarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xviii Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix The team that wrote this redbook. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xx Become a published author . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxii Comments welcome. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiii Part 1. Core TCP/IP protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Chapter 1. Architecture, history, standards, and trends . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1 TCP/IP architectural model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1.1 Internetworking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1.2 The TCP/IP protocol layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.1.3 TCP/IP applications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2 The roots of the Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.2.1 ARPANET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.2.2 NSFNET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.2.3 Commercial use of the Internet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.2.4 Internet2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.2.5 The Open Systems Interconnection (OSI) Reference Model . . . . . . 20 1.3 TCP/IP standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.3.1 Request for Comments (RFC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.3.2 Internet standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.4 Future of the Internet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.4.1 Multimedia applications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.4.2 Commercial use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.4.3 The wireless Internet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 1.5 RFCs relevant to this chapter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Chapter 2. Network interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.1 Ethernet and IEEE 802 local area networks (LANs) . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.1.1 Gigabit Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.2 Fiber Distributed Data Interface (FDDI). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.3 Serial Line IP (SLIP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.4 Point-to-Point Protocol (PPP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.4.1 Point-to-point encapsulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.5 Integrated Services Digital Network (ISDN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.6 X.25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 iv TCP/IP Tutorial and Technical Overview 2.7 Frame relay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.7.1 Frame format. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.7.2 Interconnect issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.7.3 Data link layer parameter negotiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.7.4 IP over frame relay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.8 PPP over SONET and SDH circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.8.1 Physical layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.9 Multi-Path Channel+ (MPC+) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.10 Asynchronous transfer mode (ATM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.10.1 Address resolution (ATMARP and InATMARP) . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.10.2 Classical IP over ATM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2.10.3 ATM LAN emulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 2.10.4 Classical IP over ATM versus LAN emulation. . . . . . . . . . . . . . . . . 59 2.11 Multiprotocol over ATM (MPOA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 2.11.1 Benefits of MPOA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 2.11.2 MPOA logical components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 2.11.3 MPOA functional components. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 2.11.4 MPOA operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 2.12 RFCs relevant to this chapter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Chapter 3. Internetworking protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3.1 Internet Protocol (IP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.1.1 IP addressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.1.2 IP subnets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.1.3 IP routing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.1.4 Methods of delivery: Unicast, broadcast, multicast, and anycast . . . 84 3.1.5 The IP address exhaustion problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 3.1.6 Intranets: Private IP addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 3.1.7 Network Address Translation (NAT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 3.1.8 Classless Inter-Domain Routing (CIDR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3.1.9 IP datagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.2 Internet Control Message Protocol (ICMP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 3.2.1 ICMP messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 3.2.2 ICMP applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 3.3 Internet Group Management Protocol (IGMP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 3.4 Address Resolution Protocol (ARP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 3.4.1 ARP overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 3.4.2 ARP detailed concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 3.4.3 ARP and subnets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 3.4.4 Proxy-ARP or transparent subnetting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 3.5 Reverse Address Resolution Protocol (RARP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 3.5.1 RARP concept. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 3.6 Bootstrap Protocol (BOOTP). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Contents v 3.6.1 BOOTP forwarding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 3.6.2 BOOTP considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 3.7 Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 3.7.1 The DHCP message format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 3.7.2 DHCP message types. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 3.7.3 Allocating a new network address. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 3.7.4 DHCP lease renewal process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 3.7.5 Reusing a previously allocated network address . . . . . . . . . . . . . . 138 3.7.6 Configuration parameters repository. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 3.7.7 DHCP considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 3.7.8 BOOTP and DHCP interoperability. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 3.8 RFCs relevant to this chapter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Chapter 4. Transport layer protocols. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 4.1 Ports and sockets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 4.1.1 Ports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 4.1.2 Sockets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 4.2 User Datagram Protocol (UDP). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 4.2.1 UDP datagram format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 4.2.2 UDP application programming interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 4.3 Transmission Control Protocol (TCP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 4.3.1 TCP concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 4.3.2 TCP application programming interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 4.3.3 TCP congestion control algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 4.4 RFCs relevant to this chapter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Chapter 5. Routing protocols. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 5.1 Autonomous systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 5.2 Types of IP routing and IP routing algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 5.2.1 Static routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 5.2.2 Distance vector routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 5.2.3 Link state routing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 5.2.4 Path vector routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 5.2.5 Hybrid routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 5.3 Routing Information Protocol (RIP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 5.3.1 RIP packet types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 5.3.2 RIP packet format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 5.3.3 RIP modes of operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 5.3.4 Calculating distance vectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 5.3.5 Convergence and counting to infinity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 5.3.6 RIP limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 5.4 Routing Information Protocol Version 2 (RIP-2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 5.4.1 RIP-2 packet format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 vi TCP/IP Tutorial and Technical Overview 5.4.2 RIP-2 limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 5.5 RIPng for IPv6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 5.5.1 Differences between RIPng and RIP-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 5.5.2 RIPng packet format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 5.6 Open Shortest Path First (OSPF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 5.6.1 OSPF terminology. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 5.6.2 Neighbor communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 5.6.3 OSPF neighbor state machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 5.6.4 OSPF route redistribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 5.6.5 OSPF stub areas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 5.6.6 OSPF route summarization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 5.7 Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP). . . . . . . . . . . . . . 212 5.7.1 Features of EIGRP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 5.7.2 EIGRP packet types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 5.8 Exterior Gateway Protocol (EGP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 5.9 Border Gateway Protocol (BGP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 5.9.1 BGP concepts and terminology. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 5.9.2 IBGP and EBGP communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 5.9.3 Protocol description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 5.9.4 Path selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 5.9.5 BGP synchronization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 5.9.6 BGP aggregation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 5.9.7 BGP confederations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 5.9.8 BGP route reflectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 5.10 Routing protocol selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 5.11 Additional functions performed by the router. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 5.12 Routing processes in UNIX-based systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 5.13 RFCs relevant to this chapter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 Chapter 6. IP multicast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 6.1 Multicast addressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 6.1.1 Multicasting on a single physical network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 6.1.2 Multicasting between network segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 6.2 Internet Group Management Protocol (IGMP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 6.2.1 IGMP messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 6.2.2 IGMP operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 6.3 Multicast delivery tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 6.4 Multicast forwarding algorithms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 6.4.1 Reverse path forwarding algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 6.4.2 Center-based tree algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 6.4.3 Multicast routing protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 6.5 Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP) . . . . . . . . . . . . . . 254 6.5.1 Protocol overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 Contents vii 6.5.2 Building and maintaining multicast delivery trees . . . . . . . . . . . . . . 256 6.5.3 DVMRP tunnels. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 6.6 Multicast OSPF (MOSPF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 6.6.1 Protocol overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 6.6.2 MOSPF and multiple OSPF areas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 6.6.3 MOSPF and multiple autonomous systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 6.6.4 MOSPF interoperability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 6.7 Protocol Independent Multicast (PIM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 6.7.1 PIM dense mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 6.7.2 PIM sparse mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 6.8 Interconnecting multicast domains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 6.8.1 Multicast Source Discovery Protocol (MSDP). . . . . . . . . . . . . . . . . 266 6.8.2 Border Gateway Multicast Protocol. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 6.9 The multicast backbone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 6.9.1 MBONE routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 6.9.2 Multicast applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 6.10 RFCs relevant to this chapter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 Chapter 7. Mobile IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 7.1 Mobile IP overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 7.1.1 Mobile IP operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 7.1.2 Mobility agent advertisement extensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 7.2 Mobile IP registration process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 7.2.1 Tunneling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 7.2.2 Broadcast datagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 7.2.3 Move detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 7.2.4 Returning home. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 7.2.5 ARP considerations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 7.2.6 Mobile IP security considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 7.3 RFCs relevant to this chapter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 Chapter 8. Quality of service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 8.1 Why QoS?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 8.2 Integrated Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 8.2.1 Service classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 8.2.2 Controlled Load Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 8.2.3 Guaranteed Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 8.2.4 The Resource Reservation Protocol (RSVP) . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 8.2.5 Integrated Services outlook. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 8.3 Differentiated Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 8.3.1 Differentiated Services architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 8.3.2 Organization of the DSCP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 8.3.3 Configuration and administration of DS with LDAP. . . . . . . . . . . . . 322 viii TCP/IP Tutorial and Technical Overview 8.4 RFCs relevant to this chapter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 Chapter 9. IP version 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 9.1 IPv6 introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 9.1.1 IP growth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 9.1.2 IPv6 feature overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 9.2 The IPv6 header format. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 9.2.1 Extension headers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 9.2.2 IPv6 addressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 9.2.3 Traffic class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 9.2.4 Flow labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 9.2.5 IPv6 security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 9.2.6 Packet sizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350 9.3 Internet Control Message Protocol Version 6 (ICMPv6) . . . . . . . . . . . . . 352 9.3.1 Neighbor discovery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 9.3.2 Multicast Listener Discovery (MLD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 9.4 DNS in IPv6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 9.4.1 Format of IPv6 resource records. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 9.5 DHCP in IPv6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 9.5.1 DHCPv6 messages. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 9.6 IPv6 mobility support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372 9.7 IPv6 new opportunities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 9.7.1 New infrastructure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 9.7.2 New services. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 9.7.3 New research and development platforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 9.8 Internet transition: Migrating from IPv4 to IPv6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 9.8.1 Dual IP stack implementation: The IPv6/IPv4 node . . . . . . . . . . . . 380 9.8.2 Tunneling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381 9.8.3 Interoperability summary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 9.9 RFCs relevant to this chapter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 Chapter 10. Wireless IP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 10.1 Wireless concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392 10.2 Why wireless? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395 10.2.1 Deployment and cost effectiveness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395 10.2.2 Reachability. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 10.2.3 Scalability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 10.2.4 Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 10.2.5 Connectivity and reliability. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 10.3 WiFi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 10.4 WiMax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 10.5 Applications of wireless networking. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402 10.5.1 Last mile connectivity in broadband services . . . . . . . . . . . . . . . . 402 [...]... others xviii TCP/IP Tutorial and Technical Overview Preface The TCP/IP protocol suite has become a staple of today's international society and global economy Continually evolving standards provide a wide and flexible foundation on which an entire infrastructure of applications are built Through these we can seek entertainment, conduct business, make financial transactions, deliver services, and much,... Business Partners, and Clients Your efforts will help increase product acceptance and client satisfaction As a bonus, you'll develop a network of contacts in IBM development labs, and increase your productivity and marketability Find out more about the residency program, browse the residency index, and apply online at: ibm.com/redbooks/residencies.html xxii TCP/IP Tutorial and Technical Overview Comments... IBM Corporation, International Technical Support Organization Dept HYTD Mail Station P099 2455 South Road Poughkeepsie, NY 12601-5400 Preface xxiii xxiv TCP/IP Tutorial and Technical Overview Part 1 Part 1 Core TCP/IP protocols The Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) suite has become the industry-standard method of interconnecting hosts, networks, and the Internet As such, it is... other standard protocols exist that might not necessarily be required in every implementation of the TCP/IP protocol suite However, there are those that can be very useful given certain operational needs of the implementation Such protocols include IP version 6, quality of service protocols, and wireless IP 2 TCP/IP Tutorial and Technical Overview 1 Chapter 1 Architecture, history, standards, and trends... X.25 (which is reliable in itself), ATM, FDDI, and even SNA We discuss some physical networks and interfaces in Chapter 2, “Network interfaces” on page 29 TCP/IP specifications do not describe or standardize any network-layer protocols per se; they only standardize ways of accessing those protocols from the internetwork layer 8 TCP/IP Tutorial and Technical Overview A more detailed layering model is included... Internet and networks worldwide Although TCP/IP supports a host of applications, both standard and nonstandard, these applications could not exist without the foundation of a set of core protocols Additionally, in order to understand the capability of TCP/IP applications, an understanding of these core protocols must be realized With this in mind, Part I begins with providing a background of TCP/IP, ... However, because TCP/IP continues to develop and grow in order to meet the changing needs of our communities, it might sometimes be hard to keep track of new functionality or identify new possibilities For this reason, the TCP/IP Tutorial and Technical Overview provides not only an introduction to the TCP/IP protocol suite, but also serves as a reference for advanced users seeking to keep their TCP/IP skills... provide applications with reliable, in-order, data stream delivery 6 TCP/IP Tutorial and Technical Overview Figure 1-2 shows how the TCP/IP protocols are modeled in four layers Transport Internetwork Applications Applications TCP/UDP ICMP IP ARP/RARP Network Interface and Hardware Network Interface and Hardware Figure 1-2 The TCP/IP protocol stack: Each layer represents a package of functions... about TCP/IP on various platforms, so the following Web sites might assist you in further researching this topic: TCP/IP and System z: http://www.ibm.com/servers/eserver/zseries/zos/bkserv/ © Copyright IBM Corp 1989-2006 All rights reserved xix TCP/IP and System p: http://www.ibm.com/systems/p/library/index.html TCP/IP and System i: http://www.ibm.com/servers/eserver/iseries/tcpip/index.html TCP/IP and. .. current standards It is our hope that both the novice and the expert will find useful information in this publication In Part I, you will find an introduction to the core concepts and history upon which TCP/IP is founded Included is an introduction to the history of TCP/IP and an overview of its current architecture We also provide detailed discussions about the protocols that comprise the suite, and how . the TCP/IP protocol suite Introduces advanced concepts and new technologies Includes the latest TCP/IP protocols Front cover TCP/IP Tutorial and Technical. ibm.com/redbooks TCP/IP Tutorial and Technical Overview Lydia Parziale David T. Britt Chuck Davis Jason Forrester Wei Liu Carolyn Matthews Nicolas Rosselot Understand