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TCP/IP Tutorial and Technical Overview

De
1004 pages
Front cover
TCP/IP Tutorial and
Technical Overview
Understand networking fundamentals
of the TCP/IP protocol suite
Introduces advanced concepts
and new technologies
Includes the latest
TCP/IP protocols
Lydia Parziale
David T. Britt
Chuck Davis
Jason Forrester
Wei Liu
Carolyn Matthews
Nicolas Rosselot
ibm.com/redbooks International Technical Support Organization
TCP/IP Tutorial and Technical Overview
December 2006
GG24-3376-07 Note: Before using this information and the product it supports, read the information in
“Notices” on page xvii.
Eighth Edition (December 2006)
© 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. Contents
Notices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii
Trademarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xviii
Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix
The team that wrote this redbook. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xx
Become a published author . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxii
Comments welcome. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...
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Front cover TCP/IP Tutorial and Technical Overview Understand networking fundamentals of the TCP/IP protocol suite Introduces advanced concepts and new technologies Includes the latest TCP/IP protocols Lydia Parziale David T. Britt Chuck Davis Jason Forrester Wei Liu Carolyn Matthews Nicolas Rosselot ibm.com/redbooks International Technical Support Organization TCP/IP Tutorial and Technical Overview December 2006 GG24-3376-07 Note: Before using this information and the product it supports, read the information in “Notices” on page xvii. Eighth Edition (December 2006) © 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. 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 © Copyright IBM Corp. 1989-2006. All rights reserved. iii 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 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 iv TCP/IP Tutorial and Technical Overview 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 Contents v 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 vi TCP/IP Tutorial and Technical Overview 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 Contents vii 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 viii TCP/IP Tutorial and Technical Overview
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