Arquitectura de red de sistemas

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Systems Network Architecture ( SNA ) es la arquitectura de red de propiedad de IBM , creada en 1974. ^[1] Es una pila de protocolos completa para interconectar computadoras y sus recursos. SNA describe formatos y protocolos y, en sí mismo, no es una pieza de software. La implementación de SNA toma la forma de varios paquetes de comunicaciones, entre los que destaca el método de acceso a las telecomunicaciones virtuales (VTAM), el paquete de software de mainframe para las comunicaciones SNA.

Historia

SNA se hizo público como parte del anuncio de IBM "Advanced Function for Communications" en septiembre de 1974, ^[2] que incluía la implementación de los protocolos SNA / SDLC ( Synchronous Data Link Control ) en nuevos productos de comunicaciones:

• Terminal de comunicación IBM 3767 (impresora)
• Sistema de comunicación de datos IBM 3770

Fueron respaldados por controladores de comunicación IBM 3704/3705 y su Programa de control de red (NCP), y por System / 370 y su VTAM y otro software como CICS e IMS. Este anuncio fue seguido por otro anuncio en julio de 1975, que presentó la estación de entrada de datos IBM 3760 , el sistema de comunicación IBM 3790 y los nuevos modelos del sistema de visualización IBM 3270 .

SNA fue diseñado principalmente por el laboratorio de la División de Desarrollo de Sistemas de IBM en Research Triangle Park , Carolina del Norte , EE. UU., Con la ayuda de otros laboratorios que implementaron SNA / SDLC. Los detalles se hicieron públicos más tarde mediante los manuales de la biblioteca de referencia del sistema de IBM y IBM Systems Journal .

El SNA todavía se usa ampliamente en bancos y otras redes de transacciones financieras, así como en muchas agencias gubernamentales. Mientras IBM todavía está proporcionando apoyo a SNA, una de las piezas principales de hardware, el 3745 controlador de comunicaciones / 3746, ha sido retirado del mercado por IBM. Se estima que hay 20.000 ^{[ ¿cuándo? ]} de estos controladores instalados, e IBM continúa brindando servicios de mantenimiento de hardware y características de microcódigo para brindar soporte a los usuarios. Un mercado robusto de empresas más pequeñas continúa proporcionando el 3745/3746, características, repuestos y servicio. IBM también admite VTAM, al igual que el Programa de control de red de IBM (NCP) requerido por los controladores 3745/3746.

En 2008, una publicación de IBM dijo:

con la popularidad y el crecimiento de TCP / IP, SNA está pasando de ser una verdadera arquitectura de red a ser lo que podría denominarse una "aplicación y arquitectura de acceso a aplicaciones". En otras palabras, hay muchas aplicaciones que todavía necesitan comunicarse en SNA, pero los protocolos SNA requeridos se transportan a través de la red por IP. ^[3]

Objetivos del SCN

IBM a mediados de la década de 1970 se veía a sí misma principalmente como un proveedor de hardware y, por lo tanto, todas sus innovaciones en ese período tenían como objetivo aumentar las ventas de hardware. El objetivo de SNA era reducir los costos de operar un gran número de terminales y así inducir a los clientes a desarrollar o expandir sistemas interactivos basados ​​en terminales en lugar de sistemas por lotes . Una expansión de los sistemas interactivos basados ​​en terminales aumentaría las ventas de terminales y, lo que es más importante, de computadoras centrales y periféricos, en parte debido al simple aumento en el volumen de trabajo realizado por los sistemas y en parte porque el procesamiento interactivo requiere más potencia de cálculo por transacción que por lotes Procesando.

Por lo tanto, el SNA tenía como objetivo reducir los principales costos no informáticos y otras dificultades en el funcionamiento de grandes redes utilizando protocolos de comunicaciones anteriores. Las dificultades incluyeron:

• A menudo, una línea de comunicaciones no podía ser compartida por terminales de diferentes tipos, ya que utilizaban diferentes "dialectos" de los protocolos de comunicaciones existentes. Hasta principios de la década de 1970, los componentes de las computadoras eran tan costosos y voluminosos que no era factible incluir tarjetas de interfaz de comunicaciones para todo uso en los terminales. Cada tipo de terminal tenía una tarjeta de comunicaciones cableada que solo admitía el funcionamiento de un tipo de terminal sin compatibilidad con otros tipos de terminales en la misma línea.
• Los protocolos que podían manejar las tarjetas de comunicaciones primitivas no eran eficientes. Cada línea de comunicaciones utilizó más tiempo para transmitir datos que las líneas modernas.
• Las líneas de telecomunicaciones en ese momento eran de una calidad mucho menor. Por ejemplo, era casi imposible ejecutar una línea de acceso telefónico a más de 19.200 bits por segundo debido a la abrumadora tasa de error, en comparación con los 56.000 bits por segundo actuales en las líneas de acceso telefónico; ya principios de la década de 1970, pocas líneas arrendadas funcionaban a más de 2400 bits por segundo (estas bajas velocidades son una consecuencia de la Ley de Shannon en un entorno de tecnología relativamente baja).

Como resultado, el funcionamiento de una gran cantidad de terminales requería muchas más líneas de comunicaciones de las requeridas hoy en día, especialmente si se necesitaban admitir diferentes tipos de terminales, o los usuarios querían usar diferentes tipos de aplicaciones (.eg bajo CICS o TSO ) desde el mismo lugar. En términos puramente financieros, los objetivos de SNA eran aumentar el gasto de los clientes en sistemas basados ​​en terminales y, al mismo tiempo, aumentar la participación de IBM en ese gasto, principalmente a expensas de las empresas de telecomunicaciones.

SNA también tenía como objetivo superar una limitación de la arquitectura que los mainframes System / 370 de IBM heredaron de System / 360 . Cada CPU podía conectarse a un máximo de 16 canales de E / S ^[4] y cada canal podía manejar hasta 256 periféricos, es decir, había un máximo de 4096 periféricos por CPU. En el momento en que se diseñó el SNA, cada línea de comunicaciones contaba como un periférico. Por lo tanto, el número de terminales con los que las computadoras centrales potentes podrían comunicarse de otro modo era limitado.

Principales componentes y tecnologías

Las mejoras en la tecnología de componentes informáticos hicieron factible la construcción de terminales que incluían tarjetas de comunicaciones más potentes que podían operar con un único protocolo de comunicaciones estándar en lugar de un protocolo muy reducido que se adaptaba solo a un tipo específico de terminal. Como resultado, en la década de 1970 se propusieron varios protocolos de comunicaciones multicapa , de los cuales el SNA de IBM y el X.25 de UIT-T se convirtieron en dominantes más tarde.

Los elementos más importantes del SCN incluyen:

• IBM Network Control Program (NCP) es un programa de comunicaciones que se ejecuta en los procesadores de comunicaciones 3705 y posteriores 37xx que, entre otras cosas, implementa el protocolo de conmutación de paquetes definido por SNA. El protocolo realizó dos funciones principales:
  • Es un protocolo de reenvío de paquetes, que actúa como un conmutador moderno : reenvía paquetes de datos al siguiente nodo, que podría ser un mainframe, un terminal u otro 3705. Los procesadores de comunicaciones solo admitían redes jerárquicas con un mainframe en el centro, a diferencia de los enrutadores modernos que admite redes peer-to-peer en las que una máquina al final de la línea puede ser tanto un cliente como un servidor al mismo tiempo.
  • Es un multiplexor que conecta múltiples terminales en una línea de comunicación a la CPU, aliviando así las restricciones sobre el número máximo de líneas de comunicación por CPU. Un 3705 podría admitir una mayor cantidad de líneas (352 inicialmente), pero las CPU y los canales solo cuentan como un periférico. Desde el lanzamiento de SNA, IBM ha introducido procesadores de comunicaciones mejorados, de los cuales el último es el 3745 .
• Control de enlace de datos síncrono ^[5] (SDLC), un protocolo que mejoró enormemente la eficiencia de la transferencia de datos a través de un solo enlace: ^[6]
  • Es un protocolo de ventana deslizante , que permite a los terminales y procesadores de comunicaciones 3705 enviar tramas de datos una tras otra sin esperar un reconocimiento de la trama anterior; las tarjetas de comunicaciones tenían suficiente memoria y capacidad de procesamiento para recordar las últimas 7 tramas enviadas o recibidas, solicite la retransmisión de solo aquellas tramas que contenían errores y coloque las tramas retransmitidas en el lugar correcto en la secuencia antes de reenviarlas a la siguiente etapa.
  • Todos estos marcos tenían el mismo tipo de sobre (encabezado y final de marco) ^[7] que contenía suficiente información para que los paquetes de datos de diferentes tipos de terminales se enviaran a lo largo de la misma línea de comunicaciones, dejando que el mainframe se ocupara de las diferencias en el formato. del contenido o en las reglas que rigen los diálogos con diferentes tipos de terminal.

Los terminales remotos (por ejemplo, aquellos conectados al mainframe mediante líneas telefónicas) y los procesadores de comunicaciones 3705 tendrían tarjetas de comunicaciones compatibles con SDLC.

Este es el precursor de la comunicación por paquetes que eventualmente evolucionó hacia la tecnología TCP / IP actual ^{[ cita requerida ]} . El propio SDLC evolucionó a HDLC , ^[8] una de las tecnologías básicas para circuitos de telecomunicaciones dedicados.

• VTAM , un paquete de software para proporcionar servicios de inicio de sesión, mantenimiento de sesiones y enrutamiento dentro del mainframe. Un usuario de terminal iniciaría sesión a través de VTAM en una aplicación o entorno de aplicación específico (por ejemplo , CICS , IMS , DB2 o TSO / ISPF ). Luego, un dispositivo VTAM enrutaría los datos desde ese terminal a la aplicación o el entorno de aplicación adecuados hasta que el usuario se desconectara y posiblemente se conectara a otra aplicación. Las versiones originales del hardware de IBM solo podían mantener una sesión por terminal. En la década de 1980, el software adicional (principalmente de terceros) hizo posible que un terminal tuviera sesiones simultáneas con diferentes aplicaciones o entornos de aplicación.

Ventajas y desventajas

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SNA eliminó el control de enlace del programa de aplicación y lo colocó en el NCP. Esto tenía las siguientes ventajas y desventajas:

Ventajas

• La localización de problemas en la red de telecomunicaciones fue más fácil porque una cantidad relativamente pequeña de software se ocupaba realmente de los enlaces de comunicación. Había un único sistema de notificación de errores.
• Agregar capacidad de comunicación a un programa de aplicación fue mucho más fácil porque el área formidable del software de control de enlaces que generalmente requiere procesadores de interrupción y temporizadores de software se relegó al software del sistema y NCP .
• Con la llegada de las redes avanzadas de igual a igual (APPN), la funcionalidad de enrutamiento era responsabilidad de la computadora en lugar del enrutador (como ocurre con las redes TCP / IP). Cada computadora mantenía una lista de nodos que definía los mecanismos de reenvío. Un tipo de nodo centralizado conocido como nodo de red mantenía tablas globales de todos los demás tipos de nodos. APPN detuvo la necesidad de mantener tablas de enrutamiento de comunicación avanzada de programa a programa (APPC) que definían explícitamente la conectividad de punto final a punto final. Las sesiones APPN se enrutarían a los puntos finales a través de otros tipos de nodos permitidos hasta que encontraran el destino. Esto es similar a la forma en que los enrutadores para el Protocolo de Internet y el Intercambio de paquetes entre redes Netwarefunción de protocolo. (APPN también se refiere a veces a PU2.1 o unidad física 2.1. APPC, también conocido en ocasiones como LU6.2 o unidad lógica 6.2, era el único protocolo definido para redes APPN, pero originalmente era uno de los muchos protocolos admitidos por VTAM / NCP , junto con LU0, LU1, LU2 (Terminal 3270) y LU3. APPC se utilizó principalmente entre entornos CICS, así como servicios de base de datos, porque contacta con protocolos para el procesamiento de confirmación de 2 fases). Las unidades físicas fueron PU5 (VTAM), PU4 (37xx), PU2 (Cluster Controller). Un PU5 era el más capaz y se consideraba el principal en todas las comunicaciones. Otros dispositivos PU solicitaron una conexión desde la PU5 y la PU5 pudo establecer la conexión o no. Los otros tipos de PU solo pueden ser secundarios al PU5. Una PU2.1 agregó la capacidad a una PU2.1 de conectarse a otra PU2.1 en un entorno de igual a igual.^[9] )

Desventajas

• La conexión a redes que no pertenecen al SNA fue difícil. Una aplicación que necesitaba acceso a algún esquema de comunicación, que no era compatible con la versión actual del SCN, enfrentó obstáculos. Antes de que IBM incluyera el soporte X.25 (NPSI) en SNA, la conexión a una red X.25 habría sido incómoda. La conversión entre los protocolos X.25 y SNA podría haber sido proporcionada por modificaciones del software NCP o por un convertidor de protocolo externo .
• Un conjunto de rutas alternas entre cada par de nodos de una red tuvo que ser prediseñado y almacenado de forma centralizada. La elección entre estas vías por SNA fue rígida y no aprovechó las cargas de enlace actuales para una velocidad óptima.
• La instalación y el mantenimiento de la red SNA son complicados y los productos de la red SNA son (o eran) costosos. Los intentos de reducir la complejidad de la red SNA agregando la funcionalidad IBM Advanced Peer-to-Peer Networking no fueron realmente exitosos, aunque solo sea porque la migración de SNA tradicional a SNA / APPN fue muy compleja, sin proporcionar mucho valor adicional, al menos inicialmente. Las licencias de software SNA (VTAM) cuestan hasta $ 10,000 al mes para sistemas de alta gama. Y los controladores de comunicaciones SNA IBM 3745 suelen costar más de 100.000 dólares. El TCP / IP todavía se consideraba inadecuado para aplicaciones comerciales, por ejemplo, en la industria financiera hasta finales de la década de 1980, pero rápidamente se hizo cargo en la década de 1990 debido a su tecnología de comunicación por paquetes y redes peer-to-peer.
• El diseño de SNA fue en la era en que el concepto de comunicación en capas no fue totalmente adoptado por la industria de la computación. Las aplicaciones, las bases de datos y las funciones de comunicación se mezclaron en el mismo protocolo o producto, lo que dificultó su mantenimiento y administración. Eso era muy común para los productos creados en ese momento. Incluso después de que TCP / IP se desarrolló por completo, el sistema X Window se diseñó con el mismo modelo en el que los protocolos de comunicación se integraron en la aplicación de visualización gráfica.
• La arquitectura basada en conexiones de SNA invocó una enorme lógica de máquina de estado para realizar un seguimiento de todo. APPN agregó una nueva dimensión a la lógica de estados con su concepto de diferentes tipos de nodos. Si bien era sólido cuando todo funcionaba correctamente, todavía era necesaria la intervención manual. Cosas simples como ver las sesiones de Control Point tenían que hacerse manualmente. APPN no estuvo exento de problemas; en los primeros días, muchas tiendas lo abandonaron debido a problemas encontrados en el soporte de APPN. Sin embargo, con el tiempo, muchos de los problemas se resolvieron, pero no antes de que TCP / IP se hiciera cada vez más popular a principios de la década de 1990, lo que marcó el comienzo del fin del SNA.

Seguridad

SNA en su esencia fue diseñado con la capacidad de envolver diferentes capas de conexiones con un manto de seguridad. Para comunicarse dentro de un entorno SNA, primero tendría que conectarse a un nodo y establecer y mantener una conexión de enlace a la red. Luego, debe negociar una sesión adecuada y luego manejar los flujos dentro de la propia sesión. En cada nivel existen diferentes controles de seguridad que pueden gobernar las conexiones y proteger la información de la sesión. ^[10]

Unidades direccionables de red

Las unidades direccionables de red en una red SNA son todos los componentes a los que se les puede asignar una dirección y pueden enviar y recibir información. Se distinguen además de la siguiente manera:

• un punto de control de servicios del sistema (SSCP) proporciona administración de recursos y otros servicios de sesión (como servicios de directorio) para usuarios en una red de subárea; ^[11]
• una unidad física es una combinación de componentes de hardware y software que controlan los enlaces a otros nodos. ^[12]
• una Unidad Lógica actúa como intermediario entre el usuario y la red. ^[13]

Unidad lógica (LU)

Básicamente, SNA ofrece una comunicación transparente: características específicas del equipo que no imponen ninguna restricción a la comunicación LU-LU. Pero eventualmente sirve para hacer una distinción entre los tipos de LU, ya que la aplicación debe tener en cuenta la funcionalidad del equipo terminal (por ejemplo, tamaños de pantalla y diseño).

Dentro del SNA hay tres tipos de flujo de datos para conectar impresoras y terminales de visualización locales; hay una cadena de caracteres SNA (SCS), utilizada para terminales LU1 y para iniciar sesión en una red SNA con servicios del sistema sin formato (USS), existe el flujo de datos 3270 utilizado principalmente por mainframes como el System / 370 y sucesores, incluido el zSeries y el flujo de datos 5250 utilizado principalmente por miniordenadores / servidores como System / 34 , System / 36 , System / 38 y AS / 400 y sus sucesores, incluidos System i e IBM Power Systems que ejecutan IBM i .

SNA define varios tipos de dispositivos, denominados tipos de unidades lógicas: ^[14]

• LU0 proporciona dispositivos no definidos o cree su propio protocolo. Esto también se utiliza para dispositivos que no son SNA 3270 compatibles con TCAM o VTAM.
• Los dispositivos LU1 son impresoras o combinaciones de teclados e impresoras.
• Los dispositivos LU2 son terminales de pantalla IBM 3270.
• Los dispositivos LU3 son impresoras que utilizan protocolos 3270.
• Los dispositivos LU4 son terminales por lotes.
• LU5 nunca se ha definido.
• LU6 proporciona protocolos entre dos aplicaciones.
• LU7 proporciona sesiones con terminales IBM 5250.

Los principales en uso son LU1, LU2 y LU6.2 (un protocolo avanzado para conversaciones de aplicación a aplicación).

Unidad física (PU)

• Los nodos PU1 son controladores de terminal como IBM 6670 o IBM 3767
• Los nodos PU2 son controladores de clúster que ejecutan programas de soporte de configuración como IBM 3174 , IBM 3274 o IBM 4701 o IBM 4702 Branch Controller
• Nodos PU2.1 son peer-to-peer (APPN) nodos
• PU3 nunca se definió
• Los nodos PU4 son procesadores front-end que ejecutan el Programa de control de red (NCP), como la serie IBM 37xx
• Los nodos PU5 son sistemas informáticos host ^[15]

El término 37xx se refiere a la familia de controladores de comunicaciones SNA de IBM . El 3745 admite hasta ocho circuitos T1 de alta velocidad , el 3725 es un nodo a gran escala y un procesador frontal para un host, y el 3720 es un nodo remoto que funciona como concentrador y enrutador .

SNA sobre Token-Ring

Los nodos VTAM / NCP PU4 conectados a redes IBM Token Ring pueden compartir la misma infraestructura de red de área local con estaciones de trabajo y servidores. NCP encapsula los paquetes SNA en tramas Token-Ring, lo que permite que las sesiones fluyan a través de una red Token-Ring. El encapsulado y desencapsulado real tiene lugar en el 3745.

SNA sobre IP

A medida que las entidades basadas en mainframe buscaban alternativas a sus redes basadas en 37XX, IBM se asoció con Cisco a mediados de la década de 1990 y juntos desarrollaron Data Link Switching.o DLSw. DLSw encapsula paquetes SNA en datagramas IP, lo que permite que las sesiones fluyan a través de una red IP. El encapsulado y desencapsulado real se lleva a cabo en los routers Cisco en cada extremo de una conexión de pares DLSw. En el sitio local o de mainframe, el enrutador utiliza la topología Token Ring para conectarse de forma nativa a VTAM. En el extremo remoto (usuario) de la conexión, un emulador de PU tipo 2 (como un servidor de puerta de enlace SNA) se conecta al enrutador par a través de la interfaz LAN del enrutador. Los terminales de usuario final suelen ser PC con software de emulación 3270 que se define en la puerta de enlace SNA. La definición de PU de VTAM / NCP tipo 2 se convierte en un nodo principal conmutado que puede ser local a VTAM (sin un NCP), y se puede definir una conexión de "línea" utilizando varias soluciones posibles (como una interfaz Token Ring en el 3745, un 3172 estación del canal Lan,o un procesador de interfaz de canal compatible con Cisco ESCON).

Ver también

• Transportador de datos de red
• Guerras de Protocolo
• TN3270
• TN5250

Notas

1. ( Schatt 1991 , p. 227).
2. Corporación IBM. "IBM Highlights, 1970-1984" (PDF) . Consultado el 19 de abril de 2019 .
3. IBM Corporation (2008). Redes en z / OS (PDF) . pag. 31.
4. dispositivos que actuaban como controladores DMA para unidades de control, que a su vez conectaban periféricos como unidades de cinta y disco, impresoras, lectores de tarjetas
5. Conceptos de control de enlace de datos síncronos (PDF) (Quinta ed.). IBM. Mayo de 1992. GA27-3093-4.
6. ( Pooch, Greene y Moss 1983 , p. 310).
7. ( Pooch, Greene y Moss 1983 , p. 313).
8. ( Friend et al. 1988 , p. 191).
9. Guías de referencias de IBM Systems Network Architecture y APPN PU2.1
10. Buecker, Axel; et al. (2015). Reduzca el riesgo y mejore la seguridad en los mainframes de IBM: seguridad de la red y la comunicación del mainframe del volumen 2 . IBM Corporation. pag. 132. ISBN 0738440949. Consultado el 23 de abril de 2019 .
11. Corporación IBM. "z / OS Communications Server: Guía de implementación de red SNA" . Centro de conocimiento de IBM .Consultado el 3 de octubre de 2015.
12. Corporación IBM. "z / OS Communications Server: Guía de implementación de red SNA" . Centro de conocimiento de IBM .Consultado el 3 de octubre de 2015.
13. Corporación IBM. "z / OS Communications Server: Guía de implementación de red SNA" . Centro de conocimiento de IBM .Consultado el 3 de octubre de 2015.
14. ( Schatt 1991 , p. 229).
15. Microsoft. "Unidad física (PU)" . Consultado el 7 de septiembre de 2012 .

Referencias

• Amigo, George E .; Fike, John L .; Baker, H. Charles; Bellamy, John C. (1988). Comprensión de las comunicaciones de datos (2ª ed.). Indianápolis: Howard W. Sams & Company. ISBN 0-672-27270-9.
• Pooch, Udo W .; Greene, William H .; Moss, Gary G. (1983). Telecomunicaciones y Redes . Boston: Little, Brown and Company. ISBN 0-316-71498-4.
• Schatt, Stan (1991). Vinculación de redes LAN: una guía de Micro Manager . McGraw-Hill. ISBN 0-8306-3755-9.
• Información general de la arquitectura de red de sistemas (PDF) . Primera edición. IBM. Enero de 1975. GA27-3102-0.
• Conceptos y productos de la arquitectura de redes de sistemas (PDF) . Segunda edicion. IBM. Febrero de 1984. GC30-3072-1.
• Descripción general técnica de la arquitectura de red de sistemas . Quinta edición. IBM. Enero de 1994. GC30-3073-04.
• Guía de arquitectura de red de sistemas para publicaciones SNA . Tercera edicion. IBM. Julio de 1994. GC30-3438-02.

Enlaces externos

• Artículo de Cisco sobre SNA
• Taller de implementación de APPN repositorio de documentos de arquitectura
• Protocolos SNA bastante técnicos
• Documentos técnicos relacionados sdsusa.com
• Resumen de funciones avanzadas para el sistema de comunicaciones (PDF) . Segunda edicion. IBM. Julio de 1975. GA27-3099-1 . Consultado el 22 de mayo de 2014 .
• Formatos de arquitectura de red de sistemas . Vigésima primera edición. IBM. Marzo de 2004. GA27-3136-20.
• Arquitectura de red de sistemas: sesiones entre unidades lógicas (PDF) . Tercera edicion. IBM. Abril de 1981. GC20-1868-2.
• Arquitectura de red de sistemas - Introducción a las sesiones entre unidades lógicas (PDF) . Tercera edicion. IBM. Diciembre de 1979. GC20-1869-2.
• Manual de referencia de protocolo y formato de arquitectura de red de sistemas: Lógica arquitectónica (PDF) . Tercera edicion. IBM. Noviembre de 1980. SY20-3112-2.
• Arquitectura de red de sistemas: Manual de referencia del programador de transacciones para LU tipo 6.2 . Sexta edición. IBM. Junio ​​de 1993. GC30-3084-05.
• Arquitectura de red de sistemas Tipo 2.1 Referencia de nodo . Quinta edición. IBM. Diciembre de 1996. SC30-3422-04.
• Arquitectura de red de sistemas Referencia de LU 6.2: Protocolos de pares . Tercera edicion. IBM. Octubre de 1996. SC31-6808-02.