Arquitectura de red de sistemas

La Arquitectura de red de sistemas (SNA) es la arquitectura de red patentada de IBM, creada en 1974. Es una pila de protocolos completa para interconectar computadoras y sus recursos. SNA describe formatos y protocolos pero, en sí mismo, no es una pieza de software. La implementación de SNA toma la forma de varios paquetes de comunicaciones, en particular el Método de acceso a telecomunicaciones virtuales (VTAM), el paquete de software de mainframe para comunicaciones SNA.

Historia

IBM 3745-170

SNA se hizo público como parte de la "Función avanzada para comunicaciones" de IBM. anuncio en septiembre de 1974, que incluía la implementación de los protocolos SNA/SDLC (Synchronous Data Link Control) en nuevos productos de comunicaciones:

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

Estaban 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.

El diseño de SNA fue en la época en que el concepto de comunicación en capas no fue adoptado por completo por la industria informática. Aplicaciones, bases de datos y funciones de comunicación se mezclaban en un mismo protocolo o producto, lo que dificultaba su mantenimiento y gestión. 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 en los manuales de la biblioteca de referencia del sistema de IBM y en el IBM Systems Journal.

Todavía se usa ampliamente en bancos y otras redes de transacciones financieras, así como en muchas agencias gubernamentales. En 1999 había unas 3.500 empresas "con 11.000 mainframes SNA." IBM ha retirado del mercado una de las principales piezas de hardware, el controlador de comunicaciones 3745/3746. IBM continúa brindando servicios de mantenimiento de hardware y funciones de microcódigo para ayudar a los usuarios. Un sólido mercado de empresas más pequeñas sigue proporcionando el 3745/3746, funciones, piezas y servicio. IBM también admite VTAM, al igual que el NCP requerido por los controladores 3745/3746.

En 2008, una publicación de IBM decía:

con la popularidad y el crecimiento de TCP/IP, SNA está cambiando de ser una verdadera arquitectura de red a ser lo que podría denominarse "una arquitectura de acceso a aplicaciones y aplicaciones". En otras palabras, hay muchas aplicaciones que todavía necesitan comunicarse en SNA, pero los protocolos SNA requeridos son llevados por IP a través de la red.

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 poder de cómputo por transacción que por lotes. Procesando.

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

• A menudo una línea de comunicaciones no podía ser compartida por terminales de diferentes tipos, ya que utilizaban diferentes "dialectas" de los protocolos de comunicaciones existentes. Hasta principios de la década de 1970, los componentes informáticos eran tan costosos y voluminosos que no era factible incluir tarjetas de interfaz de comunicaciones de uso general en terminales. Cada tipo de terminal tenía una tarjeta de comunicación dura que soportaba sólo la operación de un tipo de terminal sin compatibilidad con otros tipos de terminales en la misma línea.
• Los protocolos que las tarjetas de comunicación primitivas podían manejar no eran eficientes. Cada línea de comunicaciones utiliza más datos de transmisión de tiempo que las líneas modernas.
• Las líneas de telecomunicaciones en ese momento eran de mucha menor calidad. Por ejemplo, era casi imposible ejecutar una línea de marcado a más de 19.200 bits por segundo debido a la tasa de error abrumadora, en comparación con 56.000 bits por segundo hoy en las líneas de marcado; y a principios de los años 70 pocas líneas arrendadas se ejecutaron a más de 2400 bits por segundo (estas velocidades bajas son consecuencia de la Ley de Shannon en un entorno relativamente bajo de tecnología).

Como resultado, ejecutar una gran cantidad de terminales requería muchas más líneas de comunicación que las que se requieren hoy en día, especialmente si era necesario admitir diferentes tipos de terminales o si los usuarios querían usar diferentes tipos de aplicaciones (por ejemplo, bajo CICS o TSO) desde la misma ubicación. En términos puramente financieros, los objetivos del SNA eran aumentar el número de clientes. gasto 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 pretendía 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 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 SNA, cada línea de comunicaciones contaba como un periférico. Por lo tanto, la cantidad de terminales con las que los mainframes poderosos podrían comunicarse de otro modo era limitada.

Componentes y tecnologías principales

Las mejoras en la tecnología de los componentes informáticos hicieron factible la construcción de terminales que incluían tarjetas de comunicación más potentes que podían operar un único protocolo de comunicaciones estándar en lugar de un protocolo muy simplificado 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 SNA de IBM y X.25 de ITU-T se hicieron dominantes más tarde.

Los elementos más importantes de SNA incluyen:

• IBM Network Control Program (NCP) es un programa de comunicaciones en los procesadores 3705 y posteriores de comunicaciones 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, actuando como un interruptor moderno - reenviando paquetes de datos al próximo nodo, que podría ser un mainframe, un terminal u otro 3705. Los procesadores de comunicaciones solo apoyaron redes jerárquicas con un mainframe en el centro, a diferencia de los routers modernos que soportan redes entre pares 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, alivian así las limitaciones en el número máximo de líneas de comunicación por CPU. Una 3705 podría soportar un mayor número de líneas (352 inicialmente) pero sólo contaba como una periférica por las CPUs y canales. Desde el lanzamiento del SNA IBM ha introducido mejores procesadores de comunicaciones, de los cuales el último es el 3745.
• Sincrónico Control de Enlace de Datos (SDLC), un protocolo que mejoró considerablemente la eficiencia de la transferencia de datos en un solo enlace:
  • Es un protocolo de ventana deslizante, que permite a los procesadores terminales y 3705 de comunicaciones enviar marcos de datos uno tras otro sin esperar un reconocimiento del marco anterior - las tarjetas de comunicación tenían suficiente capacidad de memoria y procesamiento para recordar los últimos 7 marcos enviados o recibidos, solicitar la retransmisión de sólo aquellos marcos que contenían errores, y trazar los marcos retransmitidos en el lugar correcto en la secuencia antes de enviarlos a la siguiente etapa.
  • Todos estos marcos tenían el mismo tipo de sobre (cabeza de marco y remolque) que contenía suficiente información para los paquetes de datos de diferentes tipos de terminales que se envían a lo largo de la misma línea de comunicaciones, dejando el mainframe para tratar cualquier diferencia en el formato del contenido o en las reglas que rigen diálogos con diferentes tipos de terminal.

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

Este es el precursor de la comunicación de paquetes que eventualmente se convirtió en la tecnología TCP/IP de hoy. SDLC se convirtió en HDLC, una de las tecnologías base para circuitos de telecomunicaciones dedicados.

• VTAM, un paquete de software para proporcionar servicios de registro, mantenimiento de sesión y enrutamiento dentro del mainframe. Un usuario terminal se conectaría vía VTAM a un entorno de aplicación o aplicación específico (por ejemplo, CICS, IMS, DB2 o TSO/ISPF). A continuación, un dispositivo VTAM desplazaría los datos de esa terminal al entorno de aplicación o aplicación adecuado hasta que el usuario se haya identificado y posiblemente se haya conectado a otra aplicación. Las versiones originales del hardware de IBM sólo pueden mantener una sesión por terminal. En la década de 1980 el software adicional (principalmente de proveedores externos) permitió que un terminal tuviera sesiones simultáneas con diferentes aplicaciones o entornos de aplicación.

Ventajas y desventajas

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 los problemas en la red de telecomunicaciones era más fácil porque una cantidad relativamente pequeña de software realmente se ocupaba de los vínculos de comunicación. Hubo un único sistema de notificación de errores.
• La adición de la capacidad de comunicación a un programa de aplicación fue mucho más fácil porque el área formidable de software de control de enlaces que normalmente requiere procesadores de interrupción y temporizadores de software fue relegado al software del sistema y NCP.
• Con el advenimiento de Advanced Peer-to-Peer Networking (APPN), la funcionalidad de enrutamiento era responsabilidad del ordenador en contra del router (como con redes TCP/IP). Cada ordenador mantenía una lista de Nodos que definían los mecanismos de reenvío. Un tipo de nodo centralizado conocido como Red Node mantuvo tablas globales de todos los demás tipos de nodos. APPN detuvo la necesidad de mantener tablas de enrutamiento avanzadas del programa a programa (APPC) que definieron explícitamente el punto final a la conectividad de punto final. Las sesiones de APPN viajarían a puntos finales a través de otros tipos de nodos permitidos hasta que encontrara el destino. Esto es similar a la forma en que los routers para el Protocolo de Internet y la función de protocolo Netware Internetwork Packet Exchange. (APPN también se refiere a veces a PU2.1 o Unidad Física 2.1. APPC, también en algún momento referido a LU6.2 o Unidad Lógica 6.2, fue el único protocolo definido en redes APPN, pero fue originalmente uno de los muchos protocolos apoyados por VTAM/NCP, junto con LU0, LU1, LU2 (3270 Terminal), y LU3. APPC fue utilizado principalmente entre entornos de CICS, así como servicios de bases de datos, porque contactó protocolos para procesamiento de 2 fases. Unidades físicas fueron PU5 (VTAM), PU4 (37xx), PU2 (Controlador de Equipos). Un PU5 fue el más capaz y considerado el primario en toda comunicación. Otros dispositivos PU pidieron una conexión del PU5 y el PU5 podría establecer la conexión o no. Los otros tipos de PU sólo podrían ser secundarios del PU5. Un PU2.1 agregó la capacidad de un PU2.1 para conectarse a otro PU2.1 en un entorno entre pares.)

Desventajas

• La conexión a redes no pertenecientes al SNA fue difícil. Una aplicación que necesitaba acceso a algún plan de comunicación, que no estaba respaldada en la versión actual del SNA, enfrentaba obstáculos. Antes de que IBM incluyera apoyo X.25 (NPSI) en SNA, conectarse a una red X.25 habría sido incómodo. La conversión entre protocolos X.25 y SNA podría haber sido proporcionada ya sea por modificaciones de software NCP o por un convertidor de protocolo externo.
• Una hoja de caminos alternativos entre cada par de nodos en una red tenía que ser prediseñada y almacenada centralmente. La elección entre estos caminos por SNA fue rígida y no aprovechó las cargas de enlace actuales para una velocidad óptima.
• La instalación y mantenimiento de la red SNA son complicados y los productos de la red SNA son (o fueron) caros. Los intentos de reducir la complejidad de la red SNA añadiendo la funcionalidad de IBM Advanced Peer-to-Peer Networking no tuvieron éxito, si sólo porque la migración del SNA tradicional al SNA/APPN era 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 SNA IBM 3745 Controladores de Comunicaciones normalmente cuestan más de $100K. TCP/IP todavía se consideraba inadecuado para las aplicaciones comerciales, por ejemplo en la industria financiera hasta finales de los años ochenta, pero rápidamente se hizo cargo en los años noventa debido a su redes entre pares y tecnología de comunicación de paquetes.
• La arquitectura basada en la conexión de SNA invocó la enorme lógica de la máquina estatal para hacer un seguimiento de todo. APPN agregó una nueva dimensión a la lógica estatal con su concepto de diferentes tipos de nodos. Aunque era sólido cuando todo funcionaba correctamente, todavía había necesidad de intervención manual. Cosas sencillas como ver las sesiones del Punto de Control tenían que hacerse manualmente. APPN no estaba sin problemas; en los primeros días muchas tiendas lo abandonaron debido a los problemas encontrados en el apoyo APPN. Con el tiempo, sin embargo, muchas de las cuestiones fueron elaboradas pero no antes de que el TCP/IP se hiciera cada vez más popular a principios del decenio de 1990, lo que marcó el comienzo del fin del SCN.

Seguridad

SNA en su núcleo fue diseñado con la capacidad de envolver diferentes capas de conexiones con una manta de seguridad. Para comunicarse dentro de un entorno SNA primero tendría que conectarse a un nodo y establecer y mantener una conexión de enlace en la red. Entonces tienes que negociar una sesión adecuada y luego manejar los flujos dentro de la sesión misma. En cada nivel hay diferentes controles de seguridad que pueden regir las conexiones y proteger la información del período de sesiones.

Unidades direccionables de red

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:

• a System Services Control Point (SSCP) presta servicios de gestión de recursos y otros servicios de sesión (como servicios de directorios) a los usuarios de una red de subarea;
• a Dependencia Física es una combinación de componentes de hardware y software que controlan los enlaces a otros nodos.
• a Dependencia lógica actúa como intermediario entre el usuario y la red.

Unidad lógica (LU)

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

Dentro de SNA hay tres tipos de flujo de datos para conectar impresoras y terminales de visualización locales; está la cadena de caracteres SNA (SCS), utilizada para terminales LU1 y para iniciar sesión en una red SNA con servicios de sistema sin formato (USS), está 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 minicomputadoras/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:

• LU0 proporciona dispositivos no definidos, o construye su propio protocolo. Esto también se utiliza para dispositivos no SNA 3270 compatibles con TCAM o VTAM.
• Los dispositivos LU1 son impresoras o combinaciones de teclados e impresoras.
• Los dispositivos LU2 son terminales de visualización IBM 3270.
• Los dispositivos LU3 son impresoras usando protocolos 3270.
• Los dispositivos LU4 son terminales de lotes.
• LU5 nunca se ha definido.
• LU6 proporciona protocolos entre dos aplicaciones.
• LU7 ofrece 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 terminales como IBM 6670 o IBM 3767
• Los nodos de PU2 son controladores de grupos que ejecutan programas de soporte de configuración como IBM 3174, IBM 3274, o IBM 4701 o IBM 4702 Branch Controller
• Los ganglios PU2.1 son nodos entre pares (APPN)
• PU3 nunca fue definido
• Los nodos PU4 son procesadores de vanguardia que ejecutan el Programa de Control de Redes (NCP) como la serie IBM 37xx
• Los nodos PU5 son sistemas de ordenador host

El término 37xx hace referencia 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 Token Ring de IBM pueden compartir la misma infraestructura de red de área local con estaciones de trabajo y servidores. NCP encapsula 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

Mientras 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. La encapsulación y desencapsulación reales se llevan a cabo en los enrutadores de 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 definido para la puerta de enlace SNA. La definición de VTAM/NCP PU tipo 2 se convierte en un Nodo principal conmutado que puede ser local para VTAM (sin un NCP), y una "Línea" La conexión se puede definir utilizando varias soluciones posibles (como una interfaz Token Ring en el 3745, una estación de canal Lan 3172 o un procesador de interfaz de canal compatible con Cisco ESCON).

Competidores

La arquitectura de red patentada para mainframes de Honeywell Bull es la arquitectura de sistemas distribuidos (DSA). El paquete de comunicaciones para DSA es VIP. DSA ya no es compatible con el acceso de clientes. Los mainframes de Bull están equipados con Mainway para traducir DSA a TCP/IP y los dispositivos VIP se reemplazan por emulaciones de terminal TNVIP (GLink, Winsurf). GCOS 8 admite TNVIP SE sobre TCP/IP.

La arquitectura de red para los mainframes de Univac era la arquitectura de computación distribuida (DCA), y la arquitectura de red para los mainframes de Burroughs era la arquitectura de red de Burroughs (BNA); después de que se fusionaron para formar Unisys, ambos fueron proporcionados por la empresa fusionada. Ambos estaban en gran parte obsoletos en 2012. International Computers Limited (ICL) proporcionó su Arquitectura de procesamiento de información (IPA).

DECnet es un conjunto de protocolos de red creado por Digital Equipment Corporation, lanzado originalmente en 1975 para conectar dos minicomputadoras PDP-11. Evolucionó hasta convertirse en una de las primeras arquitecturas de red peer-to-peer, transformando así a DEC en una potencia de redes en la década de 1980.

SNA inicialmente tenía como objetivo competir con la interconexión de sistemas abiertos de ISO, que fue un intento de crear una arquitectura de red independiente del proveedor que fracasó debido a los problemas de "diseño por comité". Los sistemas OSI son muy complejos y las muchas partes involucradas requerían amplias flexibilidades que perjudicaban la interoperabilidad de los sistemas OSI, que era el objetivo principal con el que se comenzó.

La suite TCP/IP durante muchos años no fue considerada una alternativa seria por IBM, debido en parte a la falta de control sobre la propiedad intelectual. La publicación de 1988 de RFC 1041, escrita por Yakov Rekhter, reconoce explícitamente la demanda de los clientes de interoperabilidad en el centro de datos. Posteriormente, el IETF amplió este trabajo con muchos otros RFC.

TN3270 (Telnet 3270) es una variante de TCP/IP Telnet que admite conexiones cliente-servidor directas al mainframe mediante un servidor TN3270 en el mainframe y un paquete de emulación TN3270 en la PC en el sitio del usuario final. Este protocolo permite que las aplicaciones VTAM existentes (CICS, TSO) se ejecuten con poco o ningún cambio con respecto al SNA tradicional al admitir el protocolo de terminal 3270 tradicional sobre la sesión TCP/IP. Este protocolo se usa ampliamente para reemplazar la conectividad SNA heredada más que DLSw y otras tecnologías de reemplazo de SNA. Existe una variante TN5250 (Telnet 5250) similar para el 5250.

Implementaciones de SNA que no son de IBM

El software SNA que no era de IBM permitía que los sistemas que no eran de IBM se comunicaran con los mainframes de IBM y las computadoras AS/400 de gama media mediante los protocolos SNA.

Algunos proveedores de sistemas Unix, como Sun Microsystems con su línea de productos SunLink SNA, incluido el servidor PU2.1, y Hewlett-Packard/Hewlett Packard Enterprise, con su producto SNAplus2, proporcionaron software SNA.

Microsoft presentó SNA Server para Windows en 1993; ahora se llama Microsoft Host Integration Server.

Digital Equipment Corporation tenía VMS/SNA para VMS. También estaban disponibles paquetes de software SNA de terceros para VMS, como los productos VAX Link de Systems Strategies, Inc.

Hewlett-Packard ofreció SNA Server y SNA Access para sus sistemas HP 3000.

Brixton Systems desarrolló varios paquetes de software SNA, vendidos bajo el nombre "Brixton ", como Brixton BrxPU21, BrxPU5, BrxLU62 y BrxAPPC, para sistemas como estaciones de trabajo de Hewlett-Packard y Sun Microsystems.

IBM admitió el uso de varias implementaciones de software que no son de IBM de APPC/PU2.1/LU6.2 para comunicarse con z/OS, incluido SNAplus2 para sistemas de HP, Brixton 4.1 SNA para Sun Solaris y SunLink SNA 9.1 Support para Sun Solaris.

Notas explicativas