Системная сетевая архитектура - Systems Network Architecture

Системная сетевая архитектура ( SNA ) - это проприетарная сетевая архитектура IBM , созданная в 1974 году. Это полный стек протоколов для соединения компьютеров и их ресурсов. SNA описывает форматы и протоколы и сама по себе не является частью программного обеспечения. Внедрение SNA принимает форму различных коммуникационных пакетов, в первую очередь Virtual Telecommunications Access Method (VTAM), программного пакета для мэйнфреймов для коммуникаций SNA.

История

SNA была обнародована как часть объявления IBM «Advanced Function for Communications» в сентябре 1974 года, которое включало реализацию протоколов SNA / SDLC ( Synchronous Data Link Control ) в новых коммуникационных продуктах:

  • Коммуникационный терминал IBM 3767 (принтер)
  • Система передачи данных IBM 3770

Они поддерживались контроллерами связи IBM 3704/3705 и их программой управления сетью (NCP), а также System / 370 и их VTAM и другим программным обеспечением, таким как CICS и IMS. За этим объявлением последовало другое объявление в июле 1975 года, в котором была представлена станция ввода данных IBM 3760 , система связи IBM 3790 и новые модели системы отображения IBM 3270 .

SNA была в основном разработана лабораторией IBM Systems Development Division в Research Triangle Park , Северная Каролина , США, при поддержке других лабораторий, внедривших SNA / SDLC. Подробности позже были обнародованы в руководствах IBM System Reference Library и IBM Systems Journal .

СНС по-прежнему широко используется в банках и других сетях финансовых транзакций, а также во многих государственных учреждениях. Хотя IBM продолжает оказывать поддержку СНС, одной из основных частей оборудования, в 3745 контроллер связи / 3746, был снят с рынка IBM. Однако установлено около 20 000 таких контроллеров, и IBM продолжает предоставлять услуги по техническому обслуживанию оборудования и микрокода для поддержки пользователей. Устойчивый рынок небольших компаний продолжает предоставлять 3745/3746, функции, запчасти и обслуживание. VTAM также поддерживается IBM, как и программа IBM Network Control Program (NCP), необходимая для контроллеров 3745/3746.

В 2008 году в публикации IBM говорилось:

С ростом популярности и роста TCP / IP SNA превращается из настоящей сетевой архитектуры в то, что можно было бы назвать «архитектурой доступа к приложениям и приложениям». Другими словами, есть много приложений, которым все еще необходимо обмениваться данными в SNA, но необходимые протоколы SNA передаются по сети по IP.

Цели СНС

В середине 1970-х годов IBM рассматривала себя в основном как поставщика оборудования, и поэтому все ее инновации в тот период были направлены на увеличение продаж оборудования. Целью SNA было снизить затраты на эксплуатацию большого количества терминалов и, таким образом, побудить клиентов разрабатывать или расширять интерактивные терминальные системы, а не пакетные системы. Расширение интерактивных систем на базе терминалов увеличит продажи терминалов и, что более важно, мэйнфреймов и периферийных устройств - отчасти из-за простого увеличения объема работы, выполняемой системами, и отчасти потому, что интерактивная обработка требует большей вычислительной мощности на транзакцию, чем пакетная обработка.

Следовательно, SNA была направлена ​​на снижение основных затрат, не связанных с компьютером, и других трудностей при эксплуатации больших сетей с использованием более ранних протоколов связи. К трудностям относились:

  • Часто линия связи не может использоваться терминалами разных типов, поскольку они используют разные «диалекты» существующих протоколов связи. До начала 1970-х компьютерные компоненты были настолько дорогими и громоздкими, что было невозможно включить универсальные коммуникационные интерфейсные платы в терминалы. Каждый тип терминала имел карту проводной связи, которая поддерживала работу только одного типа терминала без совместимости с другими типами терминалов на той же линии.
  • Протоколы, с которыми могли работать примитивные коммуникационные карты, были неэффективными. Каждая линия связи использовала больше времени для передачи данных, чем современные линии.
  • Линии связи в то время были гораздо более низкого качества. Например, было почти невозможно запустить линию коммутируемого доступа со скоростью более 19 200 бит в секунду из-за огромного количества ошибок, по сравнению с 56 000 бит в секунду сегодня на линиях коммутируемого доступа; и в начале 1970-х несколько выделенных линий работали со скоростью более 2400 бит в секунду (эти низкие скорости являются следствием закона Шеннона в относительно низкотехнологичной среде).

В результате для запуска большого количества терминалов требовалось намного больше линий связи, чем требуется сегодня, особенно если требовалась поддержка разных типов терминалов или пользователи хотели использовать разные типы приложений (например, под CICS или TSO ) из того же места. С чисто финансовой точки зрения цели SNA заключались в увеличении расходов клиентов на терминальные системы и в то же время в увеличении доли IBM в этих расходах, в основном за счет телекоммуникационных компаний.

SNA также нацелена на преодоление ограничений архитектуры, которые мэйнфреймы IBM System / 370 унаследовали от System / 360 . Каждый ЦП мог подключаться не более чем к 16 каналам ввода-вывода, и каждый канал мог обрабатывать до 256 периферийных устройств, т.е. на один ЦП приходилось не более 4096 периферийных устройств. Во время разработки SNA каждая линия связи считалась периферийной. Таким образом, количество терминалов, с которыми могли бы взаимодействовать мощные мэйнфреймы, было ограничено.

Основные компоненты и технологии

Усовершенствования в технологии компьютерных компонентов сделали возможным создание терминалов с более мощными коммуникационными картами, которые могли бы работать с одним стандартным протоколом связи, а не с очень упрощенным протоколом, который подходил только для определенного типа терминала. В результате, несколько протоколов связи многослойных были предложены в 1970 - х годах, из которых SNA компании IBM и ITU-T «s X.25 стали доминирующими позже.

Наиболее важные элементы СНС включают:

  • IBM Network Control Program (NCP) - это программа связи, работающая на процессорах связи 3705 и последующих 37xx , которая, среди прочего, реализует протокол коммутации пакетов, определенный SNA. Протокол выполнял две основные функции:
    • Это протокол пересылки пакетов, действующий как современный коммутатор - пересылка пакетов данных на следующий узел, которым может быть мэйнфрейм, терминал или другой 3705. Коммуникационные процессоры поддерживали только иерархические сети с мэйнфреймом в центре, в отличие от современных маршрутизаторов, которые поддерживают одноранговые сети, в которых машина на конце линии может одновременно быть и клиентом, и сервером .
    • Это мультиплексор, который соединяет несколько терминалов в одну линию связи с ЦП, таким образом снимая ограничения на максимальное количество линий связи на ЦП. 3705 может поддерживать большее количество линий (изначально 352), но ЦП и каналы учитывают только одно периферийное устройство. С момента запуска SNA IBM представила улучшенные коммуникационные процессоры, последний из которых - 3745 .
  • Synchronous Data Link Control (SDLC), протокол, который значительно повысил эффективность передачи данных по одному каналу:
    • Это протокол скользящего окна , который позволяет терминалам и коммуникационным процессорам 3705 отправлять кадры данных один за другим, не дожидаясь подтверждения предыдущего кадра - коммуникационные карты имели достаточно памяти и вычислительной мощности, чтобы запомнить последние 7 отправленных кадров или полученные, запрашивают повторную передачу только тех кадров, которые содержат ошибки, и помещают повторно переданные кадры в нужное место в последовательности перед их пересылкой на следующий этап.
    • Все эти кадры имели один и тот же тип конверта (заголовок кадра и трейлер), который содержал достаточно информации для отправки пакетов данных с разных типов терминалов по одной и той же линии связи, оставляя мэйнфрейм решать любые различия в форматировании контента. или в правилах, регулирующих диалоги с разными типами терминалов.
Удаленные терминалы (например, подключенные к мэйнфрейму телефонными линиями) и процессоры связи 3705 будут иметь коммуникационные карты с поддержкой SDLC.
Это предшественник пакетной связи, которая в конечном итоге превратилась в сегодняшнюю технологию TCP / IP. Сам SDLC превратился в HDLC , одну из базовых технологий для выделенных телекоммуникационных каналов.
  • VTAM , программный пакет для предоставления услуг входа в систему, ведения сеансов и маршрутизации в мэйнфрейме. Пользователь терминала должен войти через VTAM в конкретное приложение или среду приложений (например, CICS , IMS , DB2 или TSO / ISPF ). Затем устройство VTAM будет направлять данные с этого терминала в соответствующее приложение или среду приложений, пока пользователь не выйдет из системы и, возможно, не войдет в другое приложение. Исходные версии оборудования IBM могли поддерживать только один сеанс на терминал. В 1980-х годах дополнительное программное обеспечение (в основном от сторонних поставщиков) позволяло терминалу иметь одновременные сеансы с различными приложениями или средами приложений.

Преимущества и недостатки

SNA удалила управление ссылками из прикладной программы и поместила его в NCP. Это имело следующие преимущества и недостатки:

Преимущества

  • Локализация проблем в телекоммуникационной сети была проще, потому что относительно небольшое количество программного обеспечения фактически имело дело с линиями связи. Была единая система сообщений об ошибках.
  • Добавление коммуникационных возможностей в прикладную программу было намного проще, потому что огромная область программного обеспечения для управления каналом связи, которая обычно требует процессоров прерываний и программных таймеров, была передана системному программному обеспечению и NCP .
  • С появлением Advanced Peer-to-Peer Networking (APPN) за функциональность маршрутизации отвечал компьютер, а не маршрутизатор (как в сетях TCP / IP). Каждый компьютер поддерживал список узлов, определяющих механизмы пересылки. Централизованный тип узла, известный как сетевой узел, поддерживает глобальные таблицы всех других типов узлов. В APPN отпала необходимость в ведении таблиц маршрутизации расширенного межпрограммного взаимодействия (APPC), которые явно определяли связь между конечными точками. Сеансы APPN будут маршрутизироваться к конечным точкам через другие разрешенные типы узлов, пока не найдет место назначения. Это похоже на то, как работают маршрутизаторы для протокола Интернет и протокола межсетевого обмена пакетами Netware . (APPN также иногда упоминается как PU2.1 или Physical Unit 2.1. APPC, также иногда упоминаемый как LU6.2 или Logical Unit 6.2, был единственным протоколом, определенным для сетей APPN, но изначально был одним из многих протоколов, поддерживаемых VTAM / NCP. вместе с LU0, LU1, LU2 (терминал 3270) и LU3. APPC в основном использовался между средами CICS, а также службами баз данных, поскольку он контактирует с протоколами для обработки двухфазной фиксации). Физические блоки: PU5 (VTAM), PU4 (37xx), PU2 (контроллер кластера). PU5 был самым способным и считался основным во всех коммуникациях. Другие устройства PU запросили соединение с PU5, и PU5 мог установить соединение или нет. Другие типы PU могут быть только вторичными по отношению к PU5. PU2.1 добавил возможность PU2.1 подключаться к другому PU2.1 в одноранговой среде.)

Недостатки

  • Подключение к сетям, не относящимся к SNA, было затруднительным. Приложение, которому требовался доступ к какой-либо схеме связи, которая не поддерживалась в текущей версии SNA, столкнулось с препятствиями. До того, как IBM включила поддержку X.25 (NPSI) в SNA, подключение к сети X.25 было бы затруднительным. Преобразование между протоколами X.25 и SNA могло быть обеспечено либо модификациями программного обеспечения NCP, либо внешним преобразователем протоколов .
  • Связка альтернативных путей между каждой парой узлов в сети должна быть предварительно спроектирована и сохранена централизованно. Выбор между этими путями со стороны SNA был жестким и не позволял использовать преимущества текущих нагрузок на линии для обеспечения оптимальной скорости.
  • Установка и обслуживание сети SNA сложны, а сетевые продукты SNA стоят (или были) дорогими. Попытки снизить сложность сети SNA за счет добавления функциональности IBM Advanced Peer-to-Peer Networking не увенчались успехом хотя бы потому, что переход от традиционной SNA к SNA / APPN был очень сложным и не приносил особой дополнительной ценности, по крайней мере, на начальном этапе. Лицензии на программное обеспечение SNA (VTAM) стоят до 10 000 долларов в месяц для высокопроизводительных систем. А контроллеры связи SNA IBM 3745 обычно стоят более 100 тысяч долларов. TCP / IP все еще считался непригодным для коммерческих приложений, например, в финансовой индустрии, до конца 1980-х годов, но в 1990-х годах его быстро захватили благодаря одноранговым сетям и технологии пакетной связи.
  • Разработка SNA возникла в эпоху, когда концепция многоуровневой связи не была полностью принята компьютерной индустрией. Приложения, базы данных и коммуникационные функции были объединены в один и тот же протокол или продукт, что затрудняло обслуживание и управление. Это было очень распространено для продуктов, созданных в то время. Даже после того, как TCP / IP был полностью разработан, система X Window была разработана с использованием той же модели, в которой протоколы связи были встроены в приложение для графического отображения.
  • Архитектура SNA, основанная на соединениях, использовала огромную логику конечного автомата для отслеживания всего. APPN добавила новое измерение в логику состояний с концепцией различных типов узлов. Хотя это было надежно, когда все работало правильно, все же требовалось ручное вмешательство. Такие простые вещи, как просмотр сеансов Control Point, приходилось делать вручную. APPN не обошлось без проблем; в первые дни многие магазины отказались от него из-за проблем, обнаруженных в поддержке APPN. Однако со временем многие проблемы были решены, но не раньше, чем TCP / IP стал все более популярным в начале 1990-х годов, что ознаменовало начало конца SNA.

Безопасность

По своей сути, SNA была разработана с возможностью обертывать различные уровни соединений покровом безопасности. Чтобы общаться в среде SNA, вам сначала нужно подключиться к узлу, а также установить и поддерживать канальное соединение с сетью. Затем вам нужно согласовать правильный сеанс, а затем обработать потоки внутри самого сеанса. На каждом уровне существуют различные меры безопасности, которые могут управлять подключениями и защищать информацию о сеансе.

Сетевые адресные устройства

Сетевые адресные блоки в сети SNA - это любые компоненты, которым можно назначить адрес и которые могут отправлять и получать информацию. Далее они различаются следующим образом:

  • System Services Контрольная точка (SSCP) обеспечивает управление ресурсами и другие сеансы службы (например, службы каталогов) для пользователей в сети подрайона;
  • Физический блок представляет собой комбинацию аппаратных и программных компонентов , которые контролируют ссылки на другие узлы.
  • логический блок выступает в качестве посредника между пользователем и сетью.

Логический блок (LU)

По сути, SNA предлагает прозрачную связь: особенности оборудования, которые не накладывают никаких ограничений на связь LU-LU. Но в конечном итоге это служит цели, чтобы провести различие между типами LU, поскольку приложение должно учитывать функциональность оконечного оборудования. В SNA существует три типа потока данных для подключения локальных терминалов с дисплеем и принтеров; есть символьная строка SNA (SCS), используемая для терминалов LU1 и для входа в сеть SNA с неформатированными системными службами (USS), есть поток данных 3270, который в основном используется мэйнфреймами, такими как System / 370 и последующими, включая Семейство zSeries и поток данных 5250 в основном используются миникомпьютерами / серверами, такими как System / 34 , System / 36 , System / 38 и AS / 400, а также его преемниками, включая System i и IBM Power Systems, на которых работает IBM i .

SNA определяет несколько видов устройств, называемых типами логических единиц:

  • LU0 предоставляет неопределенные устройства или создает свой собственный протокол. Это также используется для устройств, отличных от SNA 3270, поддерживаемых TCAM или VTAM.
  • Устройства LU1 - это принтеры или комбинации клавиатур и принтеров.
  • Устройства LU2 - это дисплейные терминалы IBM 3270.
  • Устройства LU3 - это принтеры, использующие протоколы 3270.
  • Устройства LU4 - это терминалы пакетной обработки.
  • LU5 никогда не определялся.
  • LU6 обеспечивает протоколы между двумя приложениями.
  • LU7 обеспечивает сеансы с терминалами IBM 5250.

Основные используемые - это LU1, LU2 и LU6.2 (расширенный протокол для взаимодействия приложений с приложениями).

Физическая единица (PU)

  • Узлы PU1 - это терминальные контроллеры, такие как IBM 6670 или IBM 3767.
  • Узлы PU2 - это кластерные контроллеры, на которых выполняются программы поддержки конфигурации, такие как IBM 3174 , IBM 3274 или IBM 4701 или IBM 4702 Branch Controller.
  • Узлы PU2.1 являются одноранговыми (APPN) узлами
  • PU3 никогда не определялся
  • Узлы PU4 - это интерфейсные процессоры, на которых запущена программа управления сетью (NCP), например серия IBM 37xx
  • Узлы PU5 - это главные компьютерные системы

Термин 37xx относится к семейству контроллеров связи SNA от IBM. 3745 поддерживает до восьми высокоскоростных каналов T1 , 3725 - это крупномасштабный узел и интерфейсный процессор для хоста, а 3720 - удаленный узел, который функционирует как концентратор и маршрутизатор .

SNA через Token-Ring

Узлы VTAM / NCP PU4, подключенные к сетям IBM Token Ring, могут совместно использовать одну и ту же инфраструктуру локальной сети с рабочими станциями и серверами. NCP инкапсулирует пакеты SNA в кадры Token-Ring, позволяя сеансам проходить по сети Token-Ring. Фактическая инкапсуляция и декапсуляция происходит в 3745.

SNA через IP

Поскольку компании на базе мэйнфреймов искали альтернативы своим сетям на базе 37XX, IBM в середине 1990-х начала сотрудничать с Cisco и вместе они разработали коммутацию каналов передачи данных , или DLSw. DLSw инкапсулирует пакеты SNA в дейтаграммы IP, позволяя сеансам проходить по IP-сети. Фактическая инкапсуляция и декапсуляция происходит в маршрутизаторах Cisco на каждом конце однорангового соединения DLSw. На локальном сайте или сайте мэйнфрейма маршрутизатор использует топологию Token Ring для прямого подключения к VTAM. На удаленном (пользовательском) конце соединения эмулятор PU типа 2 (например, сервер шлюза SNA) подключается к одноранговому маршрутизатору через интерфейс LAN маршрутизатора. Терминалы конечных пользователей обычно представляют собой ПК с программным обеспечением эмуляции 3270, которое определено для шлюза SNA. Определение VTAM / NCP PU типа 2 становится коммутируемым основным узлом, который может быть локальным для VTAM (без NCP), а «линейное» соединение может быть определено с использованием различных возможных решений (таких как интерфейс Token Ring на 3745, a 3172 Lan Channel Station или процессор интерфейса канала, совместимый с Cisco ESCON ).

Смотрите также

Примечания

использованная литература

внешние ссылки