Systémová síťová architektura - Systems Network Architecture

Systems Network Architecture ( SNA ) je proprietární síťová architektura společnosti IBM , vytvořená v roce 1974. Jedná se o kompletní zásobník protokolů pro propojení počítačů a jejich zdrojů. SNA popisuje formáty a protokoly a sama o sobě není softwarem. Implementace SNA má podobu různých komunikačních balíčků, nejvíce pozoruhodně Virtual Telecommunications Access Method (VTAM), sálového softwarového balíčku pro komunikaci SNA.

Dějiny

SNA byla zveřejněna jako součást oznámení IBM „Advanced Function for Communications“ v září 1974, které zahrnovalo implementaci protokolů SNA/SDLC ( Synchronous Data Link Control ) na nové komunikační produkty:

  • Komunikační terminál IBM 3767 (tiskárna)
  • Datový komunikační systém IBM 3770

Byly podporovány komunikačními řadiči IBM 3704/3705 a jejich programem Network Control Program (NCP) a System/370 a jejich VTAM a dalším softwarem, jako jsou CICS a IMS. Po tomto oznámení následovalo další oznámení v červenci 1975, které představilo stanici pro zadávání dat IBM 3760 , komunikační systém IBM 3790 a nové modely zobrazovacího systému IBM 3270 .

SNA byla navržena hlavně laboratoří divize IBM Systems Development Division v Research Triangle Park v Severní Karolíně v USA, za pomoci dalších laboratoří, které implementovaly SNA/SDLC. Podrobnosti byly později zveřejněny v příručkách IBM System Reference Library a IBM Systems Journal .

SNA se stále hojně používá v bankách a dalších sítích finančních transakcí, stejně jako v mnoha vládních agenturách. Zatímco IBM stále poskytuje podporu pro SNA, IBM stáhla z trhu jeden z hlavních kusů hardwaru, komunikační řadič 3745 /3746. Odhaduje se, že je však nainstalováno 20 000 těchto řadičů a IBM nadále poskytuje služby údržby hardwaru a funkce mikrokódu na podporu uživatelů. Robustní trh menších společností nadále poskytuje 3745/3746, funkce, díly a služby. VTAM podporuje také IBM, stejně jako program IBM Network Control Program (NCP) požadovaný řadiči 3745/3746.

V roce 2008 publikace IBM uvedla:

S popularitou a růstem TCP/IP se SNA mění ze skutečné síťové architektury na „architekturu aplikace a přístupu k aplikacím“. Jinými slovy, existuje mnoho aplikací, které stále potřebují komunikovat v SNA, ale požadované protokoly SNA jsou přenášeny po síti IP.

Cíle SNA

IBM v polovině sedmdesátých let se viděla hlavně jako prodejce hardwaru, a proto všechny její inovace v tomto období směřovaly ke zvýšení prodeje hardwaru. Cílem SNA bylo snížit náklady na provoz velkého počtu terminálů, a tak přimět zákazníky k vývoji nebo rozšíření interaktivních systémů založených na terminálech, na rozdíl od dávkových systémů. Rozšíření interaktivních systémů založených na terminálech by zvýšilo prodej terminálů, a co je důležitější, sálových počítačů a periferií - částečně kvůli jednoduchému zvýšení objemu práce odvedené systémy a částečně proto, že interaktivní zpracování vyžaduje více výpočetního výkonu na transakci než dávka zpracovává se.

Proto se SNA snažila snížit hlavní náklady mimo počítače a další potíže při provozu velkých sítí pomocí dřívějších komunikačních protokolů. Mezi obtíže patřily:

  • Komunikační linku často nemohly sdílet terminály různých typů, protože používaly různé „dialekty“ stávajících komunikačních protokolů. Až do začátku sedmdesátých let byly počítačové komponenty tak drahé a objemné, že nebylo možné zahrnout do terminálů karty univerzálního komunikačního rozhraní. Každý typ terminálu měl pevně připojenou komunikační kartu, která podporovala pouze provoz jednoho typu terminálu bez kompatibility s jinými typy terminálů na stejné lince.
  • Protokoly, které primitivní komunikační karty zvládaly, nebyly efektivní. Každá komunikační linka spotřebovala na přenos dat více času než moderní linky.
  • Telekomunikační linky v té době měly mnohem nižší kvalitu. Například bylo téměř nemožné provozovat vytáčenou linku rychlostí více než 19 200 bitů za sekundu kvůli ohromující chybovosti, zatímco ve srovnání s 56 000 bitů za sekundu dnes na vytáčených linkách; a na začátku sedmdesátých let bylo několik pronajatých linek provozováno rychlostí více než 2400 bitů za sekundu (tyto nízké rychlosti jsou důsledkem Shannonova zákona v relativně nízko technologickém prostředí).

Výsledkem je, že provoz velkého počtu terminálů vyžadoval mnohem více komunikačních linek, než je počet požadovaný dnes, zvláště pokud bylo potřeba podporovat různé typy terminálů nebo uživatelé chtěli používat různé typy aplikací (např. Pod CICS nebo TSO ) ze stejného místa. Z čistě finančního hlediska bylo cílem SNA zvýšit výdaje zákazníků na terminálové systémy a zároveň zvýšit podíl IBM na těchto výdajích, zejména na úkor telekomunikačních společností.

Cílem SNA bylo také překonat omezení architektury, kterou mainframy IBM System/370 zdědily ze System/360 . Každý procesor se mohl připojit nejvýše k 16 I/O kanálům a každý kanál zvládl až 256 periferií - tj. Na CPU bylo maximálně 4096 periferií. V době, kdy byla navržena SNA, se každá komunikační linka počítala jako periferní. Počet terminálů, se kterými by jinak mohly výkonné sálové počítače jinak komunikovat, byl tedy omezen.

Hlavní komponenty a technologie

Vylepšení technologie počítačových komponent umožnilo vybudovat terminály, které obsahovaly výkonnější komunikační karty, které by mohly provozovat jeden standardní komunikační protokol spíše než velmi omezený protokol, který vyhovoval pouze konkrétnímu typu terminálu. Jako výsledek, několik vícevrstvé komunikační protokoly bylo navrženo v roce 1970, z nichž IBM SNA a ITU-T ‚s X.25 stal dominantním později.

Mezi nejdůležitější prvky SNA patří:

  • IBM Network Control Program (NCP) je komunikační program běžící na komunikačních procesorech 3705 a následujících 37xx, který mimo jiné implementuje protokol přepínání paketů definovaný SNA. Protokol plnil dvě hlavní funkce:
    • Jedná se o protokol pro předávání paketů, který funguje jako moderní přepínač - předávání datových balíků do dalšího uzlu, kterým může být sálový počítač, terminál nebo jiný 3705. Komunikační procesory podporovaly pouze hierarchické sítě s hlavním počítačem uprostřed, na rozdíl od moderních směrovačů, které podpora sítí peer-to-peer, ve kterých může být stroj na konci linky současně klientem i serverem .
    • Jedná se o multiplexor, který propojuje více terminálů do jedné komunikační linky s CPU, čímž se ulevilo od omezení maximálního počtu komunikačních linek na CPU. 3705 mohl podporovat větší počet linek (původně 352), ale CPU a kanály ho počítaly pouze jako jednu periferii. Od uvedení SNA na trh společnost IBM představila vylepšené komunikační procesory, z nichž nejnovější je 3745 .
  • Synchronous Data Link Control (SDLC), protokol, který výrazně zlepšil účinnost přenosu dat přes jediné spojení:
    • Jedná se o protokol posuvného okna , který umožňuje terminálům a 3705 komunikačním procesorům odesílat rámce dat jeden po druhém bez čekání na potvrzení předchozího rámce - komunikační karty měly dostatečnou paměť a kapacitu zpracování, aby si pamatovaly posledních 7 odeslaných rámců nebo přijat, požadovat opětovný přenos pouze těch rámců, které obsahovaly chyby, a před přeposláním do další fáze zasunout znovu přenesené rámce na správné místo v pořadí.
    • Všechny tyto rámce měly stejný typ obálky (záhlaví rámce a upoutávka), která obsahovala dostatek informací pro odesílání datových balíků z různých typů terminálů po stejné komunikační lince, takže hlavní počítač se vypořádal s jakýmikoli rozdíly ve formátování obsahu nebo v pravidlech upravujících dialogy s různými typy terminálů.
Vzdálené terminály (např. Ty, které jsou k mainframu připojeny telefonními linkami) a 3705 komunikačních procesorů by měly komunikační karty schopné SDLC.
Toto je předchůdce paketové komunikace, která se nakonec vyvinula do dnešní technologie TCP/IP. Samotný SDLC se vyvinul do HDLC , jedné ze základních technologií vyhrazených telekomunikačních obvodů.
  • VTAM , softwarový balíček pro poskytování služeb přihlášení, udržování relací a směrování v rámci sálového počítače. Terminálový uživatel by se přihlásil přes VTAM do konkrétní aplikace nebo aplikačního prostředí (např. CICS , IMS , DB2 nebo TSO / ISPF ). Zařízení VTAM by pak směrovalo data z tohoto terminálu do příslušné aplikace nebo prostředí aplikace, dokud se uživatel neodhlásí a případně nepřihlásí do jiné aplikace. Původní verze hardwaru IBM mohla udržovat pouze jednu relaci na terminál. V 80. letech další software (hlavně od prodejců třetích stran) umožnil terminálu simultánní relace s různými aplikacemi nebo aplikačním prostředím.

Výhody a nevýhody

SNA odstranila z aplikačního programu kontrolu propojení a umístila ji do NCP. To mělo následující výhody a nevýhody:

Výhody

  • Lokalizace problémů v telekomunikační síti byla snazší, protože relativně malé množství softwaru se ve skutečnosti zabývalo komunikačními linkami. Existoval jediný systém hlášení chyb.
  • Přidání komunikačních schopností do aplikačního programu bylo mnohem jednodušší, protože impozantní oblast softwaru pro řízení linek, která obvykle vyžaduje procesory přerušení a softwarové časovače, byla odsunuta do systémového softwaru a NCP .
  • S příchodem Advanced Peer-to-Peer Networking (APPN) byla za směrovací funkce zodpovědnost počítače na rozdíl od routeru (jako u sítí TCP/IP). Každý počítač udržoval seznam uzlů, které definovaly předávací mechanismy. Centralizovaný typ uzlu známý jako síťový uzel udržoval globální tabulky všech ostatních typů uzlů. APPN zastavila potřebu udržovat směrovací tabulky APPC ( Advanced Program-to-Program Communication ), které explicitně definovaly konektivitu koncový bod k koncovému bodu. Relace APPN by vedly ke koncovým bodům prostřednictvím jiných povolených typů uzlů, dokud nenajde cíl. Je to podobné jako způsob, jakým směrovače pro internetový protokol a funkci protokolu Netware Internetwork Packet Exchange . (APPN je také někdy označován jako PU2.1 nebo Physical Unit 2.1. APPC, někdy také označovaný jako LU6.2 nebo Logical Unit 6.2, byl jediným protokolem definovaným pro sítě APPN, ale původně byl jedním z mnoha protokolů podporovaných VTAM/NCP , spolu s LU0, LU1, LU2 (terminál 3270) a LU3. APPC byl primárně používán mezi prostředími CICS a databázovými službami, protože kontaktuje protokoly pro zpracování dvoufázového potvrzení). Fyzické jednotky byly PU5 (VTAM), PU4 (37xx), PU2 (Cluster Controller). PU5 byl nejschopnější a považoval se za primární v celé komunikaci. Jiná zařízení PU požadovala připojení z PU5 a PU5 mohlo spojení navázat nebo ne. Ostatní typy PU mohly být pro PU5 pouze sekundární. PU2.1 přidal možnost PU2.1 připojit se k jinému PU2.1 v prostředí peer-to-peer.)

Nevýhody

  • Připojení k sítím bez SNA bylo obtížné. Aplikace, která potřebovala přístup k nějakému komunikačnímu schématu, které v současné verzi SNA nebylo podporováno, čelila překážkám. Než IBM zahrnula do SNA podporu X.25 (NPSI), připojení k síti X.25 by bylo nepříjemné. Konverzi mezi protokoly X.25 a SNA mohly zajistit buď úpravy softwaru NCP, nebo externí převodník protokolů .
  • Snop alternativních cest mezi každou dvojicí uzlů v síti musel být předem navržen a uložen centrálně. Volba mezi těmito cestami pomocí SNA byla rigidní a nevyužila výhody aktuálního zatížení odkazů pro optimální rychlost.
  • Instalace a údržba sítě SNA jsou komplikované a síťové produkty SNA jsou (nebo byly) drahé. Pokusy o snížení složitosti sítě SNA přidáním funkce IBM Advanced Peer-to-Peer Networking nebyly skutečně úspěšné, už jen proto, že migrace z tradiční SNA na SNA/APPN byla velmi složitá, aniž by přinejmenším zpočátku poskytovala mnoho dalších hodnot. Softwarové licence SNA (VTAM) stojí u špičkových systémů až 10 000 $ měsíčně. A komunikační řadiče SNA IBM 3745 obvykle stojí více než 100 000 USD. TCP/IP byl až do konce osmdesátých let stále považován za nevhodný pro komerční aplikace, např. Ve finančním průmyslu, ale v devadesátých letech se rychle ujal díky své peer-to-peer síti a paketové komunikační technologii.
  • Design SNA byl v éře, kdy koncept vrstvené komunikace nebyl plně přijat počítačovým průmyslem. Aplikace, databáze a komunikační funkce byly smíchány do stejného protokolu nebo produktu, což ztěžovalo údržbu a správu. To bylo u produktů vytvořených v té době velmi běžné. I když byl TCP/IP plně vyvinut, byl X Window System navržen se stejným modelem, kde byly komunikační protokoly integrovány do grafické grafické aplikace.
  • Architektura založená na připojení SNA vyvolala obrovskou logiku stavového stroje, aby vše sledovala. APPN přidal do logiky stavu novou dimenzi svým konceptem různých typů uzlů. I když to bylo solidní, když vše běželo správně, stále byla potřeba ruční intervence. Jednoduché věci, jako je sledování relací Control Point, bylo nutné provést ručně. APPN nebyla bez problémů; v raných dobách mnoho obchodů od toho upustilo kvůli problémům zjištěným v podpoře APPN. Postupem času však bylo mnoho problémů vyřešeno, ale ne dříve, než se TCP/IP stal na začátku devadesátých let stále populárnějším, což znamenalo začátek konce SNA.

Bezpečnostní

SNA ve svém jádru byla navržena se schopností zabalit různé vrstvy spojení ochrannou pokrývkou. Abyste mohli komunikovat v prostředí SNA, musíte se nejprve připojit k uzlu a navázat a udržovat připojení k síti do sítě. Poté musíte vyjednat řádnou relaci a poté zpracovat toky v rámci samotné relace. Na každé úrovni existují různé ovládací prvky zabezpečení, které mohou řídit připojení a chránit informace o relaci.

Síťové adresovatelné jednotky

Síťové adresovatelné jednotky v síti SNA jsou jakékoli součásti, kterým lze přiřadit adresu a odesílat a přijímat informace. Dále se rozlišují následovně:

  • systémové služby Control Point (SSCP) zajišťuje řízení zdrojů a další služby relace (například adresářových služeb) pro uživatele v dílčí síti;
  • monografie je kombinací hardwarových a softwarových komponent, které řídí odkazy na jiné uzly.
  • logická jednotka působí jako zprostředkovatel mezi uživatelem a sítí.

Logická jednotka (LU)

SNA v zásadě nabízí transparentní komunikaci: specifika zařízení, která neukládají žádná omezení na komunikaci LU-LU. Nakonec to však slouží k rozlišení mezi typy LU, protože aplikace musí vzít v úvahu funkčnost koncového zařízení. V rámci SNA existují tři typy datových toků pro připojení místních zobrazovacích terminálů a tiskáren; existuje SNA Character String (SCS), který se používá pro terminály LU1 a pro přihlášení k síti SNA pomocí neformátovaných systémových služeb (USS), existuje datový tok 3270 využívaný hlavně sálovými počítači, jako je System/370 a následníky, včetně Rodina zSeries a datový proud 5250 využívaný především minipočítači/servery, jako jsou System/34 , System/36 , System/38 a AS/400 a jeho nástupci, včetně System i a IBM Power Systems se systémem IBM i .

SNA definuje několik druhů zařízení, nazývaných typy logických jednotek:

  • LU0 poskytuje nedefinovaná zařízení nebo si vytvořte vlastní protokol. To se také používá pro zařízení jiná než SNA 3270 podporovaná TCAM nebo VTAM.
  • Zařízení LU1 jsou tiskárny nebo kombinace klávesnic a tiskáren.
  • Zařízení LU2 jsou zobrazovací terminály IBM 3270.
  • Zařízení LU3 jsou tiskárny využívající 3270 protokolů.
  • Zařízení LU4 jsou dávkové terminály.
  • LU5 nebyl nikdy definován.
  • LU6 poskytuje protokoly mezi dvěma aplikacemi.
  • LU7 poskytuje relace s terminály IBM 5250.

Používají se především LU1, LU2 a LU6.2 (pokročilý protokol pro konverzace mezi aplikacemi).

Fyzická jednotka (PU)

Termín 37xx označuje rodinu komunikačních řadičů SNA společnosti IBM. 3745 podporuje až osm vysokorychlostních obvodů T1 , 3725 je rozsáhlý uzel a přední procesor pro hostitele a 3720 je vzdálený uzel, který funguje jako koncentrátor a router .

SNA přes Token-Ring

Uzly VTAM/NCP PU4 připojené k sítím IBM Token Ring mohou sdílet stejnou infrastrukturu místní sítě s pracovními stanicemi a servery. NCP zapouzdřuje pakety SNA do rámců Token-Ring, což umožňuje relacím proudit po síti Token-Ring. Vlastní zapouzdření a zapouzdření probíhá v 3745.

SNA přes IP

Protože entity založené na sálových počítačích hledaly alternativy ke svým sítím založeným na 37XX, IBM v polovině 90. let navázalo partnerství s Cisco a společně vyvinuli Data Link Switching neboli DLSw. DLSw zapouzdřuje pakety SNA do IP datagramů, což umožňuje relacím proudit po síti IP. Vlastní zapouzdření a odkoupení probíhá ve směrovačích Cisco na každém konci partnerského připojení DLSw. Na lokálním nebo sálovém webu používá router topologii Token Ring k nativnímu připojení k VTAM. Na vzdáleném (uživatelském) konci připojení se emulátor PU typu 2 (například server brány SNA) připojí k routeru peer přes rozhraní LAN routeru. Terminály koncových uživatelů jsou obvykle počítače se softwarem emulace 3270, který je definován pro bránu SNA. Definice VTAM/NCP PU typu 2 se stává přepnutým hlavním uzlem, který může být lokální pro VTAM (bez NCP), a připojení „Line“ lze definovat pomocí různých možných řešení (například rozhraní Token Ring na 3745, 3172 Lan Channel Station nebo Cisco ESCON -kompatibilní kanál rozhraní ().

Viz také

Poznámky

Reference

externí odkazy