网络实现技术--IBM专有网络SNA/APPN

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SNA/APPN

SNA概念及特征

SNA (Systems Network Architecture)系统网络结构, IBM公司开发的网络体系结构,是一组大型网络标准和协议,包含着IBM大型机网络环境中配置和管理系统资源的服务,SNA定义了大型机主机控制终端的集中体系结构,是IBM大型机和中型机的主要联网协议,在IBM主机环境中得到广泛的应用。SNA这个体系结构中,包括大型计算机系统(ES/9000、S/390等)、中型机计算机系统(AS/400)、3270终端和台式计算机,并有一个使这些系统与主机系统通信或系统间相互对等通信的策略。

SNA之所以受关注是因为它比OSI还早,它在1974年首发是使用最广泛的专有网络体系结构。最初,它是为将单个主机与终端连接而设计的,但在1976年更新,允许多主机通信。1985年又一次更新,加入了支持LAN和任意拓扑结构。

SNA定义了数据通信网络的逻辑架构,网络资源之间进行同步通信的协议,网络上传输的信息格式;描述了网络上控制网络资源,进行网络配置,传输信息等操作次序。

SNA 网络由物理部分(physical components)和软件部分(software components)组成。物理部分由处理器,通信控制器,终端控制器组成,物理部分通过数据链路,电话连接,微波等方式连接起来。软件部分由访问方式(ACF/VTAM),应用子系统(CICS,IMS),用户应用程序和网络控制程序(ACF/NCP)。

一个SNA网包括主机系统、终端或运行了仿真程序的PC机、打印机、簇控制器、通信控制器和其它部件。终端和打印机连在簇控器上,簇控制器连向主机或通信控制器(如果它们远离主机)。这些硬件部件和运行在其上的软件称为“节点(node)”,它们之间用数据链路(datalinks)互连。网络上的节点是端点或网络上的连结点。

SNA设计主要目的是端到端的通信,以及让用户应用程序远离复杂的数据通信系统,使用户感觉到数据通信系统的透明性。端用户通常是一台终端或者是主机上的应用程序。SNA网络就是为端用户提供相互之间通信的服务。

举个例子:

一个银行职员向网络提交了一个查帐的请求,这个请求被SNA网络送到相应的主机应用程序去处理。应用程序会给出相应的应答并通过SNA网络传回给银行职员所在的显示终端上。在这里,职员所用的终端和主机应用程序就是我们所说的端用户。

 

SNA物理结构

SNA中被数据链路连接起来的物理部分(SNA physical components),我们称之为SNA节点[1](SNA node)。SNA将节点分为两种:子域节点(subarea nodes)和外围节点(peripheral nodes)。

一个包含访问控制方式(ACF/VTAM)的主机称为主机子域节点(host subarea node)。通信处理方式(ACF/VTAM)控制网络和所有节点上的所有资源。通信控制器和(ACF/NCP)称为通信控制子域节点(communication controller subarea node),这种节点控制通信链路。

所有其他节点我们称为外围节点。

 

SNA 逻辑部分

SNA提供一种以主机为中心的通信架构,定义了一些逻辑部件以实现这些功能。LU(logical unit)用来处理端到端的通信;PU(physical unit)是在SNA节点上用来管理物理资源的;SSCP(system services control point)作为网络中访问控制的中心;DLC(data link control)用来管理数据传输的链路;PC(path control)用来处理数据在SNA网络中传输的路由。

 

SNA协议族的分层结构

如图表 0?1 OSI分层结构与SNA分层结构对比所示,SNA具有7个协议层[2],与开放系统互联(OSI)参考模型很相似。

图表 0?1 OSI分层结构与SNA分层结构对比

下面介绍其中重要的5层,包括:

(1)物理链路控制层(Physical Link Control Layer)

允许多种不同类型的物理连接。提供了物理和电气说明。它允许各种通信模式,包括:电缆、光纤和卫星。在有些情况下,它还允许两点间的多个不同的连接,这让用户指定传输的详细类型,类似于Internet协议提供的服务类型(7.4节)。此层还可被用来将长串数据分割为单独的单元,并分别传输它们。典型传输使用串行链路,尽管主机和前端处理器(代表主机处理请求的特殊处理器)间可使用并行传输。物理层:允许多不同类型的物理连接。节点互连的介质有铜线、光纤电缆或微波。

(2)数据链路控制(Data Link Control Layer)

定义了同步数据链路控制规程(SDLC)和局域网协议,如Token Ring。

数据链路层负责在网络内的物理连接之上提供可靠的数据传输。它的功能包括定义帧格式,进行差错控制和流控制(来阻止一快速的传输者长时间占用线路)。

DLC支持各种不同的网络协议实现,如同步数据链路控制(SDLC)规程、二进制同步通信(BISYNC)协议、IEEE802.5令牌环网(IBM token-ring Network)、X.25和IEEE802.2逻辑链路控制协议、帧中继(Frame Relay)和光纤分布式数据接口(FD-DI)。DLC层为PC或CS LU提供统一的实现方法。

SDLC对SNA网络中帧的流动进行数据链路层上的控制。另外,一个通道链路是主机之间或主机与它们的前端处理器之间的直接连接。这些链路可以是慢速的铜缆或高速的光缆(可扩充到许多千米)。DLC为路径控制层提供统一的接口。

(3)路径控制层:(Path Control Layer)

控制路由选择,并可以细分数据报以及重装数据报以适应传输设施,负责进行和正确的数据分解有关的排序服务。路径控制层也负责路由选择。

网络控制程序(Network Control Program,NCP):用于路由、分段和帧功能。NCP通常运行在通信控制器(主机)或前端处理器上。它缓解了主机的通信处理,如路由选择、会话管理、输入输出数据的缓冲、通信中检错与纠错和其它任务。

(4)传输控制层(Transmission Control Layer)

提供了面向连接的服务,在两端点之间建立一条监视数据流和确保传送的链路。

系统服务控制点(System Services Control Point,SSCP)这个软件在主机上运行并管理主机域内的所有资源。

虚拟通信接入方式(VTAM):用于队列、流量控制、错误恢复以及会话管理。可以使用VTAM来实现网络可访问单元(NAU),这是用来在SNA网络上控制数据的流动。VTAM中包含SSCP。

(5)数据流控制层(Data Flow Control Layer)

监视数据流并处理两个端点间的会话以防止数据溢出。

(6)表示服务层(Presentation Services Layer)

执行数据转换,并提供应用程序接口。

(7)交易服务层(Transaction Services Layer)

为应用程序提供了到网络服务的接口。

 

SNA的扩展----APPN

为了提供程序间通讯,IBM引进了高级程序对程序通信(APPC),APPN处理对等节点间建立的会话、动态透明路由计算和为APPC业务赋予业务优先级。

高级对等网络(Advanced Peertopeer Networking,APPN):允许两个主机之间建立SNA连接,是IBM为了对抗TCP/IP的威胁,将SNA与TCP/IP网络联结起来,在1985年作为流行的客户机/服务器计算技术的替代物提出的。APPN是一个对等的路由选择协议,支持点对点通信和分布式客户端/服务器。

例如PC主机访问在使用高级程序间通信(APPN)会话的大型机上运行着的应用。可以使用APPN实现物理单元(PU)和逻辑单元(LU),两者都是NAU的一种形式,用于控制主机和终端的通信过程。LU代表着SNA端节点,如用户或应用的连接:PU则是硬件设备或终端,两个LU通过关联着的PU进行通信。SNA网络环境中使用了许多种类型的LU和PU。

APPN在保持主机系统的多样性同时提供了一个企业范围内的非集中网络计算。在APPN网上,大小型系统相互对等操作。IBM的策略是,在包容工业标准协议如TCP/IP和OSI协议的同时继续支持APPN。这个思想已在联网方案中表示出来了,多协议传输网(MPTN,Multi Protocol Transmission Network)就是一个例子,它使应用程序从基层网络协议解脱开,允许编写与一种特定协议一起工作的应用程序使用其它协议。使用IBM的多协议传输网络(MPTN)就能把AS/400同那些支持常见PC协议如TCP/IP和IPX的令牌环网或以太网连接起来。

 

APPN的发展----HPR

高性能路由选择(HPR,High Performance Routing)是一个由IBM制订的网间互连协议,它用于高级对等联网技术(APPN)的第二代路由选择算法(又名APPN+),正式称为APPN HPR,简称HPR。IBM设计这个协议作为对TCP/IP的替代。HPR用源路由选择代替标号交换路由选择算法,通过绕过故障结点进行路由选择以及避免由网络节点处理数据分组辅助操作,改善了网络的性能。

HPR针对链接失败的情况,规定了一个不中断路由选择非连接会话层;还规定了一个有端到端的流控制、差错控制和排序的面向连接的层。

 

[1] 可参见http://www-306.ibm.com/software/network/commserver/library/publications/csaix_60/dyvl1m12.htm

[2] 但请注意有人引用现行的SNA作为一个6层或甚至5层协议。ISO使用IBM的SNA协议栈作为它的OSI的原始模型。IBM网站的资料是按5层来定义的。http://www-306.ibm.com/software/network/commserver/windows/library/clsvr15.htm#PToC_142

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