Systems_Network_Architectureとは？わかりやすく解説

Systems Network Architecture ( SNA ) は、IBM が1974年に発表したコンピュータネットワーク・アーキテクチャであり、またそれに基づいたプロトコルスタックである。同社のメインフレームコンピューターやミドルクラスコンピューターのAS/400のネットワークで使われた。

概要

SNAはコンピュータと端末等の資源を結ぶ完全なプロトコルスタックとPU/LUのノードの役割まで含めた通信機能の体系的な構造を定めたものである。SNAは通信プロトコルとアーキテクチャに関する規格仕様であり、それ自体はハードウェア・ソフトウェアの製品ではない。

SNAが画期的とされるのは、従来のコンピューターにおいてネットワーク仕様と機能がアプリケーション中に直接実装されていたところを、分離して通信ネットワークの仕様・アーキテクチャの構造を定め、またハードウェア・ソフトウェア製品として実装した点である。ソフトウェアでのSNA対応製品は様々な形のコミュニケーションパッケージが出ており、最も有名なものはメインフレーム環境で3745通信制御装置においてSNA通信を実現するVTAMである。

またSNAは通信機能を物理層からアプリケーション層まで階層（レイヤー）で分けたアーキテクチャを提示し、これは後のOSI参照モデルの基となった。

SNA はIBM製メインフレームコンピューターと共に政府の機関、金融機関、各種受発注システム等で広く使われ、その時代の事実上の標準となった。最新のz/OS、z/VSE、z/VMにもVTAMは含まれているが、近年ではネットワーク環境はTCP/IPに移行してきている。

SNAの構造

SNAには次の要素が含まれる。

ネットワーク階層構造

通信機能を7階層のアーキテクチャで体系化している。

このアーキテクチャは1983年にISOによりOSI参照モデルが制定される際にも参照された。SNAとOSI参照モデルは構成が似ているが、細部は異なる。

SNAとOSI参照モデルの比較
	SNA	OSI参照モデル
第7層	トランザクションサービス層	アプリケーション層
第6層	プレゼンテーションサービス層	プレゼンテーション層
第5層	データフローコントロール層	セッション層
第4層	トランスミッションコントロール層	トランスポート層
第3層	経路制御層	ネットワーク層
第2層	データリンクコントロール層	データリンク層
第1層	物理制御層	物理層

データリンク制御

IBMはSNAでデータリンク制御の仕組みとしてSDLCを開発した。最初のフレーム構造でバイナリデータ列を送るプロトコルで、後のIEEE802.2等にも影響を与えた。

物理ユニット(PU)

PUとは通信機能を持つ物理的主体を指す。PUには次のタイプが存在する。

PU5：VTAMが動作するIBMメインフレームプロセッサー
PU4：ACF/NCPなどのサーバー間のデータフローを制御する通信コントローラー
PU2：3174端末制御装置等の端末側の通信機能を持つ物理主体
PU2.1：ホストセンター型ではないAS/400の相互接続ネットワークにおける通信機能を持つ物理主体

論理ユニット(LU)

LUとはネットワークからアクセス可能なホストのサービスの論理的な主体を指す。

SNA は、様々な種類のデバイスを、各々 a Logical Unit grouping として同定する。LU0 は定義されていないデバイスまたはユーザーが自身で定義したプロトコルを意味する。LU1 はプリンターを意味する。LU2 はダム端末を意味する。LU3 は3270プロトコルを用いるプリンターを意味する。LU4 はバッチ端末を意味する。LU5 は定義されたことがない。LU6 は2つのアプリケーション間のプロトコルを意味する。LU7 は 5250 端末を用いたセッションのために用意されている。使われる最初の LU は、LU1 と LU2、そして w:LU6.2 である（ LU6.2 は、アプリケーションとアプリケーションの会話のための進歩したプロトコルである）。

SNAのネットワーク

データリンク層による接続

SNAのネットワークは当初はシリアル回線接続が主なネットワーク構成方法であった。遠隔地ではデジタル専用線を介して接続された。後に同一事業所内ではIBMが開発したトークンリングによるLANも用いられるようになった。データリンク制御でシリアル回線接続ではSDLC、トークンリングにおいてはIEEE802.2 LLCが対向装置とのデータ交換の制御に用いられており、データリンク層によるネットワーク構成が主な手法であった。

IPネットワークとの融合

1990年代半ばから企業・団体内のネットワーキングでTCP/IPによるイントラネットが台頭すると、IPネットワークとSNAネットワークの回線統合が課題となった。これに対する解決法としてDLSｗ(Data-Link Swtching)(RFC 1434、RFC 1795)が提案された。これはデータリンク層で接続するSNAをイントラネットのIPネットワークでトンネリングさせるものである。Ciscoシステムズは自社のルーター製品でIBM SNA対応機能を有するIOS製品をIBM featureとして展開した。またCiscoシステムズはIBM 3745通信制御装置を置き換えるものとしてメインフレームコンピューターと光ファイバーのESCONモジュールで直結できるCisco 7500シリーズ用のCIPモジュールやCisco 7200シリーズのCPAをリリースした。この他にもWAN回線のフレームリレーで遠隔地と接続するFRAD製品がモトローラから販売された。SNAをトンネリングさせる以外の方法としては、データリンク層によるデータ伝送をIPに置き換えるゲートウェイ方式のTN3270も存在し、OpenConnect社のOpenConnect Network等の製品が存在した。

ネットワークとしてのSNAの特徴

SNAの特徴として次のような点がある。

VTAMを中心とした中央集権型・集中管理型である。Peer to Peerを謳ったLU6.2は存在したが普及しなかった。
コマンドで特定の接続先(PU、LU)を通信開始や通信切断できる。
接続先(PU、LU)とのセッションを常時監視している(ポーリング)。
同一回線内の複数セッション間で優先順位がつけられる。
標準で暗号化できる。
LUとして画面表示端末、印刷端末を前提としており、入力・出力とも文字ベースであるため必要な回線速度が高い精度で見積もりできる。
機器がIBMのメインフレームコンピューターの製品体系の専用である。
TCP/IPのようなオープン規格ではないIBM製品独自のスキルが必要である。

利点と不利点

SNA はアプリケーションプログラムからリンクコントロールを除去した。その機能を、ネットワークコントロール専用のプログラムへ移した。このことは、以下に記す利点と不利点を生んだ。

利点

テレコミュニケーションネットワークにおける問題の局地化が容易になった。これは、コミュニケーションリンクに関わるソフトウェアの量が、相対的に少なくなったからである。
アプリケーションプログラムにコミュニケーションに関する機能を付け加えることが容易になった。ソフトウェアタイマーやプロセッサーへの割込みを要求する手に負えないリンクコントロールの部分をシステムソフトウェアや NCP へ移したからである。

不利点

SNA ではないネットワークへの接続が困難なこと。SNA の「現在のバージョン」でサポートされないコミュニケーションの仕組みを持つアプリケーションは、困難に直面した。IBM が X.25 を SNA のサポートに含める前は、X.25 ネットワークへの接続は困難であった。X.25 と SNA プロトコルのコンバージョンは、NCP ソフトウェアの修正または外部にプロトコルコンバーターを設置することによって可能となった。
一見して、SNA ネットワークは、TCP/IP ネットワークと比較して非常に高価なものとして登場した。小さなネットワークにとっては、それは本当に高価なものだった。しかし成長していく大きなネットワークの複合体にとっては、SNA ストラクチャーは安価なネットワークパスを提供するものだった。

実装と発表

SNAは1974年9月に「通信の高度化機能」（Advanced Function for Communications）の発表の一部として全世界で発表され、そのSNAのSynchronous Data Link Control（SDLC）プロトコルの実装が次の新製品に行なわれた：

IBM 3767 コミュニケーション端末機（プリンター）
IBM 3770 データ・コミュニケーション・システム

これらはIBM/3704/3705通信制御装置のネットワーク・コントロール・プログラム（NCP）やシステム/360とシステム/370のVTAMやその他CICS、IMSなどのソフトウェアでサポートされている。このあと、1974年7月にIBM 3760データ・エントリー・ステーション、IBM 3790コミュニケーション・システム。IBM 3270の新しいモデルとSNAの実装は続いている。

SNAはおもに米国IBMのシステムズ開発部門（Systems Development Division）のノースカロライナ州リサーチ・トライアングル・パーク（R.T.P.）製品開発研究所のデザイン部署で行なわれ、それを実装した他の製品開発研究所（IBM 3767は藤沢研究所、のちの大和研究所；IBM 3770はR.T.P.研究所）も援助して行なわれたので、日本人も数人がSNAのデザインに参加している。詳細はのちにIBMのシステム・リファレンス・ライブラリー（SRL）マニュアル、IBM Systems Journalなどで主要部分が公開された。

外部リンク

Cisco IBM ネットワーキング
Cisco IBM インターネットワーキング
日経クロステック IBMのプロトコル体系「SNA」の中核としてデータ通信を担った「SDLC」
APPN Implementers Workshop Architecture Document repository

スーパーコンピュータ：	天河一号A 天河一号地球シミュレータ
メインフレーム：	汎用コンピュータ SNA System/390 集中処理

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