Sistemas de red Xerox

En comparación con las 7 capas del modelo OSI , XNS es un sistema de cinco capas, ^{[ 1 ]} como el conjunto de protocolos de Internet posterior .

Las capas Física y de Enlace de Datos del modelo OSI corresponden a la capa Física (capa 0) en XNS, que fue diseñada para utilizar el mecanismo de transporte del hardware subyacente y no separó el enlace de datos. Específicamente, la capa Física de XNS es en realidad el sistema de red de área local Ethernet , que también estaba siendo desarrollado por Xerox al mismo tiempo, y varias de sus decisiones de diseño reflejan ese hecho. ^{[ 1 ]} El sistema fue diseñado para permitir que Ethernet fuera reemplazado por algún otro sistema, pero eso no estaba definido por el protocolo (ni tenía que estarlo).

La parte principal de XNS es la definición de la capa de transporte interno (capa 1), que corresponde a la capa de red del modelo OSI, y es aquí donde se define el protocolo de interconexión de redes principal, IDP. XNS combinó las capas de sesión y transporte del modelo OSI en una única capa de comunicaciones entre procesos (capa 2). La capa 3 era de control de recursos, similar a la capa de presentación del modelo OSI. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Finalmente, sobre ambos modelos, se encuentra la capa de aplicación, aunque estas capas no fueron definidas en el estándar XNS. ^{[ 1 ]}

El protocolo principal de la capa de interconexión de redes es el Protocolo de Datagramas de Internet ( IDP ). IDP es un descendiente directo del protocolo de interconexión de redes de Pup y se corresponde aproximadamente con la capa del Protocolo de Internet (IP) en el conjunto de protocolos de Internet. ^{[ 1 ]}

IDP utiliza la dirección Ethernet de 48 bits como base para su propio direccionamiento de red , generalmente empleando la dirección MAC de la máquina como identificador único principal. A esto se le añade otra sección de dirección de 48 bits proporcionada por el equipo de red; 32 bits son proporcionados por los enrutadores para identificar el número de red en la interconexión de redes, y otros 16 bits definen un número de socket para la selección de servicio dentro de un único host. La parte del número de red de la dirección también incluye un valor especial que significa "esta red", para uso de los hosts que aún no conocen su número de red. ^{[ 2 ]}

A diferencia de TCP/IP, los números de socket forman parte de la dirección de red completa en la cabecera IDP, por lo que los protocolos de capa superior no necesitan implementar la demultiplexación; IDP también proporciona tipos de paquetes (de nuevo, a diferencia de IP). IDP también contiene una suma de comprobación que cubre todo el paquete, pero es opcional, no obligatoria. Esto refleja el hecho de que las LAN generalmente tienen bajas tasas de error, por lo que XNS eliminó la corrección de errores de los protocolos de nivel inferior para mejorar el rendimiento. La corrección de errores podría agregarse opcionalmente en niveles superiores de la pila de protocolos, por ejemplo, en el propio protocolo SPP de XNS. XNS fue ampliamente considerado más rápido que IP debido a esta característica de diseño. ^{[ 1 ]}

En consonancia con las conexiones LAN de baja latencia en las que se ejecuta, XNS utiliza un tamaño de paquete corto, lo que mejora el rendimiento en caso de bajas tasas de error y tiempos de respuesta cortos. Los paquetes IDP tienen una longitud de hasta 576 bytes, incluido el encabezado IDP de 30 bytes . ^{[ 2 ]} En comparación, IP requiere que todos los hosts admitan al menos 576 bytes, pero admite paquetes de hasta 65K bytes. Los pares de hosts XNS individuales en una red particular pueden usar paquetes más grandes, pero no se requiere ningún enrutador XNS para manejarlos, y no se define ningún mecanismo para descubrir si los enrutadores intermedios admiten paquetes más grandes. Además, los paquetes no se pueden fragmentar, como sí se puede hacer en IP.

El Protocolo de Información de Enrutamiento (RIP), descendiente del Protocolo de Información de Puerta de Enlace de Pup , se utiliza como sistema de intercambio de información del enrutador y (ligeramente modificado para coincidir con la sintaxis de las direcciones de otros conjuntos de protocolos) sigue utilizándose hoy en día en otros conjuntos de protocolos, como el conjunto de protocolos de Internet. ^{[ 2 ]}

XNS también implementa un protocolo de eco simple en la capa de interconexión de redes, similar al ping de IP , pero operando en un nivel inferior en la pila de red. En lugar de agregar los datos ICMP como carga útil en un paquete IP, como en ping, el eco de XNS coloca el comando directamente dentro del paquete IDP subyacente. ^{[ 2 ]} Lo mismo podría lograrse en IP expandiendo el campo Protocolo ICMP del encabezado IP.

Existen dos protocolos de capa de transporte principales, ambos muy diferentes de su predecesor Pup:

• El Protocolo de Paquetes Secuenciados ( SPP ) es un protocolo de transporte de acuse de recibo, con un intercambio de tres vías análogo al TCP ; una diferencia técnica principal es que los números de secuencia cuentan los paquetes, y no los bytes como en el BSP de TCP y PUP; es el antecedente directo de IPX/SPX de Novell .
• El Protocolo de Intercambio de Paquetes ( PEP ) es un protocolo no confiable y sin conexión, similar en naturaleza a UDP y el antecedente del PXP de Novell .

XNS, al igual que Pup, también utiliza EP , el Protocolo de Error , como sistema de informes para problemas como la pérdida de paquetes. Esto proporcionaba un conjunto único de paquetes que se pueden filtrar para buscar problemas. ^{[ 2 ]}

En su último año en la Universidad de Harvard , Bob Metcalfe comenzó a realizar entrevistas en varias empresas y fue recibido calurosamente por Jerry Elkind y Bob Taylor en Xerox PARC , quienes comenzaban a trabajar en las estaciones de trabajo informáticas en red que se convertirían en la Xerox Alto . Aceptó unirse a PARC en julio, después de defender su tesis. En 1970, mientras se hospedaba en casa de Steve Crocker durante una conferencia, Metcalfe tomó de la mesa un ejemplar de las Actas de la Conferencia Conjunta de Computación de Otoño con la intención de quedarse dormido leyéndolo. En cambio, quedó fascinado por un artículo sobre ALOHAnet , un sistema de red de área amplia anterior. Para junio, había desarrollado sus propias teorías sobre redes y se las presentó a sus profesores, quienes las rechazaron y lo expulsaron. ^{[ 5 ]}

Metcalfe fue bien recibido en PARC a pesar de su tesis fallida, y pronto comenzó el desarrollo de lo que entonces se conocía como "ALOHAnet en un cable". Se asoció con David Boggs para ayudar con la implementación electrónica, y a finales de 1973 ya estaban construyendo hardware funcional a 3  Mbit/s. Luego, ambos comenzaron a trabajar en un protocolo simple que se ejecutaría en el sistema. Esto condujo al desarrollo del sistema PARC Universal Packet (Pup), y a finales de 1974 lograron que Pup funcionara con éxito en Ethernet. Presentaron una patente sobre los conceptos, y Metcalfe añadió otros nombres porque creía que merecían ser mencionados, y luego presentaron un artículo sobre el concepto a Communications of the ACM titulado "Ethernet: Conmutación de paquetes distribuidos para redes informáticas locales", publicado en julio de 1976. ^{[ 5 ]}

Para 1975, mucho antes de que se completara el PUP, Metcalfe ya se sentía incómodo con la rígida gestión de Xerox. Creía que la empresa debía poner Ethernet en producción de inmediato, pero encontró poco interés entre la alta dirección. Un acontecimiento crucial tuvo lugar cuando, en 1974, profesores del famoso Laboratorio de Inteligencia Artificial del MIT se acercaron a Xerox con la intención de comprar Ethernet para usarlo en su laboratorio. La dirección de Xerox se negó, creyendo que Ethernet se utilizaría mejor para ayudar a vender sus propios equipos. El Laboratorio de IA crearía entonces su propia versión de Ethernet, Chaosnet . ^{[ 6 ]}

Metcalfe finalmente dejó Xerox en noviembre de 1975 para unirse a Transaction Technology, una división de Citibank encargada del desarrollo de productos avanzados. Sin embargo, siete meses después, David Liddle lo convenció de regresar a Xerox , ya que recientemente había organizado la División de Desarrollo de Sistemas dentro de Xerox específicamente para llevar los conceptos de PARC al mercado. Metcalfe comenzó de inmediato a rediseñar Ethernet para que funcionara a 20  Mbit/s e inició un esfuerzo para reescribir Pup en una versión de calidad de producción. Buscando ayuda con Pup, Metcalfe se acercó a Yogen Dalal , quien en ese momento estaba terminando su tesis doctoral bajo la dirección de Vint Cerf en la Universidad de Stanford . Dalal también estaba siendo reclutado intensamente por el equipo ARPANET de Bob Kahn (que trabajaba en TCP/IP), pero cuando Cerf se fue para unirse a DARPA , Dalal aceptó trasladarse a PARC y comenzó allí en 1977. ^{[ 7 ]}

Dalal formó un equipo que incluía a William Crowther y Hal Murray, y comenzó con una revisión completa de Pup. Dalal también intentó seguir involucrado en los esfuerzos de TCP que se estaban llevando a cabo en DARPA, pero finalmente desistió y se centró por completo en Pup. Dalal combinó su experiencia con ARPANET con los conceptos de Pup y, a finales de 1977, publicaron el primer borrador de la especificación del Sistema de Red Xerox. Esta era esencialmente una versión de Pup con identificadores de host absolutos de 48 bits y el protocolo de enlace de tres vías de TCP en el Protocolo de Paquetes Secuenciados. ^{[ 8 ]}

A principios de 1978, el nuevo sistema ya funcionaba, pero la dirección aún no tomaba ninguna medida para comercializarlo. Como dijo Metcalfe:

Cuando regresé a Xerox en 1976, estábamos a unos dos años y medio del envío del producto y en 1978 estábamos a unos dos años y medio del envío del producto. ^{[ 7 ]}

Al no tomarse ninguna otra medida, Metcalfe dejó la empresa a finales de 1978. ^{[ 7 ]}

XNS , utilizado por última vez por Xerox para la comunicación con el sistema de publicación DocuTech 135, ya no se emplea debido a la omnipresencia del protocolo IP. Sin embargo, desempeñó un papel importante en el desarrollo de la tecnología de redes en la década de 1980, al influir en los proveedores de software y hardware para que consideraran seriamente la necesidad de que las plataformas informáticas admitieran más de una pila de protocolos de red simultáneamente.

Una amplia variedad de sistemas de red propietarios se basaban directamente en XNS o presentaban variaciones menores sobre el tema. Entre ellos se encontraban Net/One, 3+, ^{[ 1 ]} Banyan VINES ^{[ 9 ]} e IPX/SPX de Novell . ^{[ 10 ]} Estos sistemas añadieron sus propios conceptos sobre el sistema de direccionamiento y enrutamiento XNS; VINES añadió un servicio de directorio , entre otros servicios, mientras que Novell NetWare añadió varios servicios para el usuario, como impresión y uso compartido de archivos. AppleTalk utilizaba un enrutamiento similar al de XNS, pero tenía direcciones incompatibles que utilizaban números más cortos.

XNS también ayudó a validar el diseño del subsistema de red 4.2BSD al proporcionar un segundo conjunto de protocolos, uno que era significativamente diferente de los protocolos de Internet; al implementar ambas pilas en el mismo núcleo, los investigadores de Berkeley demostraron que el diseño era adecuado para más que solo IP. ^{[ 11 ]} Finalmente, fueron necesarias modificaciones adicionales de BSD para admitir la gama completa de protocolos de interconexión de sistemas abiertos (OSI).