Articulo de referencia

Arquitectura de red de sistemas

La arquitectura de red de sistemas [ 1 ] ( SNA ) es la arquitectura de red propietaria de IBM , creada en 1974. [ 2 ] Es una pila de protocolos completa para interconectar compu...

La arquitectura de red de sistemas [ 1 ] ( SNA ) es la arquitectura de red propietaria de IBM , creada en 1974. [ 2 ] Es una pila de protocolos completa para interconectar computadoras y sus recursos. SNA describe formatos y protocolos, pero no es un software en sí mismo. La implementación de SNA se realiza mediante diversos paquetes de comunicación, entre los que destaca el Método de Acceso a Telecomunicaciones Virtuales (VTAM), el paquete de software para mainframes destinado a las comunicaciones SNA.

Historia

IBM 3745-170

SNA se hizo público como parte del anuncio de IBM "Advanced Function for Communications" en septiembre de 1974, [ 3 ] que incluía la implementación de los protocolos SNA/SDLC ( Synchronous Data Link Control ) en nuevos productos de comunicaciones:

Fueron compatibles con los controladores de comunicación IBM 3704/3705 y su Programa de Control de Red (NCP), así como con System/370 y su VTAM y otro software como CICS e IMS. A este anuncio le siguió otro en julio de 1975, que presentó la estación de entrada de datos IBM 3760 , el sistema de comunicación IBM 3790 y los nuevos modelos del sistema de visualización IBM 3270. [ 4 ]

SNA se diseñó en la época en que la industria informática no había adoptado completamente el concepto de comunicación por capas. Las aplicaciones, las bases de datos y las funciones de comunicación se mezclaban en el mismo protocolo o producto, lo que dificultaba su mantenimiento y gestión. [ 5 ] [ 6 ] SNA fue diseñado principalmente por el laboratorio de la División de Desarrollo de Sistemas de IBM en Research Triangle Park , Carolina del Norte , EE. UU., [ 7 ] con la ayuda de otros laboratorios que implementaron SNA/SDLC. Posteriormente, IBM hizo públicos los detalles en sus manuales de la Biblioteca de Referencia del Sistema y en el IBM Systems Journal .

Todavía se utiliza ampliamente en bancos y otras redes de transacciones financieras, así como en muchas agencias gubernamentales. En 1999, se estimaba que había 3500 empresas "con 11 000 mainframes SNA". [ 8 ] Uno de los componentes principales del hardware, el controlador de comunicaciones 3745/3746 , ha sido retirado [ a ] ​​del mercado por IBM. IBM continúa brindando servicio de mantenimiento de hardware y funciones de microcódigo para apoyar a los usuarios. Un mercado sólido de empresas más pequeñas continúa proporcionando el 3745/3746, funciones, piezas y servicio. IBM también brinda soporte para VTAM, así como para el NCP requerido por los controladores 3745/3746.

En 2008, una publicación de IBM decía:

Con la popularidad y el crecimiento de TCP/IP, SNA está pasando de ser una verdadera arquitectura de red a lo que podría denominarse una "arquitectura de aplicaciones y acceso a aplicaciones". En otras palabras, existen muchas aplicaciones que aún necesitan comunicarse mediante SNA, pero los protocolos SNA necesarios se transmiten a través de la red mediante IP. [ 9 ]

Objetivos de la SNA

A mediados de la década de 1970, IBM se consideraba principalmente un proveedor de hardware, por lo que todas sus innovaciones en ese período estaban dirigidas a aumentar las ventas de hardware. El objetivo de SNA era reducir los costos de operación de un gran número de terminales y, de esta manera, incentivar a los clientes a desarrollar o expandir sistemas interactivos basados ​​en terminales en lugar de sistemas por lotes . La expansión de los sistemas interactivos basados ​​en terminales aumentaría las ventas de terminales y, más importante aún, de computadoras centrales y periféricos, en parte debido al simple aumento en el volumen de trabajo realizado por los sistemas y en parte porque el procesamiento interactivo requiere mayor potencia de cálculo por transacción que el procesamiento por lotes.

Por lo tanto, el SNA tenía como objetivo reducir los principales costos no informáticos y otras dificultades en la operación de grandes redes utilizando protocolos de comunicación anteriores. Las dificultades incluían:

  • A menudo, una línea de comunicación no podía ser compartida por terminales de distintos tipos, ya que utilizaban diferentes variantes de los protocolos de comunicación existentes. Hasta principios de la década de 1970, los componentes informáticos eran tan caros y voluminosos que no era factible incluir tarjetas de interfaz de comunicación de uso general en los terminales. Cada tipo de terminal tenía una tarjeta de comunicación cableada que solo admitía el funcionamiento de un tipo de terminal, sin compatibilidad con otros tipos de terminales en la misma línea.
  • Los protocolos que podían manejar las tarjetas de comunicación primitivas no eran eficientes. Cada línea de comunicación consumía más tiempo transmitiendo datos que las líneas modernas.
  • Las líneas de telecomunicaciones de aquella época eran de mucha menor calidad. Por ejemplo, era casi imposible operar una línea de acceso telefónico a más de 19 200 bits por segundo debido a la altísima tasa de errores, en comparación con los 56 000 bits por segundo que alcanzan hoy en día las líneas de acceso telefónico; y a principios de la década de 1970, pocas líneas arrendadas superaban los 2400 bits por segundo (estas bajas velocidades son consecuencia de la Ley de Shannon en un entorno de tecnología relativamente sencilla).

Como resultado, operar un gran número de terminales requería muchas más líneas de comunicación que las necesarias hoy en día, especialmente si se necesitaba dar soporte a diferentes tipos de terminales o si los usuarios querían utilizar distintos tipos de aplicaciones (por ejemplo, bajo CICS o TSO) desde la misma ubicación. En términos puramente financieros, los objetivos de SNA eran aumentar el gasto de los clientes en sistemas basados ​​en terminales y, al mismo tiempo, incrementar la participación de IBM en dicho gasto, principalmente a expensas de las empresas de telecomunicaciones.

SNA también buscaba superar una limitación de la arquitectura que los mainframes System/370 de IBM heredaron del System/360 . Cada CPU podía conectarse a un máximo de 16 canales de E/S [ 10 ] y cada canal podía manejar hasta 256 periféricos, es decir, había un máximo de 4096 periféricos por CPU. En el momento en que se diseñó SNA, cada línea de comunicación contaba como un periférico. Por lo tanto, el número de terminales con los que los mainframes potentes podían comunicarse era limitado.

Componentes y tecnologías principales

Las mejoras en la tecnología de componentes informáticos permitieron construir terminales con tarjetas de comunicación más potentes, capaces de operar con un único protocolo estándar , en lugar de un protocolo simplificado que solo era adecuado para un tipo específico de terminal. Como resultado, en la década de 1970 se propusieron varios protocolos de comunicación multicapa , entre los que el SNA de IBM y el X.25 de la UIT-T se convirtieron posteriormente en los dominantes.

Los elementos más importantes del SNA incluyen:

  • El programa de control de red (NCP) de IBM [ 11 ] [ 12 ] es un programa de comunicaciones que se ejecuta en los procesadores de comunicaciones 3705 y posteriores de la serie 37xx y que, entre otras cosas, implementa el protocolo de conmutación de paquetes definido por SNA. El protocolo realizaba dos funciones principales:
    • Se trata de un protocolo de reenvío de paquetes que permite a los procesadores de comunicaciones 37xx funcionar como enrutadores , reenviando paquetes de datos al siguiente nodo, que puede ser un ordenador central, un terminal u otro procesador 37xx. Estos procesadores solo admitían redes jerárquicas con un ordenador central en el centro, a diferencia de los enrutadores modernos, que admiten redes punto a punto en las que una máquina al final de la línea puede ser cliente y servidor simultáneamente.
    • Se trata de un multiplexor que conectaba múltiples terminales en una sola línea de comunicación con la CPU, eliminando así las limitaciones en el número máximo de líneas de comunicación por CPU. El modelo 3705 podía admitir un mayor número de líneas (inicialmente 352), pero las CPU y los canales solo lo contaban como un periférico. Desde el lanzamiento de SNA, IBM ha introducido procesadores de comunicaciones mejorados, el más reciente de los cuales es el 3745 .
  • Control de enlace de datos síncrono [ 13 ] (SDLC), un protocolo que mejoró enormemente la eficiencia de la transferencia de datos a través de un único enlace: [ 14 ]
    • Se trata de un protocolo de ventana deslizante que permite a los terminales y a los procesadores de comunicaciones 3705 enviar tramas de datos una tras otra sin esperar la confirmación de la trama anterior. Las tarjetas de comunicaciones tenían suficiente memoria y capacidad de procesamiento para recordar las últimas 7 tramas enviadas o recibidas, solicitar la retransmisión solo de aquellas tramas que contenían errores y colocar las tramas retransmitidas en el lugar correcto de la secuencia antes de enviarlas a la siguiente etapa.
    • Todos estos marcos tenían el mismo tipo de sobre (encabezado y pie de página del marco) [ 15 ] que contenía suficiente información para que los paquetes de datos de diferentes tipos de terminales se enviaran a través de la misma línea de comunicaciones, dejando que el mainframe se encargara de cualquier diferencia en el formato del contenido o en las reglas que rigen los diálogos con diferentes tipos de terminales.
Los terminales remotos (por ejemplo, los conectados al ordenador central mediante líneas telefónicas) y los procesadores de comunicaciones 3705 dispondrían de tarjetas de comunicaciones compatibles con SDLC.
Este es el precursor de la comunicación por paquetes que eventualmente evolucionó hasta convertirse en la tecnología TCP/IP actual . SDLC en sí mismo evolucionó hasta convertirse en HDLC , [ 16 ] una de las tecnologías base para circuitos de telecomunicaciones dedicados.
  • VTAM , [ 17 ] [ 18 ] un paquete de software para proporcionar servicios de inicio de sesión, mantenimiento de sesión y enrutamiento dentro del mainframe. Un usuario de terminal iniciaría sesión a través de VTAM en una aplicación o entorno de aplicación específico (por ejemplo, CICS , IMS , DB2 o TSO / ISPF ). Un dispositivo VTAM enrutaría entonces los datos desde ese terminal a la aplicación o entorno de aplicación apropiado hasta que el usuario cerrara sesión y posiblemente iniciara sesión en otra aplicación. Las versiones originales del hardware de IBM solo podían mantener una sesión por terminal. En la década de 1980, software adicional (principalmente de proveedores externos) permitió que un terminal tuviera sesiones simultáneas con diferentes aplicaciones o entornos de aplicación.

Ventajas y desventajas

SNA eliminó el control de enlaces del programa de aplicación y lo trasladó al NCP. Esto tuvo las siguientes ventajas y desventajas:

Ventajas

  • La localización de problemas en la red de telecomunicaciones era más sencilla porque una cantidad relativamente pequeña de software gestionaba los enlaces de comunicación. Existía un único sistema de notificación de errores.
  • Agregar capacidad de comunicación a un programa de aplicación fue mucho más fácil porque el formidable ámbito del software de control de enlace, que normalmente requiere procesadores de interrupción y temporizadores de software, quedó relegado al software del sistema y al NCP .
  • Con la llegada de las redes avanzadas punto a punto (APPN), la funcionalidad de enrutamiento pasó a ser responsabilidad del ordenador, en lugar del enrutador (como ocurría en las redes TCP/IP). Cada ordenador mantenía una lista de nodos que definían los mecanismos de reenvío. Un tipo de nodo centralizado, conocido como nodo de red, mantenía tablas globales de todos los demás tipos de nodos. APPN eliminó la necesidad de mantener tablas de enrutamiento de comunicación avanzada entre programas (APPC), que definían explícitamente la conectividad entre extremos. Las sesiones APPN se enrutaban a los extremos a través de otros tipos de nodos permitidos hasta encontrar el destino. Esto es similar al funcionamiento de los enrutadores para el protocolo de Internet y el protocolo de intercambio de paquetes de la red de Netware. (APPN también se conoce a veces como PU2.1 o Unidad Física 2.1. APPC, también conocido a veces como LU6.2 o Unidad Lógica 6.2, era el único protocolo definido para redes APPN, pero originalmente era uno de los muchos protocolos compatibles con VTAM/NCP, junto con LU0, LU1, LU2 (Terminal 3270) y LU3. APPC se utilizaba principalmente entre entornos CICS, así como servicios de bases de datos, debido a que era un protocolo de contacto para el procesamiento de confirmación en dos fases). Las Unidades Físicas eran PU5 (VTAM), PU4 (37xx) y PU2 (Controlador de Clúster). Una PU5 era la más capaz y se consideraba la principal en todas las comunicaciones. Otros dispositivos PU solicitaban una conexión a la PU5, y esta podía establecerla o no. Los demás tipos de PU solo podían ser secundarios a la PU5. Una PU2.1 añadía la capacidad de conectarse a otra PU2.1 en un entorno peer-to-peer. [ 19 ] )

Desventajas

  • La conexión a redes que no fueran SNA resultaba difícil. Una aplicación que necesitara acceder a algún esquema de comunicación no compatible con la versión actual de SNA habría encontrado obstáculos. Antes de que IBM incluyera la compatibilidad con X.25 (NPSI) en SNA, conectarse a una red X.25 habría sido complicado. La conversión entre los protocolos X.25 y SNA podría haberse realizado mediante modificaciones del software NCP o mediante un convertidor de protocolo externo .
  • Era necesario predefinir y almacenar centralmente un conjunto de rutas alternativas entre cada par de nodos de la red. La selección de estas rutas por parte del SNA era rígida y no aprovechaba la carga actual de los enlaces para lograr una velocidad óptima.
  • La instalación y el mantenimiento de redes SNA son complejos, y los productos de red SNA son (o eran) caros. Los intentos de reducir la complejidad de las redes SNA mediante la incorporación de la funcionalidad IBM Advanced Peer-to-Peer Networking no tuvieron mucho éxito, principalmente porque la migración de SNA tradicional a SNA/APPN era muy compleja y no aportaba mucho valor añadido, al menos inicialmente. Las licencias de software SNA (VTAM) podían costar hasta 10 000 dólares al mes para sistemas de gama alta. Y los controladores de comunicaciones SNA IBM 3745 solían costar más de 100 000 dólares. TCP/IP todavía se consideraba inadecuado para aplicaciones comerciales, por ejemplo, en el sector financiero, hasta finales de la década de 1980, pero rápidamente se impuso en la década de 1990 gracias a su tecnología de redes peer-to-peer y comunicación por paquetes.
  • La arquitectura basada en conexiones de SNA requería una lógica de máquina de estados compleja para gestionar todo. APPN añadió una nueva dimensión a esta lógica con su concepto de diferentes tipos de nodos. Si bien era robusta cuando todo funcionaba correctamente, aún se requería intervención manual. Tareas sencillas como supervisar las sesiones del punto de control debían realizarse manualmente. APPN no estuvo exenta de problemas; en sus inicios, muchas empresas la abandonaron debido a fallos en su soporte. Con el tiempo, sin embargo, se solucionaron muchos de estos problemas, pero no antes de que TCP/IP se popularizara cada vez más a principios de la década de 1990, lo que marcó el principio del fin de SNA.

Seguridad

En esencia, SNA fue diseñado con la capacidad de envolver diferentes capas de conexiones con una capa de seguridad. Para comunicarse dentro de un entorno SNA, primero se debe conectar a un nodo y establecer y mantener una conexión de enlace con la red. Luego, se debe negociar una sesión adecuada y gestionar los flujos dentro de la propia sesión. En cada nivel existen diferentes controles de seguridad que pueden gobernar las conexiones y proteger la información de la sesión. [ 20 ]

Unidades de red direccionables

Las unidades direccionables de red en una red SNA son todos los componentes a los que se les puede asignar una dirección y que pueden enviar y recibir información. Se distinguen además de la siguiente manera: [ 21 ]

  • Un punto de control de servicios del sistema (SSCP) proporciona gestión de recursos y otros servicios de sesión (como servicios de directorio) para los usuarios en una red de subárea; [ 22 ]
  • Una unidad física es una combinación de componentes de hardware y software que controlan los enlaces con otros nodos. [ 23 ]
  • Una unidad lógica actúa como intermediaria entre el usuario y la red. [ 24 ]

Unidad lógica (UL)

SNA ofrece esencialmente una comunicación transparente: las especificaciones del equipo no imponen ninguna restricción a la comunicación entre unidades lógicas (LU). Sin embargo, en última instancia, resulta útil distinguir entre los tipos de LU, ya que la aplicación debe tener en cuenta la funcionalidad del equipo terminal (por ejemplo, el tamaño y la disposición de la pantalla).

Dentro de SNA existen tres tipos de flujo de datos para conectar terminales de visualización e impresoras locales; está la cadena de caracteres SNA (SCS), utilizada para terminales LU1 y para iniciar sesión en una red SNA con servicios de sistema sin formato (USS); está el flujo de datos 3270 , utilizado principalmente por mainframes como el System/370 y sus sucesores, incluida la familia zSeries ; y el flujo de datos 5250, utilizado principalmente por minicomputadoras/servidores como el System/34 , System/36 , System/38 y AS/400 y sus sucesores, incluidos System i e IBM Power Systems que ejecutan IBM i .

SNA define varios tipos de dispositivos, denominados tipos de Unidades Lógicas: [ 25 ]

  • LU0 permite el uso de dispositivos no definidos o la creación de un protocolo propio. También se utiliza para dispositivos 3270 que no son SNA y que son compatibles con TCAM o VTAM.
  • Los dispositivos LU1 son impresoras o combinaciones de teclados e impresoras.
  • Los dispositivos LU2 son terminales de visualización IBM 3270.
  • Los dispositivos LU3 son impresoras que utilizan el protocolo 3270.
  • Los dispositivos LU4 son terminales de lote.
  • LU5 nunca ha sido definido.
  • LU6 proporciona protocolos entre dos aplicaciones.
  • LU7 permite realizar sesiones con terminales IBM 5250.

Los protocolos principales en uso son LU1, LU2 y LU6.2 (un protocolo avanzado para conversaciones entre aplicaciones).

Unidad física (UF)

El término 37xx se refiere a la familia de controladores de comunicaciones SNA de IBM. El 3745 admite hasta ocho circuitos T1 de alta velocidad , el 3725 es un nodo a gran escala y un procesador frontal para un host, y el 3720 es un nodo remoto que funciona como concentrador y enrutador .

SNA sobre Token-Ring

Los nodos VTAM/NCP PU4 conectados a redes IBM Token Ring pueden compartir la misma infraestructura de red de área local con estaciones de trabajo y servidores. NCP encapsula los paquetes SNA en tramas Token Ring, lo que permite que las sesiones fluyan a través de una red Token Ring. La encapsulación y desencapsulación se realizan en el chip 3745.

SNA sobre IP

A medida que las entidades que utilizaban mainframes buscaban alternativas a sus redes basadas en 37XX, IBM se asoció con Cisco a mediados de la década de 1990 y juntos desarrollaron Data-Link Switching (DLSw). DLSw encapsula paquetes SNA en datagramas IP, lo que permite que las sesiones fluyan a través de una red IP. La encapsulación y desencapsulación se realizan en enrutadores Cisco en cada extremo de una conexión DLSw entre pares. En el sitio local, o mainframe, el enrutador utiliza la topología Token Ring para conectarse de forma nativa a VTAM. En el extremo remoto (usuario) de la conexión, un emulador de tipo PU 2 (como un servidor de puerta de enlace SNA) se conecta al enrutador par a través de la interfaz LAN del enrutador. Los terminales de usuario final suelen ser PC con software de emulación 3270 definido para la puerta de enlace SNA. La definición de tipo 2 de PU de VTAM/NCP se convierte en un nodo principal conmutado que puede ser local a VTAM (sin un NCP), y se puede definir una conexión de "línea" utilizando varias soluciones posibles (como una interfaz Token Ring en el 3745, una estación de canal LAN 3172 o un procesador de interfaz de canal compatible con Cisco ESCON ).

Competidores

La arquitectura de red propietaria para los mainframes Honeywell Bull es la Arquitectura de Sistemas Distribuidos (DSA). [ 27 ] El paquete de comunicaciones para DSA es VIP . DSA tampoco es compatible con el acceso de clientes. Los mainframes Bull están equipados con Mainway para traducir DSA a TCP/IP y los dispositivos VIP se reemplazan por emulaciones de terminal TNVIP ( GLink , Winsurf ). GCOS 8 admite TNVIP SE sobre TCP/IP.

La arquitectura de red para los mainframes de Univac era la Arquitectura de Computación Distribuida (DCA), y la arquitectura de red para los mainframes de Burroughs era la Arquitectura de Red de Burroughs (BNA); tras su fusión para formar Unisys , ambas fueron proporcionadas por la empresa resultante. Ambas estaban prácticamente obsoletas en 2012. International Computers Limited (ICL) proporcionó su Arquitectura de Procesamiento de Información (IPA).

DECnet [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] es un conjunto de protocolos de red creados por Digital Equipment Corporation , lanzado originalmente en 1975 para conectar dos minicomputadoras PDP-11 . Evolucionó hasta convertirse en una de las primeras arquitecturas de red peer-to-peer , transformando así a DEC en una potencia de redes en la década de 1980.

La SNA también compitió con la Interconexión de Sistemas Abiertos ( OSI ) de la ISO , un intento de crear una arquitectura de red independiente de proveedores que fracasó debido a los problemas del " diseño por comité ". Los sistemas OSI son muy complejos, y la gran cantidad de partes involucradas requería una amplia flexibilidad que perjudicaba la interoperabilidad de dichos sistemas, que era el objetivo principal desde el principio.

Durante muchos años, IBM no consideró el conjunto de protocolos TCP/IP como una alternativa viable, en parte debido a la falta de control sobre la propiedad intelectual. La publicación en 1988 del RFC 1041 , de Yakov Rekhter , que define una opción para ejecutar sesiones IBM 3270 a través de Telnet , reconoce explícitamente la demanda de interoperabilidad en el centro de datos. Posteriormente, el IETF amplió este trabajo con varios RFC adicionales. TN3270 (Telnet 3270), definido por dichos RFC, admite conexiones directas cliente-servidor al mainframe mediante un servidor TN3270 en el mainframe y un paquete de emulación TN3270 en el equipo del usuario final. Este protocolo permite que las aplicaciones VTAM existentes (CICS, TSO) se ejecuten con pocos o ningún cambio respecto a la SNA tradicional, al admitir el protocolo de terminal 3270 tradicional sobre la sesión TCP/IP. Este protocolo se utiliza ampliamente para reemplazar la conectividad SNA heredada más que Data-Link Switching (DLSw) y otras tecnologías de reemplazo de SNA. Existe una variante similar TN5250 (Telnet 5250) para el IBM 5250 . 

Implementaciones de SNA que no son de IBM

El software SNA, que no era de IBM, permitía que otros sistemas, además de los de IBM, se comunicaran con los mainframes y los ordenadores de gama media AS/400 de IBM utilizando los protocolos SNA.

Algunos proveedores de sistemas Unix, como Sun Microsystems con su línea de productos SunLink SNA, incluido el servidor PU2.1, [ 31 ] y Hewlett-Packard / Hewlett Packard Enterprise , con su producto SNAplus2, [ 32 ] proporcionaron software SNA.

Microsoft introdujo SNA Server para Windows en 1993; [ 33 ] ahora se llama Microsoft Host Integration Server .

Digital Equipment Corporation tenía VMS/SNA para VMS . [ 34 ] También estaban disponibles paquetes de software SNA de terceros para VMS, como los productos VAX Link de Systems Strategies, Inc., [ 34 ] .

Hewlett-Packard ofreció SNA Server y SNA Access para sus sistemas HP 3000. [ 35 ]

Brixton Systems desarrolló varios paquetes de software SNA, vendidos bajo el nombre "Brixton ", [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] como Brixton BrxPU21, BrxPU5, BrxLU62 y BrxAPPC, para sistemas como estaciones de trabajo de Hewlett-Packard , [ 39 ] y Sun Microsystems . [ 40 ]

IBM admitió el uso de varias implementaciones de software no IBM de APPC/PU2.1/LU6.2 para comunicarse con z/OS , incluyendo SNAplus2 para sistemas de HP , [ 41 ] Brixton 4.1 SNA para Sun Solaris , [ 42 ] y SunLink SNA 9.1 Support para Sun Solaris. [ 43 ]

Véase también

Notas explicativas

  1. Sin embargo, el simulador 3745, Communications Controller for Linux (CCL), todavía está disponible.

Notas

  1. Peter H. Lewis (14 de mayo de 1989). "Un enlace para todos los sistemas operativos" . The New York Times . Consultado el 15 de septiembre de 2022 .
  2. ( Schatt 1991 , p. 227) . 
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Referencias

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  • Repositorio de documentos de arquitectura del taller de implementadores de APPN
  • Los protocolos SNA son bastante técnicos.
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