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01.06.1990 - 

Zahl der 3270-Emulationen wird die der 3270-Terminals übertreffen

Trends und Lösungsansätze in der PC-Host-Kommunikation

*Petra Alesi ist Systemanalytikerin bei MBB in München.

Insellösungen zu vermeiden sollte das Ziel eines jeden Unternehmens sein. Wichtig ist daher die Integration existierender und neuer DV-Einrichtungen zu einem einheitlichen Kommunikationssystem. Dieses Ziel gewinnt im Zeitalter der PCs und der dadurch bedingten Selbständigkeit der Anwender immer mehr an Bedeutung. Der folgende Artikel befaßt sich daher mit den Möglichkeiten der Integration von PCs in die Welt der Großrechner.

Der steigende Einsatz von PCs in Unternehmen hat auch auf den 32'70-Markt Auswirkungen. Eine IDC-Studie zeigt, daß das herkömmliche 3270-Terminal vermehrt durch einen PC, der mit einer 3270-Emulation ausgestattet ist, ersetzt wird (siehe Abbildung 1). IDC erwartet, daß bis Mitte der 90er Jahre die Zahl der installierten 3270-Emulationen die der 3270-Terminals übertreffen wird. Die Gesamtanzahl der 3270-Emulationen setzt sich zusammen aus CUT- und DFT-Einzelplatzlösungen, das heißt PC-Host-Verbindungen, sowie Gateway-Lösungen, also LAN-Host-Verbindungen.

Die 3270-Umgebung und das SAA-Konzept

Bis heute überwiegen die CUT-Einzelplatzlösungen als Ersatz für einfache 3270-Coax-Terminals wie das 3278-oder 3279-Terminal. CUT-Emulatoren bieten gegenüber den DFT-Lösungen zwar weniger Funktionen (nur eine Host-Session, eingeschränkte Grafik- und Druckmöglichkeiten, kein Netzwerkeinsatz), sind aber in der Anschaffung um bis zu 500 Mark billiger. Der Anteil von Gateway-Lösungen am gesamten Emulationsmarkt betrug laut IDC 1988 nur 22 Prozent. Infolge wachsender Netzwerkinstallationen wird sich diese Rate bis 1993 auf etwa 57 Prozent erhöhen.

Den Trend in der PC-Host-Koppelung beeinflußt nicht zuletzt entscheidend die 1987 von IBM angekündigte System Anwendungs Architektur (SAA). SAA erweitert das hierarchische SNA-Konzept um echte Peer-zu-Peer-Verbindungen. Wesentlicher Bestandteil des SAA-Moduls Common Communications Support (CCS) ist die APPC-Schnittstelle LU 6.2, die den Einsatz von intelligenten Datenstationen erfordert. Mit LU 6.2 zeigt sich zusätzlich zu der oben beschriebenen Tendenz, von Einzelplatz- zu Gateway-Lösungen zu gelangen, noch ein weiterer Trend: die Kommunikation zwischen beliebigen Anwendungen als Basis für Cooperative Processing (Verbundverarbeitung) einzusetzen.

Anfang der 70er Jahre entwickelte IBM eine Reihe von Hard- und Softwareprodukten, um den Anwendern Zugang zu den an Großrechner installierten Applikationen zu gewähren. Für die Kommunikation wurden Terminals und verschiedene Steuereinheiten eingesetzt. Das so entstandene 3270-Netz ist heute in fast allen größeren Unternehmen zu finden. Die für die Kommunikation zwischen den 3270-Komponenten erforderlichen Regeln und Protokolle sind in der System Netzwerk Architektur (SNA) zusammengefaßt. Als Ein- und Ausgabeeinheiten dienten anfangs "dumme" Terminals, die im Laufe der 80er Jahre im Zuge der Verbreitung der PCs vermehrt durch intelligente Datenstationen ersetzt wurden.

Zahlreiche Hersteller entwickelten 3270-Emulatoren, deren Funktionsumfang im Laufe der Zeit immer umfangreicher und komplexer wurde. Der Einsatz von 3270-Emulatoren am PC erfordert vom verantwortlichen Netzadministrator Kenntnisse über das SNA-Konzept und über die notwendigen Definitionen auf seiten der Hosts und PCs. Dies ist besonders für die effiziente Analyse und Beseitigung von Fehlersituationen wichtig. SNA schafft sogenannte logische Einheiten, durch die ein Anwender oder ein Anwendungsprogramm Zugang zum 3270-Netz und damit zu anderen Kommunikationspartnern erhält. Die zugrundeliegende Hardware definiert SNA nicht, wodurch das gesamte Netz von Hardware-Änderungen unabhängig wird. Das SNA-Konzept ist in Schichten aufgebaut, wobei jede Schicht gewisse Aufagaben (Services) für die Kommunikation übernimmt. Das gesamte Schichtenmodell umfaßt sieben Ebenen. SNA selbst standardisiert nur die Schichten 2 bis 6 (siehe Abbildung 2).

Die Schichten 1 bis 3 übernehmen Netzwerk-Kontrollaufgaben (Path Control Services),

sie bestimmen für die Netzwerk-Anschlußpunkte (NAU) den optimalen Weg durch das Netz (Routing). Die Schichten 4 bis 7 haben dann die Aufgabe, die gewünschten Informationen durch das Netz zu transportieren und die Netzwerk-Ressourcen verfügbar zu machen. Diese Aufgaben werden auch NAU-Services genannt. Netzwerk-Anschlußpunkte (Network Addressable Units) sind logische Komponenten des Netzes, die adressierbar sind.

Es gibt drei Typen von NAUs:

- Logical Unit (LU),

- Physical Unit (PU) und

- System Services Control Point (SSCP).

Die LU ist in Form von Software oder Microcode in den verschiedenen 3270-Komponenten (Terminals, Drucker, PCs mit 3270-Emulator, Steuereinheiten und Mainframe) implementiert. Sie hat die Aufgabe, Ressourcen für die Kommunikation bereitzustellen und den Informationsaustausch zwischen den Endanwendern zu managen. Ein Endanwender im Sinne von SNA kann eine Person oder eine Applikation sein.

SNA definiert die folgenden LU-Typen:

- LU1 beschreibt den SNA Character Datenstrom (SCS) für Drucker.

- LU2 legen den 3270-Datenstrom für 3270-Terminals fest.

- LU3 regelt den 3270-Datenstrom (DSC) für Drucker.

- LU6.2 steuert die Programm-zu-Programm-Kommunikation zwischen Applikationen.

Voraussetzung für die Kommunikation zwischen Endanwendern im Netz ist, daß die LU- Definitionen übereinstimmen. Will ein Anwender zum Beispiel am PC Daten aus einem Buchhaltungsprogramm des Hosts abrufen, so muß sowohl die Host-Applikation als auch das Emulationsprogramm am PC beziehungsweise die Steuereinheit den LU-Typ 2 unterstützen und auch definiert haben.

PC-Rolle hängt von Verbindung zum Host ab

Die PU repräsentiert den Netzwerkknoten und die physikalische Verbindung zwischen den Netzwerkknoten. Ihre Aufgabe ist es, den Datenfluß auf den Leitungen sowie die Leitungsprotokolle zu kontrollieren. Das PU-Kontrollprogramm (PUCP) ist pro Knoten (Node) in Form von Software oder Microcode implementiert.

SNA definiert die folgenden PU-Typen:

- PU5 repräsentiert den /370 Host (Host-Node).

- PU4 stellt den Communication Controller Node dar.

- PU2 ist ein hierarchischer Cluster Controller Node.

- PU2.1 heißt ein Cluster (Controller im nicht-hierarchischen SNA-Netz (Peer-zu-Peer-Netz).

Der Begriff hierarchisch beschreibt die Art der Beziehung zwischen dem Host-Node und anderen Knoten. In einem hierarchischen SNA-Netz sind alle Knoten vom Host-Node abhängig, das heißt, die gesamte Kommunikation läuft über den Host und nur wenn dieser zustimmt, kann eine Kommunikation zwischen den Endanwendern und/oder Applikationen erfolgen. Dem PU-Typ 5 müssen daher alle im 3270-Netz verfügbaren LUs und PUs bekannt sein (siehe Abbildung 3).

Welche Rolle ein PC mit 3270-Emulation spielt, hängt von der Art der physikalischen Verbindung zum Host ab. Der PC wird zum Beispiel als PU2 definiert, wenn das Emulationsprogramm auch die Funktionen eines Cluster Controllers übernimmt. Wenn aber eine Coax-Verbindung zwischen PC und Cluster Controller besteht, repräsentiert nur der Cluster Controller eine PU2, nicht der PC. Dies gilt auch für ein 3270-Terminal, das via Coax mit der Steuereinheit verbunden ist.

Die zentrale Intelligenz des /370-Hosts sitzt im sogenannten SSCP (System Services Control Point), einer Implementierung verschiedener Programme im VTAM (Virtual Terminalcommunication Access Method). VTAM ist eine Software, die aus mehreren Programmen besteht und deren wesentliche Aufgabe es ist, das gesamte SNA-Netz zu verwalten und zu kontrollieren. SSCP enthält eine Reihe von Tabellen, in denen jede einzelne PU und LU mit den spezifischen Eigenschaften definiert ist.

Controller bestimmt die Netzwerkadresse

Für die exakte Beschreibung einer LU gibt es sogenannte Profiles, die beschreiben, was eine LU kann, welche Protokolle sie verwendet etc. VTAM arbeitet bei Remote-Verbindungen eng mit dem Netzwerk-Kontrollprogramm NCP im Communication Controller zusammen, das ähnlich dem SSCP im Host aufgebaut ist. Zur erfolgreichen PC-Host-Kopplung müssen alle LUs und PUs im VTAM und bei Remote-Verbindungen auch im NCP richtig und übereinstimmend definiert sein. Bei Einsatz eines Cluster Controllers sind die entsprechenden Definitionen dort ebenso vorzunehmen.

Der Cluster Controller bestimmt, welche 3270-Komponente welche Netzwerkadresse erhält. Jeder Port der Steuereinheit wird mit einer oder mehreren LU-Adressen belegt.

Der Einsatz von VTAM und NCP entlastet das Betriebssystem weitgehend von spezifischen Netzwerk-Aufgaben, das Betriebssystem kann sich so auf seine eigentlichen Aufgaben konzentrieren.

Die jeweilige Konfiguration der VTAM- und NCP-Tabellen sowie des Cluster Controllers hängt von zahlreichen Parametern ab, zum Beispiel vom Betriebsystem, vom Typ des Communication Controllers beziehungsweise Cluster Controllers, vom Leitungsprotokoll und von der Art der physikalischen Verbindung zum Host.

Alternative Lösungen zur PC-Host-Integration

Die Möglichkeiten, einen PC mit dem Host zu verbinden, sind vielfältig. Die Entscheidung für die eine oder andere Lösung hängt wesentlich davon ab, welche Systemumgebung bereits besteht und wie viele PCs mit dem Host verbunden werden sollen. Folgende Alternativen stehen zur Wahl:

- Einzelplatzlösung, das heißt, ein PC wird mit dem Host verbunden,

- Gatewaylösung, das heißt, mehrere PCs in einem lokalen Netz kommunizieren mit dem Host über einen Gateway-PC,

- direkte Token-Ring-Einbindung, das heißt, mehrere PCs in einem Token-Ring (TRN) sollen mit dem Host über eine im TRN integrierte Steuereinheit Verbindung aufnehmen.

Die physikalische Verbindung zwischen PCs und Host kann erfolgen über:

- Wählleitung (Telefonleitung),

- Standleitung (exklusive Leitung) und

- Datex-P (X.25).

Der Markt bietet heute zvvei Möglichkeiten: Hersteller, die für jede Lösungsalternative unterschiedliche Produkte anbieten, und Hersteller, die mehrere Lösungsansätze in einem Produkt vereinen.

Die zweite Richtung wird insbesondere von IBM vertreten. Zu den Herstellern der ersten Gruppe gehören unter anderem DCA, Novell, AST, Exycon. Der Trend bewegt sich hin zu Produkten, die für mehrere Verbindungslösungen konfigurierbar sind. Die Ankündigung von OS/2 EE V1.2 durch IBM hat diesen Trend wesentlich beeinflußt. Dies wird auch dadurch deutlich, daß die IBM-Konkurrenten ebenfalls Komplettlösungen ähnlich dem OS/2 EE V1.2 für dieses Jahr in Aussicht gestellt haben, zum Beispiel DCA den Comm Server und die Comm Workstation als Teil der ganz neuen Produktfamilie Select oder Exycon das Produkt Exygate/2. Die Hersteller setzen mit diesen neuen Produkten den Schwerpunkt auf die Koppelung von lokalen Netzen mit dem Host, weniger auf Einzelplatzlösungen. Dazu gehört auch die Integration von DOS-und OS/2-Workstations sowie eine möglichst weitgehende Unterstützung der CUA- und CCS-Richtlinien aus dem SAA-Konzept.

CUA-Konformität heißt Kompatibilität mit der Presentation-Manager-Oberfläche von OS/2 EE. CCS-Konformität bedeutet, neben den heutigen hierarchischen SNA-Netzen auch Peer-zu-Peer-Verbindungen zu unterstützen.

Einzelplatzösungen als klassische Methode

Die Verbindung eines einzelnen PCs mit dem Host ist eine klassische Methode, die auch heute noch weit verbreitet ist. Diese Lösungen sind bekannt unter dem Namen Koax-Anbindung oder 3278/79-Emulation. Der PC wird via Koax-Kabel an die Steuereinheit angeschlossen und belegt dort einen Port (physikalischen Anschlußpunkt). Die Steuereinheit selbst kann lokal oder remote zum Host stehen (vergleiche Abbildung 3) sowie je nach Typ und Modell auf zwei unterschiedliche Arten konfiguriert werden:

- im CUT-Mode und im

- im DFT-Mode.

Für den Anwender stellen sich beide Konfigurationen unterschiedlich dar. Im CUT-Mode kann gleichzeitig nur eine Anwendung aktiv sein, im DFT-Mode dagegen bis zu fünf Anwendungen (Sessions). Per Hotkey ist es möglich, von einer Applikation in die andere zu springen. Unterstützt der Emulator oder das Terminal eine Window-Technik, so sind für den Anwender mehrere Fenster und damit auch Applikationen gleichzeitig sichtbar (siehe Abbildung 4).

Jede Session belegt eine logische Adresse in der Steuereinheit und repräsentiert ein logisches Terminal. Bei einer CUT-konfigurierten Steuereinheit kann einem Port nur eine logische Adresse zugeordnet werden, bei einer DFT-konfigurierten Steuereinheit können pro Port bis zu fünf logische Adressen vergeben werden.

Alle Eingaben. die ein Anwender unter Einsatz eines CUT-Emulators oder CUT-Terminals über die Tastatur macht, werden ohne jede Verarbeitung an die Steuereinheit weitergereicht.

Ein DFT-Terminal dagegen besitzt eigene Intelligenz, der Cluster Controller wird entlastet, da ein Teil der Verarbeitung im Terminal beziehungsweise im PC selbst stattfindet. DFT-Emulatoren, die hier zum Einsatz kommen können, sind zum Beispiel IBM Personal Communication/3270 oder Irmax DFT von DCA. Im CUT-Bereich zählt Irma2 von DCA zu den am häufigsten verwendeten Emulatoren.

Sollen sehr viele PCs mit dem Host kommunizieren, sind die beschriebenen Einzelplatzlösungen nicht ökonomisch. Hier eignet sich eher ein Gateway oder eine integrierte Token-Ring-Lösung.

Eine Gateway-Lösung reduziert Hardwarekosten

Eine Gateway-Lösung reduziert die pro PC anfallenden Hardwarekosten erheblich. Das Gateway ist ein meist dediziert eingesetzter PC, der durch ein Coax- oder SDLC-Board direkte Verbindung zum Host besitzt und die Aufgabe hat, für LAN-Workstations die Kommunikation mit dem Host herzustellen und zu verwalten.

Zusätzlich zu der weiter oben beschriebenen Koax-Anbindung gibt es Emulatoren, die auch die Funktionen der Steuereinheit übernehmen und diese damit ersetzen. Die Verbindung zwischen Gateway-PC und Host erfolgt in diesem Fall über synchrone Modems und das Leitungsprotkoll SDLC.

Die gesamte Gateway-Lösung umfaßt die Gateway-Hard- und Software sowie eine Workstations-Software für die einzelnen im Netz integrierten PCs. Pro Workstation werden je nach Hersteller zwischen fünf und acht Sessions unterstützt. Das Gateway selbst muß eine entsprechende Anzahl von Sessions verfügbar machen. DCA unterstützt beispielsweise mit dem Irmalan SDLC-Gateway bis zu 128 Sessions, IBM mit Personal Communications/3270 bis zu 253 Sessions über eine SDLC-Verbindung.

Die meisten Hersteller bieten heute Serverlizenzen an, das heißt, daß eine bestimmte Anzahl von PCs das Gateway gleichzeitig nutzen können und die Workstation-Software selbst in der Regel beliebig oft kopiert werden darf.

Zahlreiche Gateway-Lösungen sind heute unter DOS implementiert. Mit der Einführung von OS/2 entstand die Forderung, neben DOS- auch OS/2-Workstations zu integrieren und auch das Gateway selbst unter OS/2 zu implementieren. Es gibt dazu Ankündigungen verschiedener Hersteller - das wohl bekannteste Announcement machte IBM mit OS/2 EE V1.2. Der Communication Manager der neuen OS/2-Version wird neben einer SDLC-Einzelplatzlösung auch eine Gateway-Konfiguration und eine direkte Token-Ring-Einbindung erlauben.

Da über ein Gateway unter Umständen sehr viele PCs kommunizieren, ergeben sich Einschränkungen in der Performance. Das Gateway wirkt als Flaschenhals je nach Anzahl aktiver Sessions. Dieser Nachteil kann durch Einsatz mehrerer Gateways pro LAN minimiert werden oder auch durch die nachfolgend beschriebene Lösung.

Die Methode der PC-Host-Kopplung, die IBM sehr oft empfielt, ist die Integration des

Clusler Controllers oder Communication Controllers in den Token-Ring (TRN). Dazu wird

ein sogenannter TIC (Token Interface Coupler) benötigt. Integriert werden können auf diese Weise zum Beispiel 3174-Steuereinheiten, 3745-Communication-Controller, die 9370-Mainframes und die AS/400 (vergleiche auch Abbildung 3).

Gateway-Funktionen übernimmt der im TRN integrierte Controller, ein Gateway-PC wird dadurch überflüssig. Die Workstations im Netz, die mit dem Host kommunizieren, haben nur eine Workstation-Software installiert, zum Beispiel IBM OS/2 EE, IBM Personal Communications/3270 oder Irmalan SNA W/S Stand-alone von DCA. Diese Verbindungsart ist die Basis einer Peer-zu-Peer-Kommunikation zwischen PCs im Netz und dem Mainframe.

Die Performance, also die Antwortzeit, kann gegenüber einer Gateway-Lösung erheblich verbessert werden. Die Nachteile einer direkten TRN-Einbindung liegen bei den relativ hohen Kosten einer Erstinstallation. Eine Steuereinheit mit TIC beziehungsweise die Nachrüstung einer Steuerheit kostet zwischen 15 000 und 30 000 Mark je nach Typ und Modell, abgesehen von den Kosten zur Einrichtung des Token-Ring-Netzwerks selbst. Ein zweiter Nachteil ergibt sich aus den erforderlichen Definitionen beim Host. Jeder PC im LAN muß als physikalische Einheit (PU) definiert werden, wobei die PU-Definition zirka 8 KB Speicher des Hosts belegt. Wird ein Gateway eingesetzt, ist nur dieses als PU am Host in die entsprechenden Tabellen einzutragen. Veränderungen im LAN durch Hinzufügung neuer PCs müssen daher genau mit dem Systemverantwortlichen im Rechenzentrum abgesprochen werden.

Da diese beschriebene Methode nur in einem Token-Ring-Netz realisierbar ist, ergibt sich

dadurch für das Unternehmen eine Einschränkung in der Netzwerk-Auswahl. Gateway-Lösungen bieten in dieser Hinsicht eine größere Freiheit, da in der Regel alle Netbios-kompatiblen Netze unterstützt werden. Auch Aspekte des Netzwerk-Managements und Benutzerservices sind zu berücksichtigen. Ein Gateway kann sich durch dedizierten Einsatz lokal im Benutzerservice befinden und so direkt vom Netzwerk-Administrator betreut werden. Bei einer direkten TRN-Einbindung steht jede einzelne Workstation im Netz dezentral beim Anwender, so daß die für die Kommunikationen erforderlichen Definitionen dort lokal vorgenommen werden müssen.

Jede der aufgezeigten Methoden hat Vor- und Nachteile. Die Entscheidung für die eine oder andere Lösung hängt entscheidend davon ab, welche Systemumgebung im Unternehmen bereits besteht und was das strategische Ziel des Unternehmens hinsichtlich Zentralisierung beziehungsweise Dezentralisierung ist.

Einfluß von SAA auf PC-Host-Kommunikation

Das Hauptziel von IBMs SAA-Konzept ist es, eine standardisierte Umgebung für die Implementierung von Applikationen auf verschiedenen Rechnersystemen zu schaffen. Die SAÁ-konformen Hardwareplattformen umfassen derzeit die /370-Systeme, AS/400 und die PS/2-Rechnerfamilie. SAA bildet die Basis für Applikationen, die eine Verteilung von Daten und/oder Software über mehrere vernetzte Systeme hinweg erlauben. Diese neue Form der Kommunikation heißt auch Cooperative Processing (Verbundverarbeitung). Applikationen werden zunächst aufgesplittet und dann wieder in ein vernetztes System integriert.

SAA definiert, wie Applikationen in einer Verbundverarbeitung verteilt werden können und welche Art von Konfigurations-Umgebungen es dafür geben kann. Ein Beispiel dafür wäre die Verteilung von Dialog- und Präsentationsaufgaben auf eine intelligente Datenstation (PC), während die Programmverarbeitung selbst im Host stattfindet. Die Integration der Verbundverarbeitung kann in einem hierarchischen SNA-Netz oder in einer Peer-zu-Peer-Umgebung auf Basis von LU6.2 erfolgen.

Trend geht in Richtung Token-Ring-Einbindung

Abschließend kann festgehalten werden, daß der Trend in der PC-Host-Kommunikation, der wesentlich durch IBM beinflußt wird, in Richtung Verbundverarbeitung und direkte Token-Ring-Einbindung geht. Da jedoch eine breite Basis an Coax-Installationen und Gateway-Lösungen existiert und es andererseits noch kaum Applikationen für Verbundverarbeitung am Markt gibt, wird sich diese neue Entwicklung nur langsam etablieren.

Abkürzungen: CUT = Control Unit Terminal (eine Host-Session); DFT = Distributed Function Terminal (fünf Host-Sessions); SNA = System Netzwerk Architektur; APPC = Advanced Program-to-Program Communication; LU = Logical Unit; PU = Physical Unit; NAU = Network Addressable Unit; SDLC = Synchronous Data Link Control; SAA = System Anwendungs Architektur; CCS = Common Communication Support; CUA = Common User Access