Token Ring standarta tīklos tiek izmantots kopīgs datu pārraides līdzeklis, kas sastāv no kabeļa segmentiem, kas savieno visas tīkla stacijas gredzenā. Token Ring tīkli darbojas ar diviem bitu pārraides ātrumiem – 4 Mb/s un 16 Mb/s.

Gredzens tiek uzskatīts par kopīgu koplietojamo resursu, un, lai tam piekļūtu, tiek izmantots nevis nejaušs algoritms, kā Ethernet tīklos, bet gan deterministisks, kura pamatā ir gredzena lietošanas tiesību nodošana pa stacijām noteiktā secībā. Lai nodrošinātu staciju piekļuvi fiziskajai videi, ap gredzenu cirkulē īpaša formāta un mērķa rāmis - marķieris (žetons).

Saņemot marķieri, stacija to analizē, vajadzības gadījumā modificē un, ja tai nav datu pārraidīšanai, nodrošina tā virzīšanu uz nākamo staciju. Stacija, kurai ir pārraidāmi dati, saņemot marķieri, noņem to no gredzena, kas tai dod tiesības piekļūt fiziskajam nesējam un pārraidīt savus datus. Pēc tam šī stacija pa bitiem nosūta zvanā noteiktā formāta datu rāmi. Pārsūtītie dati vienmēr iet pa gredzenu vienā virzienā no vienas stacijas uz otru.

Kad datu rāmis nonāk vienā vai vairākās stacijās, šīs stacijas kopē šo kadru sev un ievieto šajā kadrā saņemšanas apstiprinājumu. Stacija, kas izsniedza datu rāmi gredzenam, saņemot to atpakaļ ar saņemšanas apstiprinājumu, noņem šo kadru no gredzena un izdod jaunu marķieri, lai citas tīkla stacijas varētu pārraidīt datus.

16 Mbps Token Ring tīkli izmanto nedaudz atšķirīgu algoritmu, lai piekļūtu gredzenam, ko sauc par marķiera agrīna atbrīvošana. Saskaņā ar to stacija nosūta piekļuves marķieri nākamajai stacijai tūlīt pēc kadra pēdējā bita pārraides beigām, negaidot šī kadra atgriešanos pa gredzenu ar apstiprinājuma bitu. Šajā gadījumā caurlaidspēja gredzeni tiek izmantoti efektīvāk un tuvojas 80% no nominālā.

Priekš dažādi veidi ziņojumiem, pārsūtītajiem datiem var piešķirt dažādus prioritātes.

Katrai stacijai ir mehānismi, lai atklātu un labotu tīkla traucējumus, kas radušies pārraides kļūdu vai pārejošu parādību dēļ (piemēram, kad stacija savienojas un atvienojas).

Ne visas ringa stacijas ir vienādas. Viena no stacijām ir apzīmēta kā aktīvs monitors, kas nozīmē papildu atbildību par gredzena pārvaldīšanu. Aktīvais monitors kontrolē taimautu ringā, izveido jaunus žetonus (ja nepieciešams), lai saglabātu darba stāvoklis un noteiktos apstākļos ģenerē diagnostikas kadrus. Aktīvais monitors tiek atlasīts, kad tiek inicializēts zvans, un jebkura tīkla stacija var darboties kā šis monitors. Ja monitors kāda iemesla dēļ sabojājas, pastāv mehānisms, ar kura palīdzību pārējās stacijas (rezerves monitori) var vienoties par to, kurš no tiem būs jaunais aktīvais monitors.

Token Ring ir trīs dažādi rāmju formāti:

datu rāmis;

Pārtraucoša secība.

Šo tehnoloģiju IBM izveidoja 1984. gadā. Token Ring tīkli darbojas ar 4 un 16 Mbps bitu pārraides ātrumu. Sajaukšana strādā pie dažādi ātrumi vienā gredzenā nav atļauts. Šī tehnoloģija ir sarežģītāka nekā Ethernet. Ir vairākas sākotnējās kļūdu tolerances īpašības. Šāds tīkls izmanto tīkla robotu vadības funkcijas, kas darbojas pēc principa atsauksmes. Šis princips darbojas gredzenveida struktūrā. Nosūtītais rāmis vienmēr atgriežas pie sūtītāja. Dažreiz tīkla kļūdas tiek atrisinātas automātiski. Kas samazina.

Šādā tīklā loma tiek izmantota aktīvs monitors lai kontrolētu šo tīklu. Šāds monitors tiek izvēlēts, pievienojot gredzenu, un galvenais atlases parametrs ir stacijas MAC adreses maksimālā vērtība. Ja tīkla darbības laikā monitors nesūta īpašu kadru ik pēc 3 sekundēm, tiek atlasīts jauns monitors. Viena no iespējām ir izlases veida monitora izvēle iespējamie iemesli.

Šādā tīklā katra stacija vienmēr saņem datus tikai no iepriekšējās tīkla stacijas un pārraida datus uz nākamo staciju uz gredzena. Nosūtītie dati vienmēr pārvietojas vienā virzienā pa gredzenu. Kad kadrs iziet cauri mērķa stacijai, stacija, atpazinusi tās adresi, kopē rāmi pie sevis un ievieto rāmī uztveršanas apstiprinājuma datus. 1. att. parādīts šādas topoloģijas algoritms. Attēlā parādīta paketes A nosūtīšana gredzenā, kas sastāv no 6 stacijām. Pakete iet no 1. stacijas uz 3. Braucot garām 3. stacijai (mērķim), paketē A ir divas zīmes - zīme A, ka pakete ir atpazīta, un zīme C, ka tā ir kopēta. Kad pakete atgriežas 1. stacijā, tā atpazīst paketi pēc parametra, ko iekļāvis saņēmējs (stacija 3), un noņem to no gredzena. strādā šeit.

Žetona turēšanas laiks ir koplietotā datu nesēja īpašumtiesību laiks tīklā, ko ierobežo konstante. Kad laiks ir beidzies, stacijai jāpārtrauc personas datu pārraide un jānodod žetons tālāk pa gredzenu. Tipiskais marķiera turēšanas laiks ir 10 ms, un maksimālais kadrs 802.5 standartā nav definēts. 4 Mbit/s tīkliem - 4 KB, bet 16 Mbit/s - 16 KB. Tas tiek darīts, lai stacijai būtu laiks pārraidīt vismaz vienu kadru. Tas tiek darīts, lai uzlabotu.

1. attēls

Ir arī kadru prioritātes - no 0 (zemākā) līdz 7 (augstākā). Stacija var turēt marķieri tikai tad, ja kadra prioritāte ir zemāka par pārraidīto personīgo kadru tālāk tīklā. Pretējā gadījumā stacijai ir jānodod marķieris, to neturot.

Tehnoloģiju fiziskais slānis

Tīkls sākotnēji tika izveidots, izmantojot arī sauc vairākas piekļuves ierīces. Tīklā var būt līdz 260 mezgliem. Tīklam ir fiziska zvaigžņu topoloģija un loģiskā gredzena topoloģija. Šī tīkla centrmezgli var būt aktīvi vai pasīvi. Pasīvs centrs savieno portus, lai stacijas izveidotu gredzenu. Tas nepastiprina un neveic sinhronizāciju. Aktīvs centrs pilda arī signāla pastiprināšanas funkcijas. Un to var saukt par atkārtotāju. Ar daudziem pasīviem centrmezgliem signāla pastiprinātāja lomu uzņemas signāla pastiprinātāja loma, un sinhronizācijas lomu uzņemas aktīvais monitora adapteris.

Token Ring tehnoloģija ļauj īstenot dažādi veidi kabeļi: UTP-3, STP-1, UTP-6 un optiskās šķiedras kabelis. Šajā topoloģijā nav stingru ierobežojumu maksimālajam gredzena garumam un staciju skaitam. Visi marķiera saglabāšanas parametri utt. ir konfigurējami. Tātad jūs varat būvēt jebkurā mērogā.

FDDI iezīmes

Šī tehnoloģija ir tiešs Token Ring pēctecis. Šis tīkls ir balstīts uz diviem optiskās šķiedras gredzeniem, kas nodrošina rezerves un primāro ceļu informācijas pārvietošanai starp mezgliem. Divu gredzenu klātbūtne ir galvenais līdzeklis, lai palielinātu kļūdu toleranci FDDI tīklā. Atšķirības starp FDDI un Token Ring:

• Marķiera turēšanas laiks FDDI tīklā ir atkarīgs no zvana slodzes, bet tikai asinhronai satiksmei.
• Nav kadru prioritāšu, ir divas klases - sinhronā un asinhronā. Sinhronais vienmēr tiek apkalpots pat tad, kad gredzens tiek restartēts.

FDDI tīklā stacijas un centrmezglus iespējams savienot divos veidos.

• Duālais savienojums— vienlaicīgs savienojums ar sekundāro un primāro gredzenu.
• Viens savienojums— savienojums tikai ar primāro gredzenu.

Savienojuma paņēmieni parādīti 2. att. Un pārkonfigurācijas tehnika ir parādīta 3. attēlā.

2. attēls

Token Ring piekļuves metodi izstrādāja IBM, un tā joprojām ir galvenā tehnoloģija vietējie tīkli, lai gan tas nav tik populārs kā Ethernet. Datu pārraides ātrums vecākās marķieru tīklu versijās ir 4 Mbit/s vai 16 Mbit/s, bet jaunajos ātrgaitas tīklos – 100 Mbit/s. Token gredzena komunikācijas metode izmanto fizisko zvaigžņu topoloģiju apvienojumā ar gredzena topoloģijas loģiku. Pat ja katrs mezgls ir savienots ar centrālo centrmezglu, pakete pārvietojas no mezgla uz mezglu tā, it kā nebūtu sākuma un beigu punktu. Katrs mezgls ir savienots ar citiem, izmantojot daudzstaciju piekļuves vienību (MAU). MAU ir specializēts centrmezgls, kas nodrošina pakešu pārraidi caur slēgtu datoru ķēdi. Tā kā paketes ceļo pa gredzenu, darbstacijās vai MAU nav terminatoru.

Marķieris- īpašs rāmis, kas tiek nepārtraukti pārraidīts ap gredzenu, lai noteiktu brīdi, kad konkrēts mezgls var nosūtīt paketi. Šis kadrs ir 24 bitus garš un sastāv no trim 8 bitu laukiem: sākuma karoga (SD), piekļuves kontroles lauka (AC) un beigu karoga (ED). Sākuma zīme ir signālu kombinācija, kas atšķiras no citiem signāliem tīklā, kas novērš lauka nepareizu interpretāciju. Šķiet, ka trūkst datu signāla. Šo unikālo astoņu bitu kombināciju var atpazīt tikai kā kadra sākuma (SOF) karoga sākumu.

Piekļuves kontroles lauks (8 bitu) norāda, vai marķierim ir pievienots rāmis, kas satur datus, tas ir, šis lauks nosaka, vai rāmis nes datus vai arī to var brīvi izmantot kāds mezgls. Terminators ir arī unikāli kodēts bezdatu signāls. Tā astoņi biti ir signāls, ko nevar sajaukt ar sākuma zīmi vai interpretēt kā datus. Šī marķiera daļa nosaka, vai mezglam joprojām ir jāpārraida nākamie kadri (pēdējā kadra ID). Tajā ir arī informācija par citu staciju atklātajām kļūdām.

Lielākajā daļā implementāciju vienam gredzenam var būt tikai viens marķieris, lai gan IEEE specifikācijas pieļauj divus marķierus tīklos, kas darbojas ar ātrumu 16 Mb/s un vairāk. Pirms mezgls sāk pārraidīt, tam ir jāpārtver marķieris. Kamēr aktīvais mezgls nav beidzies, neviens cits mezgls nevar iegūt pilnvaru un pārsūtīt datus. Stacija, kas ir ieguvusi marķieri, izveido rāmi, kura sākumā ir sākuma karogs un piekļuves kontroles lauks. Terminators tiek novietots dotā rāmja galā. Saņemtais rāmis tiek nosūtīts ap gredzenu un pārraidīts, līdz tas sasniedz mērķa mezglu. Mērķa mezgls maina divu bitu vērtības, norādot, ka rāmis ir sasniedzis galamērķi un dati ir nolasīti. Pēc tam mērķa mezgls ievieto rāmi atpakaļ tīklā, kur tas tiek nodots apkārt gredzenam, līdz sūtīšanas stacija saņem rāmi un pārbauda, ​​vai tā ir to saņēmusi. Pēc tam sūtītāja stacija ģenerē nākamo kadru ar marķieri un iekapsulētajiem datiem vai izveido marķieri bez datiem, atgriežot marķieri gredzenā, lai cita stacija varētu to izmantot.

Attēlā 3.3. attēlā parādīts marķiera gredzena rāmis ar marķiera laukiem, kas pievienoti datu laukiem. Pirmos 16 bitus aizņem sākuma atribūts un piekļuves kontroles lauki. Tālāk nāk rāmja vadības lauks. Šis lauks identificē rāmi kā datu rāmi vai kā rāmi, kas paredzēts tīkla pārvaldībai (piemēram, kā rāmi, kas satur kodus tīkla kļūdas). Nākamie divi lauki ir 16 vai 48 biti gari un tiek izmantoti adresēšanai. Pirmajā laukā ir mērķa mezgla adrese, bet otrajā laukā ir avota mezgla adrese. Nākamais ir maršrutēšanas datu lauks (RIF), kura garums ir 144 biti vai mazāk. Šajā laukā ir sākotnējie maršrutēšanas dati, ko var izmantot OSI modeļa tīkla slānī.

Rīsi. 3.3. 802.5 Token Ring rāmja formāta bitu attēlojums

Nākamajiem trim laukiem — mērķa pakalpojuma piekļuves punkta (DSAP) laukam, avota pakalpojuma piekļuves punkta (SSAP) laukam un vadības (CTRL) laukam — ir tāda pati funkcionalitāte un izmērs kā 802.3 un Ethernet II kadros. DSAP lauks identificē mērķa resursdatora SAP, un SSAP lauks norāda, no kura piekļuves punkta rāmis tika nosūtīts, piemēram, Novell vai TCP/IP. 8 vai 16 bitu vadības lauks nosaka, vai kadrā ir dati vai kļūdu kontroles informācija. Datu lauks seko vadības laukam. Tajā ir dati vai kļūdu kodi, ko izmanto tīkla pārvaldībai. Datu laukam nav iepriekš definēta izmēra. 32 bitu kontrolsummas (FCS) lauks tiek izmantots, lai pārbaudītu visa kadra integritāti. Tāpat kā Ethernet rāmis, tas izmanto kodētas atlaišanas pārbaudes (CRC) algoritmu, lai nodrošinātu, ka signāls tiek nosūtīts un saņemts pareizi. Kontrolsummai saņemtajā kadrā ir jāatbilst nosūtītajai vērtībai.

Marķiera pēdējā daļa, terminators, seko kadra kontrolsummas laukam. Šajā laukā ir informācija, kas informē saņēmēju mezglu, ka ir sasniegts kadra beigas. Laukā ir arī norādīts, vai nākamais kadrs tiks nosūtīts no avota mezgla, vai arī šis ir pēdējais. Turklāt šajā laukā var būt informācija, ka citas stacijas ir atklājušas kļūdas kadrā. Ja kadrā ir kļūda, tas tiek noņemts no tīkla un pēc tam nosūtīts mezgls atkārtoti.

Pēdējais lauks marķiera gredzena kadrā ir 8 bitu kadra statusa lauks. Divi šī lauka biti ir īpaši svarīgi sūtītājam mezglam: adreses atpazīšanas bits norāda, ka mērķa mezgls "redzēja" savu adresi kadrā; Kadra kopēšanas bits nosaka, vai mērķa mezgls ir nokopējis nosūtīto kadru, vai arī ir bijušas kļūdas.

Katrā marķiera gredzenā viens mezgls darbojas kā aktivitātes monitors vai dispečers. Parasti šos uzdevumus veic pirmā stacija, kas atklāta pēc tīkla palaišanas. Dispečers ir atbildīgs par pakešu sinhronizāciju visā tīklā un par jauna marķiera rāmja ģenerēšanu, ja rodas problēmas. Ar dažu sekunžu intervālu dispečers uz MAC apakšslāni izsūta apraides kadru, norādot, ka dispečers darbojas. Apraides rāmis vai pakete tiek adresēta visiem tīkla mezgliem. Citi darbstaciju mezgli ir rezerves dispečeri. Periodiski tie ģenerē apraides kadrus, ko sauc par gaidstāves dispečeru klātbūtnes kadriem, apstiprinot mezglu stāvokli un to spēju nomainīt aktīvo dispečeru, ja tas neizdodas.

Apraides rāmis tiek ģenerēts OSI modeļa saites slānī, un tā mērķa lauks ir aizpildīts ar binārajiem kadriem. Apraides pakete tiek ģenerēta OSI modeļa tīkla slānī tīklos, izmantojot IP protokolu. Tā galamērķa adrese ir 255.255.255.255. Papildus apraidēm ir arī vienvirziena paketes, kuras tiek pārraidītas tikai uz mērķa mezglu, kuram ir paredzēta konkrēta pakete. Turklāt ir multiraides paketes, kuras sūtītājs nosūta vairākiem mērķa mezgliem, un katrs no šiem mezgliem saņem paketes kopiju.

Ja nav apraides no aktīvajiem vai gaidstāves kontrolleriem, gredzens pāriet "bākas" stāvoklī. Šis stāvoklis sākas, kad kāds mezgls ģenerē tā saukto bākas rāmi, kas norāda uz kādas kļūdas noteikšanu. Zvans mēģina automātiski novērst kļūdu, piemēram, piešķirot jaunu aktīvu pārvaldnieku, ja sākotnējais pārvaldnieks neizdodas. Pēc bākas izstarojuma stāvokļa ieiešanas datu marķieru pārsūtīšana tiek pārtraukta, līdz problēma tiek atrisināta.

Žetonu gredzeni ir ļoti izturīga topoloģija, un tāpēc tos dažreiz izmanto kritiskās konfigurācijās. Viena no marķieru gredzenu priekšrocībām Ethernet tīklos ir tā, ka tie reti piedzīvo apraides vētras vai strīdus starp darbstacijām. Ethernet tīklos dažreiz notiek apraides vētra, kad liels skaits datoru vai ierīču mēģina vienlaikus pārsūtīt datus vai kad datori vai ierīces iestrēgst pārraides cilpā. Tīkla konflikti rodas arī Ethernet tīklos, ja bojāts tīkla adapteris turpina pārraidīt apraides paketes, neskatoties uz to, ka tīkls ir aizņemts. Šādas problēmas marķieru tīklos ir reti sastopamas, jo datus vienlaikus var pārsūtīt tikai viens mezgls.

Token Ring tehnoloģiju 1970. gados izstrādāja IBM. Tīkli, kas izveidoti uz Token Ring bāzes, bija paredzēti apmaiņas ātrumam 4 un 16 Mbit/s ar segmentu skaitu līdz 250. IEEE pieņēma šo tehnoloģiju kā IEEE 802.5 standartu 1985. gadā. Tajā pašā laikā topoloģija nav norādīta IEEE 802.5 standartā, un tīkla vide nav regulēta.

Datu pārraides shēma. Stacija var sākt pārraidīt datus tikai pēc tam, kad no iepriekšējās stacijas ir saņēmis īpašu kadra -B piekļuves marķieri. Ja stacija ir gatava pārraidīt datus, tad

• 1) sūtīšanas mezgls:
  • gaida žetonu,
  • tver marķieri (ieslēgts noteikts laiks, pēc kura stacijai jāpabeidz sava nākamā kadra pārraide un jāpārsūta piekļuves marķieris uz nākamo staciju),
  • maina vienu bitu marķierī, pārvēršot marķieri par kadra sākuma karogu B, ievieto rāmī nosūtāmo informāciju,
  • nosūta kadru uz nākamo staciju;
• 2) tīklā pārraidītais kadrs pārvietosies pa tīklu no stacijas uz staciju, līdz sasniegs mezglu, kuram tas ir adresēts;
• 3) galamērķa mezgls:
  • kopē nepieciešamo informāciju,
  • iestata kopijas karogu (FCI), apstiprinot veiksmīgu kadra piegādi galamērķim,
  • atgriež rāmi tīklā,
  • rāmis turpina pārvietoties pa tīklu no stacijas uz staciju, līdz B sasniedz nosūtīšanas mezglu, kur tas tiek iznīcināts; Pārbaudot API (mērķa rāmja atpazīšanas indikators), tiek pārbaudīts, vai mērķa stacija ir savienota ar tīklu.

Prioritātes sistēma. Token Ring kadrā divi lauki ir atbildīgi par piekļuves kontroli - prioritāte Un rezervācija.

Stacija var iegūt marķieri tikai tad, ja tās prioritāte ir vienāda ar marķiera prioritāti vai augstāka par to. Ja marķieris jau ir notverts un pārveidots informācijas rāmī, tad tikai stacija, kuras prioritāte ir augstāka par nosūtīšanas stacijas B, var rezervēt marķieri nākamajam ciklam.

Stacijām, kuras ir paaugstinājušas marķiera prioritāti, pēc pārraides pabeigšanas tā ir jāatjauno.

Fiziskā saikne

Token Ring tīkla topoloģiju var aplūkot no diviem aspektiem:

• loģiski - gredzens;
• fiziski - zvaigzne.

Atsevišķas stacijas ir savienotas ar tīklu, izmantojot īpašus centrmezglus - vairākas piekļuves ierīces (Multistation Access Unit, MSAU), kuras ir savstarpēji savienotas, veidojot gredzenu (4.11. un 4.12. att. MSAU var veikt šādas funkcijas: centralizēt uzdevumu konfigurācijā, izslēgt bojātās stacijas, kontrolēt tīkla darbību u.c.). Lai savienotu kabeli ar MSAU, tiek izmantoti speciālie B savienotāji, kas nodrošina gredzena aizvērtību pat tad, kad abonents ir atvienots no tīkla. Kabelis satur divas atšķirīgi virzītas sakaru līnijas. MSAU satur apvedceļa relejus, lai izslēgtu stacijas no gredzena.

Rīsi. 4.11.

Tīkla kļūmju un kļūdu noteikšanas un novēršanas mehānismi.

Token Ring tīkliem ir vairāki mehānismi tīkla kļūmju un kļūdu noteikšanai un novēršanai:

• funkciju piešķiršana vienai no stacijām aktīvs monitors, kas pilda centrālā sinhronizācijas avota lomu citām tīkla stacijām, noņem no gredzena bezgalīgi cirkulējošos kadrus, ģenerē jaunus kadrus un uzrauga tīkla darbību, no gredzena noņemot stacijas, kas ir bojāto kadru avots;
• MSAU pārprogrammēšana, lai pārbaudītu problēmas un, ja nepieciešams, selektīvi noņemtu stacijas no ringa;
• "signalizācijas" izmantošana ( bākugunis) algoritms:
• - stacija, kas konstatē tīkla kļūdu, nosūta signāla datu bloku, norādot defektu domēns, sastāv no stacijas,

tas, kas ziņo par kļūdu, tā tuvākais aktīvais kaimiņš, kas atrodas lejup pa informācijas plūsmu, un viss pa vidu;

Signalizācija tiek inicializēta automātiskās pārkonfigurācijas process (automātiska pārkonfigurācija), kurā mezgli, kas atrodas neveiksmīgajā domēnā, automātiski veic diagnostiku, mēģinot pārkonfigurēt tīklu ap neveiksmīgo zonu.

Rīsi. 4.12.

Datu bloka formāts. Uz Token Ring balstītos tīklos cirkulē divu veidu datu bloki: marķieru bloki(4.13. att.) un datu/komandu bloki(4.14. att.).

Rīsi. 4.13.

Rīsi. 4.14.

Marķiera bloks ir 3 baitus garš. Datu blokam un komandu blokam var būt dažādi izmēri atkarībā no informācijas lieluma nulles.

Datu bloki satur informāciju augstāka līmeņa protokoliem, un komandu bloki satur vadības informāciju.

Lauks Sāciet atdalītāju(1 baitu garš) norāda marķiera (vai datu/komandu bloka) sākumu, satur signālu struktūras, kas to atšķir no pārējā datu bloka.

Lauks piekļuves kontrole (piekļuves kontrole)(garums 1 baits) satur šādus komponentus:

• prioritārā joma;
• rezervācijas lauks;
• marķiera bits, ko izmanto, lai atšķirtu marķieri un datu/instrukciju blokuB;
• monitora bits, ko izmanto aktīvais monitors, lai noteiktu, vai kāds gredzenā esošais bloks cirkulē nepārtraukti vai nē.

Lauks Beigu norobežotājs(garums 1 baits) signalizē par marķiera (vai datu/komandu bloka) beigām, satur arī bitu, lai norādītu uz bojātu bloku, un bitu, lai identificētu bloku, kas ir pēdējais loģiskajā secībā. Lauks Frame Control(garums 1 baits) norāda bloka satura B veidu - datus vai vadības informāciju. Vadības blokos šis lauks norāda vadības informācijas veidu. Lauki sūtītāja adrese Un saņēmēja adrese identificēt galamērķi B un avota stacijas. IEEE 802.5 adreses garums ir 6 baiti. Lauks datiB (dati) satur pārsūtītos datus. Šī lauka garumu ierobežo gredzena marķiera turēšanas laiks. Lauks čekas summa (FCS) satur B kontrolsumma, atkarībā no datu bloka satura, ar kura palīdzību tiek pārbaudīta kadra integritāte.

Pieteikums. Uz Token Ring tehnoloģiju balstītu tīklu var izmantot lietojumprogrammām, kurām nepieciešams paredzams latentums un augsta uzticamība, piemēram, tīklos, kas saskaras ar lieldatoriem.

Priekšrocības un trūkumi

Priekšrocības:

• tīklos, kuru pamatā ir Token Ring tehnoloģija, nevar rasties sadursmes, jo tikai viena stacija, kas ir notvērusi marķieri, var pārraidīt informāciju tīklā, pārējās stacijas ir spiestas gaidīt marķiera atbrīvošanu;
• Varat aprēķināt maksimālo laiku, kas paies, pirms jebkura tīkla stacija varēs sākt pārraidīt datus.

Trūkumi:

• Token Ring tehnoloģija ir patentēts standarts (IBM);
• Token Ring tehnoloģija ir praktiski pārtraukusi savu attīstību;
• tīklu veidošana, pamatojoties uz Token Ring tehnoloģiju, nav kļuvusi plaši izplatīta.

• Kad informācijas bloks cirkulē ap gredzenu, tīklā nav marķiera. Tāpēc citas stacijas, kas vēlas pārraidīt informāciju, ir spiestas gaidīt.

Token-Ring tīklu IBM ierosināja 1985. gadā (pirmā versija parādījās 1980. gadā). Tas bija paredzēts visu veidu IBM ražoto datoru savienošanai tīklā. Tas vien, ka to atbalsta IBM lielākais ražotājs datortehnika, norāda, ka viņai jāpievērš īpaša uzmanība. Taču tikpat svarīgi ir tas, ka Token-Ring pašlaik ir starptautiskais standarts IEEE 802.5 (lai gan pastāv nelielas atšķirības starp Token-Ring un IEEE 802.5). Tas liek šis tīkls tādā pašā statusa līmenī kā Ethernet.

Token-Ring tika izstrādāts kā uzticama alternatīva Ethernet. Un, lai gan Ethernet tagad aizstāj visus citus tīklus, Token-Ring nevar uzskatīt par bezcerīgi novecojušu. Ar šo tīklu ir savienoti vairāk nekā 10 miljoni datoru visā pasaulē.

IBM ir darījis visu, lai nodrošinātu pēc iespējas plašāku sava tīkla izplatību: detalizēta dokumentācija ir izlaista līdz ķēdes shēmas adapteri. Tā rezultātā daudzi uzņēmumi, piemēram, 3COM, Novell, Western Digital, Proteon un citi, sāka ražot adapterus. Starp citu, NetBIOS koncepcija tika izstrādāta tieši šim tīklam, kā arī citam tīklam - IBM PC Network. Ja iepriekš izveidotajā datortīklā Tīkla programmas NetBIOS tika saglabāts iebūvēts adapterī pastāvīgā atmiņa, tad Token-Ring tīkls jau izmantoja programmu, kas emulē NetBIOS. Tas ļāva elastīgāk reaģēt uz aparatūras funkcijām un saglabāt saderību ar augstāka līmeņa programmām.

Token-Ring tīklam ir gredzena topoloģija, lai gan ārēji tas vairāk izskatās pēc zvaigznes. Tas ir saistīts ar faktu, ka atsevišķi abonenti (datori) pieslēdzas tīklam nevis tieši, bet caur īpašiem centrmezgliem vai daudzpiekļuves ierīcēm (MSAU vai MAU - Multistation Access Unit). Fiziski tīkls veido zvaigžņu gredzena topoloģiju (sk. 7. attēlu). Patiesībā abonenti joprojām ir apvienoti gredzenā, tas ir, katrs no tiem pārraida informāciju vienam kaimiņu abonentam un saņem informāciju no cita.

7. attēls. Token-Ring tīkla zvaigžņu gredzenu topoloģija

Hub (MAU) ļauj centralizēt konfigurācijas iestatījumus, atvienot bojātus abonentus, uzraudzīt tīkla darbību utt. (Skatīt 8. attēlu). Tas neveic nekādu informācijas apstrādi.

8. attēls. Token-Ring tīkla abonentu savienošana gredzenā, izmantojot centrmezglu (MAU)

Katram abonentam koncentrators izmanto īpašu maģistrāles pieslēguma bloku (TCU - Trunk Coupling Unit), kas nodrošina automātiska ieslēgšanās abonents zvana, ja tas ir savienots ar centrmezglu un darbojas pareizi. Ja abonents atvienojas no koncentratora vai tas ir bojāts, TCU automātiski atjauno gredzena integritāti bez iejaukšanās. šī abonenta. TCU iedarbina signāls līdzstrāva(tā sauktā "fantoma" strāva), kas nāk no abonenta, kurš vēlas pievienoties gredzenam. Abonents var arī atvienoties no gredzena un veikt pašpārbaudes procedūru (10. attēlā galēji pa labi abonents). "Fantoma" strāvai nav nekādas ietekmes uz informatīvais signāls, jo signālam gredzenā nav nemainīgas sastāvdaļas.

Strukturāli centrmezgls ir autonoma vienība ar desmit savienotājiem priekšējā panelī (sk. 9. attēlu).

9. attēls. Token-Ring centrmezgls (8228 MAU)

Astoņi centrālie savienotāji (1...8) paredzēti abonentu (datoru) savienošanai, izmantojot adaptera kabeļus vai radiālos kabeļus. Divi tālākie savienotāji: ieeja RI (Ring In) un izeja RO (Ring Out) tiek izmantoti savienošanai ar citiem centrmezgliem, izmantojot īpašus maģistrāles kabeļus (Path kabelis). Koncentrators ir pieejams pie sienas un galda versijās.

Ir gan pasīvie, gan aktīvie MAU koncentratori. Aktīvs centrmezgls atjauno signālu, kas nāk no abonenta (tas ir, tas darbojas kā Ethernet centrmezgls). Pasīvais centrmezgls neatjauno signālu, tas tikai atjauno sakaru līnijas.

Centrmezgls tīklā var būt vienīgais (kā 10. attēlā), šajā gadījumā gredzenā ir slēgti tikai tam pievienotie abonenti. Ārēji šī topoloģija izskatās kā zvaigzne. Ja tīklam jāpievieno vairāk nekā astoņi abonenti, tad vairāki centrmezgli ir savienoti ar maģistrāles kabeļiem un veido zvaigžņu gredzena topoloģiju.

Gredzena topoloģija ir ļoti jutīga pret gredzena kabeļa pārtraukumiem. Lai palielinātu tīkla dzīvotspēju, Token-Ring nodrošina tā saukto gredzenu locīšanas režīmu, kas ļauj apiet pārtraukuma punktu.

Normālā režīmā rumbas ir savienotas gredzenā ar diviem paralēliem kabeļiem, bet informācija tiek pārraidīta tikai pa vienu no tiem (skat. 10. attēlu).

10. attēls. MAU sapludināšana normālā režīmā

Viena kabeļa atteices (pārraušanas) gadījumā tīkls pārraida pa abiem kabeļiem, tādējādi apejot bojāto posmu. Tajā pašā laikā pat tiek saglabāta centrmezgliem pievienoto abonentu apiešanas kārtība (sk. 11. attēlu). Tiesa, gredzena kopējais garums palielinās.

Vairāku kabeļu bojājumu gadījumā tīkls sadalās vairākās daļās (segmentos), kas nav savstarpēji savienotas, bet pilnībā darbojas (sk. 12. attēlu). Tīkla maksimālā daļa paliek savienota tāpat kā iepriekš. Protams, tas vairs neglābj tīklu kopumā, bet ļauj, pareizi sadalot abonentus starp centrmezgliem, saglabāt ievērojamu daļu bojātā tīkla funkciju.

Vairākus centrmezglus var strukturāli apvienot grupā, klasterī, kuras ietvaros abonenti ir savienoti arī gredzenā. Klasteru izmantošana ļauj palielināt vienam centram pieslēgto abonentu skaitu, piemēram, līdz 16 (ja klasterī ir divi centrmezgli).

11. attēls. Gredzena sabrukšana, ja kabelis ir bojāts

12. attēls. Gredzena sadalīšanās vairāku kabeļu bojājumu dēļ

IBM Token-Ring vispirms tika izmantots kā pārraides līdzeklis tīklā. vītā pāra, gan neaizsargāts (UTP), gan ekranēts (STP), bet pēc tam parādījās aparatūras opcijas koaksiālais kabelis, kā arī optiskās šķiedras kabelim FDDI standartā.

Pamata specifikācijas klasiskā Token-Ring tīkla versija:

maksimālais IBM 8228 MAU tipa centrmezglu skaits ir 12;

maksimālais abonentu skaits tīklā ir 96;

maksimālais kabeļa garums starp abonentu un centrmezglu ir 45 metri;

maksimālais kabeļa garums starp centrmezgliem ir 45 metri;

maksimālais kabeļa garums, kas savieno visus rumbas, ir 120 metri;

datu pārraides ātrums - 4 Mbit/s un 16 Mbit/s.

Visi norādītie raksturlielumi attiecas uz neekranēta vītā pāra kabeļa izmantošanu. Ja tiek izmantots cits pārraides līdzeklis, tīkla veiktspēja var atšķirties. Piemēram, izmantojot ekranētu vītā pāra (STP), abonentu skaitu var palielināt līdz 260 (nevis 96), kabeļa garumu - līdz 100 metriem (nevis 45), centrmezglu skaitu - līdz 33, un rumbas savienojošā gredzena kopējais garums - līdz 200 metriem . Optiskās šķiedras kabelisļauj palielināt kabeļa garumu līdz diviem kilometriem.

Lai pārsūtītu informāciju uz Token-Ring, tiek izmantots divfāžu kods (precīzāk, tā versija ar obligātu pāreju bitu intervāla centrā). Tāpat kā jebkurai zvaigžņu topoloģijai, nav nepieciešami papildu elektriskie pieslēgumi vai ārējie zemējuma pasākumi. Pārrunas veic tīkla adapteru un centrmezglu aparatūra.

Lai savienotu kabeļus, Token-Ring izmanto RJ-45 savienotājus (neekranētam vītā pāra), kā arī MIC un DB9P. Vadi kabelī savieno savienotāja kontaktus ar tādu pašu nosaukumu (tas ir, tiek izmantoti tā sauktie “taisnie” kabeļi).

Token-Ring tīkls tā klasiskajā versijā ir zemāks par Ethernet tīklu gan pieļaujamā izmēra, gan maksimālā abonentu skaita ziņā. Pārsūtīšanas ātruma ziņā Token-Ring pašlaik ir pieejams 100 Mbps (High Speed ​​​​Token-Ring, HSTR) un 1000 Mbps (Gigabit Token-Ring) versijās. Uzņēmumi, kas atbalsta Token-Ring (tostarp IBM, Olicom, Madge), neplāno pamest savu tīklu, uzskatot to par cienīgs konkurents Ethernet.

Salīdzinot ar Ethernet aprīkojumu, Token-Ring aprīkojums ir ievērojami dārgāks, jo tajā tiek izmantota sarežģītāka apmaiņas pārvaldības metode, tāpēc Token-Ring tīkls nav kļuvis tik plaši izplatīts.

Tomēr atšķirībā no Ethernet tīkls Token-Ring turas daudz labāk augsts līmenis slodze (vairāk nekā 30-40%) un nodrošina garantētu piekļuves laiku. Tas ir nepieciešams, piemēram, rūpnieciskajos tīklos, kur aizkavēta reakcija uz ārēju notikumu var izraisīt nopietnus negadījumus.

Token-Ring tīklā tiek izmantota klasiskā marķiera piekļuves metode, tas ir, ap gredzenu pastāvīgi cirkulē marķieris, kuram abonenti var pievienot savas datu paketes (sk. 13. attēlu). Tas nozīmē tik svarīgu šī tīkla priekšrocību kā konfliktu neesamība, taču ir arī trūkumi, jo īpaši nepieciešamība kontrolēt marķiera integritāti un tīkla darbības atkarību no katra abonenta (ja darbības traucējumi, abonents ir jāizslēdz no gredzena).

13. attēls. Klasiskā marķiera piekļuves metode

Maksimālais laiks paketes pārsūtīšanai uz Token-Ring ir 10 ms. Ja maksimālais abonentu skaits ir 260, pilns zvana cikls būs 260 x 10 ms = 2,6 s. Šajā laikā visi 260 abonenti varēs pārsūtīt savas paketes (ja, protams, viņiem būs ko pārraidīt). Šajā pašā laikā bezmaksas marķieris noteikti sasniegs katru abonentu. Šis pats intervāls ir Token-Ring piekļuves laika augšējā robeža.

Katram tīkla abonentam (tā tīkla adapterim) ir jāveic šādas funkcijas:

pārraides kļūdu identificēšana;

tīkla konfigurācijas kontrole (tīkla atjaunošana, ja abonentam, kurš ir pirms viņa ringā, neizdodas);

daudzu tīklā pieņemto laika attiecību kontrole.

Liels skaits funkciju, protams, sarežģī un palielina tīkla adaptera aparatūras izmaksas.

Lai pārraudzītu marķiera integritāti tīklā, tiek izmantots viens no abonentiem (tā sauktais aktīvais monitors). Tajā pašā laikā viņa aprīkojums neatšķiras no citiem, bet gan viņa programmatūra uzraudzīt laika attiecības tīklā un, ja nepieciešams, izveidot jaunu marķieri.

Aktīvais monitors veic šādas funkcijas:

palaiž riņķī marķieri darba sākumā un kad tas pazūd;

regulāri (reizi 7 sekundēs) ziņo par savu klātbūtni ar īpašu kontroles paketi (AMP - Active Monitor Present);

noņem no gredzena paketi, kuru nav noņēmis abonents, kurš to nosūtījis;

uzrauga pieļaujamo pakešu pārraides laiku.

Aktīvais monitors tiek izvēlēts, kad tīkls ir inicializēts, tas var būt jebkurš tīkla dators, bet parasti tas kļūst par pirmo tīklam pievienoto abonentu. Abonents, kurš kļuvis par aktīvu monitoru, tīklā iekļauj savu buferi (shift register), kas nodrošina to, ka žetons ietilps gredzenā pat ar minimālu gredzena garumu. Šī bufera izmērs ir 24 biti 4 Mbps un 32 biti 16 Mbps.

Katrs abonents pastāvīgi uzrauga, kā aktīvais monitors pilda savus pienākumus. Ja kāda iemesla dēļ aktīvais monitors neizdodas, tiek aktivizēts īpašs mehānisms, caur kuru visi pārējie abonenti (rezerves, rezerves monitori) nolemj piešķirt jaunu aktīvo monitoru. Lai to izdarītu, abonents, kurš konstatē aktīvā monitora kļūmi, nosūta vadības paketi (marķiera pieprasījuma paketi) ar savu MAC adresi gar gredzenu. Katrs nākamais abonents salīdzina MAC adresi no paketes ar savu. Ja tas savu adresi mazāk, tas nodod paketi bez izmaiņām. Ja tas ir vairāk, tas iestata savu MAC adresi paketē. Aktīvais monitors būs abonents, kura MAC adrese ir lielāka nekā citiem (viņam trīs reizes jāsaņem atpakaļ pakete ar savu MAC adresi). Aktīvā monitora atteices pazīme ir tā nespēja veikt kādu no uzskaitītajām funkcijām.