Kada buvo standartizuota token ring technologija? Fizinis Token Ring technologijos sluoksnis. Pirmenybė prieiga prie žiedo

Token Ring prieigos metodą sukūrė IBM ir jis išlieka viena iš pagrindinių vietinių tinklų technologijų, nors ir nebėra toks populiarus kaip Ethernet. Duomenų perdavimo greitis senesnėse markerinių tinklų versijose yra 4 Mbit/s arba 16 Mbit/s, o naujuose sparčiuosiuose tinkluose – 100 Mbit/s. Žetonų žiedo ryšio metodas naudoja fizinę žvaigždės topologiją kartu su žiedo topologijos logika. Nors kiekvienas mazgas yra prijungtas prie centrinio mazgo, paketas juda iš mazgo į mazgą taip, tarsi nebūtų pradžios ir pabaigos taškų. Kiekvienas mazgas yra prijungtas prie kitų naudojant kelių stočių prieigos bloką (MAU). MAU yra specializuotas centras, užtikrinantis paketų perdavimą uždara kompiuterių grandine. Kadangi paketai keliauja aplink žiedą, darbo vietose ar MAU nėra terminatorių.

Žymeklis- specialus rėmelis, kuris nuolat perduodamas aplink žiedą, siekiant nustatyti momentą, kada tam tikras mazgas gali išsiųsti paketą. Šis kadras yra 24 bitų ilgio ir susideda iš trijų 8 bitų laukų: pradžios vėliavėlės (SD), prieigos kontrolės lauko (AC) ir pabaigos vėliavėlės (ED). Pradžios ženklas yra signalų, besiskiriančių nuo kitų tinklo signalų, derinys, kuris neleidžia neteisingai interpretuoti lauko. Panašu, kad trūksta duomenų signalo. Šis unikalus aštuonių bitų derinys gali būti atpažįstamas tik kaip kadro (SOF) vėliavėlės pradžia.

Prieigos valdymo laukas (8 bitų) rodo, ar kadras su duomenimis yra prijungtas prie prieigos rakto, tai yra, šis laukas nustato, ar kadras neša duomenis, ar yra laisvas naudoti kokiam nors mazgui. Terminatorius taip pat yra unikaliai užkoduotas be duomenų signalas. Jo aštuoni bitai reiškia signalą, kurio negalima supainioti su pradžios ženklu arba interpretuoti kaip duomenis. Ši žetono dalis nustato, ar mazgas vis tiek turi perduoti tolesnius kadrus (paskutinį kadro ID). Jame taip pat yra informacijos apie kitų stočių aptiktas klaidas.

Daugumoje diegimų viename žiede gali būti tik vienas prieigos raktas, nors IEEE specifikacijos leidžia naudoti du prieigos raktus tinkluose, veikiančiuose 16 Mbps ir didesniu greičiu. Prieš pradėdamas perduoti mazgas, jis turi perimti žetoną. Kol aktyvus mazgas nesibaigia, joks kitas mazgas negali gauti prieigos rakto ir perduoti duomenų. Žetoną gavusi stotis sukuria kadrą, kurio pradžioje yra pradžios vėliavėlė ir prieigos kontrolės laukas. Terminatorius dedamas nurodyto rėmelio gale. Gautas kadras siunčiamas aplink žiedą ir perduodamas tol, kol pasiekia tikslinį mazgą. Paskirties mazgas pakeičia dviejų bitų reikšmes, nurodydamas, kad kadras pasiekė tikslą ir kad duomenys buvo nuskaityti. Tada tikslinis mazgas grąžina kadrą atgal į tinklą, kur jis perduodamas aplink žiedą, kol siunčianti stotis gauna kadrą ir patikrina, ar jį gavo. Tada siunčiančioji stotis sugeneruoja kitą kadrą su žetonu ir inkapsuliuotais duomenimis arba sukuria žetoną be duomenų, grąžindama žetoną į žiedą, kad kita stotis galėtų jį naudoti.

Fig. 3.3 paveiksle parodytas žymeklio žiedo rėmelis su žymeklio laukais, pridėtais prie duomenų laukų. Pirmuosius 16 bitų užima starto atributas ir prieigos kontrolės laukai. Toliau ateina rėmo valdymo laukas. Šiame lauke kadras identifikuojamas kaip duomenų rėmelis arba kaip tinklo valdymui skirtas kadras (pavyzdžiui, kaip kadras su tinklo klaidų kodais). Kiti du laukai yra 16 arba 48 bitų ilgio ir naudojami adresavimui. Pirmame lauke yra paskirties mazgo adresas, o antrame lauke yra šaltinio mazgo adresas. Kitas yra maršruto duomenų laukas (RIF), kurio ilgis yra 144 bitai ar mažiau. Šiame lauke yra pradiniai maršruto parinkimo duomenys, kuriuos galima naudoti OSI modelio tinklo lygmenyje.

Ryžiai. 3.3. 802.5 Token Ring kadro formato bitų atvaizdavimas

Kiti trys laukai – tikslinio paslaugos prieigos taško (DSAP) laukas, šaltinio paslaugos prieigos taško (SSAP) laukas ir valdymo (CTRL) laukas – turi tokias pačias funkcijas ir dydį kaip 802.3 ir Ethernet II rėmeliuose. DSAP laukas identifikuoja paskirties pagrindinį SAP, o SSAP laukas nurodo, iš kurio prieigos taško kadras buvo išsiųstas, pvz., „Novell“ ar TCP/IP. 8 arba 16 bitų valdymo laukas nustato, ar kadre yra duomenų ar klaidų valdymo informacijos. Duomenų laukas seka valdymo lauką. Jame yra duomenų arba klaidų kodų, naudojamų tinklui valdyti. Duomenų laukas neturi iš anksto nustatyto dydžio. 32 bitų kontrolinės sumos (FCS) laukas naudojamas viso kadro vientisumui patikrinti. Kaip ir eterneto rėmas, jis naudoja koduotą atleidimo patikrinimo (CRC) algoritmą, kad užtikrintų, jog signalas būtų siunčiamas ir priimtas teisingai. Kontrolinė suma gautame kadre turi atitikti išsiųstą reikšmę.

Paskutinė žetono dalis, terminatorius, seka kadro kontrolinės sumos lauką. Šiame lauke yra informacija, kuri informuoja priimantįjį mazgą, kad kadro pabaiga pasiekta. Lauke taip pat nurodoma, ar kitas kadras bus išsiųstas iš šaltinio mazgo, ar šis kadras yra paskutinis. Be to, šiame lauke gali būti informacijos, kad kitos stotys aptiko kadre klaidų. Jei kadre yra klaida, jis pašalinamas iš tinklo ir siunčiantis mazgas siunčiamas iš naujo.

Paskutinis laukas žetonų žiedo rėmelyje yra 8 bitų kadro būsenos laukas. Du šio lauko bitai yra ypač svarbūs siunčiančiam mazgui: adreso atpažinimo bitas rodo, kad tikslinis mazgas „matė“ savo adresą, esantį kadre; Kadro kopijavimo bitas nustato, ar tikslinis mazgas nukopijavo išsiųstą kadrą, ar buvo klaidų.

Kiekviename žetonų žiede vienas mazgas veikia kaip veiklos stebėtojas arba dispečeris. Paprastai šias užduotis atlieka pirmoji stotis, aptikta paleidus tinklą. Dispečeris yra atsakingas už paketų sinchronizavimą tinkle ir naujo žetono kadro generavimą, jei kiltų problemų. Kelių sekundžių intervalais dispečeris išsiunčia transliacijos kadrą į MAC posluoksnį, nurodydamas, kad dispečeris veikia. Transliacijos kadras arba paketas adresuojamas visiems tinklo mazgams. Kiti darbo stočių mazgai yra atsarginiai dispečeriai. Periodiškai jie generuoja transliavimo kadrus, vadinamus budėjimo dispečerio buvimo rėmeliais, patvirtinančius mazgų būklę ir jų gebėjimą pakeisti aktyvųjį dispečerį, jei jis sugenda.

Transliacijos kadras generuojamas OSI modelio Link Layer, o jo paskirties laukas užpildomas dvejetainiais. Transliacijos paketas generuojamas OSI modelio tinklo lygmenyje tinkluose, kuriuose naudojamas IP protokolas. Jo paskirties adresas yra 255.255.255.255. Be transliacijų, yra ir vienkrypčių paketų, kurie perduodami tik į tikslinį mazgą, kuriam skirtas konkretus paketas. Be to, yra daugialypės siuntimo paketų, kuriuos siuntėjas siunčia į kelis tikslinius mazgus, o kiekvienas iš šių mazgų gauna paketo kopiją.

Jei nėra transliacijų iš aktyviųjų arba budėjimo režimo valdiklių, žiedas pereina į „švyturio“ būseną. Ši būsena prasideda, kai koks nors mazgas sugeneruoja vadinamąjį švyturio kadrą, rodantį, kad aptikta kokia nors klaida. Žiedas bando automatiškai išspręsti klaidą, pavyzdžiui, priskirdamas naują aktyvų valdytoją, jei pradinis valdytojas nepavyksta. Įėjus į švyturio skleidžiamą būseną, duomenų žetonų perdavimas sustabdomas, kol problema bus išspręsta.

Žetonų žiedai yra labai tvirta topologija, todėl kartais naudojami kritinėse konfigūracijose. Vienas iš žetonų žiedų pranašumų, palyginti su eterneto tinklais, yra tai, kad jie retai patiria transliuojamų audrų ar ginčų tarp darbo stočių. Transliacijos audra kartais kyla Ethernet tinkluose, kai vienu metu duomenis bando perduoti daug kompiuterių ar įrenginių arba kai kompiuteriai ar įrenginiai įstringa perdavimo kilpoje. Tinklo konfliktai taip pat atsiranda Ethernet tinkluose, kai sugedęs tinklo adapteris ir toliau perduoda transliavimo paketus, nepaisant to, kad tinklas yra užimtas. Tokios problemos žetonų tinkluose yra retos, nes vienu metu duomenis gali perduoti tik vienas mazgas.

12 paskaita.

Token Ring technologija (802.5)

Token Ring tinklai, kaip ir Ethernet tinklai, pasižymi bendra duomenų perdavimo terpe, kuri šiuo atveju susideda iš kabelių segmentų, jungiančių visas tinklo stotis į žiedą. Žiedas laikomas bendru bendru ištekliu, o prieiga prie jo reikalauja ne atsitiktinio algoritmo, kaip Ethernet tinkluose, o deterministinio, pagrįsto stočių tam tikra tvarka perduodant žiedo naudojimo teisę. Ši teisė perteikiama naudojant specialaus formato rėmelį, vadinamąžymeklis arba žetonas.

Token Ring tinklai veikia dviem bitų sparta: 4 ir 16 Mbps. Maišymo stotys, veikiančios skirtingu greičiu viename žiede, neleidžiamos. Token Ring tinkluose, veikiančiuose 16 Mbps, prieigos algoritmas yra šiek tiek patobulintas. Tai sudėtingesnė technologija, apibrėžianti tinklo veikimo stebėjimo procedūras, suteikdama jam atsparumo gedimams savybes. Kadangi dėl žiedo formos tinklo struktūros išsiųstas kadras visada grįžta į siuntimo stotį, kai kuriais atvejais aptiktos klaidos pašalinamos automatiškai, pavyzdžiui, atkuriamas prarastas žetonas. Kitais atvejais klaidos tik fiksuojamos, o jas šalina techninės priežiūros personalas rankiniu būdu.

Norint stebėti tinklą, viena iš stočių veikia kaip vadinamasis aktyvusis monitorius. Skambučio inicijavimo metu aktyvus monitorius pasirenkamas kaip stotis, turinti didžiausią MAC adreso reikšmę. Jei aktyvus monitorius sugenda, skambėjimo inicijavimo procedūra kartojama ir pasirenkamas naujas aktyvus monitorius. Kad tinklas aptiktų aktyvaus monitoriaus gedimą, pastarasis, būdamas darbinėje būsenoje, kas 3 sekundes generuoja specialų jo buvimo kadrą. Jei šis kadras tinkle nepasirodo ilgiau nei 7 sekundes, likusios tinkle esančios stotys pradeda naujo aktyvaus monitoriaus išrinkimo procedūrą.

Žetonų metodas norint pasiekti bendrinamą medijąsuteikia teisę patekti cikliškai žiedu nuo stoties iki stoties (55 pav.). Token Ring tinkle žiedą sudaro kabelio atkarpos, jungiančios kaimynines stotis. Taigi kiekviena stotis yra prijungta prie savo pirmtako ir įpėdinio ir gali susisiekti tik su jomis tiesiogiai. Kad stotims būtų suteikta prieiga prie fizinės terpės, aplink žiedą cirkuliuoja specialaus formato ir paskirties žetono rėmelis. Token Ring tinkle bet kuri stotis visada tiesiogiai gauna duomenis tik iš vienos stoties – tos, kuri yra ankstesnė ringe. Ši stotis vadinamaartimiausias aktyvus kaimynas, esantis prieš srovę (duomenys) Artimiausias aktyvus aukštupio kaimynas, NAUN. Stotis visada perduoda duomenis artimiausiam kaimynui pasroviui.

55 pav. Tinklo prieigos būdasŽetonų žiedas

Stotis, gavusi žymeklį, jį išanalizuoja ir, jei neturi duomenų perduoti, užtikrina jo perkėlimą į kitą stotį. Stotis, turinti perduoti duomenis, gavusi žetoną, pašalina jį iš žiedo, o tai suteikia teisę prieiti prie fizinės laikmenos ir perduoti jos duomenis. Tada ši stotis po bitų siunčia nustatyto formato duomenų kadrą į žiedą. Perduodami duomenys visada eina žiedu viena kryptimi iš vienos stoties į kitą. Rėmelyje pateikiamas paskirties adresas ir šaltinio adresas. Visos skambėjimo stotys po truputį perduoda kadrą, kaip kartotuvai. Jei kadras eina per paskirties stotį, tada, atpažinusi jo adresą, ši stotis nukopijuoja kadrą į savo vidinį buferį ir į kadrą įterpia patvirtinimo ženklą. Stotis, kuri išdavė duomenų rėmelį žiedui, gavusi jį atgal su gavimo patvirtinimu, pašalina šį kadrą iš žiedo ir perduoda į tinklą naują žetoną, kad kitos tinklo stotys galėtų perduoti duomenis. Šis algoritmas galioja dirbant 4 Mbit/s greičiu.

Bendrai naudojamos aplinkos Token Ring tinkle nuosavybės laikas yra ribotasžetonų laikymo laikas, po kurio stotis turi nustoti perduoti savo duomenis (leidžiama užbaigti esamą kadrą) ir perduoti žetoną toliau žiedu. Stotis gali turėti laiko perduoti vieną ar daugiau kadrų per žymeklio laikymo laiką, atsižvelgiant į kadrų dydį ir žymeklio laikymo laiką. Paprastai numatytasis prieigos rakto laikymo laikas yra 10 ms, o maksimalus kadro dydis neapibrėžtas 802.5 standarte. 4 Mbit/s tinklams dažniausiai yra 4 KB, o 16 Mbit/s tinklams – 16 KB. Taip yra dėl to, kad per žymeklio laikymo laiką stotis turi turėti laiko perduoti bent vieną kadrą. Esant 4 Mbit/s greičiui, per 10 ms galima perduoti 5000 baitų, o 16 Mbit/s greičiu – atitinkamai 20 000 baitų. Maksimalūs rėmo dydžiai buvo pasirinkti su tam tikra atsarga.

16 Mbps Token Ring tinklai taip pat naudoja šiek tiek kitokį prieigos prie žiedo algoritmą, vadinamą ankstyvu prieigos rakto išleidimu. Pagal ją, stotis perduoda prieigos žetoną kitai stočiai iš karto, kai baigiasi paskutinio kadro bito perdavimas, nelaukdama, kol šis kadras grįš žiedu su patvirtinimo bitu. Šiuo atveju žiedo pralaidumas išnaudojamas efektyviau, nes žiedu vienu metu juda kelių stočių kadrai. Tačiau bet kuriuo metu savo kadrus gali generuoti tik viena stotis – ta, kuriai šiuo metu priklauso prieigos raktas. Šiuo metu likusios stotys tik kartoja kitų žmonių kadrus, todėl žiedo padalijimo laike principas išsaugomas, tik paspartinama žiedo nuosavybės perdavimo procedūra.

Įvairių tipų žinutėms, siunčiamoms į kadrus, gali būti priskirti skirtingi prioritetai – nuo ​​0 (mažiausias) iki 7 (aukščiausias). Sprendimą dėl konkretaus kadro prioriteto priima siunčiančioji stotis (protokolas Token Ring gauna šį parametrą per kelių sluoksnių sąsajas iš viršutinio sluoksnio protokolų, pavyzdžiui, taikomosios). Žetonas taip pat visada turi tam tikrą einamąjį prioritetą. Stotis turi teisę konfiskuoti jai perduotą žetoną tik tuo atveju, jei kadro, kurį ji nori perduoti, prioritetas yra didesnis (arba lygus) tokeno prioritetui. Priešingu atveju stotis turi perduoti žetoną kitai ringo stočiai.

Aktyvus monitorius yra atsakingas už žymeklio ir vienintelės jo kopijos buvimą tinkle. Jei aktyvus monitorius ilgą laiką negauna žetono (pvz., 2,6 s), tada jis sukuria naują žetoną.

Token Ring rėmelių formatai.„Token Ring“ standarte yra trys skirtingi rėmelių formatai:

• žymeklis,
• duomenų rėmelis,
• nutraukiančią seką.

Žetonų rėmelį sudaro trys laukai, kurių kiekvienas yra vieno baito ilgio: pradžios skyriklis (SD), prieigos valdymas, pabaigos skyriklis (ED).

Pradžios skyriklio laukas rodomas bet kurio kadro, einančio per tinklą, pradžioje. Laukas yra unikali Mančesterio kodo simbolių seka JK0JK000. Todėl pradžios skirtuko negalima supainioti su jokia bitų seka kadre.

Mančesterio kodas naudoja potencialų skirtumą, tai yra impulso kraštą, kad užkoduotų vienetus ir nulius. Naudojant Mančesterio kodavimą, kiekvienas matas yra padalintas į dvi dalis. Informacija užkoduojama potencialių kritimų, atsirandančių kiekvieno laikrodžio ciklo viduryje. Vienas yra užkoduotas briauna nuo žemo signalo lygio iki aukšto, o nulis - atvirkštine briauna. Kiekvieno laikrodžio ciklo pradžioje gali nukristi viršutinis signalas, jei reikia pavaizduoti kelis vienetus arba nulius iš eilės. Kadangi signalas keičiasi bent kartą per vieno duomenų bito perdavimo ciklą, Mančesterio kodas pasižymi geromis savaiminio sinchronizavimo savybėmis. Jis neturi pastovaus komponento, o pagrindinės harmonikos dažnis yra N Hz blogiausiu atveju ir N/2 Hz geriausiu atveju.

Galutiniame skyriklio lauke yra unikali Mančesterio kodų seka JK1JK1, taip pat du vieno bito ženklai I ir E. I (tarpinis) ženklas rodo, ar kadras yra paskutinis iš kadrų serijos (I=0), ar tarpinis. (I=1). E ženklas (klaida) Tai klaidos ženklas. Siuntimo stotis jį nustato į 0, o bet kuri skambėjimo stotis, per kurią eina kadras, turi nustatyti šią vėliavėlę į 1, jei aptinka kontrolinės sumos klaidą ar kitą kadro neteisingumą.

Duomenų rėmelį sudaro šie laukai: pradžios skyriklis (SD), kadrų valdymas, paskirties adresas (DA), šaltinio adresas (SA), duomenys (INFO), kontrolinės sumos (kadro) tikrinimo seka (FCS), pabaigos skyriklis (ED) , Rėmelio būsena (FS).

Duomenų rėmelyje gali būti arba skambėjimo valdymo pridėtiniai duomenys (MAC sluoksnio duomenys), arba vartotojo duomenys (LLC sluoksnis). StandartinisToken Ring apibrėžia 6 MAC lygio valdymo rėmelių tipus. FC lauke nurodomas kadro tipas (MAC arba LLC), o jei jis apibrėžtas kaip MAC, tada lauke taip pat nurodoma, kuris iš šešių kadrų tipų yra atstovaujamas kadre. Šių rėmelių paskirtis yra tokia:

• Pasikartojančio adreso testas (DAT) – kai stotis pirmą kartą prijungiama prie žiedo,
• Yra aktyvus monitorius (AMP) - periodinis aktyvaus monitoriaus kadras,
• Yra budėjimo režimo monitorius (SMP) - periodinis bet kurios kitos stoties kadras,
• Pretenzijos žymeklis (CT) – stoties rėmelis, kai sugenda aktyvus monitorius,
• Signalas (Švyturys, BCN) – iškilus problemoms: kabelio nutrūkimas, stoties gedimas, stoties, siunčiančios kadrus, aptikimas nelaukiant žymeklio,
• Išvalymas (PRG) – naudojamas naujajame aktyviame monitoriuje, kad iš naujo nustatytumėte visas stotis ir išvalytų anksčiau išsiųstų kadrų žiedą.

Pertraukimų seka susideda iš dviejų baitų, kuriuose yra pradžios ir pabaigos skyrikliai. Jis gali pasirodyti bet kurioje bitų srauto vietoje ir signalizuoti, kad dabartinis kadras arba prieigos rakto perdavimas atšaukiamas.

Pirmenybė prieiga prie žiedo.Kiekvienas duomenų rėmelis arba prieigos raktas turi prioritetą, kurį nustato prieigos valdymo lauko PPP bitai. Stotis gali naudoti žetoną tik tuo atveju, jei ji turi kadrų, kurių prioritetas yra lygus arba didesnis už žetono prioritetą. Stotis NIC su kadrais, kurių prioritetas yra mažesnis už prieigos rakto prioritetą, negali įgyti prieigos rakto, bet gali pateikti didžiausią laukiančių kadrų prioritetą tokeno rezervuotuose bituose, tačiau tik tuo atveju, jei rezervuotuose bituose saugomas prioritetas yra mažesnis nei jo paties. Dėl to rezervuotų prioritetų bitai nustatomi į aukščiausią stoties, kuri bando pasiekti žiedą, bet negali to padaryti dėl didelio žetono prioriteto, prioritetą.

Stotis, kuriai pavyksta gauti žetoną, perduoda savo kadrus su tokeno prioritetu, o tada perduoda žetoną kitam kaimynui. Tai darydamas, jis perrašo rezervo prioriteto reikšmę žetono prioriteto lauke, o rezervo prioritetas iš naujo nustatomas į nulį. Todėl kitą kartą, kai žymeklis praeina per žiedą, jį užfiksuoja aukščiausią prioritetą turinti stotis.

Kai skambutis inicijuojamas, pirminio ir atsarginio prieigos rakto prioritetai nustatomi į 0.

Nors prioriteto mechanizmas inToken Ring yra, tačiau jis veikia tik tada, kai programa arba programos protokolas nusprendžia jį naudoti. Priešingu atveju visos stotys turės vienodas prieigos prie žiedo teises, o tai iš esmės vyksta praktikoje, nes dauguma programų šio mechanizmo nenaudoja. Taip yra todėl, kad rėmo prioritetai palaikomi ne visose technologijose, todėl programa veiks skirtingai, priklausomai nuo pagrindinės technologijos, o tai nepageidautina. Šiuolaikiniuose tinkluose kadrų prioritetą dažniausiai suteikia komutatoriai arba maršrutizatoriai, kurie juos palaiko nepriklausomai nuo naudojamų nuorodų sluoksnio protokolų.

Fizinis technologijos sluoksnisŽetonų žiedas. Token Ring standartas iš pradžių numatė jungtis tinkle kurti naudojant šakotuvus, vadinamus MAU arba MSAU (Multistation Access Unit), ty kelių prieigos įrenginius. Token Ring tinkle gali būti iki 260 mazgų (3.15 pav.).

Token Ring šakotuvas gali būti aktyvus arba pasyvus. Pasyvus šakotuvas tiesiog sujungia prievadus, kad prie tų prievadų prijungtos stotys sudarytų žiedą. Pasyvus MSAU neatlieka signalo stiprinimo ar pakartotinio sinchronizavimo. Tokį įrenginį galima laikyti paprastu kryžminiu įrenginiu su viena išimtimi: MSAU suteikia prievado apėjimą, kai prie šio prievado prijungtas kompiuteris yra išjungtas. Ši funkcija reikalinga norint užtikrinti skambučio ryšį, nepaisant prijungtų kompiuterių būsenos. Paprastai prievado apėjimas atliekamas naudojant relių grandines, kurios maitinamos nuolatinės srovės maitinimu iš kintamosios srovės adapterio, o kai kintamosios srovės adapteris yra išjungtas, įprastai uždari relės kontaktai jungia prievado įvestį prie jo išvesties.

Aktyvus šakotuvas atlieka signalo regeneravimo funkcijas, todėl kartais vadinamas kartotuvu. Kiekvienas Token Ring tinklo adapteris turi kartotuvą, kuris gali atkurti ir sinchronizuoti signalus, tačiau pastarąją funkciją žiede atlieka tik aktyvus monitoriaus kartotuvo blokas.

Resinchronizavimo bloką sudaro 30 bitų buferis, kuris priima Mančesterio signalus su šiek tiek iškraipytais intervalais kelionės aplink žiedą metu. Esant didžiausiam stočių skaičiui žiede (260), bitų cirkuliacijos aplink žiedą vėlavimo kitimas gali siekti 3 bitų intervalus. Aktyvus monitorius „įdeda“ savo buferį į žiedą ir sinchronizuoja bitų signalus, išvesdamas juos reikiamu dažniu.

Apskritai Token Ring tinklas turi kombinuotą žvaigždžių žiedo konfigūraciją. Galiniai mazgai yra prijungti prie MSAU pagal žvaigždžių topologiją, o patys MSAU yra sujungti per specialius RingIn (RI) ir RingOut (RO) prievadus, kad sudarytų pagrindinį fizinį žiedą. Kabeliai, jungiantys stotį su šakotuvu, vadinami skiltiniais, o kabeliai, jungiantys šakotuvus, vadinami magistraliniais. Token Ring technologija leidžia naudoti įvairių tipų kabelius galinėms stotims ir šakotuvams sujungti: STP Type 1, UTP Type 3, UTP Type 6, taip pat šviesolaidinį kabelį.

Kai naudojama ekranuota vytos porosSTP Type 1 iš IBM kabelių sistemų asortimento leidžia į žiedą sujungti iki 260 stočių, kurių nuleidžiamo kabelio ilgis yra iki 100 metrų, o naudojant neekranuotą vytos poros kabelį, maksimalus stočių skaičius sumažinamas iki 72. nuleidžiamo kabelio ilgis iki 45 metrų.

Atstumas tarp pasyviųjų MSAU gali būti iki 100 m naudojant STP 1 tipo kabelįir 45 m naudojant kabelįUTP tipas 3. Tarp aktyvių MSAUdidžiausias atstumas atitinkamai padidėja iki 730 m arba 365 m, priklausomai nuo kabelio tipo.

Maksimalus žiedo ilgisŽetonų žiedas yra 4000 m Maksimalaus žiedo ilgio ir stočių skaičiaus apribojimai daugiausia susiję su laiku, kurio reikia žetonui apsukti. Taigi, jei žiedas susideda iš 260 stočių, tai esant 10 ms žymeklio laikymo laikui, žymeklis blogiausiu atveju grįš į aktyvų monitorių per 2,6 s, o šis laikas yra būtent žymeklio sukimosi valdymo laikas. Iš esmės visos Token Ring tinklo tinklo adapterių skirtojo laiko reikšmės yra konfigūruojamos, todėl Token Ring tinklą galima sukurti su didesniu stočių skaičiumi ir ilgesniu žiedo ilgiu.

Neseniai pristatytas naujas High-Speed ​​Token Ring technologijos variantas, kuris palaiko 100 ir 155 Mbps bitų spartą, kartu išlaikant pagrindines 16 Mbps Token Ring technologijos savybes..

Token-Ring tinklą IBM pasiūlė 1985 m. (pirmoji versija pasirodė 1980 m.). Jis buvo skirtas sujungti į tinklą visų tipų IBM gaminamus kompiuterius. Pats faktas, kad jį palaiko didžiausias kompiuterinės įrangos gamintojas IBM, rodo, kad jai reikia skirti ypatingą dėmesį. Tačiau ne mažiau svarbu yra tai, kad Token-Ring šiuo metu yra tarptautinis standartas IEEE 802.5 (nors tarp Token-Ring ir IEEE 802.5 yra nedidelių skirtumų). Dėl to šis tinklas yra tokio paties lygio kaip Ethernet.

Token-Ring buvo sukurta kaip patikima Ethernet alternatyva. Ir nors Ethernet dabar pakeičia visus kitus tinklus, Token-Ring negalima laikyti beviltiškai pasenusiu. Šiuo tinklu sujungta daugiau nei 10 milijonų kompiuterių visame pasaulyje.

IBM padarė viską, kad užtikrintų kuo platesnį tinklo paskirstymą: buvo išleista išsami dokumentacija, iki pat adapterių schemų. Dėl to daugelis kompanijų, pavyzdžiui, 3COM, Novell, Western Digital, Proteon ir kt., pradėjo gaminti adapterius. Beje, NetBIOS koncepcija buvo sukurta specialiai šiam tinklui, kaip ir kitam tinklui – IBM PC Network. Jei anksčiau sukurtame kompiuterių tinkle NetBIOS programos buvo saugomos adapterio integruotoje tik skaitymo atmintyje, tai Token-Ring tinkle jau buvo naudojama programa, emuliuojanti NetBIOS. Tai leido lanksčiau reaguoti į techninės įrangos funkcijas ir išlaikyti suderinamumą su aukštesnio lygio programomis.

Token-Ring tinklas turi žiedo topologiją, nors išoriškai jis atrodo labiau kaip žvaigždė. Taip yra dėl to, kad atskiri abonentai (kompiuteriai) prie tinklo jungiasi ne tiesiogiai, o per specialius šakotuvus arba kelių prieigos įrenginius (MSAU arba MAU – Multistation Access Unit). Fiziškai tinklas sudaro žvaigždžių žiedo topologiją (žr. 7 pav.). Realiai abonentai vis dar yra sujungti į žiedą, tai yra, kiekvienas iš jų perduoda informaciją vienam kaimyniniam abonentui, o gauna informaciją iš kito.

7 pav. Token-Ring tinklo žvaigždės žiedo topologija

Hub (MAU) leidžia centralizuoti konfigūracijos nustatymus, atjungti sugedusius abonentus, stebėti tinklo veikimą ir kt. (Žr. 8 pav.). Jis neatlieka jokio informacijos apdorojimo.

8 pav. Token-Ring tinklo abonentų sujungimas į žiedą naudojant šakotuvą (MAU)

Kiekvienam abonentui koncentratoriuje naudojamas specialus magistralinio prijungimo blokas (TCU – Trunk Coupling Unit), kuris užtikrina automatinį abonento įtraukimą į žiedą, jei jis yra prijungtas prie koncentratoriaus ir veikia tinkamai. Jei abonentas atsijungia nuo koncentratoriaus arba jis yra sugedęs, TCU automatiškai atkuria žiedo vientisumą be šio abonento dalyvavimo. TCU įjungiamas nuolatinės srovės signalas (vadinamoji „fantominė“ srovė), gaunama iš abonento, kuris nori prisijungti prie žiedo. Abonentas taip pat gali atsijungti nuo žiedo ir atlikti savitikros procedūrą (dešinysis abonentas 10 pav.). „Fantomo“ srovė niekaip neįtakoja informacinio signalo, nes signalas žiede neturi pastovaus komponento.

Struktūriškai šakotuvas yra savarankiškas blokas su dešimčia jungčių priekiniame skydelyje (žr. 9 pav.).

9 pav. Token-Ring Hub (8228 MAU)

Aštuonios centrinės jungtys (1...8) skirtos abonentų (kompiuterių) prijungimui naudojant adapterinius kabelius arba radialinius kabelius. Dvi atokiausios jungtys: įvestis RI (Ring In) ir išvestis RO (Ring Out) yra naudojamos prijungimui prie kitų šakotuvų naudojant specialius magistralinius kabelius (Path kabelis). Koncentratorius gali būti montuojamas ant sienos ir ant stalo.

Yra ir pasyvūs, ir aktyvūs MAU koncentratoriai. Aktyvus šakotuvas atkuria iš abonento gaunamą signalą (tai yra, jis veikia kaip Ethernet šakotuvas). Pasyvus šakotuvas neatkuria signalo, jis tik vėl sujungia ryšio linijas.

Hubas tinkle gali būti vienintelis (kaip 10 pav.), tokiu atveju žiede užsidaro tik prie jo prisijungę abonentai. Išoriškai ši topologija atrodo kaip žvaigždė. Jei prie tinklo reikia prijungti daugiau nei aštuonis abonentus, keli šakotuvai yra sujungti magistraliniais kabeliais ir sudaro žvaigždžių žiedo topologiją.

Žiedo topologija yra labai jautri žiedinio kabelio trūkiams. Norėdami padidinti tinklo išgyvenamumą, Token-Ring suteikia vadinamojo žiedo lankstymo režimą, kuris leidžia apeiti lūžio tašką.

Įprastu režimu šakotuvai yra sujungti žiedu dviem lygiagrečiais kabeliais, tačiau informacija perduodama tik vienu iš jų (žr. 10 pav.).

10 pav. MAU sujungimas įprastu režimu

Vieno kabelio gedimo (nutrūkimo) atveju tinklas perduoda per abu kabelius, taip aplenkdamas pažeistą atkarpą. Tuo pačiu metu net išsaugoma prie šakotuvų prisijungusių abonentų apėjimo tvarka (žr. 11 pav.). Tiesa, bendras žiedo ilgis didėja.

Daugkartinio kabelio pažeidimo atveju tinklas suyra į kelias dalis (segmentus), kurios nėra tarpusavyje sujungtos, tačiau išlieka visiškai veikiančios (žr. 12 pav.). Didžiausia tinklo dalis lieka prijungta kaip anksčiau. Žinoma, tai nebeišsaugo viso tinklo, tačiau leidžia, tinkamai paskirstant abonentus tarp šakotuvų, išsaugoti didelę dalį pažeisto tinklo funkcijų.

Keli koncentratoriai gali būti struktūriškai sujungti į grupę, klasterį, kuriame abonentai taip pat yra sujungti žiedu. Klasterių naudojimas leidžia padidinti prie vieno centro prisijungusių abonentų skaičių, pavyzdžiui, iki 16 (jei klasteryje yra du šakotuvai).

11 pav. Žiedo sutraukimas, jei kabelis pažeistas

12 pav. Žiedo irimas dėl daugelio kabelių gedimų

IBM Token-Ring tinklo perdavimo terpė iš pradžių buvo vytos poros, tiek neekranuota (UTP), tiek ekranuota (STP), tačiau vėliau atsirado įrangos parinktys bendraašiam kabeliui, taip pat šviesolaidiniam kabeliui pagal FDDI standartą.

Pagrindinės klasikinės „Token-Ring“ tinklo versijos techninės charakteristikos:

didžiausias IBM 8228 MAU tipo šakotuvų skaičius yra 12;

maksimalus abonentų skaičius tinkle yra 96;

maksimalus kabelio ilgis tarp abonento ir šakotuvo yra 45 metrai;

maksimalus kabelio ilgis tarp stebulių yra 45 metrai;

maksimalus laido, jungiančio visus šakotuvus, ilgis – 120 metrų;

duomenų perdavimo greitis – 4 Mbit/s ir 16 Mbit/s.

Visos pateiktos charakteristikos taikomos naudojant neekranuotą vytos poros kabelį. Jei naudojama kita perdavimo terpė, tinklo našumas gali skirtis. Pavyzdžiui, naudojant ekranuotą vytos poros (STP), abonentų skaičius gali būti padidintas iki 260 (vietoj 96), kabelio ilgis - iki 100 metrų (vietoj 45), šakotuvų skaičius - iki 33, o bendras stebules jungiančio žiedo ilgis - iki 200 metrų . Šviesolaidinis kabelis leidžia padidinti kabelio ilgį iki dviejų kilometrų.

Norint perkelti informaciją į Token-Ring, naudojamas dvifazis kodas (tiksliau, jo versija su privalomu perėjimu bitų intervalo centre). Kaip ir bet kurios žvaigždės topologijos atveju, nereikia jokių papildomų elektrinių išjungimų ar išorinių įžeminimo priemonių. Derybas atlieka tinklo adapterių ir šakotuvų aparatinė įranga.

Kabeliams prijungti Token-Ring naudoja RJ-45 jungtis (neekranuotai vytos poros), taip pat MIC ir DB9P. Kabelio laidai sujungia to paties pavadinimo jungties kontaktus (tai yra, naudojami vadinamieji „tiesūs“ kabeliai).

Token-Ring tinklas klasikinėje versijoje yra prastesnis už Ethernet tinklą tiek leistinu dydžiu, tiek didžiausiu abonentų skaičiumi. Kalbant apie perdavimo greitį, „Token-Ring“ šiuo metu yra 100 Mbps (High Speed ​​​​Token-Ring, HSTR) ir 1000 Mbps (Gigabit Token-Ring) versijos. Token-Ring palaikančios įmonės (įskaitant IBM, Olicom, Madge) neketina atsisakyti savo tinklo, laikydami jį vertu Ethernet konkurentu.

Palyginti su eterneto įranga, Token-Ring įranga yra pastebimai brangesnė, nes joje naudojamas sudėtingesnis mainų valdymo būdas, todėl Token-Ring tinklas taip plačiai neišplito.

Tačiau skirtingai nei Ethernet, Token-Ring tinklas gali daug geriau atlaikyti aukštą apkrovos lygį (daugiau nei 30-40%) ir užtikrina garantuotą prieigos laiką. Tai būtina, pavyzdžiui, pramoniniuose tinkluose, kur uždelstas reagavimas į išorinį įvykį gali sukelti rimtų avarijų.

Token-Ring tinkle naudojamas klasikinis prieigos prie žetonų metodas, tai yra, aplink žiedą nuolat cirkuliuoja tokenas, prie kurio abonentai gali prijungti savo duomenų paketus (žr. 13 pav.). Tai reiškia tokį svarbų šio tinklo pranašumą kaip konfliktų nebuvimas, tačiau yra ir trūkumų, visų pirma būtinybė kontroliuoti žetono vientisumą ir tinklo veikimo priklausomybę nuo kiekvieno abonento (esant gedimas, abonentas turi būti pašalintas iš ringo).

13 pav. Klasikinis prieigos raktų metodas

Maksimalus paketo perdavimo į Token-Ring laikas yra 10 ms. Kai didžiausias abonentų skaičius yra 260, visas skambėjimo ciklas bus 260 x 10 ms = 2,6 s. Per šį laiką visi 260 abonentų galės perduoti savo paketus (jei, žinoma, turės ką perduoti). Per tą patį laiką nemokamas prieigos raktas tikrai pasieks kiekvieną abonentą. Tas pats intervalas yra viršutinė Token-Ring prieigos laiko riba.

Kiekvienas tinklo abonentas (jo tinklo adapteris) turi atlikti šias funkcijas:

perdavimo klaidų nustatymas;

tinklo konfigūracijos kontrolė (tinklo atkūrimas, jei prieš jį ringe buvęs abonentas nepavyksta);

daugelio tinkle priimtų laiko santykių kontrolė.

Žinoma, daugybė funkcijų apsunkina ir padidina tinklo adapterio techninės įrangos kainą.

Žetono vientisumui tinkle stebėti naudojamas vienas iš abonentų (vadinamasis aktyvusis monitorius). Tuo pačiu metu jo įranga niekuo nesiskiria nuo kitų, tačiau jos programinė įranga stebi laiko ryšius tinkle ir prireikus generuoja naują žymeklį.

Aktyvus monitorius atlieka šias funkcijas:

paleidžia žymeklį į žiedą darbo pradžioje ir jam dingus;

reguliariai (kartą per 7 s) praneša apie savo buvimą specialiu valdymo paketu (AMP - Active Monitor Present);

pašalina iš žiedo paketą, kurio nepašalino jį išsiuntęs abonentas;

stebi leistiną paketų perdavimo laiką.

Aktyvus monitorius pasirenkamas inicijuojant tinklą, tai gali būti bet kuris tinklo kompiuteris, tačiau paprastai jis tampa pirmuoju prie tinklo prisijungusiu abonentu. Abonentas, tapęs aktyviu monitoriumi, į tinklą įtraukia savo buferį (shift register), kuris užtikrina, kad žetonas tilps į žiedą net esant minimaliam žiedo ilgiui. Šio buferio dydis yra 24 bitai 4 Mbps ir 32 bitai 16 Mbps.

Kiekvienas abonentas nuolat stebi, kaip aktyvus monitorius atlieka savo pareigas. Jei aktyvus monitorius dėl kokių nors priežasčių sugenda, tada įjungiamas specialus mechanizmas, per kurį visi kiti abonentai (atsarginiai, atsarginiai monitoriai) nusprendžia priskirti naują aktyvų monitorių. Norėdami tai padaryti, abonentas, aptikęs aktyvaus monitoriaus gedimą, per žiedą perduoda valdymo paketą (žetono užklausos paketą) su savo MAC adresu. Kiekvienas paskesnis abonentas lygina MAC adresą iš paketo su savo. Jei jo paties adresas yra mažesnis, jis persiunčia paketą nepakeistą. Jei jis yra daugiau, tada jis nustato savo MAC adresą pakete. Aktyvus monitorius bus abonentas, kurio MAC adreso reikšmė yra didesnė nei kitų (jis turi tris kartus gauti atgal paketą su savo MAC adresu). Aktyvaus monitoriaus gedimo požymis yra tai, kad jis neatlieka vienos iš išvardytų funkcijų.

Token Ring technologija(žymėjimo žiedas) buvo sukurtas IBM aštuntojo dešimtmečio pabaigoje. IEEE 802.5 specifikacijos praktiškai atkartoja patentuotas specifikacijas, skiriasi tik kai kuriomis detalėmis (pavyzdžiui, IEEE 802.5 nenurodo perdavimo terpės ir tinklo topologijos, o patentuotas standartas apibrėžia susuktą laidą kaip laikmeną, o žvaigždutę – kaip fizinę topologiją). .

Token Ring tinklai gali veikti vienu iš dviejų bitų spartos: 4 Mbit/s (IEEE 802.5) arba 16 Mbit/s (IEEE 802.5r). Viename žiede gali būti tik tos stotys, kurios veikia tuo pačiu greičiu.

Token Ring apibrėžia loginę žiedo topologiją: kiekviena stotis yra prijungta prie dviejų gretimų. Fiziškai stotys sujungtos į žvaigždės formos tinklą, kurio centre yra daugialypės prieigos įrenginys (MSAU, Multi-Station Access Unit), savo esme yra kartotuvas. Paprastai MSAU gali iš žiedo neįtraukti tuščiosios eigos stotį (tam naudojama šunto relė). MSAU taip pat turi atskiras jungtis, skirtas sujungti kelis MSAU į vieną didelį žiedą.

Didžiausias stočių skaičius žiede yra 250 (IEEE 802.5), 260 (IBM Token Ring, STP kabelis) ir 72 (IBM Token Ring, UTP kabelis).
Maksimalus Token Ring ilgis yra 4000 m.

Dešimtojo dešimtmečio pabaigoje IBM sukūrė naują Token Ring technologijos versiją – High Speed ​​​​Token Ring (HSTR), kuri palaiko 100 ir 155 Mbit/s greitį. Vykdoma 1 Gbit/s spartos Token Ring versija.

Token prieigos metodas

Žetonų žiedas– Tai labiausiai paplitusi žetonų perdavimo LAN technologija. Tokiuose tinkluose cirkuliuoja specialus duomenų blokas (kuriuos stotys perduoda viena kitai tam tikra tvarka) – tokenas. Žetoną priėmusi stotis turi teisę perduoti savo duomenis. Norėdami tai padaryti, jis pakeičia vieną bitą tokene ("žetonas yra užimtas"), prideda prie jo duomenis ir perduoda į tinklą (kitas stotis). Stotys tokį kadrą perduoda toliau žiedu, kol pasiekia gavėją, kuris iš jo nukopijuoja duomenis ir perduoda toliau. Siuntėjas, gavęs savo duomenų rėmelį, apsukantį visą ratą, jį atmeta ir arba perduoda naują duomenų rėmelį (jei nepraėjo maksimalus prieigos rakto laikymo laikas), arba pakeičia prieigos rakto užimtumo bitą į „laisvą“ ir perduoda prieigos raktą. toliau palei žiedą.

Visą laiką, kai jai priklauso žetonas, prieš ir po jos kadro perdavimo, stotis turi išduoti užpildymo seką – savavališką 0 ir 1 seką.

Pagrindinis adapterio veikimo režimas yra kartojimas: siųstuvas po bitų išveda imtuvo gautus duomenis. Kai stotis turi siuntimui skirtą kadrą ir gaunamas nemokamas prieigos raktas, stotis persijungia į perdavimo režimą, o per imtuvą gaunamas bitų srautas išanalizuojamas į aptarnavimo kadrus ir (jei aptinkamas paslaugos kadras) suaktyvina pertraukimą (sustabdo siuntimą). jo kadro ir išduodant kadro pertraukimus), arba gauti duomenys atmetami.

4 Mbps Token Ring tinkluose stotis išleido prieigos raktą tik grąžinusi duomenų rėmelį. 16 Mbps Token Ring tinkluose naudojamas ankstyvo žetonų išleidimo algoritmas: žetonas perduodamas žiedui iš karto po perdavimo į duomenų rėmelį pabaigos. Šiuo atveju žiedu vienu metu perduodami keli duomenų kadrai, tačiau juos generuoti bet kuriuo metu gali tik viena stotis, kuriai tuo momentu priklauso tokenas.

Teisingą tinklo veikimą stebi aktyvus monitorius (AM), kuris skambėjimo inicijavimo metu pasirenkamas kaip stotis, turinti didžiausią MAC adresą. Jei aktyvusis monitorius sugenda, pasirenkamas naujas (visos tinklo stotys, išskyrus aktyvųjį monitorių, laikomos budėjimo monitoriais). Pagrindinė aktyvaus monitoriaus funkcija yra stebėti, ar žiede yra vienas žymeklis. Monitorius paleidžia žymeklį į žiedą ir ištrina kadrus, kurie buvo apsukę daugiau nei vieną žiedą. Norėdamas informuoti apie save kitas stotis, aktyvus monitorius periodiškai perduoda AMP paslaugų kadrą. Jei per tam tikrą laiką (pakanka, kad žymeklis apsisuktų aplink žiedą) žymeklis negrįžta į aktyvųjį monitorių, žymeklis laikomas prarastu, o aktyvus monitorius generuoja naują žymeklį.

Kadrų perdavimo režimui įtakos turi standarte nurodyti maksimalūs laiko intervalai, kurių laikymasis stebimas specialiais tinklo adapterių laikmačiais (nurodytos numatytosios reikšmės, tinklo administratorius gali jas pakeisti):

1. žetonų laikymo laikas (Token Holding, THT) – 8,9 ms; pasibaigus šiam intervalui, stotis turi nustoti perduoti savo duomenis (gali būti perduodamas esamas kadras) ir atleisti žetoną; per žymeklio laikymo laiką stotis gali perduoti kelis (mažus) kadrus;
2. leistina kadrų perdavimo trukmė (Valid Transmission, TVX) – 10 ms; maksimalus laikas, per kurį turi įvykti vieno kadro perdavimas; valdomas aktyviu monitoriumi;
3. nemokamo žetono (No Token, TNT) laukimo laikas – 2,6 s; laisvo žymeklio laukimo laikas prie aktyvaus monitoriaus; jei per šį laiką nepasirodo žymeklis, aktyvus monitorius išvalo žiedą ir generuoja naują žymeklį;
4. AMP (Active Monitor, TAM) siuntimo laikotarpis – 7 s;
5. AMP laukimo laikas (Standby Monitor Detect AMP, TSM) – 16 s; jei per šį intervalą nebuvo AMP kadrų, suaktyvinami naujo aktyvaus monitoriaus rinkimai.

Token Ring rėmelių formatai

Token Ring apibrėžia trijų tipų kadrus: prieigos raktą, duomenų rėmelį (paslaugos ar vartotojo) ir pertraukimus.

Duomenų rėmelis

Pertraukite

8.1 pav. Token Ring rėmelių formatai

SD laukas(pradžios skyriklis) nurodo kadro pradžią ir turi reikšmę JK0JK000 Mančesterio kode. Kadangi lauke yra specialūs J ir K kodai, duomenų sekos negalima supainioti su rėmo apribojimu.

Laukas ED(Pabaigos skyriklis, galutinis apribojimas) turi reikšmę JK1JK1IE, kur I bitas (Intermediate, Intermediate) nurodo, ar kadras yra tarpinis kadrų sekoje (I = 1), ar likęs (I = 0), o E. bitas (Error, error ) rodo aptiktą klaidą (E=1).

AC laukas(Prieigos valdymas, prieigos valdymas) turi formatą PPPTMRRR, kur PPP (Priority, priority) bituose yra žetono prioritetas, T (Token, Token) bitas skiria laisvą prieigos raktą (T = 1) nuo duomenų rėmelio ( T = 0), M bitas ( monitorius, monitorius) naudojamas atpažinti kadrus, kurie sukosi aplink žiedą daugiau nei vieną kartą: monitorius nustato M=1 visuose per jį einančius kadrus (kitos stotys nustato M=0), ir kadrus iš M=1 monitorius turi ištrinti. RRR (prioriteto rezervavimo) bitai turi stoties, kuri nori atimti žetoną, prioritetą.

FC aikštė(Frame Control) turi formatą FFZZZZZZ. FF bitai nustato kadro tipą:

1. 00 – duomenų rėmelis su paslaugų informacija (MAC frame);
2. 01 – vartotojo duomenų rėmelis (LLC rėmelis);
3. 10, 11 - rezervas.

ZZZZZZ bitus naudoja LLC kadrai, kad saugotų LLC kadrų prioriteto informaciją. MAC rėmeliai išsaugo savo tipą šiuose bituose. IEEE 802.5 apibrėžia 25 MAC kadrų tipus, tarp kurių pagrindiniai yra:

1. CT (Claim Token, programa žetonui sukurti) – siunčia atsarginis monitorius, jei įtariama, kad aktyvus monitorius sugedo;
2. DAT (Duplicate Address Test) – siunčiama stoties jungiantis prie žiedo, kad patikrintų savo adreso unikalumą;
3. AMP (Active Monitor Present, yra aktyvus monitorius) – reguliariai (kas 7 s) siunčiamas aktyvaus monitoriaus, kad patvirtintų jo buvimą;
4. SMP (Standby Monitor Present) – atsakas į AMP kadrą;
5. BCN (Beacon) – siunčiama stoties, kuri aptiko tinklo problemą (tyla arba nesibaigiantis srautas, galintis reikšti kabelio trūkimą, sugedusį adapterį vienoje iš stočių ir pan.);
6. PRG (Purge, Cleaning) – aktyvaus monitoriaus signalas, norint išvalyti žiedą nuo visų kadrų.

DA laukas(Paskirties adresas) struktūra panaši į IEEE 802.3 standarto adreso struktūrą. Reikšmingiausias adreso bitas nustato gavėją: 0 - individualus (viena stotis), 1 - grupė. Antrasis adreso bitas nustato adreso priskyrimo būdą: 0 – globaliai (universaliai, prijungtas prie adapterio PZP), 1 – lokaliai. Kiti bitai naudojami stoties, skambučio ar gavėjų grupės adresui nurodyti. Keli adresai yra rezervuoti oficialiais tikslais:
FF FF FF FF FF FF – transliacijos kadras (visoms stotims)
C0 00 FF FF FF FF – transliuojamas MAC kadras
C0 00 00 00 00 01 – aktyvus monitorius
C0 00 00 00 00 02 – skambėjimo parametrų serveris
C0 00 00 00 00 08 – skambėjimo klaidų monitorius
C0 00 00 00 00 10 – konfigūracijos ataskaitų serveris
C0 00 00 00 01 00 – tiltas
C0 00 00 00 20 00 – tinklo valdymas.

SA laukas(Šaltinio adresas) turi tokį patį formatą kaip paskirties adresas, išskyrus svarbiausią bitą. Šaltinio adresu reikšmingiausias bitas vadinamas RII (Routing Information Indicator) ir nurodo (jei RII=1) duomenų buvimą RI lauke.

RI laukas Maršruto informacijoje, jei naudojama (RII=1), yra (dviejų baitų) segmentų adresų seka kelyje į paskirties vietą. Šiame lauke esantys duomenys valdo tiltų veikimą šaltinio maršruto parinkimo režimu.

Informacijos laukas yra vartotojo duomenys (LLC kadras) arba paslaugų duomenys, nustatyti pagal kadro tipą (MAC kadras). Standartas neriboja šio lauko dydžio, nors praktiškai jo maksimalų dydį lemia kadrų perdavimo laiko ir žetono turinio santykis. Esant 4 Mbit/s greičiui, maksimalus kadro dydis dažniausiai nustatomas 4 KB, o 16 Mbit/s – 16 KB. Minimalus duomenų lauko dydis nenustatytas.

FCS laukas(Frame Check Sequence, checksum) išsaugo 4 baitų CRC kodą visiems laukams nuo FC iki informacijos imtinai.

FS laukas(Rėmelio būsena, kadro būsena) turi formatą ACrrACrr. rr bitai yra rezervuoti ir nenaudojami, kiti bitai yra dubliuojami dėl patikimumo. Bitas A (adresas atpažintas) rodo, kad kadro imtuvas yra žiede, o bitas C (kadras nukopijuotas) rodo, kad imtuvas nukopijavo kadrą į buferį. Naudodama šiuos laukus siunčianti stotis gali sužinoti, kad jos perduotas kadras buvo priimtas.

Prioritetinė prieigos sistema

Token Ring tinklai garantuoti, kad kiekviena stotis gaus teisę perduoti duomenis bent kartą per nurodytą laiko intervalą. Be to, naudojama prioritetinė sistema, leidžianti kai kurioms stotims naudotis tinklu dažniau nei kitoms. Tam tikslui Token Ring rėmelyje yra skirti du laukai: pirmenybinis skrydis ir rezervuotas skrydis. Iš viso yra aštuoni prioritetų lygiai: nuo žemesnio (0) iki aukštesnio (7). Žymeklis taip pat visada turi tam tikrą prioriteto lygį. Stotis gali gauti žetoną tik tuo atveju, jei kadro, kurį ji ketina perduoti, prioritetas yra ne mažesnis nei tokeno prioritetas (AC lauko PPP bitai).
Stotis, kuri įsigijo prieigos raktą, išsaugo savo seną prioriteto reikšmę, iš jos įrašo savo kadro prioritetą ir iš naujo nustato rezervavimo lauką į nulį. Jei žiede yra stotis, kuri nori perduoti kadrą iš aukštesnio prioriteto, tada ji įrašo savo kadro prioritetą į kadro, einančio žiedu, rezervavimo lauką, ko pasekoje, apsukus žiedą , rezervavimo laukelyje bus įrašytas maksimalus perdavimo laukiančių kadrų prioritetas. Tada stotis perrašo prioritetą iš rezervavimo lauko į žetono prioriteto lauką ir išduoda nemokamą žetoną į ringą (tokį žetoną gali užfiksuoti tik stotis, turinti pažymėto prioriteto kadrą).

Stotis, kuri padidina žetono prioritetą, tampa krovimo stotimi ir sutvarko krūvą, kurioje saugomi žemi prioritetai, kurie dar neaptarnaujami. Kai laisvasis žetonas, kurio prioritetas lygus prioritetui krūvos viršuje, praeina per tokią stotį, jis išleidžia kitą reikšmę iš krūvos ir sumažina žetono prioritetą.

Prioriteto mechanizmo Token Ring tinkluose naudoti neprivaloma. Paprastai dauguma priedų jo nenaudoja, o žiedas veikia neprioritetiniu režimu (žymeklio prioritetas visada yra 0). Pastebima tendencija prioritetinių paslaugų mechanizmus perkelti į aukštesnį nei nuorodos lygį (prioritetinę paslaugą gali teikti, pavyzdžiui, maršrutizatoriai).

Kurdami didelius Token Ring tinklus, turėsite naudoti daug žiedų. Atskiri žiedai sujungiami vienas su kitu, kaip ir kituose tinkluose, naudojant tiltelius. Tiltai gali būti skaidrūs (IEEE 802.1d) arba nukreipti į šaltinį. Pastarieji leidžia sujungti kelis žiedus į vieną tinklą, kuris naudoja bendrą tinklo IPX arba IP adresą.

Tiltų naudojimas taip pat leidžia įveikti stočių skaičiaus tinkle apribojimą (260 pagal IBM specifikaciją ir 250 IEEE). Tiltai gali sujungti tinklų dalis, kurios naudoja skirtingus protokolus, pavyzdžiui, 802.5, 802.4 ir 802.3. Paketai iš 1 žiedo, adresuoti objektui tame pačiame žiede, niekada nepasieks 2 žiedo ir atvirkščiai. Per tiltą praeis tik tie paketai, kurie yra skirti kaimyniniame žiede esantiems objektams. Paketai filtruojami pagal fizinį adresą ir prievado numerį. Remiantis šiais duomenimis, suformuojama patentuota duomenų bazė, kurioje yra informacija apie žiedinius objektus, prijungtus prie tilto. Tilto tinklo paskirstymo schema gali padėti sumažinti efektyvią tinklo apkrovą.

Šaltinio maršruto tiltai gali sujungti tik su Token Ring tinklus, o paketų nukreipimas priklauso nuo visų įrenginių, siunčiančių informaciją į tinklą (taigi ir šio tipo tilto pavadinimas). Tai reiškia, kad kiekvienas tinklo įrenginys turi būti įkeltas su programine įranga, leidžiančia nukreipti paketus nuo siuntėjo iki gavėjo. Šie tiltai nesukuria savo tinklo objektų buvimo vietos duomenų bazių ir siunčia paketą į gretimą žiedą pagal maršruto nurodymus, gautus iš paties paketo siuntėjo. Taigi duomenų bazė apie tinklo objektų vietą yra paskirstoma tarp stočių, kurios saugo savo maršrutų lenteles. Maršrutizavimo programos naudoja tinklo adapterio tvarkyklę. Šaltinio maršruto tiltai peržiūri visus gaunamus kadrus ir pasirenka tuos, kurių maršruto informacijos indikatorius RII=1. Tokie kadrai yra nukopijuojami, o maršruto informacija naudojama siekiant nustatyti, ar juos reikia persiųsti. Iš šaltinio nukreiptus tiltus galima sukonfigūruoti taip, kad jie būtų transliuojami visais maršrutais arba vienu maršrutu.

Sudėtingos topologijos tinkluose maršrutai formuojami pagal hierarchinį STP (Spanning Tree Protocol). Šis protokolas dinamiškai organizuoja maršrutus, pasirinkdamas optimalų maršrutą, jei tikslą galima pasiekti keliais keliais. Tai sumažina tranzito srautą.

Šią nuorodų sluoksnio technologiją IBM sukūrė devintojo dešimtmečio pradžioje, o vėliau IEEE standartizavo projekte 802 kaip IEEE 802.5 specifikaciją. Token Ring tinklai reiškia tinklus su prieigos kontrolės metodu, kuriuose nėra konkurencijos dėl prieigos prie perdavimo terpės. Logiškai mąstant, Token Ring tinklas yra žiedas, tačiau fiziškai tai yra žvaigždė. Token Ring tinklai veikia dviem bitų sparta – 4 ir 16 Mbit/s. Maišymo stotys, veikiančios skirtingu greičiu viename žiede, neleidžiamos.

Norint sujungti kompiuterius Token Ring tinkluose, naudojami šakotuvai – vadinamieji. kelių prieigos įrenginiai (MSAU,MultiStationPrieigaVienetas). Darbo stotys prie MSAU jungiamos atskirais kabeliais, naudojant žvaigždžių topologiją. Token Ring technologija leidžia prijungimui naudoti ekranuotą arba neekranuotą vytos poros kabelį.

Maksimalus segmento ilgis naudojant neekranuotą vytos poros (UTP) yra 150 m (kai veikia 4 Mbit/s greičiu) arba 60 m (kai veikia 16 Mbit/s greičiu), kai naudojama ekranuota vytos poros (STP) ) – perdavimo atstumas padidėja iki 300 m (jeigu 4 Mbit/s) arba 100 m (esant 16 Mbit/s).

Žiedas, pagrįstas neekranuotais kabeliais, gali veikti ne daugiau kaip 72 stotyse, o žiedas, pagrįstas ekranuotais kabeliais, gali veikti daugiausia iki 260 stočių.

Tinkluose su prieigos rakto metodas Teisė prieiti prie laikmenos cikliškai perduodama iš stoties į stotį loginiu žiedu. Žiedas sudarytas iš kabelių segmentų, jungiančių visas darbo vietas, ir yra laikomas bendra perdavimo terpe. Siekiant užtikrinti stočių patekimą į fizinę aplinką, aplink žiedą cirkuliuoja specialaus formato ir paskirties rėmas - žymeklis arba žetonas (žetonas).

Žetonas yra tam tikra bitų seka ir vienu metu gali būti naudojama tik vienoje darbo vietoje arba mazge. Darbo stotis, gavusi žetoną, jį išanalizuoja, prireikus pakeičia, o jei neturi duomenų perduoti, užtikrina jo perkėlimą į kitą stotį. Stotis, turinti perduoti duomenis, gavusi žetoną, pašalina jį iš žiedo, o tai suteikia teisę prieiti prie fizinės laikmenos ir perduoti jos duomenis. Tada ši stotis konvertuoja žetoną į nustatyto formato kadrą ir pradeda jį perduoti aplink žiedą. Rėmelyje yra paskirties adresas ir šaltinio adresas (kiekviena darbo vieta turi unikalų 48 bitų MAC adresą).

Perduoti duomenys visada perduodami žiedu viena kryptimi iš vienos stoties į kitą, todėl juos priima visos tinklo darbo stotys. Kiekviena stotis patikrina, ar rėmelis jai skirtas. Jei ne, stotis veikia kaip relė ir perduoda gautą kadrą į kitą tinklo stotį. Kai paskirties stotis atpažįsta kadrą, ji nukopijuoja jį į savo atmintį, tada pakeičia kai kuriuos kadro formato bitus (patvirtinimo signalas) ir grąžina jį į siunčiančiąją stotį. Pastarasis pašalina šį kadrą iš žiedo ir patikrina, ar žinutė gauta normaliai. Tada jis išduoda naują prieigos raktą, kad kitos tinklo stotys galėtų perduoti duomenis.

Bendrai naudojamos aplinkos Token Ring tinkle nuosavybės laikas yra ribotas žetonų laikymo laikas, po kurio stotis turi nustoti perduoti savo duomenis (leidžiama užbaigti esamą kadrą) ir perduoti žetoną toliau žiedu. Stotis gali turėti laiko perduoti vieną ar daugiau kadrų per žymeklio laikymo laiką, atsižvelgiant į kadrų dydį ir žymeklio laikymo laiką.

Token Ring tinklai, veikiantys 16 Mbps greičiu, turi kitokį skambėjimo prieigos algoritmą nei 4 Mbps tinklai, vadinami Ankstyvas žetonų išleidimas. Pagal ją stotis perduoda žetoną kitai stočiai iš karto pasibaigus paskutinio kadro bito siuntimui, nelaukdama, kol šis kadras grįš palei žiedą su patvirtinimo bitu. Šiuo atveju žiedo talpa išnaudojama efektyviau, nes kadrai iš kelių stočių vienu metu juda žiedu. Tačiau bet kuriuo metu savo kadrus gali generuoti tik viena stotis – ta, kuriai šiuo metu priklauso žymeklis. Šiuo metu likusios stotys tik perduoda kitų žmonių kadrus, todėl žiedo padalijimo laike principas išsaugomas, tik paspartinama žiedo nuosavybės perdavimo procedūra.

Token Ring technologija turi gedimams atsparių savybių. Norint valdyti tinklo veikimą ir tvarkyti klaidas Token Ring tinkluose, viena iš stočių atlieka aktyvus monitorius, kuri ištiria tinkle cirkuliuojančius kadrus, pašalina visus sugedusius kadrus, išduoda naują žetoną ir užtikrina teisingą tinklo veikimą.

Token Ring technologijos pranašumai yra šie:

• perdavimo delsos tarp bet kurių dviejų įrenginių skaičiavimo paprastumas, o tai ypač svarbu automatizuotose valdymo sistemose, kurioms reikalingi apdorojimo procesai realiuoju laiku;
• jokių susidūrimų.

Trūkumai:

• didelė kaina, mažas įrangos suderinamumas;
• mažas perdavimo greitis.