Token ring

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

Token Ring - metoda tworzenia sieci LAN opracowana przez firme IBM w latach 70.^[1], dzis wypierana przez technologie Ethernetu. Szybkosc przesylania informacji w sieciach Token Ring wynosi 4 lub 16 Mb/s.

W oryginalnej IBM-owskiej sieci Token-Ring stacje robocze podlacza sie bezposrednio do urzadzen MAU (ang. Multistation Access Unit lub Medium Access Unit)^[1], ktore z kolei laczy sie ze soba tak, by tworzyly jeden duzy pierscien. Pojedyncze MAU tez bylo spiete samo ze soba (kabel laczyl pierwszy port Ring In i ostatni port Ring Out). MAU pracowalo bez wlasnego zasilacza - energie czerpalo ze stacji podlaczonych do sieci.

Topologia fizyczna: dowolna, np. pierscien

Topologia logiczna: przekazywania zetonu

Wykorzystuje technike przekazywania tzw. ,,zetonu" (ang. token passing), stosowana rowniez w technologii FDDI. Stacja, ktora ma wiadomosc do nadania, czeka na wolny zeton. Kiedy go otrzyma, zmienia go na zeton zajety i wysyla go do sieci, a zaraz za nim blok danych zwany ramka (frame). Ramka zawiera czesc komunikatu (lub caly komunikat), ktory miala wyslac stacja. Zastosowanie systemu sterowania dostepem do nosnika za pomoca przekazywania zetonu zapobiega wzajemnemu zaklocaniu sie przesylanych wiadomosci i gwarantuje, ze w danej chwili tylko jedna stacja moze nadawac dane.

Urzadzenia Token Ringu nie moga nadawac niczego bez tokenu. Podstawowy token sluzy dwom celom:

• Jest uzywany do przyznawania przywilejow dostepu.
• Podstawowa ramka tokenu jest przeksztalcana w naglowki rozmaitych, specjalizowanych ramek.

Token Ring obsluguje nastepujace rodzaje ramek:

• Ramke Token,
• Ramke danych,
• Ramke danych LLC,
• Ramki zarzadzania MAC,
• Ramke przerwania.

Token Ring IEEE 802.5 wykorzystuje do sterowania dostepem do nosnika specjalna sekwencje bitow, znana jako token. Token zawiera nastepujace pola: Ogranicznik Poczatku, Sterowanie Dostepem i Ogranicznik Konca. Kazde pole ma dlugosc 1 oktetu (8 bitow). Ramka ta jest przekazywana od urzadzenia do urzadzenia i przydziela prawa transmisji urzadzeniom w pierscieniu. Poniewaz istnieje tylko jedna ramka Token, w danym momencie tylko jedna stacja moze nadawac, czy tez podejmowac probe nadawania.

Pole sterowania dostepem jest kluczowym polem tokenu i zawiera:

• 3-bitowe pole Priorytet
• 1-bitowe pole Token
• 1-bitowe pole Monitor
• 3-bitowe pole zadanie priorytetu

Pole bitowe Priorytet wskazuje priorytet samego tokenu. Moze przyjmowac wartosc z zakresu od 000b do 111b i jest ustawiane przez nadajaca stacje. Nie moze byc zmieniane przez inne stacje. Tylko stacje o priorytecie rownym lub wyzszym niz wartosc tego pola moga je modyfikowac. Bit Token jest bitem, ktorym nalezy manipulowac, aby zmienic token w sekwencje poczatku ramki.

Minimalna dlugosc ramki danych w sieci Token Ring wynosi 21 oktetow. Rozmiar maksymalny zalezy od predkosci sygnalu w pierscieniu. Czas potrzebny na przeslanie ramki musi byc mniejszy niz ustalony czas przetrzymywania tokenu. Czas ten jest domyslnie ustawiany na 10 milisekund. W Token Ringu pracujacym z szybkoscia 4 Mbps daje to maksymalna dlugosc ramki danych rowna 4500 oktetow. Przy szybkosci 16 Mbps ramki danych moga miec dlugosc do 18000 oktetow.

Protokol Token Ring IEEE 802.5 ustanawia czterech agentow zarzadzania siecia (ang. NMA - Network Management Agents). Agenci przebywaja w kazdej stacji Token Ringu i sa wykorzystywani w zwyklych czynnosciach zarzadzania pierscieniem. Agentami tymi sa:

• monitory: aktywny (ang. AM - Active Monitor) lub oczekujacy (ang. SM Standby Monitor)
• monitor bledow pierscienia (ang. REM - Ring Error Monitor)
• serwer raportu konfiguracji (ang. CRS - Configuration Report Server)
• serwer parametrow pierscienia (ang. RPS - Ring Parameter Server)

Kazda ramka MAC wykonuje okreslona funkcje zarzadzania siecia. Oto niektore z tych funkcji:

• lobe test (test podlaczenia stacji koncowej),
• inicjalizacja pierscienia,
• czyszczenie pierscienia,
• token zgloszenia,
• rozne funkcje monitora aktywnego.

Ramka przerwania zawiera wylacznie pola ogranicznikow poczatku i konca ramki. Choc z powodu braku danych i adresow taka struktura moze wydawac sie bezuzyteczna, to ramka przerwania znajduje zastosowanie - jest wykorzystywana do natychmiastowego zakonczenia transmisji.

Nie posiada ona ogranicznikow poczatku i konca. Jest po prostu dowolnym ciagiem zer i jedynek.

Przeglad roznych struktur ramek Token Ringu powinien pokazac, ze jest to dosc zlozona i bardzo solidna architektura sieci LAN. Szybki przeglad mechaniki jego dzialania powinien stworzyc odpowiednie tlo dla szczegolowej analizy fizycznych i logicznych komponentow Token Ringu. Token Ring wykorzystuje token do przydzielania dostepu do nosnika. Tokeny sa rozpoznawane i obslugiwane przez wszystkie stacje pracujace w sieci. Token moze byc tylko jeden i tylko jego posiadacz moze nadawac. Token jest przekazywany od stacji do stacji w okreslonej kolejnosci i tylko w jednym kierunku. Poniewaz pierscien nie ma jasno zdefiniowanego poczatku i konca, token po prostu ciagle po nim krazy. Mechanizm ten znany jest jako wywolywanie metoda okrezna lub inaczej metoda round-robin. Kazda stacja, ktora otrzyma token i chce nadawac, moze przeksztalcic jego strukture bitowa w sekwencje poczatku ramki (ang. SOF - Start of Frame). Token sluzy wiec do utworzenia ramki danych. Nadajaca stacja zmienia sekwencje SOF, dodaje potrzebne dane, adresuje je i umieszcza z powrotem w sieci. Jesli stacja nie chce nadawac, moze po prostu z powrotem umiescic token w sieci - wtedy otrzyma go kolejna stacja. Gdy ramka dotrze do miejsca przeznaczenia, urzadzenie odbierajace nie wyciaga ramki z sieci, lecz po prostu kopiuje jej zawartosc do bufora w celu dalszego wewnetrznego przetwarzania. W oryginalnej ramce zmieniany jest bit pola sterowania dostepem, co informuje nadawce, ze ramka zostala odebrana. Potem ramka kontynuuje swoja podroz przez pierscien, dopoki nie powroci do urzadzenia, ktore ja wyslalo. Gdy urzadzenie ja odbierze, uznaje sie, ze transmisja zakonczyla sie sukcesem; zawartosc ramki jest kasowana, a sama ramka jest z powrotem przeksztalcana w token.

• Metoda usuwania ramek: Source Removal
• Metoda generowania znacznika: Single Token (opcjonalnie - Multiple Token)
• Szybkosc transmisji 4Mbit/s lub 16Mbit/s
• Maksymalna dlugosc ramki: 4500B (4Mbit/s) lub 18000 (16Mbit/s)
• Medium transmisyjne: skretka nieekranowana, skretka ekranowana, swiatlowod
• Kod transmisyjny: bifazowy ze znakami zalaman kodowych J i K
• Maksymalna liczba stacji: 256 (ograniczona mozliwoscia zapewnienia synchronizacji)
• Automatyczna rekonfiguracja i izolowanie stacji uszkodzonych
• Stacja Monitor: wybierana automatycznie w procesie elekcji lidera
• Mozliwosc stosowania osmiu poziomow priorytetu transmisji

Znacznik:

SD	AC	ED
8 bitow	1 bajt	8 bitow

Ramka:

SD	AC	FC	DA	SA	Data	FCS	ED	FS
8 bitow	8 bitow	1 bajt	6 bajtow	6 bajtow	0 - 4500 bajtow	4 bajty	8 bitow	1 bajt

SD - Start Delimiter (Flaga poczatku)

AC - Access Control (Pole sterujace)

P

P

P

T

M

R

R

R

• P - Priority
• R - Request
• T - Token (0 oznacza, ze token jest wolny), jest to pierwszy bit jaki stacja moze zmienic
• M - Monitor (0 oznacza, ze Monitor nie widzial jeszcze ramki)

• FC - Frame Control
• DA - Destination Address (Adres stacji docelowej)
• SA - Source Address (Adres stacji zrodlowej)
• FCS - Frame Check Sequence
• ED - End Delimiter
• FS - Frame Status

A

C

X

X

A

C

X

X

• A - Address - oznacza, ze stacja docelowa pracuje poprawnie
• C - Copy - oznacza, ze ramka zostala poprawnie skopiowana

Zasada pojedynczej ramki. Stacja oczekuje na odebranie calej swojej ramki, dopiero potem uwalnia token. Metoda stosowana, gdy dlugosc ramki jest znacznie wieksza od dlugosci bitowej pierscienia.

Zasada pojedynczego tokena. Stacja oczekuje jedynie na odebranie poczatku wlasnej ramki (SD, AC, FC, DA, SA). Po odebraniu poczatku wlasnej ramki stacja generuje wolny token. W stan retransmisji przelacza sie po odebraniu konca swojej ramki. W pierscieniu przebywa zawsze jeden token (wolny lub zajety).

Stacja po zakonczeniu transmisji natychmiast generuje wolny token. Metoda stosowana dla bardzo dlugich sieci. Podobnie jak w pozostalych metodach stacja przelacza sie w stan retransmisji dopiero po odebraniu konca wlasnej ramki.

Token Ring uzywa podstawowego zestawu komponentow sprzetowych, z ktorych mozna zbudowac wiele topologii obslugujacych dostep do nosnika za pomoca przekazywania tokenu. Oprocz niezbednych kart sieciowych (NIC), do komponentow sprzetowych zalicza sie:

• kabel dalekosiezny,
• kabel stacji koncowej,
• jednostki dostepu do stacji wieloterminalowej,
• jednostke sprzegania dalekosieznego.

Kabel dalekosiezny stanowi szkielet sieci Token Ring. Jest to kabel laczacy ze soba wszystkie koncentratory (czyli ,,jednostki dostepu do stacji wieloterminalowej" - w jezyku Token Ringu). Moze to byc kabel swiatlowodowy albo skretka dwuzylowa, ekranowana lub nieekranowana. Skretka dwuzylowa oferuje dodatkowa korzysc: zapewnia rezerwowa sciezke transmisji. Polaczenie osiaga sie, wykorzystujac jedna pare; pozostale pary w kablu UTP nie sa uzywane.

Kable stacji koncowych uzywane sa do przylaczania pojedynczych stacji do portu w koncentratorze. Podobnie jak w przypadku kabli dalekosieznych, moga to byc swiatlowody lub skretki dwuzylowe (ekranowane lub nie).

Urzadzenie sluzace zarowno jako wzmacniak, jak i punkt dostepu dla wielu stacji (innymi slowy koncentrator), znane jest jako jednostka dostepu do stacji wieloterminalowej (ang. MSAU - Multi-Station Access Unit). Urzadzenia te, jak wiekszosc koncentratorow, moga byc laczone ze soba, aby utworzyc wieksza siec. Tak jak w przypadku koncentratorow w sieci Ethernet, nalezy uwazac, zeby nie polaczyc ze soba dwoch portow urzadzen komunikacyjnych DCE. Jednostki MSAU posiadaja porty oznaczone jako Ring In (RI) i Ring Out (RO). Oczywistym powinno byc, ze porty RI obsluguja polaczenia przychodzace: sa to porty DCE. Porty RO sa laczone z portami RI innych koncentratorow: sa to porty terminali DTE. Proba polaczenia ze soba dwoch jednostek MSAU poprzez laczenie ich portow RI lub RO (RI z RI lub RO z RO) nie powiedzie sie, chyba ze zastosuje sie kabel skrosny. Typowy koncentrator (MSAU) ma od 8 do 24 portow RI i/lub RO. Bardziej formalnie porty te sa nazywane jednostkami sprzegania dalekosieznego lub inaczej jednostkami TCU (ang. Trunk Coupling Units).

TCU to porty fizyczne oraz uklady elektroniczne i logiczne pomagajace tym portom obslugiwac polaczenia z innymi stacjami i koncentratorami. Porty TCU posiadaja inteligentne uklady elektroniczne, pozwalajace na przylaczanie i odlaczanie stacji do i od pierscienia. Umozliwia to dynamiczne i automatyczne zarzadzanie elementami pierscienia. Stacje, ktore nie sa aktywne z jakiegokolwiek powodu, nie sa faktycznie odlaczane od sieci Token Ring. Zamiast tego TCU rozpoznaje stan nieaktywny stacji i omija ja (elektrycznie), kiedy przekazuje tokeny i ramki przez pierscien.

Lp.	Szybkosc transmisji [Mb/s]	4	16	100	100
1.	Medium transmisyjne	UTP, STP, swiatlowod	UTP, STP, swiatlowod	UTP, STP	swiatlowod
2.	Kod transmisyjny	Roznicowy Manchester	Roznicowy Manchester	MLT-3	4B5B
3.	Maks. dl. ramki [oktety]	4550	18200	18200	18200
4.	Dostep	TP lub DTR	TP lub DTR	DTR	DTR

TP - token passing access control

DTR - dedicated token ring

Zobacz multimedia zwiazane z tematem: Token ring

• Siec komputerowa
• Lokalna siec komputerowa
• Ethernet
• FDDI
• Token passing - metoda dostepu do sieci ze znacznikiem (tokenem, zetonem)

Zrodlo: ,,https://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Token_ring&oldid=78827427"

Kategorie:

• Sieci lokalne
• Standardy IEEE