Foreversoft.ru

IT Справочник
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Архитектура сети token ring

Архитектура сети token ring

Версия сети Token Ring была представлена фирмой IBM в 1984 году как часть предложенного ею способа объединить в сеть весь ряд выпускаемых IBM компьютеров и компьютерных систем, в том числе персональных компьютеров и средних ЭВМ (midrange), мэйнфреймов и сред Systems Network Architecture (SNA) (сетевая архитектура IBM).

Разрабатывая версию сети Token Ring, фирма IBM ставила целью обеспечить простоту монтажа кабеля — витой пары, — соединяющего компьютер с сетью через настенную розетку. Основной монтаж проводится централизованно. В 1985 году IBM Token Ring стала стандартом ANSI/IEEE.

Сеть Token Ring является реализацией стандарта IEEE 802.5. От других сетей ее отличает не только кабельная система, но и использование доступа с передачей маркера.

Сеть Token Ring имеет следующие характеристики:

топологиязвезда-кольцо;
метод доступас передачей маркера;
кабельная системаэкранированная и неэкранированная витая пара (IBM тип 1, 2 или 3);
скорость передачи данных4 и 16 Мбит/с;
тип передачиузкополосная;
спецификацииIEEE 802.5.

Топология типичной сети Token Ring — ©кольцо©. Однако в версии IBM это топология «звезда-кольцо»: компьютеры в сети соединяются с центральным концентратором, а маркер передается по логическому кольцу. Физическое кольцо реализуется в концентраторе. Пользователи — часть кольца, но соединяются они с ним через концентратор.

1emПоле кадраОписание
1.2em1ПреамбулаСигнализирует о начале кадра
1.2em1Управление доступомУказывает на приоритет кадра и на то, что передается, кадр маркера или кадр данных
1.2em1Управление кадромСодержит информацию Управления доступом к среде — для всех компьютеров или информацию конечной станции©- только для одного компьютера
1.2em1Адрес приемникаАдрес компьютера-получателя
1.2em1Адрес источникаАдрес компьютера-отправителя
1.2em1ДанныеПередаваемая информация
1.2em4CRC(Циклический избыточный код) — поле информации для проверки ошибок
1.2em1Конечный разделительСигнализирует о конце кадра
1.2em1Статус кадраСообщает, был ли распознан и скопирован кадр (доступен ли адрес приемника)

Когда в сети Token Ring начинает работать первый компьютер, сеть генерирует маркер. Маркер проходит по кольцу от компьютера к компьютеру, пока один из них не сообщит о готовности передать данные и не возьмет управление маркером на себя. Маркер — это предопределенная последовательность битов (поток данных), которая позволяет компьютеру отправить данные по кабелю. Когда маркер захвачен каким-либо компьютером, другие компьютеры передавать данные не могут.

Захватив маркер, компьютер отправляет кадр данных в сеть. Кадр проходит по кольцу, пока не достигнет узла с адресом, соответствующим адресу приемника в кадре. Компьютер-приемник копирует кадр в буфер приема и делает пометку в поле статуса кадра о получении информации. Кадр продолжает передаваться по кольцу, пока не достигнет отправившего его компьютера, который и удостоверяет, что передача прошла успешно. После этого компьютер изымает кадр из кольца и возвращает туда маркер.

В сети одномоментно может передаваться только один маркер, причем только в одном направлении. Передача маркера — детерминистический процесс, это значит, что самостоятельно начать работу в сети (как, например, в среде CSMA/CD) компьютер не может. Он будет передавать данные лишь после получения маркера. Каждый компьютер действует как однонаправленный репитер, регенерирует маркер и посылает его дальше.

Компьютер, который первым начал работу, наделяется системой Token Ring особыми функциями: он должен осуществлять текущий контроль за работой всей сети. Он проверяет корректность отправки и получения кадров, отслеживая кадры, проходящие по кольцу более одного раза. Кроме того, он гарантирует, что в кольце одномоментно находится лишь один-единственный маркер.

После появления в сети нового компьютера система Token Ring инициализирует его таким образом, чтобы он стал частью кольца. Этот процесс включает проверку уникальности адреса; уведомление всех узлов сети о появлении нового узла.

В сети Token Ring концентратор, в котором организуется фактическое кольцо, имеет несколько названий, например:

MAU[Multistation Access Unit (модуль множественного доступа)];
MSAU(Multistation Access Unit);
SMAU[Smart Multistation Access Unit (интеллектуальный модуль множественного доступа)].

Кабели соединяют клиенты и серверы с MSAU, который работает по принципу других пассивных концентраторов. При подсоединении компьютера он включается в кольцо.

В ©чистой© сети с передачей маркера вышедший из строя компьютер останавливает движение маркера, что, в свою очередь, останавливает работу всей сети. MSAU разработаны таким образом, чтобы обнаруживать вышедшую из строя плату сетевого адаптера и вовремя отключать ее. Эта процедура позволяет ©обойти© отказавший компьютер, поэтому маркер продолжает свое движение по сети.

В MSAU фирмы IBM вышедшие из строя компьютеры (или некачественные соединения) автоматически исключаются из кольца, и маркер их ©обходит. Таким образом, неисправный компьютер (или соединение) не влияет на работу всей сети Token Ring.

Компьютеры в сети Token Ring соединяются с концентратором кабелем STP или UTP. Сети Token Ring используют кабель IBM Туре 1, 2 и 3, однако большинство сетей — UTP IBM Cabling System Type 3. При использовании кабеля Туре 1 каждый компьютер может отстоять от MSAU максимум на 101 м (330 футов), при использовании STP — на 100 м (около 328 футов) и, наконец, при использовании UTP — на 45 м (около 148 футов). Минимальная длина экранированного или неэкранированного кабеля — 2,5 м (около 8 футов).

Next: AppleTalk Up: Сетевые архитектуры Previous: Ethernet Contents Index Alex Otwagin 2002-12-16

Token Ring

Token Ring — это еще одна архитектура локальных сетей, стандартизированная организацией IEEE. Она имеет много общих свойств с Ethernet и другими сетевыми технологиями, спецификации которых описываются семейством стандартов IEEE 802. В результате сети Token Ring могут взаимодействовать с другими архитектурами с помощью преобразующих мостов. Технология Token Ring был разработана компанией IBM в 1984 году, а затем передана в качестве проекта стандарта в комитет IEEE 802, который на ее основе принял в 1985 году стандарт 802.5. Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями — 4 и 16 Мбит/с. На сегодняшний день существуют рекомендации, предполагающие повышение скорости передачи сигналов Token Ring до 100, 128 Мбит/с, а в перспективе и до 1 Гбит/с.

В своей «канонической» форме технология Token Ring (эстафетное кольцо) является четко определенной и эффективной архитектурой локальных сетей. Свое название он получила благодаря «карусельной» схеме доступа к среде. В отличие от технологии Ethernet, допускающей хаотический и неупорядоченный множественный доступ к среде, Token Ring позволяет вести передачу в определенный момент времени только одному устройству. Поэтому конфликты не могут возникнуть в принципе. Доступ к среде предоставляется всем сетевым устройствам в порядке очередности путем передачи маркера (token). В сети может циркулировать только один маркер, которому передающее устройство придает форму заголовка кадра данных. Без маркера устройство не может сконструировать заголовок кадра данных и не может передать его. Данные кадра копируются в буфер принимающего устройства, после чего некоторые биты заголовка кадра инвертируются, подтверждая тем самым прием данных. Затем кадр продолжает свое путешествие по кольцу. Когда он возвращается к устройству-отправителю, оно изымает кадр из сети и удаляет из него адрес предполагаемого получателя и собственно полезные данные. Если это же устройство собирается передать еще какие-то данные, оно имеет право снова сформировать кадр и поместить его в кольцо. В противном случае заголовок снова преобразуется в маркер, помещается в среду передачи и отправляется следующему устройству.

Читать еще:  Архитектура ia 32

Чтобы ни одна из станций не «монополизировала» всю полосу частот, так называемый таймер захвата маркера (Token Holding Timer) отслеживает и регулирует максимальный промежуток времени, на протяжении которого станция располагает эксклюзивным правом на передачу данных. Обычно время удержания маркера по умолчанию равно 10 мс. Максимальный размер кадра в стандарте 802.5 не определен. Для сетей 4 Мбит/с он обычно равен 4 Кбайт, а для сетей 16 Мбит/с — 16 Кбайт. Это связано с тем, что за время удержания маркера станция должна успеть передать хотя бы один кадр.

В сетях Token Ring 16 Мбит/с используется также несколько другой алгоритм доступа к кольцу, называемый алгоритмом раннего освобождения маркера (Early Token Release). В соответствии с ним станция передает маркер доступа следующей станции сразу же после окончания передачи последнего бита кадра, не дожидаясь возвращения по кольцу этого кадра с битом подтверждения приема. В этом случае пропускная способность кольца используется более эффективно, так как по кольцу одновременно продвигаются кадры нескольких станций.

Для различных видов сообщений, передаваемым кадрам, могут назначаться различные приоритеты: от 0 (низший) до 7 (высший). Решение о приоритете конкретного кадра принимает передающая станция. Маркер также всегда имеет некоторый уровень текущего приоритета. Станция имеет право захватить переданный ей маркер только в том случае, если приоритет кадра, который она хочет передать, выше (или равен) приоритета маркера. В противном случае станция обязана передать маркер следующей по кольцу станции. За наличие в сети маркера, причем единственной его копии, отвечает активный монитор — одна из станций, выбранная на эту роль во время инициализации кольца как станция с максимальным значением МАС-адреса.

Стандарт Token Ring фирмы IBM изначально предусматривал построение связей в сети с помощью концентраторов, называемых MAU (Multistation Access Unit) (рис. 22). В общем случае сеть Token Ring имеет комбинированную звездно-кольцевую конфигурацию. Конечные узлы подключаются к концентратору (MAU) по топологии звезды, а сами MAU объединяются через специальные порты Ring In (RI) и Ring Out (RO) для образования магистрального физического кольца. Концентратор Token Ring может быть активным или пассивным. Пассивный концентратор просто соединяет порты внутренними связями так, чтобы станции, подключаемые к этим портам, образовали кольцо. Ни усиление сигналов, ни их ресинхронизацию пассивный MAU не выполняет. Активный концентратор выполняет функции регенерации сигналов и поэтому иногда называется повторителем, как в стандарте Ethernet.

Рис. 22. Физическая конфигурация сети Token Ring

Все станции в кольце должны работать на одной скорости — либо 4 Мбит/с, либо 16 Мбит/с. Кабели, соединяющие станцию с концентратором, называются абонентскими, а кабели, соединяющие концентраторы, — магистральными. Технология Token Ring позволяет использовать для соединения конечных станций и концентраторов различные типы кабеля: STP Type 1, UTP Type 3, UTP Type 5, а также волоконно-оптический кабель. При использовании экранированной витой пары STP Type 1 из номенклатуры кабельной системы IBM в кольцо допускается объединять до 260 станций при длине абонентских кабелей до 100 метров, а при использовании неэкранированной витой пары максимальное количество станций сокращается до 72 при длине абонентских кабелей до 45 метров. Расстояние между пассивными MAU может достигать 100 м при использовании кабеля STP Type 1 и 45 м при использовании кабеля UTP Type 3. Между активными MAU максимальное расстояние увеличивается соответственно до 730 м или 365 м в зависимости от типа кабеля. Максимальная длина кольца Token Ring составляет 4000 м, хотя это ограничение не является такими жесткими, как в технологии Ethernet.

Недавно компания IBM предложила новый вариант технологии Token Ring, названный High-Speed Token Ring, HSTR. Эта технология поддерживает битовые скорости в 100 и 155 Мбит/с, сохраняя основные особенности технологии Token Ring 16 Мбит/с. ТехнологияToken Ring поддерживает следующие типы кадров:

· кадр данных LLC;

· кадры управления MAC;

· кадр прерывания передачи.

Технология Token Ring IEEE 802.5 использует для управления доступом к среде передачи специальную конструкцию из последовательности битов, известную под названием маркер.

Кадр маркера состоит из трех полей, каждое длиной в один байт:

· начальный ограничитель (Starting Delimiter) появляется в начале маркера, а также в начале любого кадра, проходящего по сети;

· поле управления доступом (Access Control) состоит из четырех подполей: РРР — биты приоритета, Т — бит маркера, М — бит монитора, RRR — резервные биты приоритета;

· конечный ограничитель (Ending Delimiter) — последнее поле маркера.

Поле приоритета используется для идентификации важности маркера. Значение этого поля может изменяться в диапазоне от 000 до 111. Бит маркера является тем битом, который должен быть инвертирован для превращения маркера в последовательность начала кадра. Бит маркера устанавливается равным 1 для того, чтобы сообщить другим станциям, что маркер теперь является составной частью кадра. Поле приоритета запроса позволяет станциям обслуживать в первую очередь запросы на передачу данных от станций с более высоким приоритетом, располагающим срочными данными. Станции могут сообщать о приоритете своих данных, устанавливая соответствующие биты поля приоритета запроса.

Минимальная длина кадра данных Token Ring составляет 21 октет. Максимальная длина кадра данных определяется скоростью передачи сигналов по кольцу. Кадр данных содержит три поля кадра маркера длиной в один октет каждое. К этой основной структуре добавляются еще шесть полей и подполей.

Первое поле отводится под начальный ограничитель, определяющий начало кадра. Затем располагается поле доступа к среде и восьмибитовое поле управления кадром. Это поле хранит «типовые» биты, определяющие транспортный протокол. Кроме того, это же поле используется для разделения кадров данных и управляющих кадров. Следующие два поля длиной в шесть октетов содержат МАС-адреса предполагаемого получателя и отправителя кадра. Поле данных сетей Token Ring имеет произвольный размер, определяемый скоростью передачи сигналов по кольцу. Сети с производительностью 4 Мбит/с допускают передачу поля данных длиной от 0 до 4332 октетов. Сети с производительностью 16 Мбит/с допускают передачу полей данных длиной от 0 до 17832 октетов. Последние три поля в кадре данных — это 32-битовая контрольная последовательность кадра (Frame Check Sequence — FCS), 8-битовый конечный ограничитель (Ending Delimiter) и 8-битовое поле состояния кадра. Контрольная последовательность кадра содержит контрольную сумму — величину, которая вычисляется исходя из длины и содержимого кадра. Последние два октета, к которым относятся поле конечного ограничителя и поле состояния кадра, считаются конечной последовательностью кадра (End of Frame Sequence).

Кадры управления MAC отличаются от кадров данных только информационным полем и иногда полем управления кадром. Кадры MAC выполняют исключительно функции обслуживания и управления кольцом. Они никогда не переносят данных вышележащих уровней и никогда не передаются в другие области коллизии мостами, коммутаторами или маршрутизаторами. Каждый МАС-кадр выполняет четко оговоренную функцию управления сетью:

· контроль абонентского кабеля;

· создание (объявление) маркера;

· функции активного мониторинга.

Учитывая довольно большое количество разнотипных МАС-кадров (более 25 видов), нет смысла рассматривать каждый из них в отдельности. Достаточно будет сказать, что такие МАС-кадры используются для сбора характеристик производительности сети, которые можно получить от совместимых со стандартами приложений управления сетью.

Читать еще:  Архитектурная концепция состав

Кадр прерывания передачи состоит только из полей начального и конечного ограничителя. Несмотря на то, что ввиду отсутствия содержимого и блока адресации такая структура может показаться бессмысленной, подобные кадры используются для немедленного прекращения передачи.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 9231 — | 7433 — или читать все.

Технология Token Ring

Материал из ПИЭ.Wiki

Содержание

См.также

Значения

  1. Token Ring (маркерное кольцо) — архитектура сетей с кольцевой логической то­пологией и детерминированным методом доступа, основанном на передаче мар­кера. Сети Token Ring (стандарт 802.5), так же как и сети Ethernet, характеризует раз­деляемая среда передачи данных, которая в данном случае состоит из отрезков кабеля, соединяющих все станции сети в кольцо. Кольцо рассматривается как общий разделяемый ресурс, и для доступа к нему требуется не случайный алго­ритм, как в сетях Ethernet, а детерминированный, основанный на передаче стан­циям права на использование кольца в определенном порядке. Это право пере­дается с помощью кадра специального формата, называемого маркером, или токеном, (token). Тип сети, в которой все компьютеры схематически объединены в кольцо. По кольцу от компьютера к компьютеру (станции сети) передается специальный блок данных, называемый маркером (англ. token). Когда какой-либо станции требуется передача данных, маркер ею модифицируется и больше не распознается другими станциями, как спецблок, пока не дойдёт до адресата. Адресат принимает данные и запускает новый маркер по кольцу. На случай потери маркера или хождения данных, адресат которых не находится, в сети присутствует машина со специальными полномочиями, умеющая удалять безадресные данные и запускать новый маркер.
  2. Когда оба слова написаны с больших букв (Token Ring), имеется в виду технология, разработанная компанией IBM или сеть стандарта IEEE 802.5

История

Изначально технология была разработана компанией IBM в 1984 году. В 1985 комитет IEEE 802 на основе этой технологии принял стандарт IEEE 802.5. В последнее время даже в продукции IBM доминируют технологии семейства Ethernet, несмотря на то, что ранее в течение долгого времени компания использовала Token Ring в качестве основной технологии для построения локальных сетей В основном, технологии похожи, но имеются незначительные различия. Token Ring от IBM описывает топологию «звезда», когда все компьютеры присоединены к одному центральному устройству (англ. multistation access unit (MSAU)), в то время, как IEEE 802.5 не заостряет внимания на топологии. (В таблице 1 показаны различия между технологиями.)

Передача маркера

Token Ring и IEEE 802.5 являются главными примерами сетей с передачей маркера. Сети с передачей маркера перемещают вдоль сети небольшой блок данных, называемый маркером. Владение этим маркером гарантирует право передачи. Если узел, принимающий маркер, не имеет информации для отправки, он просто переправляет маркер к следующей конечной станции. Каждая станция может удерживать маркер в течение определенного максимального времени (по умолчанию — 10 мс).За наличие в сети маркера, причем единственной его копии, отвечает активный монитор, который выбирается во время инициализации кольца как станция с максимальным значением МАС-адреса. Если активный монитор выходит из строя, процедура инициализации кольца повторяется и выбирается новый активный монитор. Чтобы сеть могла обнаружить отказ активного монитора, последний в работоспособном состоянии каждые 3 секунды генерирует специальный кадр своего присутствия. Если этот кадр не появляется в сети более 7 секунд, то остальные станции сети начинают процедуру выборов нового активного монитора. Если активный монитор не получает маркер в течение длительного времени (например, 2,6 с), то он порождает новый маркер.

Данная технология предлагает вариант решения проблемы коллизий, которая возникает при работе локальной сети. В технологии Ethernet, такие коллизии возникают при одновременной передаче информации несколькими рабочими станциями, находящимися в пределах одного сегмента, то есть использующих общий физический канал данных.

Если у станции, владеющей маркером, имеется информации для передачи, она захватывает маркер, изменяет у него один бит (в результате чего маркер превращается в последовательность «начало блока данных»), дополняет информацией, которую он хочет передать и отсылает эту информацию к следующей станции кольцевой сети. Когда информационный блок циркулирует по кольцу, маркер в сети отсутствует (если только кольцо не обеспечивает «раннего освобождения маркера» — early token release), поэтому другие станции, желающие передать информацию, вынуждены ожидать. Следовательно, в сетях Token Ring не может быть коллизий. Если обеспечивается раннее высвобождение маркера, то новый маркер может быть выпущен после завершения передачи блока данных.

Информационный блок циркулирует по кольцу, пока не достигнет предполагаемой станции назначения, которая копирует информацию для дальнейшей обработки. Информационный блок продолжает циркулировать по кольцу; он окончательно удаляется после достижения станции, отославшей этот блок. Станция отправки может проверить вернувшийся блок, чтобы убедиться, что он был просмотрен и затем скопирован станцией назначения.

Сфера применения

В отличие от сетей CSMA/CD (например, Ethernet) сети с передачей маркера являются детерминистическими сетями. Это означает, что можно вычислить максимальное время, которое пройдет, прежде чем любая конечная станция сможет передавать. Эта характеристика, а также некоторые характеристики надежности, делают сеть Token Ring идеальной для применений, где задержка должна быть предсказуема и важна устойчивость функционирования сети. Примерами таких применений является среда автоматизированных станций на заводах. Применяется как более дешевая технология, получила распространение везде, где есть ответственные приложения для которых важна не столько скорость, сколько надежная доставка информации. В настоящее время по надежности Ethernet не уступает Token Ring и существенно выше по производительности.

Модификация Token Ring

Существуют 2 модификации по скоростям передачи: 4 Мб/с и 16 Мб/с. В Token Ring 16 Мб/с используется технология раннего освобождения маркера. Суть этой технологии заключается в том, что станция, «захватившая» маркер, по окончании передачи данных генерирует свободный маркер и запускает его в сеть. Попытки внедрить 100 Мб/с технологию не увенчались коммерческим успехом. В настоящее время технология Token Ring не поддерживается.

Таблица 1

IBM token ringIEEE 802.5
Скорость передачи данных4,16 Мбит/с4,16 Мбит/с
Количество станций в сегменте260 (экранированная витая пара)
72 (неэкранированная витая пара)
250
ТопологияЗвездаНе специализировано
КабельВитая параНе специализировано

Физический уровень технологии Token Ring

Стандарт Token Ring фирмы IBM изначально предусматривал построение связей в сети с помощью концентраторов, называемых MAU (Multistation Access Unit) или MSAU (Multi-Station Access Unit), то есть устройствами многостанционного доступа

Концентратор Token Ring может быть активным или пассивным. Пассивный концентратор просто соединяет порты внутренними связями так, чтобы станции, подключаемые к этим портам, образовали кольцо. Ни усиление сигналов, ни их ресинхронизацию пассивный MSAU не выполняет. Такое устройство можно счи¬тать простым кроссовым блоком за одним исключением — MSAU обеспечивает обход какого-либо порта, когда присоединенный к этому порту компьютер выклю¬чают. Такая функция необходима для обеспечения связности кольца вне зависимо¬сти от состояния подключенных компьютеров. Обычно обход порта выполняется за счет релейных схем, которые питаются постоянным током от сетевого адаптера, а при выключении сетевого адаптера нормально замкнутые контакты реле соеди¬няют вход порта с его выходом. Активный концентратор выполняет функции регенерации сигналов и поэтому иногда называется повторителем, как в стандарте Ethernet.

Читать еще:  Ошибка входа пользователя

HSTR (High Speed Token Ring)

В конце 90-х годов технологию Token Ring стали переводить на более высокие скорости передачи и появилось название HSTR (High Speed Token Ring — высо­коскоростное маркерное кольцо). В настоящее время реально используется (стандартизована) версия на 100 Мбит/с и ведутся разработки гигабитной версии. Стандарт на 100 Мбит/с использует физический уровень lOOBaseTX/FX, в свою очередь позаимствованный у FDDI. Длина кабеля UTP категории 5 может достигать 100 м, при использовании STP типа 1, 2 (150 Ом) длина может быть и больше. Поддержка и 150-омного кабеля обеспечивает совместимость с сущест­вующей кабельной системой Token Ring, где широко применяется данный тип кабеля. Вышележащий МАС-уровень сохранен от прежней версии 4/16 Мбит/с, так что все вышеприведенные описания остаются в силе. Размер Кадра — до 18200 байт, тот же протокол, 8-уровневая система приоритетов, маршрутизация от источника (до 14-ти мостов в цепочке), поддержка множества VLAN (802.1Q,). Концентраторы на 100 Мбит/с выполняются только в виде коммутаторов с пол­нодуплексными портами, поскольку их стоимость оказывается практически той же, что и для повторителей, организующих кольца. Высокоскоростные порты ис­пользуются для организации магистральных связей между коммутаторами, а также для подключения критичных абонентов (серверов). По сравнению с Et­hernet, высокоскоростные адаптеры Token Ring благодаря большему (18,2 К про­тив 1,5 К) размеру кадров значительно меньше загружают процессор сервера. —Дрожжина Юлия 14:19, 12 января 2010 (UTC)

Технология Token Ring

Технологии других типов локальных сетей по сравнению с Ethernet распространены гораздо меньше. Поэтому знакомство с ними прежде всего представляет интерес с точки зрения рассмотрения возможных альтернативных решений организации вычислительных сетей.

Технология Token Ring («маркерное кольцо») характеризуется теми же основными элементами, что и Ethernet: спецификациями физического уровня, форматом и механизмом MAC. Но при этом в нем используется совершенно иной подход к передаче и приему данных в среде общего доступа к сети. Протокол Token Ring стандартизирован документом IEEE 802.5. Сети Token Ring изначально были рассчитаны на передачу данных со скоростью 4 Мбит/с, но в более поздних реализациях она возросла до 16 Мбит/с. Это больше, чем у обычного Ethernet, нo заметно уступает скорости Fast Ethernet. Однако важно помнить, что в сетях Token Ring (при их нормальной работе) не бывает коллизий, что повышает их общую эффективность.

Сеть TokenRing физически имеет комбинированную звездно-кольцевую топологию. Это связано с тем, что отдельные станции присоединяются к сети не напрямую, а через специальные концентраторы – многостанционные устройства подключения к среде передачи данных MAU(Medium Attachment Unit) (рис. 10.4). Логически же станции объединяются в кольцо, т. е. каждая из них передает информацию к одной соседней станции, а принимает информацию от другой соседней станции. Концентратор MAU при этом позволяет задавать конфигурацию сети, от­ключать неисправных абонентов, контролировать работу сети (рис. 10.5). Концентратор может быть в единственном числе, тогда в кольцо замыкаются только абоненты, подключенные к нему.

В каждом кабеле, соединяющем адаптеры и концентратор, находятся на самом деле разнонаправленные линии связи. Такими же двумя разнонаправленными линиями связи, входящими в магистральный кабель, объединяются между собой в кольцо различные концентраторы, хотя для этой же цели может также использоваться и единственная однонаправленная линия связи.

Технология Token Ring позволяет использовать для соединения конечных станций и концентраторов различные типы кабелей на основе витой пары, а также волоконно-оптический кабель. При использовании экранированной витой пары STP в кольцо допускается объединять до 260 станций при длине ответвительных кабелей до 100 метров, а при использовании неэкранированной витой пары UTP максимальное количество станций сокращается до 72 при длине ответвительных кабелей до 45 метров. Расстояние между пассивными концентраторами MAU может достигать 100 м при использова­нии кабеля STP и 45 м при использовании кабеля UTP. Между активными концентраторами MAU максимальное расстояние увеличивается, соответственно, до 730 м или 365 м в зависимости от типа кабеля.

Рис. 10.4. Физическая топология сети Token Ring

Рис. 10.5. Соединение абонентов сети Token Ring в кольцо с помощью

Максимальная длина кольца Token Ring составляет 4000 м. Как и в Ethernet, определяющим элементом стандарта Token Ring является механизм MAC. В Token Ring он называется доступом с передачей маркера (token passing). Теоретически передача маркера более эффективна, чем CSMA/CD, так как обеспечивает всем станциям равные возможности для передачи данных, не создавая коллизий и не снижая производительности сети при высоких уровнях нагрузки.

Суть механизма передачи маркера состоит в непрерывной циркуляции по сетевому кольцу специального пакета – маркера (token). Маркер имеет длину всего 3 байта и не содержит обычных данных. Его единственное назначение – выделить в сети станцию, которой разрешается передавать данные. В пассивном состоянии станции Token Ring находятся в так называемом режиме повтора: они принимают пакеты из сети и тут же отправляют их назад в MAU для передачи на следующий порт. Если станция не возвращает пакет, кольцо как бы разрывается, и связь в сети прекращается. Mapкер генерируется станцией (которой отведена роль активного монитора), а затем он странствует по сети от станции к станции. Если какой-либо станции нужно передать данные, она может сделать это, только дождавшись, пока до нее дойдет маркер. Ни одна станция не может передавать данные, не захватив маркер, а поскольку он существует в единственном экземпляре, в любой момент времени данные передает только одна станция. Следовательно, в сети Token Ring принципиально не может быть коллизий. Захватив маркер для передачи данных, станция переходит в режим отправки, меняет в маркере значение бита установки монитора и отправляет его назад в MAU для передачи по кольцу. Измененное значение бита установки монитора информирует другие станции, что сеть используется, и они не могут захватывать маркер.

В первоначальном варианте сети Token Ring станция, передавшая пакет данных, дожидалась возвращения в нее последнего бита данных и лишь потом присваивала биту установки монитора в кадре маркера его исходное значение и передавала маркер в сеть. В сетях Token Ring со скоростью 16 Мбит/с используется раннее освобождение маркера: маркер с сигналом «сеть свободна» передается сразу после пакета данных. Станция, которой адресован пакет данных, может захватить маркер и начать передачу собственного пакета данных еще до того, как все данные из первого пакета вернутся к исходной станции. Таким образом, в сети могут одновременно находиться фрагменты двух пакетов данных, но никогда не бывает более одного маркера «сеть свободна».

Передача маркера используется в качестве механизма MAC и в других сетевых технологиях, например, в кольцевой волоконно-оптической технологии FDDI (Fiber Distributed Data Interface – волоконно-оптический интерфейс распределенных данных). Двойное волоконно-оптическое кольцо FDDI со скоростью 100 Мбит/с допускает наличие в кольце нескольких маркеров, длину кольца до 100 км и количество станций в кольце до 500.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector