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.
Основные характеристики
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:
| топология | звезда-кольцо; | |
| метод доступа | с передачей маркера; | |
| кабельная система | экранированная и неэкранированная витая пара (IBM тип 1, 2 или 3); | |
| скорость передачи данных | 4 и 16 Мбит/с; | |
| тип передачи | узкополосная; | |
| спецификации | IEEE 802.5. |
Архитектура
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.
Формат кадра
| 1em | Поле кадра | Описание | |
| 1.2em1 | Преамбула | Сигнализирует о начале кадра | |
| 1.2em1 | Управление доступом | Указывает на приоритет кадра и на то, что передается, кадр маркера или кадр данных | |
| 1.2em1 | Управление кадром | Содержит информацию Управления доступом к среде - для всех компьютеров или информацию конечной станции©- только для одного компьютера | |
| 1.2em1 | Адрес приемника | Адрес компьютера-получателя | |
| 1.2em1 | Адрес источника | Адрес компьютера-отправителя | |
| 1.2em1 | Данные | Передаваемая информация | |
| 1.2em4 | CRC | (Циклический избыточный код) - поле информации для проверки ошибок | |
| 1.2em1 | Конечный разделитель | Сигнализирует о конце кадра | |
| 1.2em1 | Статус кадра | Сообщает, был ли распознан и скопирован кадр (доступен ли адрес приемника) |
Функционирование
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.
Мониторинг систем
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.
Распознавание компьютера
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.
Встроенная отказоустойчивость
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.
Кабельная система
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).