令牌环网是IBM公司于70年代发展的,现在这种网络比较少见。在老式的令牌环网中,数据传输速度为4Mbps或16Mbps,新型的快速令牌环网速度可达100Mbps。Token Ring(令牌环)是一种 LAN 协议,定义在 IEEE 802.5 中。令牌环网的传输方法在物理上采用了星形拓扑结构,但逻辑上仍是环形拓扑结构,其逻辑结构如图所示。
1、令牌环网工作过程
令牌环Token Ring协议是环型网中最普遍采用的介质访问控制,它在环中加入一特殊的MAC控制帧,即令牌帧,用于控制结点有序访问介质。其工作过程如下:
环初始化后,令牌总是沿着物理环单向逐站传输。
如果结点A有数据要发送,它必须等待空闲令牌到达本站,当获得空闲令牌后,它将令牌标志位由“闲”置为“忙”,并构造成数据帧进行传输。
数据帧在环上做广播传输,其他结点可依次接收到数据帧,但只有目的地址相匹配的结点才复制。
数据帧遍历环后,回到结点A,由A回收数据帧,并将令牌状态改为空闲,然后将空闲令牌传送到下一结点。
每个结点都有一个令牌持有计时器THT (Token Holding Timer),当发送结点数据帧后,THT开始计时。当数据帧在环上循环一周返回到发送结点后,如果THT未超时,该结点可继续发送数据;如果THT超时,该结点即使有数据要传送,也必须向下游结点发送令牌帧,要传送的数据必须等到再次获得令牌帧才能发送。THT反映了网络负载状况,网络负载越重,各个结点在THT内所发送的数据帧越少。通过THT可以控制各个结点占有介质的时间长度,并且各个结点可以通过THT测算出需要等待多长时间才能获得令牌帧访问介质。
2、令牌环网帧格式
令牌环存在两种格式的帧,一种是令牌帧,一种是信息帧。
3、令牌环的维护
令牌丢失和数据帧无法撤消,是环网上最严重的两种差错,可以通过在环路上指定一个站点作为主动令牌管理站,以此来解决这些问题。主动令牌管理站通过一种超时机制来检测令牌丢失的情况,该超时值比最长的帧为完全遍历环路所需的时间还要长一些。如果在该时段内没有检测到令牌,便认为令牌已经丢失,管理站将清除环路上的数据碎片,并发出一个令牌。为了检测到一个持续循环的数据帧,管理站在经过的任何一个数据帧上置其监控位为1,如果管理站检测到一个经过的数据帧的监控拉的已经置为1,便知道有某个站未能清除自己发出的数据帧,管理站将清除环路的残余数据,并发出一个令牌。
Token Ring协议的特点是在轻载时,由于一个工作站在发送前必须等待空令牌到来,故效率很低;在重载时,各站访问机会均等,效率较高;访问方式具有可调整性和确定性,各站既具有同等的介质访问权,也可以有优先级操作和带宽保护;主要缺点是有较复杂的令牌维护要求。
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