stringtranslate.com

Кольцо с жетоном

Два примера сетей Token Ring: а) Использование одного MAU б) Использование нескольких MAU, подключенных друг к другу
Сеть Token Ring
Сеть Token Ring: пояснение работы MAU
Гермафродитный разъем IBM с фиксирующим зажимом. Контакты экрана хорошо видны, позолоченные сигнальные контакты — меньше.

Token Ring — это технология компьютерных сетей физического и канального уровня, используемая для построения локальных сетей . Она была представлена ​​IBM в 1984 году и стандартизирована в 1989 году как IEEE 802.5 . Она использует специальный трехбайтовый кадр , называемый токеном , который передается по логическому кольцу рабочих станций или серверов . Эта передача токена — метод доступа к каналу, обеспечивающий справедливый доступ для всех станций и устраняющий коллизии методов доступа , основанных на конкуренции .

Token Ring была успешной технологией, особенно в корпоративных средах, но постепенно была затмеваема более поздними версиями Ethernet . Gigabit Token Ring была стандартизирована в 2001 году, но с тех пор ее развитие прекратилось. [1]

История

В начале 1970-х годов был разработан широкий спектр различных технологий локальных сетей , одна из которых, Cambridge Ring , продемонстрировала потенциал топологии кольца с передачей маркера , и многие команды по всему миру начали работать над собственными реализациями. В исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе Вернер Букс и Ханс Мюллер, в частности, работали над проектированием и разработкой технологии IBM Token Ring [2] , в то время как ранние работы в MIT [3] привели к созданию сети Proteon 10 Mbit/s ProNet-10 Token Ring в 1981 году [4]  — в том же году, когда поставщик рабочих станций Apollo Computer представил свою фирменную сеть Apollo Token Ring (ATR) со скоростью 12 Mbit/s, работающую по коаксиальному кабелю RG-6U сопротивлением 75 Ом . [ требуется ссылка ] Позже Proteon разработал версию со скоростью 16 Mbit/s, которая работала по неэкранированному кабелю витой пары.

1985 год. Запуск IBM.

IBM выпустила свой собственный продукт Token Ring 15 октября 1985 года. [5] [6] Он работал на скорости 4  Мбит/с , [7] и подключение было возможно с IBM PC, компьютеров среднего уровня и мэйнфреймов. Он использовал удобную физическую топологию со звездообразной разводкой и работал по экранированной витой паре. Вскоре после этого он стал основой для стандарта IEEE 802.5. [8] [ проверка не удалась ]

В это время IBM утверждала, что локальные сети Token Ring превосходят Ethernet , особенно под нагрузкой, [9] но эти утверждения были подвергнуты сомнению. [10]

В 1988 году рабочая группа 802.5 стандартизировала более быструю передачу данных Token Ring со скоростью 16 Мбит/с. [11] Увеличение скорости до 100 Мбит/с было стандартизировано и выведено на рынок в период упадка Token Ring и так и не получило широкого распространения. [12] Хотя стандарт 1000 Мбит/с был утвержден в 2001 году, на рынок так и не было выведено ни одного продукта, и деятельность по стандартизации замерла [13], поскольку на рынке локальных сетей доминировали Fast Ethernet и Gigabit Ethernet .

Галерея

Сравнение с Ethernet

Ранние Ethernet и Token Ring использовали общую среду передачи. Они различались методами доступа к каналу . Эти различия стали несущественными, поскольку современные сети Ethernet состоят из коммутаторов и соединений точка-точка, работающих в полнодуплексном режиме.

У Token Ring и устаревшего Ethernet есть некоторые заметные различия:

Операция

Станции в локальной сети Token Ring логически организованы в кольцевую топологию , при этом данные передаются последовательно от одной кольцевой станции к другой, а контрольный токен циркулирует по кольцу, контролируя доступ. Аналогичные механизмы передачи токенов используются ARCNET , token bus , 100VG-AnyLAN (802.12) и FDDI , и они имеют теоретические преимущества перед CSMA/CD раннего Ethernet. [18]

Сеть Token Ring можно смоделировать как систему опроса , в которой один сервер обслуживает очереди в циклическом порядке. [19]

Контроль доступа

Процесс передачи данных происходит следующим образом:

Многостанционные блоки доступа и блоки контролируемого доступа

IBM 8228 Multistation Access Unit с сопутствующим Setup Aid для подготовки реле на каждом порту. Устройство полностью пассивно и не требует источника питания.

Физически сеть Token Ring организована по схеме звезды с «MAU» в центре, «рукавами» к каждой станции и петлей, проходящей через каждую станцию. [20]

MAU может быть представлен в виде концентратора или коммутатора; поскольку Token Ring не имел коллизий, многие MAU были изготовлены как концентраторы. Хотя Token Ring работает на LLC , он включает исходную маршрутизацию для пересылки пакетов за пределы локальной сети. Большинство MAU настроены в конфигурации «концентрации» по умолчанию, но более поздние MAU также поддерживают функцию, чтобы действовать как разделители, а не исключительно концентраторы, как в IBM 8226. [21]

MAU, работающие как концентраторы или как сплиттеры

Позже IBM выпустила Controlled Access Units, которые могли поддерживать несколько модулей MAU, известных как Lobe Attachment Module . CAU поддерживали такие функции, как Dual-Ring Redundancy для альтернативной маршрутизации в случае неработающего порта, модульную концентрацию с LAM и несколько интерфейсов, как и большинство более поздних MAU. [22] Это обеспечивало более надежную настройку и удаленное управление, чем неуправляемый концентратор MAU.

Кабели и интерфейсы

Кабели обычно IBM "Type-1", тяжелые двухпарные экранированные витые пары 150 Ом . Это был основной кабель для "IBM Cabling System", структурированной кабельной системы, которая, как надеялась IBM, будет широко принята. Использовались уникальные гермафродитные разъемы , называемые IBM Data Connectors в официальной документации или в разговорной речи разъемами Boy George. [23] Недостатком разъемов является то, что они довольно громоздкие, требуют не менее 3 см × 3 см (1,2 дюйма × 1,2 дюйма) пространства на панели и являются относительно хрупкими. Преимущества разъемов в том, что они бесполые и имеют лучшее экранирование по сравнению со стандартными неэкранированными 8P8C. Разъемы на компьютере обычно были DE-9 female. Существовало несколько других типов кабелей, таких как кабели типа 2 и типа 3. [24]

В более поздних реализациях Token Ring также поддерживалась кабельная система Cat 4 , поэтому разъемы 8P8C (RJ45) использовались как на MAU, CAU, так и на NIC; многие сетевые карты поддерживали как 8P8C, так и DE-9 для обратной совместимости. [20]

Технические подробности

Типы рам

Токен

Когда ни одна станция не отправляет кадр, специальный маркерный кадр циркулирует по петле. Этот специальный маркерный кадр повторяется от станции к станции, пока не достигнет станции, которой нужно отправить данные.

Токены имеют длину три октета и состоят из начального разделителя, октета управления доступом и конечного разделителя.

Кадр отмены

Используется отправляющей станцией для прерывания передачи.

Данные

Кадры данных несут информацию для протоколов верхнего уровня, в то время как кадры команд содержат управляющую информацию и не имеют данных для протоколов верхнего уровня. Кадры данных и команд различаются по размеру в зависимости от размера поля информации.

Начальный разделитель – Начальный разделитель состоит из специального битового шаблона, обозначающего начало кадра. Биты от наиболее значимого к наименее значимому – это J,K,0,J,K,0,0,0. J и K являются нарушениями кода. Поскольку манчестерское кодирование является самосинхронизирующимся и имеет переход для каждого закодированного бита 0 или 1, кодировки J и K нарушают это и будут обнаружены оборудованием. Оба поля – Начальный разделитель и Конечный разделитель – используются для обозначения границ кадра.
Контроль доступа. Это байтовое поле состоит из следующих битов, от наиболее значимых к наименее значимым.
P,P,P,T,M,R,R,R. Биты P являются приоритетными битами, T является битом маркера, который при установке указывает, что это кадр маркера, M является битом монитора, который устанавливается станцией активного монитора (AM), когда она видит этот кадр, а биты R являются зарезервированными битами.
Управление кадром – однобайтовое поле, содержащее биты, описывающие часть данных содержимого кадра, которая указывает, содержит ли кадр данные или управляющую информацию. В управляющих кадрах этот байт определяет тип управляющей информации.

Тип кадра – 01 указывает на кадр LLC IEEE 802.2 (данные) и игнорирует управляющие биты; 00 указывает на кадр MAC, а управляющие биты указывают на тип управляющего кадра MAC

Адрес назначения – шестибайтовое поле, используемое для указания физического адреса назначения.
Исходный адрес – содержит физический адрес отправляющей станции. Это шестибайтовое поле, которое является либо локально назначенным адресом (LAA), либо универсально назначенным адресом (UAA) адаптера отправляющей станции.
Данные – поле переменной длины из 0 или более байт, максимально допустимый размер зависит от скорости кольца, содержит данные управления MAC или информацию верхнего уровня. Максимальная длина 4500 байт.
Последовательность проверки кадра – четырехбайтовое поле, используемое для хранения расчета CRC для проверки целостности кадра приемником.
Конечный разделитель – Поле, аналогичное начальному разделителю, отмечает конец кадра и состоит из следующих битов от наиболее значимых к наименее значимым.
J,K,1,J,K,1,I,E. I — промежуточный бит кадра, а E — бит ошибки.
Статус кадра — однобайтовое поле, используемое в качестве примитивной схемы подтверждения того, был ли кадр распознан и скопирован предполагаемым получателем.

A = 1, адрес распознан C = 1, кадр скопирован

Активные и резервные мониторы

Каждая станция в сети Token Ring является либо станцией активного монитора (AM), либо станцией резервного монитора (SM). В кольце может быть только один активный монитор в каждый момент времени. Активный монитор выбирается посредством процесса выборов или конкуренции мониторов .

Процесс конкуренции за монитор инициируется, когда происходит следующее:

Когда происходит любое из вышеперечисленных условий и станция решает, что необходим новый монитор, она передаст кадр токена заявки , объявляя, что она хочет стать новым монитором. Если этот токен возвращается отправителю, то она может стать монитором. Если какая-то другая станция попытается стать монитором в то же время, то станция с наивысшим MAC-адресом победит в процессе выборов. Каждая другая станция становится резервным монитором. Все станции должны иметь возможность стать активной станцией монитора, если это необходимо.

Активный монитор выполняет ряд функций администрирования кольца. Первая функция — работать в качестве главного тактового генератора для кольца, чтобы обеспечить синхронизацию сигнала для станций на проводе. Другая функция AM — вставлять 24-битную задержку в кольцо, чтобы гарантировать, что в кольце всегда есть достаточная буферизация для циркуляции токена. Третья функция AM — гарантировать, что циркулирует ровно один токен, когда нет передаваемого кадра, и обнаруживать сломанное кольцо. Наконец, AM отвечает за удаление циркулирующих кадров из кольца.

Процесс вставки токена

Станции Token Ring должны пройти 5-фазный процесс вставки кольца, прежде чем им будет разрешено участвовать в кольцевой сети. Если какой-либо из этих этапов не будет выполнен, станция Token Ring не вставится в кольцо, а драйвер Token Ring может сообщить об ошибке.

Дополнительная схема приоритета

В некоторых приложениях есть преимущество в возможности назначить одну станцию ​​с более высоким приоритетом. Token Ring определяет дополнительную схему такого рода, как и CAN Bus (широко используется в автомобильных приложениях) – но Ethernet этого не делает.

В приоритетном MAC Token Ring используются восемь уровней приоритета, 0–7. Когда станция, желающая передать, получает токен или фрейм данных с приоритетом, меньшим или равным запрошенному приоритету станции, она устанавливает биты приоритета на желаемый приоритет. Станция не передает немедленно; токен циркулирует по среде, пока не вернется на станцию. После отправки и получения собственного фрейма данных станция понижает приоритет токена обратно до исходного приоритета.

Ниже приведены восемь приоритетов доступа и типов трафика для устройств, поддерживающих 802.1Q и 802.1p :

Взаимосвязь с Ethernet

Интерфейсы Token Ring и Ethernet на 2210-24M

Решения для мостов для сетей Token Ring и Ethernet включали AT&T StarWAN 10:4 Bridge, [25] IBM 8209 LAN Bridge [25] и Microcom LAN Bridge. Альтернативные решения для соединения включали маршрутизатор, который можно было настроить для динамической фильтрации трафика, протоколов и интерфейсов, например IBM 2210-24M Multiprotocol Router, который содержал интерфейсы Ethernet и Token Ring. [26]

Поддержка операционной системы

В 2012 году Дэвид С. Миллер добавил патч для удаления поддержки сетей Token Ring из ядра Linux . [27]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Деятельность IEEE 802.5". ieee802.org . IEEE . Получено 29 октября 2023 г. .
  2. ^ "IEEE чествует пионеров локальных сетей в Цюрихе" (пресс-релиз). Цюрих, Швейцария: IBM . 14 апреля 2003 г.
  3. ^ J. Noel Chiappa (апрель–июнь 2014 г.). «Early Token Ring Work at MIT». IEEE Annals of the History of Computing . 36 (2): 80–85. doi : 10.1109/MAHC.2014.14 . S2CID  30761524.
  4. ^ Пелки, Джеймс. "14.18 Протеон в главе 14 - Межсетевое взаимодействие: возникновение 1985-1988". История компьютерных коммуникаций .
  5. ^ "IBM TOKEN-RING NETWORK". IBM . 1985-10-15 . Получено 2021-03-11 .
  6. ^ Крабб, Дон (24 марта 1986 г.). «Основные поставщики различаются в подходах к сетям». InfoWorld . Т. 8, № 12. С. 27.
  7. ^ "InfoWorld". 21 ноября 1988 г.
  8. ^ Стандарты IEEE: Рабочая группа P802.5. Ieee802.org. Получено 30.10.2011.
  9. ^ Рекомендации по локальным сетям IEEE 802.3 . IBM . GG22-9422-0.
  10. ^ Дэвид Р. Боггс; Джеффри К. Могул; Кристофер А. Кент (1988). «Измеренная емкость Ethernet: мифы и реальность» (PDF) . Обзор компьютерной связи ACM SIGCOMM . 25 (1): 123–136. doi :10.1145/205447.205460. S2CID  52820607. Архивировано из оригинала (PDF) 2012-03-02 . Получено 2007-12-04 .
  11. ^ Урс фон Бург; Мартин Кенни (декабрь 2003 г.). «Спонсоры, сообщества и стандарты: Ethernet против Token Ring в бизнесе локальных сетей» (PDF) . Промышленность и инновации . 10 (4). Taylor & Francis Ltd : 351–375. doi :10.1080/1366271032000163621. S2CID  153804163. Архивировано из оригинала (PDF) 2018-02-19.
  12. ^ ab Jonathan Follows (2000). Token Ring Solutions (PDF) (Белая книга). IBM International Technical Support Organization. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-08-06. IBM не рассматривает высокоскоростной Token Ring как требование для большинства своих клиентов, и поэтому было принято решение не предоставлять высокоскоростные восходящие каналы Token Ring со скоростью 100 Мбит/с на своих продуктах...
  13. ^ "Деятельность IEEE 802.5". Комитет по стандартам IEEE 802 LAN/MAN . Получено 09.05.2023 .
  14. ^ Луис Оланд. "8228 Multistation Access Unit". Ps-2.kev009.com . Архивировано из оригинала 2018-03-28 . Получено 2016-08-03 .
  15. ^ "В чем разница между концентратором Ethernet и коммутатором?". Архивировано из оригинала 14 марта 2017 г. Получено 10 мая 2016 г.
  16. ^ "Пассивный Ethernet-концентратор". Zen22142.zen.co.uk . Архивировано из оригинала 2016-08-24 . Получено 2016-08-03 .
  17. ^ "Сеть - Возможно ли дублирование MAC-адреса в одной локальной сети?". Ошибка сервера. 2013-01-03 . Получено 2016-08-03 .
  18. ^ Sheesley, John (2 апреля 2008 г.). "Кто-нибудь на самом деле все еще ИСПОЛЬЗУЕТ Token Ring?". TechRepublic . Архивировано из оригинала 2013-10-09.
  19. ^ Bux, W. (1989). "Локальные сети Token-Ring и их производительность". Труды IEEE . 77 (2): 238. doi :10.1109/5.18625.
  20. ^ ab "Почему стоит покупать у IBM?" (PDF) . IBM . Архивировано (PDF) из оригинала 2020-06-16 . Получено 2016-08-03 .
  21. ^ Луис Оланд. "8226 TR RJ45 Connection /Model 001". Ярый инструмент капитализма . Получено 2023-05-09 .
  22. ^ "IBM 8230 Controlled access Unit" (PDF) . Public.dhe.ibm.com . Архивировано из оригинала (PDF) 2020-06-16 . Получено 2016-08-03 .
  23. ^ "Local Area Networks - Token Ring". Scottsnetworkclass.com. Архивировано из оригинала 2013-08-01 . Получено 2013-06-15 .
  24. ^ "Network World". 25 апреля 1988 г.
  25. ^ ab Mier, Edwin (1991-06-03). "Buying Smart". Network World . Vol. 8, no. 21. IDG Network World Inc. p. 56. Получено 2016-08-03 .
  26. ^ Описание и сценарии настройки многопротокольного маршрутизатора IBM 2210 Nways — Том I (PDF) (Третье изд.). Международная организация технической поддержки IBM , Центр в Рали. Июнь 1997 г. SG24-4446-02 . Получено 03.08.2016 .
  27. ^ Корбет, Джонатан. «Конец эпохи токен-ринга?». LWN.net . Получено 22 сентября 2023 г.

Общий

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Token Ring .