环型网介质访问方法

环型网采用无冲突的介质访问方法，主要有令牌环、分槽(时间片)环及寄存器插入环。
一、令牌环
IEEE802委员会于1984年公布了802.5令牌环介质访问方法及相应物理层规范协议。
1．令牌环工作原理
令牌环：是由环接口及点——点链路连接而成的环，工作站连接到环接口上，介质是共享的，但并非广播的。
令牌：采用一个特殊的字段或分组作为发送权的控制标志。
空令牌：当环中所有节点都无信息发送时，节点间传递的令牌。

工作原理：

产生新令牌的三种协议：
多令牌协议：一旦结束帧的发送立即产生新的令牌；
单令牌协议：发送完一帧后，要等到忙令牌返回，才产生新令牌；
单帧协议：发送完帧后，在该帧返回并全部回收后，才发新令牌。

2．环接口——又称转发器，是令牌环型网的主要部件
环接口结构：如图所示。
主要功能：收发信息，识别和产生令牌、插零删零、识别地址、进行CRC校验等。
两种工作方式：
监听方式：节点不发数据时的工作状态。
发送方式：节点向环上发送数据时的状态。

环接口的工作过程：

二、IBM令牌环网（Token Ring）——令牌和优先权相结合
由IBM公司于1985年10月推出，是IEEE802.5标准制定的基础，可构成小规模的网，也可以组成多环互联层次网，适合广泛的应用，是最著名的微机局域网之一。
1．令牌环网的结构

结构：IBM令牌环网是一种星型——环型拓扑结构，即物理上呈星型，但实际上各计算机串成环形，一个环网最多可连接260个节点。
组成：环站(节点)-智能适配器-传输介质-(电器接头)-集线器(网络多站访问器MAU)-网桥
2.IBM Token Ring网MAC帧格式忙令牌/数据帧的格式：

空令牌的格式：

2.IBM Token Ring网MAC帧格式
忙令牌/数据帧的格式：
忙令牌/数据帧的格式：
帧开始定界符：占1个字节，用违例曼彻斯特码（非正规曼彻斯特码）表示。
J表示正常曼彻斯特码“l”去掉正常位周期中间电平变化形成的；
K表示正常曼彻斯特码“0”去掉正常位周期中间电平的变化形成的。
优先权PM：占3位，指出空令牌的优先权，只有环站的优先权等于或大于空令牌的优先权时才允许使用令牌。
令牌T：占一位，若为0，表示空令牌；若为1，表示忙令牌，满足优先权要求的站可用空令牌发送数据，并改空令牌为忙令牌。
监控位M：占1位，用于防止假忙令牌无限循环，网内设专门的监控站，发送时该位由发送站置为0，经监控站时改为1，若经过监控站时该位的值已经为1，说明出现了假忙令牌，于是监控站通知发送站回收。
优先权预定位PR：占3位，某站点待发帧的优先权高于在环上传送帧的优先权预定位的值时，可改变环上帧的这3位(PR)，将自己待发数据的优先权置于其上，表示预约下一个空令牌帧，下一次谁的最高发谁的。
3．介质访问控制帧及环网的管理
帧的FC字段的帧类型FF＝00时，帧的数据字段装有环路管理信息，可完成监测和诊断环路故障，报告网上工作情况，管理环网地址，选择路径及初始化环站等。

帧的传送优先权过程：

三、分槽环介质访问方法
分槽环(时间片分割环)介质访问方法：不是基于令牌访问的控制原理，而是以环路上时间片分割来控制帧的发送和接收，是一种异步、时分、随机访问方法，也是一种竞争型无冲突的介质访问方法。
1．分槽环工作原理

将信道首尾相连形成环形通路，各站点与环路相连；
将信息沿环一周所需的总时间分为若干时间槽（时间片），每槽可以装一帧信息，每槽前有空（E）和满（F）标志E／F，占l位；
欲发信息帧的站点，必须等空槽到来，将空／满标志置为满，同时将信息帧放入槽中发送出去；
满糟所经过的每个站点进行地址比较，检查该槽中的信息帧是否是发送给自己的；
当该时间槽到达目的站点时(地址比较符合)，则该站收入帧中数据，同时将空／满标志置为空，供其它站点装载使用。
2．分槽环优缺点及人工延迟
优点：环上可以同时传送多帧。
缺点：槽的大小固定(38位)，导致数据长度受限制，当报文包过小时，槽装不满；报文包过长时，需分多个包，处理时间长。
特点：每个站点需要加入人工延迟，以使各槽的首尾不相连。
例题：设某环型网络环长1000m，数据率C＝1Mbps．帧长为38位（剑桥环），环上有n=50个站点，并已知环上传播速度为光速的77％。问：
①不经人工延迟，环上能存有多少位？
②如需对环上分有4个时间槽，每站点需延迟多少位？
解：①环上信号传播速度：

一位信息传1000m需要时间，即信号传播时延为：
两站间的距离/信号传播速度 = 1000m/(200m/μs) = 5μs 5μs时间内发送方能发多少位？
数据速率 5μs=5bit若环上能有4个槽，则共需38 位×4＝152 位而环上仅能容纳5位，则每站点需延迟数：
（152－5）／50 = 3位／站点即每站点需要延迟3位，各站点延迟可由移位寄存器实现。

3．剑桥环(Cambridge ring)
(1)环结构：由以下几部分组成，
中继器P：将输人信号传至下站；对报文包进行奇偶检验，如有错报告至监控站，类似环接口。
站S：发送时等空槽来，将报文包放在环上；接收时，进行地址检验，如符合则收下。
接口I：实现站与主机之间的缓存和流控。
主机或外设H。
信道：两对双绞线。

(2)包格式：
响应位的取值含义：
01–表示接收信息；
00–接收缓存器不空，不能接收该包 ；
10–该包有错，不能接收；
11–初始值，未变，表示接收站不存在或未启动
3)工作原理发送算法：

2．工作过程

3．优缺点
优点：
支持多包同时传送，支持可变包长，是一种无冲突介质访问方法；
各站可并行发送，并行性好；
每个站的发送都是自主决定的，无需令牌控制。
缺点：硬件复杂和有错误时撤销错误包的判断较困难。