令牌环网Token Ring协议

2015-3-29 07:46|编辑:电工学习网|查看:9188|评论: 0

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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