令牌环（Token Ring)

退隐网络

    令牌环是IBM公司于80年代初开发成功的一种网络技术。 之所以称为环，是因为这种网络的物理结构具有环的形状。环上有多个站逐个与环相连，相邻站之间是一种点对点的链路，因此令牌环与广播方式的Ethernet不同，它是一种顺序向下一站广播的LAN。与Ethernet不同的另一个诱人的特点是，即使负载很重，仍具有确定的响应时间。令牌环所遵循的标准是IEEE802.5，它规定了三种操作速率：1Mb/s、 4Mb/s和16Mb/s。开始时，UTP 电缆只能在 1Mb/s的速率下操作，STP电缆可操作在 4Mb/s和16Mb/s，现已有多家厂商的产品突破了这种限制。
　　 本期将通过以下八个部分介绍令牌环网的基本知识：

一、令牌环网的物理结构

     令牌环的基本结构如图1（a）所示，工作站以串行方式顺序相连，形成一个封闭的环路结构。数据顺序通过每一工作站，直至到达数据的原发者才停止。图1（b）是基本环形结构的改进型，在此结构中，工作站未直接与物理环相连，而是连接到一种多站访问单元（MAU），称为IBM8228。MAU可连接8个工作站。
　　 构成令牌环物理结构的传输媒体有屏蔽双绞线（STP）和无屏蔽双绞线（UTP）。

二、令牌环网的组成部件

     从令牌环物理结构可以看出，组成令牌环网需要的主要部件包括：1、网卡；2、多站访问单元（MAU）；3、传输媒体；4、连接附件。
　　 网卡是计算机连入网络的必备硬件，制造令牌环网卡的厂商很多，选购时首先要弄清所适应的总线以及要安装在具有何种总线的计算机上，例如，对于 ISA总线的工作站，适用的网卡有：
　　 ．IBM Token-Ring PC Adapter
　　 ．IBM Token-Ring 16/4 Adapter
　　 ．IBM Token-Ring PC AdapterⅡ
　　 ．3Com TokenLink Ⅲ 16/4-3C619
对于具有微通道结构的PC机，适用的网卡有：
　　 ．IBM Token-Ring PC Adapter/A
　　 ．IBM Token-Ring 16/4 Adapter/A
　　 ．IBM Token-Ring 16/4 Busmaster Server Adapter
　　 ．3Com TokenLink Ⅲ 16/4-3C629
　　 MAU在令牌环网络中类似于集线器或集中器。最常用的MAU为IBM8228，可连接8工作站，MAU的两个末端端口分别称为RI（入环）和RO（出环）端口，不能用来连接工作站，而是用于MAU的互连，如图2所示。在使用屏蔽双绞线条件下的一个网络上可连接260个工作站。

     令牌环网所用的媒体最初是150Ω的屏蔽双绞线（STP)。目前除这种媒体外，通过使用无源滤波设备也可使用100Ω的无蔽双绞线（UTP)用以实现4Mb/s和16Mb/s 的传输。由于这种网络技术是IBM公司发明的，所以令牌环用的媒体通常是经过IBM认证的、并按照TypeX加以编号。
　　 Type1,Type2,Type6和Type9在令牌环网络中都可使用,但使用地点不同。Type1,Type2，Type9可用于连接MAU和信息座；Type6可用于连接适配器（网卡）。用于令牌环的UTP最好是第4类双绞线。

三、令牌环的构造规则

     根据IEEE802.5确定的规范，在规划令牌环网络时应遵循下述通用规则：
　　 １、工作站距MAU应处于2.4m（8英尺）范围内，并可使用2.4m（8英尺）长的网卡电缆相连。
　　 ２、当工作站与MAU之间的距离大于2.4m（8英尺）时，可使用扩充的软线相连。
　　 ３、为将多个MAU构成环形，使用软线电缆将第一个MAU的RO（出环)连接到第二个MAU的RI（入环）。依此方式逐个相连，直至最后一个MAU，并将最后一个MAU的RO连接到第一个MAU的RI。
　　 ４、工作站绝不能连接到RI和RO端口，RI和RO的作用是互连MAU。
　　 ５、MAU互连电缆（Type6）不能拼接。
　　 ６、MAU与MAU间的距离要根据所用电缆类型。MAU的数目等参数来确定。
　　 除遵循这六项通用规则外，电缆敷设的规则随UTP或STP以及设备的不同而异。附表示出了敷设STP和UTP电缆的规范。

四、令牌环网的操作原理

     令牌环网的操作原理可用图 3来说明。当环上的一个工作站希望好送帧时，必须首先等待令牌。所谓令牌是一组特殊的比特，专门用来仲裁由哪个工作站访问网环。一旦收到令牌，工作站便可启动发送帧。帧中包括接收站的地址，以标识哪一站应接收此帧。帧在环上传送时，不管帧是否是针对自己工作站的，所有工作站都进行转发，直到待回到帧的始发站，并由该始发站撤消该帧。帧的意图接收者除转发帧外，应针对自身站的帧维持一个副本，并通过在帧的尾部设置“响应比特”来指示已收到此副本。
　　 工作站在发送完一帧后，应该释放令牌，以便出让给它站使用。出让令牌有两种方式，并与所用的传输速率相关。一种是低速操作（4Mb/s?）时只有收到响应比特才释放，我们称之为常规释放。第二种是工作站发出帧的最后一比特后释放，我们称之为早期释放。
　　 现在就图3进行一些说明，开始时，假定工作站A想向工作站C发送帧，其过程如图3所标出的序列。
　　 第1步：工作站A等待令牌从上游邻站到达本站，以便有发送机会。

第2步：工作站A将帧发送到环上，工作站C对发往它的帧进行拷贝，并继续将该帧转发到环上。

第3步：工作站A等待接收它所发的帧，并将帧从环上撤离，不再向环上转发。

第4步a：当工作站接收到帧的最后一比特时，便产生令牌，并将令牌通过环传给下游邻站，随后对帧尾部的响应比特进行处理。
　　 第4步b：当工作站A发送完最后一个比特时，便将令牌传递给下游工作站，所谓早期释放。

　　第4步分a、b两种方式,表示选择其中之一。如前所述，在常规释放时选择第4步a，在早期释放时选择第4步b。还应指出，当令牌传到某一工作站，但无数据发送时，只要简单地将令牌向下游转发即可。

五、环接口

     网板与媒体的连接通过接口电缆和干线耦合单元（TCU)实现，如图4所示。TCU由一组继电器和电子线路组成，用来与电缆形成收发通路。继电器的使用结构要使工作站在不加电情况下，TCU处于旁路状态，维持环的连续通路。TCU?的结构如图4所示。图中左侧为工作站不加电时的旁路方式,右侧为工作站在环方式。工作站入环是在MAC单元控制下通过对继电器的激励来实现的。在工作站插入环的条件下，接收的所有信号都进入网板中的MAC单元,由该单元中的接收／发送电子线路对接收的信号进行读取，并将接收的信号转发到发送侧（当该工作站不是帧的发起者时），或将接收的信号从环上撤离（当
该工作站是帧的发起者时）。

    上述方式使用两对继电器意味着MAC单元可以检测发送线对或接收线对有无开路和短路故障。在旁路状态下，MAC单元可进行自测试功能，因为发送线对TxD的输出可返回到接收线对。
　　 MAC单元的主要功能是：
　　 ．帧的封装和解封装；
　　 ．FCS（帧检验序列）的生成；
　　 ．差错检验；
　　 ．媒体访问控制算法的实现；
　　 ．向环提供主时钟；
　　 ．对发送的比特流进行曼彻斯特编码；
　　 ．确保环具有小的时延。
　　 环的时延是指信号绕环一周所需的传播时间，其单位为环数据传输速率下的比特时间。环的时延包括信号传播时间与经过每一 MAC单元的传播时间之和。当环上所有工作站都不使用环时，令牌绕环连续传输最小时延至少是令牌序列的比特数时间，以确保令牌不受损坏。

六、MAC帧格式

     令牌环上传输的数据格式（帧）有两种：一种是令牌，另一种是常规帧。令牌是占有发送权的标志，占有令牌的站才能发送。常规帧用来发送数据或控制信息。两种帧的格式如图5所示。

SD=帧首定界符	Ｉ＝信息字段
AC=访问控制	FSC=帧检验序列
FC=帧控制	ED=帧尾定界符
DA=终点地址	FS=帧状态字段
SA=源点地址

图5

    帧首定界符(SD）和帧尾定界符（ED）字段分别是一种专门标志帧首和帧尾的特殊字段，段1个字节。为了使用户数据获得透明性，应采取某种机制，使信息字段不会出现与SD或ED相同的比特序列。在令牌环网中所用的机制是除SD和ED字段外,其它所有信息比特都使用曼彻斯特编码，也就是说通过不同的编码方法来获得专门的标志。从图5的字段描述可知，要作到这一点，J.K符号必须与常规编码规则不同，即J符号与其前面的符号具有相同的极性，K符号与前面的符号具有相反的极性。使用这种方式，接收机便可可*地鉴别帧或令牌帧的开始和结束。
　　 访问控制(AC)字段由优先权比特（P）、令牌（T）和监视（M?）比特以及保留比特(R)组成。由该字段的名字可知，基功能是控制对环的访问。在其出现在令牌帧时，P比特表示令牌的优先权，因此指示工作站收到该令牌后便可发送那些帧。T比特用来区分令牌帧和常规。 M比特由活动监视器用来防止帧绕环连续散发。R比特用来使工作站指示高优先权帧的
请求，请求发出的下一个令牌具有请求的优先权。
　　 帧控制（FC）字段定义帧的类型和控制功能如果帧类型（F）指示MAC帧，环上所有工作站都对其接收和解释，并根据需要对控制比特（Z）进行动作。如果它是工帧，控制比特公由终点地址字段标识的工作站解释。
　　 源点地址（SA）和终点地址（DA）字段可为16比特或48比特。对于特定的令牌环网，应有一致的地址长度。DA标识帧意图发往的工作站,可以是一个站或多个站。源点地址(SA)字段表示发送该帧的站。
　　 信息（I）字段用来载携用户数据或附加控制信息。I字段中最大长度虽无限制，但由于允许DTE发送帧时有时间限制，所以也就限制了I字段的长度，通常最大值的5000个字节。
　　 帧检验序列（FCS）是32比特的循环冗余检验用来检验FC，DA，SA和I各字段在传输中有无差错。最后一个字段为帧状态（FS）。FS由两个字段组成：地址识别比特（A）和帧拷 贝比特（C）。如果该帧要由一个或多个工作站识别，则将A比特置为1。如果它拷贝了该帧，便将C比特置1。使用这种方法，发起工作站可了解下述状态：
　　 ．被寻址的工作站是否存在或关闭；
　　 ．被寻址的工作站在工作，但未拷贝帧；
　　 ．被寻址的站工作且拷贝了帧。

七、令牌环网的帧收发操作

    帧的发送和接收所遵循的规则称为MAC算法。为了简化和易于理解其基本操作，下面的过程不考虑优先权机制。
　　 １、帧的发送
　　 MAC单元收到发送数据请求后，首先将数据封装为MAC帧，参见图5所示。随后，MAC单元等待令牌到来。如果到来帧的AC字段中的T比特为“0”，?则表明令牌已到，并通过将T比特置“1”来抓住令牌，随后将其余字段FC，DA，SA，I，FCS，ED和FS（见 图5 ）添加在AC字段后,形成一个完整的帧发送到环上。同时被抓住的令牌帧中的ED字段被该站吸收。抓往令牌的站可连续发送直至无数据可发,或令牌保持计时器期满为止。该站可通过将ED字段中I比特置1的方法连续发送多个帧（多帧中的最后一帧除外）。
　　 发送出帧的工作站要负责清除绕环一周回至源发点的帧,并检查帧ED和FS中的状态比特，判断传输的结果。值指出的是，如果状态表明有错，MAC并不重传，而是向高层报告，发送过程图解见图6。

　　２、帧的接收
　　 令牌环上的工作站除对进入的信号转发外，通过识别帧首定界符SD来监视帧的开始。如果FC字段中的F比特指示它是MAC帧，便对其进行拷贝，并对FS字段中的C比特进行解释，并按需要进行动作。如果该帧为常规的数据载携帧，并与该接收站的地址符合，帧内容将拷贝到帧缓冲器，以便进一步处理。在任何一种情况下，FS字段中的A和C比特都要在转发前根据情况进行设置。接收过程的流程图如图7所示。

八、优先权和环的管理

    & 前面所描述的发送和接收帧的过程是一种简化了的基本方式，在令牌环LAN的标准IEEE802.5中，还引入了优先权机制，旨在确保：
　　 ．优先权高于当前环服务的优先权的帧能首先发送到环上；
　　 ．当数据站保存的帧具有相同的优先权时，这些数据站对环的访问有相等的权力。
　　 优先权是通过AC字段中的P和R比特来实现的。对具体实现机制有兴趣的读者可查阅IEEE802.5标准。
　　 在令牌环正常操作之前，首先要进行建立。如果一个工作站希望加入业已运行的环，也必须先经过初始化过程，才能保证在入环时不影响原来环的操作。此外，在正常操作期间，环上每个活动工作站还必须监视其正确操作。如果出现故障，必须采取纠正动作，以维持环的正确操作。从总体上来说，这些功能都属于环的管理范畴。不难看出，令牌环网络使用的媒体访问控制机制是很复杂的，所幸的是大部分规程都可使用特殊的集成电路芯片实现，其操作细节上对用户是完全透明的，又考虑到令牌环网络市场远比Ethernet小得多，所以，这里也就不再进一步描述了.

左手

看了一点了  ,翔羽老师叫我吃饭!晚上继续看!呵呵 .

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<p>你们都那里搞的这些东东，辛苦了啊</p><p></p>

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