令牌环网1

环形网的所有结点通过环接口设备(又称环中继转发器RPU)接入环路，一系列的环段（传输媒体，有时也称链路）和RPU组成了整个环路。与总线形网络不同：(1)虽然一个结点发出的帧仍然可以像总线形网络那样被网络中的所有结点接收，但这种接收是由环中所有的RPU的合作而实现的，每个RPU仅从其上行链路上获取帧，再生帧中的每一位，并转发到下行链路。(2)环形网要求专门的环监控器，监视和维护环路的工作。有时，环监控的功能也分布在RPU中，但可以看到，RPU如果出现故障可能会导致整个网络瘫痪，因此，实用中RPU常用多路访问器（MAU）代替。环形局域网的结构•RPU从其中的一个环段（称为上行链路）上获取帧中的每个位信号，再生（整形和放大）并转发到另一环段（称为下行链路）。如果帧中宿地址与本结点地址一致，复制MAC帧，并送给附接本RPU的结点•帧的撤出问题：MAC帧无止境地在环路中再生和转发。由发送结点完成。•专门的环监控器，监视和维护环路的工作；•RPU负责：网段的连接、信息的复制、再生和转发、环监控等，•RPU故障，可导致网络瘫痪。•多路访问器（MAU）令牌环网工作原理•具有特定格式的令牌帧绕环行使，将访问媒体的权利从一个结点传递到物理连接的另外一个结点（从一个RPU传递到物理链路另一端的RPU）；•希望发送信息的结点将数据组成MAC帧，并仅在获得令牌之后，才可进行发送动作；•每个结点均执行环内数据的再生和转发；•只有接收结点（帧中的宿地址为本结点地址）进行数据帧的复制和接收；•发送数据的结点在收到绕环一周的帧后，撤出该帧并释放令牌。令牌环的MAC帧格式•帧开始/结束标志（SD/ED）：标识帧的开始和结束，取值为JK0JK000和JK1JK1IE；•E位（差错标志）：由RPU置位，RPU在转发每个帧的同时，也执行差错校验动作，并利用RPU具有的一位延迟来置位差错标志。•访问控制字段（AC）：Pr/Rr：本帧优先级和预定优先级，T：令牌标识，T＝0时，标识对应帧为令牌帧，T＝1时，标识对应帧为信息帧。M：监视位，由环路中的监控器（或者具有监控功能的RPU）填写，发送结点发送该帧（或令牌）时，M置为0，当该帧经过监控器时，监控器将该位置为1。如果监控器发现监视位已经被置为1，则认为发送结点出了故障，未能按规定撤出该帧，此时监控器负责撤出该帧，并发出令牌帧。•帧控制字段（FC）：格式为“FFzzzzzz”；FF：帧的种类，FF=00，MAC控制帧；FF=10，管理帧。FF=01，数据帧，本帧携带的LLC帧填放在DATA字段中；•帧状态标志（FS）：格式为“ACxxACxx”；由发送方复位和接收方置位，表示帧的收取状况。A：地址确认位，由接收方置位，表示帧中的宿地址正确；C：信息复制位，由接收方置位，表示此帧已被接收方正确复制。Xx：保留未用。令牌环网的特点•同一时刻，环上只有一个数据帧在传输（一个结点在传输数据）；•网上所有结点共享网络带宽；•有最小的传输延迟时间（令牌传输需要时间）；•数据从一个结点传到另一个结点的时间是可计算的，可用于实时控制。•标准：IEEE802.5IBM令牌环网及组成IBM令牌环网可以看作是IEEE802.5标准的一种实现，其传输速率为4Mbps或16Mbps。IBM令牌环网由如下部分组成：•多路访问器（线集中器）MAU；•IBM令牌环网网络适配卡；•缆线系统：非屏蔽双绞线/屏蔽双绞线；环路监控（一）监控器IBM令牌环的工作状态由监控器进行控制。监控器内设置计时器，记录令牌或者数据帧之间的传送间隔。当令牌或数据帧经过监控器时，监控器启动计时器；如果计时器超时，认为令牌或数据帧丢失，监控器发送RESET帧，使得环中所有的结点进行复位。然后，监控器投入新的令牌，保证环路的正常运行。（二）令牌或者数据帧无限死循环：源发结点的故障。处理：源发结点在发送令牌或者数据帧时，监控位（M）置为“0”；监控器在转发令牌或者数据帧时，置M为“1”；如果监控器接到M＝1的令牌或者数据帧，认为源发结点无法撤出所发的帧（源发结点故障），监控器RESET环路（同上），并投入新的令牌。IBM令牌环网及组成IBM令牌环帧格式路由技术随着结点数的增加，结点的发送延迟将会加大，令牌环的性能会有所下降。为了既可以支持更多结点之间的通信，又不降低网络的性能，IBM采用子网划分的方法组建网络，子网之间采用桥接器进行互连。IBM规定被互连的每个环（子网）应当具有一个环号（网号），环号（网号）应当在整个网络中唯一。同样，网络中的每个桥接器被分配一个桥接器号，桥接器号在整个网络中可以不唯一，但同一环（子网）中的桥接器号应不相同。环号和桥接器号的组合形成段号，段号在整个网络中唯一地标识了网络中的一个桥接器。桥接器接到数据帧时，检测帧中信宿地址，复制帧并等待指定子网的令牌，进行本子网内的转发或者跨网转发。IBM令牌帧IBM利用帧中的RI（路由信息）字段来说明帧的转发状况。RI由一系列段号组成，说明对应的帧应通过哪些子网的哪个桥接器进行转发。广播位（B）确定桥接器的处理动作。B=1表示将由桥接器在执行跨网传输时，增加段号，并转发该帧；B=0指定桥接器应根据现有信息确定是否转发该帧。方向位（D）说明帧的去向。D=0表示该帧为发送帧，应由信源传送到信宿；D=1表示该帧为应答帧（接收方的响应），应由信宿传送到信源。段号个数（LEN）说明RI中所含段号的个数，从而指明后继的字节数。路由处理动作•结点在发送数据帧前，发送TEST或者XID帧（D＝0），以确定信宿地址的路径。信宿地址不在当前环（子网）中，桥接器检查帧中RI：RI中已有对应的段号，表示本桥接器已处理过该帧，丢弃该帧；RI中没有对应的段号，表示该帧尚未被本桥接器转发过，向RI中增加段号，并在原环中执行转发的同时，将帧转发至桥接器连接的其它环段。•最终，TEST或XID帧被传递到信宿结点，信宿结点可能收到多个具有不同路径的相同帧，逐个处理，并根据帧中RI的路由信息返回响应帧（D＝1）。•当源发结点收到多个响应帧时，根据某种策略选择一个响应帧中的RI信息作为后继数据帧的发送路径，从而可以保证数据帧的传输可以获得较佳的路径。