Архитектура Token Ring, разработанная компанией IBM, была задумана как надежная сетевая архитектура на основе метода управления доступом с передачей маркера. Довольно распространена интеграция в сеть Token Ring мэйнфреймов IBM, таких как AS/400. Архитектура Token Ring предназначена для персональных компьютеров, мини-компьютеров и универсальных вычислительных машин. Она хорошо работает с SNA (Systems Network Architecture), которая представляет собой архитектуру IBM, используемую для соединения с сетями мэйнфреймов. Стандарты Token Ring определяются спецификациями IEEE 802.5.
Топология Token Ring – пример архитектуры, в которой физическая топология не совпадает с логической, топология Token Ring называется звездообразным кольцом. Внешне сеть похожа на звезду: компьютеры подключены к центральному концентратору, который называется MSAU (Multistation Access Unit – устройство доступа ко многим станциям). Однако внутри MSAU данные проходят по кругу, образуя логическое кольцо.
Таким образом, название Token Ring отражает логическую топологию и метод управления доступом к сети – передача маркера. Пропускная способность Token Ring может составлять 4 или 16 Мбит/с (в настоящее время ведутся разработки 100 Мбит/с и 1000 Мбит/с версий).
В Token Ring используются немодулированные цифровые сигналы. Этим она напоминает Ethernet, однако процессы коммуникации в них существенно различаются. Топология Token Ring активная: переходя по кругу от одного сетевого адаптера к другому, сигналы регенерируются.
В Ethernet все компьютеры физически равны. На уровне программного обеспечения некоторые из них могут работать как серверы и управлять доступом и учетными записями сети, однако физически серверы сообщаются с сетью точно так же, как и клиентские компьютеры.
В сети Token Ring первый подключенный компьютер становится управляющим. Он должен отслеживать, сколько раз каждый кадр проходит по кругу. Он же отвечает и за то, чтобы только один маркер ходил по кругу в определенный момент времени.
Управляющий компьютер периодически посылает специальный сигнал, который называется маяком. Маяк проходит по кольцу так же, как и другие сигналы. Каждый компьютер ожидает маяк. Если компьютер не получает маяк от своего верхнего по течению соседа (т.е. компьютера, передающего маркер), он передает в сеть сообщение, информирующее управляющий компьютер о том, что маяк не получен. В сообщении указан также адрес этого компьютера и адрес его верхнего соседа, от которого он не получил маяк. Тогда управляющий компьютер автоматически конфигурирует систему заново, и во многих случаях нормальный процесс коммуникации восстанавливается.
В Token Ring для управления доступом к среде передачи используется специальный сигнал, называемый маркером.
Маркер генерируется, когда первый компьютер подключается к сети. Когда компьютер ожидает права передавать данные, он ожидает маркер. Дождавшись его, компьютер захватывает управление маркером. Маркер может переходить по кольцу в любом направлении, однако в каждый момент времени направление его движения может быть только одним. Направление движения маркера определяется конфигурацией оборудования.
В сетях Token Ring используется специальное оборудование. Одной из причин меньшей распространенности этих сетей по сравнению с Ethernet является более высокая стоимость компонентов Token Ring. Концентраторы Token Ring называются MSAU или SMSAU (Smart MSAU). Отличительной особенностью MSAU является его внутренняя кольцевая конфигурация. Допускается соединение друг с другом произвольного количества MSAU, однако каждый выходной порт MSAU должен быть подключен к входному порту следующего MSAU (рис.2.16). Это условие обеспечивает сохранение логического кольца. Данные должны передаваться по непрерывному кругу.
В сетях Token Ring используются кабели IBM типов 1, 2 и 3. Компания IBM обозначает свои витые пары как "типы", а не как "категории" и использует специальные разъемы.
Архитектура Token Ring весьма надежна, так как метод доступа с передачей маркера делает конфликты данных невозможными. Устройства MSAU могут обнаруживать выход из строя сетевого адаптера, который в этом случае автоматически отключается от кольца и не мешает нормальному прохождению маркера, т. е. выход из строя одного компьютера не нарушает нормальной работы других компьютеров сети. Еще одно преимущество – простота взаимодействия персональных компьютеров с мэйнфреймами.
Основные недостатки архитектуры Token Ring – высокая стоимость по сравнению с 10BaseT и 100BaseТ при меньшей пропускной способности.
Спецификации накладывают на реализацию сетей Token Ring ряд ограничений:
· расстояние между MSAU не может превышать 365 м для кабеля типа 3 и 730 м для типов 1 и 2;
· максимальная длина кабеля сегмента зависит от типа кабеля и находится в пределах от 45 до 200 м;
· максимальное количество компьютеров на сегмент для неэкранированного кабеля составляет 72, а для экранированного – 260;
· максимальное количество сегментов (устройств MSAU), которые можно соединить друг с другом, составляет 33.
Для сетей Token Ring характерны высокая надежность и устойчивость, однако, вследствие более высокой стоимости и меньшей пропускной способности, они менее популярны, чем Ethernet.