Спецификации физического уровня

Как уже говорилось выше, в сетях Token Ring используется топология «кольцо», реализованная логически внутри модуля MAU, который в Token Ring играет роль концентратора. Кабели в сети проложены как в топологии «звезда», но модуль MAU пересылает поступающие данные только на следующий порт, а не на все порты одновременно, как в концентраторе Ethernet. Эта топология позволяет пакетам перемещаться по кругу от одной рабочей станции к другой, пока они не вернутся в систему, которая их сгенерировала.

В сетях Token Ring используется общая сетевая среда, но так, что каждый пакет проходит по кругу через каждый компьютер в сети. Получив пакет от MAU, система считывает из заголовка Token Ring адрес целевого компьютера и определяет, нужно ли направить пакет сетевому стеку компьютера. Независимо от того, чей адрес указан в пакете, система возвращает пакет в MAU, откуда он будет направлен следующему компьютеру кольца.

Спецификации физического уровня для сетей Token Ring не столь многочисленны, как спецификации Ethernet, и не так детально стандартизированы. В документе IEEE 802.5 они вообще не содержатся. Правила прокладки кабелей ведут свою родословную от порядков, принятых в IBM, и запросто могут быть иными при работе с продуктами других производителей.

Изначально в качестве сетевой среды в Token Ring использовался кабель IBM Type 1, известный также как IBM Cabling System, — тяжелый экранированный кабель STP, который продается в виде отрезков различной длины, обычно с присоединенными разъемами. К MAU кабель подключается с помощью большого нестандартного разъема IDC (IBM Data Connector) или UDC (Universal Data Connector). В компьютерах устанавливаются сетевые платы со стандартными разъемами DB9 (рис. 2). Кабель с разъемом IDC на одном конце и разъемом DB9 на другом, с помощью которого компьютер подключается к М AU, называется кабелем ответвления (lobe cable). Кабель с разъемами IDC на обоих концах, применяемый для соединения двух MAU, называется соединительным кабелем (patch cable).

Рис. 2. Кабель IBM Type 1 с разъемом IDC

Кабель Туре 1 толстый и довольно жесткий, кроме того, из-за громоздких предустановленных разъемов его трудно прокладывать внутри стен и фальш-потолков. Есть и еще одно неудобство — в каждый неиспользуемый порт модуля MAU 1 типа необходимо вставлять «ключ» IDC — специальное устройство, которое удаляется из порта для его инициализации перед подключением к нему кабеля ответвления. Сегодня в большинстве сетей Token Ring используются кабели UTP категории 5 со стандартными разъемами RJ-45 на обоих концах. В Token Ring такое соединение называется соединением 3 типа. В сетях 3 типа кабель подключается и к компьютерам, и к MAU с помощью одних и тех же разъемов, поэтому можно обойтись кабелем одного вида. Кроме того, кабель можно прокладывать внутри стен и потолков, отматывая его с бобины и присоединяя разъемы уже после прокладки. Модулям MAU 3 типа никакие дополнительные «ключи» не нужны, так как порты являются самоинициализируемыми.

Правда, по сравнению с сетями 3 типа у сетей 1 типа есть два преимущества. Во-первых, их можно прокладывать на более значительные расстояния: длина кабеля ответвления 1 типа может достигать 300 м, тогда как кабель 3 типа не должен быть длиннее 150 м. Во-вторых, к сети 1 типа допускается подключение 260 рабочих станций, а к сети 3 типа — только 72.

Передача маркера

Как и в Ethernet, определяющим элементом стандарта Token Ring является механизм MAC. В Token Ring он называется доступом с передачей маркера (token passing). Теоретически передача маркера более эффективна, чем CSMA/CD, так как обеспечивает всем системам сети равные возможности для передачи данных, не создавая коллизий и не снижая производительности сети при высоких уровнях нагрузки. Передача маркера используется в качестве механизма MAC и в других протоколах канального уровня, например, в FDDI.

Суть механизма передачи маркера состоит в непрерывной циркуляции по сетевому кольцу специального пакета — маркера (token). Маркер имеет длину всего 3 байта и не содержит обычных данных. Его единственное назначение — выделить в сети систему, которой разрешается передавать данные. В пассивном состоянии компьютеры Token Ring находятся в так называемом режиме повтора (repeat mode): они принимают пакеты из сети и тут же отправляют их назад в MAU для передачи на следующий порт. Если система не возвращает пакет, кольцо как бы разрывается, и связь в сети прекращается. Маркер генерируется системой, которой отведена роль активного монитора (active monitor), и затем странствует по сети от системы к системе. Если компьютеру нужно передать данные, он может сделать это, только дождавшись, пока до него дойдет маркер. Ни одна система не может передавать данные, не захватив маркер, а поскольку он существует в единственном экземпляре, в любой момент времени данные, передает только одна система. Следовательно, в сети Token Ring не может быть коллизий, если в ее работе нет серьезных нарушений.