Token Ring

Überblick

Token Ring ist nach Ethernet das am zweithäufigsten verwendete Protokoll in lokalen Netzwerken (LANs). In einem Token-Ring-Netzwerk sind alle Computer in einer Ring- oder Sterntopologie miteinander verbunden. Ein Bit- oder Token-Passing-Verfahren verhindert Datenkollisionen zwischen zwei Computern, die gleichzeitig Nachrichten senden.

Das Token-Ring-Netzwerk wurde ursprünglich in den 1970er Jahren von IBM entwickelt. Es ist bis heute IBMs wichtigste LAN-Technologie und wurde schließlich mit dem Protokoll IEEE 802.5 standardisiert. Die zugehörige Spezifikation IEEE 802.5 ist nahezu identisch mit dem Token-Ring-Netzwerk von IBM und vollständig kompatibel. Tatsächlich wurde die Spezifikation IEEE 802.5 nach dem Vorbild von IBM Token Ring gestaltet und begleitet die Entwicklung von IBM Token Ring bis heute. Der Begriff Token Ring wird im Allgemeinen sowohl für das Token-Ring-Netzwerk von IBM als auch für IEEE 802.5-Netzwerke verwendet.

Hintergrund

Token Ring (IEEE 802.5) ist eine deterministische sternförmige Ringarchitektur, bei der die Reihenfolge, in der Benutzer Zugriff erhalten, vorgegeben ist. Die Kontrollstation, der sogenannte aktive Monitor, generiert eine spezielle Signalsequenz, ein sogenanntes Token, das die Sendeberechtigung steuert. Dieses Token wird kontinuierlich von einem Knoten zum nächsten im Netzwerk weitergegeben. Wenn ein Host etwas zu senden hat, erfasst er das Token, wandelt es in einen Frame um und setzt dessen Status auf „Beschäftigt“. Anschließend fügt er den Frame-Header, die Informations- und die Trailer-Felder hinzu. Der Header enthält die Adressen der Hosts, die den Frame kopieren. Alle Knoten lesen den Frame während der Übertragung im Ring, um festzustellen, ob sie der Empfänger einer Nachricht sind. Ist dies der Fall, extrahieren sie die Daten und senden den Frame an den nächsten Host im Ring weiter. Wenn der Frame zur Ursprungsstation zurückkehrt, entfernt diese den Frame und stellt einen neuen Token aus, der dann von einem anderen Host verwendet werden kann. Das Token-Zugriffskontrollschema ermöglicht somit allen Hosts eine geordnete und effiziente gemeinsame Nutzung der Netzwerkbandbreite. Die Vorteile von Token Ring liegen neben der Deterministik in einem hervorragenden Durchsatz und hoher Effizienz bei hoher Auslastung. Der größte Nachteil ist die zentrale Überwachungsfunktion, die eine kritische Komponente enthält. Ein weiterer Nachteil ist, dass der Ring unterbrochen wird, wenn ein Host ausfällt oder das Kabel reißt.

Anwendung

Stationen in einem Token-Ring-LAN sind logisch in einer Ringtopologie organisiert. Die Daten werden sequenziell von einer Ringstation zur nächsten übertragen, wobei ein Kontrolltoken im Ring zirkuliert und den Zugriff steuert. Dieser Token-Passing-Mechanismus wird von ARCNET, Token-Bus, 100VG-AnyLAN (802.12) und FDDI gemeinsam genutzt und bietet theoretische Vorteile gegenüber dem stochastischen CSMA/CD von Ethernet.

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