1.令牌環工作原理

令牌環（Token Ring）是一種局域網（LAN）的通信協議，最初由IBM在1984年開發并標準化為IEEE 802.5標準。在令牌環網絡中，所有的計算機或工作站被連接成一個邏輯或物理的環形拓撲結構。網絡中數據的傳輸是通過一個特殊的控制信號，即“令牌”來管理的。

令牌環的工作原理如下：

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（1）令牌的傳遞
????????網絡中有一個特殊的幀叫做“令牌”，它沿著環形網絡從一個工作站傳到另一個工作站。通常情況下，令牌是一個空閑狀態的特殊幀，表示網絡上的任何工作站都可以使用網絡進行傳輸。
（2）數據發送
????????當一個工作站想要發送數據時，它必須等待令牌的到來。收到令牌的工作站檢查其狀態，如果令牌處于空閑狀態，那么該工作站可以將其狀態改為忙，并附加上它要發送的數據。這樣，令牌就變成了一個數據幀，包含有源地址、目的地址和實際的數據負載。
（3）數據接收和轉發
????????數據幀沿著環形網絡繼續傳遞，每個工作站接收到這個幀后，都會檢查目的地址是否與自己的地址匹配。如果不匹配，工作站會將數據幀原封不動地轉發給下一個工作站。如果目的地址與工作站的地址匹配，那么該工作站會復制數據幀的內容，并將其從網絡上移除。
（4）令牌恢復
????????發送數據的工作站在數據幀完成一圈并返回時，會檢查確認信息，確保數據被正確接收。一旦數據幀被接收并驗證無誤，原始發送工作站會從網絡上移除該幀，并重新生成一個空閑狀態的令牌，以便其他工作站可以使用。

2.令牌環技術細節

優先級預定和處理機制

令牌環標準：ISO 8802/5和IEEE 802.5。

傳輸媒體：屏蔽雙絞線或者同軸電纜，

傳輸編碼：差分曼徹斯特編碼，

傳輸速率：1Mbps和4Mbps或 4Mbps、20Mbps和40Mbps 。

3.令牌環的MAC幀格式說明

幀開始/結束標志（SD/ED）： ?

????????幀的開始：JK0JK000和結束：JK1JK1IE ?

E位（差錯標志）： 由RPU置位，RPU在轉發每個幀的同時，也執行差錯校驗動作，并利用RPU具有的一位延遲來置位差錯標志。

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訪問控制字段（AC）： ?

????????Pr/Rr：本幀優先級和預定優先級， ? ?

????????T：令牌標識，T＝0時，令牌幀， ?T＝1時，信息幀。 ? ?????????

????????M：監視位，由環路中的監控器填寫，發送結點發送該幀（或令牌）時，M置為0，當該幀經過監控器時，監控器將該位置為1。 如果監控器發現監視位已經被置為1，則認為發送結點出了故障，未能按規定撤出該幀，此時監控器負責撤出該幀，并發出令牌幀。

幀控制字段（FC）：格式為“FFzzzzzz”? ? ?

????????FF：幀的種類，FF=00，MAC控制幀； ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

????????FF=10，管理幀。 ? ? ? ? ? ? ? ? ?

????????FF=01，數據幀， 幀狀態標志（FS），格式為“ACxxACxx”， ? ? 由發送方復位和接收方置位，表示幀的收取狀況， ? ?

????????A：地址確認位，由接收方置位，表示幀中的宿地址正確； ? ?

????????C：信息復制位，由接收方置位，表示此幀已被接收方正確復制。 ? ?

????????Xx：保留未用。

4.令牌環網的特點

（1）同一時刻，環上只有一個數據幀在傳輸（一個結點在傳輸數據）；

（2）網上所有結點共享網絡帶寬；

（3）有最小的傳輸延遲時間，（令牌傳輸需要時間）；

（4）數據從一個結點傳到另一個結點的時間是可計算的，可用于實時控制。 ? ? ?

?標準：IEEE 802.5

5.時間片環（802.7）

基本原理： ? ? ?

????????時間片環的依據：環路的數據傳輸和轉發器的處理延時，整個環路可以被視為等效的循環移位寄存器。 ?

循環移位寄存器的位數＝（電信號傳播延遲（5us/km）× ?傳輸媒體長度＋轉發器延時）×數據傳輸速率。

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例：100個結點組成的環路，結點間距為100米，假設每個轉發器的處理延時為2us，網絡傳輸速率為10Mbps（等價于10b/us），則整個環路等價于2500位的循環移位寄存器，

100個轉發器總延時：100×2us＝200us; ?

100段線路傳輸總延時：100米×100段＝10000米（延時50us）；

環路等價的循環移位寄存器：（200＋50）us×10b/us＝2500b

時間片劃分（槽）：將整個循環移位寄存器視為一列首尾銜接的列車，槽（時間片）對應了列車的車廂，用于傳輸數據。

數據幀的裝拆工作：將數據幀拆卸為適合槽傳輸的數據塊（邏輯小分組）

時間片環同一時刻可能有多個結點發送數據，網上有多個邏輯小分組在傳輸。 整個環路對應的循環移位寄存器應該是時間片的整數倍。

每個結點都可以插入一定量的移位寄存器，并由環路中的監控器負責整數倍的工作。

6.時間片環數據幀格式

幀開始標志（P）：標識幀的開始，同時指出地址的類型。

填充字段（PAD）：目的是保證DATA和PAD兩字段之和為偶數個字節。

引導比特（S）：為“1”，表示邏輯小分組（或者時間片）的開始。

槽滿/空標識（F/E）：表示當前槽是否已存放數據，滿為1，空為0。

監控位（M）：監控槽的運行狀態，結點發送時，置0，監控器置1， ?

宿/源地址（da/sa）：收發邏輯小分組的結點地址（255表示廣播小分組，0：本地址）。

結點類型（T）：結點是否為基本型或增強型。

應答位（R）：宿結點填寫，表示邏輯小分組的接收情況（01為正確接收，

校驗位（P）：采用偶校驗。 ? ? ? ?

7.時間片環工作過程

（1）有數據幀待發的結點，分段數據幀，組成邏輯小分組，并等待時間片的到來；

（2）一旦識別到空的時間片（ F/E＝0），結點將邏輯小分組填入時間片（槽），置時間片滿（ F/E＝1），發送到傳輸媒體上；

（3）匹配宿地址的接收結點復制邏輯小分組（組裝成幀），并且根據小分組的接收情況，置起應答位（R），同時轉發時間片； 環中時間片個數固定的，發送結點可以根據時間片計數或者源地址判斷發送的邏輯小分組的返回；

（4）發送結點撤消小分組，釋放空時間片。并且根據返回的應答信號，確定在獲得新的空時間片后是否進行繼續發送或者重傳；

規定：任一時刻，每個結點 ?只能有一個邏輯小分組在環中流動

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