Bài số 7 Token ring

Bài số 7 TOKEN RING 1. Giới thiệu về Token Ring - Token ring là một sản phẩm của hãng IBM được ra đời vào những năm 1970 và vẫn còn là một trong số công nghệ chính cho các LANs. Chuẩn 802.5 Token Ring ra đời sau và hoàn toàn tương sứng với Token Ring của IBM và đang dần thay thế cho Token Ring của IBM. Do đó khi nói tới Token Ring ta sẽ hiểu là cả Token Ring của IBM và IEEE 802.5 Hiện tại có nhiều sự cài đặt các thiết bị dựa trên token ring tuy nhiên sự chia sẻ thị trường của token ring có khả năng giảm sút nhanh chóng trong vài năm tới do sự phát triển của Ethernet. 2. Hoạt động của ring Chuẩn IEEE 802.5 - Một ring bao gồm một số lượng các repeater, mỗi một repeater kết nối với hai repeater khác để tạo thành một liên kết có một hướng truyền duy nhất và tạo thành một đường đi đơn khép kín. - Dữ liệu được chuyển từng bit một cách liên tục dọc theo ring từ một repeater này đến repeater kế tiếp. Mỗi repeater tạo ra và truyền các bit này. - Để hoạt động, mỗi một ring cần có 3 chức năng: + Chèn dữ liệu (data insertion). + Nhận dữ liệu (data reception). + Gỡ bỏ dữ liệu (data removal). - Các chức năng này được cung cấp bởi các repeater. - Mỗi một repeater bên cạch chức năng như là một thành phần hoạt động trên mạng, còn có chức năng như là một thiết bị kết nối điểm. - Dữ liệu được đưa vào (chèn vào) mạng được thực hiện bởi các repeater. Dữ liệu được chuyển theo từng frame, mỗi một frame sẽ bao gồm một trường địa chỉ đích (destination address field). Khi một frame luân chuyển qua một repeater trường địa chỉ của frame này sẽ được copy. Nếu máy trạm tại điểm kết nối này nhận ra địa chỉ của nó thì phần còn lại của frame được copy. - Repeater thực hiện các chức năng chèn và nhận dữ liệu không giống như các chức năng này của tap trong bus topology. - Trong ring topology chức năng gỡ bỏ dữ liệu là tương đối khó. Trong bus topology tín hiệu được chèn vào đường truyền và truyền cho đến các điểm cuối cùng sau đó được hấp thụ bởi các terminators. Do đó một khoảng thời gian ngắn sau kết thúc truyền, đường truyền bus hoặc tree sẽ không còn dữ liệu. - Trong ring topology, đường truyền là vòng tròn khép kín nên một frame sẽ luân chuyển vô hạn lần trừ khi nó bị gỡ bỏ ra khỏi đường truyền - Một frame có thể được gỡ bỏ bởi một repeater đã được chỉ rõ địa chỉ. Một lựa chọn khác là một frame có thể được gỡ bỏ bởi repeater đã chèn frame này sau khi frame này đã thực hiện một vòng luân chuyển khép kín. Cách lựa chọn thứ hai là tốt hơn vì hai lý do sau đây: + Cho phép gửi thông tin phản hồi một cách tự động (automatic acknowlegment ) + Cho phép gửi một frame tới nhiều máy trạm (multicast addressing) 3. Điều khiển truy nhập đường truyền - Kỹ thuật token ring được dựa trên việc sử dụng một frame nhỏ được gọi là token (mã thông báo), token này luân chuyển khi tất cả các trạm ở trạng thái nghỉ (idle). - Một trạm muốn truyền cần phải đợi cho đến khi phát hiện một token đang chuyển qua. Khi đó nó chiếm giữ token này và chuyển một bit của token, điều này sẽ chuyển một token thành sự phối hợp frame ban đầu cho một frame dữ liệu. - Máy trạm sau đó gắn thêm vào phần còn lại của các trường cần thiết để tạo thành một frame dữ liệu sau đó truyền đi. - Khi một máy trạm chiếm giữ một token và bắt đầu truyền đi một frame dữ liệu nên sẽ không có token nào trên ring, do đó các trạm khác muốn truyền dữ liệu cần phải đợi. Frame trên ring sẽ thực hiện một vòng tròn khép kín và bị hấp thụ bới máy trạm đã gửi nó. - Ngầm định trong quá trình hoạt động, máy trạm đã gửi một frame dữ liệu sẽ chèn vào một token mới khi cả hai điều kiện sau đây được thỏa mãn: 1. Máy trạm đã hoàn thành việc truyền frame 2. Điểm đầu tiên của frame (leading edge) của frame vừa được truyền đã về đến máy trạm gửi frame này. - Nếu độ dài của ring ngắn hơn độ dài của một frame khi đó điều kiện 2 được thỏa mãn. Trong trường hợp ngược lại, máy trạm có thể đưa vào một token sau khi nó hoàn thành việc truyền dữ liệu nhưng trước khi nó nhận được frame mà nó truyền đi. - Điều kiện 2 đảm bảo rằng tại một thời điểm chỉ có duy nhất một frame trên ring và chỉ có duy nhất một trạm có thể truyền tin do đó sẽ làm đơn giản các thủ tục phục hồi lỗi Khi một token mới được đưa vào, trạm tiếp theo (theo chiều quy định) nếu có yêu cầu truyền tin sẽ chiếm giữ lấy token và truyền tin. - Trong điều kiện chịu tải nhẹ (nhu cầu gửi tin của các trạm là không cao) token ring tỏ ra không hiệu quả vì các trạm phải đợi để token xoay vòng trước khi đến lượt truyền dữ liệu. - Trong các mạng chịu tải lớn (nhu cầu gửi tin của các trạm cao) thì token ring tỏ ra có hiệu quả và công bằng giữa các trạm - Ưu điểm của token ring là điều khiển linh hoạt truy nhập. Trong ví dụ trên sự truy nhập đường truyền là công bằng. Token cũng dễ dàng cung cấp sự ưu tiên và các dịch vụ với dải tần số được đảm bảo. - Nhược điểm của token ring là sự đòi hỏi việc duy trì token. Mất token cản trở sự hoạt động của ring. Trường hợp có nhiều hơn một token có thể phá vỡ hoạt động của ring. Một máy trạm nhất thiết phải lựa chọn như là một bộ kiểm tra để đảm bảo rằng chỉ có duy nhất một token trên ring và nếu cần thiết thì chèn lại một token như một token mới. 5. Định dạng của frame trong Token Ring. - Token Ring and IEEE 802.5 hỗ trợ 3 loại frame cơ bản là: token và data/command frames. Token Frame: bao gồm 3 trường: 8 bits8 bits8 bits End DelimiterAccess ControlStart Delimiter + Start Delimiter: Thông báo cho mỗi trạm khi mỗi token hoặc data/command frame đến trạm này. Trường này bao gồm các tín hiệu được phân biệt với phần còn lại của frame bằng cách không sử dụng cách mã hóa khác so với cách mã hóa phần còn lại của frame. + Access Control: Bao gồm trường ưu tiên (3 bits trái nhất), trường đặt chỗ (3 bits phải nhất), 1 bit token để phân biệt với 1 data/command frame, 1 bit quan sát để xác định xem 1 frame có quay vòng mãi trong ring hay không + End Delimiter: Để báo kết thúc của một token hay 1 data/command frame. Trường này cũng bao gồm các bits để nhận biết 1 frame bị hỏng hay xác định frame nào là frame cuối cùng trong 1 chuỗi logic. Data/Command Frame: Gồm 9 trường: 8bit8 bit4byte>=06 byte 6 byte 8 bit8 bit8 bit FSEDFCSDataSADAFCACSD + SD = Start Delimiter + AC = Access Control + FC = Frame Control + DA = Destination Address + SA = Source Address + Data = Data from L3 PDU + FCS = Mã kiểm tra lỗi + ED = End Delimiter + FS = Frame Status - Chức năng của 3 trường Start Delimiter, Access Control, End Delimiter tương tự như các trường trong token frame. + Frame Control: Chỉ rõ frame bao gồm dữ liệu hay thông tin điều khiển. Trong frame điều khiển, trường này chỉ rõ loại của thông tin điều khiển + Các trường Destination Address, Source Address chỉ rõ địa chỉ đích trạm đích và địa chỉ trạm nguồn. + Dữ liệu: Là dữ liệu từ tầng 3 gửi xuống được đóng gói trong một frame + FCS: Frame Check Sequence – Mã phát hiện lỗi + Frame Status: Tạo ra giới hạn của một command/data frame. Trường này còn bao gồm các thành phần chỉ dẫn ghi nhận địa chỉ và chỉ dẫn copy frame. - Năm 1997 IEEE 802.5 được cập nhật, một kỹ thuật điều khiển truy nhập mới được gọi là token ring chuyên dụng (Dedicated Token Ring –DTR) được áp dụng cho 802.5. DTRDTRDTRTP or DTR TP or DTR MAC 18,200 18,200 18,200 18,200 4550 MTU 8B/10B 4B5B, NRZI MLT-3Differential Manchester Differential Manchester Technique FiberFiber UTP or STP UTP or STP or Fiber UTP or STP or Fiber Medium 1000100100164Data Rate (Mbps) Các lựa chọn cho chuẩn 802.5 Trong đó: + Data Rate: Tốc độ truyền (Mbps) + Medium: Loại đường truyền + Technique: Kỹ thuật truyền + MTU – Maximum Trasmission Unit: Kích thước cực đại của một frame + Medium Access Control: Điều khiển truy nhập đường truyền + TP – Token Passing: Truyền mã thông báo + DTR - Dedicated Token Ring: Đường truyền Ring chuyên dụng