Token Ring (nach IEEE 802.5)
Weitere Informationen über diesen IEEE Standard finden
Sie hier: www.ieee.org
| Obwohl das original IBM Token Ring
der typische Vertreter eines Ringnetzwerkes ist, basiert es auf einer Sternverkabelung. Im
Gegensatz zu billigeren Lösungen (Busnetz) sind bei Token Ring je eine Sende- und eine
Empfangsleitung integriert (Ring Out und Ring In). Diese Aus- und Eingänge sind definiert
und unverwechselbar. Auch in der Multi Station Access Unit, der MAU (oder
MSAU) sind diese
beiden Kanäle vorhanden. Die einzelnen Signale verlaufen nunmehr wie in der Grafik zu
entnehmen entgegen dem Uhrzeigersinn. |
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Wie klappt es mit den Nachbarn ?
Die Netzwerkkarten haben im Gegensatz zu den Karten bei Standard Ethernet (CSMA/CD)
wesentlich mehr Steuerungselektronik on Board. Die Netzwerkkarten nehmen das ankommende
Signal vom Netz, werten es aus ob es für sie bestimmt ist oder nicht, generieren es neu
und geben es wieder in das Netz zurück. Daher sind die Signale im Token Ring Netz
wesentlich klarer als bei Ethernet üblich.
Beim Einschalten des Rechners überprüft sich die Karte selbstständig. Sollte ein
Hardwarefehler auftreten, erhält der Anwender eine Fehlermeldung auf seinem Bildschirm!
Ergab die eingebaute Prüfroutine keinen Fehler erfolgt die Netzanmeldung in dem
(zumeist schon) laufenden Netzwerk. Dabei erfolgt eine Neuinitialisierung des Netzes,
einfach ausgedrückt bedeutet das, die angeschlossenen Stationen werden über den
Neuankömmling informiert. Somit werden die Zeiten im Netz neu geordnet um Senden und
empfangen zu können.
Und wenn es doch einmal kracht ?
Wie schon beschrieben sind die eingesetzten Netzwerkkarten mit relativ viel technischer
Intelligenz ausgestattet. Bei den kreisförmig verlaufenden Signalen kann jede
angeschlossene Station feststellen, ob beispielsweise sein Vorgänger im Ring noch
vorhanden ist, ob diese Station einwandfrei sendet oder nicht.
Beispiel:
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Wir nehmen ein kleines virtuelles Token Ring
Netzwerk an bestehend aus acht Rechnern.
Die einzelnen Stationen sind der Einfachheit halber alphabetisch durchnumeriert.
Station "H" sei der Server, alle anderen Stationen seien einfache Clients,
also Standard PC.
Aktive Monitor
Station "H" ist als erste am Netz, ist damit der Aktive Monitor und generiert
das freie Token. Ein Token ist ein 3 Mbit/s großer MAC-Rahmen.
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Dies wird ins Netz gesendet. Geschieht nichts überprüft jede Station das Token und
gibt es wieder ins Netz. Jede einzelne Station meldet sich alle 7 Sekunden.
Station "C" sendet
Station "C" will an Station "G" senden und nimmt das freie Token
vom Netz, sobald es bei ihr ankommt. Die Datensendung wird zumeist in Stücken in das Netz
gesendet. Die Stationen "D", "E" und "F" werten die Signale
aus und erkennen, dass sie nicht für sie bestimmt sind, generieren die Signale neu und
geben das Signal wieder ins Netz. Station "G" erkennt, dass die Lieferung für
sie bestimmt ist, nimmt die Daten vom Netz und quittiert an Station "C".
Quittierungen werden in das Token eingetragen. Da das Token über das Netz gesendet wird
erkennt jede Station, wer sendet, wer frei ist usw.
Station "C" sendet solange, bis entweder die maximale Zeit abgelaufen ist,
oder alles gesendet ist, was zu senden war. Dann generiert sie ein freies Token und gibt
es auf das Netz. Kommt nach Ablauf der maximalen Sendezeit kein freies Token ins Netz
erfolgt eine Aufforderung durch den Aktive Monitor an Station "C".
"Sendebetrieb einstellen – Netz freimachen".
Ausfall Station "C"
Kann Station "C" nicht (mehr) antworten, wirft der Aktive Monitor sie aus dem
Netz heraus, indem die Netzwerkkarte der Station "C" angewiesen wird den
Sendebetrieb einzustellen und das Relais in der MAU mit Spannung zu versorgen. Es erfolgt
eine Neuinitialisierung und ein neues freies Token wird vom Aktive Monitor ins Netz
geschickt.
Kabelbruch bei Station "B"
Gehen wir nun von einem Kabelbruch bei Station "B" aus. Station "B"
generiert ein Signal, welches das Relais in der MAU öffnet. Bei einem Kabelbruch kann
daher das Relais nicht offen gehalten werden und das Netz ist wieder geschlossen. Die
Netzwerkkarte von Station "B" erkennt normalerweise den Fehler und informiert
den Anwender über den Kabelbruch.
Da der Ring durch das geschlossene Relais bei Station "B" wieder geschlossen
ist, fließen die Daten wieder problemlos durch das Netz. Station "C" erkennt
allerdings, dass die Station "B" nicht gesendet hat und informiert alle
Teilnehmer im Netz "Station B ist ausgefallen". Der Aktive Monitor veranlasst
eine Neuinitialisierung des Ringes, die Zeiten werden neu geordnet, ein neues freies Token
wird generiert und es geht weiter. Dieser Vorgang wird auch als Beaconing bezeichnet.
Fehlerhafte Netzwerkkarte bei Station "F"
| Die Netzwerkkarte von Station "F" ist
defekt und sendet Müll. Die nachfolgende Station "G" erkennt dass nur noch
Müll kommt und sendet eine Nachricht bzw. ein Fehlersignal in den Ring, dass sie keine
Nachricht von ihrem nächsten aktiven vorgelagerten Nachbarn (NAUN = Nearest Active
Upstream Neighbor) empfangen hat. Diese Nachricht bzw. das Fehlersignal beinhaltet die
eigene Adresse, die Adresse des defekten Senders sowie den Typ des Fehlers. Diese Nachricht kann die defekte Station auswerten und kann automatisch vom Netz gehen.
Auch kann der Aktive Monitor die defekte Station auffordern den Sendebetrieb einzustellen
und vom Netz zu gehen. Alle anderen Rechner erhalten die Nachricht, dass die Sendungen der
Station "F" zu bis zur Neuinitialisierung ignorieren sind. Normalerweise rennt
zu diesem Zeitpunkt der/die Administrator/in zur MAU oder zum HUB und nimmt die defekte
Station vom Netz. |
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Von all diesen Vorgängen bemerken die Anwender gewöhnlich nichts, die betroffenen
Stationen einmal ausgenommen. Der Administrator Rechner erhält über all diese Fehler
Nachrichten und kann sie turnusgemäß auswerten. Entsprechende Verwaltungssoftware
vorausgesetzt. Moderne Token Ring Systeme lassen es sogar zu, über Fernzugriff eine
defekte Station vom Netz zu nehmen.
All diese Eigenschaften machen Token Ring zu einem idealen Netzwerk bei zeitkritischen
Anwendungen oder im Bereich der Sicherheitsaufgaben. Weshalb solche Netze wesentlich
teurer sind als einfache Cheapernetze dürfte nun klar sein.
Vorteile:
 | Sehr guter Datendurchsatz, auch bei hoher Netzlast |
| Anbindungsmöglichkeit zwischen LAN und (IBM) Großrechner |
| Tauglichkeit für Twisted Pair Verkabelungen |
| Integriertes Fehlersuchverfahren |
| Automatische Rekonfiguration des Ringes |
| Garantierte Antwortzeiten im Netz |
Nachteile
| Es ist relativ teuer |
| Die Systemverwaltung muss über beträchtliche fundierte Sachkenntnisse verfügen. |
Einsatzgebiete
Aus den Vorteilen entnehmen wir einige der Einsatzgründe für Token Ring. Das eingesetzte Token Passing Verfahren
ermöglicht eine sehr gute Reglung von Senden und Empfangen. Die automatisch generierte
Überwachungseinrichtung (Aktive Monitor das bedeutet der erste Rechner der sich anmeldet
ist der Aktive Monitor, alle anderen sind Passive Monitor) sorgt u.a. für eine
Neugenerierung des Token, sollte es "verloren gehen". Der gute
Datendurchsatz bei hoher Netzlast, sowie die garantierte Antwortzeit machen das Netz zur
ersten Wahl bei zeitkritischen Anwendungen. Nicht umsonst wurden und werden viele
Krankenhäuser mit Token Ring verkabelt. |
