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17-5 Token-Ring 網路簡介
17-5-1 Token-Ring 網路規範 『符記環狀』（Token-Ring）的標準規範是IEEE 802.5，也是屬於 IEEE 802 系列中的『媒介存取控制』（MAC）協定，如同 IEEE 802.3 CSMA/CD 協定一樣，它的上層通訊協定必須配合 802.2 LLC 協定。也就是說，對於鏈路的多工處理還是由 LLC 層負責，Token-Ring 協定只提供單一鏈路的媒介存取控制。首先，我們針對 Token-Ring 網路的基本特性歸類如下： (1) 傳輸速率：4Mbps或 16Mbps。 (2) 訊框： IEEE 802.5 Token-Ring訊框。 (3) 傳輸媒介：主要為雙絞線（STP、UTP）或光纖。 (4) 網路拓樸圖：環狀（Ring）網路架構，如圖 17-7 所示。 (5) 訊號傳輸方式：點對點（Point-to-Point）方式傳送，並容易達成傳送資料之回覆工作。 (6) 傳輸媒介存取技術：採用『符記傳遞』（Token Passing）方式。Token 依環狀網路以單方向傳遞，取得 Token 之工作站方可傳送訊息；否則只能接收訊息，並提供八種優先權。 (7) 公平使用頻寬：Token 依照網路硬體所構成之環路傳遞，每個工作站都有公平的機會可取得傳輸媒介使用權。而且高負載時網路線路使用率高。 (8) 不用維護邏輯環：由於 Token 傳遞的邏輯環由硬體架設，因此不用維護邏輯環（不同於 Token-Bus），但需維護 Token。工作站與網路之間是利用『主動式訊號增益器』（Active Repeater）連接，網路可連接較長距離，無需另外安裝訊號增益器。 (9) 適合即時應用系統（Real-time Application）：因為工作站持有 Token 的時間有限制，因此，可提供一定期間內的延遲保證，也可預估每一筆資料最遲可送出的時間，達到即時性的要求。
圖17-7 Token-Ring 網路基本架構圖 17-5-2 Token-Ring 運作程序 我們用圖 17-7 和下列幾個工作重點來描述 Token Ring 網路的運作原理。 (1) Token-Ring 網路架構為環狀網路，工作站透過主動式訊號增益器接上網路，如圖 17-7 所示。 (2) 網路上媒介存取方法是符記傳遞方式。也就是說，網路上存在一個符記，取得符記的工作站才可以發送訊息；當它傳送完資料後（或確定不傳送資料），便依照環狀網路傳遞方向將符記傳給下一個工作站，網路上的工作站就這麼依序輪流取得傳輸媒介的使用權，大家公平地來使用媒介。 (3) 資料訊息在網路上是單一方向傳遞。沒有正在傳送訊息的工作站，便處於接收狀態。當訊息傳遞到工作站，位元串列依序進入工作站，每一位元經過一位元時間的延遲後，再由該工作站送出。接收工作站將全部訊框皆複製後，再判斷它傳送的目標是否為本工作站，是則往上一層 LLC 傳送，否則將其拋棄。 (4) 訊息資料由傳送端發出，在正常情況下必定回到傳送端（環狀網路）。傳送端必須負責將其發送的訊框收回。 由以上的敘述，我們大略可以瞭解 Token-Ring 網路的特性，它也是利用 Token 傳遞來決定傳輸媒介的使用權。正常情況下，網路上只有一個 Token，因此不會發生碰撞現象。我們可以回顧 Token-Bus，它也是利用 Token 傳遞方式來解決媒介使用權的紛爭，但每一部工作站必須花費許多額外工作（Overhead）的時間來維護邏輯環，對整個網路而言，不僅管理上過於複雜，也易造成網路不穩定（干擾訊號破壞符記的傳遞）。Token-Ring 的做法則乾脆將邏輯環建造成實體連線，因此不需要維護邏輯環，也可減輕工作站的負荷，網路維護亦較簡單。最重要的是網路上不會發生碰撞，又平均使用傳輸媒介，在高負載即時傳送的環境裡，是很好的通訊協定。 在 Token-Ring 網路上的 Token 可依當時的工作情況分為兩種： (1) 『自由符記』（Free Token）：利用某一個位元串（如 1111111）或某一個控制位元（如 AC 中的 T =1 位元）來代表自由符記，又稱為『符記』，只代表權力的交替，並不攜帶資料。 (2) 『忙碌符記』（Busy Token）：利用某一個位元串（如 1111110）或某一個控制位元（如 AC 中的 T =0 位元），來代表忙碌符記，又稱為『訊框』（Frame），表示其攜帶著訊息在傳送。 Token 的傳遞運作如下：網路上任何一個工作站取得 Free Token（或稱符記、Token），便立即將 Free Token更改為 Busy Token，並將欲傳送的資料緊跟著 Busy Token 之後（構成資料訊框、Frame）傳送出去。傳送完並收回訊框後（訊框循環狀網路繞回原點），立即將 Busy Token 更改為 Free Token，同時傳送給下一個工作站。 如圖 17-8 (a) ，工作站 A 欲將資料傳送給工作站 C，當它取得 Free Token（T = 1）後，便立即將 Free Token 改為 Busy Token（T = 0），並且連帶資料一起傳送出去（稱為訊框），如圖 17-8 (b)。往前送的資料位元串每經過一個工作站時，都會先被複製一份後再往下一站傳送，因此整個資料串列每經過一個工作站就產生一位元時間的延遲。當整個訊框都經過時，每部工作站都將訊框複製一份。工作站 C 判斷該訊框是傳送給自己，便將其保留，其餘工作站則將其拋棄。該訊框經過環狀網路環繞後會回到工作站 A，如圖 17-8 (c)。隨後工作站 A 將訊框收回，再將 Busy Token（T = 0）改為 Free Token（T = 1），並循環路方向傳給下一個工作站（B），如圖 17-8 (d)，再由工作站 B 決定是否傳送資料。
圖 17-8 Token-Ring 網路的運作
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