1.令牌环工作原理

令牌环（Token Ring）是一种局域网（LAN）的通信协议，最初由IBM在1984年开发并标准化为IEEE 802.5标准。在令牌环网络中，所有的计算机或工作站被连接成一个逻辑或物理的环形拓扑结构。网络中数据的传输是通过一个特殊的控制信号，即“令牌”来管理的。

令牌环的工作原理如下：

                    

（1）令牌的传递
        网络中有一个特殊的帧叫做“令牌”，它沿着环形网络从一个工作站传到另一个工作站。通常情况下，令牌是一个空闲状态的特殊帧，表示网络上的任何工作站都可以使用网络进行传输。
（2）数据发送
        当一个工作站想要发送数据时，它必须等待令牌的到来。收到令牌的工作站检查其状态，如果令牌处于空闲状态，那么该工作站可以将其状态改为忙，并附加上它要发送的数据。这样，令牌就变成了一个数据帧，包含有源地址、目的地址和实际的数据负载。
（3）数据接收和转发
        数据帧沿着环形网络继续传递，每个工作站接收到这个帧后，都会检查目的地址是否与自己的地址匹配。如果不匹配，工作站会将数据帧原封不动地转发给下一个工作站。如果目的地址与工作站的地址匹配，那么该工作站会复制数据帧的内容，并将其从网络上移除。
（4）令牌恢复
        发送数据的工作站在数据帧完成一圈并返回时，会检查确认信息，确保数据被正确接收。一旦数据帧被接收并验证无误，原始发送工作站会从网络上移除该帧，并重新生成一个空闲状态的令牌，以便其他工作站可以使用。

2.令牌环技术细节

优先级预定和处理机制

令牌环标准：ISO 8802/5和IEEE 802.5。

传输媒体：屏蔽双绞线或者同轴电缆，

传输编码：差分曼彻斯特编码，

传输速率：1Mbps和4Mbps或 4Mbps、20Mbps和40Mbps 。

3.令牌环的MAC帧格式说明

帧开始/结束标志（SD/ED）：  

        帧的开始：JK0JK000和结束：JK1JK1IE  

E位（差错标志）： 由RPU置位，RPU在转发每个帧的同时，也执行差错校验动作，并利用RPU具有的一位延迟来置位差错标志。

                     

访问控制字段（AC）：  

        Pr/Rr：本帧优先级和预定优先级，    

        T：令牌标识，T＝0时，令牌帧，  T＝1时，信息帧。            

        M：监视位，由环路中的监控器填写，发送结点发送该帧（或令牌）时，M置为0，当该帧经过监控器时，监控器将该位置为1。 如果监控器发现监视位已经被置为1，则认为发送结点出了故障，未能按规定撤出该帧，此时监控器负责撤出该帧，并发出令牌帧。

帧控制字段（FC）：格式为“FFzzzzzz”     

        FF：帧的种类，FF=00，MAC控制帧；                    

        FF=10，管理帧。                  

        FF=01，数据帧， 帧状态标志（FS），格式为“ACxxACxx”，     由发送方复位和接收方置位，表示帧的收取状况，    

        A：地址确认位，由接收方置位，表示帧中的宿地址正确；    

        C：信息复制位，由接收方置位，表示此帧已被接收方正确复制。    

        Xx：保留未用。

4.令牌环网的特点

（1）同一时刻，环上只有一个数据帧在传输（一个结点在传输数据）；

（2）网上所有结点共享网络带宽；

（3）有最小的传输延迟时间，（令牌传输需要时间）；

（4）数据从一个结点传到另一个结点的时间是可计算的，可用于实时控制。      

 标准：IEEE 802.5

5.时间片环（802.7）

基本原理：      

        时间片环的依据：环路的数据传输和转发器的处理延时，整个环路可以被视为等效的循环移位寄存器。  

循环移位寄存器的位数＝（电信号传播延迟（5us/km）×  传输媒体长度＋转发器延时）×数据传输速率。

                                             

例：100个结点组成的环路，结点间距为100米，假设每个转发器的处理延时为2us，网络传输速率为10Mbps（等价于10b/us），则整个环路等价于2500位的循环移位寄存器，

100个转发器总延时：100×2us＝200us;  

100段线路传输总延时：100米×100段＝10000米（延时50us）；

环路等价的循环移位寄存器：（200＋50）us×10b/us＝2500b

时间片划分（槽）：将整个循环移位寄存器视为一列首尾衔接的列车，槽（时间片）对应了列车的车厢，用于传输数据。

数据帧的装拆工作：将数据帧拆卸为适合槽传输的数据块（逻辑小分组）

时间片环同一时刻可能有多个结点发送数据，网上有多个逻辑小分组在传输。 整个环路对应的循环移位寄存器应该是时间片的整数倍。

每个结点都可以插入一定量的移位寄存器，并由环路中的监控器负责整数倍的工作。

6.时间片环数据帧格式

帧开始标志（P）：标识帧的开始，同时指出地址的类型。

填充字段（PAD）：目的是保证DATA和PAD两字段之和为偶数个字节。

引导比特（S）：为“1”，表示逻辑小分组（或者时间片）的开始。

槽满/空标识（F/E）：表示当前槽是否已存放数据，满为1，空为0。

监控位（M）：监控槽的运行状态，结点发送时，置0，监控器置1，  

宿/源地址（da/sa）：收发逻辑小分组的结点地址（255表示广播小分组，0：本地址）。

结点类型（T）：结点是否为基本型或增强型。

应答位（R）：宿结点填写，表示逻辑小分组的接收情况（01为正确接收，

校验位（P）：采用偶校验。        

7.时间片环工作过程

（1）有数据帧待发的结点，分段数据帧，组成逻辑小分组，并等待时间片的到来；

（2）一旦识别到空的时间片（ F/E＝0），结点将逻辑小分组填入时间片（槽），置时间片满（ F/E＝1），发送到传输媒体上；

（3）匹配宿地址的接收结点复制逻辑小分组（组装成帧），并且根据小分组的接收情况，置起应答位（R），同时转发时间片； 环中时间片个数固定的，发送结点可以根据时间片计数或者源地址判断发送的逻辑小分组的返回；

（4）发送结点撤消小分组，释放空时间片。并且根据返回的应答信号，确定在获得新的空时间片后是否进行继续发送或者重传；

规定：任一时刻，每个结点  只能有一个逻辑小分组在环中流动