Начальный и концевой разделители

Начальный разделитель (Start Delimiter - SD) и концевой

разделитель (End Delimiter - ED) - уникальные битовые последовательности, указывающие соответственно на начало и конец кадра и имеющие вид:

Здесь J и К - соответственно 1 и 0 в дифференциальном манчестерском коде; 0 и 1 - обычные нулевые и единичные значения; ПК - бит промежуточного кадра; ОО - бит обнаруженной ошибки.

Бит промежуточного кадра (Intermediate Frame) принимает значения:

• 1, если данный кадр является промежуточным кадром многокадровой передачи;

• 0, если кадр является последним или единственным.

Бит обнаруженной ошибки (Error-detected) устанавливается в 0 в момент создания кадра в узле-источнике и может быть изменен на значение 1 любым узлом, обнаружившим ошибку при прохождении кадра по сети. После этого кадр ретранслируется без контроля ошибок в последующих узлах до достижения узла-источника, который в этом случае предпримет повторную попытку передачи кадра.

Поля HP и КР входят в состав всех трёх кадров сети Token Ring.

Управление доступом

Поле УД - Управление доступом (Access Control) длиной 8 бит имеет следующую структуру:

Здесь РРР - биты приоритета; Т - бит маркера: 1 для маркера и 0 для кадра данных; М - бит монитора: 1, если кадр передан активным монитором и 0 - в противном случае; RRR - биты резервирования.

В сети Token Ring, в отличие от сети Ethernet, предусмотрена возможность приоритетной передачи кадров за счёт присваивания сетевым адаптером приоритета маркеру и кадрам данных. Это реализуется путем записи в поле РРР уровня приоритета от 0 до 7 (7 - наивысший приоритет). Узел, получивший маркер, имеет право передать кадр только в том случае, если приоритет кадра не ниже приоритета маркера. В противном случае маркер передаётся следующему узлу.

Совместно с битами приоритета РРР используются биты резервирования RRR. Узлы сети в процессе передачи кадра по кольцу могут зарезервировать дальнейшее использование сети, поместив значение приоритета кадра, ожидающего передачи, в биты резервирования RRR, если этот приоритет выше текущего значения поля резервирования. После этого, когда передающий узел, получив вернувшийся кадр данных, формирует новый маркер, он устанавливает его приоритет РРР равным значению поля резервирования RRR вернувшегося кадра. Таким образом, маркер будет передан узлу, установившему в поле резервирования наивысший приоритет.

Использование бита монитора М позволяет выявить ситуацию, когда кадр или маркер обошёл ЛВС по кольцу и не нашёл адресата.

Признаком этого является получение активным монитором кадра с битом монитора М=1.

Управление кадром

Кадр данных сети Token Ring может содержать в поле данных:

• информацию для управления логическим кольцом (данные уровня MAC), которой обмениваются адаптеры для выполнения функций контроля и управления работой логического кольца; такие кадры называются кадрами управления доступом к среде или МАС-кадрами;

• пользовательские данные (данные уровня LLC - LLC-кадры).

Поле УК -управление кадром (Frame Control - FC) - определяет тип кадра (MAC или LLC) и контрольный код МАС-кадра:

Здесь: FF-тип кадра:00 - для МАС-кадра; 01 - для LLC-кадра (значения 10 и 11 зарезервированы и не используются); 00 - резервные разряды; СССС - код МАС-кадра, определяющий к какому типу (определенных стандартом IEEE 802.5) управляющих кадров уровня MAC он принадлежит.

Существует 25 типов МАС-кадров, которые можно разделить на следующие группы:

• кадры инициализации станции (5 типов);

• кадры управления средой (5 типов);

• кадры сообщений об ошибках (3 типа);

• кадры управления станциями (12 типов). Примеры МАС-кадров:

0000 - тест дублирования адреса - передается рабочей станцией, впервые присоединяемой к логическому кольцу, чтобы убедиться, что ее адрес является уникальным;

0010 - очистка кольца - передается в случае обнаружения серьезных проблем в ЛВС, таких как обрыв в кабеле или начало передачи узлом до получения им маркера; для локализации проблемы диагностическим программам достаточно определить узел, который передает это сообщение;

ООН- требование маркера- если запасной монитор обнаруживает, что активный монитор перестал функционировать, он приступает к передаче кадров с требованием маркера; запасные мониторы в этом случае начинают процесс взаимодействия друг с другом, чтобы назначить новый активный монитор;

0100 - аварийная сигнализация (чистка)- передается после
инициализации логического кольца, и после установки нового активного
монитора;

0101 - наличие (присутствие) активного монитора- передается
активным монитором достаточно часто для уведомления других PC о том,
что активный монитор функционирует;

ОНО- наличие запасного (резервного) монитора- передается запасными мониторами.

Адреса

В сети Token Ring могут использоваться адреса длиной 2 или 6 байт. Формат адресов сети Token Ring совпадает с форматом адресов сети Ethernet.

Первый бит (I/G - Individual/Group) адреса назначения (АН) является признаком индивидуального или группового адреса. Первый бит адреса источника (АИ) всегда равен 0.

Второй бит определяет тип адреса: универсальный или локальный (U/L - Universal/Local). Остальные биты определяют физический адрес узла.

Данные

Данные- поле данных может содержать пользовательские данные, полученные или предназначенные для протоколов сетевого уровня, таких как IPX, IP, или содержать один из типов кадров уровня MAC. Специального ограничения на длину поля данных нет, хотя практически оно возникает из-за ограничений на допустимое время удержания маркера (10 мс) одной станцией. За это время сеть со скоростью передачи 4 Мбит/с может передать:

4Мбит/с*0,01 с = 0,04Мбит = 40 000 бит = 5 кбайт.

Аналогично, сеть со скоростью передачи 16 Мбит/с может передать:

16Мбит/с*0,01 с = 0,16Мбит = 160 000 бит = 20 кбайт.

С учётом задержек при передаче данных и накладных расходов на заголовок и концевик кадра, принято считать, что максимальная длина поля данных не должна превышать 4 кбайти 18 кбайтдля ЛВС Token Ring с пропускной способностью 4 Мбит/с и 16 Мбит/с соответственно.

Контрольная сумма

Поле контрольной суммы (КС) содержит остаток избыточной циклической суммы (CRC - Cyclic Redundancy Checksum), вычисленной с помощью полиномов типа CRC-32 для всех полей кадра, начиная с поля управления кадром (УК) и заканчивая полем данных. Остальные поля содержат данные, изменяемые при распространении кадра по кольцу, например, бит монитора или биты резервирования в поле УД.

Статус кадра

Однобайтовое поле СК - статус (состояние) кадра (Frame Status -FS) - имеет следующий вид:

Здесь: R - резервный бит (4 бита); А бит (признак) распознавания адреса; С - бит (признак) копирования пакета.

Так как контрольная сумма не охватывает поле СК, то каждое однобитное поле А и С в байте задублировано для гарантии достоверности передаваемых данных.

Узел-источник в процессе формирования кадра для передачи устанавливает в 0 биты А и С. Узел-приёмник, адрес которого совпал с адресом назначения, указанным в заголовке передаваемого кадра, после получения кадра устанавливает бит А в 1.

Если после копирования кадра в буфер узла-приёмника не обнаружено ошибок в кадре, то бит С также устанавливается в 1.

Таким образом, признаком успешной передачи кадра является возвращение кадра к источнику с битами: А=1 и С=1.

А=0 означает, что станции-адресата больше нет в сети или станция вышла из строя (выключена).

А=1 и С=0 означает, что произошла ошибка на пути кадра от источника к адресату (при этом также будет установлен в 1 бит обнаружения ошибки в концевом разделителе).

А=1, С=1 и бит обнаруженной ошибки 00=1 означает, что ошибка произошла на обратном пути кадра от адресата к источнику, после того как кадр был успешно принят узлом-адресатом.