介質(zhì)訪問控制的預(yù)約方式CSMA的訪問存在發(fā)報(bào)沖突問題,

1、2.6.2令牌訪問控制方式-介質(zhì)訪問控制的預(yù)約方式 CSMA的訪問存在發(fā)報(bào)沖突問題，產(chǎn)生沖突的原因是由于各站點(diǎn)發(fā)報(bào)是隨機(jī)（競爭）的。 為了解決沖突問題，可采用有控制的發(fā)報(bào)方式。 （token標(biāo)記）是一種特殊結(jié)構(gòu)的控制幀。 令牌方式是按一定順序在各站點(diǎn)傳遞令牌的方法。誰得到令牌，誰才有發(fā)報(bào)權(quán)。 令牌訪問原理可用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成令牌環(huán)網(wǎng)；也可用于總線網(wǎng)，構(gòu)成令牌總線網(wǎng)。11.令牌環(huán)（token-ring）方式-局域網(wǎng)IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)(1)結(jié)構(gòu)及原理 令牌環(huán)是環(huán)形結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)采用的一種訪問控制方式。由于在環(huán)形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上，某一瞬間可以允許發(fā)送報(bào)文的站點(diǎn)只有一個(gè)，令牌在網(wǎng)絡(luò)環(huán)路上不斷地傳送，只有擁有

2、此令牌的站點(diǎn)，才有權(quán)向環(huán)路上發(fā)送報(bào)文，而其它站點(diǎn)僅允許接受報(bào)文。 站點(diǎn)在發(fā)送完畢后，便將令牌交給網(wǎng)上下一個(gè)站點(diǎn)，如果該站點(diǎn)沒有報(bào)文需要發(fā)送，便把令牌再順次傳給下一個(gè)站點(diǎn)。 因此，表示發(fā)送權(quán)的令牌在環(huán)形信道上不斷循環(huán)（ring）。環(huán)上每個(gè)相應(yīng)站點(diǎn)都可獲得發(fā)報(bào)權(quán)，而任何時(shí)刻只會(huì)有一個(gè)站點(diǎn)利用環(huán)路傳送報(bào)文。因而保證了在環(huán)路上不會(huì)發(fā)生訪問沖突。2 圖2-9（a）是令牌傳遞工作方式原理示意圖。通信處理器中有緩沖器，用來存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)信息。 圖2-9（b）是在網(wǎng)上傳輸?shù)膸拇笾赂袷健ｉ_始標(biāo)志:表示幀的開始;目的地址:幀的接收站地址;源地址:是發(fā)送該幀的地址;報(bào)文:即為幀中的數(shù)據(jù);校驗(yàn)核:用以檢查幀傳輸中的差錯(cuò)情

3、況;狀態(tài)位:則用來指示此幀發(fā)出后是否為目的站所接收;結(jié)束標(biāo)志:用來表示此幀的結(jié)束。3(2)一次站間通信過程 若A站要發(fā)送數(shù)據(jù)給C站，則A站把C站的目的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)交給本站的通信處理器并組織成幀。一旦A本站從環(huán)上得到令牌，就從出口發(fā)出該幀；B從其入口收到此幀后，查看目的地址與本站地址不符， 便將原幀依次轉(zhuǎn)發(fā)給C；C在查看目的地址時(shí)，得知此幀是給本站的，便根據(jù)校驗(yàn)核進(jìn)行查錯(cuò)，如傳輸?shù)膸瑹o錯(cuò)誤，便將幀中的數(shù)據(jù)收下，并修改狀態(tài)位，表示此幀已被正確接收，這時(shí)C再把修改了狀態(tài)位的原幀沿D，E送回；A從返回的幀狀態(tài)位得知發(fā)送成功，從環(huán)上取消此幀，再把令牌轉(zhuǎn)交給B，這樣完成了一次站間通信過程。4（3）特

4、點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：采用令牌環(huán)方式的局域網(wǎng)，令牌沿著物理環(huán)逐站傳輸。網(wǎng)上每一個(gè)站點(diǎn)都知道信息的來去動(dòng)向，保證了較高的信息傳輸?shù)拇_定性。由于能估算出信息傳輸?shù)难舆t時(shí)間，所以比較適合在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中使用，而CSMA/CD方式的信息傳輸時(shí)間是不確定的； 令牌環(huán)方式對輕、重負(fù)載不敏感。缺點(diǎn)：但單環(huán)環(huán)路出故障將使整個(gè)環(huán)路通信癱瘓，因而可靠性比較低。52、令牌傳遞總線（token-passing bus）方式局域網(wǎng)IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn) （1）結(jié)構(gòu) 這種方式物理上采用總線結(jié)構(gòu)，邏輯上是環(huán)結(jié)構(gòu)，即在物理總線上建立一個(gè)邏輯環(huán)。 總線上各站的物理位置與邏輯地址無關(guān)，但是總線上的每個(gè)站都被賦予了“本站TS地址”、“前趨PS站地

5、址”、“后繼站NS地址”，從而這些站地址構(gòu)成了一個(gè)封閉的邏輯環(huán)。 令牌總線如圖2-10所示。每個(gè)站和令牌環(huán)一樣，站點(diǎn)只有取得令牌，才能發(fā)送幀，該令牌在邏輯環(huán)上依次傳遞（即從前趨站獲得令牌，使用后傳到后繼站）。67（2）令牌總線工作原理與過程1）邏輯環(huán)初始化：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)或發(fā)生故障后，執(zhí)行初始化程序，初始化的結(jié)果將總線上的工作站在邏輯上形成一個(gè)環(huán)-持有令牌的邏輯順序。 初始化的過程是一個(gè)“搶先爭用”的過程，最先上線的站取得令牌，其它站通過“站插入算法”加入到邏輯環(huán)中。2）邏輯環(huán)維護(hù)：在運(yùn)行過程中如果環(huán)的組成變化或出現(xiàn)異常情況時(shí)，由環(huán)中的站點(diǎn)完成維護(hù)工作。 a) 網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障后，執(zhí)行初始化； b)

6、新站點(diǎn)加入環(huán)、已有站點(diǎn)退出環(huán)，則必須對這些站點(diǎn)的前趨站和后繼站的地址進(jìn)行調(diào)整； 網(wǎng)上站也可以退出環(huán)成為非活動(dòng)站點(diǎn)，這些站點(diǎn)僅能響應(yīng)詢問或請求應(yīng)答。8 c) 總線上丟失令牌或多令牌情況發(fā)生時(shí)，處理到只有一個(gè)令牌的正常狀態(tài)； d) 總線上的站點(diǎn)能夠根據(jù)“優(yōu)先級(jí)”獲得合理的容量。3）令牌幀：令牌在總線上是以“特殊結(jié)構(gòu)的控制幀”的形式表現(xiàn)的。令牌幀含有一個(gè)“目的地址”，即當(dāng)前站的后繼站（NS）地址。令牌幀被當(dāng)前站廣播到總線上，當(dāng)其后繼站判斷令牌幀中的“目的地址”與本站地址相同時(shí)，接受令牌（幀）。這種機(jī)制保證了正常運(yùn)行時(shí)，令牌在環(huán)中按地址遞減傳遞。4）站點(diǎn)容量：令牌持有時(shí)間。優(yōu)先級(jí)高的站點(diǎn)容量大。95）

7、正常工作過程： 令牌總線的信息傳輸過程就是由交替進(jìn)行的令牌傳送階段和數(shù)據(jù)傳輸階段組成。 接收令牌幀的過程是當(dāng)令牌幀通過站時(shí)，該站將令牌幀的目的地址和本站的地址相比較，如地址相符合，則將令牌幀放入接收緩沖器。如果地址不符合，則將令牌幀重新送入環(huán)。 收到令牌的站點(diǎn)在一段規(guī)定時(shí)間（容量）內(nèi)被授予對介質(zhì)的控制權(quán)，因而該站可以發(fā)送一幀或多幀信息（數(shù)據(jù)幀）。 當(dāng)該站數(shù)據(jù)幀已經(jīng)發(fā)送、或規(guī)定時(shí)間已到、或沒有數(shù)據(jù)幀等待發(fā)送時(shí)，它就將令牌傳遞到邏輯環(huán)中的下一工作站-其后繼站（交牌）。10具體的過程是： 當(dāng)各站都沒有數(shù)據(jù)幀發(fā)送時(shí)，令牌的形式為1，稱空標(biāo)記。當(dāng)一個(gè)站要發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，讀入令牌幀，然后將它改為忙標(biāo)記，即0

8、。緊跟著忙標(biāo)記，該站把數(shù)據(jù)幀發(fā)送到環(huán)上。由于標(biāo)記是忙狀態(tài)，所以其它站不能發(fā)送幀，必須等待。 發(fā)送的數(shù)據(jù)幀在環(huán)上循環(huán)一周后再回到發(fā)送站，將該數(shù)據(jù)幀從環(huán)上移去，即忙標(biāo)記改為空標(biāo)記，“目的地址”改變后傳至后面的站，使之獲得令牌。11（3）令牌總線的特點(diǎn)：1）無沖突：因?yàn)橹挥惺盏搅钆茙恼军c(diǎn)才能將數(shù)據(jù)幀送到總線上，因此，不象CSMA/CD訪問方式那樣，它不可能產(chǎn)生沖突。2）短幀可行：幀長度只需根據(jù)要傳送的信息長度來確定（而對于CSMA/CD訪問控制，為了使最遠(yuǎn)距離的站點(diǎn)也能檢測到?jīng)_突，需要在實(shí)際的信息長度后加填充位，以滿足最低信息長度的要求）。 在控制領(lǐng)域方面的令牌總線幀可以設(shè)置得很短，這樣開銷就減少

9、了，相當(dāng)于增加了網(wǎng)絡(luò)的容量。123）所有站點(diǎn)對介質(zhì)的訪問都有公平的訪問權(quán)：都能依次獲得令牌。4）介質(zhì)訪問的時(shí)間延遲可確定：如果所有站都有報(bào)文要發(fā)送，最壞情況下，等待取得令牌和發(fā)送報(bào)文的時(shí)間應(yīng)該等于全部站點(diǎn)令牌傳送時(shí)間和報(bào)文發(fā)送時(shí)間的總和；如果只有一個(gè)站有報(bào)文要發(fā)送，則最壞情況下等待時(shí)間只是全部站點(diǎn)令牌傳遞時(shí)間的總和。 對于應(yīng)用在控制過程的局域網(wǎng)，這個(gè)等待訪問時(shí)間是一個(gè)很關(guān)鍵的參數(shù)，可以根據(jù)需求，選定網(wǎng)中的站點(diǎn)數(shù)及最大的報(bào)文長度，從而保證在限定的區(qū)間內(nèi)，任一點(diǎn)可以取得令牌。5）提供了不同的優(yōu)先級(jí)：決定了不同的令牌持有時(shí)間-容量。13（4）令牌傳遞總線介質(zhì)訪問控制應(yīng)具備以下幾項(xiàng)功能：1）令牌傳遞算法：邏輯環(huán)按遞減的站地址次序組成。剛發(fā)完幀的站將令牌傳給后繼站。后繼站應(yīng)立即發(fā)送數(shù)據(jù)或令牌幀，原先釋放令牌的站監(jiān)聽到總線上的信號(hào)，便可以確認(rèn)后繼站獲得了令牌。2）邏輯環(huán)的初始化：網(wǎng)絡(luò)開始啟動(dòng)時(shí)，或由于某種原因，在運(yùn)行中所有站點(diǎn)活動(dòng)的時(shí)間超過規(guī)定的時(shí)間，都需要進(jìn)行邏輯環(huán)的初始化。初始化的過程是一個(gè)爭用的過程，爭用的結(jié)果只有一個(gè)站能