Token Ring - Historie, Standards und Anschluss

1. Token Ring - Historie, Standards und Anschluss Prof. Dr. W. Riggert mit überarbeiteten Abbildungen von Madge Networks

2. Inhalt • Das Tutorial ist in drei Abschnitte gegliedert. • Abschnitt 1 gibt einen historischen Überblick, Abschnitt 2 betrachtet die existierenden Standards und der letzte Abschnitte geht auf die Topologie und die Anschlußmöglichkeiten ein. • Weiterführende Tutorials behandeln das Frame-Format sowie Bridging und Switching-Aspekte Historie Standards Topologie Prof. Dr. W. Riggert

3. Historie • 1972 : Erste Grundlagen zu Token Ring ( von Willemjin ) • 1974 : IBM forciert SNA, entwickelt aber keine Bestrebungen in Richtung LAN • 1985 : Einführung von Token Ring durch IBM in der 4 Mbit/s-Variante • 1985 : Texas Instruments stellt einen Token Ring Chipsatz vor ( TMS380xx) • 1988 : IBM kündigt 4/16 Mbit/s Token Ring an Prof. Dr. W. Riggert

4. Standards - IEEE 802.5 • Die Spezifikation IEEE802.5 definiert die grundlegenden Merkmale und Verfahren der Token Ring-Varianten 4/16 Mbit/s • 802.5a Station Management (MAC-Frames) • 802.5b Voice Grade Media • 802.5c Dual Ring Reconfiguration • 802.5d Multiple Rings (Source Routing) • 802.5e Management Entity (802.1 Managment) • 802.5f 4/16 Mbits Operation • 802.5g Conformance Test • 802.5h LLC III • 802.5i Early Token Release • 802.5j Fibre Optic • 802.5k Copper Media (UTP/STP) Prof. Dr. W. Riggert

5. HSTR - High Speed Token Ring • Das IEEE 802.5 Komitee arbeitet an drei Substandards : • Die Spezifikation 802.5t des 100 Mbit/s HSTR über Kupferkabel. Um der Bedeutung und der Installationsbasis des 150 Ohm STP-Kabels des Typs 1 Rechnung zu tragen, muß der zukünftige Standard kompatibel mit STP und den 100 Ohm Kategorie 5 UTP-Kabeln sein. • Es wird angestrebt, die entsprechende Spezifikation 802.5u auf Glasfaserkabel zu übertragen. • Parallel erfolgt der Entwurf 802.5v einer Variante für 1 Gbit/s HSTR über Lichtwellenleiter. Prof. Dr. W. Riggert

6. HSTR-Technologie • Der Spezifikationsprozess unterliegt folgenden Anforderungen : • Das ursprüngliche Token Ring Rahmenformat wird beibehalten. Dies erlaubt Paketgrößen bis zu 18.000 Bytes. • Alle Bridging-Möglichkeiten werden unterstützt, insbesondere soll das Source-Routing in der neuen Umgebung keine Änderung erfahren. • Die HSTR-Spezifikation stützt sich weitestgehend auf existierende Standards. So wird für die 100 Mbit/s und die 1Gbit/s-Übertragung der physikalische Layer des Fast bzw. Gigabit-Ethernets verwendet. • HSTR unterstützt die gängigen Verkabelungen mit einer Lobelänge bis 100 m. Prof. Dr. W. Riggert

7. HSTR-Merkmale • HSTR zielt auf die Punkt-zu-Punkt-Verbindung in einer Switched Token Ring-Umgebung und richtet sich nicht auf Shared-Media-Implementationen. • HSTR ist kompatibel mit dem IEEE 802.1Q-Standard des VLAN-Taggings. • Besondere Merkmale des Token Rings, wie Zuverlässigkeit und Fehlertoleranz, werden in den neuen Standard übernommen. Prof. Dr. W. Riggert

8. 3 Logische Topologie 1 • Token Ring basiert - wie der Name nahelegt - auf der Ring-Topologie. Dabei bilden die Stationen nur unter logischen Gesichtspunkten einen gerichteten Ring. Auf diese Weise wird es möglich, daß jede Station ihren Nachfolger bzw. ihre beiden Nachbarn kennt; denn vom Vorgänger erhält sie Pakete und an den Nachfolger leitet sie diese weiter. 2 4 Prof. Dr. W. Riggert

9. 1 2 4 3 Physikalische Topologie • Physikalisch gesehen bilden die Stationen allerdings keinen Ring, sondern einen Stern. Ermöglicht wird diese Eigenheit durch Ringleitungsverteiler als der zentralen Komponente eines Token Rings, an der die einzelnen Stationen separat angeschlossen werden. Dieses Konstruktionsprinzip weist Parallelen zu Ethernet 10 Base-T mit einem HUB als zentraler Steuerungsinstanz auf. Demgemäß werden Ringleitungsverteiler oft als Ring-HUBs bezeichnet. Prof. Dr. W. Riggert

10. Token Passing Protokoll 1 • Token Ring-Netzwerke arbeiten nach der Token-Passing-Methode. Diese setzt drei Grundregeln voraus : • Die Station 2 muß vor der Übertragung auf ein freies Token warten • Alle Stationen des Ringes arbeiten als Repeater • Nach dem Rückerhalt des Paketes, entfernt die übertragende Station 2 dieses vom Ring und gibt ein neues Token frei. Token (1) 4 2 Frame (2) 3 Prof. Dr. W. Riggert

11. 1 4 2 3 Early Token Release • 4Mbit/s: • 1 Token ODER 1 Frame kreist auf dem Ring • 16Mbps: • Station generiert Token, nachdem sie ein Frame gesendet hat ohne auf dieses Frame zu warten • 1 Token UND mehrere Frames können gleichzeitig auf dem Ring zirkulieren • Eine Empfängerstation, die selbst einen Sendewunsch hat, kann an das existierende Token die eigene Nachricht an einen weiteren Teilnehmer anzuhängen, ohne ein Token einfangen zu müssen. Token (1) Frame (2) Prof. Dr. W. Riggert

12. Verbindung Station - HUB/MAU • Die maximale Ring-Ausdehnung und die erreichbare Lobe-Länge ist abhängig von der Anzahl der eingesetzten Ringleitungsverteiler, dem Kabeltyp und der Token Ring-Variante. Für die Länge der Lobekabel gelten folgende Faustzahlen : • Kabeltyp 4 Mbit/s 16MBit/s UTP 150 m 100 m STP 250 m 150 m Koax 300 m 100 m Glasfaser 2 km 2 km HUB/MAU Lobe Kabel Netzwerkkarte Prof. Dr. W. Riggert

13. Anschluß Station - Ringleitungsverteiler • Die Stationen 1 und 2 sind aktiv und bilden über den Ringleitungsverteiler einen geschlossenen Ring. Die Station 3 hingegen ist passiv und kein Ringteilnehmer. Damit wird die Verschmelzung von logischer und physikalischer Struktur deutlich. Backup Path Primary Path Ring In (Wrapped) Ring Out (Wrapped) 1 2 3 Prof. Dr. W. Riggert

14. Trunk Kabel Backup Pfad MAU MAU Primary Pfad Verbindung zweier Ringleitungsverteiler • Ein Token Ring kann aus einem gerichteten, gegenläufigen Doppelring bestehen. Diese Verbindungsmöglichkeit bietet eine gute Fehlertoleranz gegen Kabelbeschädigungen und erlaubt einen separaten Backup-Pfad. • Die Mehrzahl der Installationen ist jedoch nur als gerichteter einfacher Ring ohne Backup-Möglichkeit implementiert. Prof. Dr. W. Riggert

15. Trunk Kabel MAU MAU Trunk-Kabelfehler • Falls das Trunk-Kabel defekt ist, wird der Ring unterbrochen und mitsog. BEACON-Frames geflutet. Der Ring ist dann solange nicht mehrfunktionstüchtig, bis die Fehlerquelle beseitigt wird. Prof. Dr. W. Riggert

16. Lobekabelfehler • Bei einem Kabelfehler zwischen Station und Ringleitungsverteiler fällt die Phantomspannung ab. Dadurch schließt sich der Kontakt des Ringleitungsverteilers und die betroffene Station wird abgetrennt, so daß wieder ein funktionsfähiger, physikalischer Ring entsteht. 1 2 3 4 5 6 7 8 Lobekabel- fehler Prof. Dr. W. Riggert

17. Verkabelung - Adjusted Ring Length • ARL= Summe Trunk Kabel + 5m/MAU + Länge des längsten Lobe Kabel • Die zulässige Ausdehnung eines bestehenden Token Ring Netzes läßt sich aus den dafür notwendigen drei Längenangaben oft nur schwer bestimmen. Ringgeschwindigkeit Kabeltyp 4 Mbps 16 Mbps Type 1 390m 175m Type 2 390m 175m STP Type 6 260m 120m Type 8 195m 85m Type 9 260m 120m Category 3 120m UTP Category 4 200m 100m Category 5 200m 100m Prof. Dr. W. Riggert

18. 130m 2m 130m 100m ARL-Beispiel • ARL=(2*130m+2m) + (5m*3) + 100m = 377 m • Für diese Netzinfra- struktur muß ein STP Kabel Typ 1 gewählt werden und die Ringgeschwindigkeit auf 4 Mbit/s gesetzt werden. Prof. Dr. W. Riggert

19. Token Ring Charakteristika Prof. Dr. W. Riggert

20. Analogie : Ethernet - Token Ring • Token Ring  Indianer mit Friedenspfeife • Nur wer im Besitz der Pfeife  Token ist, darf reden. Ist die Redezeit beendet  Token Hold Timer abgelaufen, muß die Pfeife weitergegeben werden. Ist nichts zu sagen, kreist die Pfeife  Token, ohne daß sie/es von einem Teilnehmer beansprucht wird, hat jeder etwas zu sagen, geht das Rede-/Senderecht der Reihe nach im Kreis herum. • Ethernet  Diskussion ohne Diskussionsleiter • Jeder Teilnehmer muß den anderen zuhören und in einer Gesprächspause (Übertragungspause) das Wort (Sendeberechtigung) erobern. Reden mehrere Teilnehmer gleichzeitig (Kollision), wird die Diskussion unterbrochen und das Wort nach einem Zufallsmechanismus erteilt Prof. Dr. W. Riggert