一、引述

令牌環(huán)（Token Ring）訪問(wèn)控制方法是IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（LMSC）定義的局域網(wǎng)的媒體訪問(wèn)控制方法中的又一種。該方法是由LMSC 專(zhuān)設(shè)的IEEE 802.5工作組所規(guī)范，制定和發(fā)布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，主要是對(duì)令牌環(huán)訪問(wèn)控制方法的媒體控制子層（MAC）和物理層（PHY）的技術(shù)要求進(jìn)行描述。

欲詳細(xì)了解IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（LMSC）下設(shè)工作組情況介紹的請(qǐng)進(jìn)入。

1、關(guān)于IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)

令牌環(huán)訪問(wèn)控制技術(shù)最早于1969年在貝爾實(shí)驗(yàn)室研制的Newhall 環(huán)上采用的，后來(lái)1971年提出了一種改進(jìn)算法即分槽環(huán)。IEEE 802采納了該令牌環(huán)技術(shù)作為局域網(wǎng)媒質(zhì)訪問(wèn)方法的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即LMSC專(zhuān)門(mén)設(shè)立了IEEE 802.5工作組，以研究、制定并發(fā)布的IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)初發(fā)布了一系列的IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)族，下表1-1-1列出了最后階段的IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)族情況。

表 1-1-1：IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)族情況

IEEE 802.5工作組對(duì)于令牌環(huán)訪問(wèn)方法的研究是在不斷的深入，其標(biāo)準(zhǔn)族也在不斷的發(fā)布。由于標(biāo)準(zhǔn)族太多，為了使用上的方便，IEEE 802.5工作組將一定時(shí)期的標(biāo)準(zhǔn)族進(jìn)行整合，發(fā)布為整合版本，并用年號(hào)進(jìn)行版本標(biāo)識(shí)。IEEE 802.5工作組曾發(fā)布有IEEE 802.5-1989、IEEE 802.5-1992和IEEE 802.5-1998。在發(fā)布IEEE 802.5-1998《信息技術(shù)-系統(tǒng)間的電信和信息交換-局域網(wǎng)和城域網(wǎng)-第5部分：令牌環(huán)訪問(wèn)方法和物理層規(guī)范》后，IEEE 802.5工作組被LMSC宣布休眠，而后又被解散了。下表1-1-2給出了版本IEEE 802.5-1998標(biāo)準(zhǔn)的概要與內(nèi)容范圍。

表 1-1-2：IEEE 802.5-1998版本標(biāo)準(zhǔn)的概要與內(nèi)容范圍

2、關(guān)于IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際化

為了使IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的令牌環(huán)訪問(wèn)方法的局域網(wǎng)在國(guó)際上的推廣使用，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）吸收了IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)IEEE 802.5整合版本標(biāo)準(zhǔn)，不斷發(fā)布ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)。那么，根據(jù)IEEE 802.5-1998版本，ISO也發(fā)布了ISO/IEC 8802-5：1998《信息技術(shù)-系統(tǒng)間電信與信息交換-局域網(wǎng)和城域網(wǎng)-特性要求-第5部分 令牌環(huán)訪問(wèn)方法和物理層規(guī)范》。

3、關(guān)于令牌環(huán)訪問(wèn)方法的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

為了使IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的令牌環(huán)訪問(wèn)方法的局域網(wǎng)在國(guó)內(nèi)的推廣使用，我國(guó)也將ISO/IEC 8802-5國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為了國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。如我國(guó)曾在1996年將ISO的1992年版的ISO/IEC 8802-5標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)化為GB/T 15629.5-1996《信息技術(shù) 局域網(wǎng)和城域網(wǎng) 第5部分 令牌環(huán)訪問(wèn)方法和物理層規(guī)范》，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的一致性程度為等同采用（IDT）。目前，GB/T 15629.5-1996并沒(méi)有修訂更新，且至今有效。

欲具體了解IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)與ISO標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)間關(guān)系規(guī)則的請(qǐng)進(jìn)入。

下述結(jié)合：ISO/IEC 8802-5：1998版本及GB/T 15629.5-1996標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)基于令牌環(huán)訪問(wèn)方法的局域網(wǎng)技術(shù)做以簡(jiǎn)要介紹，若要詳細(xì)了解標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容的請(qǐng)查閱下附件。下述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于令牌環(huán)訪問(wèn)方法的基本要求是一致的。

附件 1：ISO/IEC 8802-5：1998《信息技術(shù)-系統(tǒng)間電信與信息交換-局域網(wǎng)和城域網(wǎng)-特性要求-第5部分 令牌環(huán)訪問(wèn)方法和物理層規(guī)范》

附件2：GB/T 15629.5-1996《信息技術(shù) 局域網(wǎng)和城域網(wǎng) 第5部分 令牌環(huán)訪問(wèn)方法和物理層規(guī)范》

欲具體了解GB/T 15629.5標(biāo)準(zhǔn)與其它部分標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系的請(qǐng)進(jìn)入。

二、令牌環(huán)媒體訪問(wèn)方法介紹

1、令牌

令牌（Token）是指用作權(quán)限的象征的特定的一組比特，是由一組獨(dú)特的信號(hào)序列所組成的控制信號(hào)，以表示該工作站暫時(shí)控制傳輸媒體。其令牌環(huán)媒體訪問(wèn)控制方法的令牌格式如下圖2-1所示，格式中各字段的含義及字節(jié)數(shù)詳見(jiàn)下表2-2。令牌應(yīng)是將發(fā)送權(quán)力從這一站傳送到下一站的手段（與正常的中繼處理不同），且是首先發(fā)送最左邊的比特。在每次信息傳送之后，它在媒體上環(huán)行。

圖 2-1：令牌環(huán)訪問(wèn)控制方式的令牌格式

2、令牌環(huán)

令牌環(huán)由一組用傳輸媒體串行連接的工作站組成，如下圖2-2-1所示。信息一個(gè)比特一個(gè)比特地從一工作的站順序地傳送至下一工作的站。每個(gè)站通常再生和中繼每一比特，并可以通過(guò)它把一種或多種裝置（終端、工作站）連接到環(huán)上，以達(dá)到與環(huán)網(wǎng)上其它設(shè)備進(jìn)行通信的目的。具有媒體訪問(wèn)權(quán)的站將信息傳送到環(huán)上，其中信息在環(huán)上從一站到下一站環(huán)行。所尋址的目的站在信息通過(guò)時(shí)“拷貝”此信息。最后，由發(fā)送該信息的站有效地從環(huán)上移出這種來(lái)自環(huán)的信息。

圖 2-2-1：令牌環(huán)訪問(wèn)控制方式的令牌環(huán)及配置

在環(huán)上，任何站一檢測(cè)到相應(yīng)的令牌就可截獲該令牌，將它修改成SFS，并添加合適的控制和狀態(tài)宇段、地址字段、信息芋段、FCS 以及EFS。這些就是信息的幀格式的內(nèi)容，具體詳見(jiàn)下圖2-2-2；幀格式中各字段的含義及其字節(jié)數(shù)配置詳見(jiàn)下表2-2。在其信息傳送完成時(shí)以及在對(duì)于正確操作進(jìn)行了適當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)之后，該站啟動(dòng)一個(gè)新令牌，它給其它站提供獲得訪問(wèn)環(huán)的機(jī)會(huì)。持有令牌定時(shí)器（THT） 將控制一個(gè)站在傳遞令牌前應(yīng)使用（或占用）媒體的最大時(shí)間周期。

圖 2-2-2：令牌環(huán)訪問(wèn)方法的信息幀格式

表 2-2：信息幀格式中各字段的含義及字節(jié)數(shù)

3、令牌環(huán)規(guī)程

令牌環(huán)規(guī)程，也稱(chēng)令牌環(huán)協(xié)議，將用于媒體訪問(wèn)控制（MAC）子層。它包括令牌和幀的傳輸與接收、優(yōu)先級(jí)操作、報(bào)警和臨站通知、差錯(cuò)報(bào)告、環(huán)參數(shù)的管理、配置控制、早期令牌釋放、等等。在IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)的第四章規(guī)定了規(guī)程中詳細(xì)操作的內(nèi)容，包括有限狀態(tài)機(jī)和狀態(tài)表。

令牌環(huán)網(wǎng)是一種環(huán)型局域網(wǎng)的媒體訪問(wèn)控制技術(shù)，只適用于環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)。為了通過(guò)使用令牌環(huán)訪問(wèn)方式的局域網(wǎng)（LAN）把數(shù)據(jù)處理設(shè)備（如工作站）兼容地互連起來(lái)。

4、物理層（PHY）規(guī)范

在IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)的物理層規(guī)范，包括數(shù)據(jù)符號(hào)編碼與解碼、符號(hào)定時(shí)和可靠性等內(nèi)容。物理層編碼和發(fā)送由MAC在其MAC接口上提供給它的四種符號(hào)，在MAC和PHY交換的四種符號(hào)為：0（二進(jìn)制0）、1（二進(jìn)制1）、J（非數(shù)據(jù)J）和K（非數(shù)據(jù)K）。這些符號(hào)采用差分曼徹斯特編碼的形式發(fā)送到媒體上，差分曼徹斯特編碼如下圖2-4所示。工作站應(yīng)能以下列一種或兩種標(biāo)稱(chēng)數(shù)據(jù)速率發(fā)射和接收符號(hào)：4Mbit/s和16Mbit/s。四種符號(hào)是在令牌或幀的起始定界符（SD）中約定的。

圖 2-4：符號(hào)編碼示例

5、工作站的連接

由令牌環(huán)可知，其工作站是串連成環(huán)的。因此，其物理層（PHY）與干線電纜間，又增加了媒體接口電纜及附件-媒體接口連接器（MIC）構(gòu)件，如下圖2-5所示。干線電纜的功能是在一個(gè)基帶環(huán)局域網(wǎng)中逐個(gè)工作站之間傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)；媒體接口電纜可以采用UTP或STP雙絞線數(shù)據(jù)電纜。MIC是一個(gè)專(zhuān)門(mén)的器件，可以安裝在墻上或串接在電纜上。

圖 2-5：物理層和媒體的劃分

三、相關(guān)說(shuō)明

1、關(guān)于令牌環(huán)方法的體系結(jié)構(gòu)

對(duì)于令牌環(huán)訪問(wèn)方法從體系結(jié)構(gòu)來(lái)講，IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)只是規(guī)范了基于該方法局域網(wǎng)的媒體訪問(wèn)控制（MAC）和物理層（PHY）的相關(guān)要求。因此，令牌環(huán)訪問(wèn)方法的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)遵從國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）定義的開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)/基本參考模型（OSI/RM）的規(guī)定，它涉及到OSI/RM最下兩層：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。而數(shù)據(jù)鏈路層是由邏輯鏈路控制（LLC）子層和媒體訪問(wèn)控制（MAC）子層所構(gòu)成，具體詳見(jiàn)下圖3-1。但IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容沒(méi)有涉及LLC的規(guī)范要求（因?yàn)?/span>LLC與媒體無(wú)關(guān)），所以，邏輯鏈路控制（LLC）子層的規(guī)范是由IEEE 802.2標(biāo)準(zhǔn)所要求的。因此，關(guān)于令牌環(huán)訪問(wèn)控制方法的操作還應(yīng)與IEEE 802.2標(biāo)準(zhǔn)一起使用。

圖 3-1：令牌環(huán)訪問(wèn)控制方法與OSI/RM的對(duì)應(yīng)關(guān)系

欲詳細(xì)了解邏輯鏈路控制（LLC）子層規(guī)范要求（IEEE 802.2標(biāo)準(zhǔn)）介紹的請(qǐng)進(jìn)入。

2、關(guān)于專(zhuān)用令牌環(huán)（DTR）

在1997年，IEEE 802.5工作組開(kāi)始研究了IEEE 802.5t標(biāo)準(zhǔn)（及后來(lái)的IEEE 802.5v，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)僅是IEEE 802.5-1998標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充件，其內(nèi)容并不包含在IEEE 802.5-1998標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，表3-2給出了具體情況說(shuō)明），該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了一種稱(chēng)之為專(zhuān)用令牌環(huán)（DTR，Dedicated Token Ring）。DTR使用了一種新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)布局，令牌傳遞算法仍然能夠使用，因此環(huán)的容量仍然是共享的，而且訪問(wèn)控制仍然取決于令牌。然而，中心集線可能具有第二層交換功能，因此，每個(gè)站點(diǎn)和交換機(jī)之間的連接就可能具有全雙工點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接的功能。DTR規(guī)范定義了站和交換模式的集中器的用法。DTR集中器是作為一個(gè)幀級(jí)的集中器而不是一個(gè)比特級(jí)的轉(zhuǎn)發(fā)器，這樣從集中器到站的每一條鏈路都是一條盡可能快速存儲(chǔ)的專(zhuān)門(mén)鏈接，不需要使用令牌傳遞，以適應(yīng)高媒體速率（達(dá)100 Mbit/s 及以上）的要求。

表 3-2：IEEE 802.5t標(biāo)準(zhǔn)與IEEE 802.5v標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

欲進(jìn)一步了解令牌總線訪問(wèn)方法（IEEE 802.4標(biāo)準(zhǔn)）介紹的請(qǐng)進(jìn)入。