解释计算机网络中的令牌环网络(IEEE 标准 802.5)。

computer networkinternetmca更新于 2026/1/18 21:22:17

在令牌环中,当所有站点都处于空闲状态时,一种称为令牌的特殊位模式会在环中循环。令牌环由以环形连接起来的节点组成,如下图所示。

令牌环网络的原理是令牌在环中循环,任何获取该令牌的节点都有权传输数据。

每当站点想要传输帧时,它会反转 3 字节令牌中的一位,这会立即将其转换为正常的数据包。由于只有一个令牌,因此一次只能进行一次传输。

由于令牌在环中循环,因此可以保证每个节点都能在指定时间内获得令牌。因此,等待获取令牌的时间存在上限,从而避免出现资源匮乏的情况。网络中节点数量的上限为 250。

环形网络如下图所示 −

操作模式

操作模式有多种,具体如下 −

  • 监听模式 − 在监听模式下,传入的比特位会直接传输到输出线路,不采取进一步的操作。

  • 通话或传输节点 − 当连接到环形接口的站点获取令牌时,环形接口将设置为通话或传输节点。通过单比特缓冲器的直接输入到输出连接被断开。

  • 旁路模式 − 节点故障时,此模式生效。任何数据都会被旁路。此模式下没有单比特延迟。

故障处理

环形网络的主要问题是,当环形电缆发生故障或受到干扰时,网络就会瘫痪。解决这个问题的方法是使用线路中心,如图所示。

该线路中心会绕过环路上发生故障的终端。这是通过连接该站点的旁路继电器来实现的。这些继电器通常由软件控制,在站点发生故障时自动运行。使用线路中心可以提高环网的可靠性和可维护性。

优先级和预留

在 IEEE 802.5 中,每个站点都有一个优先级代码。当令牌在环上循环时,任何想要传输帧的站点都可以通过在令牌帧或数据帧的访问控制 (AC) 字段中输入其优先级代码来预留令牌。

时间限制

只有持有令牌的站点才能传输自己的帧。它可以在令牌保持时间 (THT) 到期之前传输一个或多个数据帧。通常,此时间为 10 毫秒。 THT 之后,必须将令牌帧移交给其他站点。

监控站

监控站每次令牌通过时都会设置一个计时器。如果令牌在规定时间内未重新生成,则视为丢失,监控站会生成一个新的令牌并将其发送到环网。如果监控站发生故障,则会指定第二个站点作为备份。


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