Token Ring: 802.5

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Token Ring: 802.5

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Introduction

Token Ring est le protocole promu par IBM pour se d marquer dEthernet. Au d part ce r seau avait un d bit de 4 Mbps, aujourdhui cest du 16 Mbps. On a vu avec Ethernet que lorganisation pour lacc s la parole tait assez anarchique : chacun parle quand il veut, sa m thode de d tection des collisions est bas e sur le principe quon laisse se produire des erreurs et quon les traite quand elles arrivent. IBM na pas appr ci cette philosophie et invent lanneau (RING) jeton (TOKEN) o chacun parle quand on lui donne la parole.

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Principe

Un jeton tourne, va de station en station. Lorsque lon veut parler on attend que le jeton passe. Si il est libre on le marque occup et on parle. Lorsque lon re oit un message on marque la trame pour signaler quon la lue et on la laisse continuer. L metteur re oit donc la trame quil a mise en sachant si le destinataire la lue. Il lib re le jeton et le passe son voisin. Comme il ny a quun jeton en circulation sur lanneau une seule station peut transmettre un instant donn . Ceci vite l mission simultan e de plusieurs trames et r sout le probl me de lacc s multiple.

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Topologie

![](Espacer serv ducontenu3.jpg)

Sch ma logique d'un anneau jeton

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#

En topologie logique cest un anneau. Cest dire que ce nest pas un simple r seau diffusion mais une succession de liaisons point point formant un cercle.

Par contre sa topologie physique (qui peut aussi tre un anneau) est souvent une toile. L toile permet en fait dajouter une station sur le r seau en fonctionnement et dassurer le bon fonctionnement de lanneau en cas de panne dune station.

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Le niveau physique

Au niveau physique la norme recommande dutiliser des paires torsad es blind es bien quen th orie on puisse aussi utiliser du coaxial ou de la fibre optique.

Les signaux de transmission sont en Bande de Base et utilisent les r gles du codage Manchester Diff rentiel : un bit 1 correspond une transition en d but de lintervalle temps du bit, un bit 0 est caract ris par labsence de transition. Cette m thode de codage est plus complexe mais offre une meilleure immunit aux bruits.

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Trame

! (Espacer serv ducontenu3.jpg)

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#

Marqueur d but et fin : codage erron du Manchester Diff rentiel en oubliant la transition au milieu de lintervalle temps bit

Access control: est utilis pour g rer le droit la parole. Il y a un bit pour signifier si le jeton est libre ou non et 7 autres dont on verra lutilit pr cise par la suite : 1 bit de supervision dit bit moniteur, 3 bits de priorit (de 0 7) et 3 bits de r servation.

<!-- Slide number: 9 -->

#

Frame Control: est le champs qui permet de d terminer le type de trame, cest dire de distinguer les trames de donn es des trames diverses de commande du r seau.

Les adresses: sont par d faut celles inscrites par le constructeur sur la carte (chacune est unique au monde), elles sont sur 6 octets. En local on peut red finir les adresses sur uniquement 2 octets. Ceci permet de gagner 4 octets par trame

Donn es :peut tre aussi long que lon veut

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#

CRC : d tection derreurs de transmission.

Frame status: contient 2 informations : les bits A et C. A est mis 1 lorsquun MAU reconna t ladresse destinataire comme tant celle dune des stations lui tant reli e. C est mis 1 lorsque la station destinataire effectue une copie de la trame

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Le protocole

La base du protocole est la capture du jeton lorsque lon veut transmettre. Lorsque le jeton est captur , la station peut le conserver pendant le temps de maintient du jeton (THT : Token Holding Timer) dont la valeur est param trable. Par d faut elle est de 10 ms. Pendant ce temps la station doit mettre une grande trame, plusieurs trames ou rel cher le jeton si elle na plus rien mettre.

Le principe tant bas sur un jeton, il est important de le surveiller. Si le jeton est perdu, par exemple cause dune perturbation lectrique ou de la panne dune station, plus personne ne pourra parler. Il se peut aussi quune trame tourne ind finiment sur le r seau si l metteur de cette trame tombe en panne avant de la retirer.

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Le moniteur

Le moniteur a donc un r le essentiel dans le r seau. Il aurait donc tait impensable de d dier un poste ce r le : le r seau aurait enti rement d pendu du bon fonctionnement de ce poste. Une panne du c ble, du poste ou du logiciel du poste aurait paralys tout le r seau. Le principe choisi a donc tait que chaque station du r seau puisse jouer le r le du moniteur. La premi re connect e au r seau se d clare moniteur, si cette station vient d faillir, elle est remplac e imm diatement par une autre station ( toutes les stations en ayant la capacit ). Puisquil y aura des candidatures multiples, un protocole particulier d signe lune des stations comme moniteur.

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Notion de priorit

En plus du fait que le protocole de TR soit d terministe au contraire dEthernet, il est dot dun m canisme pour la notion de priorit des trames.

Jusqu pr sent, on a d crit le fonctionnement en supposant que toutes les trames avaient la m me priorit , hors TR pr voit 8 niveaux de priorit , de 0 (trame courante) 7 (trames exceptionnelles et urgentes).

En fait, lorsquune station veut mettre une trame, soit il ny a pas de trafic et elle va pouvoir prendre imm diatement le jeton libre (dans ce cas le niveau de priorit d sir est sans importance) soit il y a du trafic et elle va voir passer plusieurs trames avant que le jeton ne lui revienne. Dans ce cas elle va utiliser le champ r servation de la trame qui passe devant elle en lui mettant son niveau de priorit (les 3 bits permettent dinscrire une priorit de 0 7).

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#

Si une autre station veut aussi mettre une r servation, elle ne pourra le faire que si son niveau de priorit est sup rieur. Dans ce cas elle remplace lancienne r servation par la sienne. Ainsi lors dun tour, cest la plus prioritaire qui a inscrit son niveau de priorit . La station qui a mis cette trame va rel cher la fin de l mission un jeton libre. Mais avant cela, elle aura copi le niveau de r servation dans le champs priorit ( galement 3 bits). Les stations qui verront passer ce jeton libre ne pourront le prendre que si leur niveau de priorit est gal ou sup rieur celui indiqu dans le jeton. Par contre elles peuvent toujours effectuer des r servations avec les m mes contraintes

<!-- Slide number: 15 -->

#

Bien s r, ce nest pas forcement celle qui avait effectu la plus forte r servation qui va prendre le jeton puisque si une station pendant le tour du jeton est apparu avec une priorit plus forte, elle prendra le jeton quelle ait effectu ou pas une r servation !

<!-- Slide number: 16 -->

Localisation des coupures de c bles

Dans TR si un c ble est d faillant cest tout le r seau qui est affect contrairement Ethernet o ce ne sont que les stations branch es sur ce c ble qui sont coup es du r seau. Il fallait donc un m canisme pour parer cette ventualit . De m me si une station sarr te alors quelle tait connect e sur le r seau, il ne faut plus lui envoyer de trame car sinon, lanneau serait ouvert. Cest le MAU qui r gle tout cela.

En fait les stations ne sont pas vraiment en toile comme on la vu pr c demment, elles sont connect es un MAU qui simule lanneau.

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Duplication dadresse

Le TR tant pr vu pour fonctionner avec des adresses sur 2 octets d finies par ladministrateur, il est possible que d une erreur humaine deux stations aient la m me adresse.

Ceci est g nant donc, quand une station se connecte au r seau, elle commence par mettre une trame DAT (Duplicate Adresse Test). Cette trame a comme particularit davoir comme adresse destinataire ladresse source. Ainsi lorsque cette trame revient si le frame status indique que la trame a t lue, cest quil y a une autre station avec la m me adresse.

TR le signale imm diatement au syst me du r seau. Ces derniers r agissent de fa ons compl tement diff rentes : certains refusent de se connecter, dautres se contentent de le signaler et certains envoient un ordre de d connexion pour lautre station

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Un m canisme complexe

Les erreurs qui sont susceptibles de d truire le fonctionnement de lanneau sont nombreuses.

Nous navons pas trait tous les cas pr vus par la norme : nous navons pas parl des missions continues, des pertes du signal, des erreurs de fr quence et de transmission, des pertes de trames, des modifications du jeton, de la non reconnaissance des d limiteurs&

La m thode dacc s la parole qui paraissait simple au d part et posant moins de probl mes que CSMA/CD est en fait un vrai casse t te d au fait que la moindre perturbation doit au moins tre suivie dune purge de lanneau.

Il faut donc tout pr voir et avoir du mat riel tr s fiable.

<!-- Slide number: 19 -->

Conclusion

Au niveau efficacit le TR est une r ussite puisque le d bit effectif suit peut pr s le d bit soumis et en tout cas ne s croule jamais. De plus il g re parfaitement les niveaux de priorit , ce qui le rend conforme aux utilisations temps r els.

Cependant, il na pas r ussi simposer car sa technologie est trop ch re et que la m thode dacc s est finalement assez complexe. De plus son principe ne se pr te pas lutilisation des Switch qui permettent disoler les serveurs sur des parties hauts d bits.

Il reste n anmoins dactualit chez IBM et dans les applications temps r el et son principe est toujours utilis pour les r seaux f d rateurs FDDI.

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Merci pour votre attention

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Introduction

Token Ring est le protocole promu par IBM pour se d marquer dEthernet. Au d part ce r seau avait un d bit de 4 Mbps, aujourdhui cest du 16 Mbps. On a vu avec Ethernet que lorganisation pour lacc s la parole tait assez anarchique : chacun parle quand il veut, sa m thode de d tection des collisions est bas e sur le principe quon laisse se produire des erreurs et quon les traite quand elles arrivent. IBM na pas appr ci cette philosophie et invent lanneau (RING) jeton (TOKEN) o chacun parle quand on lui donne la parole.

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Principe

Un jeton tourne, va de station en station. Lorsque lon veut parler on attend que le jeton passe. Si il est libre on le marque occup et on parle. Lorsque lon re oit un message on marque la trame pour signaler quon la lue et on la laisse continuer. L metteur re oit donc la trame quil a mise en sachant si le destinataire la lue. Il lib re le jeton et le passe son voisin. Comme il ny a quun jeton en circulation sur lanneau une seule station peut transmettre un instant donn . Ceci vite l mission simultan e de plusieurs trames et r sout le probl me de lacc s multiple.

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Topologie

![](Espacer serv ducontenu3.jpg)

Sch ma logique d'un anneau jeton

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En topologie logique cest un anneau. Cest dire que ce nest pas un simple r seau diffusion mais une succession de liaisons point point formant un cercle.

Par contre sa topologie physique (qui peut aussi tre un anneau) est souvent une toile. L toile permet en fait dajouter une station sur le r seau en fonctionnement et dassurer le bon fonctionnement de lanneau en cas de panne dune station.

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Le niveau physique

Au niveau physique la norme recommande dutiliser des paires torsad es blind es bien quen th orie on puisse aussi utiliser du coaxial ou de la fibre optique.

Les signaux de transmission sont en Bande de Base et utilisent les r gles du codage Manchester Diff rentiel : un bit 1 correspond une transition en d but de lintervalle temps du bit, un bit 0 est caract ris par labsence de transition. Cette m thode de codage est plus complexe mais offre une meilleure immunit aux bruits.

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Trame

! (Espacer serv ducontenu3.jpg)

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Marqueur d but et fin : codage erron du Manchester Diff rentiel en oubliant la transition au milieu de lintervalle temps bit

Access control: est utilis pour g rer le droit la parole. Il y a un bit pour signifier si le jeton est libre ou non et 7 autres dont on verra lutilit pr cise par la suite : 1 bit de supervision dit bit moniteur, 3 bits de priorit (de 0 7) et 3 bits de r servation.

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Frame Control: est le champs qui permet de d terminer le type de trame, cest dire de distinguer les trames de donn es des trames diverses de commande du r seau.

Les adresses: sont par d faut celles inscrites par le constructeur sur la carte (chacune est unique au monde), elles sont sur 6 octets. En local on peut red finir les adresses sur uniquement 2 octets. Ceci permet de gagner 4 octets par trame

Donn es :peut tre aussi long que lon veut

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CRC : d tection derreurs de transmission.

Frame status: contient 2 informations : les bits A et C. A est mis 1 lorsquun MAU reconna t ladresse destinataire comme tant celle dune des stations lui tant reli e. C est mis 1 lorsque la station destinataire effectue une copie de la trame

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Le protocole

La base du protocole est la capture du jeton lorsque lon veut transmettre. Lorsque le jeton est captur , la station peut le conserver pendant le temps de maintient du jeton (THT : Token Holding Timer) dont la valeur est param trable. Par d faut elle est de 10 ms. Pendant ce temps la station doit mettre une grande trame, plusieurs trames ou rel cher le jeton si elle na plus rien mettre.

Le principe tant bas sur un jeton, il est important de le surveiller. Si le jeton est perdu, par exemple cause dune perturbation lectrique ou de la panne dune station, plus personne ne pourra parler. Il se peut aussi quune trame tourne ind finiment sur le r seau si l metteur de cette trame tombe en panne avant de la retirer.

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Le moniteur

Le moniteur a donc un r le essentiel dans le r seau. Il aurait donc tait impensable de d dier un poste ce r le : le r seau aurait enti rement d pendu du bon fonctionnement de ce poste. Une panne du c ble, du poste ou du logiciel du poste aurait paralys tout le r seau. Le principe choisi a donc tait que chaque station du r seau puisse jouer le r le du moniteur. La premi re connect e au r seau se d clare moniteur, si cette station vient d faillir, elle est remplac e imm diatement par une autre station ( toutes les stations en ayant la capacit ). Puisquil y aura des candidatures multiples, un protocole particulier d signe lune des stations comme moniteur.

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Notion de priorit

En plus du fait que le protocole de TR soit d terministe au contraire dEthernet, il est dot dun m canisme pour la notion de priorit des trames.

Jusqu pr sent, on a d crit le fonctionnement en supposant que toutes les trames avaient la m me priorit , hors TR pr voit 8 niveaux de priorit , de 0 (trame courante) 7 (trames exceptionnelles et urgentes).

En fait, lorsquune station veut mettre une trame, soit il ny a pas de trafic et elle va pouvoir prendre imm diatement le jeton libre (dans ce cas le niveau de priorit d sir est sans importance) soit il y a du trafic et elle va voir passer plusieurs trames avant que le jeton ne lui revienne. Dans ce cas elle va utiliser le champ r servation de la trame qui passe devant elle en lui mettant son niveau de priorit (les 3 bits permettent dinscrire une priorit de 0 7).

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Si une autre station veut aussi mettre une r servation, elle ne pourra le faire que si son niveau de priorit est sup rieur. Dans ce cas elle remplace lancienne r servation par la sienne. Ainsi lors dun tour, cest la plus prioritaire qui a inscrit son niveau de priorit . La station qui a mis cette trame va rel cher la fin de l mission un jeton libre. Mais avant cela, elle aura copi le niveau de r servation dans le champs priorit ( galement 3 bits). Les stations qui verront passer ce jeton libre ne pourront le prendre que si leur niveau de priorit est gal ou sup rieur celui indiqu dans le jeton. Par contre elles peuvent toujours effectuer des r servations avec les m mes contraintes

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Bien s r, ce nest pas forcement celle qui avait effectu la plus forte r servation qui va prendre le jeton puisque si une station pendant le tour du jeton est apparu avec une priorit plus forte, elle prendra le jeton quelle ait effectu ou pas une r servation !

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Localisation des coupures de c bles

Dans TR si un c ble est d faillant cest tout le r seau qui est affect contrairement Ethernet o ce ne sont que les stations branch es sur ce c ble qui sont coup es du r seau. Il fallait donc un m canisme pour parer cette ventualit . De m me si une station sarr te alors quelle tait connect e sur le r seau, il ne faut plus lui envoyer de trame car sinon, lanneau serait ouvert. Cest le MAU qui r gle tout cela.

En fait les stations ne sont pas vraiment en toile comme on la vu pr c demment, elles sont connect es un MAU qui simule lanneau.

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Duplication dadresse

Le TR tant pr vu pour fonctionner avec des adresses sur 2 octets d finies par ladministrateur, il est possible que d une erreur humaine deux stations aient la m me adresse.

Ceci est g nant donc, quand une station se connecte au r seau, elle commence par mettre une trame DAT (Duplicate Adresse Test). Cette trame a comme particularit davoir comme adresse destinataire ladresse source. Ainsi lorsque cette trame revient si le frame status indique que la trame a t lue, cest quil y a une autre station avec la m me adresse.

TR le signale imm diatement au syst me du r seau. Ces derniers r agissent de fa ons compl tement diff rentes : certains refusent de se connecter, dautres se contentent de le signaler et certains envoient un ordre de d connexion pour lautre station

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Un m canisme complexe

Les erreurs qui sont susceptibles de d truire le fonctionnement de lanneau sont nombreuses.

Nous navons pas trait tous les cas pr vus par la norme : nous navons pas parl des missions continues, des pertes du signal, des erreurs de fr quence et de transmission, des pertes de trames, des modifications du jeton, de la non reconnaissance des d limiteurs&

La m thode dacc s la parole qui paraissait simple au d part et posant moins de probl mes que CSMA/CD est en fait un vrai casse t te d au fait que la moindre perturbation doit au moins tre suivie dune purge de lanneau.

Il faut donc tout pr voir et avoir du mat riel tr s fiable.

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Conclusion

Au niveau efficacit le TR est une r ussite puisque le d bit effectif suit peut pr s le d bit soumis et en tout cas ne s croule jamais. De plus il g re parfaitement les niveaux de priorit , ce qui le rend conforme aux utilisations temps r els.

Cependant, il na pas r ussi simposer car sa technologie est trop ch re et que la m thode dacc s est finalement assez complexe. De plus son principe ne se pr te pas lutilisation des Switch qui permettent disoler les serveurs sur des parties hauts d bits.

Il reste n anmoins dactualit chez IBM et dans les applications temps r el et son principe est toujours utilis pour les r seaux f d rateurs FDDI.

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Merci pour votre attention