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

Transkript

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 2

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 3

4 Standards - IEEE 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 4

5 HSTR - High Speed Token Ring Das IEEE 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 5

6 HSTR-Technologie Der Spezifikationsprozess unterliegt folgenden Anforderungen : Das ursprüngliche Token Ring Rahmenformat wird beibehalten. Dies erlaubt Paketgrößen bis zu 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 6

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 7

8 Logische Topologie 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 Prof. Dr. W. Riggert 8

9 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 9

10 Token Passing Protokoll Token (1) 2 Frame (2) 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. Prof. Dr. W. Riggert 10

11 Early Token Release 4 Frame (2) Token (1) 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. Prof. Dr. W. Riggert 11

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 Netzwerkkarte HUB/MAU Lobe Kabel Prof. Dr. W. Riggert 12

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. Ring In (Wrapped) Backup Path Primary Path Ring Out (Wrapped) Prof. Dr. W. Riggert 13

14 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. MAU Backup Pfad Trunk Kabel MAU Primary Pfad Prof. Dr. W. Riggert 14

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

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 Lobekabelfehler Prof. Dr. W. Riggert 16

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. Kabeltyp Type 1 Type 2 STP Type 6 Type 8 Type 9 Category 3 Ringgeschwindigkeit 4 Mbps 16 Mbps 390m 175m 390m 175m 260m 120m 195m 85m 260m 120m 120m UTP Category 4 200m 100m Category 5 200m 100m Prof. Dr. W. Riggert 17

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

19 Token Ring Charakteristika Bandbreite Adresse max. Rahmengröße Token Ring 4 Mbit/s oder 16 Mbit/s 48 Bit MAC-Adresse 4500 Byte bei 4 Mbit/s und Byte bei 16 Mbit/s Standard IEEE und ISO Zugriffspriorität Netzwerk Monitor Codierung Zugriffsverfahren Übertragungsmedien Max. Stationszahl Max. Anzahl Kopplungskomponenten Differential Manchester Token Passing UTP-, STP-, Koax- und Glasfaserkabel 260 Stationen für STP 144 Stationen für UTP 7 Bridges Timer Zentralisiertes Timing Prof. Dr. W. Riggert 19

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 20