Токен цагариг

IEEE 802.5 стандарт буюу Токен цагираг (Token ring) нь компьютерийн сүлжээний Tokin passing технологийг хэрэгжүүлэх хоёр аргын нэг юм. Уг стандарт нь сүлжээний OSI түвшинт загварчлалын нэг дүгээр түвшинд (физик түвшин) дамжуулах орчин буюу кабелийн төрөл болон сигналын түвшин, хоёр дугаар түвшинд (өгөгдөл холболтын түвшин) өгөгдлийн багцын хэлбэр болон протоколуудаар тодорхойлогддог.

Түүх

Хамгийн анх английн Procom компанийн өөрсдийн Cambridge Ring болон StarNET сүлжээндээ энэ аргыг хэрэглэж байсан. 1981 онд Apollo Computer компани 12 Mbit/s Apollo Token Ring (ATR) сүлжээг 1984 онд Proteon компани 10 Mbit/s ProNet-10 Token Ring сүлжээг нэвтрүүлэхдээ тус тус ашиглаж байжээ. 1980-д оны дунд үеээс IBM Zurich Research Laboratory токен цагиргын аргыг хөгжүүлж эхэлсэн бөгөөд удаан хугацааны турш IBM –н сүлжээний болон компьютеруудын стандарт болж байсан. IBM –н токен цагираг нь IEEE 802.5 стандартаас зарим талаараа ялгаатай байдаг. Ethernet технологийг гарснаас хойш IBM компани нь токен цагираг аргын хөгжүүлэлт болон сурталчилгааг зогсоосон. Одоо энэ технологийг хэрэглэхээ болисон бөгөөд хоцрогдсон гэж үздэг.

Техник

Токен цагиргын гол зорилго нь сүлжээн дэх төхөөрөмжүүдийн хооронд өгөгдлийн багцуудыг мөргөлдөөн үүсгэхгүйгээр дамжуулах юм. Токен цагираг нь 4 Mbit/s ба 16 Mbit/s хурдтай харицангуй удаан боловч өгөгдөл дамжуулалтын хурдаараа 10 болон 100 Mbit/s хурдтай Ethernet технологитой ойролцоо. Токен цагирагийн 100 Mbit/s (HSTR, Өндөр хурдны токен цагираг“) болон 1 Gbit/s дээр ажиллах боломжтой боловч бараг ашиглагддагүй. Токен цагираг сүлжээний токен дамжуулах аргыг хэрэглэдэг ба логик цагираг топологтой учир ийнхүү нэрлэгддэг. Токен цагираг сүлжээний төхөөрмжүүд нь сүлжээнд идэхтэй холбогддог (Ethernet –н хувьд идэвхгүй) буюу сүлжээний төхөөрөмжүүд нь токенийг дамжуулхаас бусад үед ч гэсэн идэвхтэй байдаг. Токен цагираг сүлжээ нь өгөгдлийг дамжуулахдаа диффренциал манчестер кодчлолыг ашигладаг.

Token ring –н логик цагираг топологийг үүсгэхийн тулд MAU ( Multistation Access Unit ) буюу физик од топологоос логик цагираг топологи үүсгэгчийг ашигладаг. MAU нь идэвхгүй байгаа төхөөрөмжүүд эсвэл гэмтсэн шугам залгагдсан портуудыг хааж (1мс-ийн хугацаанд ) цагираг топологийг тогтвортой байлгадаг.

Ажиллагааны зарчим Токенийн дамжуулалттай сүлжээнд токен (тоken-bit = 0) нь цагирган сүлжээг тойрдог буюу сүлжээн дэх бүх төхөөрөмжүүдийг дайран нэгээс нөгөөд дамжиж байна. Энэ үед сүлжээн дэх аль нэг төхөөрөмж өгөгдөл дамжуулах шаардлага гарвал токен өөр дээр нь ирэхийг хүлээгээд ирэнгүүт нь дамжуулах өгөгдлөө токентай хамт багцалж фраме болгон (token-bit = 1) цааш нь дамжуулдаг. Энэ фраме нь токенийн адил цагираг топологийг тойрон бүх холбогдсон төхөөрөмжийг дайран өнгөрнө. Фраме –г хүлээж авсан төхөөрөмж болгон фрамийн хаягийн мэдээллийг шалгаад хэрэв өөрт нь хаяглагдаагүй бол фрамийг дараагийн төхөөрөмжрүү илгээнэ. Харин хүлээн авагч төхөөрөмж фрамийг хүлээн авсан тохиолдолд фрамээс өгөгдлийг хуулж аваад баталгааний мэдээллийг фрамед дайж явуулна. Өгөгдөл илгээсэн төхөөрөмж баталгааны фрамийг хүлээж аваад дараагийн мэдээллийг илгээх эс бол фрамийн token-bit –г 0 болгож буцаан токен болгож сүлжээнд дамжуулна. Гэхдээ төхөөрөмж болгон заасан тодорхой хугацаанд токенийг ашиглах эрхтэй байдаг ба хэрэв энэ хугацаа нь дууссан бол илгээгч токенийг чөлөөлж бусад төхөөрөмжүүдэд өгөгдөл дамжуулах боломж олгох ёстой.

Фрамийн бүтэц

Токен нь 3 байтаас тогтдог

SD, Start Delimiter:	`J K 0 J K 0 0 0`
AC, Access Control:	`P P P T M R R R`
ED, End Delimiter:	`J K 1 J K 1 I E`

Start Delimiter – эхлэлийн хязгаарлагч Access Control – Хандалтын удирдлага End Delimiter – Төгсгөлийн хязгаарлагч

J ба K – дифференциал манчестер кодын параметр
I – фраме хоорондын бит - 1: дараагийн фраме байгаа ; 0: сүүлчийн фраме
E – Алдааны бит - 0: алдаагүй ; 1: алдаатай
P – Дарааллын бит
T – Token-bit - 0: чөлөөтэй токен ; 1: фраме
M – Хяналтын бит
R – Дарааллын нөөц битүүд

Фраме нь толгойн, өгөгдөл, сүүл гэсэн 3 хэсгээс бүрдэнэ. Толгой хэсэг нь фрамийн дамжууллын талаарх бүх мэдээлийг буюу илгээгчийн хаяг, хүлээн авагчийн хаяг, хяналтын мэдээллүүдийг хадгална. Толгой хэсгийн араас өгөгдлийн хэсэг залгагдаж түүний араас сүүл хэсэг залгагдана. Сүүл хэсэг нь хяналтийн нийлбэр болон фрамийн төлөвийн мэдээллийг агуулна. Фраме нь онолын хувьд хязгааргүй урттай байх боломжтой боловч практик дээр хязгаарлагдмал урттай

Start Delimiter	Access Control	Frame Control	Destination Address	Source Address	Data	Check Sum	Ending Delimiter	Frame status
1 байт	1 байт	1 байт	2 эсвэл 6 байт	2 эсвэл 6 байт	8000 байт хүртэл	4 байт	1 байт	1 байт

Frame Control – Фрамийн удирдлага. Фрамийн төрлийг зааж өгнө.
SA, DA – Хүлээн авагчийн болон илгээгчийн MAC хаягууд ( 6 байт ) сүлжээнээс оноож өгсөн хаягууд ( 2 байт ).
Check Sum – Frame Control, Destination address, Source Address, Data хэсгийн хяналтийн нийлбэр
Data – Өгөгдөл
Frame status – Фрамийн төлөвийг илэрхийлнэ. Фрамийн төлөв нь 2 битээр илэрхийлэгдэх ба эдгээр нь хяналтийн нийлбрээр баталгаажаагүй учраас найдвартай дамжих магадлалыг ихэсгэхийн тулд эдгээр 2 битийг Frame status байтэд 2 удаа давхардуулж оруулдаг.

Фрамийн төлөвүүд:

Хүлээн авагч олдоогүй
Хүлээн авагч завгүй эсвэл хүлээн авагч өгөдлийг хуулах үед алдаа гарсан
Хүлээн авагч өгөдлийг хуулж авсан

Илгээгч төхөөрөмж нь фрамийг буцааж хүлээн авахдаа эдгээр төлөвийн битүүдийг шалгасны үр дүнд дараагийн хийх үйлдлүүдээ шийддэг (фрамйг дахин илгээх, устгах гэх мэт).

Сүлжээний хяналт Токен цагираг сүлжээ нь ямар нэгэн удирдлагын системгүйгээр ажиллах чадвартай. Гэвч сүлжээнд сүлжээний төхөрөмжүүд засаж чадхааргүй алдаанууд гарах тохиолдол байдаг иймээс сүлжээнд холбогдсон төхөөрөмжүүдийн аль нэгийг хянагч болгодог ба энэ төхөөрөмж нь сүлжээний алдаагүй ажиллагааг хариуцдаг. Сүлжээнд гардаг алдаанууд:

Токен гэмтэх: Хяналтын төхөөрөмж нь байнга токен болон фрамийн циклийг хянаж байдаг. Хэрэв эдгээрийн цагираган сүлжээг тойрох хугацаа урьдчилан тохируулснаас их байвал хянагч хуучин токен буюу фрамийг устгаж шинэ токен үүсгэн сүлжээнд оруулна.
Фраме сүлжээг хэт олон тойрох: Сүлжээнд буй аль нэг төхөөрөмж токент өгөгдлийг багцалж дамжуулангуутаа унтрахад энэ алдаа үүсдэг. Алдаа үүсээгүй үед фраме нь сүлжээг нэг л удаа тойрдог ба илгээгч төхөөрөмж нь буцаж ирсэн фрамийг токен болгох ёстой байдаг. Хянагч төхөөрөмж өөр дээр нь анх удаа ирсэн фрамүүдийн хяналтын битийг өөрчилж тамгалж байдаг. Хэрэв ийм тамгатай бит хяналтын төхөөрөмж дээр дахин ирвэл хянагч түүнийг устгаж шинэ токен үүсгэн сүлжээнд оруулна.
Хяналтын төхөөрөмж сүлжээнээс салах: Хэрэв хянагч төхөөрөмж сүлжээнээс салах эсвэл унтарсан үед сүлжээнд байгаа бусад төхөөрөмжүүдийн аль нэг нь хянагчийн үүргийг хүлээж авдаг.

Үүнээс гадна хянагч нь төхөөрөмж нь сүлжээний хурдыг тохируулж өгдөг. Жишээлбэл сүлжээний дамжууллын хурд 200 м/мк с, дамжууллын хурд 4Mbps гэж үзвэл 1 бит 50 м урттай байна. Эндээс 1000 м урттай сүлжээнд 20 бит л нэг зэрэг байх боломжтой. Иймээс хянагч төхөөрөмж сүлжээнд хоцролт үүсгэж хурдыг тохируулж өгдөг.

Давуу болон сул талууд

Давуу талууд:

Сүлжээний ачааллаас хамаарахгүйгээр сүлжээний төхөөрөмж болгон тодорхой хугацааны дараа өгөгдөл дамжуулах боломжтой
Сүлжээнд мөргөлдөөн үүсдэггүй
Онолын хувьд хязгааргүй олон төхөөрөмж зэрэг холбох чадвартай

Сул талууд:

Сүлжээ Ачаалалгүй байсан ч төхөөрөмжүүд токен өөр дээр нь ирхийг хүлээх ёстой
Бусад технологуудтай харьцуулхад маш ухаалаг програм болон техник хангамж шаарддаг (үнэтэй)
Нууцлал хамгаалалт муу