Введение

Топология сети, в которой узлы образуют кольцо.

Кольцевая сеть – это топология сети, в которой каждый узел соединяется ровно с двумя другими узлами, образуя единый непрерывный путь для передачи сигналов через каждый узел – кольцо. Данные передаются от узла к узлу, и каждый узел на этом пути обрабатывает каждый пакет. Кольца могут быть однонаправленными, когда весь трафик движется либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки, либо двунаправленными (как в SONET/SDH). Поскольку однонаправленная кольцевая топология предоставляет только один путь между любыми двумя узлами, однонаправленные кольцевые сети могут быть нарушены из-за отказа одной связи. Отказ узла или обрыв кабеля может изолировать все узлы, подключенные к кольцу. В ответ некоторые кольцевые сети добавляют "контрвращающееся кольцо" (C Ring) для создания избыточной топологии: в случае обрыва данные перенаправляются на дополнительное кольцо до достижения конца кабеля, обеспечивая путь ко всем узлам вдоль образованного C Ring. К таким "двойным кольцевым" сетям относятся телефонная сеть PSTN ITU-T, система сигнализации №7 (SS7), протокол пространственного повторного использования, интерфейс распределенных данных по оптоволокну (FDDI), устойчивое кольцо пакетов и коммутация защиты кольца Ethernet. Сети IEEE 802.5, также известные как сети IBM Token Ring, полностью избегают уязвимости кольцевой топологии: они фактически используют топологию звезды на физическом уровне и устройство доступа к среде (MAU) для имитации кольца на уровне канального уровня. Кольцевые сети используются интернет-провайдерами для предоставления услуг передачи данных, соединяя объекты провайдера, такие как центральные узлы/головные станции. Все системы сигнализации №7 (SS7) и некоторые кольца SONET/SDH имеют два набора двунаправленных соединений между узлами. Это позволяет проводить техническое обслуживание или устранять сбои в нескольких точках кольца, как правило, без потери основного трафика на внешнем кольце, путем переключения трафика на внутреннее кольцо в обход точек отказа.

Протоколы доступа

Кольца могут использоваться для передачи цепей, пакетов или их комбинации. Кольца SDH передают цепи. Цепи устанавливаются с использованием протоколов сигнализации внеполосной связи, в то время как пакеты обычно передаются посредством протокола управления доступом к среде (MAC). Цель управления доступом к среде – определить, какая станция передает и когда. Как и в любом протоколе MAC, основными задачами являются разрешение конфликтов и обеспечение справедливости. Существует три основных класса протоколов управления доступом к среде для кольцевых сетей: с временными слотами, с маркером (токеном) и с вставкой регистра. Кольцо с временными слотами рассматривает задержку кольцевой сети как большой сдвиговый регистр, который постоянно вращается. Оно форматировано в так называемые слоты фиксированного размера. Слот может быть либо заполнен, либо пуст, что указывается контрольными флагами в заголовке слота. Станция, желающая передать данные, ожидает появления свободного слота и помещает в него данные. Другие станции могут скопировать данные и освободить слот, либо он может вернуться к источнику, который его освободит. Преимущество освобождения слота источником, если отправителю запрещено немедленно повторно использовать его, заключается в том, что все остальные станции получают возможность использовать его первыми, тем самым избегая монопольного использования полосы пропускания. Ярким примером кольца с временными слотами является кольцо Кембриджа.

Неправильные представления

Токен-кольцо — пример топологии кольца. Сети 802.5 (Token Ring) не используют кольцевую топологию на первом уровне. Сети Token Ring — это технологии, разработанные IBM, которые обычно используются в локальных сетях. Сети Token Ring (802.5) имитируют кольцо на втором уровне, но используют физическую звезду на первом уровне. "Кольца предотвращают коллизии". Термин "кольцо" относится только к схеме прокладки кабелей. Действительно, на IBM Token Ring коллизии отсутствуют, но это связано с методом управления доступом к среде передачи данных второго уровня, а не с физической топологией (которая, повторюсь, является звездой, а не кольцом). Предотвращение коллизий обеспечивается передачей токена, а не кольцевой топологией. "Передача токена происходит в кольцах". Передача токена — это способ управления доступом к кабелю, реализованный на подслое MAC второго уровня. Кольцевая топология — это схема прокладки кабелей на первом уровне. Передачу токена можно реализовать в шине (802.4), звезде (802.5) или кольце (FDDI). Передача токена не ограничивается кольцевой топологией.