الفصل الرابع

شبكــــــــــات Token Ring

ظهرت فكرة شبكاتToken Ring أول مرة في بداية الستينات، ولكنها لم تنفذ إلا بعد الاتفاق على المعيار5IEEE 802 الذي يصف شبكات Token Ring من خلال تصميم الحلقة Ring وكان ذلك عام 1985. وهي تمثل المنافس الأقوى لشبكاتEthernet ذات المعيار 3IEEE 80 وتعد شبكات Token Ring شبكات محلية (أى من النوع LAN) وتجمع بين خاصيتين:

·        تمرير الإشارة Token Passing.

·        التصميم الهجين للحلقة والنجمة Hybrid Star/Ring Topology.

قامت اللجنة المسئولة عن المعيار5IEEE 802 بتطوير وسيلة للتحكم بالوصول إلى وسط الإرسالMedia (MAC) Access Control ، وتسمى هذه الوسيلة تمرير الإشارةToken Passing والتي طورت لتحقيق هدفين هما:

·        الحصول على طريقة للتفاهم بين أجهزة الكمبيوتر على الشبكة وتحديد طريقة متفق عليها لإرسال واستقبال البيانات.

·        تفادي حصول التصادم بين الإشارات، والذى يحدث عند قيام جهازين بإرسال بياناتهما في الوقت نفسه.

ومن الجدير بالذكر أن بروتوكولToken Passing على سلسلة فريدة من الـ Bits تسمىToken وتدور على مدار الحلقة، ويصل طول إطار Token الحر أو الفارغ إلى 3 Bytes.

يبدأ تصميم شبكاتToken Ring بحلقة تصل بين أجهزة الشبكة، ولكن التصميم المادي الفعلي هو نظام تشبيك نجمي، فكل جهاز متصل بالحلقة هو فعلياً متصل بسلك يصله إلى نقطة مركزية هي المجمع Hub، فأجهزة الكمبيوتر هي جزء من الحلقة ولكنها تتصل بها عن طريق مجمع، هذا ما يطلق عليه شبكة هجينة نجمة حلقة. وتعتبر أغلب شبكات شركةIBM قائمة على معيار Token Ring، وفي مصطلحات شركةIBM يطلق على المجمع اسم وحدة الوصول متعدد المحطات أوMultistation Access Unit (MAU) والذي يستخدم السلكTwisted Pair لشبك حتى 255 جهازاً.

مميزات شبكات Token Ring :-

1- استخدام الأسلاك المحمية STP.

2- معدل نقل بيانات يتراوح بين 4 إلى 16 ميجابت في الثانية.

3- تقنية البث الرقمي Baseband.

عندما ينضم أول جهاز إلى شبكة Token Ring، تقوم الشبكة بتوليد إشارة أوToken تبدأ بالتحرك السريع حول الحلقة وتعرض نفسها على كل جهاز إلى أن يقرر جهاز ما إرسال بياناته، فيعطي إشارة بذلك ويبدأ التحكم بـ Token فيقوم بأخذه من الشبكة ويرسل بدلاً منه إطار يحتوي على البيانات التي يود أن يبثها إلى الشبكة. ويكون أول جهاز يتم تشغيله على الشبكة هو المسئول عن مراقبة أنشطة الشبكة. وتتم مراقبة أنشطة الشبكة بفحص الإطارات والتأكد من تسليمها بشكل صحيح ويتحقق ذلك بالآتى:

·        تفحص الأطر التي جالت الحلقة أكثر من مرة.

·        التحقق من أنToken واحد فقط يتواجد على الشبكة في أي وقت.

عندما يرغب جهاز ما بالانضمام إلى شبكةToken Ring فإنه يمر بخمس مراحل, ومن ثم أي فشل في أي منها يتسبب باستبعاد الجهاز عن الشبكة:

·        المرحلة الأولىPhase 0 و تسمىLobe Test والتي تقوم فيها بطاقة الشبكة بإرسال إطارات من البيانات إلى السلك المتصل بها، هذه الإطارات يجب أن تعود مباشرة إلى البطاقة دون أن يتغير محتواها، فإذا مرت هذه المرحلة بنجاح علمت بطاقة الشبكة أن أسلاك الشبكة ووصلاتها تعمل بشكل جيد.

·        المرحلة الثانية Phase 1 وفيها تصدر بطاقة الشبكة إشارة ضرورية لإدخال جهازها إلى شبكة الحلقة، ويكون في هذه المرحلة الانضمام الفعلي للشبكة، ولكن بسبب الضوضاء أو التشويش الحاصل بسبب هذه المرحلة فإن أي بيانات يتم بثها على الحلقة في هذا الوقت سوف تفقد، ولكن الكمبيوتر المسئول عن مراقبة الشبكة يقوم بمعالجة هذا الخطأ ويضعToken جديد على الشبكة. بعدها تنتظر بطاقة الشبكة أن يمر عليها أي إطار لكي تتأكد أن الشبكة نشطة، فإن لم تحصل على أي إطار فستفترض بطاقة الشبكة أن جهازها هو أول جهاز ينضم إلى الشبكة و تقوم بنفسها بإرسال إطارات و تنتظر عودتها إليها.

·        المرحلة الثالثةP hase 2 وفيها تقوم بطاقة الشبكة بإجراء اختبار العنوان المكرر Duplicate Address Test، وهنا تقوم بطاقة الشبكة بإرسال إطار يكون فيه عنوان المرسل هو نفسه عنوان المستقبل وهو نفسه عنوان البطاقة ذاتها وتقوم بذلك لتتفحص فيما إذا كان هناك أي جهاز آخر على الشبكة له نفس عنوان جهازها، فإذا تبين أن هناك جهازاً آخر له نفس العنوان، فإن البطاقة ستفصل نفسها عن الحلقة وتعيد المحاولة مرة أخرى مروراً بالمراحل السابقة مع توليد عنوان جديد.

·        المرحلة الرابعة Phase 3 وفيها تقوم بطاقة الشبكة بالتعرف على أقرب جار نشط أعلى على الشبكة أو (Nearest Active Upstream Neighbor (NAUN، كما ستعرف نفسها لجارها الأسفل على الحلقة. في شبكات Token Ring يقوم كل جهاز بمتابعة جيرانه الأسفل منه على الحلقة، وهذا مهم في حالة انضمام أو مغادرة جهاز ما على الحلقة فإن جاره الأعلى سيقوم بإرسال تقرير عن ذلك إلى الجهاز النشط المسئول عن مراقبة الحلقة.

·        في المرحلة الخامسةPhase 4 تقوم بطاقة الشبكة بالاتصال بمزود بارامترات الحلقة Ring Parameter Server (RPS) والذي يقوم بالتالي:

·        يزود الأجهزة المنضمة حديثاً للحلقة بالقيم اللازمة لإعدادها Initialization Values .

·        مراقبة أجهزة الحلقة بالحصول على بارامترات تشغيلها والتي تتضمن كل من: العنوان، مستوى الترميز Code Level وعنوان NAUN Address.

ويتكون إطار البيانات في شبكاتToken Ring من عشرة أقسام، وكل العمليات التي تجري على الشبكة تكون محددة في إعدادات الإطار. والأقسام التي يتكون منها هذا الإطارFrame هي:

1-Start Delimiter وهو الذي يحدد بداية الإطار.

2-Access Control أو التحكم بالوصول وطول هذا القسم بايت واحد ومهمته تحديد أولوية هذا الإطار في المعالجة من قبل الجهاز المستقبل قبل أو بعد غيره من الإطارات، كما أنه يحدد فيما إذا كان هذا الإطار هو إطار Token فارغ أو إطار بيانات.

3-Frame Control وهذا القسم يحدد فيما إذا كان هذا الإطار ينتمي إلىMedia Access Control (MAC أو Logical Link Control (LLC) .

4-Destination Address وفيه يحدد عنوان الجهاز المستقبل للإطار.

5-Source Address وفيه يحدد عنوان الجهاز المرسل للإطار.

6-Routing Information أو معلومات التوجيه، ويتراوح طوله بين 2 إلى 18 بايت، ومهمته توجيه المعلومات بين حلقات مختلفة متصلة معاً كما بالشكل (30).

7-Information أوData وهذا القسم يحتوي إما على معلومات وبيانات المستخدم أو يحتوي على معلومات التحكم.

8-Frame Check Sequence أو اختبار التتابع و هذا القسم يسمح للجهاز المستقبل بإجراء اختبار للتأكد من خلو الأقسام 3 و 4 و 5 و 7 من أي أخطاء, فإذا تم العثور على أي خطأ فإن الإطار سيزال وسيتم إرسال إطار جديد بدلاً منه.

9-End Delimiter وهذا القسم يحدد نهاية الإطار.

10-Frame Status وهو الذي يحدد فيما إذا قد تم استلام الإطار من قبل الجهاز المستقبل.

تتلخص مهمة المجمع في شبكاتToken Ring بالإضافة إلى شبك الأجهزة معاً فى فصل بطاقة الشبكة التي تفشل في العمل أو تصدر أخطاء، فيفصلها عن الشبكة لكي تتمكن الحلقة من العمل لأن فشل جهاز ما على الحلقة يؤدي إلى فشل الشبكة ككل. ويحدد نوع السلك المستخدم في الحلقة المسافة القصوى التي من الممكن أن تفصل الجهاز عن المجمع فمثلاً:

·        الأجهزة الموصلة باستخدام النوع الأول من أسلاكType 1 أو (IBM STP for Computers) من الممكن أن تبعد عن المجمع مسافة تصل إلى 101 متر.

·        الأجهزة الموصلة باستخدام النوع الثاني من أسلاكType 2 أو (IBM Data STP And Voice) من الممكن أن تبعد عن المجمع مسافة تصل إلى 100 متر.

·        الأجهزة الموصلة باستخدام النوع الثالث من أسلاك Type 3 أو (IBM Voice Grade (UTPمن الممكن أن تبعد عن المجمع مسافة تصل إلى 45 متراً.

·        باستخدام الألياف البصرية مرتفعة الكلفة ممكن زيادة المسافة إلى مئات الأمتار أو أكثر.

وفي أي من الأنواع السابقة من الممكن زيادة المسافة باستخدام مكرر إشارة Repeaters كما بالشكل (31).

وتستخدم شبكاتToken Ring الأنواع التالية من المشابك:

1-Media Interface Connectors (MIC) ويستخدم لشبك الأنواع 1 و 2 من الأسلاك كما بالشكل (32).

2- RJ-45 Telephone Connectors (8 pin) ويستخدم لشبك النوع الثالث من الأسلاك كما بالشكل (33).

3-RJ-11 Telephone Connectors (4 pin) ويستخدم لشبك النوع الثالث أيضاً من الأسلاك كما بالشكل (34).

سرعات بطاقات شبكة Token Ring

تتوفر بطاقات شبكة Token Ring بسرعتين:

·        4 ميجابت في الثانية.

·        16 ميجابت في الثانية والتي تستخدم إطارات أطول وتحمل بيانات أكثر.