Tipos de redes (IV)
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Redes LAN Token Ring

Las redes Token Ring son redes de tipo determinista, al contrario de las redes Ethernet. En ellas, el acceso al medio est� controlado, por lo que solamente puede transmitir datos una m�quina por vez, implement�ndose este control por medio de un token de datos, que define qu� m�quina puede transmitir en cada instante. Token Ring e IEEE 802.5 son los principales ejemplos de redes de transmisi�n de tokens.

Las redes de transmisi�n de tokens se implementan con una topolog�a f�sica de estrella y l�gica de anillo, y se basan en el transporte de una peque�a trama, denominada token, cuya posesi�n otorga el derecho a transmitir datos. Si un nodo que recibe un token no tiene informaci�n para enviar, transfiere el token al siguiente nodo. Cada estaci�n puede mantener al token durante un per�odo de tiempo m�ximo determinado, seg�n la tecnolog�a espec�fica que se haya implementado.

Cuando una m�quina recibe un token y tiene informaci�n para transmitir, toma el token y le modifica un bit, transform�ndolo en una secuencia de inicio de trama. A continuaci�n, agrega la informaci�n a transmitir a esta trama y la env�a al anillo, por el que gira hasta que llega a la estaci�n destino.

Mientras la trama de informaci�n gira alrededor del anillo no hay ning�n otro token en la red, por lo que ninguna otra m�quina puede realizar transmisiones.

Cuando la trama llega a la m�quina destino, �sta copia la informaci�n contenida en ella para su procesamiento y elimina la trama, con lo que la estaci�n emisora puede verificar si la trama se recibi� y se copi� en el destino.

Como consecuencia de este m�todo determinista de transmisi�n, en las redes Token Ring no se producen colisiones, a diferencia de las redes CSMA/CD como Ethernet. Adem�s, en las redes Token Ring se puede calcular el tiempo m�ximo que transcurrir� antes de que cualquier m�quina pueda realizar una transmisi�n, lo que hace que sean ideales para las aplicaciones en las que cualquier demora deba ser predecible y en las que el funcionamiento s�lido de la red sea importante.

La primera red Token Ring fue desarrollada por la empresa IBM en los a�os setenta, todav�a sigue us�ndose y fue la base para la especificaci�n IEEE 802.5 (m�todo de acceso Token Ring), pr�cticamente id�ntica y absolutamente compatible con ella. Actualmente, el t�rmino Token Ring se refiere tanto a la red Token Ring de IBM como a la especificaci�n 802.5 del IEEE.

Las redes Token Ring soportan entre 72 y 260 estaciones a velocidades de 4 a 16 Mbps, se implementan mediante cableado de par trenzado, con blindaje o sin �l, y utilizan una se�alizaci�n de banda base con codificaci�n diferencial de Manchester.

Tokens

Los tokens est�n formados por un byte delimitador de inicio, un byte de control de acceso y un byte delimitador de fin. Por lo tanto, tienen una longitud de 3 bytes.

• El delimitador de inicio alerta a cada estaci�n ante la llegada de un token o de una trama de datos/comandos. Este campo tambi�n incluye se�ales que distinguen al byte del resto de la trama al violar el esquema de codificaci�n que se usa en otras partes de la trama.
• El byte de control de acceso contiene los campos de prioridad y de reserva, as� como un bit de token y uno de monitor. El bit de token distingue un token de una trama de datos/comandos y un bit de monitor determina si una trama gira continuamente alrededor del anillo.
• El delimitador de fin se�ala el fin del token o de una trama de datos/comandos. Contiene bits que indican si hay una trama defectuosa y una trama que es la �ltima de una secuencia l�gica.

El tama�o de las tramas de datos/comandos var�a seg�n el tama�o del campo de informaci�n. Las tramas de datos transportan informaci�n para los protocolos de capa superior, mientras que las tramas de comandos contienen informaci�n de control y no poseen datos para los protocolos de capa superior.

En las tramas de datos o instrucciones hay un byte de control de trama a continuaci�n del byte de control de acceso. El byte de control de trama indica si la trama contiene datos o informaci�n de control. En las tramas de control, este byte especifica el tipo de informaci�n de control.

A continuaci�n del byte de control de trama hay dos campos de direcci�n que identifican las estaciones destino y origen. Como en el caso de IEEE 802.5, la longitud de las direcciones es de 6 bytes. El campo de datos est� ubicado a continuaci�n del campo de direcci�n. La longitud de este campo est� limitada por el token de anillo que mantiene el tiempo, definiendo de este modo el tiempo m�ximo durante el cual una estaci�n puede retener al token.

Y a continuaci�n del campo de datos se ubica el campo de secuencia de verificaci�n de trama (FCS). La estaci�n origen completa este campo con un valor calculado seg�n el contenido de la trama. La estaci�n destino vuelve a calcular el valor para determinar si la trama se ha da�ado mientras estaba en tr�nsito. Si la trama est� da�ada se descarta. Como en el caso del token, el delimitador de fin completa la trama de datos/comandos.

Sistema de prioridad

Las redes Token Ring usan un sistema de prioridad sofisticado que permite que determinadas estaciones de alta prioridad usen la red con mayor frecuencia. Las tramas Token Ring tienen dos campos que controlan la prioridad: el campo de prioridad y el campo de reserva.

S�lo las estaciones cuya prioridad es igual o superior al valor de prioridad que posee el token pueden tomar ese token. Una vez que se ha tomado el token y �ste se ha convertido en una trama de informaci�n, s�lo las estaciones cuyo valor de prioridad es superior al de la estaci�n transmisora pueden reservar el token para el siguiente paso en la red. El siguiente token generado incluye la mayor prioridad de la estaci�n que realiza la reserva. Las estaciones que elevan el nivel de prioridad de un token deben restablecer la prioridad anterior una vez que se ha completado la transmisi�n.

Mecanismos de control

Las redes Token Ring usan varios mecanismos para detectar y compensar los fallos de la red. Uno de estos mecanismos consiste en seleccionar una estaci�n de la red Token Ring como el monitor activo. Esta estaci�n act�a como una fuente centralizada de informaci�n de temporizaci�n para otras estaciones del anillo y ejecuta varias funciones de mantenimiento del anillo. Potencialmente cualquier estaci�n de la red puede ser la estaci�n de monitor activo.

Una de las funciones de esta estaci�n es la de eliminar del anillo las tramas que circulan continuamente. Cuando un dispositivo transmisor falla, su trama puede seguir circulando en el anillo e impedir que otras estaciones transmitan sus propias tramas; esto puede bloquear la red. El monitor activo puede detectar estas tramas, eliminarlas del anillo y generar un nuevo token.

La topolog�a en estrella de la red Token Ring de IBM tambi�n contribuye a la confiabilidad general de la red. Las MSAU (unidades de acceso de estaci�n m�ltiple) activas pueden ver toda la informaci�n de una red Token Ring, lo que les permite verificar si existen problemas y, de ser necesario, eliminar estaciones del anillo de forma selectiva.

Otro mecanismo de control de fallos de red es el conocido como Beaconing. Cuando una estaci�n detecta la existencia de un problema grave en la red (por ejemplo, un cable roto), env�a una trama de beacon. La trama de beacon define un dominio de error. Un dominio de error incluye la estaci�n que informa acerca del error, su vecino corriente arriba activo m�s cercano (NAUN) y todo lo que se encuentra entre ellos.

Entones el beaconing inicia un proceso denominado autoreconfiguraci�n, en el que los nodos situados dentro del dominio de error autom�ticamente ejecutan diagn�sticos. Este es un intento de reconfigurar la red alrededor de las �reas en las que hay errores. F�sicamente, las MSAU pueden lograrlo a trav�s de la reconfiguraci�n el�ctrica.