Qu'est-ce qu'un Token Ring ? | phoenixNAP Glossaire informatique

L'anneau à jeton est un réseau local (LAN) technologie qui utilise un protocole de transmission de jetons pour gérer l'accès au réseau. Contrairement à Ethernet, où les appareils se font concurrence bande passante, le token ring assure une communication ordonnée en autorisant uniquement l'appareil détenant le jeton à transmettre des données.

Qu'est-ce que Token Ring ?

Token Ring est un protocole et une topologie réseau qui fonctionnent à l'aide d'une méthode de transmission de jetons pour contrôler l'accès au réseau. Développé par IBM au début des années 1980, il est devenu une norme IEEE 802.5 et a été largement utilisé dans les environnements d'entreprise avant d'être dépassé par Ethernet. La technologie est basée sur une topologie en anneau, où les périphériques réseau sont connectés dans une configuration circulaire et les données circulent dans une seule direction le long de l'anneau.

L'une des caractéristiques clés de l'anneau à jeton est sa méthode d'accès déterministe, qui empêche les collisions de données et garantit des performances réseau prévisibles. Au lieu de plusieurs appareils en compétition pour les opportunités de transmission, un paquet de contrôle spécial, appelé jeton, circule sur le réseau. Seul l'appareil en possession du jeton est autorisé à envoyer des données, après quoi il libère le jeton pour que l'appareil suivant l'utilise. Ce mécanisme d'accès contrôlé améliore l'efficacité dans les environnements à fort trafic et réduit la probabilité de perte de paquets ou des retransmissions.

Types de Token Ring

Les réseaux Token Ring existent principalement dans différentes implémentations en fonction de la vitesse, de la topologie et de la connectivité physique. Voici les principaux types de réseaux Token Ring.

Anneau à jeton de 1 Mbps

Il s'agissait de la norme IBM Token Ring originale, fonctionnant à un taux de transfert de données de 4 mégabits par seconde (Mbps). Elle utilisait une topologie en anneau câblée en étoile, où les périphériques étaient connectés via une unité d'accès multistation (MAU) centrale, mais suivaient toujours une structure en anneau logique pour transmission de donnéesCette implémentation a été largement adoptée dans les environnements d’entreprise au cours des premières années des réseaux en anneau à jeton.

Anneau à jeton de 2 Mbps

Une version améliorée du 4 Mbps En standard, le token ring à 16 Mbps a considérablement amélioré les performances du réseau et est devenu l'implémentation dominante à la fin des années 1980 et 1990. Cette version a introduit des améliorations telles que la libération anticipée de jetons, qui a permis au réseau d'être plus efficace en permettant l'envoi d'un nouveau jeton dès que la trame de données précédente avait terminé sa transmission.

3. Anneau à jeton haute vitesse (HSTR) de 100 Mbps

IBM a ensuite développé le High-Speed Token Ring (HSTR) à 100 Mbps pour concurrencer les technologies Ethernet rapides. Cette version a considérablement augmenté les taux de transfert de données, mais n'a pas réussi à être largement adoptée en raison des progrès rapides et des avantages en termes de coûts des solutions basées sur Ethernet.

4. FDDI (Interface de données distribuées par fibre optique)

Bien qu'il ne s'agisse pas strictement d'une implémentation en anneau de jeton, FDDI est une technologie de réseau connexe qui suit un mécanisme de transmission de jetons à double anneau. Fonctionnant à 100 Mbps sur des câbles à fibre optique, FDDI était principalement utilisé pour réseaux fédérateurs dans les grandes organisations. Il offrait une redondance en utilisant deux anneaux contrarotatifs pour assurer la continuité du réseau en cas de panne.

5. Bus à jetons (IEEE 802.4)

Bien qu'il ne s'agisse pas d'un véritable anneau à jeton, le bus à jeton est une autre norme de réseau à transmission de jetons qui fonctionne sur une topologie en bus plutôt qu'en anneau. Il a été conçu pour des applications industrielles et utilisait un schéma de transmission de jetons logique, mais il n'a jamais été largement adopté comme Ethernet ou l'anneau à jeton.

Comment fonctionne Token Ring ?

Le Token Ring fonctionne à l'aide d'un protocole de transmission de jetons qui garantit une communication ordonnée et sans collision entre les périphériques d'un réseau. Le réseau suit une topologie en anneau logique, où les données circulent dans une seule direction via des nœuds connectés. Voici comment cela fonctionne :

Circulation symbolique. Un petit paquet de données appelé « jeton » circule en permanence sur le réseau. Le jeton est une trame spéciale qui accorde la permission de transmettre des données. Si aucun appareil n'a besoin d'envoyer des données, le jeton continue de circuler librement.
La transmission de donnéesLorsqu'un périphérique a des données à envoyer, il attend l'arrivée du jeton. Une fois qu'il reçoit le jeton, il le modifie pour indiquer qu'il est en cours d'utilisation et ajoute les données ainsi que l'adresse du destinataire. La trame modifiée est ensuite transmise autour de l'anneau.
Réception et accusé de réception de trame. La trame de données se déplace séquentiellement à travers chaque périphérique de l'anneau jusqu'à ce qu'elle atteigne le destinataire prévu. Le périphérique récepteur copie les données et marque la trame comme « lue ». La trame continue de parcourir l'anneau jusqu'à ce qu'elle atteigne à nouveau l'expéditeur.
Retrait du cadre et libération du jetonUne fois que l'expéditeur reçoit la trame renvoyée, il la supprime du réseau et génère un nouveau jeton gratuit, permettant au périphérique suivant du réseau de transmettre des données si nécessaire.
Gestion des pannes et récupérationLes réseaux Token Ring incluent des mécanismes intégrés pour détecter les pannes, telles que les jetons perdus ou les nœuds inactifs. Si le réseau détecte un jeton manquant, un nouveau jeton est généré par une station de surveillance désignée, garantissant ainsi un fonctionnement continu.

Exemple de Token Ring

Imaginez un bureau d'entreprise dans lequel plusieurs employés utilisent des ordinateurs de bureau connectés à un réseau Token Ring pour partager des fichiers et accéder à une base de données centralisée. Le réseau se compose de 10 ordinateurs connectés via une unité d'accès multiposte, formant ainsi un anneau logique.

Voici comment cela fonctionne en pratique :

Circulation symbolique. Un jeton se déplace en permanence sur le réseau, passant d’un ordinateur à l’autre dans un ordre séquentiel.
Envoi de données. Si l'employé A souhaite envoyer un document à l'employé B, son ordinateur attend le jeton. Une fois le jeton arrivé, l'ordinateur le modifie pour indiquer la transmission et joint le document.
Transmission de données. Les données circulent le long de l'anneau, en passant par chaque ordinateur connecté. Lorsqu'elles atteignent l'ordinateur de l'employé B, l'interface réseau copie le fichier tout en laissant la trame poursuivre son trajet.
Reconnaissance et libération du jeton. L'ordinateur de l'employé B marque la trame comme « reçue » et lorsqu'elle parvient à nouveau à l'employé A, elle est supprimée du réseau. Un nouveau jeton est alors libéré, ce qui permet à un autre ordinateur d'envoyer des données.
Communication sans collision. Étant donné qu’un seul appareil peut transmettre à la fois, il n’y a pas de collision de données, ce qui garantit des performances réseau stables et prévisibles.

Les avantages et les inconvénients d'un réseau Token Ring

Cette section explore les principaux avantages et inconvénients du token ring afin de fournir une compréhension claire de son efficacité et de ses défis.

Quels sont les avantages de Token Ring ?

Le Token Ring offre plusieurs avantages, notamment en matière de maintien d'une communication réseau stable et sans collision. Ils comprennent :

Transmission de données sans collision. Le Token Ring utilise un mécanisme de transmission de jetons contrôlé, garantissant qu'un seul périphérique transmet à la fois. Cela élimine les collisions de données, ce qui rend les performances du réseau plus stables et prévisibles, en particulier en cas de trafic intense.
Utilisation efficace de la bande passanteContrairement à Ethernet, où les périphériques se font concurrence pour la bande passante, le token ring fournit une méthode de communication structurée. Cela se traduit par une utilisation efficace des ressources réseau, une réduction des retransmissions et une amélioration du débit global.
Accès réseau déterministe. Étant donné que les appareils transmettent des données uniquement lorsqu'ils possèdent le jeton, le token ring fournit un accès déterministe, ce qui signifie que les retards du réseau peuvent être prédits avec précision. Cela le rend idéal pour les applications sensibles au temps applications comme l’automatisation industrielle et les transactions financières.
De meilleures performances dans les environnements à fort trafic. Alors que les réseaux Ethernet peuvent devenir encombrés en raison de la transmission basée sur les collisions, le token ring maintient des performances constantes, même lorsque la charge du réseau augmente. Cela le rend adapté aux applications d'entreprise qui nécessitent une communication stable et prévisible.
Détection et récupération d'erreur intégrées. Le Token Ring inclut des mécanismes permettant de détecter les pannes du réseau, telles que les jetons perdus ou les nœuds inactifs. Une station de surveillance désignée permet de gérer la génération de jetons et l'état du réseau, garantissant ainsi un fonctionnement ininterrompu.
Accès équitable pour tous les appareils. Étant donné que le jeton circule de manière séquentielle, chaque appareil bénéficie d'une chance égale de transmettre des données. Cela évite la monopolisation de la bande passante par un seul appareil, favorisant ainsi une utilisation équitable sur l'ensemble du réseau.

Quels sont les inconvénients de Token Ring ?

Bien que le token ring offre une transmission de données fiable et sans collision, il présente également des limitations qui ont contribué à son déclin au profit d'Ethernet. Elles comprennent :

Coût plus élevé. Le Token Ring nécessite des éléments spécialisés matériel, y compris les adaptateurs réseau et un MAU, ce qui le rend plus cher que les alternatives basées sur Ethernet. Le coût de maintenance et de mise à niveau du réseau s'ajoute également à sa charge financière.
Installation et maintenance complexesContrairement à Ethernet, qui prend en charge des configurations plug-and-play plus simples, les réseaux Token Ring nécessitent une configuration et une gestion minutieuses. Le dépannage des problèmes tels que la perte de jetons ou les pannes de réseau peut être plus compliqué qu'avec Ethernet.
Des vitesses plus lentes par rapport à EthernetLes premiers réseaux Token Ring fonctionnaient à 4 ou 16 Mbps, tandis que les versions ultérieures atteignaient 100 Mbps. Cependant, Ethernet a rapidement dépassé ces vitesses, atteignant 1 Gbps et plus, rendant le Token Ring obsolète pour les réseaux hautes performances.
Évolutivité limitesL'extension d'un réseau Token Ring nécessite des MAU supplémentaires et une reconfiguration structurée, ce qui le rend plus complexe et moins flexplus performant qu'Ethernet, ce qui permet une croissance facile du réseau avec des commutateurs et des concentrateurs.
Point de défaillance unique risques. Étant donné que le token ring repose sur un chemin de données continu, une défaillance d'un seul périphérique ou d'une seule connexion peut perturber l'ensemble du réseau. Bien que certaines implémentations utilisent des mécanismes de tolérance aux pannes, elles augmentent le coût global et la complexité.
Baisse du soutien à l’industrie. Avec l'essor d'Ethernet comme norme réseau dominante, les fabricants ont progressivement abandonné le matériel et le support Token Ring. Il est donc devenu de plus en plus difficile pour les organisations de maintenir et de mettre à niveau leurs réseaux Token Ring.

Vitesse de l'anneau à jeton

Les réseaux Token Ring ont été initialement conçus pour fonctionner à des vitesses de 4 Mbps, puis améliorés à 16 Mbps, ce qui est devenu la norme la plus largement adoptée. Pour concurrencer les vitesses croissantes d'Ethernet, IBM a introduit le HSTR à 100 Mbps, mais il n'a pas réussi à être largement adopté en raison de la domination croissante des solutions basées sur Ethernet, qui étaient plus rentables et évolutives.

Contrairement à Ethernet, qui a évolué en permanence pour prendre en charge 1 Gbit/s et plus, les limitations de vitesse du token ring, associées à ses coûts d'infrastructure plus élevés et à sa complexité, ont conduit à son déclin. Alors que son mécanisme de transmission de jetons structuré garantissait une communication stable et sans collision, son incapacité à égaler les progrès rapides d'Ethernet en termes de vitesse et d'efficacité l'a finalement rendu obsolète dans les environnements réseau modernes.

Comparaison de Token Ring

Voici un aperçu comparatif du token ring et d'autres protocoles réseau.

Quelle est la différence entre Token Ring et Ethernet ?

La principale différence entre Token Ring et Ethernet réside dans la manière dont ils gèrent l’accès au réseau et la transmission des données.

Le Token Ring utilise un mécanisme de transmission de jeton contrôlé, où seul le périphérique qui détient le jeton peut transmettre des données, garantissant ainsi un processus de communication ordonné et sans collision. En revanche, Ethernet fonctionne sur une méthode basée sur la contention, utilisant à l'origine un accès multiple par détection de porteuse avec détection de collision (CSMA/CD), où les périphériques se font concurrence pour accéder et retransmettent les données en cas de collision.

Bien que le token ring offre des performances prévisibles et un accès équitable, il nécessite un matériel spécialisé, ce qui le rend plus coûteux et plus complexe à mettre à l'échelle. Ethernet, en revanche, est devenu la norme de réseau dominante en raison de son coût inférieur, de ses vitesses plus élevées et de sa plus grande capacité de stockage. flexcapacité, surpassant finalement Token Ring en termes de performances et d'adoption.

Quelle est la différence entre Token Ring et Bus ?

La différence entre une topologie en anneau à jeton et une topologie en bus réside principalement dans leur structure de réseau et leurs méthodes de transmission de données.

L'anneau à jeton suit une topologie en anneau logique, où les données circulent dans un chemin circulaire et les appareils communiquent à l'aide d'un protocole de transmission de jetons, garantissant qu'un seul appareil transmet à la fois pour éviter les collisions.

En revanche, une topologie en bus se compose d'un seul câble central (bus) qui relie tous les appareils, les données étant diffusées vers tous les nœuds. Dans un réseau en bus, des collisions peuvent se produire si plusieurs appareils transmettent simultanément, ce qui nécessite des mécanismes de détection ou d'évitement des collisions tels que CSMA/CD.

Bien que le protocole Token Ring offre une communication structurée et sans collision, il nécessite un matériel spécialisé et sa mise en œuvre est plus coûteuse. La topologie en bus est plus simple et moins chère, mais peut souffrir de problèmes de performances à mesure que le trafic augmente. De plus, une défaillance du câble principal peut perturber l'ensemble du réseau.

Quelle est la différence entre Token Ring et FDDI ?

La principale différence entre le token ring et le FDDI (fiber Distributed Data Interface) réside dans leur topologie, leur vitesse de transmission et leur support physique. Le token ring est généralement implémenté à l'aide d'une topologie à anneau unique et fonctionne sur des câbles en cuivre blindés ou à paires torsadées à des vitesses de 4 Mbps ou 16 Mbps (les versions ultérieures atteignant 100 Mbps). En revanche, le FDDI utilise une topologie à double anneau, où les données circulent dans deux anneaux contrarotatifs, offrant une tolérance aux pannes, et fonctionne à 100 Mbps sur des câbles à fibre optique, ce qui le rend plus adapté aux réseaux fédérateurs à haut débit.

Une autre différence essentielle réside dans la taille et la fiabilité de leur réseau. Le Token Ring est limité à un nombre plus restreint de périphériques par anneau et peut subir une défaillance du réseau si un périphérique ou une connexion est interrompu, à moins qu'une configuration tolérante aux pannes ne soit utilisée. FDDI, avec son double anneau redondance, peut maintenir son fonctionnement même en cas de défaillance d'un anneau, ce qui le rend plus fiable pour les réseaux d'entreprise et métropolitains à grande échelle.

En raison de ces avantages, la technologie FDDI était couramment utilisée pour les réseaux fédérateurs à haut débit, tandis que la technologie Token Ring était principalement déployée dans les environnements de bureau. Cependant, ces deux technologies ont finalement été remplacées par la technologie Gigabit Ethernet, qui offrait des vitesses plus élevées, des coûts plus faibles et une plus grande évolutivité.