Token Ring

1
Token Ring

• Tecnología para redes de área local

2
Token Ring es un anillo

• "Token Ring" es el término utilizado para
  referirse a la norma IEEE 802.5 para implementar
  una red LAN con topología lógica de anillo.
  Tecnología creada originalmente por IBM (algunos
  la llaman IBM Token Ring).
• Es la segunda tecnología LAN en popularidad,
  después de Ethernet
• Todo el comportamiento para Token Ring se
  implementa en la tarjeta de red y su driver
  (software de la tarjeta).

3
Historia

• Redes que utilizan como método de acceso al medio
  token passing
• MAP (Manufacturing Automation Protocol), finales
  de los 70, comienzos de los 80, se asocia con
  General Motors Corporation
• IEEE 802.4 (derivado de MAP, pero con
  señalización broadband)
• ArcNET (la norma 802.4 pero son señalización
  baseband)
• Todas eran redes de token passing, pero en
  arquitectura de bus token passing bus.
• Token Ring fue desarrollada originalmente por
  IBM, en los 70

4
Cómo funciona Token Ring?

• La red Token Ring consta de un conjunto de nodos
  conectados en forma de anillo.

• Los datos siempre fluyen en la misma dirección.

• Cada nodo recibe frames del nodo que le antecede
  y envía frames al nodo que le sigue.

• El anillo es un medio compartido sólo un nodo
  (aquel que posee el token) transmite frames
  durante cierto tiempo

Todos los nodos ven todos los frames. El nodo al
que va dirigido el frame hace una copia cuando
este pasa por allí
5
Reglas de para acceder el medio físico

• Token Passing

6
Protocolo de acceso al medio Token Passing

• Token Passing es el método utilizado por Token
  Ring para acceder al medio físico. Sirve para
  determinar que nodo en el anillo puede transmitir
  frames en determinado momento.
• Los nodos que componen la red pueden tomar su
  turno para envíar frames
• Token Ring no es la única tecnología LAN que
  utiliza token passing
• El token, un patrón especial de bits (un frame
  pequeño), viaja sobre toda la red LAN. El
  concepto puede utilizarse alrededor de un anillo
  o a lo largo de un bus.

7
Protocolo de acceso al medio Token Passing

• Cuando un nodo tiene datos para transmitir debe
  apropiarse de un token libre (debe pedir la
  palabra). La apropiación se hace modificando un
  bit en el segundo byte del token.
• Si un nodo no tiene información para transmitir,
  debe pasar el token a la siguiente estación.
• El nodo que tenga el token puede transmitir
  frames (puede hablar). Los nodos puede apropiarse
  del token por un tiempo máximo.
• Mientras el token esté siendo ocupado, las
  otras estaciones deben permanecer inactivas para
  evitar colisiones dentro de la red (deben
  permanecer en silencio mientras quien tiene la
  palabra habla).
• Una vez termina la transmisión, el token vuelve a
  quedar libre y puede ser utilizado por otra
  estación (cede la palabra a quien quiera hablar).

8
Protocolo de acceso al medio Token Passing

• Mientras el frame esté moviéndose en la red, no
  habrá token en la red (a menos que la red utilice
  early token release).
• El frame circula en la red hasta que llegue a la
  estación destino, quien hace una copia del
  contenido del frame para pasarlo a las capas
  superiores, pero no retira el frame de la red
• El frame sigue en la red hasta que regrese a la
  estación que lo transmitió para que ella misma lo
  retire de la red.
• El nodo transmisor también verifica si el frame
  fue visto y copiado (con los bits A y C).

9
Token Passing en Token Ring
10
Token Passing en Token Ring

• Token ring es una red determinística es posible
  calcular exactamente el máximo tiempo que
  transcurrirá antes que otra estación vuelva a
  transmitir.
• Token ring es ideal para aplicaciones donde el
  retardo (delay) deba predecirse con exactitud
  (por ejemplo, ambientes de automatización de
  fabricas).

11
Token Passing en Token Ring

• Token ring es un anillo físico de estaciones.
  Cada estación tiene un puerto separado de
  transmisión y uno de recepción.
• El puerto transmisor de una estación se conecta
  al puerto receptor de la siguiente
• El término Upstream Neighbor es utilizado para
  referirse al nodo que está antes de mí (su puerto
  de trasmisión está conectado a mi puerto de
  recepción). El Downstream Neighbor es el nodo que
  está después de mí (mi puerto de transmisión está
  conectado a su puerto de recepción).
• Upstream Neighbor de quien recibo bits
• Downstream Neighbor a quien envío bits

12
Token Passing en Token Ring

• Entre el puerto receptor y el puerto transmisor
  de un adaptador de red habrá espacio (un buffer)
  de almacenamiento para que se acomoden uno o
  varios bits.
• Mientras no haya datos, el token puede girar
  libremente. El anillo debe tener bastante
  capacidad de almacenamiento para mantener el
  token completo
• Ejemplo el token tiene 3 bytes (24 bits). Si
  cada adaptador de red puede almacenar 1 bit
  (normal en redes 802.5) y las estaciones se
  colocaran lo bastante cerca como para despreciar
  el tiempo de propagación de los bits entre
  estaciones, se necesitarían al menos 24
  estaciones para que la red funcionara bien.
• Existe un nodo designado que resuelve este
  problema, el Active Monitor, quien adiciona, si
  es necesario, bit times de retardo al anillo.

13
Token Passing en Token Ring

• Cuando un frame fluye por la red, sólo puede ser
  retirado por la estación que lo transmitió. Si el
  frame es más grande que la cantidad de bits que
  la red puede mantener al mismo tiempo, el nodo
  transmisor debe ir retirando el comienzo del
  frame, mientras termina de transmitir lo que
  quede del frame.
• Cuánto tiempo puede tener el token una estación?
• Este tiempo es llamado THT (token holding time).
• El THT por omisión es de 8,9 ms.
• Desde el punto de vista de un nodo, cuánto
  tiempo le toma al token recorrer el anillo? Este
  tiempo se llama TRT (token rotation time).
• TRT lt Nodos activos THT Latencia del anillo
• Nodo activo nodo que tiene datos para transmitir
• Latencia del anillo tiempo que le toma al token
  circular alrededor del anillo cuando nadie tiene
  datos para transmitir

14
Token Passing en Token Ring

• El protocolo de 802.5 proporciona una forma de
  entrega confiable de frames dos bits llamados el
  bit A (ARI) y el bit C (FCI).
• Estos son 0 (cero) inicialmente
• Cuando un nodo ve un frame que es para él, coloca
  el bit A en 1 (uno). Cuando hace copia del frame
  coloca en 1 (uno) el bit C.
• Si la estación transmisora ve regresar el frame
  con el bit A aún en 0 (cero), sabrá que el nodo
  destino no está o está funcionado mal . Si el bit
  A está en 1 (uno) pero el bit C está en 0 (cero),
  por alguna razón (por ejemplo, buffers del
  adaptador llenos) el nodo destino no pudo aceptar
  el frame. Esto permite retransmitir el frame
  posteriormente, cuando el buffer esté más
  desocupado.

15
Token Passing en Token Ring

• 802.5 soporta diferentes niveles de prioridad. El
  token tiene un campo de tres bits para prioridad
  (en algún momento el token tiene una prioridad n)
  
• Una estación que desee envíar un frame le asigna
  una prioridad a este. Para tomar el token, la
  prioridad del frame debe ser igual o superior a
  la del token.
• La prioridad del token cambia gracias al uso de
  tres bits de reservación (se puede subir la
  prioridad al reservar, pero después se debe
  regresar al estado inicial)
• El esquema de prioridad es estricto, en el
  sentido que ningún frame de baja prioridad puede
  ser enviado cuando hay otros de mayor prioridad
  (puede ocurrir que los de baja prioridad no
  entren a la red durante mucho tiempo si hay
  bastantes de alta prioridad).

16
Cuándo el nodo transmisor libera el token?

• El nodo o estación transmisora puede liberar el
  token después de transmitir los frames de dos
  formas
• Inmediatamente después del frame (early release)
• Después que el frame dé toda la vuelta al anillo
  y sea retirado de la red (delayed release)
• La liberación temprana permite un mejor uso del
  ancho de banda. 802.5 originalmente utilizaba
  liberación retardada, pero luego se dio soporte a
  la liberación temprana.

17
Token Ring

• El token y el frame de Token Ring

18
El frame de Token Ring

• Un elemento importante de Token Ring es el frame
  que utiliza para llevar los datos entre las
  estaciones.
• El frame organiza los bits que transmite en
  varios campos (delimitador de comienzo y de final
  de frame, control de acceso, dirección MAC
  destino y origen, datos, chequeo del frame,
  etcétera)
• El frame Token Ring tiene varios formatos token
  (cuando no lleva datos), abort token (para
  terminar a la fuerza una transmisión previa) y
  frame (cuando lleva datos y puede clasificarse en
  dos tipos el frame LLC y el frame MAC)

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El token

• El token es el mecanismo utilizado para acceder
  el anillo.

• El formato del token consta de tres bytes

• Delimitador de inicio (SDEL) 8 bits (1 byte) que
  informan donde comienza el frame de token.

• Control de acceso (AC) 8 bits (1 byte), sirve
  como método de control para ganar el acceso a la
  red. (tres bits indican la prioridad, tres se
  utilizan para reservación, uno es el token bit
  y otro es el monitor bit)

• Delimitador de finalización (EDEL) 8 bits (1
  byte), informan donde termina el frame de token.

20
Delimitadores de inicio/finalización

• Los delimitadores de comienzo y finalización
  marcan el comienzo o el final del token o del
  frame
• Símbolos de No-datos
• En la codificación Manchester y Manchester
  diferencial hay dos posibles violaciones del
  código que pueden ocurrir.
• Estas violaciones del código son llamadas
  non-data symbol y son utilizados en el frame
  Token-ring para indicar donde comienza y donde
  termina.

21
Delimitadores de inicio/finalización

• Los dos símbolos de no-datos constan de dos
  medios bit sin un cambio de voltaje.
• Símbolo J ocurre cuando el voltaje es el mismo
  de la última señal.

22
Delimitadores de inicio/finalización

• Símbolo K ocurre cuando el voltaje es el opuesto
  de la última señal.

23
Delimitadores de inicio/finalización

• El delimitador de inicio (SDEL) de frame o token
  es
• El delimitador de finalización (EDEL) de frame o
  token es
• Bit I Si el bit I es uno (1) indica que hay un
  frame adicional siguiendo este. Si el bit I es
  cero (0) indica que es el último frame
  transmitido por ese nodo.
• Bit E (Error Detection bit) El bit E es
  inicialmente cero (0). Si al viajar por el anillo
  una estación encuentra algún error con el frame,
  lo cambiará a uno (1) indicando que encontró un
  error.

J
K
0
J
K
0
0
0
J
K
1
J
K
1
I
E
24
Control de Acceso (AC)

• El segundo campo en el token y en el frame Token
  Ring es el control de acceso.
• Tiene cuatro subcampos
• Prioridad los tres primeros bits
• Bit de token cuarto bit
• Bit de monitoreo quinto bit
• Reservación los tres últimos bits

P
P
P
T
M
R
R
R
25
Control de Acceso (AC)

• El subcampo de prioridad (tres bits)
• El menor valor de prioridad es 0 (000), el mayor
  es 7 (111).
• Para solicitar el token, un nodo inserta su nivel
  de prioridad. A menos que otra estación coloque
  un nivel más alto, el token será concedido a
  dicha estación.

26
Control de Acceso (AC)

• El bit de token (un bit)
• Si este bit es uno (1), indica que le sigue más
  información (es decir, es un frame que lleva
  datos). Si es cero (0) indica que le sigue el
  delimitador de finalización (es decir, este
  frame es el token)
• El bit de monitoreo (un bit)
• Este bit es utilizado para evitar que un frame
  circule indefinidamente en el anillo. Cuando el
  token o frame es transmitido, el valor de este
  bit es cero (0), al pasar por un nodo con
  funciones especiales, el Active Monitor, este lo
  puede modificar e inspeccionar. Cuando el Active
  Monitor encuentra este bit en cero (0), lo pasa a
  uno (1). Cuando lo encuentra en uno (1) asume que
  hubo un error (el frame o token ha dado una
  vuelta completa al anillo) y lo elimina luego
  genera un nuevo token.

27
Control de Acceso (AC)

• El subcampo de reservación (tres bits)
• Una estación que necesite transmitir un frame
  puede utilizar un token libre disponible de igual
  o menor valor de prioridad del frame que desea
  transmitir. Cuando este token (de menor o igual
  prioridad) no está disponible, el nodo puede
  reservar el token de la prioridad requerida
  utilizando los bits de reservación.
• Para hacer esto el nodo debe seguir dos reglas
• 1. Si el token tiene una reservación de mayor
  prioridad, la estación no modificará el valor del
  subcampo.
• 2. Si ningún valor de reservación ha sido
  establecido o tiene una reservación de menor
  prioridad que la solicitada por la estación,
  puede colocar el valor deseado.
• Cuando el frame vuelva a la estación que lo
  transmitió, esta debe devolver un token con los
  valores de reservación que encontró al hacer la
  reserva.

28
El frame

• Hay dos construcciones diferentes de frame en
  Token Ring el frame LLC y el frame MAC.
• Cuando un usuario envía datos (es decir, cuando
  IP, IPX, NetBIOS, etcétera, envían datos) se
  utiliza un frame LLC. Estos frames tienen un
  header LLC que incluye un identificador SAP
  (Service Access Point).
• Cuando las interfaces de red Token Ring se
  comunican entre ellas utilizan el frame MAC. Los
  mensajes de Ring Polling, Monitor Contention,
  Soft Error Reporting, Beaconing y otros que se
  intercambian entre las tarjetas de red, utilizan
  el frame MAC.

29
El frame LLC
1
1
1
1
1
4
6
variable
6
1
1
1 ó 2
variable
El frame LLC es el que utiliza IP, IPX, NetBIOS,
etc. Tiene información al comienzo (header) y al
final (trailer) requerida por token ring. SDEL
Starting Delimiter AC Access Control FC Frame
Control (aquí dice si es un frame LLC o un frame
MAC) DA Destination Address (dirección MAC
destino) SA Source Address (dirección MAC
origen) LLC PDU LLC Protocol Data Unit
(información transportada utilizando IEEE
802.2) FCS Frame check secuence (Chequeo de
redundancia cíclico) EDEL Ending Delimiter FS
Frame Status (En este byte van los bits A y C)
30
El frame MAC

• 1. El frame MAC lo utilizan las interfaces de red
  (tarjetas de red) para comunicarse entre ellas.
  2. Este frame transporta información que sólo
  interesa al segmento, anillo, local esto se
  traduce en que los bridges o switches nunca pasan
  frames MAC (cada puerto token ring en un bridge o
  swith es un anillo diferente). 3. Algunos frames
  MAC son procesados en un espacio de memoria
  reservado en los adaptadores de red el Express
  Buffer. Este espacio de memoria siempre está
  disponible para procesar frames MAC (no importa
  que tan ocupada esté la tarjeta de red con frames
  LLC, siempre habrá espacio para los frames MAC en
  el Express Buffer). 4. Ejemplos de frames MAC
  son
• Active Monitor Present (AMP) en el FC aparece
  como 0101
• Standby Monitor Present (SMP) 0110
• Claim Token 0011
• Ring Purge 0100
• Beacon 0010

31
FC Frame Control

• Este campo identifica el tipo de frame que se
  está transmitiendo y como debe ser interpretado.

Para frames LLC este campo se divide en
dos rrrYYY rrr está reservado para uso
futuro YYY es la prioridad de los datos
LLC Para frames MAC este subcampo indica que
debe utilizar el Express Buffer (a la vez que
dice que tipo de frame MAC es)
Los dos primeros bits (FF) identifican el tipo de
frame 00 frame MAC 01 frame LLC 10 No
definido (reservado) 11 No definido (reservado)
32
Direcciones MAC destino/origen

• Son direcciones de 48 bits (6 bytes) que
  identifican los adaptadores de red
• La dirección destino dice para qué nodo o
  estación va dirigido el frame. Esta dirección
  puede ser broadcast, FFFFFFFFFFFF, indicando
  que es para todo los nodos conectados al anillo.
• La dirección origen representa el nodo o estación
  que transmitió el frame.
• Al igual que 802.3 (Ethernet), existen unos
  bloques de direcciones asignados a los
  fabricantes de tarjetas Token Ring.

33
Campo de datos

• Este campo se utiliza para llevar los
  comandos/respuestas o los datos de usuario
  dependiendo del tipo de frame
• El tamaño de este campo es variable (mayor o
  igual que cero) y el máximo depende del tiempo
  que un adaptador puede tener el token (THT), el
  ancho de banda del anillo (4 ó 16 Mbps) y de la
  memoria que tengan los adaptadores.
• Por ejemplo, un adaptador con 64 Kbytes de
  memoria puede manejar en el campo de datos hasta
  4.5Kbytes a 4Mbps y hasta 18Kbytes a 16Mbps

34
Secuencia de chequeo (CRC)

• La secuencia de chequeo (CRC) es un campo de 32
  bits (4 bytes) que implementa un mecanismo para
  revisar si el frame transportado tiene o no
  errores.
• Este chequeo se realiza sobre el frame control,
  las direcciones MAC destino y origen y el campo
  de datos
• Si un adaptador de red calcula un secuencia de
  chequeo diferente a la que trae el frame, lo
  marca con error colocando en uno (1) el bit E del
  delimitador de finalización (EDEL) del frame.
  Este proceso es equivalente a descartar el
  frame.

35
Frame status

• Este campo muestra a la estación que transmitió
  el frame que pasó con él después de recorrer el
  anillo.
• Contiene tres subcampos que están duplicados
  para reducir los errrores (observe que este campo
  no se incluye en el cáculo del CRC).
• El bit A (Address Recognized Indicator), cuando
  vuelve con valor uno (1), muestra que el nodo
  destino reconoció el frame (supo que era para
  él). El bit C (Frame Copied Indicator), cuando es
  uno (1), muestra que el nodo destino copió el
  frame. Los bits rr están reservados para uso
  futuro.

36
Token Ring

• Características físicas

37
Dispositivos físicos necesarios para una red
token ring

• Se requieren tres elementos
• Una unidad de acceso de multiples estaciones
  (MSAU)
• Un cable (lobe cable)
• Un adaptador de red token ring (una tarjeta de
  red)

38
Conexión de los nodos
Cada nodo es conectado a la red (a un MSAU)
utilizando un relé electromagnético. Tan pronto
como la estación esté arriba, envía un voltaje
(llamado voltaje fantasma) que hace que el relé
se abra y la estación se incluya en la red. Si la
estación es apagada, el relé se cierra, pasando
por alto la estación, sin romper el anillo.
39
MultiStation Access Unit (MSAU)
El cable que conecta el puerto MSAU al nodo se
llama lobe cable. El cable utiliza cuatro
hilos dos para transmitir y dos para recibir.
Puede ser STP o UTP.
Los relés se colocan en la misma caja,
conformando un MSAU (similar a un hub). Esto
facilita agregar y quitar nodos de la red (basta
con conectarlos o desconectarlos del MSAU). De
esta forma, la topología física recuerda una
estrella.
RI
RO
La conexión entre MSAUs se hace a través de unos
puertos especiales llamados Ring In (RI) y Ring
Out (RO).
40
Conexiones físicas
41
Diferencias entre un MSAU, un CAU y un LAM

• Un MSAU es una unidad 8228. Tiene conectores para
  ocho estaciones y dos puertos para conectarse a
  otro MSAU (Ring In y Ring Out)
• Un CAU es una Unidad de Acceso Controlada
  (básicamente un MSAU con inteligencia). Un CAU
  puede soportar hasta 4 LAMs. Los puertos de Ring
  In y Ring Out de un CAU son en cobre, pero pueden
  reemplazarse por conectores de fibra.
• Un LAM es un Lobe Attachment Module para el 8230.
  Cada LAM soporta 20 workstations.

42
Cables

• Para STP se utiliza un conector DB-9. Se usan
  cuatro hilos (dos pares)
• Pin 1 - Rojo - Receptor
• Pin 5 - Negro - Transmisor -
• Pin 6 - Verde - Receptor -
• Pin 9 - Naranja - Transmisor
• Para UTP se utiliza un conectotr RJ-45. También
  se utilizan cuatro hilos (dos pares)
• Pin 3 - Transmisor -
• Pin 4 - Receptor
• Pin 5 - Receptor -
• Pin 6 - Transmisor

43
Distancias de los cables

• Máxima distancia del lobe cable (cable que
  interconecta el MSAU con el nodo) 100 m.
• Máxima distancia del cable entre MSAUs
• Con cable STP (a 4 ó 16 Mbps) máx. 33 MSAUs y
  260 nodos
• Con cable UTP (a 4 ó 16 Mbps) máx. 9 MSAUs y 72
  nodos

44
Pueden conectarse dos nodos token ring
directamente?

• NO. Dos nodos token ring no pueden conectarse con
  un cable cruzado.
• Para interconectar al menos dos nodos token ring
  se necesita un MSAU (el voltaje fantasma debe
  activar algún relé)
• Algunos switches permiten conectar en un puerto
  token ring una estación, pero es un método no
  estándar.

45
Token Ring de IBM vs. IEEE 802.5

• Token Ring e IEEE 802.5 son compatibles
• IBM especifica topología de estrella, IEEE 802.5
  no específica ninguna
• IBM especifica par trenzado como medio físico,
  IEEE 802.5 no específica ninguno

46
High Speed Token Ring (HSTR)

• High Speed Token Ring, o HSTR, es un nuevo
  estándar de token ring que promete llevar el
  ancho de banda del anillo a 100 Mbps y 1 Gbps.
• La alianza High Speed Token Ring está compuesta
  por 3Com, Bay Networks, IBM, Madge, Olicom, UNH
  Interoperability Lab y Xylan.
• La primera especificación HSTR permitirá 100 Mbps
  para token ring sobre STP y UTP. Otra
  especificación busca colocar token ring en 1 Gbps
  sobre fibra óptica.
• Para más información visite http//www.hstra.com

47
Token Ring

• Mantenimiento del anillo

48
Active Monitor y Standby Monitor

• En token ring, cada estación o es un Active
  Monitor (AM) o es un Standby Monitor (SM).
• El active monitor es el encargado de asegurar
  (mantener) el buen funcionamiento del anillo.
• Cualquier nodo puede llegar a ser el active
  monitor
• El monitor se escoge con un proceso llamado
  monitor contention

49
Responsabilidades del Active Monitor

• Proporciona el reloj maestro para el anillo.
• Proporciona un buffer de latencia de mínimo 24
  bits.
• Asegura un paso del token (token passing)
  correcto.
• Compensa el frequency jitter (desfases de
  frecuencia).
• Inicia el Ring Polling cada siete segundos.
• Monitorea el Ring Polling

50
Responsabilidades del Active Monitor

• Proporciona el reloj maestro para el anillo.
• El Active Monitor es el responsable de poner en
  el medio físico una señal de reloj que todas las
  otras estaciones utilizan para sincronizar sus
  relojes internos de tal forma que sepan dónde
  comienza un bit time y dónde termina.
• Proporciona un buffer de latencia de mínimo 24
  bits.
• El propósito del buffer de latencia es simular
  una longitud de anillo que asegure que el token
  puede circular adecuadamente. Gracias a que la
  mayoría de redes token ring tienen un anillo
  pequeño, en términos de la velocidad de
  propagación de las señales, el buffer de latencia
  asegura que ninguna otra estación diferente al AM
  retire los bits de inicio del token del medio
  antes que se termine de enviar los últimos bits.

51
Responsabilidades del Active Monitor

• Asegura un paso del token (token passing)
  correcto.
• El Active Monitor vigila la ocurrencia de
  problemas en el token passing tales como tokens
  circulando debido a que algun nodo haya
  incrementado la proridad en el anillo y esta no
  es descendida, o tokens perdidos
  (específicamente, el AM debe ver un token
  correcto cada 10 milisegundos).
• Compensa el frequency jitter (desfases de
  frecuencia).
• A medida que los nodos repiten datos alrededor
  del anillo, cada uno de ellos introduce un
  pequeño desplazamiento de fase en la señal. Este
  desplazamiento de fase lo denominan jitter. El
  AM debe compensar el jitter generando una señal
  de reloj maestro a partir de su propio reloj
  interno y no del la señal recibida de su upstream
  neighbor.

52
Responsabilidades del Active Monitor

• Inicia el Ring Polling cada siete segundos.
• El AM enviará un frame Active Monitor Present
  cada siete segundos.
• Monitorea el Ring Polling
• Si el AM no recibe un frame AMP o SMP del nearest
  upstream neighbor en un intervalo de siete
  segundos desde el inicio del ring polling, este
  reportará un Ring Poll Failure para el Error
  Monitor del anillo.

53
Responsabilidades de un Standby Monitor

• La responsabilidad general de un Standby Monitor
  es
• asegurar que el Active Monitor realice sus
  funciones correctamente.
• Las responsabilidades específicas son
• Monitoreo el paso del token (token passing) en el
  anillo.
• Monitoreo del Ring Polling.
• Monitoreo de la frecuencia utilizada en el anillo.

54
Responsabilidades de un Standby Monitor

• Monitoreo el paso del token (token passing) en el
  anillo.
• Al igual que el AM, los Standby Monitors vigilan
  el paso del token en el anillo, pero lo hacen con
  mayor indulgencia. Un SM debe ver al menos un
  frame de datos o un token correcto cada 2.6
  segundos. Si no es así, debe iniciar el proceso
  de monitor contention.
• Monitoreo del Ring Polling.
• Si un Standby Monitor no ve un frame Active
  Monitor Present por lo menos cada 15 segundos,
  debe iniciar el proceso de monitor contention.
• Monitoreo de la frecuencia utilizada en el
  anillo.
• Si un Standby Monitor detecta que la señal de
  reloj que está siendo generada por el AM difiere
  demasiado de su propio reloj interno, debe
  iniciar el proceso de monitor contention.

55
Selección del Active Monitor

• El proceso de selección del Active Monitor recibe
  el nombre de Monitor Contention.
• Cualquier nodo o estación puede ser el Active
  Monitor.
• Los Standby Monitors inician el Monitor
  Contention cuando detectan eventos que muestran
  que el Active Monitor no está realizando sus
  funciones adecuadamente.
• Como en ocasiones la selección del AM es debido a
  fallas en ese nodo, esta estación (la que actua
  como AM) no participará en el monitor contention
  cede su lugar para no volver a ser el AM.

56
Selección del Active Monitor

• Eventos que hacen que un Standby Monitor inicie
  el Monitor Contention
• Un nuevo nodo o estación es conectado al anillo y
  este no detecta al Active Monitor.
• El AM no puede detectar frames en el anillo y los
  siete segundos para el Ring Polling se terminan.
• Un Standby Monitor detecta la ausencia de un AM
  sobre el anillo o no detecta frames sobre el
  anillo y, además, han transcurrido 2.6 segundos
  sin que el SM observe un frame o un token en el
  medio físico, o han pasado 15 segundos sin que la
  estación vea un frame AMP.
• OJO Los Standby Monitors nunca inician el ring
  polling.

57
Descripción del Monitor Contention (paso 1 de 4)

• Uno o más nodos en el anillo detectan un evento
  (de los listados antes) que los obliga a iniciar
  el monitor contention.
• El nodo o estación que detecta el evento pasa al
  modo Claim Token Transmit.
• Mientras está en este modo, el nodo envía frames
  Claim Token que contienen su dirección MAC.

58
Descripción del Monitor Contention (paso 2 de 4)

• El nodo que sigue (downstream) al que se pasó a
  modo Claim Token Transmit recibirá los frames
  Claim Token e inmediatamente pasa a uno de dos
  modos posibles.
• Si el nodo downstream tiene una MAC con una
  dirección más alta que la colocada en los frames
  Claim Token entrará en modo Claim Token Transmit
  y el mismo enviará los frames Claim Token con su
  dirección MAC.
• Si el nodo downstream tiene una dirección MAC más
  pequeña que la contenida en los frames Claim
  Token que está recibiendo, entrará en el modo
  Claim Token Repeat y enviará los frames Claim
  Token con las dirección MAC que está recibiendo.

59
Descripción del Monitor Contention (paso 3 de 4)

• Finalmente, todas las estaciones en el anillo
  estarán en modo Claim Token Repeat, excepto
  aquella que tiene la dirección MAC más alta,
  quien estará en modo Claim Token Transmit.
• Los frames Claim Token generados por esta
  estación circularán a través de todo el anillo.
  Cuando una estación recibe tres frames Claim
  Token con su dirección MAC, ella ha ganado el
  proceso de monitor contention y será el nuevo
  Active Monitor.

60
Descripción del Monitor Contention (paso 4 de 4)

• Cuando una estación obtiene las funciones de
  Active Monitor inmediatamente realiza las
  siguientes acciones
• Coloca en uno (1) un bit interno de su interface
  de red (es decir, tarjeta de red) que activará
  las funciones de Active Monitor (proveer el reloj
  maestro, el buffer de latencia de 24 bits,
  vigilar la circulación de los frames, etcétera)
• Ejecuta un Ring Purge.
• Inicia el proceso de Ring Polling.
• Trasmite un token libre.

61
Ring Polling

• El sondeo del anillo es un proceso que ocurre
  cada siete segundos en una red token ring que
  opera correctamente.
• El único propósito del ring polling es permitir a
  todas las estaciones saber quién es su NAUN
  (Nearest Active Upstream Neighbor).
• Si los nodos conocen su vecino más cercano pueden
  identificarse los dominos de fallas con
  exactitud.
• El único nodo que puede iniciar el ring polling
  es el active monitor

62
Descripción del ring polling
Nodo A

• En esta red, el active monitor es el nodo A.
• Los bits viajan en sentido contrario a las
  manecillas del reloj (de A a B, de B a C, de C a
  D y de D a A)
• El ring polling lo inicia cada siete segundos el
  active monitor.

Active Monitor
Nodo B
Flujo de los datos
Nodo D
Nodo C
63
Descripción del ring polling
Nodo A

• Para iniciar el ring polling el active monitor
  envía un frame AMP (Active Monitor Present) con
  dirección destino broadcast y con los bits A y C
  en cero.

A 0 C 0
Active Monitor
AMP
Nodo B
Flujo de los datos
Nodo D
Nodo C
64
Descripción del ring polling
Nodo A

• El nodo B recibe el frame AMP.
• Cambia los bits A y C a uno (1).
• El nodo B registra la dirección MAC del nodo
  transmisor como su NAUN.
• Luego regenera el frame AMP con los bits A y C en
  uno (1) y los otros nodos lo repiten hasta que el
  frame regresa al nodo A para que éste lo retire
  de la red.

Active Monitor
AMP
A 1 C 1
Nodo B
Flujo de los datos
NAUN A
AMP
AMP
Nodo D
A 1 C 1
A 1 C 1
Nodo C
65
Descripción del ring polling
Nodo A

• Veinte (20) milisegundos después de conocer quién
  es su NAUN, el nodo B envía un frame SMP (Standby
  Monitor Present) con dirección destino broadcast
  y con los bits A y C en cero.

Active Monitor
Nodo B
Flujo de los datos
NAUN A
SMP
Nodo D
A 0 C 0
Nodo C
66
Descripción del ring polling
Nodo A

• El nodo C recibe el frame SMP.
• Cambia los bits A y C a uno (1).
• El nodo C registra la dirección MAC del nodo
  transmisor como su NAUN.
• Luego regenera el frame SMP con los bits A y C en
  uno (1) y los otros nodos lo repiten hasta que el
  frame regresa al nodo B para que éste lo retire
  de la red.

Active Monitor
A 1 C 1
SMP
SMP
A 1 C 1
Nodo B
Flujo de los datos
NAUN A
SMP
Nodo D
A 1 C 1
Nodo C
NAUN B
67
Descripción del ring polling
Nodo A

• Veinte (20) milisegundos después de conocer quién
  es su NAUN, el nodo C envía un frame SMP con
  dirección destino broadcast y con los bits A y C
  en cero. El nodo D recibe el frame SMP y cambia
  los bits A y C a uno (1), registra la dirección
  MAC del nodo transmisor como su NAUN y regenera
  el frame SMP para que los otros nodos lo repiten
  hasta que regrese al nodo C.

Active Monitor
A 1 C 1
SMP
SMP
A 1 C 1
Nodo B
Flujo de los datos
NAUN C
NAUN A
SMP
SMP
Nodo D
A 0 C 0
A 1 C 1
Nodo C
NAUN B
68
Descripción del ring polling
Nodo A

• Veinte (20) milisegundos después de conocer quién
  es su NAUN, el nodo D envía un frame SMP con
  dirección destino broadcast y con los bits A y C
  en cero. El nodo A recibe el frame SMP y cambia
  los bits A y C a uno (1), registra la dirección
  MAC del nodo transmisor como su NAUN y regenera
  el frame SMP para que los otros nodos lo repiten
  hasta que regrese al nodo D terminando así el
  ring polling.

Active Monitor
NAUN D
SMP
A 0 C 0
Nodo B
Flujo de los datos
NAUN C
NAUN A
Nodo D
Nodo C
NAUN B
69
Ring Purge

• Ring purge puede referirse a dos cosas
• La acción realizada por el Active Monitor de
  envíar un frame ring purge al anillo ó
• El frame ring purge
• El propósito del ring purge es llevar el anillo a
  un estado conocido
• Cualquier estación que recibe un frame ring
  purge, inmediatamente detiene lo que está
  haciendo, reinicia sus relojes y pasa al modo Bit
  Repeat y espera un token
• El ring purge es enviado después de una operación
  de recuperación, tal como el proceso de monitor
  contention, o antes del envío de un nuevo token
  por parte del active monitor.

70
Prioridades en token ring

• Prioritized Token Passing es un esquema delineado
  en IEEE 802.5 que busca que las estaciones con
  mayor prioridad puedan tener el token más
  cantidad de veces que las estaciones con menor
  prioridad

Para discutir token passing con prioridades
utilizaremos una red imaginaria con cuatro nodos
A, B, C y D. Cada nodo tiene una prioridad
asignada Nodo A prioridad 0 Nodo B
prioridad 4 Nodo C prioridad 6 Nodo D
prioridad 5
71
Prioridades en token ring

• Las reglas básicas del token passing con
  prioridades son
• Cualquier estación que desee capturar el token
  sólo puede hacerlo si la prioridad actual del
  token es menor que su prioridad. Si la prioridad
  del token es más alta que la prioridad de la
  estación, ésta puede establecer la prioridad de
  reservación con un valor inferior, pero sólo si
  otra estación todavía no ha establecido una
  reservación con mayor prioridad que la que se
  está trantando de reservar.
• Cualquier estación que incremente el valor de la
  prioridad del token debe decrementarla a su valor
  original la siguiente vez que vea un token libre.
  Esto asegura que todas las estaciones, en algún
  momento, puedan transmitir datos

72
Prioridades en token ring

• 1. En algún instante en el tiempo, el token,
  entrando al nodo A, gira normalmente con
  prioridad y reservación 0 (P0 y R0). Los nodos
  A, B y C tienen datos para transmitir (nodos con
  asterisco en la imagen)
• 2. La estación A captura el token y lo utiliza
  para transmitir el frame que tenía listo
• 3. El nodo B recibe el frame del nodo A y, como
  desea asegurar el token cuando quede libre,
  reserva con prioridad 4 (R4).

Token P 0 R 0
Frame P 0 R 0

Frame P 0 R 4

73
Prioridades en token ring

• 4. C recibe el frame enviado por A y reservado
  por B. Él también desea transmitir datos y, ya
  que tiene prioridad más alta que B, reserva el
  token con prioridad 6 (R6).
• 5. El nodo D retransmite el frame sin hacerle
  ningún cambio.
• 6. El nodo A quita el frame del anillo y
  transmite un token nuevo con P6 (la que habían
  reservado) y con R0.
• Nota como A incremento P, debe decrementarlo
  la próxima vez que vea libre el token

Token P 6 R 0
Frame P 0 R 6

Frame P 0 R 6

74
Prioridades en token ring

• 7. El nodo B recibe el token pero no puede
  capturarlo pues su prioridad (4) es menor que la
  del token (P6). Nuevamente reserva el token
  (R4).
• 8. El nodo C recibe el token y como tiene una
  prioridad igual o mayor que la del token (P6),
  lo captura y transmite el frame.
• 9. El frame circula normalmente hasta que vuelve
  a C para que lo retire del anillo. B tiene datos
  para transmitir pero esta vez no necesita cambiar
  la reservación (R4).

Token P 6 R 0
Frame P 6 R 4

Frame P 6 R 4
Token P 6 R 4
75
Prioridades en token ring

• 10. El nodo C devuelve el token con P6 y R4.
• 11. Cuando vuelve a A, el token está libre y A
  decrementa la prioridad (este nodo la incremento
  a P6 en el paso 6 de nuestro ejemplo). Devuelve
  entonces un token libre con P4 (la reservada) y
  con R0 (Pero aún no lo ha devuelto a P0 y R0,
  el estado inicial).
• 12. B recibe el token y puede capturarlo para
  envíar un frame que circula sin problemas.

Token P 4 R 0
Token P 6 R 4
Token P 6 R 4
Frame P 4 R 0
76
Prioridades en token ring
Estado inicial

• 13. El nodo B retira el frame del anillo y libera
  un token con P4 y R0 (este nodo no ha variado
  la prioridad, así que no debe preocuparse por
  decrementarla).
• 14. Cuando la estación A recibe el token libre
  devuelto por B, al fin puede retornarlo a P0 y
  R0.
• 15. El anillo ha vuelto a su estado inicial.

Token P 0 R 0
Token P 4 R 0
Token P 4 R 0
Token P 4 R 0
77
Proceso de Beaconing

• Beaconing es el proceso que busca aislar un
  dominio con fallas para intentar hacer una
  recuperación automática de la red.
• Un dominio con fallas está conformado por
• La estación que reportó la falla (beaconing
  station)
• La estación anterior (upstream) a la que reportó
  la falla
• El anillo entre ellas

78
Insersión de una estación en el anillo

• Para que un adaptador token ring pueda insertarse
  exitosamente en un anillo, éste debe completar
  cinco pasos conocidos como las fases de
  insersión
• Fase 0 - Media Lobe Check (chequeo del cable),
• Fase 1 - Insersión física,
• Fase 2 - Verificación de dirección,
• Fase 3 - Participación en el Ring Polling, y
• Fase 4 - Request Initialization (inicialización
  de solicitud).

79
Fase 0 Media Lobe Check

• Esta fase verifica el puerto transmisor y
  receptor del adaptador de red y el cable entre el
  MSAU y el adaptador.
• El MSAU hace un bucle entre el puerto transmisor
  y el receptor del adaptador.
• El adaptador enviará frames MAC de lobe media
  test con dirección destino 00-00-00-00-00-00, con
  la dirección MAC del adaptador como origen y un
  frame MAC tipo DAT (Duplication Address Test) con
  la dirección del adaptador como destino y origen.
• 2047 frames MAC de test y un frame DAT deben ser
  transmitidos exitosamente para que se complete la
  fase 0.

80
Fase 1 Insersión física

• El adaptador intenta abrir el relé colocado en
  el MSAU al envíar un voltaje de corriente directa
  (4.1-7.0 V para corriente menor a 1mA ó 3.5-7.0 V
  para corriente de 1-2 mA). Una vez aplicado el
  voltaje fantasma y el relé abre, el adaptador
  espera ver 1. un frame MAC Active Monitor
  Present (AMP) ó 2. un frame MAC Standby Monitor
  Present (SMP) ó 3. un frame MAC ring purge. En
  cualquier caso hay indicación que existe un
  Active Monitor (AM) en el anillo y concluiría la
  fase 1 exitosamente.
• Si no hay señales del A.M. En 18 segundos, el
  adaptador inicia el proceso de monitor
  contention. Si la selección del A.M. no se
  realiza dentro de un segundo, la fase 1 ha
  fallado. Si el adaptador llega a ser el active
  monitor e inicia un proceso de ring purge y éste
  proceso no se completa en un segundo, la fase 1
  ha fallado. Si el adaptador recibe un frame
  beacon o un frame remove station, la fase 1 ha
  fallado.

81
Fase 2 verificación de dirección

• Esta fase también se conoce como duplicate
  address test. Esta fase asegura que la dirección
  de este adaptador es única para el anillo local.
  Token ring permite Locally Administered
  Addresses(LAAs), y pueden existir dos adaptadores
  con la misma dirección física.
• El adaptador envía una serie de frames MAC DAT
  como los utilizados en la fase 0. Si ningún otro
  adaptador tiene esa dirección, los frames DAT
  regresarán con los bit A y C en cero y el
  adaptador puede pasar a la fase 3.
• Si el adaptador recibe los frames DAT con los
  bits A y C en uno, se retira del anillo y reporta
  un error.
• Si el proceso de verificación de dirección no
  puede terminarse en 18 segundos el nodo se retira
  del anillo y reporta un error.

82
Fase 3 participación en el ring polling

• En esta fase el nodo aprende quién es su NAUN e
  informa a su downstream neighbor su dirección
  MAC.
• La estación debe esperar un frame MAC AMP o un
  frame MAC SMP con los bits A y C en cero.
  Cambiará estos bits y anotará a su NAUN. Si no
  recibe este tipo de frame en 18 segundos, el
  adaptador reportará una falla y se retirará del
  anillo.
• Si el nodo participa exitosamente en el ring
  pollig, la fase 3 termina exitosamente y el
  adaptador puede pasar a la fase final.

83
Fase 4 Request Initialization

• El adaptador envía cuatro frames MAC request
  initialization a la dirección funcional del Ring
  Parameter Server (RPS). Si no hay RPS presente en
  el anillo, el adaptador utiliza sus propios
  valores por omisión y reporta terminación exitosa
  del proceso de insersión.
• Si el adapatdor recibe una de sus cuatro
  solicitudes con los bits A y C en uno, espera dos
  segundos para una respuesta.
• Si no hay respuesta, retransmite hasta cuatro
  veces.
• Después de esto, si no hay respuesta, el nodo
  reporta una falla en esta fase y se retira del
  anillo.

84
Gracias

• oscar_at_arcesio.net