В 1985 г. компания IBM разработала протокол локальной сети с передачей эстафеты (token), который получил название Token Ring (Эстафетное кольцо). Как следует из названия, Token Ring — это передающий эстафету протокол, управляющий кольцевой топологией. Эстафета представляет собой небольшой кадр, который немедленно распознается всеми узлами. Стандартная спецификация этого протокола доступа называется протоколом IEEE-802.5 Token Ring Protocol (Протокол эстафетного кольца IEEE-802.5).
В передающей эстафету системе спор между различными узлами за использование локальной сети разрешается путем передачи от узла к узлу электронного кода разрешения, называемого эстафетой. Только обладающий эстафетой узел может управлять локальной сетью.
Эстафета передается по локальной сети от узла к узлу. Каждый узел имеет право удерживать эстафету определенное время. После передачи своего сообщения или по истечении этого интервала времени, узел должен передать эстафету следующему узлу. Если следующий узел не имеет сообщений для передачи, он просто передает эстафету следующему узлу в цепочке. Узлы не обязательно должны располагаться по порядку. Их последовательность программируется посредством программного обеспечения управления сетью. Во время передачи эстафеты все узлы прослушивают локальную сеть.
В передающей эстафету сети новые или удаленные узлы должны быть добавлены или удалены из ротационного списка программы управления сетью. В противном случае новые узлы никогда не получат доступ к локальной сети. Программы управления сетью и платы Token Ring строятся таким образом, чтобы каждое подключенное к локальной сети устройство опрашивалось во время запуска этой сети. Таким образом, ротационный файл проверяется при каждом запуске сети.
Новые узлы, которые были запущены после инициализации локальной сети, передают пакет реконфигурирования, который может прослушиваться всеми узлами. Этот пакет привлекает внимание всех установленных узлов и стирает их адреса назначения эстафеты. Каждый узел переходит в режим ожидания, определенный его номером станции. Узел с наибольшим номером станции первым выходит из режима ожидания и пытается получить доступ к локальной сети.
Узел с наибольшим номером отвечает за запуск процедуры передачи эстафеты после добавления нового устройства в сеть. Это выполняется путем передачи всем узлам вещательного сигнала, сообщающего, какой узел, по мнению данного узла, имеет самый малый номер, и запрашивающего, примет ли он эстафету. В случае отсутствия какого-либо ответа узел помещает в список программы управления локальной сетью следующий известный адрес и повторяет запрос. Упомянутая процедура повторяется до тех пор, пока активизированный узел не ответит. С этого момента эстафета передается новому узлу, и адрес пересылки сохраняется в списке диспетчера локальной сети. Каждый последующий узел выполняет этот же процесс, пока не будут опрошены все узлы.
Узел, передающий эстафету, всегда должен следить за состоянием локальной сети. Это делается во избежание потери эстафеты во время ее передачи. Если узел остается бездействующим в течение заранее определенного времени, передающий узел должен отозвать эстафету и начать поиск следующего активного узла, чтобы передать эстафету ему. В этом случае передающий узел просто увеличивает адрес следующего узла на 1 и предпринимает попытку связаться с узлом, имеющим этот адрес. Если это не удается, он снова увеличивает адрес на 1 и повторяет попытку, пока не найдет активный узел. Этот новый номер узла сохраняется в передающем узле и становится для него номером узла, которому будет передаваться эстафета до тех пор, пока система не будет выключена или реконфигурирована.
Когда кольцо бездействует, эстафета просто передается от станции к станции в направлении против часовой стрелки. Станция может передать информацию в кольцо при каждом получении эстафеты. Это выполняется путем помещения пакета эстафеты в начало пакета данных и добавления к нему его данных.
В назначенном приемнике пакет последовательно копируется в буферную память, где он хранится. Приемник также помещает пакет обратно в кольцо, чтобы передатчик мог получить его обратно. При этом передатчик воссоздает эстафету и снова помещает ее в кольцо.
В сетях Token Ring используется кабель, состоящий из двух экранированных витых пар. Основной кабель называется магистральным кабелем (trunk cable), а отдельные отводы называются интерфейсными кабелями. Кабели группируются в аппаратных устройствах, называемых концентраторами. Внутренние порты концентратора соединяются в кольцевую конфигурацию. Таким образом, концентратор может быть помещен в удобном месте, а узлы могут размещаться там, где это необходимо. Некоторые адаптеры Token Ring имеют также 9-контактные соединители для подключения кабелей экранированных витых пар (STP).
Номинальные скорости передачи данных в системах Token Ring составляют от 4 до 16 Мбит/с. При низкой загрузке сети передача эстафеты менее эффективна, чем другие протоколы. Однако при интенсивном обмене данными она равномерно распределяет время использования сети между узлами. Эта система может также оказаться исключительно чувствительной к отказам узлов, если данный узел владеет эстафетой. Как правило, платы адаптеров локальных сетей разрабатываются так, чтобы отслеживать состояние сети на предмет возникновения таких ситуаций, и чтобы их можно было исправить без выключения всей сети.
Спецификации IEEE и для Ethernet (802.3), и для Token Ring (802.5) обеспечивают возможность работы в высокоскоростном, полнодуплексном (с одновременной передачей данных в обоих направлениях) режиме. Обычно этот режим используется в больших сетях с несколькими серверами. Его основное назначение — выполнение функций резервного копирования между серверами большой системы, где по сети должно перемещаться множество данных. В полнодуплексном режиме стандартная пропускная способность сети Ethernet, равная 10 Мбит/с, повышается до 20 Мбит/с. Пропускная способность сети Token Ring увеличивается до 32 Мбит/с. Этот режим редко используется в настольных компьютерах клиентов. Обычно они работают в полудуплексном режиме (когда обмен данными выполняется в обоих направлениях, но одновременно — только в одном направлении).
