Сети Token Ring характеризует разделяемая среда передачи данных, которая состоит из отрезков кабеля, соединяющих все станции в кольцо. Кольцо рассматривается как общий разделяемый ресурс, и для доступа к нему требуется не случайный алгоритм, а детерминированный, основанный на передаче станциями права на использование кольца в определённом порядке. Это право передаётся с помощью кадра специального формата, называемого маркером или токеном (token). Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями – 4 и 16 Мбит/с. Смешение станций, работающих на разных скоростях, в одном кольце не допускается. Сети Token Ring работающие со скоростью 16 Мбит/с, имеют усовершенствованный алгоритм доступа по сравнению со стандартом 4 Мбит/с.
В сети Token Ring определены процедуры контроля работы сети, которые используют обратную связь кольцеобразной структуры – посланный кадр всегда возвращается к отправителю. Для контроля сети одна из станций играет роль активного монитора, который выбирается во время инициализации кольца как станция с максимальным значением МАС-адреса. Если активный монитор выходит из строя, процедура инициализации кольца повторяется и выбирается новый активный монитор. Чтобы сеть могла обнаружить отказ активного монитора, он каждые 3 секунды генерирует специальный кадр своего присутствия. Если этот кадр не появляется в сети более 7 секунд, то остальные станции сети начинают процедуру выбора нового активного монитора.
В сети Token Ring любая станция всегда получает данные непосредственно только от одной станции – той, которая является предыдущей в кольце, которая называется ближайшим активным соседом, расположенным выше по потоку данных. Передачу же данных станция всегда осуществляет своему ближайшему соседу вниз по потоку данных.
Получив маркер, станция анализирует его и при отсутствии у неё данных для передачи обеспечивает его продвижение к следующей станции. Станция, которая имеет данные для передачи, при получении маркера изымает его из кольца, что даёт ей право доступа к физической среде и передачи своих данных. Затем эта станция выдаёт в кольцо кадр данных установленного формата последовательно по битам. Переданные данные проходят по кольцу всегда в одном направлении от одной станции к другой. Кадр снабжён адресом назначения и адресом источника.
Все станции кольца регенерируют кадр побитно, как повторители. Если кадр проходит через станцию назначения, то распознав свой адрес, эта станция копирует кадр в свой внутренний буфер и вставляет в кадр признак подтверждения приёма. Станция, пославшая кадр данных в кольцо, при обратном его получении с подтверждением приёма изымает этот кадр из кольца и передаёт в сеть новый маркер для обеспечения возможности другим станциям сети передавать данные. Такой алгоритм доступа применяется в сетях Token Ring со скоростью 4 Мбит/с.
Время владения разделяемой средой сети ограничивается временем удержания маркера, после истечения которого станция обязана прекратить передачу собственных данных и передать маркер далее по кольцу. Обычно время удержания маркера по умолчанию равно 10 мс. Для сетей со скоростью передачи 4 Мбит/с максимальный размер кадра равен 4 Кбайт, а для сетей 16 Мбит/с – 16 Кбайт. При этом за 10 мс при скорости 4 Мбит/с можно передать 5 Кбайт, а при скорости 16 Мбит/с – 20 Кбайт.
В сетях Token Ring 16 Мбит/с используется другой алгоритм доступа к кольцу, называемый алгоритмом раннего освобождения маркера. В соответствии с ним станция передаёт маркер доступа следующей станции сразу же после окончания передачи последнего бита кадра, не дожидаясь возвращения по кольцу этого кадра с битом подтверждения приёма. В этом случае пропускная способность кольца используется более эффективно, т.к. по кольцу одновременно продвигаются кадры нескольких станций. Однако свои кадры в каждый момент времени может генерировать только одна станция -– та, которая в данный момент владеет маркером доступа. Остальные станции в это время только повторяют чужие кадры, так что принцип разделения кольца во времени сохраняется, ускоряется только процедура передачи владения кольцом.
Для различных видов сообщений, передаваемым кадрам могут назначаться различные приоритеты: от 0 (низший) до 7 (высший). Решение о приоритете конкретного кадра принимает передающая станция. Маркер также всегда имеет некоторый уровень текущего приоритета. Станция имеет право захватить переданный ей маркер только в том случае, если приоритет кадра, который она хочет передать выше приоритета маркера. В противном случае станция обязана передать маркер следующей по кольцу станции.
