Différence entre réseau BNC et Token Ring : principes, fonctionnement et comparaison

Les protocoles TOKEN RING et TOKEN BUS appartiennent à la famille d'accès déterministe au réseau. A l'exemple de toute méthode déterministe, il existe pour ces deux protocoles la notion de distribution d'un droit à émettre. La particularité ici réside dans une gestion du droit à émettre complètement décentralisé, ceci est rendu possible par l'utilisation du jeton. Le jeton est une trame spéciale qui doit circuler sur le réseau tant qu'aucune station ne s'en saisisse. C'est la station qui détient le jeton à un instant précis qui possède le droit à émettre ses trames d'information pendant un temps limité.

Vue générale et historique

Le TOKEN ring est le protocole le plus répandu après Ethernet. Il a été développé par IBM. Sa popularité est due au fait qu'il fonctionne avec les produits IBM et les produits non IBM. Token Ring et Token Bus reposent sur le principe de passage de jeton et forment des anneaux logiques pour l'accès au support.

Architecture et topologie

Le TOKEN ring utilise la technologie du jeton non adressé sur anneau. L'anneau se présente sous la forme d'un bis unidirectionnel fermé. Dans le cas d'Ethernet s'était bidirectionnel. La station qui souhaite émettre une trame d'information doit attendre que le jeton libre passe au niveau de son répéteur et s'en saisir. Une fois en possession du jeton, elle peut émettre une ou plusieurs trames et marque le jeton occupé dans la trame concernée. La trame circule le long de l'anneau de station en station (principe de diffusion). Chacune des stations destinataires recopie cette trame et y positionne '1' ou plusieurs bits pour indiquer le statut de réception et la réinjecte dans la boucle. C'est l'adresse contenue dans une trame en circulation dans l'anneau qui détermine la ou les destinations.

La trame d'information revient à l'émetteur, qui retire alors la trame de l'anneau et libère le jeton. Sinon la trame continue à circuler jusqu'à ce qu'elle atteigne son destinataire ou qu'elle soit détruite après un nombre de passages. Dans l'anneau, les répéteurs sont reliés 2 à 2 en liaison point à point de manière à former une boucle. Le répéteur amplifie et régénère les signaux reçus sur chacun des segments de câbles. Nous notons l'absence du préambule dans le format de trame MAC afin d'éviter sa perte dans le réseau.

Token Ring et MAU

Dans Token Ring, les stations se connectent souvent à un concentrateur central appelé MAU (Multipoint Access Unit). Le MAU sert de conduit pour la transmission des données dans un modèle d'anneau logique, même si les connexions physiques prennent la forme d'une étoile. Le MAU facilite l'ajout ou la suppression de nœuds et protège contre certaines défaillances.

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Champs et structure des trames

Le champ AC permet l'accès au support car il contient le TOKEN bit; celui-ci est le discriminant entre les deux types de trame. Lorsque TOKEN bit=0 on obtient le jeton; lorsque TOKEN bit=1 trame d'information. Le champ FC (Frame Control) décrit le type de trame et ses particularités. Le champ DA (Destination Address) identifie le destinataire, le champ SA (Source Address) identifie l'émetteur. Le champ RI (Routing Information) permet le routage par la station source lorsque le paquet traverse des ponts. Le champ INFO est de longueur variable mais la contrainte principale est que le temps de transmission doit être strictement inférieur au temps maximum de détention du jeton par la station. Le champ FCS (Frame Check Sequence) permet de vérifier l'intégrité de la trame. Si le bit I vaut 0, une seule trame est transmise; si I vaut 1, plusieurs trames peuvent être en cours de transmission. Si E=1, une erreur est détectée sur la trame.

Comparaison avec Ethernet et autres approches

1. Accès et déterminisme : Token Ring offre un déterminisme par tour de rôle via le jeton, contrairement à Ethernet qui est probabiliste et utilise CSMA/CD pour la détection de collision. Le Jeton Ring élimine les collisions mais introduit une latence fixe liée au tour d'anneau.
2. Topologie : Token Ring est logiquement en anneau (MAU en étoile physique), alors qu'Ethernet est souvent en topologie bus ou étoile avec des segments câblés variés. Le jeton circule en ordre autour de l'anneau, indépendamment de la façon dont les nœuds sont physiquement connectés.
3. : Token Ring se concentre historiquement autour des produits IBM et des réseaux LAN « à jeton », alors qu'Ethernet est devenu la norme dominante grâce à des débits croissants et à des coûts réduits.

Variantes et débits

Token Ring existe en variantes avec des débits compatibles 4 ou 16 Mbps dans les usages historiques IBM/IEEE 802.5. Token Ring 1 et Token Ring 3 décrivent des configurations avec des capacités et des coûts différents, allant de réseaux plus importants (jusqu'à 260 stations) à des options plus économiques (jusqu'à 72 appareils). La topologie physique peut être étoile via MAU, tout en conservant une anneau logique.

Token Bus et comparaison générale

Le Token Bus est une continuation du concept Token Ring mais sur un support en bus et non en anneau physique. Dans Token Bus, un jeton circule et les stations émettent lorsque le jeton passe, tout en conservant les propriétés déterministes et d'accès sans collision. À l'inverse, le Bus Ethernet/Twisted Pair ne suit pas le même mécanisme et s'appuie sur des techniques de contrôle d'accès différentes selon le protocole utilisé (par ex., CSMA/CD dans les premiers réseaux Ethernet).

Évolution et état actuel

En pratique moderne, Token Ring est devenu obsolète et Ethernet domine largement les LAN filaires. Cependant, Token Ring et FDDI ont inspiré des concepts utiles comme le passage de jeton et les mécanismes de gestion de l'accès, qui restent pertinents pour comprendre les limites des topologies et les besoins de déterminisme dans certains environnements industriels ou temps réel.

Tableau récapitulatif

À quoi cela ressemble en pratique

Anneau logique: les données circulent de station en station via le jeton. Anneau physique: les connexions réelles peuvent être en étoile via MAU, mais la logique du réseau demeure un anneau. Le jeton contient une adresse destinataire et est passé explicitement de l'émetteur au récepteur, qui peut répondre ou non selon le protocole. Le moniteur actif et les mécanismes de récupération gèrent les défaillances et garantissent la continuité du service.

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Pour un examen rapide, on peut retenir que Token Ring offre un accès déterministe et sans collisions grâce au jeton, mais que son adoption a été dépassée par Ethernet, plus flexible et économique, surtout pour les débits croissants et les infrastructures modernes.

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