令牌環(huán)

在計(jì)算機(jī)科學(xué)和網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，令牌環(huán)（Token Ring）是一種常見(jiàn)的局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。作為早期以太網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之一，令牌環(huán)通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中傳遞令牌來(lái)協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)包傳輸，具有獨(dú)特的工作方式和優(yōu)點(diǎn)。

1.令牌環(huán)的定義

令牌環(huán)是一種局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和通信協(xié)議，其基本思想是通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中傳遞一個(gè)特殊的“令牌”來(lái)控制數(shù)據(jù)包的傳輸。只有持有令牌的設(shè)備才能發(fā)送數(shù)據(jù)包，確保網(wǎng)絡(luò)通信的順序和有效性。

工作原理

• 令牌傳遞：令牌在網(wǎng)絡(luò)中按照固定的方向傳遞，每個(gè)設(shè)備接收到令牌后可以選擇發(fā)送數(shù)據(jù)包或?qū)⒘钆评^續(xù)傳遞給下一個(gè)設(shè)備。
• 發(fā)送機(jī)制：設(shè)備只有在持有令牌時(shí)才能發(fā)送數(shù)據(jù)包，其他設(shè)備需要等待輪到它們持有令牌時(shí)才能發(fā)送數(shù)據(jù)。

2.令牌環(huán)的優(yōu)點(diǎn)

公平性：公平共享：由于令牌環(huán)控制數(shù)據(jù)包傳輸?shù)捻樞?，每個(gè)設(shè)備都能平等地獲得發(fā)送數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)包沖突和競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。

高效性：無(wú)沖突傳輸：令牌環(huán)避免了數(shù)據(jù)包沖突的情況，提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男屎涂煽啃裕档土藬?shù)據(jù)丟失的可能性。

簡(jiǎn)單性：操作簡(jiǎn)單：令牌環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制相對(duì)簡(jiǎn)單，易于管理和維護(hù)，減少了網(wǎng)絡(luò)配置和故障排除的復(fù)雜性。

3.令牌環(huán)的缺點(diǎn)

單點(diǎn)故障：令牌丟失：如果令牌在傳輸過(guò)程中丟失或損壞，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)受到影響，造成數(shù)據(jù)包的堵塞和延遲。

擴(kuò)展性限制：節(jié)點(diǎn)增加：隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加，令牌環(huán)的效率可能會(huì)下降，因?yàn)榱钆菩枰?jīng)過(guò)更多的節(jié)點(diǎn)才能完成一輪傳遞。

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4.歷史發(fā)展

a. 發(fā)展歷程

• 20世紀(jì)80年代，IBM開(kāi)發(fā)了第一個(gè)商用令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)，被廣泛應(yīng)用于企業(yè)內(nèi)部通信和數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。
• 隨著以太網(wǎng)等技術(shù)的崛起，在1990年代后期和21世紀(jì)初，令牌環(huán)漸漸被淘汰，以太網(wǎng)取代了其在局域網(wǎng)中的主導(dǎo)地位。

5.令牌環(huán)的應(yīng)用場(chǎng)景

• 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)：令牌環(huán)曾經(jīng)在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用，用于連接各種工作站和服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和通信。
• 控制系統(tǒng)：在一些控制系統(tǒng)中，令牌環(huán)被用于確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樞蚝涂煽啃?，例?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E5%B7%A5%E4%B8%9A%E8%87%AA%E5%8A%A8%E5%8C%96/">工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)和實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。
• 學(xué)術(shù)研究：令牌環(huán)在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域也有一定應(yīng)用，特別是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪M和分析。

令牌環(huán)作為一種早期網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在其發(fā)展歷程中發(fā)揮了重要作用。雖然在今天的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下逐漸被更為先進(jìn)和靈活的技術(shù)所取代，但令牌環(huán)的優(yōu)點(diǎn)（如公平性和高效性）仍然值得我們關(guān)注和借鑒。