[發明專利]一種基于令牌幀的以太網傳輸方法和系統

有效

• 申請號: 201210062645.9
• 申請日: 2012-03-12
• 公開（公告）號: CN102624620A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 黃鸝聲
• 申請（專利權）人: 四川銀海天怡信息技術有限公司
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于網絡通信領域，具體涉及一種基于令牌幀的以太網傳輸方法和系統。

背景技術

目前存在多種傳輸網技術：以太網、令牌網、時間驅動以太網(TTE)。

廣泛使用的以太網是自由競爭網絡，各個終端可以任意向網絡發送數據包，網絡向終端提供best-effort服務，造成終端之間的網絡資源不公平，帶寬濫用，鏈路擁塞，端到端服務質量無法保證的問題。

令牌網絡采用令牌來控制信道的使用，確保在同一時刻只有一個節點能夠獨占信道。當環上節點都空閑時，令牌繞環行進。節點計算機只有取得令牌后才能發送數據幀，因此不會發生碰撞。由于令牌在網環上是按順序依次傳遞的，因此對所有入網計算機而言，訪問權是公平的。但令牌網最大的缺點是令牌的維護困難，必須設置專門的主機來檢測和管理令牌，令牌的丟失會導致網絡不可用的問題。

時間觸發以太網(TTE)在以太網的基礎上使用同步協議，采用時分多路方式，將信道的使用權劃分為多個相等的時間片TS(timeslice)，每個節點在一個時間周期T內都能夠獲得一個時間片TS用于發送數據，從而保證各個節點的公平性和避免同時發送的沖突。該技術能夠實現公平傳輸，也能夠避免擁塞，但缺點在于時鐘同步困難而且精度不高，而且空閑的節點會浪費大量的時間片TS，導致資源利用率不高。

在目前的傳輸網絡環境下，現有的網絡傳輸協議不能很好的利用通信信道，如何合理而方便地共享通信信道資源，為用戶提供更加富有確定性、高效率的數據傳輸服務，成為研究的熱點。

目前廣泛使用的以太網采用帶沖突檢測的載波幀聽多路訪問(CSMA/CD)機制。CSMA/CD是一種分布式介質訪問控制協議，網絡中的各個節點都能獨立地決定數據幀的發送與接收。每個站在發送數據幀之前，首先要進行載波監聽，只有介質空閑時，才允許發送幀。這時，如果兩個以上的節點同時監聽到介質空閑并發送幀，則會產生沖突現象，這使發送的幀都成為無效幀，發送隨即宣告失敗。每個站必須有能力隨時檢測沖突是否發生，一旦發生沖突，則應停止發送，以免介質帶寬因傳送無效幀而被白白浪費，然后隨機延時一段時間后，再重新爭用介質，重發送幀。以太網中節點都可以看到在網絡中發送的所有信息，因此，我們說以太網是一種廣播網絡。當以太網中的一臺主機要傳輸數據時，它將按如下步驟進行：

1)監聽信道上是否有信號在傳輸。如果有的話，表明信道處于忙狀態，就繼續監聽，直到信道空閑為止；

2)若沒有監聽到任何信號，就傳輸數據；

3)傳輸的時候繼續監聽，如發現沖突則執行退避算法，隨機等待一段時間后，重新執行步驟1(當沖突發生時，涉及沖突的計算機會返回到監聽信道狀態。注意：每臺計算機一次只允許發送一個包，一個擁塞序列，以警告所有的節點)

4)若未發現沖突則發送成功，所有計算機在試圖再一次發送數據之前，必須在最近一次發送后等待9.6微秒(以10Mbps運行)。

以太網的這種盡力而為的工作方式會造成終端之間的網絡資源不公平，帶寬濫用，鏈路擁塞，端到端服務質量無法保證的問題。

令牌網使用一種標記數據作為令牌，它始終在環上傳輸。由A、B、C三臺計算機組成的一個令牌網。如果A、B、C要同時往外發送數據包，就會形成沖突，所以必須要有令牌。哪臺機器獲得令牌便能發送數據，數據發送完成后，再把令牌送給要發送數據的那臺機器。令牌在工作中有“閑”和“忙”兩種狀態。“閑”表示令牌沒有被占用，即網中沒有計算機在傳送信息；“忙”表示令牌已被占用，即網中有信息正在傳送。希望傳送數據的計算機必須首先檢測到“閑”令牌，將它置為“忙”的狀態，然后在該令牌后面傳送數據。當所傳數據被目的節點計算機接收后，數據被從網中除去，令牌被重新置為“閑”。令牌環網的缺點是需要維護令牌，一旦失去令牌就無法工作，需要選擇專門的節點監視和管理令牌。由于目前以太網技術發展迅速，令牌網存在固有缺點，令牌在整個計算機局域網已不多見。