トークンパッシング：ネットワーク通信のための制御アクセス方式

仕組み

原理は単純である。トークンは、送信許可を伝える特別な信号またはフレームである。トークンはネットワークのトポロジー内を移動し、多くの場合は論理リングとして実装される。各装置は順番にトークンを受け取り、許容された分まで送信を行った後、次の装置へトークンを渡す。これにより、衝突の原因となる同時送信を防ぎ、共有媒体への秩序あるアクセス方式を実現する。

規則、タイミング、回復

実用的な実装では、トークンの挙動を定める一連の規則を定義する。これには、局がトークンを保持できる時間、保持中に送信できるデータ量の上限、トークンが検出されない場合の処置、重複したトークンからの回復方法が含まれる。一般的な回復機構としては、欠落したトークンを再生成する監視局や、余分なトークンを検出して破棄する検査がある。これらの制御方針は、システムの公平性を維持し、デッドロックを回避するうえで不可欠である。

歴史と代表例

トークンに基づくアクセスは、初期のローカルエリアネットワーク標準および独自システムで重要な位置を占めた。広く知られる例として、ARCNETとトークンリング技術がある。トークンリングは標準化され、予測可能な動作特性により企業環境で広く使用された。一方、ARCNETは小規模LANや組込み用途で利用された。この基本的な考え方は、決定論的なタイミングが求められる他の標準や一部の産業用フィールドバスにも影響を与えた。

利点と制約

トークンパッシングは決定論的なアクセスを提供し、多くの負荷条件で衝突のない効率的な動作を可能にする。そのため、予測可能な遅延と公平性が重要な場面で有用である。プロトコルがアクセスを明示的に制御するため、拡張時の挙動も予測しやすい。しかし、トークンの消失、トークンの重複、ノード障害は、検出・回復機構がなければサービスを中断させうるため、複雑さも増す。また、ノードはトークンを受け取る順番を待たなければならず、局数の増加に伴って遅延が大きくなることがある。

用途と区別

今日、トークンパッシングは、衝突検出方式やスイッチド・ファブリックを採用する汎用イーサネットネットワークでは一般的ではない。しかし、特殊なシステムでは概念的または実際的に利用され続けている。アクセス保証が重要な一部の産業用ネットワークやレガシーLANでは、トークンプロトコルが採用されている。より広い概念やプロトコルの詳細については、一般的な通信に関する文献、電気通信の資料、伝送およびネットワークのアクセス方式を解説する資料を参照できる。実装上の問題やトークンフレーム形式については、データ転送に関する技術文献、ならびに管理上の規則を扱う実装ガイドや標準に記載された回復戦略を参照する。