トークンリング：トークンパッシングLANプロトコルとその歴史

仕組み

トークンリングネットワークでは、トークンは論理リング上で一つの局から次の局へ順番に移動する短いフレームである。送信するデータがない局は、単にトークンを転送する。送信が必要な局はトークンを取得し、データフレームを付加してトークンをビジー状態としてマークする。フレームはその後リングを一周し、各局が順に確認する。宛先となる受信局はフレームをコピーし、通常は受信を示す応答ビットを設定する。送信元の局は自身のフレームが戻ってきたことを確認すると、そのフレームを取り除き、ほかの局が送信できるよう新しい空きトークンを解放する。

特性と構成要素

• 衝突回避：送信できるのはトークン保持者だけであるため、媒体上でフレームが衝突しない。
• トポロジー：論理的にはリングであるが、多くの導入環境では中央のコンセントレータ、またはマルチステーション・アクセス・ユニット（MAU）を用いたスター配線の物理レイアウトが採用された。MAUは内部で局をリング順に接続する。
• 性能：トークンリングの実装は一般に固定速度で動作し、歴史的に普及した代表的な方式は4 Mbpsおよび16 Mbpsであった。サービス品質を支援するため、優先度および予約のフィールドも備えていた。
• フレーム処理：フレームは送信者によって取り除かれるまでリングを循環する。完全性検査と状態ビットは、配送およびエラー状態の管理に役立つ。

歴史と発展

トークンパッシングの概念は商用LANより以前から存在したが、IBMは1970年代にトークンリングを標準化して普及させ、独自仕様、後には標準化された仕様を通じて発展させた。秩序あるアクセスと、負荷時にも予測可能な挙動を示すことから、企業環境で支持を得た。時間の経過とともに、他のネットワーク層との相互運用性や大規模導入向けの管理機能を含め、業界標準と実装は進化した。

用途、利点、衰退

トークンリングは、一貫した遅延と決定論的なアクセスが重視される環境で、ワークステーション、サーバー、プリンターを接続する業務用ネットワークに使用された。利点には、秩序ある媒体アクセス、ホスト間の公平性、組み込みの優先度処理がある。一方で、トークンリングネットワークは競合するソリューションより導入および保守の費用が高くなる傾向があった。より高い実効帯域幅、低い機器費用、より簡易な配線を実現するスイッチド・イーサネット技術が進歩すると、イーサネットが大半のLANで主流の選択肢となった。比較についてはイーサネットを参照。

主な相違点

トークンリングは、イーサネットの従来のCSMA/CD方式とは異なる。トークンリングは設計上衝突を防ぐのに対し、CSMA/CDは競合を許容し、衝突を検出する。物理的には、トークンリングの導入形態は真のリングにも、MAUを備えたスター配線方式にもなり得るが、論理的には常にリングの意味論を維持する。またトークン機構は優先度の調停を可能にし、特定のトラフィッククラスがベストエフォート型トラフィックより早くアクセスを得られるようにした。

LAN技術の概要とトークンパッシングの位置付けについてはローカルエリアネットワークを、トークンパッシング方式の一般的な説明についてはトークンパッシングを参照。これらの資料は、ネットワークアクセス方式とプロトコル設計という広い文脈にトークンリングを位置付けるものである。