¿Qué es Token Ring?

El token ring es un red de área local (LAN) tecnología que utiliza un protocolo de paso de tokens para gestionar el acceso a la red. A diferencia de Ethernet, donde los dispositivos compiten por ancho de bandaEl token ring garantiza una comunicación ordenada al permitir que solo el dispositivo que contiene el token dato transmitido.

¿Qué es Token Ring?

Token Ring es un protocolo y una topología de red que funciona mediante un método de paso de tokens para controlar el acceso a la red. Desarrollado por IBM a principios de la década de 1980, se convirtió en un estándar IEEE 802.5 y se utilizó ampliamente en entornos empresariales antes de ser reemplazado por Ethernet. La tecnología se basa en una topología de anillo, donde los dispositivos de red están conectados en una configuración circular y los datos fluyen en una dirección a lo largo del anillo.

Una característica clave del token ring es su método de acceso determinista, que evita las colisiones de datos y garantiza un rendimiento de red predecible. En lugar de que varios dispositivos compitan por oportunidades de transmisión, un paquete de control especial, conocido como token, circula por la red. Solo el dispositivo que posee el token puede enviar datos, después de lo cual libera el token para que lo use el siguiente dispositivo. Este mecanismo de acceso controlado mejora la eficiencia en entornos de alto tráfico y reduce la probabilidad de que se produzcan colisiones. paquete perdido o retransmisiones.

Tipos de Token Ring

Las redes Token Ring existen principalmente en diferentes implementaciones según la velocidad, la topología y la conectividad física. A continuación, se presentan los principales tipos de redes Token Ring.

1. Anillo de token de 4 Mbps

Este fue el estándar original de IBM Token Ring, que operaba a una velocidad de transferencia de datos de 4 megabits por segundo (Mbps). Utilizaba una topología de anillo con cableado en estrella, donde los dispositivos se conectaban a través de una unidad de acceso multiestación (MAU) central, pero seguían una estructura de anillo lógica para transmisión de datosEsta implementación fue ampliamente adoptada en entornos empresariales en los primeros años de la red Token Ring.

2. Anillo de token de 16 Mbps

Una versión mejorada del 4 Mbps El estándar Token Ring de 16 Mbps mejoró significativamente el rendimiento de la red y se convirtió en la implementación dominante a fines de los años 1980 y 1990. Esta versión introdujo mejoras como la liberación temprana de tokens, que permitió que la red fuera más eficiente al permitir que se enviara un nuevo token tan pronto como el marco de datos anterior hubiera completado la transmisión.

3. Red en anillo de alta velocidad (HSTR) de 100 Mbps

Posteriormente, IBM desarrolló el sistema Token Ring de alta velocidad (HSTR) de 100 Mbps para competir con las tecnologías de Ethernet rápida. Esta versión aumentó significativamente las velocidades de transferencia de datos, pero no logró una adopción generalizada debido a los rápidos avances y las ventajas de costo de las soluciones basadas en Ethernet.

4. FDDI (Interfaz de datos distribuidos por fibra)

Si bien no es estrictamente una implementación de Token Ring, FDDI es una tecnología de red relacionada que sigue un mecanismo de transmisión de tokens de doble anillo. FDDI, que funciona a 100 Mbps a través de cables de fibra óptica, se utilizó principalmente para redes troncales En grandes organizaciones, proporcionaba redundancia mediante el uso de dos anillos contrarrotativos para garantizar la continuidad de la red en caso de falla.

5. Bus de tokens (IEEE 802.4)

Aunque no es un verdadero token ring, Token Bus es otro estándar de red de paso de tokens que opera en una topología de bus en lugar de un anillo. Fue diseñado para aplicaciones industriales y utilizó un esquema lógico de paso de tokens, pero nunca logró una adopción generalizada como Ethernet o Token Ring.

¿Cómo funciona Token Ring?

El sistema Token Ring funciona mediante un protocolo de transmisión de tokens que garantiza una comunicación ordenada y sin colisiones entre los dispositivos de una red. La red sigue una topología de anillo lógica, en la que los datos viajan en una dirección a través de nodos conectados. Así es como funciona:

1. Circulación de tokensUn pequeño paquete de datos llamado "token" circula continuamente por la red. El token es una trama especial que otorga permiso para transmitir datos. Si ningún dispositivo necesita enviar datos, el token sigue circulando libremente.
2. Transmisión de datosCuando un dispositivo tiene datos para enviar, espera a que llegue el token. Una vez que lo recibe, lo modifica para indicar que está en uso y agrega los datos junto con la dirección del destinatario. Luego, la trama modificada se transmite por el anillo.
3. Recepción y reconocimiento de tramaLa trama de datos viaja secuencialmente a través de cada dispositivo del anillo hasta que llega al destinatario previsto. El dispositivo receptor copia los datos y marca la trama como "leída". La trama continúa viajando por el anillo hasta que llega nuevamente al remitente.
4. Eliminación del marco y liberación del tokenUna vez que el remitente recibe el marco devuelto, lo elimina de la red y genera un nuevo token gratuito, lo que permite que el siguiente dispositivo en la red transmita datos si es necesario.
5. Gestión y recuperación de fallosLas redes de token ring incluyen mecanismos integrados para detectar fallas, como tokens perdidos o nodos inactivos. Si la red detecta que falta un token, una estación de monitoreo designada genera uno nuevo, lo que garantiza un funcionamiento continuo.

Ejemplo de Token Ring

Imagine una oficina corporativa donde varios empleados utilizan computadoras de escritorio conectadas a una red Token Ring para compartir archivos y acceder a una base de datos centralizada. La red consta de 10 computadoras conectadas a través de una unidad de acceso multiestación, que forman un anillo lógico.

Así es como funciona en la práctica:

1. Circulación de tokens. Un token se mueve continuamente por la red, pasando de una computadora a la siguiente en un orden secuencial.
2. Enviando datos. Si el empleado A desea enviar un documento al empleado B, su computadora espera el token. Una vez que llega el token, la computadora lo modifica para indicar la transmisión y adjunta el documento.
3. Transmisión de datos. Los datos viajan a lo largo del anillo, pasando por cada computadora conectada. Cuando llegan a la computadora del Empleado B, la interfaz de red copia el archivo mientras permite que la trama continúe su viaje.
4. Reconocimiento y liberación del token. La computadora del empleado B marca la trama como "recibida" y, cuando llega nuevamente al empleado A, se elimina de la red. Luego se libera un nuevo token, lo que permite que otra computadora envíe datos.
5. Comunicación sin colisiones. Como solo un dispositivo puede transmitir a la vez, no hay colisiones de datos, lo que garantiza un rendimiento de red estable y predecible.

Ventajas y desventajas de una red Token Ring

Esta sección explora las principales ventajas y desventajas del token ring para proporcionar una comprensión clara de su eficacia y desafíos.

¿Cuáles son las ventajas de Token Ring?

El token ring ofrece varias ventajas, en particular para mantener una comunicación de red estable y sin colisiones. Entre ellas, se incluyen las siguientes:

• Transmisión de datos sin colisionesEl sistema Token Ring utiliza un mecanismo de transmisión de tokens controlado, lo que garantiza que solo un dispositivo transmita a la vez. Esto elimina las colisiones de datos y hace que el rendimiento de la red sea más estable y predecible, especialmente en condiciones de tráfico intenso.
• Utilización eficiente del ancho de bandaA diferencia de Ethernet, donde los dispositivos compiten por el ancho de banda, Token Ring ofrece un método de comunicación estructurado. Esto da como resultado un uso eficiente de los recursos de la red, lo que reduce las retransmisiones y mejora el rendimiento general.
• Acceso determinista a la redDado que los dispositivos transmiten datos solo cuando poseen el token, Token Ring proporciona acceso determinista, lo que significa que los retrasos de la red se pueden predecir con precisión. Esto lo hace ideal para aplicaciones sensibles al tiempo. aplicaciones como la automatización industrial y las transacciones financieras.
• Mejor rendimiento en entornos de alto tráficoSi bien las redes Ethernet pueden congestionarse debido a la transmisión basada en colisiones, Token Ring mantiene un rendimiento constante, incluso cuando aumenta la carga de la red. Esto lo hace adecuado para aplicaciones empresariales que requieren una comunicación estable y predecible.
• Detección y recuperación de errores integradaEl sistema Token Ring incluye mecanismos para detectar fallas en la red, como tokens perdidos o nodos inactivos. Una estación de monitoreo designada ayuda a administrar la generación de tokens y el estado de la red, lo que garantiza un funcionamiento ininterrumpido.
• Acceso justo para todos los dispositivosDado que el token circula de forma secuencial, todos los dispositivos tienen la misma oportunidad de transmitir datos. Esto evita la monopolización del ancho de banda por parte de un solo dispositivo, lo que promueve un uso justo en toda la red.

¿Cuáles son las desventajas de Token Ring?

Si bien Token Ring ofrece una transmisión de datos confiable y sin colisiones, también tiene limitaciones que contribuyeron a su declive en favor de Ethernet. Entre ellas se incluyen:

• Mayor costoEl token ring requiere especialización hardware, incluidos los adaptadores de red y una unidad de administración de red (MAU), lo que la hace más cara que las alternativas basadas en Ethernet. El costo de mantenimiento y actualización de la red también se suma a su carga financiera.
• Configuración y mantenimiento complejosA diferencia de Ethernet, que admite configuraciones plug-and-play más simples, las redes Token Ring requieren una configuración y una gestión cuidadosas. La resolución de problemas como la pérdida de tokens o las fallas de la red puede ser más complicada en comparación con Ethernet.
• Velocidades más lentas en comparación con EthernetLas primeras redes Token Ring operaban a 4 o 16 Mbps, mientras que las versiones posteriores alcanzaban los 100 Mbps. Sin embargo, Ethernet superó rápidamente estas velocidades, alcanzando 1 Gbps y más, lo que hizo que Token Ring quedara obsoleto para las redes de alto rendimiento.
• Escalabilidad limitacionesLa expansión de una red de token ring requiere MAU adicionales y una reconfiguración estructurada, lo que la hace más compleja y menos costosa. flexible que Ethernet, lo que permite un fácil crecimiento de la red con conmutadores y concentradores.
• Punto único de fallo riesgosDado que el sistema Token Ring depende de una ruta de datos continua, una falla en un solo dispositivo o conexión puede interrumpir toda la red. Si bien algunas implementaciones utilizan mecanismos de tolerancia a fallas, estos aumentan el costo y la complejidad generales.
• Disminución del apoyo de la industriaCon el ascenso de Ethernet como el estándar de red dominante, los fabricantes gradualmente dejaron de ofrecer hardware y soporte para redes Token Ring. Esto hizo que fuera cada vez más difícil para las organizaciones mantener y actualizar sus redes Token Ring.

Velocidad del Token Ring

Las redes Token Ring fueron diseñadas inicialmente para operar a velocidades de 4 Mbps y luego se mejoraron a 16 Mbps, que se convirtió en el estándar más ampliamente adoptado. Para competir con las velocidades cada vez mayores de Ethernet, IBM introdujo el HSTR de 100 Mbps, pero no logró una adopción generalizada debido al creciente predominio de las soluciones basadas en Ethernet, que eran más rentables y escalables.

A diferencia de Ethernet, que evolucionó continuamente para soportar 1 Gbps y más, las limitaciones de velocidad de Token Ring, junto con sus mayores costos de infraestructura y complejidad, llevaron a su declive. Si bien su mecanismo estructurado de transferencia de tokens garantizaba una comunicación estable y sin colisiones, su incapacidad para igualar los rápidos avances de Ethernet en velocidad y eficiencia finalmente lo volvió obsoleto en los entornos de redes modernos.

Comparación de Token Ring

A continuación se presenta una descripción general comparativa de Token Ring y otros protocolos de red.

¿Cuál es la diferencia entre Token Ring y Ethernet?

La principal diferencia entre Token Ring y Ethernet radica en cómo gestionan el acceso a la red y la transmisión de datos.

El sistema Token Ring utiliza un mecanismo de transmisión de tokens controlado, en el que solo el dispositivo que posee el token puede transmitir datos, lo que garantiza un proceso de comunicación ordenado y sin colisiones. Por el contrario, Ethernet funciona con un método basado en contención, que originalmente utilizaba acceso múltiple con detección de colisiones (CSMA/CD), en el que los dispositivos compiten por el acceso y retransmiten datos en caso de colisiones.

Si bien el token ring ofrece un rendimiento predecible y un acceso justo, requiere hardware especializado, lo que lo hace más costoso y complejo de escalar. Ethernet, por otro lado, se convirtió en el estándar de red dominante debido a su menor costo, velocidades más altas y mayor flexabilidad, superando eventualmente a Token Ring tanto en rendimiento como en adopción.

¿Cuál es la diferencia entre Token Ring y Bus?

La diferencia entre una topología Token Ring y una topología de bus radica principalmente en su estructura de red y en los métodos de transmisión de datos.

Token ring sigue una topología de anillo lógica, donde los datos fluyen en una ruta circular y los dispositivos se comunican mediante un protocolo de paso de token, lo que garantiza que solo un dispositivo transmita a la vez para evitar colisiones.

Por el contrario, una topología de bus consta de un único cable central (bus) que conecta todos los dispositivos y transmite datos a todos los nodos. En una red de bus, pueden producirse colisiones si varios dispositivos transmiten simultáneamente, lo que requiere mecanismos de detección o prevención de colisiones como CSMA/CD.

Si bien el token ring proporciona una comunicación estructurada y sin colisiones, requiere hardware especializado y su implementación es más costosa. La topología de bus es más simple y económica, pero puede sufrir problemas de rendimiento a medida que aumenta el tráfico. Además, una falla en el cable principal puede interrumpir toda la red.

¿Cuál es la diferencia entre Token Ring y FDDI?

La principal diferencia entre el sistema Token Ring y el FDDI (interfaz de datos distribuidos por fibra) radica en su topología, velocidad de transmisión y medio físico. El sistema Token Ring se implementa normalmente utilizando una topología de anillo único y funciona sobre cables de cobre blindados o de par trenzado a velocidades de 4 Mbps o 16 Mbps (las versiones posteriores alcanzan los 100 Mbps). Por el contrario, el FDDI utiliza una topología de anillo doble, donde los datos fluyen en dos anillos que giran en sentido contrario, lo que proporciona tolerancia a fallos, y funciona a 100 Mbps sobre cables de fibra óptica, lo que lo hace más adecuado para redes troncales de alta velocidad.

Otra diferencia clave es el tamaño y la confiabilidad de la red. El token ring está limitado a una cantidad menor de dispositivos por anillo y puede experimentar fallas en la red si se interrumpe un dispositivo o una conexión, a menos que se utilice una configuración tolerante a fallas. FDDI, con su red de doble anillo, redundanciaPuede mantener el funcionamiento incluso si falla un anillo, lo que lo hace más confiable para redes empresariales y metropolitanas de gran escala.

Debido a estas ventajas, la FDDI se utilizaba habitualmente para redes troncales de alta velocidad, mientras que la tecnología Token Ring se utilizaba principalmente en entornos de oficina. Sin embargo, ambas tecnologías acabaron siendo sustituidas por Gigabit Ethernet, que ofrecía velocidades más altas, costes más bajos y mayor escalabilidad.