Token ring – IEEE 802.5

El token ring es una te­c­no­lo­gía de red ya desfasada. Hoy en día, Ethernet domina el mundo de las co­ne­xio­nes LAN por cable. No por estar anticuada, sin embargo, es menos in­te­re­sa­n­te. Además, los antiguos pro­ce­di­mie­n­tos pueden ayudarnos a entender las redes actuales y averiguar por qué la te­c­no­lo­gía se ha de­sa­rro­lla­do como lo ha hecho. Al fin y al cabo, quién sabe, quizá incluso te en­cue­n­tres con un token ring algún día.

La de­no­mi­na­da red token ring no es en realidad una red en anillo, como podría pensarse por su nombre. De hecho, el anillo que se produce es solo de carácter lógico, no físico. Para saber en qué se di­fe­re­n­cian, sigue leyendo.

Antes de que apa­re­cie­se el token ring, ya había na­tu­ra­l­me­n­te redes de or­de­na­do­res. Dichas redes, como ARPANET, no estaban abiertas al público, sino que eran de­sa­rro­lla­das y uti­li­za­das en su mayoría por ciertas in­s­ti­tu­cio­nes para fines propios, de manera que no estaban es­ta­n­da­ri­za­das. A pri­n­ci­pios de los 80, las empresas Procom, Apollo Computer y Proteon fueron las primeras en ofrecer redes token ring al gran público. A ellas se añadió po­s­te­rio­r­me­n­te IBM, que lanzó al mercado un producto propio a mediados de la década.

Gracias a la pro­pa­ga­ción masiva de los or­de­na­do­res IBM, las redes token ring pudieron hacer su entrada triunfal, aunque co­me­n­za­ron a decaer poco después. Y es que también la te­c­no­lo­gía de Ethernet, de­sa­rro­lla­da ya en los 70, empezó a ganar cada vez más po­pu­la­ri­dad en los 80, entre otras cosas, gracias al apoyo de Intel y Xerox. Fi­na­l­me­n­te, Ethernet ganó la batalla de las te­c­no­lo­gías mediante la in­tro­du­c­ción de cables coaxiales finos y eco­nó­mi­cos. IBM había puesto un precio tan alto a la licencia para utilizar el token ring, que resultaba imposible lanzar productos ase­qui­bles al mercado.

Mientras que, al principio, IBM aún intentó convencer al público de las ventajas del token ring, a finales de los 90 ya se había dado por vencida: aunque el IEEE había au­to­ri­za­do es­tá­n­da­res con 100 Mbit/s y con 1000 Mbit/s, el primero se co­me­r­cia­li­zó muy poco y con el segundo no consiguió lanzar al mercado ni un solo producto.

A la pregunta de qué es una red token ring es más fácil responder una vez se sabe lo que no es: una red en anillo. Una topología en anillo está formada, en sentido físico, por una di­s­po­si­ción de or­de­na­do­res en forma de anillo. Cada pa­r­ti­ci­pa­n­te está conectado con sus vecinos por la derecha y por la izquierda, de manera que la red forma un anillo cerrado. En cuanto un ordenador de la LAN se de­s­co­ne­c­ta o falla cualquier conexión entre ellos, la red entera colapsa y no se produce ninguna conexión. Asimismo, si otro ordenador quiere pa­r­ti­ci­par en la red, es necesario in­te­rru­m­pir la LAN, al menos por unos segundos.

Un token ring funciona de forma algo diferente, por eso se dice que solo se basa en una topología de anillo en un sentido lógico. La topología token ring se compone de unidades de acceso a múltiples es­ta­cio­nes (MAU, por las siglas de Mu­l­ti­s­ta­tion Access Units) que permiten la conexión de los or­de­na­do­res en forma de estrella. El di­s­tri­bui­dor es un punto nodal conectado con todos los pa­r­ti­ci­pa­n­tes de la red. No hay, por lo tanto, conexión directa entre los or­de­na­do­res.

No obstante, se habla de un anillo lógico sobre una es­tru­c­tu­ra física de estrella, ya que la tra­n­s­mi­sión de datos se produce, a nivel abstracto, en forma de anillo. Si bien los datos siempre son llevados hasta la MAU, desde allí no se envían a ningún ordenador concreto, sino si­m­ple­me­n­te al siguiente en el orden fijado.

En cualquier red pueden suceder eventos ine­s­pe­ra­dos que, en caso de duda, pueden ponerla a prueba. Un buen protocolo debe tener me­ca­ni­s­mos im­ple­me­n­ta­dos que eviten la avería en tales casos. En un token ring, todos los or­de­na­do­res son monitores stand-by (SM) de forma estándar, pero uno de ellos adopta el papel de monitor activo o active monitor (AM) para vigilar la red. Cualquier ordenador puede adoptar este rol. La decisión de cuáles serán AM y cuáles SM se toma mediante un pro­ce­di­mie­n­to fijo: monitor co­n­te­n­tion, también llamado token claiming. Este pro­ce­di­mie­n­to se inicia cuando una estación se percata de que el actual AM ya no envía el obli­ga­to­rio active monitor present frame al anillo.

Cuando eso ocurre, el protocolo solicita elegir un nuevo monitor activo. El primer ordenador que haya detectado la conducta inade­cua­da del AM empieza a enviar el llamado claim token frame. El siguiente ordenador del anillo compara la dirección MAC del emisor con la propia. Si la dirección de este segundo miembro de la red tiene un valor más alto, cambia el frame por uno propio. Al final solo faltará un ordenador para completar el proceso: si su frame ya ha dado la vuelta al anillo tres veces, sin que ninguna otra estación haya in­te­r­ve­ni­do, se co­n­ve­r­ti­rá en el nuevo monitor activo.

El monitor activo es re­s­po­n­sa­ble de que no haya problemas en el token ring, aunque los monitores stand-by también pueden in­te­r­ve­nir en parte. En las si­guie­n­tes si­tua­cio­nes, la red token ring puede repararse por sí sola:

En cuanto un token pasa por el monitor activo, este activa un te­m­po­ri­za­dor. Si se supera el tiempo es­ta­ble­ci­do (10 mi­li­se­gu­n­dos) sin que el token vuelva a pasar, el AM reconoce un problema en la red y crea un nuevo token libre.

Si una estación enviase un paquete y justo en ese momento fallara el receptor, en teoría el paquete quedaría dando vueltas in­de­fi­ni­da­me­n­te por el anillo, ya que no se en­co­n­tra­ría ninguna estación receptora. Por eso, cuando un paquete pasa por primera vez por el AM, este altera un bit es­pe­cí­fi­co. Si el paquete vuelve a pasar por él, re­co­no­ce­rá por ese bit que el paquete no ha en­co­n­tra­do a su receptor. El AM puede entonces poner el bit a 1 para comprobar que ese paquete ya había pasado por allí. El monitor activo destruye luego el paquete y crea un nuevo token libre.

En una topología de anillo normal, el fallo en un ordenador o conexión implica la caída de la red entera. En una red token ring, en cambio, la MAU actúa como puente en la interfaz. Los fallos en las es­ta­cio­nes también son re­co­no­ci­dos por sus vecinos directos. Para ello, la estación ubicada justo tras el ordenador dañado envía test frames a su vecino. Entonces, el resto de es­ta­cio­nes se ponen en modo de espera y ninguna de ellas envía datos. Si el nodo que tiene el fallo se percata de que su vecino ha enviado un aviso de error, empezará a hacer un análisis de fallos y saldrá por sí mismo de la red.

El error, sin embargo, también podría estar en la estación inicial. El hecho de que ya no lleguen datos al ordenador puede tener su origen también en un fallo de la tarjeta de red. Por ello, el ordenador pone un te­m­po­ri­za­dor que da su­fi­cie­n­te tiempo al vecino para realizar un autotest. Si una vez pasado ese tiempo siguen sin llegar frames, la estación supone que el error lo tiene ella misma y comienza también un test.

La estación que tenga el error, si es que no se trata del AM, si­m­ple­me­n­te será eludida en la tra­n­s­mi­sión hasta que se encuentre una solución. Si se trata del AM, en cambio, se inicia el token claiming. Una vez todo vuelve a funcionar, el AM crea un nuevo token y la red vuelve a sus procesos ha­bi­tua­les.

Las ventajas e in­co­n­ve­nie­n­tes de un token ring quedan claros si lo co­m­pa­ra­mos con Ethernet. En pa­r­ti­cu­lar, el concepto del token ring sigue de­s­pe­r­ta­n­do interés por el hecho de que en él no se pueden producir co­li­sio­nes. En una red Ethernet (half duplex), las co­li­sio­nes se co­n­si­de­ran algo normal debido a que las diversas es­ta­cio­nes envían contenido al mismo tiempo. A pesar de que con ayuda de CSMA/CD se regula cómo lidiar con dichas co­li­sio­nes, no se puede evitar una reducción de la velocidad. En un token ring, en cambio, por de­fi­ni­ción no puede haber co­li­sio­nes. El método del token passing impide que varias es­ta­cio­nes envíen datos al mismo tiempo. Ya de por sí, la in­fo­r­ma­ción se mueve en una sola dirección.

Esto compensa, al menos en parte, el in­co­n­ve­nie­n­te de la menor velocidad. Mientras que la te­c­no­lo­gía token ring se ha mantenido en los 16 Mbit/s, ya en aquella época había redes de Ethernet con 100 Mbit/s. Si se compara una red de anillo sencilla con un token ring con MAU, el segundo convence por la fle­xi­bi­li­dad de sus nodos. Añadir or­de­na­do­res sueltos o quitarlos de la red no supone ningún problema. Incluso si las es­ta­cio­nes in­di­vi­dua­les fallan sin previo aviso, la red no peligra. Esto, junto con las efectivas medidas de co­rre­c­ción de fallos, hace de token ring un sistema muy estable.