リングネットワーク

リングネットワークとは、各ノードが他の2つのノードと正確に接続され、各ノードを介して信号が伝わる単一の連続した経路（リング）を形成するネットワークトポロジーです。データはノードからノードへと伝送され、途中の各ノードがすべてのパケットを処理します。

リングは、すべてのトラフィックがリングを時計回りまたは反時計回りのいずれかに移動する単方向、または双方向 ( SONET/SDHなど) のいずれかになります。^{[ 1 ]}単方向リングトポロジーでは、任意の 2 つのノード間に 1 つのパスしか提供されないため、単方向リング ネットワークは、単一のリンクの障害によって中断される可能性があります。^{[ 2 ]}ノードの障害またはケーブルの断線により、リングに接続されているすべてのノードが孤立する可能性があります。これに対応するため、一部のリング ネットワークでは、冗長トポロジーを形成するために「逆回転リング」(C リング) を追加します。断線が発生した場合、パケットはケーブルの終端に到達する前に補完リングに巻き戻され、結果として生じる C リングに沿ってすべてのノードへのパスが維持されます。このような「デュアル リング」ネットワークには、 ITU-TのPSTN電話システム ネットワークシグナリング システム No. 7 (SS7)、空間再利用プロトコル、ファイバー分散データ インターフェイス(FDDI)、レジリエント パケット リング、イーサネット リング保護スイッチングなどがあります。IEEE 802.5ネットワーク（IBM トークン リング ネットワークとも呼ばれる）は、リング トポロジの弱点を完全に回避しています。実際には、物理​​層でスタートポロジを使用し、データリンク層でメディア アクセス ユニット(MAU) を使用してリングを模倣します。リング ネットワークは、ISP がデータ バックホール サービスを提供するために使用され、中央局やヘッドエンドなどの ISP の設備同士を接続します。^{[ 3 ] [ 4 ]}

すべてのシグナリングシステムNo.7（SS7）および一部のSONET/SDHリングは、ノード間に双方向リンクを2組備えています。これにより、リングの複数の箇所でメンテナンスや障害が発生した場合でも、通常は障害箇所を迂回してトラフィックを内側のリングに切り替えることで、外側のリングの主要トラフィックの損失を防ぐことができます。

• すべてのデバイスがトークンにアクセスでき、送信できる非常に整然としたネットワーク
• ネットワーク負荷が高い状況下では、バス型トポロジーよりも優れたパフォーマンスを発揮する。
• コンピュータ間の接続を管理するための中央ノードは不要です。
• デバイスの両側にデバイスが接続されたポイントツーポイントのライン構成（各デバイスは隣接するデバイスに接続されている）のため、デバイスの追加や削除は2つの接続を移動するだけで済むため、設置や再構成が非常に簡単です。
• ポイントツーポイントの回線構成により、障害の特定と分離が容易になります。
• 双方向リングの回線障害に対するリング保護再構成は、スイッチングが上位レベルで行われるため、トラフィックを個別に再ルーティングする必要がなく、非常に高速に実行できます。
• リングトポロジーはネットワーク内の衝突を軽減するのに役立つ。^{[ 5 ]}

• 1台のワークステーションが故障すると、ネットワーク全体に問題が発生する可能性があります。これは、二重リングを使用するか、故障箇所を閉じるスイッチを使用することで解決できます。^{[ 6 ]}
• デバイスの移動、追加、変更はネットワークに影響を与える可能性があります
• 通信遅延はネットワーク内のノード数に正比例する
• 帯域幅はデバイス間のすべてのリンクで共有されます。
• スターよりも構成が難しい：ノードの追加＝リングのシャットダウンと再構成^{[ 7 ]}

リングは、回線、パケット、またはその両方を伝送するために使用できます。SDHリングは回線を伝送します。回線は帯域外シグナリングプロトコルで設定され、パケットは通常、メディアアクセス制御プロトコル（MAC）を介して伝送されます。

メディアアクセス制御（MAC）の目的は、どのステーションがいつ送信するかを決定することです。他のMACプロトコルと同様に、その目的は競合を解消し、公平性を確保することです。リングネットワーク向けのメディアアクセスプロトコルには、スロット式、トークン式、レジスタ挿入式の3つの主要な種類があります。

スロットリングは、リングネットワークの遅延を、永久に回転する大きなシフトレジスタとして扱います。これは、固定サイズのいわゆるスロットにフォーマットされます。スロットは、スロットの先頭にある制御フラグによって、満杯か空かが示されます。送信を希望するステーションは、空いているスロットを待ってからデータを挿入します。他のステーションはデータをコピーしてスロットを解放することも、データを送信元に返送して解放することもできます。送信元がすぐに再利用できないようにすれば、送信元が解放する利点は、他のすべてのステーションが最初にそのスロットを使用する機会を得られるため、帯域幅の占有を回避できることです。スロットリングの最も代表的な例は、ケンブリッジリングです。

• 「トークンリングはリングトポロジーの一例です。」802.5 (トークンリング) ネットワークは、レイヤ 1 ではリングトポロジーを使用しません。トークンリングネットワークは、IBM が開発した技術で、通常はローカルエリアネットワークで使用されます。トークンリング (802.5) ネットワークは、レイヤ 2 ではリングを模倣しますが、レイヤ 1 では物理的にスターを使用します。
• 「リングは衝突を防ぐ」。ここでいう「リング」とは、ケーブルの配置形態のみを指します。IBMトークンリングでは衝突が発生しないのは事実ですが、これはレイヤ2のメディアアクセスコントロール方式によるものであり、物理的なトポロジー（これもスター型であり、リング型ではありません）によるものではありません。衝突を防ぐのは、リングではなくトークンの受け渡しです。
• 「トークンパッシングはリング上で行われます。」トークンパッシングは、レイヤ2のMACサブレイヤで実装される、ケーブルへのアクセスを管理する方法です。リングトポロジは、レイヤ1におけるケーブルのレイアウトです。トークンパッシングは、バス（802.4）、スター（802.5）、またはリング（FDDI）上で実行可能です。トークンパッシングはリングに限定されません。