شبكة رينغ

الشبكة الحلقية هي بنية شبكية تتصل فيها كل عقدة بعقدتين أخريين فقط، لتشكل مسارًا واحدًا متصلًا للإشارات عبر كل عقدة - حلقة. تنتقل البيانات من عقدة إلى أخرى، حيث تعالج كل عقدة على طول المسار كل حزمة بيانات.

يمكن أن تكون الشبكات الحلقية أحادية الاتجاه، حيث تنتقل جميع البيانات إما باتجاه عقارب الساعة أو عكسها حول الحلقة، أو ثنائية الاتجاه (كما في SONET/SDH ). ^{[ 1 ]} ولأن بنية الحلقة أحادية الاتجاه توفر مسارًا واحدًا فقط بين أي عقدتين، فقد تتعطل هذه الشبكات نتيجة عطل في وصلة واحدة. ^{[ 2 ]} وقد يؤدي تعطل إحدى العقد أو انقطاع الكابل إلى عزل جميع العقد المتصلة بالحلقة. وللتغلب على هذه المشكلة، تضيف بعض الشبكات الحلقية "حلقة معاكسة الدوران" (C-Ring) لتشكيل بنية احتياطية: ففي حالة الانقطاع، تُعاد البيانات إلى الحلقة المكملة قبل وصولها إلى نهاية الكابل، مما يحافظ على مسار إلى كل عقدة على طول الحلقة C-Ring الناتجة. وتشمل هذه الشبكات "ذات الحلقة المزدوجة" نظام الإشارة رقم 7 (SS7) لشبكة الهاتف العامة (PSTN ) التابعة للاتحاد الدولي للاتصالات (ITU-T) ، وبروتوكول إعادة الاستخدام المكاني (SPA) ، وواجهة البيانات الموزعة بالألياف (FDDI) ، وحلقة الحزم المرنة ( Resilient Packet Ring ) ، وتقنية تبديل حماية حلقة الإيثرنت (Ethernet Ring Protection Switching ). تتجنب شبكات IEEE 802.5 - المعروفة أيضًا باسم شبكات IBM Token Ring - نقاط ضعف بنية الحلقة تمامًا: فهي تستخدم في الواقع بنية النجمة في الطبقة الفيزيائية ووحدة الوصول إلى الوسائط (MAU) لمحاكاة الحلقة في طبقة ربط البيانات . تستخدم شركات تزويد خدمة الإنترنت شبكات الحلقة لتوفير خدمات نقل البيانات، حيث تربط مرافق مزود خدمة الإنترنت، مثل المكاتب المركزية/محطات البث الرئيسية، ببعضها البعض. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

تحتوي جميع حلقات نظام الإشارة رقم 7 (SS7)، وبعض حلقات SONET/SDH، على مجموعتين من الروابط ثنائية الاتجاه بين العقد. يتيح ذلك إجراء الصيانة أو معالجة الأعطال في نقاط متعددة من الحلقة عادةً دون فقدان حركة البيانات الأساسية على الحلقة الخارجية، وذلك عن طريق تحويل حركة البيانات إلى الحلقة الداخلية بعد نقاط العطل.

• شبكة منظمة للغاية حيث يمكن لكل جهاز الوصول إلى الرمز المميز وفرصة الإرسال
• يُحقق أداءً أفضل من بنية الشبكة التقليدية (الحافلة) تحت ضغط الشبكة العالي
• لا يتطلب عقدة مركزية لإدارة الاتصال بين أجهزة الكمبيوتر
• نظراً لتكوين خط الاتصال من نقطة إلى نقطة للأجهزة مع وجود جهاز على كلا الجانبين (كل جهاز متصل بجاره المباشر)، فمن السهل جداً تثبيته وإعادة تكوينه حيث أن إضافة أو إزالة جهاز تتطلب نقل وصلتين فقط.
• يُسهّل تكوين الخطوط من نقطة إلى نقطة تحديد الأعطال وعزلها.
• يمكن أن تكون إعادة تكوين الحماية الحلقية لأعطال الخطوط في الحلقات ثنائية الاتجاه سريعة جدًا، حيث يحدث التبديل على مستوى عالٍ، وبالتالي لا تتطلب حركة المرور إعادة توجيه فردية.
• تساعد بنية الشبكة الحلقية على تقليل التصادمات في الشبكة. ^{[ 5 ]}

• قد يتسبب عطل في محطة عمل واحدة في مشاكل للشبكة بأكملها. ويمكن حل هذه المشكلة باستخدام حلقة مزدوجة أو مفتاح يقوم بإغلاق الانقطاع. ^{[ 6 ]}
• قد يؤثر نقل الأجهزة وإضافتها وتغييرها على الشبكة
• يتناسب تأخير الاتصال طرديًا مع عدد العقد في الشبكة
• يتم مشاركة النطاق الترددي على جميع الروابط بين الأجهزة
• أكثر صعوبة في التكوين من النجمة: إضافة عقدة = إيقاف تشغيل الحلقة وإعادة تكوينها ^{[ 7 ]}

يمكن استخدام الحلقات لنقل الدوائر أو الحزم أو مزيج من الاثنين. تحمل حلقات SDH الدوائر. يتم إعداد الدوائر باستخدام بروتوكولات الإشارة خارج النطاق، بينما يتم نقل الحزم عادةً عبر بروتوكول التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC).

يهدف التحكم في الوصول إلى الوسائط إلى تحديد أي محطة ترسل البيانات ومتى. وكما هو الحال في أي بروتوكول للتحكم في الوصول إلى الوسائط، فإن الهدف هو حل التنازع وضمان العدالة. توجد ثلاثة أنواع رئيسية من بروتوكولات الوصول إلى الوسائط لشبكات الحلقة: بروتوكولات الوصول المحددة زمنيًا، وبروتوكولات الوصول المحددة برمز مميز، وبروتوكولات الوصول المحددة بسجل.

تُعامل شبكة الحلقة ذات الفتحات زمن استجابة الشبكة كسجل إزاحة كبير يدور باستمرار. ويتم تنسيقه في ما يُسمى بالفتحات ذات الحجم الثابت. تكون الفتحة إما ممتلئة أو فارغة، كما هو مُشار إليه بواسطة علامات تحكم في رأس الفتحة. تنتظر المحطة الراغبة في الإرسال فتحة فارغة وتُدخل البيانات فيها. يمكن للمحطات الأخرى نسخ البيانات وإخلاء الفتحة، أو قد تعود البيانات إلى المصدر الذي يُخليها. من مزايا تحرير المصدر، إذا مُنع المُرسل من إعادة استخدامها فورًا، أن جميع المحطات الأخرى تحصل على فرصة استخدامها أولًا، وبالتالي تجنب احتكار النطاق الترددي. يُعدّ مثال كامبريدج رينج المثال الأبرز على شبكة الحلقة ذات الفتحات .

• تُعدّ شبكة Token Ring مثالاً على بنية الشبكة الحلقية. لا تستخدم شبكات 802.5 (Token Ring) بنية حلقية في الطبقة الأولى. شبكات Token Ring هي تقنيات طورتها شركة IBM وتُستخدم عادةً في الشبكات المحلية . تُحاكي شبكات Token Ring (802.5) بنية الحلقة في الطبقة الثانية، ولكنها تستخدم بنية النجمة المادية في الطبقة الأولى.
• "الحلقات تمنع التصادمات". يشير مصطلح "الحلقة" فقط إلى تصميم الكابلات. صحيح أنه لا توجد تصادمات في شبكة IBM Token Ring، ولكن هذا يعود إلى طريقة التحكم في الوصول إلى الوسائط في الطبقة الثانية، وليس إلى البنية الفيزيائية (التي هي نجمة، وليست حلقة). تمرير الرموز، وليس الحلقات، هو ما يمنع التصادمات.
• تتم عملية تمرير الرمز المميز على الشبكات الحلقية. تمرير الرمز المميز هو طريقة لإدارة الوصول إلى الكابل، ويتم تنفيذه في طبقة MAC الفرعية من الطبقة الثانية. أما بنية الشبكة الحلقية فهي تخطيط الكابل في الطبقة الأولى. من الممكن إجراء تمرير الرمز المميز على ناقل (802.4) أو نجمة (802.5) أو حلقة (FDDI). ولا يقتصر تمرير الرمز المميز على الشبكات الحلقية فقط.