令牌环局域网是由IEEE 802.5标准定义的。如同以太网，令牌环是开放系统互联（OSI）模型中的逻辑链路控制（LLC）和物理层之间的一个媒体访问控制（MAC）协议。令牌环网络通常采用屏蔽或非屏蔽双绞线传输数据，当使用屏蔽双绞线时，在令牌环网上可具有260个可编址节点；当使用非屏蔽双绞线时，在令牌环网上可具有72个编址节点。尽管IBM的令牌环可以达到4Mbit/s、16Mbit/s或100Mbit/s的速率，令牌环网络的数据速率还是被列为4Mbit/s和16Mbit/s。传输使用差分曼彻斯特编码技术。
一个令牌环局域网中的站点使用一个网络接口卡（NIC）来连接（图4-3）。令牌环网的网络接口卡通过一个类似于集线器的令牌环网等效设备——多址访问单元（MAU）连接进网络；在星型环状混合拓扑结构中，MAU通过单元两端的Ring In和Ring Out端口连接多个MAU，从而完成一个令牌环网的扩展；MAU中未使用的端口，包括Ring In和Ring Out端口，具有可进行内部关闭循环的自缩短数据连接器。
图4-3 令牌环网络和轮转令牌
一个站点仅可以直接发送给它的邻站点，而且在大多数情况下仅可以发送给一个邻站点（在图4-3中是逆时针方向）。若一个站点想要给环中的另一个站点发送信息，帧必须经过两个站点间的所有接口。环竞争的处理是通过一个在所有站点间轮转的令牌（一个特殊帧）来实现的。
对令牌环网访问进程简单抽象的描述为：当一个令牌到达一个站点时，以下两种情况发生其一：若一个站点没有数据要发送，它将令牌转给其邻站点；若一个站点确实有数据要发送，它就申请令牌，将其从环上移去，并将帧在原来令牌的位置上发送。于是这个帧就在环中游历，每个站点检查该帧的目的地址。若目的地址与当前站点的地址不匹配，则该站点将该帧转发给其邻站点；若互相匹配，目的站点复制该帧，在帧内设置一些状态位，并将该帧转发给其邻站点，这个帧继续在环内游历，直到它最终到达生成它的站点。这个站点将该帧自环内移去，生成一个新的令牌。将该令牌发送回环。
图4-4 使用线路中心的令牌环网络(www.xing528.com)
可以看到令牌环网络的两个特点：第一个特点是环竞争比以太网的更有序，每个站点都知道其何时可以发送并且只可以发送给其邻居，一个直接效果是不存在因冲突而导致的带宽浪费；第二个特点是一个站点的失效会导致网络失效，和以太网不同的是每个站点均参与了令牌或数据帧的行程安排，若一个站点失效，它或许不会转发一个已收到的令牌或数据帧，这会导致其从环中消失。
网络失效的问题可以通过使用图4-4中的配置来解决。不是将相邻的站点直接相连，所有的站点均通过一个线路中心来通信。这个配置在物理上和星型拓扑相似，但是从逻辑上来说，实质上它还是一个环。也就是说，一个站点仍然只能发送给其邻居，但是比特的传送需要经过电缆中心才能完成。
这个线路中心对每一个站点均包含一个旁路中继器，可以对来自该站点的电流或命令做出响应。若一个站点失效或掉电，中继器则绕过该站点。例如，若A发送到C，帧从A至线路中心，然后至B，B将其转发回中心并被转发到C。若B失效，中继器会使来自A的帧绕过B而直接到C。这个线路中心主要用来在保持环协议的同时提高可靠性。
令牌环网的网络接口卡通过一个类似于集线器的令牌环网等效设备——多址访问单元（MAU）连接进网络；在星型环状混合拓扑结构中，MAU通过单元两端的Ring In和Ring Out端口连接多个MAU，从而完成一个令牌环网的扩展；MAU中未使用的端口，包括Ring In和Ring Out端口，具有可进行内部关闭循环的自缩短数据连接器。如图4-5所示。
图4-5 互联的令牌环网
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