HDLC協(xié)議
關于HDLC協(xié)議的關鍵要點:
由國際標準化組織(ISO)在1970年代開發(fā),基于IBM的SDLC(Synchronous Data Link Control)協(xié)議。定義在ISO 33009和ISO 4335標準中。是許多其他數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(如PPP、幀中繼的LAPF、ISDN的LAPD)的基礎或靈感來源。
核心特點
- 面向比特: 以比特流為單位進行傳輸和解析,不依賴于特定的字符編碼(如ASCII)。這與面向字節(jié)的協(xié)議(如IBM的BISYNC)不同。
- 同步傳輸: 要求發(fā)送方和接收方時鐘同步,通常通過調制解調器或專用線路實現(xiàn)。
- 全雙工通信: 支持數(shù)據(jù)同時在兩個方向上傳輸。
- 點對點與多點: 最初設計支持點對點和多點(多點)配置(如輪詢/選擇)。
- 可靠性: 提供可靠的、有序的數(shù)據(jù)傳輸,通過以下機制實現(xiàn):
- 幀定界: 使用唯一的比特序列01111110(稱為標志)來標識幀的開始和結束。
- 比特填充(零比特插入): 在發(fā)送端,在數(shù)據(jù)字段中每遇到連續(xù)的5個“1”后,自動插入一個“0”,以確保標志序列01111110的唯一性,防止數(shù)據(jù)被誤認為是幀邊界。接收端在收到連續(xù)的5個“1”后,會刪除緊隨其后的“0”。
- 錯誤檢測: 使用循環(huán)冗余校驗(CRC),通常是16位或32位CRC,檢測傳輸過程中的比特錯誤。
- 確認機制: 使用序號(N(S)發(fā)送序號,N(R)接收序號)和確認(ACK)機制來保證幀的可靠傳輸和順序。
- 流量控制: 使用接收就緒(RR)、接收未就緒(RNR)等監(jiān)控幀進行流量控制,防止接收方被淹沒。
- 重傳機制: 通過超時和否定確認(REJ, SREJ)實現(xiàn)損壞幀或丟失幀的重傳。
HDLC幀結構
一個標準的HDLC幀包含以下幾個字段:
| Flag | Address | Control | Information | FCS | Flag |
| 8b | 8b | 8b | Variable | 16b | 8b |
標志 (Flag - 8 bits): 01111110,標識幀的開始和結束。
- 地址 (Address - 8 or more bits): 在點對點鏈路中通常意義不大(可設為一個特定值,如0xFF代表廣播/所有站),主要用于多點配置中標識從站。
- 控制 (Control - 8 or 16 bits): 幀的核心,定義幀的類型(信息幀-I幀,監(jiān)控幀-S幀,無編號幀-U幀)并包含序號(N(S), N(R))、輪詢/終止位(P/F)以及控制功能碼。
- I幀 (Information): 攜帶上層數(shù)據(jù),包含N(S)和N(R)序號,用于流量控制和確認。
- S幀 (Supervisory): 用于流量控制和錯誤控制(如RR, RNR, REJ, SREJ),包含N(R)序號和P/F位。
- U幀 (Unnumbered): 用于鏈路管理(如建立連接-SABM/DISC,斷開連接,模式協(xié)商,測試等),不包含序號,但有功能碼和P/F位。
- 信息 (Information - Variable length): 可選字段,僅存在于I幀和某些U幀中,用于承載網(wǎng)絡層(第3層)的數(shù)據(jù)包(如IP數(shù)據(jù)包)。S幀沒有信息字段。
- 幀校驗序列 (Frame Check Sequence - FCS, 通常16或32 bits): 包含對整個幀(除去標志位)計算的CRC校驗碼,用于檢測傳輸錯誤。
操作應用場景
- NRM (Normal Response Mode): 傳統(tǒng)的多點模式。一個主站控制鏈路,從站只有在被主站顯式輪詢后才能傳輸。
- ARM (Asynchronous Response Mode): 多點模式的一種變體,允許從站未經(jīng)輪詢即可發(fā)起傳輸(例如發(fā)送U幀)。
- ABM (Asynchronous Balanced Mode): 最常用的模式,尤其在點對點鏈路中(如路由器間串行連接)。每個站點(稱為組合站)兼具主站和從站功能,可以平等地發(fā)起傳輸和控制鏈路,無需輪詢。PPP協(xié)議在底層就使用了HDLC的ABM模式幀結構。
HDLC是一個極其重要且基礎的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議標準。它定義了面向比特、可靠同步通信的核心機制(幀結構、定界、填充、錯誤檢測、確認、流量控制)。雖然純標準HDLC在今天的公共互聯(lián)網(wǎng)中直接應用較少(很大程度上被更靈活、功能更豐富的PPP所取代),但它的設計理念和幀結構深刻影響了后續(xù)眾多關鍵的網(wǎng)絡協(xié)議(PPP、幀中繼、ISDN LAPD等),是理解現(xiàn)代數(shù)據(jù)鏈路層技術的重要基礎。在特定的專有設備互連或某些傳統(tǒng)系統(tǒng)中,仍可能遇到其實現(xiàn)或變體。