HDLC協定

HDLC是一個在同步網上傳輸數據、面向比特的數據鏈路控制協定，由國際標準化組織(ISO)提出。在通信領域中，HDLC協定是套用最廣泛的協定之一，其工作方式可以支持半雙工、全雙工傳送，支持點到點、多點結構，支持交換型、非交換型信道。

基本介紹

• 中文名：高級數據鏈路控制協定
• 外文名：High-level Data Link Control
• 性質：HDLC
• 提出者：國際標準化組織
• 特點：傳輸可靠性高等
• 所屬領域：通信技術

HDLC基本配置

HDLC協定定義了3種類型的站、2種鏈路配置和3種數據傳輸方式。3種類型的站如下：

（1）主站。主站發出的幀叫命令幀，負責對鏈路進行控制。

（2）從站。從站發出的幀叫回響幀，在主站的控制下進行操作。

（3）複合站。既具有主站的功能，也有從站的功能，既可以傳送命令幀，也可以傳送回響幀。

2種鏈路配置如下：

（1）非平衡配置。既可用於點對點鏈路也可用於多點鏈路。這種鏈路由一個主站和多個從站組成，可以支持全雙工或半雙工。

（2）平衡配置。只能用於點對點鏈路。這種配置由兩個複合站組成，同樣支持全雙工或半雙工傳輸。

3種數據傳輸方式如下：

（1）正常回響方式（Normal Response Mode，NRM）：這種方式適合不平衡配置，主站啟動數據傳輸過程，從站只有收到命令時才能傳送數據。

（2）異步平衡方式（Asynchronous Balanced Mode，ABM）：這種方式適合兩端都是複合站的平衡配置，任何一方都可以啟動數據傳輸。

（3）異步回響方式（Asynchronous Response Mode，ARM）：這種方式適合不平衡配置，從站在沒有收到主站命令時，就可以啟動數據傳輸服務。

HDLC幀結構

HDLC幀是由6個欄位組成的。幀的兩端都是以標誌欄位（F）結束，傳輸的數據包含在信息欄位（INFO），幀結構如圖1所示。下面對HDLC幀結構做詳細的介紹：

圖1 HDLC幀結構

（1）幀標誌F。HDLC採用固定的標誌欄位01111110作為幀的邊界。當接收端檢測到一個F標誌時就開始接收幀，在接收的過程中如果發現F標誌就認為該幀結束了。在傳輸的數據中可能會含有和標誌欄位相同的欄位，而導致接收端誤以為數據傳輸結束，為了防止這種情況的發生，引入了位填充技術。傳送站在傳送的數據比特序列中一旦發現0後有5個1，就在第7位插入一個0。接收端要進行相反的操作，如果在接收端發現0後面有5個1，則檢查第7位，如果是0，則將0刪除；如果是1並且第8位是0，則認為是標誌欄位F，這樣就保證了數據比特位中不會有和標誌欄位相同的欄位。

（2）地址欄位A。地址欄位用在多點鏈路中，它是用來存放從站的地址的。一般的地址欄位是8位長，也可以擴展採用更長的地址，但是都是8的整數倍。每一個8位組的最低位表示該8位是否是地址欄位的末尾：1表示是最後的8位組；0表示後面還有地址組，其餘的7位表示整個擴展欄位。

（3）控制欄位C。HDLC定義了3種不同的幀，可以根據控制欄位區分，信息幀（l幀）不僅用來傳送數據，而且捎帶流量控制和差錯控制的應答信號。管理幀（S幀）是在不使用捎帶機制的情況下管理幀控制的傳輸過程。無編號幀（U幀）具有各種鏈路的控制功能。控制欄位使用前1位或前2位用來區別不同格式的幀，基本控制欄位長度是8位。擴展控制欄位是16位。

（4）信息欄位INFO。I幀和一部分的U幀含有控制欄位。這個欄位可以包含用戶數據的所有比特序列，長度沒有限制，但在使用時通常限定了長度。

（5）校驗欄位FCS。校驗欄位包含地址欄位、控制欄位、信息欄位的校驗和，但不包括標誌欄位。一般校驗欄位使用的是16bit的CRCCCITT標準的校驗序列，也可以使用32bit的CRC-32校驗序列。

HDLC幀類型

HDLC的幀類型包括以下3種：

（1）信息幀（l幀）。信息幀包含用戶數據、該幀的編號和捎帶的應答序列N（R）。I幀包含一位PF位，主站發出的命令幀是P，即詢問（Polling）；從站發出的回響幀是F位，即終止位（Final）。

在正常回響方式（NRM）下，主站發出的命令幀將PF置l，表示詢問幀，也允許從站傳送數據；從站回響主站的詢問，可以傳送多個回響幀表示，只將最後一個回響幀的PF置1就表示數據傳送完畢。在異步回響方式（ARM）和異步平衡方式（ABM）時，P/F位用於控制U幀和S幀的交換過程。

（2）管理幀（S幀）。管理幀負責流量控制和差錯控制，管理幀有4種，包括接收就緒（RR）、接收未就緒（RNR）、拒絕接收（REJ）和選擇性拒絕接收（SREG）。

（3）無編號幀（U幀）。U幀用於鏈路控制。U幀比較多，按其控制功能可以分為以下幾類：

a）設定數據傳輸方式的命令幀和回響幀。

b）傳輸信息的命令幀和回響幀。

c）鏈路恢復的命令幀和回響幀。

d）其他的命令幀和回響幀。

協商過程

隨著通信的進步，目前通信信道的可靠性比過去已經有了非常大的改進。已經沒有必要在數據鏈路層使用很複雜的協定（包括編號、檢錯重傳等技術）來實現數據的可靠傳輸。因此，不可靠傳輸協定PPP已成為數據鏈路層主流協定，而可靠傳輸責任落到運輸層TCP協定身上。

下面來討論其鏈路協商的過程。

（1）協商建立過程：HDLC每隔10s後互相傳送鏈路探測的協商報文，報文的收發順序是由序號決定的，序號失序則造成鏈路中斷。這種用來探詢點到點鏈路是否激活狀態的報文稱之為keepalive報文。

（2）傳輸報文過程：將IP報文封裝在HDLC層上，數據傳輸過程中，仍然進行keep-alive的報文協商以探測鏈路的合法有效。

（3）逾時斷連階段：當封裝HDLC的接口連續3次（當接收包速率超過1000packets/s時為6次），無法收到對方對自己的遞增序號的確認時，HDLC協定Line Protocol由Up向Down轉變。此時鏈路處於癱瘓狀態，數據無法通信。

簡單的說，鏈路處於Down狀態，當設備檢測到載波或網管配置指示物理層可用時，HDLC傳送一個UP事件，進入Establish階段。啟動鏈路檢測定時器、初始化逾時計數器，通過Keepalive報文互動建立連線，當收到對端鏈路檢測幀時，將鏈路協定UP並進入Maintain階段，鏈路始終處於UP狀態、可承載網路層報文。

特點

HDLC協定有四個特點：

1·對於任何一種比特流都可透明傳輸。

2·較高的數據鏈路傳輸效率。

3·所有的幀都有幀校驗序列（FCS），傳輸可靠性高。

4·用統一的幀格式來實現傳輸。

使用限制

HDLC協定使用限制有：

1·只支持點到點連線。

2.只能工作於同步方式。

3·不支持驗證，缺乏安全性。

4·不支持IP位址協商。