HDLC

High-Level Data Link Control ( HDLC ) je bitově orientovaný [1] protokol linkové vrstvy modelu sítě OSI vyvinutý společností ISO .

Současný standard pro HDLC je ISO 13239.

HDLC lze použít v multi-access spojení, ale v současné době se používá hlavně v point-to-point spojení pomocí asynchronního vyváženého režimu (ABM).

Historie

HDLC byl vyvinut na základě SDLC Jeho mírně upravené podřízené protokoly - LAPB , LAPM , LAPF , LAPD byly zabudovány ITU do protokolových zásobníků X.25 , V.42 , Frame Relay , resp . ISDN . HDLC bylo také základem pro vývoj rámovacích mechanismů v protokolu PPP , který je široce používán na internetu .

Typy stanic

• Primární (vedoucí) stanice (primární terminál) je odpovědná za správu kanálu a obnovení jeho výkonu. Vytváří příkazové rámce. Ve spojeních typu point-to-multipoint udržuje samostatné spojení s každou ze sekundárních stanic.
• Sekundární (slave) stanice (sekundární terminál) pracuje pod kontrolou nadřízeného a reaguje na jeho povely. Podporuje pouze 1 relaci.
• Kombinovaná stanice (Combined terminal) kombinuje funkce jak hlavní, tak podřízené stanice. Vytváří jak příkazy, tak reakce. Pouze spojení bod-bod .

Logické stavy

Každá ze stanic je v každém okamžiku v jednom ze 3 logických stavů:

• Stav logického odpojení (LDS)

Pokud je sekundární stanice v normálním režimu odpojení (NDM), může přijímat rámce pouze po obdržení výslovného povolení od primárního. Pokud je v režimu asynchronního odpojení (ADM), sekundární stanice může zahájit přenos bez povolení.

• Stav inicializace (IS)

Používá se k přenosu řízení na vzdálenou kombinovanou stanici a k ​​výměně parametrů mezi vzdálenými stanicemi.

• Stav přenosu informací (ITS)

Všechny stanice mohou vysílat a přijímat informace. Stanice mohou být v režimech NRM, ARM, ABM.

Přenos stavových režimů

HDLC podporuje tři logické režimy připojení, které se liší v rolích interagujících zařízení:

• Režim normální odezvy (NRM) vyžaduje zahájení vysílání ve formě výslovného povolení k vysílání z primární stanice. Po použití kanálu sekundární stanicí (odpověď na primární příkaz) musí tato stanice počkat na další povolení k pokračování vysílání. Pro výběr práva vysílat primární stanice provádí kruhový průzkum sekundárních stanic. Používá se hlavně ve spojeních typu point-to-multipoint.

• Režim asynchronní odezvy (ARM) umožňuje sekundární stanici zahájit přenos sám. Používá se hlavně v kruhových a vícebodových spojeních s nezměněným řetězcem dotazování, protože v těchto spojeních může jedna sekundární stanice obdržet povolení k vysílání od jiného sekundárního a zahájit vysílání jako odpověď. To znamená, že povolení k přenosu se přenáší podle typu tokenu. Primární stanice si ponechává odpovědnost za inicializaci linky, detekci chyb přenosu a logické odpojení. Umožňuje snížit režii spojenou se zahájením převodu.

• Asynchronní vyvážený režim (ABM) používají kombinované stanice. Přenos může být zahájen z kterékoli strany, může probíhat v plně duplexním režimu . V režimu ABM jsou si obě zařízení rovna a vyměňují si rámce, které jsou rozděleny na příkazové rámce a rámce odezvy.

Konfigurace kanálů

Pro zajištění kompatibility mezi stanicemi, které mohou změnit svůj stav (typ), poskytuje protokol HDLC 3 konfigurace kanálů:

• Nesymetrická konfigurace (UN - Unbalanced Normal) poskytuje provoz 1 primární a jedné nebo více sekundárních stanic v (simplexním) poloduplexním a plně duplexním režimu, s přepínaným nebo nepřepínaným kanálem.

• Symetrická konfigurace (UA - Unbalanced Asynchronous) zajišťuje interakci dvou point-to-point nesymetrických stanic. Využívá se 1 přenosový kanál, do kterého jsou multiplexovány příkazy i odpovědi . V současné době se nepoužívá.

• Vyvážená konfigurace (BA - Balanced Asynchronous) se skládá ze 2 kombinovaných stanic. Přenos v (simplexním) poloduplexním a plně duplexním režimu, spínaný nebo nespínaný. Každá stanice má stejnou odpovědnost za správu kanálů.

Personál

Rámce HDLC lze přenášet pomocí synchronního i asynchronního připojení. Samotná spojení nemají mechanismy pro určování začátku a konce rámce, pro tyto účely je pro tyto účely použita unikátní bitová sekvence (FD - Frame Delimiter) '01111110' (0x7E v hexadecimální soustavě ), umístěná na začátku resp. konec každého rámu. Jedinečnost příznaku je zaručena použitím bitstaffingu v synchronních připojeních a bytestaffingu v asynchronních. Bitstuffing - bit stuffing, zde - bit 0 po 5 po sobě jdoucích bitech 1. Bitstuffing funguje pouze při přenosu informačního pole (datového pole) rámce. Pokud vysílač detekuje, že bylo vysláno pět jedniček za sebou, automaticky vloží do vysílané bitové sekvence navíc nulu (i když po těchto pěti jedničkách je již nula). Proto se sekvence 01111110 nikdy neobjeví v datovém poli rámce. Podobný obvod pracuje v přijímači a plní opačnou funkci. Když je po pěti jedničkách nalezena nula, je automaticky odstraněna z datového pole snímku. V bytestuffingu se používá sekvence escape, zde - '01111101' (0x7D v hexadecimální reprezentaci ), to znamená, že bajt FD (0x7E) uprostřed rámce je nahrazen sekvencí bajtů (0x7D, 0x5E) a byte (0x7D) je nahrazen sekvencí bajtů (0x7D, 0x5D ).

Během nečinnosti média na synchronním připojení je sekvence 0x7E ('01111110') neustále přenášena kanálem, aby byla zachována bitová synchronizace. Může existovat kombinace posledního bitu 0 jednoho příznaku a počátečního bitu 0 dalšího. Doba nečinnosti se také označuje jako vyplnění doby mezi snímky.

Personální struktura

Struktura rámce HDLC včetně příznaků FD:

• FD příznaky  - otevírací a zavírací příznaky, což jsou kódy 01111110, rámují HDLC rámec, což umožňuje přijímači určit začátek a konec rámce. Kvůli těmto příznakům není v rámci HDLC žádné pole délky rámce. Někdy koncový příznak jednoho snímku může (ale nemusí) být počátečním příznakem dalšího snímku.

• Adresa plní svou normální funkci identifikace jednoho z několika možných zařízení pouze v konfiguracích typu point-to-multipoint. V konfiguraci point-to-point se adresa HDLC používá k označení směru přenosu - ze sítě do zařízení uživatele (10000000) nebo naopak (11000000).

• Řídicí pole má 1 nebo 2 bajty. Jeho struktura závisí na typu přenášeného rámce. Typ rámce je určen prvními bity řídicího pole: 0 - informace, 10 - řízení, 11 - nečíslovaný typ. Struktura řídicího pole rámců všech typů zahrnuje bit P/F, používá se odlišně v příkazových rámcích a rámcích odezvy. Například, když přijímací stanice přijme příkazový rámec s P bitem nastaveným z vysílací stanice, musí okamžitě odpovědět řídícím rámcem odezvy nastavením F bitu.

• Informační pole je určeno pro přenos po síti paketů protokolů vyšších úrovní - síťových protokolů IP, IPX, AppleTalk, DECnet, ve vzácných případech aplikačních protokolů, kdy své zprávy umisťují přímo do rámců spojové vrstvy. Informační pole může chybět v řídicích rámcích a některých nečíslovaných rámcích.

• Pole FCS (Frame Check Sequence)  je řídicí sekvence potřebná k detekci chyb přenosu. Jeho výpočet se provádí především metodou cyklického kódování s generujícím polynomem X16+X12+X5+1 ( CRC-16 ) v souladu s doporučením CCITT V.41. Přijatý CRC je bit po bitu invertován a zapsán v opačném pořadí. To vám umožní detekovat všechny možné chybové n-tice dlouhé až 16 bitů způsobené jedinou chybou, stejně jako 99,9984 % všech možných delších chybových n-tic. FCS se skládá z polí Adresa, Kontrolní pole, Informační pole. Ve vzácných případech se používají jiné metody cyklického kódování . Po výpočtu FCS na straně přijímače odpoví kladným nebo záporným příjmem. Snímek je opakován vysílající stranou po příchodu negativního příjmu nebo po vypršení časového limitu.

Typy rámů