HDLC:高級數據鍊路控制-中文百科頻道

來源

20世紀70年代初，IBM公司率先提出了面向比特的同步數據鍊路控制規程SDLC（SynchronousDataLinkControl）。随後，ANSI和ISO均采納并發展了SDLC，并分别提出了自己的标準：ANSI的高級通信控制過程ADCCP（AdvancedDataControlProcedure）、ISO的高級數據鍊路控制規程HDLC（High-levelDataLinkControl）。現在作為ISO的标準，HDLC是基于IBM的SDLC協議的，SDLC被廣泛用于IBM的大型機環境之中。在HDLC中，屬于SDLC的被稱為普通響應模式(NRM)。

特點

1.HDLC是面向比特的數據鍊路控制協議的典型代表，該協議不依賴于任何一種字符編碼集；

2.數據報文可透明傳輸，用于實現透明傳輸的“0比特插入法”易于硬件實現；

3.全雙工通信，有較高的數據鍊路傳輸效率；

4.所有幀采用CRC檢驗，對信息幀進行順序編号，可防止漏收或重發，傳輸可靠性高；

5.傳輸控制功能與處理功能分離，具有較大靈活性。

高級數據鍊路規程(HDLC)，是位于數據鍊路層的協議之一，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，它的主要特點包括以下幾個方面：

1.透明性：為實現透明傳輸，HDLC定義了一個特殊标志，這個标志是一個8位的比特序列，(01111110)，用它來指明幀的開始和結束。同時，為保證标志的唯一性，在數據傳送時，除标志位外，采取了0比特插入法，以區别标志符，即發送端監視比特流，每當發送了連續5個1時，就插入一個附加的0，接收站同樣按此方法監視接收的比特流，當發現連續5個1時而第六位為0時，即删除這位0。

2.幀格式：HDLC幀格式包括地址域、控制域、信息域和幀校驗序列。

3.規程種類：HDLC支持的規程種類包括異步響應方式下的不平衡操作、正常響應方式下的不平衡操作、異步響應方式下的平衡操作。

操作方式

HDLC是通用的數據鍊路控制協議，當開始建立數據鍊路時，允許選用特定的操作方式。所謂鍊路操作方式，通俗地講就是某站點以主站方式操作，還是以從站方式操作，或者是二者兼備。

在鍊路上用于控制目的站稱為主站，其它的受主站控制的站稱為從站。主站負責對數據流進行組織，并且對鍊路上的差錯實施恢複。由主站發往從站的幀稱為命令幀，而由從站返回主站的幀稱響應幀。

連有多個站點的鍊路通常使用輪詢技術，輪詢其它站的站稱為主站，而在點到點鍊路中每個站均可為主站。主站需要比從站有更多的邏輯功能，所以當終端與主機相連時，主機一般總是主站。

在一個站連接多條鍊路的情況下，該站對于一些鍊路而言可能是主站，而對另外一些鍊路而言又可能是從站。

有些可兼備主站和從站的功能，這站稱為組合站，用于組合站之間信息傳輸的協議是對稱的，即在鍊路上主、從站具有同樣的傳輸控制功能，這又稱作平衡操作，在計算機網絡中這是一個非常重要的概念。相對的，那種操作時有主站、從站之分的，且各自功能不同的操作，稱非平衡操作。

HDLC中常用的操作方式有以下三種：

NRM

（NormalResponsesMode）是一種非平衡數據鍊路操作方式，有時也稱非平衡正常響應方式。該操作方式适用于面向終端的點到點或一點與多點的鍊路。在這種操作方式，傳輸過程由主站啟動，從站隻有收到主站某個命令幀後，才能作為響應向主站傳輸信息。響應信息可以由一個或多個幀組成，若信息由多個幀組成，則應指出哪一個是最後一幀。主站負責管理整個鍊路，且具有輪詢、選擇從站及向從站發送命令的權利，同時也負責對超時、重發及各類恢複操作的控制。NRM操作方式見圖3.7(a)。

ARM

異步響應方式ARM（AsynchronousResponsesMode）也是一種非平衡數據鍊路操作方式，與NRM不同的是，ARM下的傳輸過程由從站啟動。從站主動發送給主站的一個或一組幀中可包含有信息，也可以是僅以控制為目的而發的幀。在這種操作方式下，由從站來控制超時和重發。該方式對采用輪詢方式的多站鍊路來說是必不可少的。ARM操作方式見圖3.7(b)。

ABM

異步平衡方式ABM（AsynchronousBalancedMode）是一種允許任何節點來啟動傳輸的操作方式。為了提高鍊路傳輸效率，節點之間在兩個方向上都需要的較高的信息傳輸量。在這種操作方式下任何時候任何站都能啟動傳輸操作，每個站既可作為主站又可作為從站，每個站都是組合站。各站都有相同的一組協議，任何站都可以發送或接收命令，也可以給出應答，并且各站對差錯恢複過程都負有相同的責任。

格式介紹

在HDLC中，數據和控制報文均以幀的标準格式傳送。HDLC中的幀類似于BSC的字符塊，但BSC協議中的數據報文和控制報文是獨立傳輸的，而HDLC中的命令應以統一的格式按幀傳輸。HDLC的完整的幀由标志字段（F）、地址字段（A）、控制字段（C）、信息字段（I）、幀校驗序列字段（FCS）等組成.

（1）标志字段(F)

标志字段為01111110的比特模式，用以标志幀的起始和前一幀的終止。标志字段也可以作為幀與幀之間的填充字符。通常，在不進行幀傳送的時刻，信道仍處于激活狀态，在這種狀态下，發方不斷地發送标志字段，便可認為一個新的幀傳送已經開始。采用“0比特插入法”可以實現數據的透明傳輸。

（2）地址字段(A)

地址字段的内容取決于所采用的操作方式。在操作方式中，有主站、從站、組合站之分。每一個從站和組合站都被分配一個唯一的地址。命令幀中的地址字段攜帶的是對方站的地址，而響應幀中的地址字段所攜帶的地址是本站的地址。某一地址也可分配給不止一個站，這種地址稱為組地址，利用一個組地址傳輸的幀能被組内所有擁有該組的站一一接收。但當一個站或組合站發送響應時，它仍應當用它唯一的地址。還可用全“1”地址來表示包含所有站的地址，稱為廣播地址，含有廣播地址的幀傳送給鍊路上所有的站。另外，還規定全“0”地址為無站地址，這種地址不分配給任何站，僅作作測試。

（3）控制字段(C)

控制字段用于構成各種命令和響應，以便對鍊路進行監視和控制。發送方主站或組合站利用控制字段來通知被尋址的從站或組合站執行約定的操作；相反，從站用該字段作對命令的響應，報告已完成的操作或狀态的變化。該字段是HDLC的關鍵。控制字段中的第一位或第一、第二位表示傳送幀的類型，HDLC中有信息幀（I幀）、監控幀（S幀）和無編号幀（U幀）三種不同類型的幀。控制字段的第五位是P/F位，即輪詢/終止（Poll/Final）位。

控制字段中第1或第1、2位表示傳送幀的類型，第1位為“0”表示是信息幀，第1、2位為“10”是監控幀，“11”是無編号幀。

信息幀中，234位為存放發送幀序号，5位為輪詢位，當為1時，要求被輪詢的從站給出響應，678位為下個預期要接收的幀的序号。

監控幀中，34位為S幀類型編碼。第5位為輪詢/終止位，當為1時，表示接收方确認結束。

無編号幀，提供對鍊路的建立、拆除以及多種控制功能，，用34678這五個M位來定義，可以定義32種附加的命令或應答功能。

（4）信息字段(C)

信息字段可以是任意的二進制比特串。比特串長度未作限定，其上限由FCS字段或通信站的緩沖器容量來決定，目前國際上用得較多的是1000~2000比特；而下限可以為0，即無信息字段。但是，監控幀（S幀）中規定不可有信息字段。

（5）幀校驗序列字段(FCS)

幀校驗序列字段可以使用16位CRC，對兩個标志字段之間的整個幀的内容進行校驗。FCS的生成多項式CCITT V4.1建議規定的X16+X12+X5+1。

類型介紹

（1）信息幀（I幀）

信息幀用于傳送有效信息或數據，通常簡稱I幀。I幀以控制字第一位為“0”來标志。

信息幀的控制字段中的N（S）用于存放發送幀序号，以使發送方不必等待确認而連續發送多幀。N（R）用于存放接收方下一個預期要接收的幀的序号，N（R）=5，即表示接收方下一幀要接收5号幀，換言之，5号幀前的各幀接收到。N（S）和N（R）均為3位二進制編碼，可取值0～7。

（2）監控幀（S幀）

監控幀用于差錯控制和流量控制，通常簡稱S幀。S幀以控制字段第一、二位為“10”來标志。S幀不帶信息字段，隻有6個字節即48個比特。S幀的控制字段的第三、四位為S幀類型編碼，共有四種不同編碼，分别表示：

00——接收就緒（RR），由主站或從站發送。主站可以使用RR型S幀來輪詢從站，即希望從站傳輸編号為N（R）的I幀，若存在這樣的幀，便進行傳輸；從站也可用RR型S幀來作響應，表示從站希望從主站那裡接收的下一個I幀的編号是N（R）。

01——拒絕（REJ），由主站或從站發送，用以要求發送方對從編号為N（R）開始的幀及其以後所有的幀進行重發，這也暗示N（R）以前的I幀已被正确接收。

10——接收未就緒（RNR），表示編号小于N（R）的I幀已被收到，但目前正處于忙狀态，尚未準備好接收編号為N（R）的I幀，這可用來對鍊路流量進行控制。

11——選擇拒絕（SREJ），它要求發送方發送編号為N（R）單個I幀，并暗示其它編号的I幀已全部确認。

可以看出，接收就緒RR型S幀和接收未就緒RNR型S幀有兩個主要功能：首先，這兩種類型的S幀用來表示從站已準備好或未準備好接收信息；其次，确認編号小于N（R）的所有接收到的I幀。拒絕REJ和選擇拒絕SREJ型S幀，用于向對方站指出發生了差錯。REJ幀用于GO-back-N策略，用以請求重發N（R）以前的幀已被确認，當收到一個N（S）等于REJ型S幀的N（R）的I幀後,REJ狀态即可清除。SREJ幀用于選擇重發策略，當收到一個N（S）等SREJ幀的N（R）的I幀時，SREJ狀态即應消除。

（3）無編号幀（U幀）

無編号幀因其控制字段中不包含編号N（S）和N（R）而得名，簡稱U幀。U幀用于提供對鍊路的建立、拆除以及多種控制功能，但是當要求提供不可靠的無連接服務時，它有時也可以承載數據。這些控制功能5個M位（M1、M2、M3、M4、M5，也稱修正位）來定義。5個M位可以定義32種附加的命令功能或32種應答功能，但目前許多是空缺的。

常見問題

什麼是HDLC

高級數據鍊路控制（High-Level Data Link Control或簡稱HDLC），是一個在同步網上傳輸數據、面向比特的數據鍊路層協議。思科路由器上的默認WAN接口封裝協議，是思科私有協議，如果同不同廠商的設備連接需要改成其他的封裝協議進行通信。

什麼是DCE

Data Communications Equipment(數據通信設備)的首字母縮略詞。它在DTE和傳輸線路之間提供信号變換和編碼功能，并負責建立、保持和釋放鍊路的連接，如Modem。在思科路由器上作為DCE端的接口需要提供時鐘，才能使兩端協議協商成功。使用show controller 命令可以查看接口是否屬于DCE