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1、1,第8章 数据链路控制规程,8.2高级数据链路控制 8.2.1 HDLC概述 8.2.2 HDLC的帧结构 8.2.3 HDLC帧类型和功能 8.2.4 HDLC操作规程 8.2.5 其他数据链路控制协议,2,8.2高级数据链路控制,高级数据链路控制（High Level Data Link Control ）规程，是面向比特型的规程 1975年，IBM首先开发了面向比特的规程SDLC 1979年，ISO在SDLC基础上提出了现在应用十分广泛的HDLC 现在使用的所有面向比特型的规程都是由HDLC规程派生出来的，都来源于HDLC 1981年开始，ITU-T开发了一系列基于HDLC规程的新规程
2、，叫做链路访问协议。 LAPS/LAPB LAPD LAPM LAPX,3,面向比特型规程的基本特征： 透明传输：采用统一的帧格式。 唯一的标识符：F（01111110）（帧定界符） 可靠性高： 采用CRC校验、在数据帧中添加序号字段，来避免帧的丢失和重收 传输效率高： 连续ARQ技术 可进行双向同时传输 全双工通信，每个站点既能起主/从型结构中的主站作用，又能起从站的作用，成为主/主型的结构。,4,HDLC的适用范围 计算机 计算机 计算机 终端 终端 终端,语法,5,8.2.1 HDLC概述,HDLC定义了三种类型的站点、两种链路结构和三种数据传输模式 1.三种不同类型的站点 2.两种链路
3、结构 3.三种传输模式,6,1.三种不同类型的站点,1.三种不同类型的站点： 主站点（primary station ）：在点到点和多点线路结构中链路具有完全控制功能的设备。 它的主要功能是发送命令帧（包括数据信息帧），接收响应帧，并负责对整个链路进行管理，如数据传输、流量控制、差错控制和异常恢复等。,7,次站点（secondary station）：其主要功能是接收主站来的命令帧，向主站发送响应帧，并且配合主站进行差错控制等，主站和次站之间的关系类似与计算机主机和终端的关系。 复合站点（combined station） ：具有主站和次站两种功能，既可以发送命令也可以进行响应；,8,HDLC
4、 Station Types,Primary station Controls operation of link Frames issued are called commands Maintains separate logical link to each secondary station Secondary station Under control of primary station Frames issued called responses Combined station May issue commands and responses,9,2.两种链路结构,所谓链路结构是
5、指链路上硬件设备间的关系： 点到点结构 多点结构 从不同的角度来看这两种链路结构： 设备可按照主从方式或对等方式组织 主站点、次站点以及复合站点可以构成三种方式的链路结构：非平衡式、对称式、以及平衡式。 每一种结构又支持半双工和全双工通信。,10,HDLC适用的链路构型 非平衡型 点 点式 多点式 适合把智能和半智能的终端连接到计算机,11,对称结构（即主站 次站式） 平衡式,12,P: Primary,S: Secondary,非平衡式结构：也称主/从结构，即一个设备为主设备，另一个设备为从设备，可以是点点式(A)，也可以是多点结构(B)。,13,C 平衡结构,C/R,C/R,C,C,P:
6、Primary,S: Subordinative,C: Compound,l平衡结构：点点结构中两个站点都是复合型的，站点之间由一条线路连接，并且链路可由一方控制。,C/R: Command / Response,14,对称结构,C/R,C/R,P,P,S,S,对称结构：链路上每个物理站点都有两个逻辑站点，一个是主站点，一个是从站点，独立的线路将一台物理站点的逻辑主站点和另一个物理设备的逻辑从站点链接在一起。,15,3.三种传输模式,HDLC的传输模式（ Transfer Modes ） 正规响应模式 NRM（Normal Response Mode） 适用于多点式非平衡构型。 只有当主站向次
7、站发出探询后，次站才能获得传输帧的许可。 Secondary may only transmit data in response to command from primary Host computer as primary Terminals as secondary 从站是由主站发送SNRM命令而置于此方式的。,16,三种传输模式,异步响应模式 ARM（Asynchronous Response Mode） 次站可以不必等待主站的探询而随时传输帧。 Unbalanced configuration Primary responsible for line rarely used 从站由
8、主站发送 SARM命令变为此方式,17,三种传输模式,异步平衡模式 ABM（Asynchronous Balanced Mode） 适用于通信双方都是组合站的平衡构型，也采用异步响应，双方具有同等能力。 Either station may initiate transmission without receiving permission Most widely used No polling overhead 通过SABM命令来建立这种方式,18,HDLC的传输模式,19,8.2.2 HDLC的帧结构,HDLC在链路上以帧作为传输信息的基本单位（Frame）,无论是信息报文还是控制报文都必
9、须符合帧的格式，如图所示：,F：Flags 标志字段 A: Address 地址字段 C: Control 控制字段 I : Information 信息字段 FCS: Frame Check Sequence 帧校验序列,20,8.2.2 HDLC的帧结构,1、标志字段 2、地址字段 3、控制字段 4、信息字段 5、帧校验序列,21,1、标志字段,标志字段（F）以8bits组01111110（7E）在帧的两端起定界作用，某个F可能既是一个帧的结束标志，也是下一个帧的起始标志。 标志字段（F）作用： F标志是一个帧的起始和结束标志，具有同步作用； 另外在帧与帧的空载期间可插入F标志用作时间填充
10、。 如下图所示,22,开始标志,开始和结束标志,结束标志,F字段的同步作用,开始标志,结束标志,F字段的时间填充作用,时间填充,23,数据传输透明性,在帧的I字段可以插入任意比特模式，这种性质称为数据的透明性，该传输方式称为透明传输方式。 由于可能在帧的两个标志F之间出现比特组合01111110，从而破坏了帧一级的同步 解决方法：采用“0”比特插入/删除技术,24,HDLC做法: 发送站点：检查两个标志F 之间所有可能的比特组合，每当有5个连续的“1”后，就在5个连续的“1”之后插入一个“0”； 接收站点：检测到起始标志F之后，会时刻注意检查5个连续“1”之后的比特： 如果“0”就删除， 如果
11、“1”就再检查下一个比特，若下一个比特是“0”则这一比特组合被认为是标志字段；若下一个比特是“1”则这一比特组合被认为是错误序列，接收站点拒绝接收此帧,25,实例： 输入：011111110011111110010 发送：01111101100111110110010 接收：01111101100111110110010 输出： F011111110011111110010,位填充实例,26,Bit Stuffing Example,27,2、地址字段,表示数据链路上发送站和接收站的地址； 对命令帧而言，A给出的是执行该命令的从站和组合站的地址； 对于响应帧而言，A给出的是作出应答的从站和组合
12、站的地址。 地址字段通常为8bits,应该可以寻址256个站；但为了扩充需要，将最后一位二进制视为扩充位： 此时若扩充位为1只能寻址128个站点； 若扩充位为0表示其后的8位也为地址组成部分。,28,F,A,C,I,FCS,F,01111110,01111110,地址可以是8位字节或多字节的,1,0,0,1,单字节地址,多字节地址,29,若地址只有一个字节，最后位总是“1”， 如果是多字节，除最后一个字节外其他所有字节都按“0”结尾， 另外HDLC约定： 全1比特为全站地址即广播地址。 全0比特视为无站地址，用于测试链路的工作状态。 全1和全0地址在通信网络中不能使用作用有效的站地址。,30,
13、3、控制字段,8bits，用于表示帧类型、帧编号，以及命令、响应等功能，使对方站执行特定的操作。 根据C字段的构成不同，可以把HDLC帧分成3种类型： 信息帧（I帧）：Information 监控帧（S帧）： Supervisory 无编号帧（U帧）： Unnumbered,31,P/F位是具有双重功能的单个比特位；仅当该位被置位时才有意义，表示查询 / 结束。,32,HDLC规程控制字段,33,4、信息字段,紧跟在C字段之后，它表示链路所要传输的实际信息， 它不受格式和内容的限制。 但实际的信息长度受到相关站点缓冲区容量和链路差错特性的限制，一般不超过256个字节。 只有I帧和某些 U帧才含
14、有信息字段： 信息帧里包含的是用户数据 U帧 中包含的网络管理信息,34,F,A,C,I,FCS,F,01111110,01111110,在I-帧中包含用户数据； 在S-帧中不存在； U-帧中包含管理信息,HDLC帧的信息字段,35,5、帧校验序列,FCS：16bits用于差错控制，HDLC差错校验是对整个帧的内容做CRC校验，但F标志字段和按透明规则插入的所有的“0”不在校验范围内 CRC校验是选取的生成多项式是16位形式（X16+X12+X5+1）或CRC32 如下图所示：,36,F,A,C,I,FCS,F,01111110,01111110,帧校验序列是错误检测序列，它包含CRC-CCI
15、TT,37,8.2.3 HDLC帧类型和功能,1.信息帧（I） 2.监控帧（S） 3.无编号帧（U）,38,1.信息帧（I）,信息帧（I）：HDLC规定每个站都要把它的发送序号N（S）和接收序号N（R）保存下来，用以指示发送/接收顺序情况，即HDLC利用I帧N（S）和N（R）进行差错和流量控制。 N（S）表示本站当前发送的帧序号 使用滑动窗口技术，3位序号，发送窗口大小为7 N（R）表示本站期望接收到对方站的帧序号，并累积确认序号之前已接收到的所有数据帧 捎带确认（Next）,39,A,B,0,P/F,N(r)=5,N(r)=5则表示B站所发送0，1，2，3，4帧都已被S站成功接收，当前A站期
16、待接收B站发送序号为5的信息帧。 另外全双工通信的双方需要各自设置两个本地状态序号称为V（S）和V（R），即由这两个值与N（S）和N（R）的值进行比较。,40,P/F位称为“询问/终止”位，当P/F位用于命令帧时，称为询问位；当P/F位用于响应帧时，称为终止位，表示接收站确认该帧，具体功能： 询问功能： NRM方式，带P=1的命令帧表示主站请求从站作出响应（请求从站的主站发I帧）， ARM方式，从站主动发I 帧，主站利用带P=1的命令帧，请求从站尽快发F=1的响应帧，强迫从站作出响应。,41,终止功能： NRM方式，从站把最后一个响应帧（I帧）的P/F比特置1即F=1，然后从站停止发送，直到又收到主站发来的带P=1的命令帧后再开始下一次传送。 ARM方式，从站只有在响应P=1的命令帧后才发带F=1的响应帧，但从站不需停止发送。ARM方式F=1并不表示从站的传输结束。,42,P/F比特使用的成对性：带P比特的命令帧和带F比特的响应帧总是成对出现。 即主站发送了带P比特的命令后
