[科普中國]-HDLC協(xié)議

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(xié)議，由國際標準化組織(ISO)提出。在通信領域中，HDLC協(xié)議是應用最廣泛的協(xié)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。1

HDLC基本配置HDLC協(xié)議定義了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(fā)出的幀叫命令幀，負責對鏈路進行控制。

（2）從站。從站發(fā)出的幀叫響應幀，在主站的控制下進行操作。

（3）復合站。既具有主站的功能，也有從站的功能，既可以發(fā)送命令幀，也可以發(fā)送響應幀。

2種鏈路配置如下：

（1）非平衡配置。既可用于點對點鏈路也可用于多點鏈路。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。只能用于點對點鏈路。這種配置由兩個復合站組成，同樣支持全雙工或半雙工傳輸。

3種數據傳輸方式如下：

（1）正常響應方式（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發(fā)送數據。

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

（3）異步響應方式（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。2

HDLC幀結構HDLC幀是由6個字段組成的。幀的兩端都是以標志字段（F）結束，傳輸的數據包含在信息字段（INFO），幀結構如圖1所示。下面對HDLC幀結構做詳細的介紹：

（1）幀標志F。HDLC采用固定的標志字段01111110作為幀的邊界。當接收端檢測到一個F標志時就開始接收幀，在接收的過程中如果發(fā)現F標志就認為該幀結束了。在傳輸的數據中可能會含有和標志字段相同的字段，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(fā)生，引入了位填充技術。發(fā)送站在發(fā)送的數據比特序列中一旦發(fā)現0后有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(fā)現0后面有5個1，則檢查第7位，如果是0，則將0刪除；如果是1并且第8位是0，則認為是標志字段F，這樣就保證了數據比特位中不會有和標志字段相同的字段。

（2）地址字段A。地址字段用在多點鏈路中，它是用來存放從站的地址的。一般的地址字段是8位長，也可以擴展采用更長的地址，但是都是8的整數倍。每一個8位組的最低位表示該8位是否是地址字段的末尾：1表示是最后的8位組；0表示后面還有地址組，其余的7位表示整個擴展字段。

（3）控制字段C。HDLC定義了3種不同的幀，可以根據控制字段區(qū)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?？刂谱侄问褂们?位或前2位用來區(qū)別不同格式的幀，基本控制字段長度是8位。擴展控制字段是16位。

（4）信息字段INFO。I幀和一部分的U幀含有控制字段。這個字段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）校驗字段FCS。校驗字段包含地址字段、控制字段、信息字段的校驗和，但不包括標志字段。一般校驗字段使用的是16bit的CRCCCITT標準的校驗序列，也可以使用32bit的CRC-32校驗序列。2

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(fā)出的命令幀是P，即詢問（Polling）；從站發(fā)出的響應幀是F位，即終止位（Final）。

在正常響應方式（NRM）下，主站發(fā)出的命令幀將PF置l，表示詢問幀，也允許從站發(fā)送數據；從站響應主站的詢問，可以發(fā)送多個響應幀表示，只將最后一個響應幀的PF置1就表示數據發(fā)送完畢。在異步響應方式（ARM）和異步平衡方式（ABM）時，P/F位用于控制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幀用于鏈路控制。U幀比較多，按其控制功能可以分為以下幾類：

a）設置數據傳輸方式的命令幀和響應幀。

b）傳輸信息的命令幀和響應幀。

c）鏈路恢復的命令幀和響應幀。

d）其他的命令幀和響應幀。2

協(xié)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復雜的協(xié)議（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(xié)議PPP已成為數據鏈路層主流協(xié)議，而可靠傳輸責任落到運輸層TCP協(xié)議身上。

下面來討論其鏈路協(xié)商的過程。

（1）協(xié)商建立過程：HDLC每隔10s后互相發(fā)送鏈路探測的協(xié)商報文，報文的收發(fā)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(tài)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(xié)商以探測鏈路的合法有效。

（3）超時斷連階段：當封裝HDLC的接口連續(xù)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(xié)議Line Protocol由Up向Down轉變。此時鏈路處于癱瘓狀態(tài)，數據無法通信。

簡單的說，鏈路處于Down狀態(tài)，當設備檢測到載波或網管配置指示物理層可用時，HDLC發(fā)送一個UP事件，進入Establish階段。啟動鏈路檢測定時器、初始化超時計數器，通過Keepalive報文交互建立連接，當收到對端鏈路檢測幀時，將鏈路協(xié)議UP并進入Maintain階段，鏈路始終處于UP狀態(tài)、可承載網絡層報文。3

特點HDLC協(xié)議有四個特點：

1·對于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(tǒng)一的幀格式來實現傳輸。3

使用限制HDLC協(xié)議使用限制有：

1·只支持點到點連接。

2.只能工作于同步方式。

3·不支持驗證，缺乏安全性。

4·不支持IP地址協(xié)商。3

本詞條內容貢獻者為:

孫銳 - 教授 - 合肥工業(yè)大學