高级数据链路控制

网络协议

高级数据链路控制（HDLC，High-level Data Link Control）是一组用于在网络结点间传送数据的协议，是由国际标准化组织（ISO）颁布的一种高可靠性、高效率的数据链路控制规程，其特点是各项数据和控制信息都以比特为单位，采用“帧”的格式传输。

定义

高级数据链路控制（HDLC，High-level Data Link Control）是一组用于在网络结点间传送数据的协议。在HDLC中，数据被组成一个个的单元(称为帧)通过网络发送，并由接收方确认收到。HDLC协议也管理数据流和数据发送的间隔时间。HDLC是在数据链路层中最广泛最使用的协议之一，数据链路层是OSI七层网络模型中的第二层，第一层是物理层，负责产生与收发物理电子信号，第三层是网络层，其功能包括通过访问路由表来确定路由。在传送数据时，网络层的数据帧中包含了源节点与目的节点的网络地址，在第二层通过HDLC规范将网络层的数据帧进行封装，增加数据链路控制信息。

作为ISO的标准，HDLC是基于IBM的SDLC协议的，SDLC被广泛用于IBM的大型机环境之中。在HDLC中，属于SDLC的被称为普通响应模式(NRM)。在通常响应模式中，基站(通常是大型机)通过专线在多路或多点网络中发送数据给本地或远程的二级站。这种网络并不是我们平时所说的那种，它是一个非公众的封闭网络，网络通信采取半双工。

不同类型的HDLC被用于使用X.25协议的网络和帧中继网络，这种协议可以在局域网或广域网中使用，无论此网是公共的还是私人的。

在X.25版本的HDLC中，数据帧包含了一个数据包。在X.25网络中，数据在发送前先分成若干数据包，然后由路由器检测网络状况来确定路由，各数据包分别传送到目的节点，在目的节点按照正确的顺序合并为初始数据。X.25版本的HDLC采用点对点通信，通信方式采取全双工方式。这种类型的HDLC能够确保帧的差错释放和正确排序，称为LAPB（链路访问过程平衡）。

特点

1.透明传输。高级数据链路控制对任意比特组合的数据均能透明传输。“透明”是一个很重要的术语，它表示：某一个实际存在的事物看起来好象不存在一样。“透明传输”表示经实际电路传送后的数据信息没有发生变化。因此对所传送数据信息来说，由于这个电路并没有对其产生什么影响，可以说数据信息“看不见”这个电路，或者说这个电路对该数据信息来说是透明的。这样任意组合的数据信息都可以在这个电路上传送。

2.可靠性高。在高级数据链路控制规程中，差错控制的范围是除了F标志的整个帧，而基本型传输控制规程中不包括前缀和部分控制字符。另外高级数据链路控制对I帧进行编号传输，有效地防止了帧的重收和漏收。

3.传输效率高。在高级数据链路控制中，额外的开销比特少，允许高效的差错控制和流量控制。

4.适应性强。高级数据链路控制规程能适应各种比特类型的工作站和链路。

5.结构灵活在高级数据链路控制中，传输控制功能和处理功能分离，层次清楚，应用非常灵活。

类型

下面列出了不同类型的高级数据链路控制（HDLC）及其应用范围。

1.普通响应模式（NRM），应用范围：采用SDLC的多点网络；

2.链路访问协议（LAP），应用范围：早期X.25网络；

3.链路访问过程平衡（LAPB），应用范围：X.25网络；

4.ISDN 链路访问协议－D信道（LAPD），应用范围：ISDN－D信道以及帧中继；

5.调制解调器链路存取规程（LAPM），应用范围：错误校验；

功能

帧控制

数据链路上传输的基本单位是帧。帧控制功能要求发送站把网络送来的数据信息分成若干码组，在每个码组中加入地址字段、控制字段、校验字段以及帧开始和结束标志，组成帧来发送；要求接收端从收到的帧中去掉标志字段，还原成原始数据信息后送到网络层。

帧同步

在传输过程中必须实现帧同步，以保证对帧中各个字段的正确识别。

差错控制

当数据信息在物理链路中传输出现差错，数据链路控制规程要求接收端能检测出差错并予以恢复，通常采用的方法有自动请求重发ARQ和前向纠错两种。采用ARQ方法时，为了防止帧的重收和漏收，常对帧采用编号发送和接收。当检测出无法恢复的差错时，应通知网络层做相应处理。

流量控制

流量控制用于克服链路的拥塞。它能对链路上信息流量进行调节，确保发送端发送的数据速率与接收端能够接收的数据速率相容。常用的流量控制方法是滑动窗口控制法。

链路管理

数据链路的建立、维持和终止，控制信息的传输方向，显示站的工作状态，这些都属于链路管理的范畴。

透明传输

规程中采用的标志和一些字段必须独立于要传输的信息，这就意味着数据链路能够传输各种各样的数据信息，即传输的透明性。

寻址

在多点链路中，帧必须能到达正确的接收站。

异常状态恢复

当链路发生异常情况时，如收到含义不清的序列或超时收不到响应等，能自动重新启动，恢复到正常工作状态。

操作行为

HDLC的操作就是在两个站点之间交换三种类型的帧的过程，根据帧的功能完成相应的语义，HDLC的操作主要有三个阶段，首先双方中有一方要初始化数据链路，使得帧能够以有序的方式进行交换。在这个阶段，双方需要就各种选项的使用达成一致意见，初始化链路之后，双方交换数据和控制信息，并且实施流量和差错控制。最后，双方中有一方要发出信号来终止操作，也就是断开链路的连接。

建立链路连接

HDLC必须能够初始化链路，即完成链路的连接，在HDLC中使用六个模式设置命令之一请求初始化，这些命令有以下作用和响应；

（1）通知请求对方初始化；（2）指出请求的三种模式中的哪一种；这些模式确定是否一端作为主站并控制交互，或者是否是对等的因此在交互时进行互相协作；（3）指出使用的序号。

如果一方接受这个请求，那么它的HDLC模块向初始化返回一个无编号确认（Unnumbered Acknowledged，UA）。如果这个请求被拒绝，那么它发出一个拆接方式（Disconnected Mode，DM）帧。HDLC协议实体中A向对方B发送SABM命令，并启动一个计时器。如果A收不到B发送的UA，那么在计时器超时的情况下A会重新发送SABM命令。如果A一直收不到B的UA或者DM，那么这一过程将会不断重复，或者在重试了规定的次数后，实体放弃尝试并向管理实体报告操作失败，在这种情况下就需要高层的介入。拆链的过程是某一方发送一个DISC命令，对方用UA确认来响应。就完成了拆链。

数据的传送

数据的传送就是帧的传送，正常的数据交换状态是一种全双工交换方式。当一个实体在没有接收到任何数据的情况下连续发送若干个I帧时，它的接收序号只是在不断的重复。如果实体在没有发出任何帧的情况下连续收到若干个I帧，那么它发出的下一个帧中的接收序号必须反映出这一累积效果。请注意，除了I帧之外，数据交换还可能会涉及到监控帧。也会出现忙碌状态的情况，导致这种状态存在的原因可能是由于HDLC实体处理I帧的速率无法跟上这些帧到达的速率，或者是用户接收数据的速率不如I帧中的数据到达的速率快。无论是哪一种情况，实体的接收缓冲区都会填满，它必须使用RNR命令来阻止进入缓冲区的I帧流。在数据传送的过程中也可能出现用REJ命令进行差错恢复的例子。

拆链

连接中的任何一方的HDLC模块都可以启动拆链操作，可能是由于模块本身因某种错误而引起的中断，也可能是由于高层用户的请求。HDLC通过发送一个拆链（disconnect，DISC）帧宣布连接中止，对方必须用UA做回答，表示接收拆链。

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