1、HDLC協(xié)議原理及其應(yīng)用概述編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址： 電話：傳真: 郵編:HDLC協(xié)議原理及其應(yīng)用概述摘要：數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能是在物理層的數(shù)字比特流或字節(jié)流上傳輸信息幀，而高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC（High-level Data Link Control）規(guī)程是通信領(lǐng)域現(xiàn)階段應(yīng)用十分廣泛的一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。HDLC是面向比特的數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議的典型代表，它是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)定制的，為在數(shù)據(jù)鏈路層上操作提供了一系列的標(biāo)準(zhǔn)。本文介紹了HDLC協(xié)議的發(fā)展歷史、主要內(nèi)容、存在的標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用和發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)鏈路層、HDLC協(xié)議 引言根據(jù)通信的功能，整個(gè)通信過程可以分為若干

2、層，每一層的對(duì)等協(xié)議通過使用下層服務(wù)對(duì)齊上層提供服務(wù)。其中數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供服務(wù)的基礎(chǔ)上向網(wǎng)絡(luò)層提供透明的和可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。為此，數(shù)據(jù)鏈路層必須具備一系列相應(yīng)的功能，主要有：將數(shù)據(jù)組合成幀，并向幀中插入地址或協(xié)議類型信心；提供差錯(cuò)控制以確保可靠的傳輸；提供流量控制，以避免接收端緩沖區(qū)溢出；提供鏈路管理控制功能。數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議可以分為兩類：面向字符的協(xié)議和面向比特的協(xié)議。其中HDLC（高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制）就是一種重要的面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。一HDLC的發(fā)展歷史最早的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是面向字符的，有很多缺點(diǎn)：控制報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文格式不一樣；采用停止等待方式，效率低；只對(duì)數(shù)據(jù)部分進(jìn)行差錯(cuò)控制

3、，可靠性較差；系統(tǒng)每增加一種功能就需要設(shè)定一個(gè)新的控制字符。為克服這些缺點(diǎn)，上世紀(jì)七十年代初，IBM公司推出了著名的體系結(jié)構(gòu)SNA。在SNA的數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)程采用了面向比特的規(guī)程SDLC（Synchronous Data Link Control）。所謂“面向比特”就是幀首部中的控制信息不是由幾種不同的控制字符組成，而是由首部中各比特的值來決定。由于比特的組合是多種多樣的，因此DLC協(xié)議能夠滿足各種用戶的不同需求。此外，SDLC還使用同步傳輸，效率比異步傳輸有了很大的提高。后來ISO把SDLC修改后成為HDLC（High-level Data Link Control），作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 33

4、09。我國(guó)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是GB 7496。CCITT則將HDLC再修改后稱為鏈路接入規(guī)程LAP（Link Access Procedure），并作為X.25建議書的一部分。不久，HDLC的新版本又把LAP修改為L(zhǎng)APB，“B”表示平衡型（Balanced），所以LAPB叫做鏈路接入規(guī)程（平衡型）。二 協(xié)議的主要內(nèi)容（1）HDLC的定義HDLC(High-level Data Link Control):高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程，是一組用于在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間傳送數(shù)據(jù)的協(xié)議,是在數(shù)據(jù)鏈路層中廣泛使用的一種協(xié)議。在HDLC協(xié)議中,數(shù)據(jù)被組成一個(gè)個(gè)的單元(稱為幀),通過網(wǎng)絡(luò)傳輸,由接收方確認(rèn)收到,同時(shí)HDLC協(xié)議也

5、管理數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)發(fā)送的間隔時(shí)間。HDLC協(xié)議中每幀所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以含有任意數(shù)量的比特位,而且?guī)拈_始和結(jié)束是靠約定的比特模式(標(biāo)志)來定界的,是一種“面向比特”的協(xié)議。(2) HDLC的特點(diǎn)HDLC是面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層控制協(xié)議的典型代表。該協(xié)議的主要特點(diǎn)是： = 1 * GB3 不依賴于任何一種字符編碼集，數(shù)據(jù)報(bào)文可透明傳輸，用于實(shí)現(xiàn)透明傳輸?shù)摹?比特插入法”易于硬件實(shí)現(xiàn)；全雙工通信，有較高的數(shù)據(jù)鏈路傳輸效率；所有幀采用CRC檢驗(yàn)，對(duì)信息幀進(jìn)行順序編號(hào)，可防止漏收或重復(fù)，傳輸可靠性高；傳輸控制功能與處理功能分離，具有較大靈活性。(3) HDLC的線路配置HDLC的線路配置方式分為非平衡配置和

6、平衡配置兩種。 = 1 * GB3 非平衡配置方式非平衡配置方式下的主站控制數(shù)據(jù)鏈路的工作過程并發(fā)出命令；從站接受命令，發(fā)出響應(yīng)，配合主站工作。又分為點(diǎn)到點(diǎn)鏈路和多點(diǎn)鏈路。平衡配置方式該方式下的組合站（combined station）同時(shí)具有主站和從站的功能；每個(gè)組合站都能發(fā)出命令和響應(yīng)。平衡配置方式中，鏈路兩端的兩個(gè)站都是組合站。（4）HDLC的傳輸模式 = 1 * GB3 非平衡配置方式中的傳輸模式分為正常響應(yīng)模式和異步響應(yīng)模式兩種。正常響應(yīng)模式NRM（Normal Response Mode）：該操作方式適用于面向終端的點(diǎn)到點(diǎn)或一點(diǎn)與多點(diǎn)的鏈路。傳輸過程由主站啟動(dòng)，從站只有收到主站某個(gè)

7、命令幀后，才能作為響應(yīng)向主站傳輸信息。主站負(fù)責(zé)管理整個(gè)鏈路，且具有輪詢、選擇從站及向從站發(fā)送命令的權(quán)利，同時(shí)也負(fù)責(zé)對(duì)超時(shí)、重發(fā)及各類恢復(fù)操作的控制；異步響應(yīng)模式ARM（Asynchronous Response Mode）：ARM下的傳輸過程由從站啟動(dòng)。從站主動(dòng)發(fā)送給主站的一個(gè)或一組幀中可包含有信息，也可以是僅以控制為目的而發(fā)的幀。在這種傳輸模式下，由從站來控制超時(shí)和重發(fā)。該方式對(duì)采用輪詢方式的多站鏈路來說是必不可少的。平衡配置方式中的傳輸模式平衡配置結(jié)構(gòu)中只有異步平衡模式ABM（Asynchronous Balanced Mode）；ABM是一種允許任何節(jié)點(diǎn)來啟動(dòng)傳輸?shù)膫鬏斈Ｊ健榱颂岣哝溌?/p>

8、傳輸效率，節(jié)點(diǎn)之間在兩個(gè)方向上都需要的較高的信息傳輸量。在這種模式下任何時(shí)候任何站都能啟動(dòng)傳輸操作，每個(gè)站既可作為主站又可作為從站，每個(gè)站都是組合站。各站都有相同的一組協(xié)議，任何站都可以發(fā)送或接收命令，也可以給出應(yīng)答，并且各站對(duì)差錯(cuò)恢復(fù)過程都負(fù)有相同的責(zé)任。(5)HDLC的幀結(jié)構(gòu)HDLC的幀格式如下圖所示，它由六個(gè)字段組成，這六個(gè)字段可以分為五種類型，即標(biāo)志序列(F)、地址字段(A)、控制字段(C)、信息字段(I)、幀校驗(yàn)字段(FCS)。FF A C I FCS F標(biāo)志8bit地址8bit控制8/16bit信息8nbit校驗(yàn)碼16/32bit標(biāo)志8bit1)F：標(biāo)志字段。HDLC指定采用011

9、11110為標(biāo)志序列，用于標(biāo)志幀的開始和結(jié)束；2) A：地址字段。地址字段表示鏈路上站的地址，它只能表明一個(gè)地址。在使用非平衡方式傳輸傳送數(shù)據(jù)時(shí)(NRM和ARM)，地址字段總是寫從站的地址；在使用平衡方式時(shí)(ABM)，地址字段總是寫入應(yīng)答站的地址；3) C：控制字段。該字段中的第1位或第1、2位表示傳送幀的類型，用于區(qū)分幀的類型、幀編號(hào)以及命令、響應(yīng)。HDLC幀分為：信息I幀、監(jiān)控S幀、無序號(hào)U幀。其中，信息幀和監(jiān)視幀提供差錯(cuò)控和流量控制，用于完成數(shù)據(jù)鏈路控制的只要功能。控制字段的格式如下圖所示：0 N(S)0 N(S) P/F N(R)1 0 S P/F N(R)1 1 M P/F M 1

10、2 3 4 5 6 7 8信息幀 I-Frame監(jiān)控幀 S-Frame無序號(hào)幀 U-Frame4) I：信息字段。攜帶高層用戶數(shù)據(jù)，及SDU，可以是任意的二進(jìn)制位串；5)FCS：校驗(yàn)碼。是16或32比特的CRC，它采用ITU-CRC的生成多項(xiàng)式，由控制字段、地址字段和信息字段計(jì)算得到。0比特插入刪除技術(shù)如上所述，SDLCHDLC協(xié)議規(guī)定以01111110為標(biāo)志字節(jié)，但在信息字段中也完全有可能有相同的字符。為了把它與標(biāo)志區(qū)分開來，采取了0位插入和刪除技術(shù)。具體作法是發(fā)送端在發(fā)送所有信息（除標(biāo)志字節(jié)外）時(shí)，只要遇到連續(xù)5個(gè)1，就自動(dòng)插入一個(gè)0；當(dāng)接收端在接收數(shù)據(jù)時(shí)（除標(biāo)志字節(jié)外）如果連續(xù)接收到5個(gè)

11、1，就自動(dòng)將其后的一個(gè)0刪除，以恢復(fù)信息的原有形式。這種0位的插入和刪除過程是由硬件自動(dòng)完成。三存在的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)目前存在的HDLC協(xié)議及其相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有：ISO/IEC 13239-2002，信息技術(shù)，系統(tǒng)間遠(yuǎn)程通信和信息交換，高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）規(guī)程；ISO/IEC TR 10171-2000，信息技術(shù)，系統(tǒng)間遠(yuǎn)程通信和信息交換，利用高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）規(guī)程類別的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的列表、標(biāo)準(zhǔn)XID格式標(biāo)識(shí)符的列表、標(biāo)準(zhǔn)方式設(shè)置信息字段格式標(biāo)識(shí)符的列表和用戶定義的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)集標(biāo)志值的列表。四 HDLC的應(yīng)用HDLC是面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中中不存在任何特殊的控制代碼

12、，但幀中包含了控制和響應(yīng)命令，支持全雙工傳輸，具有較高的吞吐率，適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域。HDLC的子集被用來向X.25、ISDN和幀中繼網(wǎng)提供信令和控制數(shù)據(jù)鏈路。不同類型的HDLC及其應(yīng)用范圍如下所列：1）子集：NRM（正常響應(yīng)模式），應(yīng)用范圍：采用SDLC的多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)；2）子集：LAP(鏈路訪問協(xié)議)，應(yīng)用范圍：早期X.25網(wǎng)絡(luò)；3）子集：LAPB(鏈路訪問過程平衡)，應(yīng)用范圍：現(xiàn)在的X.25網(wǎng)絡(luò)；4）子集：LAPD(ISDN鏈路訪問協(xié)議-D信道)，應(yīng)用范圍：ISDN-D信道以及幀中繼；5）子集：LAPM(調(diào)制解調(diào)器鏈路存取規(guī)程)，應(yīng)用范圍：錯(cuò)誤校驗(yàn)。六 HDLC的

13、發(fā)展前景HDLC是由ISO制定的確保數(shù)據(jù)信息可靠互通的重要數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)，它是通信領(lǐng)域現(xiàn)階段應(yīng)用十分廣泛的一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前通信信道的可靠性比過去已經(jīng)有了非常大的改進(jìn)。我們已經(jīng)沒有必要在數(shù)據(jù)鏈路層使用很復(fù)雜的協(xié)議（包括編號(hào)、檢錯(cuò)重傳等技術(shù)）來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。因此，不可靠的傳輸協(xié)議PPP會(huì)成為數(shù)據(jù)鏈路層的主流協(xié)議，而可靠傳輸?shù)娜蝿?wù)落到了運(yùn)輸層的TCP協(xié)議身上。七結(jié)論本文主要研究了HDLC的相關(guān)知識(shí)，包括其發(fā)展歷史、主要內(nèi)容（定義、特點(diǎn)、線路配置、傳輸模式和幀結(jié)構(gòu)）、存在的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和其應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)。因?yàn)镠DLC是采用比特填充技術(shù)的面向比特協(xié)議，它根據(jù)特定用途選擇一個(gè)子集，并具有透明傳輸、可靠性高、傳輸效率高和靈活性高等特點(diǎn)，故已經(jīng)成為通信領(lǐng)域額不可缺少的一個(gè)重要協(xié)議。我們期待隨著信息技術(shù)的發(fā)展，會(huì)有更高速、更有效的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議被開發(fā)出來。參考文獻(xiàn)1 謝希仁.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第四版）M.大連：大連理工大學(xué)出版社 2004.22 美Alberto Leon-Garicia Indra Widjaj