HDLC協議

面向比特的協議中最有代表性的是IBM的同步數據鏈路控制規程SDLC（Synchronous Data Link Control），國際標準化組織ISO （International Standards Organization）的高級數據鏈路控制規程HDLC（High Level Data Link Control），美國國家標準協會（American National Standards Institute ）的先進數據通信規程ADCCP （ Advanced Data Communications Control Procedure）。這些協議的特點是所傳輸的一幀數據可以是任意位，而且它是靠約定的位組合模式，而不是靠特定字元來標誌幀的開始和結束，故稱"面向比特"的協議。

SDLC/HDLC的一幀信息包括以下幾個欄位（Field），所有欄位都是從最低有效位開始傳送。

SDLC/HDLC協議規定，所有信息傳輸必須以一個標誌字元開始，且以同一個字元結束。這個標誌字元是01111110，稱標誌欄位（F）。從開始標誌到結束標誌之間構成一個完整的信息單位，稱為一幀（Frame）。所有的信息是以幀的形式傳輸的，而標誌字元提供了每一幀的邊界。接收端可以通過搜索"01111110"來探知幀的開頭和結束，以此建立幀同步。

在標誌欄位之後，可以有一個地址欄位A（Address）和一個控制欄位C（Contro1）。地址欄位用來規定與之通信的次站的地址。控制欄位可規定若干個命令。SDLC規定A欄位和C欄位的寬度為8位。HDLC則允許A欄位可為任意長度，C欄位為8位或16位。接收方必須檢查每個地址位元組的第一位，如果為"0"，則後邊跟著另一個地址位元組；若為"1"，則該位元組就是最後一個地址位元組。同理，如果控制欄位第一個位元組的第一位為"0"，則還有第二個控制欄位位元組，否則就只有一個位元組。

跟在控制欄位之後的是信息欄位（Information）。信息欄位包含有要傳送的數據，亦成為數據欄位。並不是每一幀都必須有信息欄位。即信息欄位可以為0，當它為0時，則這一幀主要是控制命令。

緊跟在信息欄位之後的是兩位元組的幀校驗欄位，幀校驗欄位稱為FC（Frame Check）欄位，校驗序列FCS（Frame check Sequence）。SDLC/HDLC均採用16位循環冗餘校驗碼CRC （Cyclic Redundancy Code），其生成多項式為CCITT多項式X^16+X^12+X^5+1。除了標誌欄位和自動插入的"0"位外，所有的信息都參加CRC計算。 CRC的編碼器在發送碼組時為每一碼組加入冗餘的監督碼位。接收時解碼器可對在糾錯範圍內的錯碼進行糾正，對在校錯范 圍內的錯碼進行校驗，但不能糾正。超出校、糾錯範圍之外的多位錯誤將不可能被校驗發現。

如上所述，SDLC/HDLC協議規定以01111110為標誌位元組，但在信息欄位中也完全有可能有同一種模式的字元，為了把它與標誌區分開來，所以採取了"0"位插入和刪除技術。具體作法是發送端在發送所有信息（除標誌位元組外）時，只要遇到連續5個"1"，就自動插入一個"0"當接收端在接收數據時（除標誌位元組）如果連續接收到5個"1"，就自動將其後的一個"0"刪除，以恢複信息的原有形式。這種"0"位的插入和刪除過程是由硬體自動完成的，比上述面向字元的"數據透明"容易實現。

若在發送過程中出現錯誤，則SDLC/HDLC協議用異常結束（Abort）字元，或稱失效序列使本幀作廢。在HDLC規程中7個連續的"1"被作為失效字元，而在SDLC中失效字元是8個連續的"1"。當然在失效序列中不使用"0"位插入/刪除技術。

SDLC/HDLC協議規定，在一幀之內不允許出現數據間隔。在兩幀信息之間，發送器可以連續輸出標誌字元序列，也可以輸出連續的高電平，它被稱為空閑（Idle）信號。

HDLC（高級數據鏈路控制）產生的背景

面向字元型數據鏈路層協議的缺點：

控制報文和數據報文格式不一樣；

採用停止等待方式，效率低；

只對數據部分進行差錯控制，可靠性較差；

系統每增加一種功能就需要設定一個新的控制字元。

面向比特型協議的設計目標：

以比特作為傳輸控制信息的基本單元；

數據幀與控制幀格式相同；

傳輸透明性好；

連續發送，傳輸效率高。

數據鏈路的配置

非平衡配置

平衡配置

非平衡配置方式

非平衡配置中的主站與從站

主站：控制數據鏈路的工作過程。主站發出命令

從站：接受命令，發出響應，配合主站工作

非平衡配置中的結構特點

點-點方式

多點方式

非平衡配置方式

正常響應模式（normal response mode，NRM）

主站可以隨時向從站傳輸數據幀；

從站只有在主站向它發送命令幀進行探詢（poll），從站響應后才可以向主站發送數據幀。

非同步響應模式（asynchronous response mode，ARM）

主站和從站可以隨時相互傳輸數據幀；

從站可以不需要等待主站發出探詢就可以發送數據；

主站負責數據鏈路的初始化、鏈路的建立、釋放與差錯恢復等功能。

數據鏈路的非平衡配置方式

平衡配置方式

鏈路兩端的兩個站都是複合站（combined station）；

複合站同時具有主站與從站的功能；

每個複合站都可以發出命令與響應；

平衡配置結構中只有非同步平衡模式（asynchronous balanced mode，ABM）；

非同步平衡模式的每個複合站都可以平等地發起數據傳輸，而不需要得到對方複合站的許可。

數據鏈路的平衡配置方式

F（flag） ：標誌欄位

01111110

幀同步

傳輸數據的透明性：當幀其它欄位的比特序列中出現和標誌欄位相同的比特序列時，就后出現判斷錯誤。解決辦法是零比特插入與刪除: 發送端在兩個標誌欄位之間的比特序列中，如果檢查出連續的5個1，不管它後面的比特位是0或1，都增加1個0；在接收端，在2個標誌欄位之間的比特序列中檢查出連續的5個1之後就刪除1個0

A（address） ：地址欄位

當地址欄位的首位為1時表示地址欄位為8位；當首位為0時表示地址欄位為16位。

當使用非平衡方式傳送數據時，地址欄位總是填入從站地址；當使用平衡方式傳送數據時，地址欄位填入應答站地址。

如果地址欄位全為1，表示是廣播地址。

C（control） ：控制欄位

根據其最前面兩個比特的取值，可以分為3大類：信息幀、監控幀和無編號幀，也就是I幀、S幀和U幀。

控制欄位中第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”是無編號幀。

信息幀中，234位為存放發送幀序號，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號。

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，表示接收方確認結束。

無編號幀，提供對鏈路的建立、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。

I（information） ：信息欄位

只出現在信息幀和無編號幀中，它是網路層的用戶數據。

FCS：幀校驗欄位

HDLC採用的是CRC校驗，校驗A、C和I欄位的數據。

生成多項式採用CRC-CCITT，G(X)= X16+X12+X5+1

信息幀

如果控制欄位的b0為0，那麼該幀為信息幀，即I幀

N（S）：b1、b2和b3，表示當前發送的信息幀的序號

N（R）：b5、b6和b7，表示一個站所已正確接收序號N

（R）－1及以前的各幀，發送站應發序號為N（R）的幀

由於是全雙工通信，所以通信雙方都有一個N（S）和 N（R）

P/F位：b4，探詢/終止位

0，表示沒有意義

P=1（詢問），如果從站有幀發送，則可以向主站發送

F=1（終止），發送的最後一幀，表示從站已經發送結束

P=1和F=1在幀交換過程中成對出現

信息幀

信息幀

目前發送的序號為3幀

已經正確接收序號為3及以前的各幀，要求對方下一次發送序號為4的幀

使用探詢位P=1去詢問對方

監控幀

如果控制欄位的b0=1，b1=0，那麼該幀為監控幀，即S幀

無編號幀

如果控制欄位的b0=1，b1=1，那麼該幀為無編號幀，即U幀

沒有N（S）和N（R）位，主要起控制作用，它可以在需要時發出，不影響帶序號的信息幀的交換順序

簡化的信息幀結構的表示方法

一個信息幀的表示

無編號幀的表示方法

SNRM幀與UA幀結構的表示方法