Протокол HDLC управления информационным каналом

Большой опыт, полученный при эксплуатации информационных каналов, использующих протокол BSC, позволили IBM разработать новый, более совершенный протокол, названный SDLC. На его основе Международной организацией стандартизации – ISO был создан и утвержден протокол HDLC.

В отличие от байториентированного протокола BSC протоколы SDLC и HDLC являются бит-ориентированными, т.е. осуществляют работу не с байтами, а с битами. Это позволяет уменьшить объем управляющей информации, передаваемой по информационному каналу. Благодаря чему повышается эффективность его использования.

5.4.1 Режим работы.

Программа управления информационным каналом двух машин может выполнять «первичные» (управляющие) и «вторичные» (управляемые) функции. Информация от управляющих называется командами, а от управляемых – ответами.

Существуют три типа станций HDLC:

- Первичная станция (ведущая) управляет звеном передачи данных (каналом). Эта станция передает кадры команд вторичным станциям и получает кадры ответа от этих станций. Если канал является многоточечным, главная станция отвечает за поддержку отдельного сеанса связи с каждой станцией, подключенной к каналу.

- Вторичная станция (ведомая) работает как зависимая по отношению к первичной станции (ведущей). Она реагирует на команды, получаемые от первичной станции, в виде ответов. Поддерживает только один сеанс, а именно только с первичной станцией

- Комбинированная станция сочетает в себе одновременно функции первичной и вторичной станции. Передает как команды, так и ответы и получает команды и ответы от другой комбинированной станции, с которой поддерживает сеанс.

В зависимости от того, как в машинах размещены первичные и вторичные функции, создаются два типа информационных канала: ассиметричный или симметричный.

В ассиметричном канале одна из двух машин является первичной и в ней размещены первичные функции, а другая машина является вторичной и во всех сеансах связи она является управляемой. Поэтому выделяются и три режима управления информационным каналом:

- Режим нормального ответа (NRM - Normal Response Mode) требует, чтобы прежде, чем начать передачу, вторичная станция получила явное разрешение от первичной. После последнего кадра вторичная станция должна снова ждать явного разрешения, прежде чем снова начать передачу. Как правило, этот режим используется вторичными станциями в многоточечных конфигурациях звена передачи данных.

- Режим асинхронного ответа (ARM - Asynchronous Response Mode) позволяет вторичной станции инициировать передачу без получения явного разрешения от первичной станции (обычно, когда канал свободен, - в состоянии покоя). Как правило, такой режим используется для управления соединенными в кольцо станциями или же в многоточечных соединениях с опросом по цепочке. В обоих случаях вторичная станция может получить разрешение от другой вторичной станции и в ответ на него начать передачу. Таким образом, разрешение на работу продвигается по кольцу или вдоль соединения.

- Асинхронный сбалансированный режим (ABM - Asynchronous Balanse Mode) используют комбинированные станции. Комбинированная станция может инициировать передачу без получения предварительного разрешения от другой комбинированной станции. Этот режим обеспечивает двусторонний обмен потоками данных между станциями и является основным (рабочим) и наиболее часто используемым на практике

Обмен в HDLC

Типы кадров. Протокол HDLC предусматривает использование трех типов кадров, определяющих три фазы взаимодействия ЭВМ в сети. Это – ненумерованные (U), супервизорные (S) и информационные (I) кадры.

Ненумерованный кадр (U-кадр), предназначен для выполнения функций фазы установления и прекращения связи, а также функции тестирования, сброса и идентификации станции и т.д. Конкретный тип команды и ответа зависит от класса процедуры HDLC.

Супервизорный кадр (S - кадр) выполняет управляющие функции фазы управления передачей: сообщение о готовности/неготовности, подтверждение (квитирование) кадров, запрос на повторную передачу кадров и запрос на временную задержку передачи кадров.

Информационный кадр (I - кадр) используется в фазе передачи данных между двумя станциями.

Формат кадра HDLC состоит из трех частей (рис.5.7):

- трехбайтового заголовка кадра, включающего флаг, адресное поле и управляющее поле;

- основы кадра от 0 до N байт

- трехбайтового концевика кадра, включающего два байта контрольной последовательности и флаг.

Рис.5.7. Формат кадра HDLC

Каждый кадр начинается и заканчивается 8-ми битовым управляющим символом – флагом, отделяющим кадры друг от друга в непрерывном потоке информации, проходящей через информационный канал. Флаг представлен кодом «01111110». Станции, подключенные к каналу, постоянно контролируют двоичную последовательность флага. Флаги могут постоянно передаваться по каналу между кадрами HDLC. При этом один и тот же флаг может закрывающем для одного кадра и открывающем для другого.

Кодовая прозрачность, те обеспечение условий, чтобы в передаваемой последовательности не было ни одного символа совпадающего с флагом,в HDLC обеспечивается методом битстаффинга. Передающая сторона просматривает битовую последовательность передаваемой информации и выполняет операцию вставки нулевого бита после каждых пяти единичных бит. На приемной стороне производится обратная операция, то есть удаление из последовательности принимаемых бит бита с нулевым значением после приема пяти подряд идущих единичных бит.

Адресное поле определяет первичную или вторичную станции, участвующие в передаче конкретного кадра. Каждой станции присваивается уникальный адрес.

Управляющее поле задает тип команды или ответа, а так же определяет порядковые номера передаваемых и принимаемых кадров. Формат и содержание управляющего поля (рис.5.8) определяют тип кадра (U-кадр, S-кадр и I-кадр).

Рис.5.8. Формат кадра и управляющего поля HDLC

В формате управляющего поля использованы обозначения:

- N(S) – порядковый номер передаваемого кадра;

- N(R) – порядковый номер принимаемого кадра;

- P/F – бит опроса/окончания;

- U-коды – код команды/ответа.

Разряды 1 и 2 управляющего байта служат для определения типа кадра. Разряды 3, 4 в S-кадре и разряды 3, 4, 6, 7, 8 в U-кадре служат для кодирования команд/ответов.

Разряд 5 – бит P/F или бит опроса/окончания. Этот разряд принимается во внимание только тогда, когда он установлен в 1. Бит P/F называется битом P, когда он используется первичной станцией, и битом F, когда он используется вторичной станцией. Он используется первичной и вторичной станциями для выполнения следующих функций:

- Первичная станция использует бит P для санкционирования передачи кадра статуса от вторичной станции. P также может означать «опрос».

- Вторичная станция отвечает на бит P кадром данных или состояния с битом F. Бит F может также означать окончание передачи вторичной станцией в режиме нормального ответа (NRM).

По информационному каналу передаются два встречных потока информационных потока. Для четкого управления этими потоками и безошибочной идентификации кадров, в каждой машине устанавливаются по два счетчика – N(S) и N(R). Один из них (N(S)) подсчитывает переданные информационные кадры, а другой (N(R)) – принятые. Счетчики выдают циклическое значение от 0 до 7.

С расширенным полем управления под счетчики отводятся отдельные байты, и они считают от 0 до 127. Непосредственно перед отправкой файла в него записывается значение N(S)– номер передаваемого и значение N(R) – номера ожидаемого кадра. Если процедура передачи кадров перешла без ошибок, то номер передаваемого кадра первой машиной должен совпадать со счетчика принятых кадров во второй машине, т.е. должно быть равенство N(S)₁=N(R)₂.

Если это условие нарушено, то принятый кадр выбрасывается, а машина пересылает требование повторных данных.

Список основных команд и ответов, используемых в HDLC, приведен в таблице 5.3.

Таблица 5.3.

REJ – отказ от кадров начиная с N(R).

SREJ – отказ от кадра с номером N(R).

Концевик кадра состоит из двух байтного кода проверки – CRC и байта флага. Поле CRC (контрольная последовательность кадра) используется для обнаружения ошибок передачи между двумя станциями. Передающая станция осуществляет вычисления над потоком данных пользователя, и результат этого вычисления включается в кадр в качестве поля CRC. В свою очередь, принимающая станция производит аналогичные вычисления и сравнивает полученный результат с полем CRC. Если имеет место совпадение, велика вероятность того, что передача произошла без ошибок. В случае несовпадения, возможно, имела место ошибка передачи, и принимающая станция посылает отрицательное подтверждение, означающее, что необходимо повторить передачу кадра. Вычисление CRC называется циклическим контролем по избыточности и использует некоторый производящий полином в соответствии с рекомендацией МККТТ V.41. Поле CRC вычисляется как дополнение до 1 суммы по модулю 2 двух слагаемых:

- остаток от деления по модулю 2 выражения X^k*(X¹⁵+X¹⁴+…X²+X+1) на полином (X¹⁶+X¹²+X⁵+X+1), где k – суммарное число бит адресного, управляющего и информационного полей;

- остаток от умножения и последующего деления по модулю 2 адресного, управляющего и информационного полей на полином (X¹⁶+X¹²+X⁵+X+1).

Алгоритм выглядит очень сложным, однако он реализуется достаточно просто на аппаратном уровне.

Этот метод позволяет обнаруживать всевозможные кортежи ошибок длиной не более 16 разрядов, вызываемые одиночной ошибкой, а также 99,9984% всевозможных более длинных кортежей ошибок.

Процедура управления обменом состоит из 3-х фаз: установление связи, поддержке передачи и прекращения связи.

В первой фазе посылается U-кадр с одной из команд: SNRM, SARM, SNRME, SARME и ожидает от вторичной машины ответ UA.

Во второй фазе производится передача информационных кадров с номерами N(S) и N(R).

В третьей фазе посылается команда DISC, а вторичная машина посылает ответ UA.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: