高级数据链路控制协议

HDLC协议是一种在同步网上传输数据、面向比特的数据链路控制协议，是由国际标准化组织（ISO）根据IBM公司在1974年所提出的异步数据链路控制协议SDLC（Synchronous Data Link Control）扩展开发而成的一种通用的数据链路控制协议。HDLC协议的主要特点如下：

◆ HDLC协议不依赖于任何一种字符编码集，通过采用“0比特插入法”可实现对数据的透明传输，而且对所传输信息的比特组合模式无任何限制，处理简单，易于硬件实现。

◆ 支持全双工通信，有较高的数据链路传输效率。

◆ 所有帧采用CRC检验，对信息帧进行顺序编号，可防止漏收或重收，传输可靠性高。

◆ 传输控制功能与处理功能分离，具有较大灵活性。

基于以上特点，HDLC业已成为通信领域中不可缺少的一个重要协议，目前在网络设计与整机内部通信设计中均已得到普遍采用。

如图3.9所示，在HDLC协议中，定义了主站、从站和复合站三种不同类型的节点，其中：主站的主要功能是发送控制命令（包括数据信息）帧、接收响应帧，并负责对整个链路控制系统的初启、流程的控制、差错检测或恢复等；从站的主要功能是接收由主站发来的命令帧，向主站发送响应帧，并且配合主站参与差错恢复等链路控制；而复合站则既能发送，又能接收命令帧和响应帧，并且负责整个链路的控制。

图3.9　主站、从站和复合站

在HDLC协议中，数据和控制报文均以帧的标准格式传送，在HDLC协议之中定义了信息帧（I帧）、监控帧（S帧）和无编号帧（U帧）三种不同类型的帧，其中：

◆ 信息帧（I帧）：主要用于传送有效信息或数据。

◆ 监控帧（S帧）：主要用于传送差错控制和流量控制信息。用于监视和控制数据链路，完成信息帧的接收确认、重发请求、暂停发送等功能。监控帧没有信息字段。

◆ 无编号帧（U帧）：主要用于提供对链路的建立、拆除以及多种监控功能。

HDLC协议中的帧格式如图3.10所示，其中：

图3.10HDLC协议中的帧格式

◆ 标志字段（F）：标志字段为“01111110”的比特模式，用以标志帧的起始和前一帧的终止。标志字段也可以作为帧与帧之间的填充字符。通常，在不进行帧传送的时刻，信道仍处于激活状态，在这种状态下，发送方不断地发送标志字段，便可认为一个新的帧传送已经开始。

◆ 地址字段（A）：命令帧中地址字段的值为对方站的地址，响应帧中地址字段的值为本站的地址。某一地址也可分配给多个站，这种地址称为组地址，利用一个组地址传输的帧能被组内所有拥有该组地址的站接收。但当一个从站或复合站发送响应时，它仍应当用它唯一的地址。此外，全“1”地址表示包含所有站的地址，称为广播地址。含有广播地址的帧会被传送给链路上的所有站，而定全“0”地址则表示无站地址，这种地址不分配给任何站，仅用作测试。HDLC协议可用于点到点连接和点到多点连接（如图3.11所示），其中，用于点到点连接时，地址字段的值为空。

图3.11　点到点连接和点到多点连接

（a）点到点连接；（b）点到多点连接

◆ 控制字段（C）：控制字段用于构成各种链路控制命令和响应，以便对链路进行监视和控制。发送方主站或复合站利用控制字段来通知被寻址的从站或复合站执行约定的操作；相反，从站用该字段作对命令的响应，报告已完成的操作或状态的变化。

◆ 信息字段（I）：信息字段可以是任意的二进制比特串，比特串长度未做限定，其上限由FCS字段或通信站的缓冲器容量来决定，目前国际上用得较多的是1000～2000比特；而下限可以为0，即无信息字段。但监控帧（S帧）中规定不可有信息字段。

◆ 帧校验字段（FCS）：帧校验序列字段可以使用16位CRC对两个标志字段之间的整个帧的内容进行校验。FCS的生成多项式可采用CCITTV4.1建议规定的x16+x12+x5+1，也可采用ANSI CRC-16标准规定的x16 +x15+x2+1。