HDLC协议

什么是HDLC？HDLC是什么意思？

HDLC英文全称High level Data Link Control，高级数据链路控制，HDLC是一个在同步网上传输数据、面向位的数据链路层协议，它是个由1970年代IBM所提出的对称式资料连结控制(Synchronous Data Link Control,SDLC)所研发出来的ISO标准。

高级数据链路控制（HDLC）协议是基于的一种数据链路层协议，促进传送到下一层的数据在传输过程中能够准确地被接收（也就是差错释放中没有任何损失并且序列正确）。HDLC 的另一个重要功能是流量控制，换句话说，一旦接收端收到数据，便能立即进行传输。H DLC 具有两种不同的实现方式：高级数据链路控制正常响应模式即HDLC NRM（又称为SDLC）和 HDLC 链路访问过程平衡（LAPB）。其中第二种使用更为普遍。HDLC 是 X.25 栈的一部分。

HDLC 是面向比特的同步通信协议，主要为全双工点对点操作提供完整的数据透明度。它支持对等链路，表现在每个链路终端都不具有永久性管理站的功能。另一方面，HDLC NRM 具有一个永久基站以及一个或多个次站。

HDLC LAPB 是一种高效协议，为确保流量控制、差错监测和恢复它要求额外开销最小。如果数据在两个方向上（全双工）相互传输，数据帧本身就会传送所需的信息从而确保数据完整性。

帧窗口是用于在接收第一个帧已经正确收到的确认之前发送复帧。这就意味着在具有长“turn-around”时间滞后的情况下数据能够继续传送，而不需要停下来等待响应。例如在卫星通信中会发生这种情形。

通常，帧分为三种类型：

信息帧：在链路上传送数据，并封装OSI体系的高层；

管理帧：用于实现流量控制和差错恢复功能；

无编号帧：提供链路的初始化和终止操作。

协议结构

Flag ― 该字段值恒为 0x7E。

Address Field ― 定义发送帧的次站地址，或基站发送帧的目的地。该字段包括服务访问点（6比特）、命令/响应位（表示帧是否与节点发送的信息帧有关或帧是否被节点接收）、地址扩展位（通常设置为1字节长）。当设置错误时，表示一个附加字节。

Extended Address ― HDLC 为基本格式提供了另一种扩展。通过多方协定，Address Field 可以被扩展为多个字节。

Control Field ― 识别帧类型。另外，根据帧类型划分，该字段还包括序列号、控制特性和差错跟踪。

FCS ― 帧校验序列（FCS）字段通过许可传输帧数据的完整性，使高层物理差错控制可以被校验。

2 HDLC协议概述

HDLC（High-Level Data Link Control，高层数据链路协议）是一组用于在网络节点间传送数据的协议，是在数据链路层中广泛使用的一种协议。在HDLC 协议中，数据被组成一个个的单元（称为帧），通过网络传输，由接收方确认收到，同时HDLC协议也管理数据流和数据发送的间隔时间。HDLC协议中每帧所传输的数据可以含有任意数量的比特位，而且帧的开始和结束是靠约定的比特模式（标志）来定界的，是一种“面向比特”的协议。HDLC的帧格式见图1。地址是目的地址，控制字节根据不同的内容定义不同的帧类型，每帧中所传输的数据长度为8的任意整数倍，每帧数据都需要作CRC校验。

HDLC（高级数据链路控制规程）

HDLC是可靠性高,高速传输的控制规程。其特点如下：可进行任意位组合的传输;可不等待接收端的应答,连续传输数据;错误控制严密;适合于计算机间的通信。HDLC相当于OSI基本参照模型的数据链路层部分的标准方式的一种。HDLC的适用领域很广,近代协议的数据链路层大部分都是基于HDLC的。

HDLC是面向比特的链路控制规程，其链路监控功能通过一定的比特组合所表示的命令和响应来实现，这些监控比特和信息比特一起以帧的形式传送。

以下是ISO/IEC 3309标准规定的HDLC的基本帧结构。

其它的HDL C标准也有类似的HDLC帧结构。每帧的起始和结束以“7E”（01111110）做标志，两个“7E”之间为数据段（含地址数据、控制数据、信息数据）和帧校验序列。帧校验采用CRC算法，对除了插入的“零”以外的所有数据进行校验。为了避免将数据中的“7E”误为标志，在发送端和接收端要相应地对数据流和帧校验序列进行“插零”及“删零”操作。

各种HDLC协议间的区别之一是帧校验序列的CRC算法不同，这

种不同表现在几个方面：

a、 HDLC帧校验序列的位数不同，如16位和32位等；

b、 CRC生成多项式不同，如对于16位的CRC，CCITT V .41标准的多项式是x16+x12+x5+1，ANSI CRC-16标准的多项式是x16

+x15+x2+1等；

c、 CRC序列的起始化条件不同，如可以初始化为全“0”、全“1”等；

d、 CRC计算结果的处理方式不同，如可以直接把CRC结果发送，或对CRC结果取反后再发送等；

e、对接收到的数据做CRC校验时，合格判据不同，因为有了上述的不同处理自然会得到不同的结果，由此造成合格判据不同，例如有的标准以校验结果“1DOF”判为无错误[2]。而有的ASIC芯片以校验结果“F0B8”判为无错误[3]。

HDLC协议 - HDLC

——面向比特的同步协议：High Level Data Link Control（高级数据链路控制规程）。

一．特点与格式

面向比特的协议中最有代表性的是IBM的同步数据链路控制规

程SDLC（Synchronous Data Link Control），国际标准化组织ISO

（International Standards Organization）的高级数据链路控制规程HDLC（High Level Data Link Control），美国国家标准协会（American National Standards Institute ）的先进数据通信规程ADCCP （ Advanced Data Communications Control Procedure）。这些协议的特点是所传输的一帧数据可以是任意位，而且它是靠约定的位组合模式，而不是靠特定字符来标志帧的开始和结束，故称"面向比特"的协议。

二．帧信息的分段

SDLC／HDLC的一帧信息包括以下几个场（Field），所有场都是从最低有效位开始传送。

1． SDLC／HDLC标志字符

SDLC／HDLC协议规定，所有信息传输必须以一个标志字符开始，且以同一个字符结束。这个标志字符是01111110，称标志场（F）。从开始标志到结束标志之间构成一个完整的信息单位，称为一帧（Frame）。所有的信息是以帧的形式传输的，而标志字符提供了每一帧的边界。接收端可以通过搜索"01111110"来探知帧的开头和结束，以此建立帧同步。

2．地址场和控制场

在标志场之后，可以有一个地址场A（Address）和一个控制场C （Contro1）。地址场用来规定与之通信的次站的地址。控制场可规定若干个命令。SDLC规定A场和C场的宽度为8位。HDLC则允许A 场可为任意长度，C场为8位或16位。接收方必须检查每个地址字节的第一位，如果为"0"，则后边跟着另一个地址字节；若为"1"，则该字节就是最后一个地址字节。同理，如果控制场第一个字节的第一位为"0"，则还有第二个控制场字节，否则就只有一个字节。

3．信息场

跟在控制场之后的是信息场I（Information）。I场包含有要传送的数据，亦成为数据场。并不是每一帧都必须有信息场。即信息场可以为0，当它为0时，则这一帧主要是控制命令。

4．帧校验场

紧跟在信息场之后的是两字节的帧校验场，帧校验场称为FC （Frame Check）场，校验序列FCS（Frame check Sequence）。SDLC ／HDLC均采用16位循环冗余校验码CRC （Cyclic Redundancy Code），其生成多项式为CCITT多项式X^16+X^12+X^5+1。除了标志场和自动插入的"0"位外，所有的信息都参加CRC计算。 CRC的编码器在发送码组时为每一码组加入冗余的监督码位。接收时译码器可对在纠错范围内的错码进行纠正，对在校错范围内的错码进行校验，但不能纠正。超出校、纠错范围之外的多位错误将不可能被校验发现。

HDLC协议 - 实际应用时的两个技术问题

1．"0"位插入／删除技术

如上所述，SDLC／HDLC协议规定以01111110为标志字节，但在信息场中也完全有可能有同一种模式的字符，为了把它与标志区分开来，所以采取了"0"位插入和删除技术。具体作法是发送端在发送所有信息（除标志字节外）时，只要遇到连续5个"1"，就自动插入一个"0"当接收端在接收数据时（除标志字节）如果连续接收到5个"1"，就自动将其后的一个"0"删除，以恢复信息的原有形式。这种"0"位的插入和删除过程是由硬件自动完成的，比上述面向字符的"数据透明"容易实现。

2．SDLC／HDLC异常结束

若在发送过程中出现错误，则SDLC／HDLC协议用异常结束（Abort）字符，或称失效序列使本帧作废。在HDLC规程中7个连续的"1"被作为失效字符，而在SDLC中失效字符是8个连续的"1"。当然在失效序列中不使用"0"位插入／删除技术。

SDLC／HDLC协议规定，在一帧之内不允许出现数据间隔。在两帧信息之间，发送器可以连续输出标志字符序列，也可以输出连续的高电平，它被称为空闲（Idle）信号。