Бит-ориентированные протоколы. HDLC

Протоколы на канальном уровне используются для контроля целостности пере­даваемых данных и для восстановления искаженных блоков данных. Протоколы являются либо бит-ориентированными — содержание каждого переда­ваемого сообщения представляет собой строку бит переменной длины, либо знак-ориентированными — передается строка байт с некоторыми ограни­чивающими управляющими символами.

Наиболее известным бит-ориентированным протоколом является протокол син­хронного управления звеном данных, разра­ботанный компанией IBM. Существует несколько других похожих, но несовмести­мых протоколов.

Для промышленных приложений очень важным является протокол высокоуровневого управления каналом передачи данных HDLC. Протокол HDLC разработан ISO и используется в качестве основы для других про­токолов — например, на нем базируется формат кадров Ethernet.

Управляющие поля в кадре HDLC имеют фиксированные расположение и длину (рис.4.15); переменную длину имеет только поле данных. Ограничивающие началь­ный и заключительный флаги кодируются уникальной последовательностью 01111110. Для того чтобы обеспечить уникальность флаговой последовательности, передатчик автоматически вставляет 0 после пяти следующих подряд 1 во все поля кадра, кроме флагов. Эта операция называется вставкой бит. Приемник удаляет любой 0, следующий непосредственно за пятью идущими подряд 1, восста­навливая таким образом исходный вид кадра.

Рис. 4.15. Структура кадра протокола высокоуровневого

управления каналом передачи данных

Адресное поле имеет смысл только в том случае, если несколько станций могут принимать одно и то же сообщение — например, в локальных сетях, где все станции разделяют общий физический тракт передачи, — и должны идентифицировать адре­сованные им сообщения.

Управляющее поле HDLC определяет тип кадра — информационный, супервизорный или ненумерованный. Информационный кадр содержит пользовательские данные; его управляющее поле идентифицирует порядковый номер текущего и следу­ющего кадров (обычно длинное сообщение разбивается на несколько кадров) и т. п. Супервизорный кадр используется для координации приемника и передатчика и вы­полняет управляющие функции — подтверждение кадров (квитирование), запрос на повторную передачу информационного кадра, если нарушена последовательность кадров. Ненумерованные кадры используются для инициализации и разъединения звена и для других целей управления.

Поле данных может иметь любую длину. Поле контрольной суммы вычисляется с помощью многочлена всоответствии с рекомендацией.

Структура кадра протокола HDLC соответствует многоуровневой структуре стека протоко­лов, показанной на (рис. 4.16.). Начальный и заключительный флаги необходимы на фи­зическом и канальном уровнях. Адресное и управляющее поля и поле контрольной суммы относятся ко 2-му и 3-му уровням. Передаваемые данные являются проблем­но-ориентированными и относятся к 7-му уровню.

Формат кадра HDLC является основой для различных протоколов связи и обес­печивает средства для полной дуплексной передачи с контролем ошибок. Например, в одной из схем передатчик может продолжать передачу кадров, не ожидая подтвер­ждения их приема, в другой — приемник должен подтверждать прием каждого кадра, а еще одна схема требует только индикации кадров для повторной передачи. Все эти схемы можно реализовать на базе формата HDLC.