高級數據鏈路控制

高級數據鏈路控制（HDLC，High-level Data Link Control）是一組用於在網路結點間傳送數據的協定，是由國際標準化組織（ISO）頒布的一種高可靠性、高效率的數據鏈路控制規程，其特點是各項數據和控制信息都以比特為單位，採用“幀”的格式傳輸。

中文名稱	高級數據鏈路控制
英文名稱	high-level data link control;HDLC
定　　義	國際標準化組織頒布的一種高可靠性、高效率的數據鏈路控制協定。
套用學科	通信科技（一級學科），通信協定（二級學科）

基本介紹

• 中文名：高級數據鏈路控制
• 外文名：High-level Data Link Control
• 縮寫：HDLC
• 套用學科：通信科技，通信協定

定義

高級數據鏈路控制（HDLC，High-level Data Link Control）是一組用於在網路結點間傳送數據的協定。在HDLC中，數據被組成一個個的單元(稱為幀)通過網路傳送，並由接收方確認收到。HDLC協定也管理數據流和數據傳送的間隔時間。HDLC是在數據鏈路層中最廣泛最使用的協定之一，數據鏈路層是OSI七層網路模型中的第二層，第一層是物理層，負責產生與收發物理電子信號，第三層是網路層，其功能包括通過訪問路由表來確定路由。在傳送數據時，網路層的數據幀中包含了源節點與目的節點的網路地址，在第二層通過HDLC規範將網路層的數據幀進行封裝，增加數據鏈路控制信息。
現在作為ISO的標準，HDLC是基於IBM的SDLC協定的，SDLC被廣泛用於IBM的大型機環境之中。在HDLC中，屬於SDLC的被稱為普通回響模式(NRM)。在通常回響模式中，基站(通常是大型機)通過專線在多路或多點網路中傳送數據給本地或遠程的二級站。這種網路並不是我們平時所說的那種，它是一個非公眾的封閉網路，網路通信採取半雙工。
不同類型的HDLC被用於使用X.25協定的網路和幀中繼網路，這種協定可以在區域網路或廣域網中使用，無論此網是公共的還是私人的。
在X.25版本的HDLC中，數據幀包含了一個數據包。在X.25網路中，數據在傳送前先分成若干數據包，然後由路由器檢測網路狀況來確定路由，各數據包分別傳送到目的節點，在目的節點按照正確的順序合併為初始數據。X.25版本的HDLC採用點對點通信，通信方式採取全雙工方式。這種類型的HDLC能夠確保幀的差錯釋放和正確排序，稱為LAPB（鏈路訪問過程平衡）。

特點

1.透明傳輸。高級數據鏈路控制對任意比特組合的數據均能透明傳輸。“透明”是一個很重要的術語，它表示：某一個實際存在的事物看起來好象不存在一樣。“透明傳輸”表示經實際電路傳送後的數據信息沒有發生變化。因此對所傳送數據信息來說，由於這個電路並沒有對其產生什麼影響，可以說數據信息“看不見”這個電路，或者說這個電路對該數據信息來說是透明的。這樣任意組合的數據信息都可以在這個電路上傳送。

2.可靠性高。在高級數據鏈路控制規程中，差錯控制的範圍是除了F標誌的整個幀，而基本型傳輸控制規程中不包括前綴和部分控制字元。另外高級數據鏈路控制對I幀進行編號傳輸，有效地防止了幀的重收和漏收。　

3.傳輸效率高。在高級數據鏈路控制中，額外的開銷比特少，允許高效的差錯控制和流量控制。　

4.適應性強。高級數據鏈路控制規程能適應各種比特類型的工作站和鏈路。　

5.結構靈活在高級數據鏈路控制中，傳輸控制功能和處理功能分離，層次清楚，套用非常靈活。

類型

下面列出了不同類型的高級數據鏈路控制（HDLC）及其套用範圍。

1.普通回響模式（NRM），套用範圍：採用SDLC的多點網路；

2.鏈路訪問協定（LAP），套用範圍：早期X.25網路；

3.鏈路訪問過程平衡（LAPB），套用範圍：現在的X.25網路；

4.ISDN 鏈路訪問協定－D信道（LAPD），套用範圍：ISDN－D信道以及幀中繼；

5.數據機鏈路存取規程（LAPM），套用範圍：錯誤校驗；

功能

幀控制

數據鏈路上傳輸的基本單位是幀。幀控制功能要求傳送站把網路送來的數據信息分成若干碼組，在每個碼組中加入地址欄位、控制欄位、校驗欄位以及幀開始和結束標誌，組成幀來傳送；要求接收端從收到的幀中去掉標誌欄位，還原成原始數據信息後送到網路層。

幀同步

在傳輸過程中必須實現幀同步，以保證對幀中各個欄位的正確識別。

差錯控制

當數據信息在物理鏈路中傳輸出現差錯，數據鏈路控制規程要求接收端能檢測出差錯並予以恢復，通常採用的方法有自動請求重發ARQ和前向糾錯兩種。採用ARQ方法時，為了防止幀的重收和漏收，常對幀採用編號傳送和接收。當檢測出無法恢復的差錯時，應通知網路層做相應處理。

流量控制

流量控制用於克服鏈路的擁塞。它能對鏈路上信息流量進行調節，確保傳送端傳送的數據速率與接收端能夠接收的數據速率相容。常用的流量控制方法是滑動視窗控制法。

鏈路管理

數據鏈路的建立、維持和終止，控制信息的傳輸方向，顯示站的工作狀態，這些都屬於鏈路管理的範疇。

透明傳輸

規程中採用的標誌和一些欄位必須獨立於要傳輸的信息，這就意味著數據鏈路能夠傳輸各種各樣的數據信息，即傳輸的透明性。

定址

在多點鏈路中，幀必須能到達正確的接收站。

異常狀態恢復

當鏈路發生異常情況時，如收到含義不清的序列或逾時收不到回響等，能自動重新啟動，恢復到正常工作狀態。

操作行為

HDLC的操作就是在兩個站點之間交換三種類型的幀的過程，根據幀的功能完成相應的語義，HDLC的操作主要有三個階段，首先雙方中有一方要初始化數據鏈路，使得幀能夠以有序的方式進行交換。在這個階段，雙方需要就各種選項的使用達成一致意見，初始化鏈路之後，雙方交換數據和控制信息，並且實施流量和差錯控制。最後，雙方中有一方要發出信號來終止操作，也就是斷開鏈路的連線。

建立鏈路連線

HDLC必須能夠初始化鏈路，即完成鏈路的連線，在HDLC中使用六個模式設定命令之一請求初始化，這些命令有以下作用和回響；
（1）通知請求對方初始化；（2）指出請求的三種模式中的哪一種；這些模式確定是否一端作為主站並控制互動，或者是否是對等的因此在互動時進行互相協作；（3）指出使用的序號。
如果一方接受這個請求，那么它的HDLC模組向初始化返回一個無編號確認（Unnumbered Acknowledged，UA）。如果這個請求被拒絕，那么它發出一個拆接方式（Disconnected Mode，DM）幀。HDLC協定實體中A向對方B傳送SABM命令，並啟動一個計時器。如果A收不到B傳送的UA，那么在計時器逾時的情況下A會重新傳送SABM命令。如果A一直收不到B的UA或者DM，那么這一過程將會不斷重複，或者在重試了規定的次數後，實體放棄嘗試並向管理實體報告操作失敗，在這種情況下就需要高層的介入。拆鏈的過程是某一方傳送一個DISC命令，對方用UA確認來回響。就完成了拆鏈。

數據的傳送

數據的傳送就是幀的傳送，正常的數據交換狀態是一種全雙工交換方式。當一個實體在沒有接收到任何數據的情況下連續傳送若干個I幀時，它的接收序號只是在不斷的重複。如果實體在沒有發出任何幀的情況下連續收到若干個I幀，那么它發出的下一個幀中的接收序號必須反映出這一累積效果。請注意，除了I幀之外，數據交換還可能會涉及到監控幀。也會出現忙碌狀態的情況，導致這種狀態存在的原因可能是由於HDLC實體處理I幀的速率無法跟上這些幀到達的速率，或者是用戶接收數據的速率不如I幀中的數據到達的速率快。無論是哪一種情況，實體的接收緩衝區都會填滿，它必須使用RNR命令來阻止進入緩衝區的I幀流。在數據傳送的過程中也可能出現用REJ命令進行差錯恢復的例子。

拆鏈

連線中的任何一方的HDLC模組都可以啟動拆鏈操作，可能是由於模組本身因某種錯誤而引起的中斷，也可能是由於高層用戶的請求。HDLC通過傳送一個拆鏈（disconnect，DISC）幀宣布連線中止，對方必須用UA做回答，表示接收拆鏈。