High-Level Data Link Control

Všechny druhy HDLC rámců popsané výše shrnuje následující tabulka:

Synchronní spoje používají bitově orientovaný přenos, který umožňuje používat metodu vkládání bitů (anglicky bit stuffing): kdykoli se v datech objeví 5 po sobě jdoucích jedničkových bitů, vloží se za ně jeden nulový bit. To zaručuje, že se uvnitř rámce nikdy (pokud neuvažujeme chyby přenosu) neobjeví více než 5 za sebou jdoucích jedničkových bitů. Právě 6 jedničkových bitů obklopených nulami signalizuje křídlovou značku; 7–15 jedničkových bitů za sebou se používá pro násilné ukončení přenosu rámce (abort). Více než 15 jedničkových bitů za sebou je interpretováno jako klidový stav linky. Přijímač při přijetí pěti jedničkových bitů následovaných nulovým bitem, tento nulový bit odstraní; pokud přijímač zaznamená posloupnosti šesti jedničkových bitů, jedná se buď o křídlovou značku (pokud sedmý bit je nulový) nebo o násilné ukončení přenosu rámce (pokud je sedmý bit jedničkový).

Chování přijímače při přijetí posloupnosti několika po sobě jdoucích jedničkových bitů popisuje následující tabulka:

Při použití kódování NRZI-S, které kóduje nulový bit změnou úrovně signálu a jedničkový bit signálem bez změny úrovně, dochází při přenosu rámců ke změně úrovně signálu nejvýše po 7 jednotkových intervalech, což umožňuje udržovat synchronizaci vysílače a přijímače bez nutnosti přenosu hodinového signálu zvláštním vodičem.

Nové protokoly mohou používat výhodnější kódování jako například kódování 8b/10b.

Má-li HDLC pracovat na linka používající arytmický přenos, jako je například standardní sériový port podle standardu RS-232 nebo V.24/V.28, který sdružuje bity po 5–8 do slabik, nelze použít mechanismus vkládání bitů. Aby bylo možné v rámcích přenášet bitové kombinace a znaky, které mají speciální význam, používá se metoda únikového znaku (anglicky escape character). Jako únikový znak slouží znak s kódem 0x7D. Pro zakódování libovolného znaku, který se nesmí přímo objevit v přenášených datech, se používá dvoubytová posloupnost (únikový znak, n), kde n je původní znak s invertovaným bitem 5 (s váhou 32, tj. 0x20). Je-li aktivní volitelná funkce číslo 15.1, budou se znaky se speciálním významem, které se vyskytnou datech, kódovat podle následující tabulky:

HDLC umožňuje dojednat, aby se stejným způsobem přenášely i jiné rezervované hodnoty oktetů (jako například XON a XOFF – volitelná funkce 15.2, případně všechny řídicí znaky – volitelná funkce 15.3), pokud to přenosová linka vyžaduje.

Křídlová značka (anglicky flag) na konci jednoho rámce může být (ale nemusí) zároveň křídlovou značkou na začátku dalšího rámce.

HDLC standardně používá jednu adresu osmibitovou adresu, která slouží při provozu v režimu point-to-multipoint k rozlišení podřízených stanic; to znamená, že rámec vždy obsahuje adresu podřízené stanice. Pokud je potřeba, mohou stanice po vzájemné dohodě používat delší adresu.

Některé varianty HDLC rozšiřují adresní pole o druhou adresu, takže vždy obsahuje zdrojovou i cílovou adresu případně bit pro explicitní rozlišení příkazu a odezvy.

Řídicí pole slouží k rozlišení typu rámce, k přenosu informace o čísle přenášeného rámce a pro potvrzování přenesených rámců. V základním režimu má řídicí pole následující formát:

V rozšířených režimech se v I-rámcích a S-rámcích používá rozšířený (dvou, čtyř nebo osmibytový) formát řídicího pole. I v něm se nejméně významný bit (v této tabulce zcela vpravo) vysílá jako první. V I-rámci pak následuje 7, 15 nebo 31bitové pole s hodnotou N(S), bit P/F a 7, 15 nebo 31bitové pole s hodnotou N(R). S-rámce obsahují místo pole N(S) jeden nulový bit, dva bity s typem rámce a 4, 12 nebo 28 nevyužitých bitů s hodnotou 0. Pokud byl režim nastaven příkazem SNRME, SARME nebo SABME je řídicí pole dvoubytové a hodnoty N(S) a N(R) sedmibitové. Pro nastavení režimu se čtyřbytovým řídícím polem (a 15bitovými čísly N(S) a N(R)) a s osmibitovým řídicím polem (a 31bitovými čísly N(S) a N(R)) se používá příkaz SM, který má v informačním poli uvedenu velikost N(S) a N(R).

Délka dat je násobkem 8 bitů, ale vyžadují to pouze některé varianty HDLC; ostatní dovolují zarovnání dat na jiné než 8bitové hranici.

Kontrolní posloupnost rámce (FCS) je cyklický redundantní součet vypočítaný z adresního, řídicího a informačního pole. Standardně se používá 16bitový CRC, komunikující stanice mohou dojednat použití 32bitového nebo 8bitového. Jestliže hodnota FCS vypočtená v přijímači nesouhlasí s hodnotou, kterou vypočítal odesilatel a přidal do rámce, znamená to, že rámec byl přijat chybně. Přijímač rámce se špatným CRC zahazuje a neposílá žádné potvrzení. Vysílač po vypršení prodlevy pro potvrzení odešle nepotvrzený rámec znovu. Pokud se obě strany dohodnou na posílání záporných potvrzení a odesilatel posílá více rámců za sebou, příjemce může poslat záporné potvrzení, pokud se v posloupnosti čísel rámců objeví díra.

Použité algoritmy pro výpočet FCS jsou schopny odhalit ztracené bity, bity se změněnou hodnotou a bity navíc. Tím se výrazně zvyšuje (zejména pro větší délku FCS) pravděpodobnost odhalení chyby. Pravděpodobnost neodhalené přenosové chyby se však zvyšuje s délkou zabezpečovaných dat, proto FCS může implicitně omezovat praktickou délku rámce.

FCS bylo implementováno protože mnoho starších komunikačních spojů mělo relativně vysokou bitovou chybovostí a FCS lze počítat jednoduchým rychlým obvodem nebo softwarově. Nové protokoly mohou používat efektivnější samoopravné kódy.

HDLC rozlišuje 2 konfigurace datového spoje (linky):

• Nevyvážená (nesymetrická, anglicky unballanced), kdy komunikuje jedna nadřízená stanice s jednou nebo více podřízenými stanicemi.
• Vyvážená (symetrická, anglicky ballanced), kdy spolu komunikují dvě rovnocenné stanice.

Při nesymetrické (nevyvážené) konfiguraci datového spoje existuje na spoji právě jedna nadřízená stanice, která provoz na spoji řídí (posílá příkazy k nastavení režimu provozu, řídí tok dat, zajišťuje funkce řízení zabezpečení a zotavení z chyb při komunikaci). Při použití spojovaných režimů se nadřízená stanice nazývá primární stanice (anglicky primary station), při použití nespojovaných režimů řídicí stanice (anglicky control station). Ostatní stanice jsou podřízené (na spoji jich může být jedna nebo více). Podřízené stanice se ve spojovaných režimech nazývají sekundární stanice (anglicky secondary station), v nespojovaných režimech vedlejší stanice (anglicky tributary station)

Při symetrické konfiguraci datového spoje komunikují na spoji vždy právě dvě stanice, které se při použití spojovaných režimů nazývají kombinované stanice (anglicky combined station), při použití spojovaných režimů rovnocenné stanice (anglicky peer station)

Příkaz (anglicky command) je v HDLC rámec vyslaný primární nebo řídicí stanicí. Při vyvážené konfiguraci datového spoje je to takový rámec vyslaný kombinovanou nebo rovnocennou stanicí, který obsahuje adresu druhé stanice.

Odezva (anglicky response) je v HDLC rámec vyslaný sekundární nebo vedlejší stanicí. Při vyvážené konfiguraci datového spoje je to takový rámec vyslaný kombinovanou nebo rovnocennou stanicí, který obsahuje vlastní adresu.

Protokol SDLC byl navržen pro propojení jednoho počítače s mnoha periferními zařízeními. Původní „režim normální odezvy“ je režimem nadřízený-podřízený, kde počítač (neboli primární stanice) dává každé periferii (sekundární stanici) oprávnění vysílat. Protože zdrojem nebo cílem veškeré komunikace je nadřízená stanice, rámce obsahují pouze adresu sekundární stanice; primární stanici není žádná adresa přiřazena. Mezi příkazy posílanými primární stanicí na sekundární a odezvami posílanými sekundární stanicí na primární je výrazný rozdíl.

HDLC tradičně definuje 3 základní třídy komunikačních postupů pro spojovanou komunikaci; 2 nesymetrické (NRM a ARM) a 1 symetrický (ABM). Novější verze přidávají a po jednom nesymetrickém a symetrickém nespojovaném (UCM a BCM).

Nové verze HDLC definují 5 základních tříd komunikačních postupů; 2 nesymetrické spojované (NRM a ARM), 1 symetrický spojovaný (ABM) a po jednom nesymetrickém a symetrickém nespojovaném (UCM a BCM).

HDLC definuje 3 režimy provozu:

• Režim normální odezvy (NRM) je nesymetrická konfigurace, ve které zahájit přenos dat může pouze primární stanice. Sekundární stanice vysílá data pouze v odezvě na příkazy z primární stanice. Primární stanice se dotazuje sekundárních stanic, aby zjistila, zda mají data na odeslání a pak vybere jednu, která bude vysílat.
• Režim asynchronní odezvy (ARM) je nesymetrická konfigurace, ve který sekundární stanice mohou vysílat bez oprávnění od primární. Nicméně primární stanice si stále zachovává odpovědnost za inicializaci linky, zotavení z chyb a logické rozpojení.
• Asynchronní vyvážený režim (ABM) je symetrická konfigurace mezi dvěma stanicemi, při které libovolná stanice může zahájit komunikaci.

Dalším režimem je Rozpojený režim. V tomto režimu je sekundární stanice až do okamžiku, kdy je inicializována primární stanicí, nebo po přijetí příkazu DISC (odpojení). V tomto režimu odpovídá sekundární stanice na téměř každý jiný rámec než příkaz nastavení režimu odezvou DM „Disconnected mode“. Účelem tohoto režim je umožnit primární stanici spolehlivě odhalit, zda sekundární stanice je funkční. V tomto režimu může také probíhat výměna uživatelských dat v rámcích UI, která je však nespolehlivá (není zaručeno doručení dat).

V režimu normální odezvy si musí být primární stanice vědoma, že při komunikaci přes poloduplexní komunikační spoj nemůže vysílat, když předala oprávnění sekundární stanici.

Režim asynchronní odezvy je HDLC rozšíření[3] pro použití přes duplexní spoje. Sice rozlišuje primární/sekundární stanici, ale sekundární stanici umožňuje vysílat kdykoli.

Asynchronní vyvážený režim přináší koncept kombinované stanice, které může fungovat jak jako primární tak jako sekundární stanice. Přestože u většiny vlastností protokolu HDLC nezáleží na tom, zda jsou použity v příkazu nebo odezvě, u některých na tom záleží a je třeba kontrolovat adresní pole přijatého rámce pro zjištění, zda obsahuje příkaz (přijatá adresa je naše) nebo odezvu (přijatá adresa patří jiné stanici).

Na určitý režim komunikace mohou být stanice předem nastaveny, nebo může být dojednán pomocí příkazů a odpovědí XID nebo pomocí příkazu SM či jiných příkazů pro změnu režimu (SNRM, SARM, SABM, SNRME, SARME, SABME).

• Inicializaci může vyvolat libovolná strana vysláním jednoho ze sedmi příkazů pro nastavení režimu. Tento příkaz:
  • Signalizuje opačné straně, že má provést vlastní inicializaci
  • Určuje, ve kterém z režimů (NRM, ABM, ARM) se má od tohoto okamžiku pracovat
  • Určuje, zda se mají používat tříbitová nebo sedmibitová pořadová čísla

HDLC modul, který přijme inicializační rámec, odpoví rámcem UA, pokud požadavek přijímá; pokud požadavek zamítá, vrátí odezvu DM (disconnect mode).

Příkaz nebo odezva RR indikuje, že odesilatel rámce je schopen přijímat další data a zároveň potvrzuje přijetí rámců až do rámce N(R)-1; pokud je nastavený bit P, žádá, aby protistrana zaslala informaci o svém stavu.

Příkaz nebo odezva RNR funguje stejně jako RR, ale indikuje nepřipravenost odesilatele přijímat další data.

Příkaz nebo odezvu REJ indikuje, že odesilatel přijal všechny rámce s čísly do N(R)-1, a požaduje, aby příjemce opakoval rámce od čísla N(R).

Rámec SREJ lze použít pouze jako odezvu a pouze v rozšířeném režimu (modulo 128), v LAPB i v super režimu (modulo 32768 nebo 2147483648). Informační pole obsahuje seznam čísel rámců, které nebyly přijaty; seznam může obsahovat jednotlivá čísla rámců (mají nulový nejnižší bit) i intervaly (jsou tvořeny dvojicí čísel, obě mají jedničkový nejnižší bit).

Rámce UI, XID a TEST obsahují data vyšší vrstvy a lze je použít jako příkazy i jako odezvy.

• Rámce UI obsahují uživatelské informace, ale na rozdíl od I-rámců se nepotvrzuje ani znovu nevysílá při ztrátě.
• Rámec XID se používá pro výměnu informací o schopnostech stanice. Jeden formát definovalo SDLC, ale varianta definovaná v ISO 8885 je používanější. Primární stanice oznámí své schopnosti příkazem XID a sekundární vrátí XID odezvu.
• Rámec TEST slouží pro ladící účely. Funguje jako příkaz ping; obsah datového pole příkazu TEST se vrací v odezvě TEST.

Rámec FRMR obsahuje data popisující chybný rámec. První 1 nebo 2 byty jsou kopií odmítnutého řídicího pole, další 1 nebo 2 byty obsahují aktuální pořadová čísla N(S) a N(R) a následující 4 nebo 5 bitů indikují důvod odmítnutí rámce.

V tomto článku byl použit překlad textu z článku High-Level Data Link Control na anglické Wikipedii.

• FRIEND, George E., John L. Fike, H. Charles Baker, John C. Bellamy. Understanding Data Communications. 2. vyd. Indianapolis: Howard W. Sams & Company, 1988. Dostupné online. ISBN 0-672-27270-9.
• STALLINGS, William. Data and Computer Communications. 7. vyd. Upper Saddle River: Pearson/Prentice Hall, 2004. Dostupné online. ISBN 978-0-13-100681-2.
• S. TANENBAUM, Andrew. Computer Networks. 4. vyd. 482, F.I.E., Patparganj, Delhi 110 092: Dorling Kindersley (India) Pvt. Ltd., licenses of Pearson Education v South Asie, 2005. Dostupné online. ISBN 81-7758-165-1.

• KUBÍN, Boris; PUŽMAN, Josef. Veřejné datové sítě. 1. vyd. Praha: NADAS, 1989. 420 s. ISBN 80-7030-033-7. Kapitola 5.7.3 Bitově orientovaný protokol HDLC, s. 118–124. (česky)

• DLABOLA, František; STARÝ, Jaroslav. Systémy s mikroprocesory a přenos dat. 2. vyd. Praha: NADAS, 1986. 521 s. Kapitola 7.3 Bitově orientované postupy, s. 310–359. (česky)

• PPP – Point-to-Point Protocol
• SLIP

Synchronous Data Link Control|

• Sériová komunikace
• Rámec (počítačová síť)
• Arytmický sériový přenos
• LAPB – Link Access Procedure Balanced
• LAPM – Link Access Procedure, Modem
• LAPF – Link Access Procedure for Frame Relay
• LAPD – Q.921

• International Standard ISO/IEC 13239
• International Standard ISO/IEC 13239
• RFC 2687, Navrhovaný standard, PPP v rámcích vycházejících z HDLC pro aplikace v reálném čase
• RFC 1662, standard 51, PPP v rámcích vycházejících z HDLC
• Stránka s informacemi o protokolu HDLC (dobrý popis HDLC polí)
• Lekce Manfreda Lindnera o datové komunikaci – část HDLC^{[nedostupný zdroj]}
• Formát HDLC paketů a další informace^{[nedostupný zdroj]}
• Rodina protokolů HDLC