ch8(2)_高级数据链路控制
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– 另外在帧与帧的空载期间可插入F标志用作时 间填充。
• 如下图所示
开始标志
开始和结束标志
结束标志
… F A C I FCS F A C I FCS F …
F字段的同步作用
开始标志
时间填充
结束标志
… F A C I FCS F … F A C I FCS F …
F字段的时间填充作用
数据传输透明性
– 接收站点：检测到起始标志F之后，会时刻注 意检查5个连续“1”之后的比特：
• 如果“0”就删除，
• 如果“1”就再检查下一个比特，若下一个 比特是“0”则这一比特组合被认为是标志 字段；若下一个比特是“1”则这一比特组 合被认为是错误序列，接收站点拒绝接收此 帧
位填充实例
• 实例：
– 输入：011111110…011111110010 – 发送：0111110110…0111110110010 – 接收：0111110110…0111110110010 – 输出： F011111110…011111110010
F
A
C
01111110
I FCS F
01111110
地址可以是8位字节或多字节的
1
单字节地址
0
0
1
多字节地址
• 若地址只有一个字节，最后位总是“1”，
• 如果是多字节，除最后一个字节外其他所 有字节都按“0”结尾，
• 另外HDLC约定：
– 全1比特为全站地址即广播地址。 – 全0比特视为无站地址，用于测试链路的工作
• 在帧的I字段可以插入任意比特模式，这种 性质称为数据的透明性，该传输方式称为透 明传输方式。
–由于可能在帧的两个标志F之间出现比特组合 01111110，从而破坏了帧一级的同步
– 解决方法：采用“0”比特插入/删除技术
• HDLC做法:
– 发送站点：检查两个标志F 之间所有可能的比
特组合，每当有5个连续的“1”后，就在5个 连续的“1”之后插入一个“0”；
符合帧的格式，如图所示：
F
A
C
I FCS F
01111110
F：Flags 标志字段
01111110
A: Address 地址字段
C: Control 控制字段
I : Information 信息字段
FCS: Frame Check Sequence 帧校验序列
8.2.2 HDLC的帧结构
三种传输模式
– 异步平衡模式 ABM（Asynchronous Balanced Mode）
• 适用于通信双方都是组合站的平衡构型， 也采用异步响应，双方具有同等能力。
• Either station may initiate transmission without receiving permission
– 异步响应模式 ARM（Asynchronous Response Mode）
• 次站可以不必等待主站的探询而随时传 输帧。
• Unbalanced configuration • Primary responsible for line • rarely used • 从站由主站发送 SARM命令变为此方式
•对称结构：链
路上每个物理站
P
S
点都有两个逻辑
C/R
站点，一个是主
站点，一个是从
C/R
站点，独立的线
路将一台物理站
S
对称结构
P 点的逻辑主站点 和另一个物理设 备的逻辑从站点
链接在一起。
3.三种传输模式
• HDLC的传输模式（ Transfer Modes ）
– 正规响应模式 NRM（Normal Response Mode） • 适用于多点式非平衡构型。 • 只有当主站向次站发出探询后，次站才能 获得传输帧的许可。
– 复合站点（combined station） ：具有主站和 次站两种功能，既可以发送命令也可以进行响 应；
HDLC Station Types
• Primary station
– Controls operation of link – Frames issued are called commands – Maintains separate logical link to each secondary
• 1975年，IBM首先开发了面向比特的规程SDLC • 1979年，ISO在SDLC基础上提出了现在应用十分
广泛的HDLC
– 现在使用的所有面向比特型的规程都是由HDLC规程派 生出来的，都来源于HDLC
– 1981年开始，ITU-T开发了一系列基于HDLC规程的新 规程，叫做链路访问协议。
• LAPS/LAPB LAPD LAPM LAPX
• 只有I帧和某些 U帧才含有信息字段：
–信息帧里包含的是用户数据 – U帧 中包含的网络管理信息
HDLC帧的信息字段
F
A
C
01111110
I FCS F
01111110
在I-帧中包含用户数据； 在S-帧中不存在； U-帧中包含管理信息
5、帧校验序列
• FCS：16bits用于差错控制，HDLC差错校 验是对整个帧的内容做CRC校验，但F标志 字段和按透明规则插入的所有的“0”不在 校验范围内
11
X
X
X
X
X
X
段也无N(S)字段，P/F位两 侧由两个编码字段，用来
识别U帧类型以及其功能
P/F位是具有双重功能的单个比 特位；仅当该位被置位时才有
意义，表示查询 / 结束。
HDLC规程控制字段
FAC
I
01111110
控制字段
FCS F
01111110
I-帧 S-帧
3bits
3bits
0
N(S) P/F N(R)
• CRC校验是选取的生成多项式是16位形式 （X16+X12+X5+1）或CRC——32
• 如下图所示：
F
A
C
01111110
I FCS F
01111110
帧校验序列是错误检测序 列，它包含CRC-CCITT
8.2.3 HDLC帧类型和功能
– 1.信息帧（I） – 2.监控帧（S） – 3.无编号帧（U）
station
• Secondary station
– Under control of primary station – Frames issued called responses
• Combined station
– May issue commands and responses
2.两种链路结构
状态。
– 全1和全0地址在通信网络中不能使用作用有效 的站地址。
3、控制字段
• 8bits，用于表示帧类型、帧编号，以及命令、 响应等功能，使对方站执行特定的操作。
• 根据C字段的构成不同，可以把HDLC帧分 成3种类型：
–信息帧（I帧）：Information –监控帧（S帧）： Supervisory –无编号帧（U帧）： Unnumbered
• HDLC的适用范围
–计算机 —— 计算机 –计算机 —— 终端
–终端 —}语—法终端
8.2.1 HDLC概述
• HDLC定义了三种类型的站点、两种链路结 构和三种数据传输模式
– 1.三种不同类型的站点 – 2.两种链路结构 – 3.三种传输模式
1.三种不同类型的站点
• 1.三种不同类型的站点：
2bits,定义四种S帧
1 0 code P/F N(R)
U-帧 1 1 code P/F code
N(S):本站 当前发送 帧序号
N(R):本站 期望接收 到对方站 的帧序号
Code:S/U 帧的编码
4、信息字段
• 紧跟在C字段之后，它表示链路所要传输的 实际信息， 它不受格式和内容的限制。
• 但实际的信息长度受到相关站点缓冲区容 量和链路差错特性的限制，一般不超过256 个字节。
•非平衡式结构：也称 主/从结构，即一个设 备为主设备，另一个 设备为从设备，可以 是点—点式(A)，也可 以是多点结构(B)。
C/R: Command / Response
C/R
C
C/R C
C 平衡结构
C: Compound S: Subordinative P: Primary
l平衡结构：点— 点结构中两个站点 都是复合型的，站 点之间由一条线路 连接，并且链路可 由一方控制。
• 面向比特型规程的基本特征：
– 透明传输：采用统一的帧格式。
• 唯一的标识符：F（01111110）（帧定界符）
– 可靠性高：
• 采用CRC校验、在数据帧中添加序号字段，来避免 帧的丢失和重收
– 传输效率高：
• 连续ARQ技术
– 可进行双向同时传输
• 全双工通信，每个站点既能起主/从型结构中的主站 作用，又能起从站的作用，成为主/主型的结构。
– 1、 标志字段 – 2、地址字段 – 3、控制字段 – 4、信息字段 – 5、帧校验序列
1、 标志字段
• 标志字段（F）以8bits组01111110（7E） 在帧的两端起定界作用，某个F可能既是一 个帧的结束标志，也是下一个帧的起始标 志。
• 标志字段（F）作用：
– F标志是一个帧的起始和结束标志，具有同步 作用；
Bit Stuffing Example
2、地址字段
• 表示数据链路上发送站和接收站的地址；
– 对命令帧而言，A给出的是执行该命令的从站 和组合站的地址；
– 对于响应帧而言，A给出的是作出应答的从站 和组合站的地址。
• 地址字段通常为8bits,应该可以寻址256个站；但 为了扩充需要，将最后一位二进制视为扩充位： – 此时若扩充位为1只能寻址128个站点； – 若扩充位为0表示其后的8位也为地址组成部分。
• Most widely used • No polling overhead • 通过SABM命令来建立这种方式
HDLC的传输模式
站点类型 发起者
NRM
ARM
主站点和从 主站点和从
站点
站点
主站点
两者之一
ABM 复合站点 任何一个
8.2.2 HDLC的帧结构
• HDLC在链路上以帧作为传输信息的基本单位 （Frame）,无论是信息报文还是控制报文都必须
控制字段
类型
I：信息帧，在P/F位两侧具
0 X X X X X X X 有3个比特的流量和差错控
制用的序号N(s)和N(R)
S：监控帧，只有N(R)字段 无N(S)字段，因为S帧中并
1 0 X X X X X X 不传输数据 ；P/F位的前2
位是携带编码后的流量和 错误控制信息的。
U：无编号帧，既无N(R)字
▪ 主站点（primary station ）：在点到点和多点线 路结构中链路具有完全控制功能的设备。 ▪ 它的主要功能是发送命令帧（包括数据信息 帧），接收响应帧，并负责对整个链路进行 管理，如数据传输、流量控制、差错控制和 异常恢复等。
– 次站点（secondary station）：其主要功能是 接收主站来的命令帧，向主站发送响应帧，并 且配合主站进行差错控制等，主站和次站之间 的关系类似与计算机主机和终端的关系。
• Secondary may only transmit data in response to command from primary
• Host computer as primary • Terminals as secondary • 从站是由主站发送SNRM命令而置于此方式的。
三种传输模式
• 点 — 点式
主站
次站
• 多点式
主站
次站
次站
...
次站
✓适合把智能和半智能的终端连接到计算机
–对称结构（即主站 — 次站式）
逻辑通道
主站
次站
次站
主站
– 平衡式
组合站
组合站
C命令
P
R响应 S
A 点到点结构
S
R C
S
R P
S R
B 多点结构：非平衡集中式
P: Primary
S: Secondary
1.信息帧（I）
• 信息帧（Leabharlann Baidu）：HDLC规定每个站都要把
它的发送序号N（S）和接收序号N（R）保 存下来，用以指示发送/接收顺序情况，即 HDLC利用I帧N（S）和N（R）进行差错和 流量控制。
• 所谓链路结构是指链路上硬件设备间的关系：
– 点到点结构 – 多点结构
• 从不同的角度来看这两种链路结构：
– 设备可按照主从方式或对等方式组织 – 主站点、次站点以及复合站点可以构成三种方
式的链路结构：非平衡式、对称式、以及平衡 式。
• 每一种结构又支持半双工和全双工通信。
• HDLC适用的链路构型 –非平衡型
第8章 数据链路控制规程
•8.2高级数据链路控制
–8.2.1 HDLC概述 –8.2.2 HDLC的帧结构 –8.2.3 HDLC帧类型和功能 –8.2.4 HDLC操作规程 –8.2.5 其他数据链路控制协议
8.2高级数据链路控制
• 高级数据链路控制（High Level Data Link Control ）规程，是面向比特型的规程
• 如下图所示
开始标志
开始和结束标志
结束标志
… F A C I FCS F A C I FCS F …
F字段的同步作用
开始标志
时间填充
结束标志
… F A C I FCS F … F A C I FCS F …
F字段的时间填充作用
数据传输透明性
– 接收站点：检测到起始标志F之后，会时刻注 意检查5个连续“1”之后的比特：
• 如果“0”就删除，
• 如果“1”就再检查下一个比特，若下一个 比特是“0”则这一比特组合被认为是标志 字段；若下一个比特是“1”则这一比特组 合被认为是错误序列，接收站点拒绝接收此 帧
位填充实例
• 实例：
– 输入：011111110…011111110010 – 发送：0111110110…0111110110010 – 接收：0111110110…0111110110010 – 输出： F011111110…011111110010
F
A
C
01111110
I FCS F
01111110
地址可以是8位字节或多字节的
1
单字节地址
0
0
1
多字节地址
• 若地址只有一个字节，最后位总是“1”，
• 如果是多字节，除最后一个字节外其他所 有字节都按“0”结尾，
• 另外HDLC约定：
– 全1比特为全站地址即广播地址。 – 全0比特视为无站地址，用于测试链路的工作
• 在帧的I字段可以插入任意比特模式，这种 性质称为数据的透明性，该传输方式称为透 明传输方式。
–由于可能在帧的两个标志F之间出现比特组合 01111110，从而破坏了帧一级的同步
– 解决方法：采用“0”比特插入/删除技术
• HDLC做法:
– 发送站点：检查两个标志F 之间所有可能的比
特组合，每当有5个连续的“1”后，就在5个 连续的“1”之后插入一个“0”；
符合帧的格式，如图所示：
F
A
C
I FCS F
01111110
F：Flags 标志字段
01111110
A: Address 地址字段
C: Control 控制字段
I : Information 信息字段
FCS: Frame Check Sequence 帧校验序列
8.2.2 HDLC的帧结构
三种传输模式
– 异步平衡模式 ABM（Asynchronous Balanced Mode）
• 适用于通信双方都是组合站的平衡构型， 也采用异步响应，双方具有同等能力。
• Either station may initiate transmission without receiving permission
– 异步响应模式 ARM（Asynchronous Response Mode）
• 次站可以不必等待主站的探询而随时传 输帧。
• Unbalanced configuration • Primary responsible for line • rarely used • 从站由主站发送 SARM命令变为此方式
•对称结构：链
路上每个物理站
P
S
点都有两个逻辑
C/R
站点，一个是主
站点，一个是从
C/R
站点，独立的线
路将一台物理站
S
对称结构
P 点的逻辑主站点 和另一个物理设 备的逻辑从站点
链接在一起。
3.三种传输模式
• HDLC的传输模式（ Transfer Modes ）
– 正规响应模式 NRM（Normal Response Mode） • 适用于多点式非平衡构型。 • 只有当主站向次站发出探询后，次站才能 获得传输帧的许可。
– 复合站点（combined station） ：具有主站和 次站两种功能，既可以发送命令也可以进行响 应；
HDLC Station Types
• Primary station
– Controls operation of link – Frames issued are called commands – Maintains separate logical link to each secondary
• 1975年，IBM首先开发了面向比特的规程SDLC • 1979年，ISO在SDLC基础上提出了现在应用十分
广泛的HDLC
– 现在使用的所有面向比特型的规程都是由HDLC规程派 生出来的，都来源于HDLC
– 1981年开始，ITU-T开发了一系列基于HDLC规程的新 规程，叫做链路访问协议。
• LAPS/LAPB LAPD LAPM LAPX
• 只有I帧和某些 U帧才含有信息字段：
–信息帧里包含的是用户数据 – U帧 中包含的网络管理信息
HDLC帧的信息字段
F
A
C
01111110
I FCS F
01111110
在I-帧中包含用户数据； 在S-帧中不存在； U-帧中包含管理信息
5、帧校验序列
• FCS：16bits用于差错控制，HDLC差错校 验是对整个帧的内容做CRC校验，但F标志 字段和按透明规则插入的所有的“0”不在 校验范围内
11
X
X
X
X
X
X
段也无N(S)字段，P/F位两 侧由两个编码字段，用来
识别U帧类型以及其功能
P/F位是具有双重功能的单个比 特位；仅当该位被置位时才有
意义，表示查询 / 结束。
HDLC规程控制字段
FAC
I
01111110
控制字段
FCS F
01111110
I-帧 S-帧
3bits
3bits
0
N(S) P/F N(R)
• CRC校验是选取的生成多项式是16位形式 （X16+X12+X5+1）或CRC——32
• 如下图所示：
F
A
C
01111110
I FCS F
01111110
帧校验序列是错误检测序 列，它包含CRC-CCITT
8.2.3 HDLC帧类型和功能
– 1.信息帧（I） – 2.监控帧（S） – 3.无编号帧（U）
station
• Secondary station
– Under control of primary station – Frames issued called responses
• Combined station
– May issue commands and responses
2.两种链路结构
状态。
– 全1和全0地址在通信网络中不能使用作用有效 的站地址。
3、控制字段
• 8bits，用于表示帧类型、帧编号，以及命令、 响应等功能，使对方站执行特定的操作。
• 根据C字段的构成不同，可以把HDLC帧分 成3种类型：
–信息帧（I帧）：Information –监控帧（S帧）： Supervisory –无编号帧（U帧）： Unnumbered
• HDLC的适用范围
–计算机 —— 计算机 –计算机 —— 终端
–终端 —}语—法终端
8.2.1 HDLC概述
• HDLC定义了三种类型的站点、两种链路结 构和三种数据传输模式
– 1.三种不同类型的站点 – 2.两种链路结构 – 3.三种传输模式
1.三种不同类型的站点
• 1.三种不同类型的站点：
2bits,定义四种S帧
1 0 code P/F N(R)
U-帧 1 1 code P/F code
N(S):本站 当前发送 帧序号
N(R):本站 期望接收 到对方站 的帧序号
Code:S/U 帧的编码
4、信息字段
• 紧跟在C字段之后，它表示链路所要传输的 实际信息， 它不受格式和内容的限制。
• 但实际的信息长度受到相关站点缓冲区容 量和链路差错特性的限制，一般不超过256 个字节。
•非平衡式结构：也称 主/从结构，即一个设 备为主设备，另一个 设备为从设备，可以 是点—点式(A)，也可 以是多点结构(B)。
C/R: Command / Response
C/R
C
C/R C
C 平衡结构
C: Compound S: Subordinative P: Primary
l平衡结构：点— 点结构中两个站点 都是复合型的，站 点之间由一条线路 连接，并且链路可 由一方控制。
• 面向比特型规程的基本特征：
– 透明传输：采用统一的帧格式。
• 唯一的标识符：F（01111110）（帧定界符）
– 可靠性高：
• 采用CRC校验、在数据帧中添加序号字段，来避免 帧的丢失和重收
– 传输效率高：
• 连续ARQ技术
– 可进行双向同时传输
• 全双工通信，每个站点既能起主/从型结构中的主站 作用，又能起从站的作用，成为主/主型的结构。
– 1、 标志字段 – 2、地址字段 – 3、控制字段 – 4、信息字段 – 5、帧校验序列
1、 标志字段
• 标志字段（F）以8bits组01111110（7E） 在帧的两端起定界作用，某个F可能既是一 个帧的结束标志，也是下一个帧的起始标 志。
• 标志字段（F）作用：
– F标志是一个帧的起始和结束标志，具有同步 作用；
Bit Stuffing Example
2、地址字段
• 表示数据链路上发送站和接收站的地址；
– 对命令帧而言，A给出的是执行该命令的从站 和组合站的地址；
– 对于响应帧而言，A给出的是作出应答的从站 和组合站的地址。
• 地址字段通常为8bits,应该可以寻址256个站；但 为了扩充需要，将最后一位二进制视为扩充位： – 此时若扩充位为1只能寻址128个站点； – 若扩充位为0表示其后的8位也为地址组成部分。
• Most widely used • No polling overhead • 通过SABM命令来建立这种方式
HDLC的传输模式
站点类型 发起者
NRM
ARM
主站点和从 主站点和从
站点
站点
主站点
两者之一
ABM 复合站点 任何一个
8.2.2 HDLC的帧结构
• HDLC在链路上以帧作为传输信息的基本单位 （Frame）,无论是信息报文还是控制报文都必须
控制字段
类型
I：信息帧，在P/F位两侧具
0 X X X X X X X 有3个比特的流量和差错控
制用的序号N(s)和N(R)
S：监控帧，只有N(R)字段 无N(S)字段，因为S帧中并
1 0 X X X X X X 不传输数据 ；P/F位的前2
位是携带编码后的流量和 错误控制信息的。
U：无编号帧，既无N(R)字
▪ 主站点（primary station ）：在点到点和多点线 路结构中链路具有完全控制功能的设备。 ▪ 它的主要功能是发送命令帧（包括数据信息 帧），接收响应帧，并负责对整个链路进行 管理，如数据传输、流量控制、差错控制和 异常恢复等。
– 次站点（secondary station）：其主要功能是 接收主站来的命令帧，向主站发送响应帧，并 且配合主站进行差错控制等，主站和次站之间 的关系类似与计算机主机和终端的关系。
• Secondary may only transmit data in response to command from primary
• Host computer as primary • Terminals as secondary • 从站是由主站发送SNRM命令而置于此方式的。
三种传输模式
• 点 — 点式
主站
次站
• 多点式
主站
次站
次站
...
次站
✓适合把智能和半智能的终端连接到计算机
–对称结构（即主站 — 次站式）
逻辑通道
主站
次站
次站
主站
– 平衡式
组合站
组合站
C命令
P
R响应 S
A 点到点结构
S
R C
S
R P
S R
B 多点结构：非平衡集中式
P: Primary
S: Secondary
1.信息帧（I）
• 信息帧（Leabharlann Baidu）：HDLC规定每个站都要把
它的发送序号N（S）和接收序号N（R）保 存下来，用以指示发送/接收顺序情况，即 HDLC利用I帧N（S）和N（R）进行差错和 流量控制。
• 所谓链路结构是指链路上硬件设备间的关系：
– 点到点结构 – 多点结构
• 从不同的角度来看这两种链路结构：
– 设备可按照主从方式或对等方式组织 – 主站点、次站点以及复合站点可以构成三种方
式的链路结构：非平衡式、对称式、以及平衡 式。
• 每一种结构又支持半双工和全双工通信。
• HDLC适用的链路构型 –非平衡型
第8章 数据链路控制规程
•8.2高级数据链路控制
–8.2.1 HDLC概述 –8.2.2 HDLC的帧结构 –8.2.3 HDLC帧类型和功能 –8.2.4 HDLC操作规程 –8.2.5 其他数据链路控制协议
8.2高级数据链路控制
• 高级数据链路控制（High Level Data Link Control ）规程，是面向比特型的规程