Протокол канального уровня HDLC (High – Level

Скачать презентацию Протокол канального уровня HDLC (High – Level Скачать презентацию Протокол канального уровня HDLC (High – Level

Протокол канального уровня HDLC_лек3.ppt

  • Количество слайдов: 36

> Протокол канального уровня HDLC (High – Level Data Link Control).  Способы конфигурирования Протокол канального уровня HDLC (High – Level Data Link Control). Способы конфигурирования канала связи HDLC. Структура, форматы и типы используемых кадров HDLC. Кадр информационного (I – кадр), супервизорный (S - кадр), ненумерованного формата (U – кадр).

>Протокол HDLC (High-level Data Link Control —  высокоуровневое управление линией связи),  представляет Протокол HDLC (High-level Data Link Control — высокоуровневое управление линией связи), представляет целое семейство протоколов, реализующих функции канального уровня. High-Level Data Link Control (HDLC) — бит -ориентированный протокол канального уровня сетевой модели OSI, разработанный ISO. ISO

>HDLC может быть использован в соединениях с множественным доступом,  но в настоящее время HDLC может быть использован в соединениях с множественным доступом, но в настоящее время в основном используется в соединениях точка-точка с использованием асинхронного сбалансированного режима (ABM).

>Протокол HDLC на самом деле представляет собой семейство протоколов,  в которое входят известные Протокол HDLC на самом деле представляет собой семейство протоколов, в которое входят известные протоколы: LAP-B, образующий канальный уровень сетей Х. 25, LAP-D - канальный уровень сетей ISDN, LAP -M - канальный уровень асинхронно- синхронных модемов, LAP-F - канальный уровень сетей frame relay.

>Основные принципы работы протокола HDLC:  режим логического соединения,  контроль искаженных и потерянных Основные принципы работы протокола HDLC: режим логического соединения, контроль искаженных и потерянных кадров с помощью метода скользящего окна, управление потоком кадров с помощью команд RNR и RR.

>Дело в том,  что одна из основных функций протокола HDLC - это восстановление Дело в том, что одна из основных функций протокола HDLC - это восстановление искаженных и утерянных кадров. Действительно, применение протокола HDLC обеспечивает снижение вероятности искажения бита (BER) с 10 -3 , что характерно для территориальных аналоговых каналов, до 10 -9.

>При передаче по аналоговым выделенным каналам современные модемы сами применяют протоколы семейства HDLC (синхронные При передаче по аналоговым выделенным каналам современные модемы сами применяют протоколы семейства HDLC (синхронные модемы - HDLC, а асинхронно- синхронные с асинхронным интерфейсом - LAP-M, который также принадлежит семейству HDLC).

>  Управление трафиком протокола HDLC Первичная  (ведущая)  станция  (Primary terminal) Управление трафиком протокола HDLC Первичная (ведущая) станция (Primary terminal) ответственна за управление каналом и восстановление его работоспособности. Она производит кадры команд. В соединениях точка-многоточка поддерживает отдельные связи с каждой из вторичных станций. Вторичная (ведомая) станция (Secondary terminal) работает под контролем ведущей, отвечая на её команды. Поддерживает только 1 сеанс связи. Комбинированная станция (Combined terminal) сочетает в себе функции как ведущей, так и ведомой станций. Производит и команды и ответы. Только соединения точка- точка.

> Каждая из станций в каждый момент времени находится в   одном из Каждая из станций в каждый момент времени находится в одном из 3 логических состояний 1 ) Состояние логического разъединения (LDS — Logical Disconnect State) - если вторичная станция находится в режиме нормального разъединения (NDM), то она может принимать кадры только после получения явного разрешения от первичной. Если же в асинхронном режиме разъединения (ADM), то вторичная станция может самовольно инициировать передачу. 2) Состояние инициализации (IS — Initialization State)- используется для передачи управления на удалённую комбинированную станцию и для обмена параметрами между удалёнными станциями. 3) Состояние передачи информации (ITS — Information Transfer State) - всем станциям разрешено вести передачу и принимать информацию. Станции могут находиться в режимах NRM, ABM.

> HDLC поддерживает три режима логического  соединения, отличающиеся ролями  взаимодействующих устройств 1)Режим HDLC поддерживает три режима логического соединения, отличающиеся ролями взаимодействующих устройств 1)Режим нормального ответа (Normal Response Mode, NRM) требует инициации передачи в виде явного разрешения на передачу от первичной станции. После использования канала вторичной станцией (ответа на команду первичной), для продолжения передачи она обязана ждать другого разрешения. Для выбора права на передачу первичная станция проводит круговой опрос вторичных. Используется в основном в соединениях точка- многоточка.

>2)Режим асинхронного ответа (Asynchronous Response Mode,  ARM) даёт возможность вторичной станции самой инициировать 2)Режим асинхронного ответа (Asynchronous Response Mode, ARM) даёт возможность вторичной станции самой инициировать передачу. В основном используется в соединениях типа кольцо и многоточечных с неизменной цепочкой опроса, так как в этих соединениях одна вторичная станция может получить разрешение на передачу от другой вторичной и в ответ начать передачу. То есть разрешение на передачу передаётся по типу маркера (token). За первичной станцией сохраняются обязанности по инициализации линии, определению ошибок передачи и логическому разъединению. Позволяет уменьшить накладные расходы, связанные с началом передачи.

>3)Асинхронный сбалансированный режим (Asynchronous  Balanced   Mode,  ABM) используется комбинированными станциями. 3)Асинхронный сбалансированный режим (Asynchronous Balanced Mode, ABM) используется комбинированными станциями. Передача может быть инициирована с любой стороны, может происходить в полном дуплексе. В режиме ABM оба устройства равноправны и обмениваются кадрами, которые делятся на кадры-команды и кадры-ответы.

>Для обеспечения совместимости между станциями,  которые могут менять свой статус ( тип), Для обеспечения совместимости между станциями, которые могут менять свой статус ( тип), в протоколе HDLC предусмотрены 3 конфигурации канала: 1) Несбалансированная конфигурация (UN — Unbalanced Normal) обеспечивает работу 1 первичной и одной или нескольких вторичных станций в (симплексном ) полудуплексном и полнодуплексном режимах, с коммутируемым или некоммутируемым каналом.

>2) Симметричная конфигурация (UA — Unbalanced Asynchronous) обеспечивает взаимодействие двухточечных несбалансированных станций.  Используется 2) Симметричная конфигурация (UA — Unbalanced Asynchronous) обеспечивает взаимодействие двухточечных несбалансированных станций. Используется 1 канал передачи, в который мультиплексируются и команды и ответы.

>3) Сбалансированная конфигурация (BA — Balanced Asynchronous) состоит из 2 комбинированных станций.  Передача 3) Сбалансированная конфигурация (BA — Balanced Asynchronous) состоит из 2 комбинированных станций. Передача (симплексном) полудуплексном и полнодуплексном режимах, с коммутируемым или некоммутируемым каналом. Каждая станция несёт одинаковую ответственность за управление каналом.

>Кадры HDLC можно передавать,  используя синхронные и асинхронные соединения.  В самих соединениях Кадры HDLC можно передавать, используя синхронные и асинхронные соединения. В самих соединениях нет механизмов определения начала и конца кадра, для этих целей используется уникальная в пределах протокола битовая последовательность (FD — Frame Delimiter) '01111110'(0 x 7 E в шестнадцатеричном представлении ) помещаемая в начало и конец каждого кадра.

>Уникальность флага гарантируется использованием битстаффинга в синхронных соединениях и байтстаффинга в асинхронных.  Битстаффинг Уникальность флага гарантируется использованием битстаффинга в синхронных соединениях и байтстаффинга в асинхронных. Битстаффинг — вставка битов, здесь — бита 0 после 5 подряд идущих битов 1. Битстаффинг работает только во время передачи информационного поля (поля данных) кадра.

>Если передатчик обнаруживает,  что передано подряд пять единиц, то он автоматически вставляет дополнительный Если передатчик обнаруживает, что передано подряд пять единиц, то он автоматически вставляет дополнительный ноль в последовательность передаваемых битов (даже если после этих пяти единиц и так идёт ноль). Поэтому последовательность 01111110 никогда не появится в поле данных кадра. Аналогичная схема работает в приемнике и выполняет обратную функцию. Когда после пяти единиц обнаруживается ноль, он автоматически удаляется из поля данных кадра.

>В байтстаффинге используется escape- последовательность, здесь — '01111101'(0 x 7 D в шестнадцатеричном представлении), В байтстаффинге используется escape- последовательность, здесь — '01111101'(0 x 7 D в шестнадцатеричном представлении), то есть байт FD(0 x 7 E) в середине кадра заменяется последовательностью байтов (0 x 7 D, 0 x 5 E), а байт (0 x 7 D) — последовательностью байтов (0 x 7 D, 0 x 5 D).

>Во время простоя среды передачи при синхронном соединении последовательность 0 x 7 E ('01111110') Во время простоя среды передачи при синхронном соединении последовательность 0 x 7 E ('01111110') постоянно передаётся по каналу для поддержания битовой синхронизации. Может иметь место совмещение последнего бита 0 одного флага и начального бита 0 следующего. Время простоя также называется межкадровым временны м заполнением.

>Структура кадра HDLC, включая флаги    FD Флаг FD  Адрес Структура кадра HDLC, включая флаги FD Флаг FD Адрес Управляющее поле Информационное поле FCS Флаг FD 8 бит 8 или 16 бит 0 или более бит, кратно 8 16 бит 8 бит

>Флаги FD — открывающий и закрывающий флаги,  представляющие собой коды 01111110,  обрамляют Флаги FD — открывающий и закрывающий флаги, представляющие собой коды 01111110, обрамляют HDLC-кадр, позволяя приемнику определить начало и конец кадра. Благодаря этим флагам в HDLC-кадре отсутствует поле длины кадра. Иногда флаг конца одного кадра может (но не обязательно) быть начальным флагом следующего кадра.

>Адрес выполняет свою обычную функцию идентификации одного из нескольких возможных  устройств только в Адрес выполняет свою обычную функцию идентификации одного из нескольких возможных устройств только в конфигурациях точка-многоточка. В двухточечной конфигурации адрес HDLC используется для обозначения направления передачи — из сети к устройству пользователя (10000000) или наоборот (11000000).

>Управляющее поле занимает 1 или 2 байта.  Его структура зависит от типа передаваемого Управляющее поле занимает 1 или 2 байта. Его структура зависит от типа передаваемого кадра. Тип кадра определяется первыми битами управляющего поля: 0 — информационный, 10 — управляющий, 11 — ненумерованный тип. В структуру управляющего поля кадров всех типов входит бит P/F, он по-разному используется в кадрах-командах и кадрах-ответах. Например, станция-приемник при получении от станции-передатчика кадра-команды с установленным битом P немедленно должна ответить управляющим кадром- ответом, установив бит F.

>Информационное поле предназначено для передачи по сети пакетов протоколов вышележащих   уровней — Информационное поле предназначено для передачи по сети пакетов протоколов вышележащих уровней — сетевых протоколов IP, IPX, Apple. Talk, DECnet, в редких случаях — прикладных протоколов, когда те выкладывают свои сообщения непосредственно в кадры канального уровня. Информационное поле может отсутствовать в управляющих кадрах и некоторых ненумерованых кадрах.

>Поле FCS (Frame Check Sequence) — контрольная последовательность,  необходимая для обнаружения ошибок передачи. Поле FCS (Frame Check Sequence) — контрольная последовательность, необходимая для обнаружения ошибок передачи. Её вычисление в основном производится методом циклического кодирования с производящим полиномом X 16+X 12+X 5+1 ( CRC-16 ) в соответствии с рекомендацией CCITT V. 41. Полученная CRC побитово инвертируется и записывется в обратной последовательности. Это позволяет обнаруживать всевозможные кортежи ошибок длиной до 16 бит вызываемые одиночной ошибкой, а также 99, 9984 % всевозможных более длинных кортежей ошибок.

>FCS составляется по полям Адрес,  Управляющее поле, Информационное поле.  В редких случаях FCS составляется по полям Адрес, Управляющее поле, Информационное поле. В редких случаях используются другие методы циклического кодирования. После просчёта FCS на стороне приёмника он отвечает положительной или отрицательной квитанцией. Повтор кадра передающей стороной выполняется по приходу отрицательной квитанции или по истечении тайм-аута.

>    Типы кадров I-кадры (информационные кадры, кадры данных) Предназначены для передачи Типы кадров I-кадры (информационные кадры, кадры данных) Предназначены для передачи данных пользователя. В процессе передачи информационных блоков осуществляется их нумерация в соответствии с алгоритмом скользящего окна. После установления соединения данные и положительные квитанции начинают передаваться в информационных кадрах. Логический канал HDLC является дуплексным, так что информационные кадры, а значит, и положительные квитанции могут передаваться в обоих направлениях. Если же потока информационных кадров в обратном направлении нет или же нужно передать отрицательную квитанцию, то используются управляющие кадры.

>При работе HDLC для обеспечения надёжности передачи используется скользящее окно размером в 7 кадров При работе HDLC для обеспечения надёжности передачи используется скользящее окно размером в 7 кадров (при размере управляющего поля 1 байт) или 127 (при размере управляющего поля 2 байта). Для поддержания алгоритма окна в информационных кадрах станции-отправителя отводится 2 поля: N(S) — номер отправляемого кадра; N(R) — номер кадра, который станция ожидает получить от своего партнера по диалогу.

> I-кадры также содержат бит опрос/ответ P/F  (poll/final).  В режиме NRM ведущий I-кадры также содержат бит опрос/ответ P/F (poll/final). В режиме NRM ведущий терминал использует бит P для опроса, ведомый — бит F в последнем I-кадре ответа. В режимах ARM и ABM биты P/F используются для формирования ответа. Команда/ Формат упр. поля Описание Ответ 8… 7… 6… 5… 4… 3… 2… 1…. . C/R Данные пользователя . -N(R)-… P/F…. . -N(S)-. . 0

>   S-кадры (управляющие) Используются для контроля потока ошибок передачи. В управляющих кадрах S-кадры (управляющие) Используются для контроля потока ошибок передачи. В управляющих кадрах передаются команды и ответы в контексте установленного логического соединения, в том числе запросы на повторную передачу искаженных информационных блоков:

>  Готов к Приёму (RR) 1) Используется как положительная квитанция (до N(r)-1). 2) Готов к Приёму (RR) 1) Используется как положительная квитанция (до N(r)-1). 2) Ведущая станция может сделать опрос, установив бит P. 3) Ведомая станция на опрос может ответить кадром с установленным F битом, если у неё нет данных для передачи.

>  Не готов к Приёму (RNR) 1) Используется как положительная квитанция и запрос Не готов к Приёму (RNR) 1) Используется как положительная квитанция и запрос остановить передачу I-кадров до получения следующего кадра RR. 2) Ведущая или Комбинированная станции могут установить бит P для уточнения статуса приёма ведомой/комбинированной станции. 3) Ведомая/комбинированная станции могут ответить установкой бита P как индикации занятости станции.

>Неприем (REJ)  Часто используется как отрицательная  квитанция приемника  Неприем кадров последнего Неприем (REJ) Часто используется как отрицательная квитанция приемника Неприем кадров последнего окна (повтор передачи с кадра N(r)) Выборочный Неприем(SREJ) • Неприем конкретного кадра (повтор передачи одного кадра)

>     Команда/     Формат упр. поля Имя Команда/ Формат упр. поля Имя Описание Info Ответ 8… 7… 6… 5… 4… 3… 2… 1…. . Положительная Готов к Приёму (RR) C/R Готов к приёму I-кадра . -N(R)-… P/F… 0… 0… 0… 1 квитанция Положительная Не готов к Приёму (RNR) C/R Не готов к Приёму . -N(R)-… P/F… 0… 1 квитанция Неприем (REJ) C/R Отрицательная квитанция Повтор N кадров . -N(R)-… P/F… 1… 0 Выборочный Неприем C/R Отрицательная квитанция Повтор 1 кадра . -N(R)-… P/F… 1… 1… 0… 1 (SREJ)

>    U-кадры(ненумерованные) U-кадры определяются по двум младшим битам установленным в 1. U-кадры(ненумерованные) U-кадры определяются по двум младшим битам установленным в 1. Таким образом, вместе с P/F флагом это оставляет 5 бит для типа кадра. Так как используется менее 32 значений, некоторые типы кадров имеют разный смысл в зависимости от способа отправки: как запрос или как ответ. U-кадры Предназначены для установления и разрыва логического соединения, а также информирования об ошибках.