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【3-2】HDLC

ds 2025/5/14 7:11:29

前言

前面我们提到了 PSTN（Public Switched Telephone Network），今天介绍一种很少见的数据链路层的协议，HDLC！

文章目录

前言
1. 定义
2. 帧边界
3. 零比特填充
4. 控制字段
- 4.1. 信息帧（I帧）
- 4.2. 监控帧（S帧）
- 4.3. 无编号帧（U帧）
后记
修改记录

1. 定义

HDLC（High-Level Data Link Control） 是一种面向比特的同步数据链路层协议，用于在网络节点间建立可靠的数据传输通道。支持全双工通信，适用于广域网中的点对点或多点链路环境，HDLC协议具有高可靠性，通过差错控制（CRC校验）和确认机制确保数据传输无误，同时采用固定帧格式和透明传输机制，减少额外开销。

2. 帧边界

HDLC帧的结构如下图所示：

在这里插入图片描述

我们在通讯线路上接收到一串零一时，都会思考何时开始何时结束。这就涉及到标志，也就是Flag。HDLC规定使用 0111 1110 来当标志，它包含6个连续的1，这在正常的数据流中出现的概率较低，所以拿它做标志。

至于为什么概率较低呢？在ASCII码中，最后一个可显示字符就是 7E 也就是波浪号。后面是不可见的控制字符了。所以此举也颇为合理。

3. 零比特填充

由于2中我们规定了 01111110 来当起始和终止的标志，那么我们的数据部分就不能出现这样的比特，防止接收方提前终止接收。

拿我们怎么办呢？发送方可以在连续的5个1之后填充一个0，然后再在接收方对应连续的5个1后面把0去掉即可。

4. 控制字段

HDLC协议在标志、地址信息之后，紧接着就是控制字段。控制字段最重要的功能就是标识它是 I、S、U 哪种帧。

帧类型	区别	作用
I帧	第一位：为0	用于承载数据和控制
S帧	前两位为 10	差错控制、流量控制
U帧	前两位为 11	可靠的连接服务中负责链路的建立、拆除以及多种控制功能；提供不可靠的无连接服务时，也可以承载数据

这个控制字段正好是一个字节，它的划分很合理，先标识类型，后按照发与收的顺序分配这8个bit都负责什么。

在这里插入图片描述

4.1. 信息帧（I帧）

I帧的结构如下：

0	N(S)	P/F	N (R)
1bit	3bit	1bit	3bit

其中：

N(S) 代表发送帧序号
N(R) 代表预期要接收的帧序号：比如 N(R)=6 ，表示下一帧要接收6号帧。
P/F 代表是否发送完毕，Poll 为轮询，继续发送；Final为发送完毕。

4.2. 监控帧（S帧）

前面的I帧干了最重要的传输数据的活儿，那么在当时，人们习惯性地将控制信令和数据信令分开，那S帧就不得不干控制的活儿了。

S帧的结构如下：

10	S	P/F	N (R)
2bit	2bit	1bit	3bit

S 代表S帧类型，S帧分四种，S帧主要的作用是流量控制，所以它用四种帧来移动帧下标。
N(R) 代表预期要接收的帧序号：比如 N(R)=6 ，表示下一帧要接收6号帧。
P/F 代表是否发送完毕，Poll 为轮询，继续发送；Final为发送完毕。

记忆符	名称	S 字段	功能
RR	接收准备好	0 0	确认，且准备接受下一帧，已收妥N(R）以前的各帧
REJ	拒绝接收	0 1	否认，否认N(R）起的各帧，但N(R）以前的帧已收妥
RNR	接收未准备好	1 0	确认，暂停接收下一帧
SREJ	选择拒绝接收	1 1	否认，只否认序号为N(R）的帧