Формат кадра и типы кадров
Единица данных, передаваемая как целое через информационный канал, организуемый средствами управления уровня 2, называется кадром (frame). Структура кадра, используемая протоколом HDLC, представлена на рисунке 13. Кадр рассматривается как последовательность байтов (октетов), начало и конец которой отмечаются флагами — двоичными кодами “01111110”. Кадр несет в себе управляющую информацию, данные и проверочную последовательность, используемую для контроля передаваемой информации.
Этот формат кадра называют информационным. Имеется также управляющий формат, который отличается от информационного тем, что не имеет поля информации (поле данные). Для обнаружения ошибок в кадрах используется кадровая проверочная последовательность (КПП), которая содержит 16 бит. В адресном поле записывается адрес вторичной станции или направление передачи кадра по каналу.
Так как протокол HDLC был разработан для управления звеном данных общего назначения, то для начальной установки звена данных выбираются специальные режимы, из которых наиболее распространены:
режим нормального ответа (РНО);
асинхронно сбалансированный режим (АСР).
Режим нормального ответа используется в сетях, основой которых является терминал. Связь может быть как двухточечная, так и многоточечная, но в последнем случае допускается только одна главная станция (первичная, ПС), остальные являются вторичными (ВС). В этом режиме вторичная станция может начать передачу только после разрешения от первичной станции. В РНО вторичная станция не может передавать ни при каких условиях, пока не получит разрешения от первичной станции, то есть обеспечивает дуплексную передачу связи. Режим нормального ответа называется несбалансированным режимом работы. Связь может быть двухточечной или многоточечной, но в последнем случае допускается только одна главная станция.
Рисунок 13 — Структура кадра HDLC
Режим асинхронно сбалансированного ответа используется в сетях, когда обе станции имеют равные права и каждая реализует функции как первичной, так и вторичной станции. Используется главным образом для двухточечных звеньев компьютерных сетей при дуплексной передаче. В АСР общесетевая адресная информация передается в информационном поле, так как общесетевая адресация находится в ведении пакетного уровня.
От режимов РНО и АСР зависит содержимое адресного поля. Адресное поле кадра содержит адрес либо ООД, либо АПД центра коммутации пакетов. Если кадр является командным, то формируется адрес получателя, если же кадр ответный, то формируется адрес отправителя. В РНО адрес всегда относится к вторичной станции, то есть он не несет адреса принимаемой станции.
Процедуры управления канального уровня обеспечивают прозрачность канала за счет битстаффинга. Протокол HDLC является бит-ориентированным. В нем как управляющие сообщения, так и сообщения с данными переносятся в блоках стандартного формата, называемых кадрами. При передаче данных формируется проверочная последовательность битов (два октета), которая включается в кадр. При приеме кадра повторно формируется проверочная последовательность битов, которая сравнивается с принятой. Если обе совпадают, то принятый кадр считается корректным. В противном случае фиксируется искажение принятого кадра. При искажении флагов, разделяющих последовательно передаваемые кадры, два кадра сливаются в один искаженный кадр. Процедура формирования проверочных последовательностей битов при передаче и приеме гарантирует обнаружение искажений этого типа.
Для выполнения функций, возлагаемых на информационный канал, используются кадры 22 типов.
Типы кадров приведены в таблице 1.
Тип кадра указывается кодом в байте управления: информационный — значением “0” в бите 1; супервизорный — значениями битов 1…4; ненумерованный — значениями битов 1…4 и 6…8.
Ненумерованные кадры (U-кадры) используются для таких функций, как установление связи, и, следовательно, не несут никакой информации о поступлении/не поступлении кадров. Так как последняя содержится в порядковых номерах, то кадры называют ненумерованными. Ненумерованные кадры предназначены для завершения соответствующих режимов передачи пакетов и для передачи информации о результатах выполнения этих действий.
Информационные кадры служат для переноса самой информации или данных, обычно они называются I-кадрами. Кроме того, I-кадры могут использоваться в режиме АСР для извещения с прицепом, связанным с потоком I-кадров в обратном направлении. Длина информационного поля I-кадра обычно равна пакету данных.
Супервизорные кадры (S-кадры) используются для управления потоком и ошибками, поэтому они содержат порядковые номера отправлений и поступлений. Восстанавливают кадры, потерянные из-за искажений в канале. Информационного поля нет. Минимальная длина кадра может быть 6 байт.
Форматы информационного, супервизорного и ненумерованного кадров приведены на рисунке 13. Первый бит информационного кадра равен 0 — идентификатор I-кадра. В полях управления S-кадра и U-кадра комбинации 10 и 11 — признаки супервизорного и ненумерованного кадров соответственно.
В байте управления супервизорного кадра указывается тип команды ответа S:
- 00 — ПГ (получатель готов), то есть выдающая этот кадр станция готова к приему следующего кадра. Используется в режимах РНО и АСР;
- 10 — НГП (получатель не готов к приему), то есть станция временно не может принимать I-кадры и запрет остается в силе до посылки кадра ПГ. Используется в режимах РНО и АСР;
- 01 — ОТК (отказ). Работает только в режиме АСР и означает запрос повторной передачи всех I-кадров, начиная с того номера, где произошла ошибка.
- 11 — ВОТК (выборочный отказ). Для АСР позволяет запросить повторную передачу только первого I-кадра с номером N(R).
В байте управления информационного кадра указываются номера N(S) = 0, 1, …,7 и N(R) = 0, 1, …, 7 передаваемого и принимаемого кадров; в супервизорных кадрах указывается только номер N(R) принимаемого кадра.
Поле М ненумерованного кадра используется для специфического типа кадра (биты функции модификатора). Здесь записываются команды кадра:
- 11001 — УРНО — установить режим нормального ответа;
- 11100 — УАСР — установить АСР;
- 00010 — РЗД — разъединить;
- 10001 — КО — кадр отвергнут и т.д.
U-кадры позволяют установить логическую связь между первичной и вторичной станциями, установить режим функционирования между ними. Разрыв логической связи осуществляется также с помощью U-кадра.
Используя два режима нумерации кадров: нормальный — с нумерацией кадров по модулю 8, и расширенный — с нумерацией кадров по модулю 128.
В первом режиме номера кадров принимают значения 0, 1, …, 7 и представляются в полях N(S) и N(R) байта управления (рисунок 13).
Во втором режиме поле управления кадра состоит из двух байтов, а номера кадров могут принимать значения от 0 до 127. Расширенная нумерация применяется в протяженных каналах связи, в которых может находиться большое число передаваемых кадров.
Бит 5 поля управления называется битом запроса в командах и битом окончания в октетах. Когда станция получает команду с битом запроса
Р = 1, она обязана сформировать ответ с битом окончания F = 1. Информационные кадры служат для передачи пакетов, представляемых в поле данных.