High-Level Data Link Control

High-Level Data Link Control (HDLC) ist ein von der ISO normiertes Netzwerkprotokoll ISO/IEC 13239:2002. Es ist innerhalb des ISO/OSI-Modells in Schicht 2, der Sicherungsschicht, einzugliedern. HDLC basiert in seiner Grundstruktur auf dem SDLC-Protokoll von IBM, darüber hinaus gibt es das proprietäre Cisco-HDLC.

Eigenschaften

Der HDLC-Standard besteht aus:

Steuerung des Übertragungsabschnitts
Erkennen von Übertragungsfehlern und Reihenfolgefehlern durch Blocküberprüfung (CRC-16) und Sequenznummernkontrolle
Fehlerkorrektur durch Blockwiederholung
Flusskontrolle mit Sliding Window
Weitermelden von nicht korrigierbaren Fehlern und Protokollfehlern zur nächsthöheren Schicht (Vermittlungsschicht)

Cisco HDLC:

Wie HDLC, aber durch Einfügen eines proprietären Feldes (2 Byte zwischen den Feldern "Control" und "Information") wird das Layer-3-Protokoll der nachfolgenden Daten angegeben und eine Multiprotokoll-Umgebung möglich.
Kommunikation zwischen Cisco-HDLC und anderen HDLC-Geräten ist nicht möglich.

Das HDLC-Datenformat ist typisch für ein bitorientiertes Protokoll ohne die Möglichkeit der Authentifizierung. Es ermöglicht Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen.

Blockaufbau

Es besteht aus dem Opening flag (Blockbegrenzung) '01111110' (hexadezimal 0x7E), das mit 8 Bits dargestellt wird. Danach folgt das Address field (Adressfeld) mit nochmal 8 Bits oder alternativ ein erweitertes Adressfeld mit einem Vielfachen von 8 Bit, gekennzeichnet durch eine 0 an der Bitposition 1. An dritter Stelle kommt das Control field (Steuerfeld) mit 8 oder 16 Bits. Dann folgt das Information field (Datenfeld), das eine variable Länge (Vielfaches von 8 Bit) hat. Das Frame check sequence field (Blockprüfung) besteht aus 16 Bits und enthält eine Prüfsumme der übertragenen Daten (CCITT CRC-16), dessen Binärstellen nach der Berechnung und vor der Übertragung beim Sender mit 0xFFFF XOR-verknüpft werden. Alternativ kann das Schieberegister, welches zur CRC-Berechnung dient, auch vor der Berechnung mit Einsen gefüllt werden. Durch diese Modifikation entsteht eine robustere Prüfsumme, die auch gegen Anfügen und Löschen von Nullen schützt. Der Empfänger vergleicht nach der Division mit 0001 1101 0000 1111 statt mit 0. Zuletzt folgt das Closing flag (Blockbegrenzung) mit nochmals 8 Bits ('01111110').

Flag	Address	Control	Information	Frame Check Sequence		Flag
01111110	XXXXXXXX	XXXXXXXX	...	XXXXXXXX	XXXXXXXX	01111110

Um zu vermeiden, dass innerhalb des Datenbereichs oder der Prüfsumme das Opening flag bzw. Closing flag auftritt, wird Bitstopfen (bit stuffing) oder zero insertion angewandt. Dies bedeutet, dass innerhalb des Rahmens nach fünfmaligem Auftauchen der '1' eine '0' eingefügt wird, um eine Verwechslung mit einem Flag zu verhindern. Auf Empfängerseite wird eine '0' nach fünfmaligem Auftreten der '1' einfach wieder gelöscht.

Es gibt jedoch zwei Sonderzeichen, die verwendet werden können:

Kodierung	Bedeutung
01111111	frame abortion
111111111111111	channel not active

Blocktypen

Es gibt drei verschiedene Dateneinheiten, die sich im Aufbau des control field (Steuerungs-Feldes) unterscheiden:

I-Rahmen (Information frames) - zur Datenübertragung

Bit 1	2	3	4	5	6	7	8
0	Sende-Sequenznummer			Poll/Final Bit	Empfangs-Sequenznummer

S-Rahmen (Supervisory frames) - zur Steuerung des Datenflusses

Bit 1	2	3	4	5	6	7	8
1	0	Funktions-Bits		Poll/Final Bit	Empfangs-Sequenznummer

Die Funktions-Bits des S-Rahmens werden wie folgt kodiert:

Kodierung	Befehl	Bedeutung
00	Receive-Ready	zum Empfang weiterer Daten bereit; quittiert erfolgreichen Empfang der bisherigen Pakete
01	Receive-Not-Ready	keine weiteren Daten senden
10	Reject	alle Daten ab der angegebenen Sequenznummer wiederholen
11	Selective-Reject	den Datenrahmen mit der angegebenen Sequenznummer wiederholen

U-Rahmen (Unnumbered frames) - zur Steuerung der Verbindung

Bit 1	2	3	4	5	6	7	8
1	1	Funktions-Bits		Poll/Final-Bit	Funktions-Bits

Die ersten 2 und folgenden 3 Funktionsbits werden zu einem Command/Reply Code zusammengesetzt.

Funktions- Bits	Befehl	Command(C)/ Reply Code(R)	Bedeutung	Befehl	Command(C)/ Reply Code(R)	Bedeutung
10 000	SIM	C/-	Set Init.Mode	RIM	-/R	Request Init.Mode
11 000	SARM	C/-	Set Async. Response Mode	DM	-/R	Disconnected Mode
00 010	DISC	C/-	Disconnect	RD	-/R	Request disconnect
10 001	CMDR	-/R	Command Reject	FRMR	-/R	Frame Reject
00 000	UI	C/R	Unnumbered Information
00 100	UP	C/-	Unnumbered Poll
00 110	UA	-/R	Unnumbered Ack.
11 100	SABM	C/-	Set Async. Balanced Mode
00 001	SNRM	C/-	Set Normal Response Mode
11 101	XID	C/R	Exchange Identification

Betriebsarten

HDLC kennt drei verschiedene Betriebsarten:

Normal Response Mode (NRM): Primärstation → Sekundärstation (Halbduplex)
Asynchronous Response Mode (ARM): Primärstation → Sekundärstation (Vollduplex)
Asynchronous Balanced Mode (ABM): Beide Stationen gleichwertig (Vollduplex)

Im NRM sendet eine Leitstation an eine oder mehrere Folgestationen. Die Folgestationen senden der Leitstation nur auf Anfrage (Polling). In der Nachricht einer Folgestation signalisiert ein gesetztes Final Bit das Ende ihrer Übertragung. Im ARM, der in der Praxis nur selten eingesetzt wird, haben die Folgestationen zusätzlich die Möglichkeit, auch ohne Polling der Leitstation Daten an diese zu senden. Voraussetzung hierfür ist, dass die Leitung frei ist. Im ABM schließlich sind nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen genau zwei Stationen möglich. Der Datenaustausch erfolgt hier, im Gegensatz zu den ersten beiden Fällen, symmetrisch.

HDLC und Varianten finden Anwendung bei X.25, GSM, ISDN, Frame Relay und PPP.

Siehe auch

Logical Link Control (LLC)
Synchronous Data Link Control (SDLC)

Spezifikationen

C. Pignataro, M. Townsley: RFC 4349 – High-Level Data Link Control (HDLC) Frames over Layer 2 Tunneling Protocol, Version 3 (L2TPv3). Februar 2006 (englisch).