Flag (Datenübertragung)

High-Level Data Link Control (HDLC) ist ein von der ISO normiertes Netzprotokoll 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 Fenstermechanismus
• Weitermelden von nicht-korrigierbaren Fehlern und Protokollfehlern zur nächsthöheren Schicht (Vermittlungsschicht, Network Layer)

Cisco HDLC:

• Wie HDLC - aber durch Einfügen eines proprietären Feldes (2 Byte zwischen den Feldern "Control" und "Information") wird das Layer3-Protokoll der nachfolgenden Daten angegeben und eine Multiprotokoll Umgebung möglich
• Kommunikation zwischen Cisco HDLC und 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', 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 7 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 variable Länge 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. Zu guter Letzt 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-Rahmen 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 folgende 3 Funktionsbit werden zu einem Command/Reply Code zusammengesetzt.

Funktions- Bits	Befehl	Command(C)/ Reply Code(R)	Bedeutung	Befehl	Command(C)/ Reply Code(R)	Bedeutung
000 01	SIM	C/-	Set Init.Mode	RIM	-/R	Request Init.Mode
000 11	SARM	C/-	Set Async. Response Mode	DM	-/R	Disconnected Mode
010 00	DISC	C/-	Disconnect	RD	-/R	Request disconnect
100 01	CMDR	-/R	Command Reject	FRMR	-/R	Frame Reject
000 00	UI	C/R	Unnumbered Information
001 00	UP	C/-	Unnumbered Poll
011 00	UA	-/R	Unnumbered Ack.
001 11	SABM	C/-	Set Async. Balanced Response Mode
100 00	SNRM	C/-	Set Normal Response Mode
101 11	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. Diese senden nur auf Anfrage (Polling) der Leitstation Daten an diese. 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.

Verwandte Protokolle und Varianten

Aufsetzend auf HDLC kann eine Übertragung zur Erhöhung des Datendurchsatzes auf mehrere physikalische Leitungen aufgeteilt werden. Während die einzelnen Verbindungen jeweils über eine HDLC gesichert werden, wird die Koordination dieser durch die Multilink-Procedure (MLP) durchgeführt. Eine vergleichbare Anwendung ist die Kanalbündelung im ISDN.

Siehe auch: Logical Link Control (LLC)

Weblinks

• HDLC Lernsoftware (Java-Applet)