Протокол HDLC

Содержание:

 

Техническое задание	2
Введение	3
Глава 1. Теоретическая часть
Выбор языка программирования	4
Понятие протокола канального уровня	5
Обзор протокола HDLC	6
Глава 2. Программная часть
Описание алгоритма работы программы	13
Описание интерфейса	15
Заключение.	17
Список используемой литературы.	18
Приложение.	19

 

Техническое задание

 

Разработать
программу имитации передачи информации через протокол канального уровня HDLC.

Введение

HDLC - протокол высокоуровнего управления каналом передачи
данных, является опубликованным ISO стандартом и базовым для построения других
протоколов канального уровня (SDLC, LAP, LAPB, LAPD, LAPX и LLC). Он реализует
механизм управления потоком посредством непрерывного ARQ (скользящее окно) и
имеет необязательные возможности (опции), поддерживающие полудуплексную и
полнодуплексную передачу, одноточечную и многоточечную конфигурации, а так же
коммутируемые и некоммутируемые каналы.

Выбор языка программирования

Потребность в разработке и
применении эффективных и адекватных реальной действительности компьютерных
программ и технологий сегодня возрастает. Компьютерная технология незаменима,
поскольку она даёт возможность оптимизировать и рационализировать
управленческую функцию за счет применения новых средств сбора, передачи и
преобразования информации.

Выпускная работа написана в
программной среде Delphi. Это наводит на вопрос, а почему выбран именно этот
язык программирования?

Delphi обладает широким набором
возможностей, начиная от проектировщика форм и кончая поддержкой всех форматов
популярных баз данных. Среда устраняет необходимость программировать такие
компоненты Windows общего назначения, как метки, пиктограммы и даже диалоговые
панели. Работая в Windows , вы неоднократно видели одинаковые «объекты» во
многих разнообразных приложениях. Диалоговые панели (например, Choose File и
Save File) являются примерами многократно используемых компонентов, встроенных
непосредственно в Delphi, который позволяет приспособить эти компоненты к
имеющийся задаче, чтобы они работали именно так, как требуется создаваемому
приложению. Также здесь имеются предварительно определенные визуальные и не
визуальные объекты, включая кнопки, объекты с данными, меню и уже построенные
диалоговые панели. С помощью этих объектов можно, например, обеспечить ввод
данных просто несколькими нажатиями кнопок мыши, не прибегая к
программированию. Та часть, которая непосредственно связана с программированием
интерфейса пользователя системой, получила название визуальное
программирование.

Визуальное программирование как
бы добавляет новое измерение при создании приложений, давая возможность
изображать эти объекты на экране монитора до выполнения самой программы. Без
визуального программирования процесс отображения требует написания фрагмента
кода, создающего и настрающего объект «по месту». Увидеть закодированные
объекты было возможно только в ходе исполнения программы. При таком подходе достижение
того, чтобы объекты выглядели и вели себя заданным образом, становится
утомительным процессом, который требует неоднократных исправлений программного
кода с последующей прогонкой программы и наблюдения за тем, что в итоге
получилось.

Благодаря средствам визуальной
разработки можно работать с объектами, держа их перед глазами и получая
результаты практически сразу. Способность видеть объекты такими, какими они
появляются в ходе исполнения программы, снимает необходимость проведения
множества операций вручную, что характерно для работы в среде, не обладающей
визуальными средствами — вне зависимости от того, является она
объектно-ориентированной или нет. После того, как объект помещен в форму среды
визуального программирования, все его атрибуты сразу отображаются в виде кода,
который соответствует объекту как единице, исполняемой в ходе работы программы.

Размещение
объектов в Delphi связано с более тесными отношениями между объектами и
реальным программным кодом. Объекты помещаются в вашу форму, при этом код,
отвечающий объектам, автоматически записывается в исходный файл. Этот код
компилируется, обеспечивая существенно более высокую производительность, чем
визуальная среда, которая интерпретирует информацию лишь в ходе исполнения
программы.

Понятие протокола канального уровня.

Для создания надежного механизма
передачи данных между двумя станциями необходимо определить протокол, который
позволит принимать и передавать различные данные по каналам связи. Протоколы
представляют собой просто набор условий (пра- вил), которые регламентируют
формат и процедуры обмена информацией между двумя или несколькими независимыми
устройствами или процессами. Протокол имеет три важнейших элемента: синтаксис,
семантику и синхронизацию. Синтаксис протокола определяет поля; например, может
быть 16-байтовое поле для адресов, 32-байтовое поле для контрольных сумм и 512
байт на пакет. Семантика протокола придает этим полям значение: например, если
адресное поле состоит из всех адресов, это "широковещательный" пакет.
Синхронизация - количество битов в секунду - это скорость передачи данных. Она
важна не только на самых низких уровнях протокола, но и на высших.

Протокол канального обеспечивает
следующие функции :

·    
управление передачей данных через физический канал организованный
на первом уровне;

·    
проверка информационного канала;

·    
формирование кадра т.е. окаймление передаваемых данных служебными
символами данного уровня;

·    
контроль данных;

·    
обеспечение прозрачности информационного канала;

·    
управление каналом передачи данных;

Данный протокол занимает второй
уровень в многоуровневой организации управления сетью.

 

Обзор протокола HDLC

 

Типы, логические состояния и режимы работы станций. Способы
конфигурирования канала связи

Существует три типа станций HDLC:

Первичная станция (ведущая) управляет звеном передачи
данных (каналом). Несет ответственность за организацию потоков передаваемых
данных и восстановление работоспособности звена передачи данных. Эта станция
передает кадры команд вторичным станциям, подключенным к каналу. В свою очередь
она получает кадры ответа от этих станций. Если канал является многоточечным,
главная станция отвечает за поддержку отдельного сеанса связи с каждой
станцией, подключенной к каналу.

Вторичная станция (ведомая) работает как зависимая по
отношению к первичной станции (ведущей). Она реагирует на команды, получаемые
от первичной станции, в виде ответов. Поддерживает только один сеанс, а именно
только с первичной станцией. Вторичная станция не отвечает за управление
каналом.

Комбинированная станция сочетает в себе одновременно
функции первичной и вторичной станции. Передает как команды, так и ответы и
получает команды и ответы от другой комбинированной станции, с которой
поддерживает сеанс.

Три логических состояния , в которых могут находиться
станции в процессе взаимодействия друг с другом.

Состояние логического разъединения (LDS) . В этом
состоянии станция не может вести передачу или принимать информацию. Если
вторичная станция находится в нормальном режиме разъединения (NDM - Normal
Disconnection Mode), она может принять кадр только после получения явного
разрешения на это от первичной станции. Если станция находится в асинхронном
режиме разъединения (ADM - Asynchronous Disconnection Mode), вторичная станция
может инициировать передачу без получения на это явного разрешения, но кадр
должен быть единственным кадром, который указывает статус первичной станции.
Условиями перехода в состояние LDS могут быть начальное или повторное (после
кратковременного отключения) включение источника питания; ручное управление
установлением в исходное состояние логических цепей различных устройств станции
и определяется на основе принятых системных соглашений.

Состояние инициализации (IS) . Это состояние
используется для передачи управления на удаленную вторичную/комбинированную
станцию, ее коррекции в случае необходимости, а также для обмена параметрами
между удаленными станциями в звене передачи данных, используемыми в состоянии
передачи информации.

Состояние передачи информации (ITS) . Вторичной,
первичной и комбинированным станциям разрешается вести передачу и принимать
информацию пользователя. В этом состоянии станция может находится в режимах
NRM, ARM и ABM, которые описаны ниже.

Три режима работы станции в состоянии передачи
информации, которые могут устанавливаться и отменяться в любой момент.

Режим нормального ответа (NRM - Normal Response Mode)
требует, чтобы прежде, чем начать передачу, вторичная станция получила явное
разрешение от первичной. После получения разрешения вторичная станция начинает
передачу ответа, который может содержать данные. Пока канал используется
вторичной станцией, может передаваться один или более кадров. После последнего
кадра вторичная станция должна снова ждать явного разрешения, прежде чем снова
начать передачу. Как правило, этот режим используется вторичными станциями в
многоточечных конфигурациях звена передачи данных.

Режим асинхронного ответа (ARM - Asynchronous Response
Mode) позволяет вторичной станции инициировать передачу без получения
явного разрешения от первичной станции (обычно, когда канал свободен, - в
состоянии покоя). Этот режим придает большую гибкость работы вторичной станции.
Могут передаваться один или несколько кадров данных или управляющая информация,
отражающая изменение статуса вторичной станции. ARM может уменьшить накладные
расходы, поскольку вторичная станция, чтобы передать данные, не нуждается в
последовательности опроса. Как правило, такой режим используется для управления
соединенными в кольцо станциями или же в многоточечных соединениях с опросом по
цепочке. В обоих случаях вторичная станция может получить разрешение от другой
вторичной станции и в ответ на него начать передачу. Таким образом разрешение
на работу продвигается по кольцу или вдоль соединения.

Асинхронный сбалансированный режим (ABM - Asynchronous
Balanse Mode) используют комбинированные станции. Комбинированная станция
может инициировать передачу без получения предварительного разрешения от другой
комбинированной станции. Этот режим обеспечивает двусторонний обмен потоками
данных между станциями и является основным (рабочим) и наиболее часто
используемым на практике

Три способа конфигурирования канала для обеспечения
совместимости взаимодействий между станциями, использующих основные элементы
процедур HDLC и способных в процессе работы менять свой статус (первичная,
вторичная, комбинированная):

Несбалансированная конфигурация (UN - Unbalanced Normal)
обеспечивает работу одной первичной станции и одной или большего числа
вторичных станций в конфигурации одноточечной или многоточечной, полудуплексной
или полнодуплексной, с коммутируемым каналом и с некоммутируемым. Конфигурация
называется несбалансированной потому, что первичная станция отвечает за
управление каждой вторичной станцией и за выполнение команд установления
режима.

Симметричная конфигурация (UA - Unbalanced Asynchronous)
была в исходной версии стандарта HDLC и использовалась в первых сетях. Эта
конфигурация обеспечивает функционирование двух независимых двухточечных
несбалансированных конфигураций станций. Каждая станция обладает статусом
первичной и вторичной, и, следовательно, каждая станция логически
рассматривается как две станции: первичная и вторичная. Главная станция
передает команды вторичной станции на другом конце канала, и наоборот. Несмотря
на то, что станция может работать как в качестве первичной, так и вторичной
станции, которые являются самостоятельными логическими объектами, реальные
команды и ответы мультиплексируются в один физический канал. Этот подход в
настоящее время используется редко.

Сбалансированная конфигурация (BA - Balanced
Asynchronous) состоит из двух комбинированных станций, метод передачи -
полудуплексный или дуплексный, канал - коммутируемый или некоммутируемый.
Комбинированные станции имеют равный статус в канале и могут несанкционированно
посылать друг другу трафик. Каждая станция несет одинаковую ответственность за
управление каналом.

Управление потоком

Формат кадра HDLC

На канальном уровне используется термин кадр для обозначения
независимого объекта данных, передаваемого от одной станции к другой (рис.1).

Флаг . Все кадры должны начинаться и заканчиваться
полями флага "01111110". Станции, подключенные к каналу, постоянно
контролируют двоичную последовательность флага. Флаги могут постоянно
передаваться по каналу между кадрами HDLC. Для индексации исключительной
ситуации в канале могут быть посланы семь подряд идущих единиц. Пятнадцать или
большее число единиц поддерживают канал в состоянии покоя. Если принимающая
станция обнаружит последовательность битов не являющихся флагом, она тем самым
уведомляется о начале кадра, об исключительной (с аварийным завершением)
ситуации или ситуации покоя канала. При обнаружении следующей флаговой
последовательности станция будет знать, что поступил полный кадр.

Формат кадра HDLC
Флаг	Адрес	Управляющее поле	Информационное поле	CRC	Флаг

Формат управляющего поля кадра HDLC
1	2	3	4	5	6	7	8	Разряды
0	N(S)			P/F	N(R)			I-формат
1	0	S-коды		P/F	N(R)			S-формат
1	1	U-коды		P/F	U-коды			U-формат

Рис.1. Формат кадра и управляющего поля HDLC, где:

N(S) - порядковый номер передаваемого кадра,

N(R) - порядковый номер принимаемого кадра,

P/F - бит опроса/окончания

Адресное поле определяет первичную или вторичную
станции, участвующие в передаче конкретного кадра. Каждой станции присваивается
уникальный адрес. В несбалансированной системе адресные поля в командах и
ответах содержат адрес вторичной станции. В сбалансированных конфигурациях
командный кадр содержит адрес получателя, а кадр ответа содержит адрес
передающей станции.

Правила адресации
Первичная станция А	------ Команда (Адрес В) ----->	Вторичная станция В	Несбалансир. конфигурация
	<----- Ответ (Адрес В) ------
Комбинир. станция А	----- Команда (Адрес В) ----->	Комбинир. станция В	Сбалансир. конфигурация
	<----- Ответ (Адрес В)------
	<----- Команда (Адрес А) ------
	------ Ответ (Адрес А) ----->

Управляющее поле задает тип команды или ответа, а так
же порядковые номера, используемые для отчетности о прохождении данных в канале
между первичной и вторичной станциями. Формат и содержание управляющего поля (рис.
1) определяют кадры трех типов: информационные (I), супервизорные (S) и
ненумерованные (U).

Информационный формат (I - формат) используется для
передачи данных конечных пользователей между двумя станциями.

Супервизорный формат (S - формат) выполняет
управляющие функции: подтверждение (квитирование) кадров, запрос на повторную
передачу кадров и запрос на временную задержку передачи кадров. Фактическое
использование супервизорного кадра зависит от режима работы станции (режим
нормального ответа, асинхронный сбалансированный режим, асинхронный режим
ответа).

Ненумерованный формат (U - формат) также используется
для целей управления: инициализации или разъединения, тестирования, сброса и
идентификации станции и т.д. Конкретный тип команды и ответа зависит от класса
процедуры HDLC.

Информационное поле содержит действительные данные
пользователя. Информационное поле имеется только в кадре информационного
формата. Его нет в кадре супервизорного или ненумерованного формата.
[Примечание: кадры "UI - ненумерованная информация" и "FRMR -
Неприем кадра" ненумерованного формата имеют информационное поле].

Поле CRC (контрольная последовательность кадра)
используется для обнаружения ошибок передачи между двумя станциями. Передающая
станция осуществляет вычисления над потоком данных пользователя, и результат
этого вычисления включается в кадр в качестве поля CRC. В свою очередь,
принимающая станция производит аналогичные вычисления и сравнивает полученный
результат с полем CRC. Если имеет место совпадение, велика вероятность того,
что передача произошла без ошибок. В случае несовпадения, возможно, имела место
ошибка передачи, и принимающая станция посылает отрицательное подтверждение,
означающее, что необходимо повторить передачу кадра. Вычисление CRC называется
циклическим контролем по избыточности и использует некоторый производящий
полином в соответствии с рекомендацией МККТТ V.41. Этот метод позволяет
обнаруживать всевозможные кортежи ошибок длиной не более 16 разрядов,
вызываемые одиночной ошибкой, а также 99,9984% всевозможных более длинных
кортежей ошибок.

Кодонезависимость и синхронизация HDLC

Управляющее поле HDLC

Управляющее поле (рис.1) определяет тип кадра и используется
для реализации механизма управления потоком между передающей и принимающей
станциями. На рис.2 представлены команды и ответы, используемые в случае
сбалансированной и несбалансированной конфигураций канала. Отметим, что в
каждом верхнем прямоугольнике содержатся три команды: SNRM, SARM, SABM.

Несбалансированный (UN)		Несбалансированный (UA)		Сбалансированный (UB)
Первичная	Вторичная	Первичная	Вторичная	Первичная	Вторичная
Команда	Ответ	Команда	Ответ	Команда	Ответ
I	I	I	I	I	I
RR	RR	RR	RR	RR	RR
RNR	RNR	RNR	RNR	RNR	RNR
SNRM	UA	SARM	UA	SABM	UA
DISC	DM	DISC	DM	DISC	DM
	FRMR		FRMR		FRMR

Эти команды являются командами установки режима. HDLC
требует, чтобы в одном из трех режимов была установлена сбалансированная или
несбалансированная конфигурация. Действительный формат управляющего поля
(информационный, супервизорный или ненумерованный) определяет то, как это поле
кодируется или используется. Самым простым форматом является информационный
формат. Содержимое управляющего поля для этого формата показано на рис.1.
Управляющее поле информационного кадра содержит два порядковых номера Номер
N(S) (Порядковый номер посылки) связан с порядковым номером передаваемого
кадра. N(R) (Порядковый номер приема) означает порядковый номер следующего
кадра, который ожидается принимающей станцией. N(R) выступает в качестве
подтверждения предыдущих кадров. Например, если поле N(R) установлено в 4,
станция, получив N(R)=4, знает, что передача кадров 0, 1, 2 и 3 завершилась
успешно и что станция, с которой производится обмен данными, ожидает, что
следующий кадр будет иметь порядковый номер посылки N(S)=4. Поле N(R)
обеспечивает включающее подтверждение (квитирование), то есть N(R)=4 включает
подтверждение не только одного предшествующего сообщения. Переменные состояния
посылки V(S) и состояния приема V(R), рассмотренные нами ранее, используются
для формирования полей N(S) и N(R) протокола HDLC.

Пятый двоичный разряд, бит P/F или бит опроса/окончания
принимается во внимание только тогда, когда он установлен в 1. Бит P/F
называется битом P, когда он используется первичной станцией, и битом F, когда
он используется вторичной станцией. Он используется первичной и вторичной
станциями для выполнения следующих функций:

Первичная станция использует бит P для санкционирования
передачи кадра статуса от вторичной станции. P также может означать опроc.

Вторичная станция отвечает на бит P кадром данных или
состояния с битом F. Бит F может также означать окончание передачи вторичной
станцией в режиме нормального ответа (NRM).

Только один бит P (ожидающий ответа в виде F бита) может
быть активным в канале в любой момент времени. Если некоторый бит P установлен
в 1, он может быть использован в качестве контрольной точки. То есть P=1 как бы
говорит: ответьте мне, потому что я хочу знать ваш статус. Контрольные точки
играют большую роль в реализации механизма управления трафиком. Это также
способ устранения неопределенностей и отмены накопленных транзакции. Бит P/F
может использоваться и интерпретироваться следующим образом:

В режиме NRM вторичная станция не может вести передачу, пока
не будет получена команда с установленным в 1 битом P. Первичная станция может
запросить информационные (I) кадры путем посылки кадра с установленным в 1
битом P или путем посылки некоторых супервизорных (S) кадров (RR, REJ или SREJ)
с установленным в 1 битом P.

В режимах ARM и ABM информационные кадры могут передаваться
без получения полномочий на передачу с помощью команды, имеющей бит P. Поэтому
бит P используется в этом случае для запроса ответа с установленным в 1 битом F
так быстро, насколько это возможно. Например, в случае двунаправленной
одновременной (полнодуплексной) передачи, когда по получении команды с
установленным в 1 битом Р передачу ведет вторичная станция, бит F
устанавливается в 1 в самом первом очередном ответе. Передача кадра с
установленным в 1 битом F не требует, чтобы вторичная станция прекратила
передачу. Вслед за кадром с установленным в 1 битом F могут быть еще переданы
кадры. В режимах ARM и ABM не следует интерпретировать бит F как окончание
передачи вторичной станцией; его следует просто считать индикатором ответа на
предыдущий кадр.

Описание команд и ответов

 

Супервизорный формат показан на рис.1 и
предусматривает четыре команды и ответа (RR, RNR, REJ, SREJ), которые представлены
на рис.4.5. (Обобщенная сводка всех команд и ответов приведена в таблице 1).
Назначение этого формата состоит в выполнении нумерованных [т.е. использующих
порядковые номера кадров N(R)] супервизорных функций, таких, как подтверждение
(квитирование), опрос, временная задержка передачи данных и восстановление
после ошибок. Кадры супервизорного формата не содержат информационного поля,
следовательно, как показано на рис.1, в них располагается только порядковый
номер приема N(R). Супервизорный формат может быть использован для
подтверждения приема кадров от передающей станции.

Функции команд и ответов, используемых супервизорным
форматом:

RR (Receive ready - Готов к приему) используется
первичной или вторичной станцией для индикации того, что станция готова принять
информационный кадр и/или подтвердить (квитировать) ранее принятые кадры с
помощью поля N(R). Если станция до этого, используя команду "Не готов к
приему", посылала уведомление о том, что она занята, теперь она использует
команду Готов к приему для индикации того, что она свободна и готова принять
данные. Первичная станция может также использовать команду Готов к приему для
опроса вторичной станции.

RNR (Receive not ready - Не готов к приему)
используется станцией для индикации состояния занятости. Эта команда уведомляет
передающую станцию о том, что принимающая станция не способна принять
дополнительные поступающие данные. Кадр RNR, используя поле N(R), может
подтвердить прием ранее переданных кадров. Состояние занятости может быть
сброшено посылкой кадра RR, а также некоторых других кадров, которые будут
рассмотрены позднее.

REJ (Reject - Неприем) используется для запроса
передачи кадров, начиная с кадра, указанного в поле N(R). Подтверждаются все
кадры с номерами до N(R) - 1. Кадр REJ может использоваться для реализации
метода "Возвращение-на-N" (Go-Back-N).

SREJ (Selective reject - Выборочный неприем)
используется станцией для запроса повторной передачи единственного кадра,
который определен в поле N(R). Как и в случае включающего подтверждения,
подтверждение распространяется на все информационные кадры с номерами до N(R) -
1 включительно. Выборочный неприем позволяет реализовать режим выборочного
повторения. Как только передан кадр SREJ, следующие кадры принимаются и
сохраняются для повторно передаваемого кадра.

Таблица 1
	Код управляющего поля

	1	2	3	4	5	6	7	8	Команды	Ответы
I-формат	0	N(S)			*	N(R)			I - Информация	I - Информация
S-формат	1	0	0	0	*	N(R)			RR - Готов к приему	RR - Готов к приему
	1	0	0	1	*	N(R)			REJ - Неприем	REJ - Неприем
	1	0	1	0	*	N(R)			RNR - Не гот.к приему	RNR - Не гот.к приему
	1	0	1	1	*	N(R)			SREJ - Выбор. неприем	SREJ - Выбор. неприем
U-формат	1	1	0	0	*	0	0	0	UI - Ненумеров. информ.	UI - Ненумеров. информ.
	1	1	0	0	*	0	0	1	SNRM - Установить NRM
	1	1	0	0	*	0	1	0	DISC - Разъединить	RD- Запрос разъед.
	1	1	0	0	*	1	0	0	UP- Ненумеров. опрос
	1	1	0	0	*	1	1	0		UA - Ненумеров.подтв.
	1	1	0	0	*	1	1	1	TEST - Проверка	TEST - Проверка
	1	1	1	0	*	0	0	0	SIM - Уст.реж.иниц.	RIM - Запр.реж.иниц.
	1	1	1	0	*	0	0	1		FRMR - Неприем кадра
	1	1	1	1	*	0	0	0	SARM - Установить ARM	DM - Режим разъед.
	1	1	1	1	*	0	0	1	RSET - Сбросить
	1	1	1	1	*	0	1	0	SARME - Уст.расш.ARM
	1	1	1	1	*	0	1	1	SNRME - Уст.расш.NRM
	1	1	1	1	*	1	0	0	SABM -установить ABM<TD&NBSP;< TD>
	1	1	1	1	*	1	0	1	XID - Идентиф. станции	XID - Идентиф. станции
	1	1	1	1	*	1	1	0	SABME -Уст.расш. ABM

Системные параметры Т1, N2, N1, K и
рекомендации по их установке

 

Таймер Т1 запускается с момента передачи каждого
кадра и используется для инициирования повторной передачи, в случае его
переполнения. При выборе периода таймера Т1 необходимо учитывать, запускается
ли таймер по началу или по концу кадра. Для правильной работы процедуры
необходимо, чтобы период таймера Т1 был больше, чем максимальное время между
передачей некоторого кадра (SARM, SABM, DM, DISC, FRMR, I или супервизорной
команды) и приемом соответствующего кадра, возвращаемого в качестве отклика на
этот кадр (UA, DM или подтверждающий кадр).

Счетчик N2 используется для определения максимального
числа повторных передач, выполняемых по переполнении таймера Т1. Переменные Т1
и N2 используются также командами / ответами установления звена, такими, как
SABM и UA.

Счетчик N1 - максимальное число битов в I-кадре.
Определяет максимальную длину информационных полей.

Размер окна К - максимальное число переданных, но не
подтвержденных I-кадров. Это максимальное число последовательно занумерованных
I-кадров, которые в любой момент времени станции могут передать без получения
подтверждения. Оно не должно быть более 7.

Параметры Т1, N2, N1 и K являются системными, подлежащими
согласованию с администрацией на некоторый период времени.

Описание алгоритма

Обеспечение кодопрозрачности

 

HDLC является кодопрозрачным
протоколом. Он не зависит от конкретного кода (ASCII/IA5 или EBCDIC) при
выполнении функции управления каналом. Восьмибитовая комбинация флага 01111110
помещается в начале и в конце кадра, чтобы дать возможность приемнику
распознать начало и конец кадра. Возможны случаи, когда прикладной процесс
помещает в данных пользователя последовательность 01111110, совпадающую с
флагом. В этом случае передающая станция в поток выходных данных помещает 0
после 5 подряд идущих единиц, встретившихся в любом месте между начальным и
конечным флагами кадра. Такая вставка производится в адресное, управляющее,
информационное поля и поле CRC. Этот метод называется вставкой битов(bit
staffing) ; такую же функцию выполняет знак DLE в протоколе BSC. После того
как завершается вставка битов в кадр и по концам кадра помещаются флаги, кадр
передается приемнику по каналу.

Приемник постоянно контролирует поток битов. При получении
нуля с пятью далее идущими подряд единицами (011111) анализирует следующий
(седьмой) бит. Если это нуль, он удаляет этот бит. Однако если седьмой бит
является единицей (0111111), приемник анализирует восьмой бит. Если это нуль
(01111110), он считает, что получена флаговая комбинация. Если это единица,
выполняется анализ последующих бит. Возможна ситуация приема либо сигнала
покоя, либо сигнала аварийного завершения, на которые станция реагирует
соответствующим образом. Таким образом, в протоколе HDLC обеспечиваются кодовая
прозрачность по данным. Протоколу безразлично, какие кодовые комбинации
находятся в потоке данных. Единственное, что требуется, - это поддерживать
уникальность флагов.

HDLC используется также два других сигнала: сигнал
аварийного завершения (АЗ) состоит из последовательности единиц, число
которых не меньше семи и не больше четырнадцати; состояние покоя
представляется последовательностью пятнадцати или большего числа единиц.

Управление потоком

Управление потоком в HDLC
осуществляется с помощью передающих и принимающих окон. Окно устанавливается на
каждом конце канала связи, чтобы обеспечить резервирование ресурсов обеих
станций. Этими ресурсами могут быть ресурсы вычислителя или пространство
буфера. В большинстве случаев окно обеспечивает и буферное пространство, и
правила нумерации (сообщений). Окно устанавливается во время инициирования
сеанса связи между станциями. Если станция А и станция В должны обменяться
данными, А резервирует окно для В, а В резервирует окно для А. Использование
окон необходимо для полнодуплексных протоколов, потому что они подразумевают
непрерывный поток кадров в принимающий узел без периодических подтверждений с
остановкой и ожиданием.

Переменные состояния станции V(S) и V(R).
Окна в принимающем и передающем узлах управляются переменными состояния,
которые представляют по сути состояние счетчика. Передающий узел поддерживает
переменную состояния посылки V(S). Это порядковый номер следующего по очереди
I-кадра, который должен быть передан. Принимающий узел поддерживает переменную
состояния приема V(R), которая содержит номер, который, как ожидается, является
порядковым номером следующего I-кадра. V(S) увеличивается на 1 при передаче
каждого кадра и помещается в поле порядкового номера посылки кадра. Получив
кадр, принимающий узел производит проверку наличия ошибок передачи и сравнивает
порядковый номер со своим V(R). Если кадр может быть принят, узел увеличивает
V(R) на 1, помещает его в поле порядкового номера приема кадра подтверждения
АСК и посылает этот кадр в узел-отправитель, завершая квитирование передачи.

Если V(R) не равен порядковому номеру посылки в кадре или обнаружена ошибка,
значит, что-то произошло, и после тайм-аута в узел-отправитель посылается NAK
[с порядковым номером приема, содержащим значение V(R)]. В большинстве
протоколов этот NAK называется Неприем (REJ) или Выборочный неприем (SREJ).
Значение V(R) уведомляет передающее устройство ООД о том, что ожидается посылка
нового кадра. Т. к. передатчик восстанавливает старое значение V(S) и повторяет
передачу кадра, порядковый номер которого совпадает со значением V(S).

Во многих системах для V(S) и V(R) у порядковых
номеров в кадре используются числа 0-7. если переменные состояния в результате
последовательного увеличения достигли 7, то, начиная с 0, эти числа снова
используются. Вследствие повторного использования чисел устройствам сттанциям
не разрешено посылать кадр с порядковым номером, который не был подтвержден.
Например, протокол должен дождаться подтверждения кадра с номером 6, прежде чем
он опять использует V(S)=6. Этот процесс показан на рис.1. Здесь кадры с 6 по 4
еще не подтверждены. Если бы был послан еще один кадр с порядковым номером 6,
соответствующее подтверждение АСК с номером 6 не позволило бы определить,
приход какого кадра с порядковым номером 6 подтверждается.

Использование номеров 0-7
позволяет семи кадрам быть в активном состоянии, прежде, чем
"закроется" окно. Несмотря на то что диапазон 0-7 дает восемь
порядковых номеров, V(R) содержит значение следующего ожидаемого кадра, что
ограничивает число активных кадров до 7.

Системные параметры Т1, N2, N1, K и рекомендации по их
установке

Таймер Т1 запускается с момента передачи каждого кадра и используется
для инициирования повторной передачи, в случае его переполнения. При выборе
периода таймера Т1 необходимо учитывать, запускается ли таймер по началу или по
концу кадра. Для правильной работы процедуры необходимо, чтобы период таймера
Т1 был больше, чем максимальное время между передачей некоторого кадра (SARM,
SABM, DM, DISC, FRMR, I или супервизорной команды) и приемом соответствующего
кадра, возвращаемого в качестве отклика на этот кадр (UA, DM или подтверждающий
кадр).

Счетчик N2 используется для определения максимального числа повторных
передач, выполняемых по переполнении таймера Т1. Переменные Т1 и N2
используются также командами / ответами установления звена, такими, как SABM и
UA.

Счетчик N1 - максимальное число битов в I-кадре. Определяет
максимальную длину информационных полей.

Размер окна К - максимальное число переданных, но не подтвержденных
I-кадров. Это максимальное число последовательно занумерованных I-кадров,
которые в любой момент времени станции могут передать без получения
подтверждения. Оно не должно быть более 7.

Параметры
Т1, N2, N1 и K являются системными, подлежащими согласованию с администрацией
на некоторый период времени

Описание интерфейса

 

                       В окошке «Передаваемые данные»
отображается передаваемый файл в двоичном виде, т.е. в  виде нулей и единиц.

                       В поле «флаг» - последовательность
01111110, обозначающая начало и конец кадра.

                       В поле CRC – контрольный циклический
код.

                       В поле «адрес» - адрес первичной или
вторичной станции.

                          Во вторичном окне отображаются состояние
вторичной станции

                          В окошке «принятые данные» -
принятые данные в двоичном виде

                          Дальше уже понятно

Заключение

Семейство HDLC протоколов
канального уровня продолжает развиваться и расширяться. Однако акцент на
обеспечение безошибочной передачи ослабляется по мере использования
высокоскоростных каналов связи и использования методов коррекции ошибок. В
полной мере возможности HDLC протокола используется при построении глобальных
сетей передачи данных.

Литература

1. Блэк Ю. Сети ЭВМ: протоколы,
стандарты, интерфейсы. М., Мир, 1990.

2. Протоколы
информационно-вычислительных сетей: Справочник/ С.А.Аничкин, С.А.Белов,
А.В.Берштейн и др.; Под. ред. И.А Мизина, А.П.Кулешова. - М.: Радио и связь,
1990. - 504с.:ил.

Приложение
(Листинг программы)

unit Unit1;

interface

uses

  Windows, Messages,
SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

  Dialogs, StdCtrls,
ScktComp, ComCtrls, Buttons, ExtCtrls;

type

  TForm1 = class(TForm)

    GroupBox1: TGroupBox;

    Edit1: TEdit;

    Label1: TLabel;

    Edit2: TEdit;

    Label2: TLabel;

    Edit3: TEdit;

    Label3: TLabel;

    Memo1: TMemo;

    Label4: TLabel;

    Edit5: TEdit;

    Label5: TLabel;

    Edit6: TEdit;

    Label7: TLabel;

    GroupBox2: TGroupBox;

    RichEdit1: TRichEdit;

    OpenDialog1: TOpenDialog;

    Button1: TSpeedButton;

    Button3: TSpeedButton;

    SpeedButton1:
TSpeedButton;

    LabeledEdit1:
TLabeledEdit;

    RadioButton1:
TRadioButton;

    RadioButton2:
TRadioButton;

    RadioGroup1: TRadioGroup;

    RadioGroup2: TRadioGroup;

    Memo2: TMemo;

    SpeedButton2:
TSpeedButton;

    GroupBox3: TGroupBox;

    Memo3: TMemo;

    procedure
Button1Click(Sender: TObject);

    procedure
Button3Click(Sender: TObject);

    procedure SpeedButton1Click(Sender:
TObject);

    procedure
FormCreate(Sender: TObject);

    procedure
SpeedButton2Click(Sender: TObject);

  private

    { Private declarations }

  public

    { Public declarations }

  end;

var

  Form1: TForm1;

  kl:boolean;

implementation

uses Unit2;

{$R *.dfm}

procedure
perev1016(sr:string;var se:string);

var chis:real;

begin

chis:=strtofloat(sr);

se:=inttohex(trunc(chis),24);

end;

procedure
perev210(sr:string;var se:string);

var j,chis,i,pol:integer;

begin

chis:=0;

pol:=length(sr);

j:=0;

for i:=pol downto 1 do

begin

if sr[i]='1' then

chis:=chis+trunc(exp(j*ln(2)));

j:=j+1;

end;

se:=inttostr(chis);

end;

procedure
perev162(sr:string;var se:string);

var
chis:real;i,p:integer;so:string;

begin

p:=length(sr);

se:='';

for i:=1 to p do

begin

case sr[i] of

'0':se:=se+'0000';

'1':se:=se+'0001';

'2':se:=se+'0010';

'3':se:=se+'0011';

'4':se:=se+'0100';

'5':se:=se+'0101';

'6':se:=se+'0110';

'7':se:=se+'0111';

'8':se:=se+'1000';

'9':se:=se+'1001';

'A':se:=se+'1010';

'B':se:=se+'1011';

'C':se:=se+'1100';

'D':se:=se+'1101';

'E':se:=se+'1110';

'F':se:=se+'1111';

end;

end;

end;

procedure
TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

var st:string;

begin

if InputQuery('Введите IP
адрес первичной станции','Адрес вторичной станции',st) then

begin

 edit2.Text:='1010010101';

end;

end;

procedure Delay(msecs :
Longint);

var

FirstTick : Longint;

begin

FirstTick := GetTickCount;

repeat

Application.ProcessMessages;

until GetTickCount -
FirstTick >= msecs;

end;

procedure
TForm1.SpeedButton1Click(Sender: TObject);

begin

 if opendialog1.Execute then

 begin

 kl:=true;

 LabeledEdit1.Text:=OpenDialog1.FileName;

 memo3.Lines.LoadFromFile(OpenDialog1.FileName);

end;

end;

procedure
TForm1.Button3Click(Sender: TObject);

var
st6,st5,st3,st2,st1,st,st4:string;kol,k,i,j,im:integer;f:file of char;ch:char;

begin

if kl=true then

begin

kl:=false;

assignfile(f,OpenDialog1.filename);

reset(f);

form2.Memo3.Lines.Clear;

while not eof(f) do

 begin

im:=0;

form2.Memo2.Lines.Clear;

edit3.Text:='10100000';

memo2.Lines.Add('Команда RR -
готов к приему');

memo2.Lines.Add('---------------------------');

Radiogroup1.itemindex:=0;

RichEdit1.Lines.Clear;

RichEdit1.Lines.Add('011111101010010101100000000000000001111110');

RadioGroup2.ItemIndex:=1;

delay(2000);

form2.RadioGroup1.ItemIndex:=0;

form2.RadioGroup2.ItemIndex:=1;

form2.memo1.Lines.Clear;

form2.memo1.Lines.Add('011111101010010101100000000000000001111110');

form2.Show;

delay(2000);

form2.Memo1.Lines.Clear;

form2.Memo1.Lines.Add('011111101010010101110000000000000001111110');

form2.RadioGroup1.itemindex:=1;

form2.RadioGroup2.ItemIndex:=1;

delay(2000);

form2.Hide;

edit3.Text:='10101000';

memo2.Lines.Add('Ответ RR -
готов к приему');

memo2.Lines.Add('-------------------------');

RichEdit1.Lines.Clear;

RichEdit1.Lines.Add('011111101010010101110000000000000001111110');

RadioGroup1.itemindex:=1;

RadioGroup2.ItemIndex:=1;

st:='';

st:='011111101010010101';

i:=0;

st3:='';

RichEdit1.Lines.Clear;

memo2.Lines.Add('Передача');

memo2.Lines.Add('-------------------------');

st4:='';

st4:=st4;

st5:='';

st6:='';

while (not eof(f))and
(i<=512) do

   begin

read(f,ch);

st6:=st6+ch;

perev1016(inttostr(ord(ch)),st3);

perev162(st3,st3);

st4:=st4+st3;

kol:=0;

for k:=1 to length(st3) do

begin

if st3[k]='1' then
kol:=kol+1;

if kol=6 then begin
insert('0',st3,k);kol:=0;end

end;

i:=i+1;

st5:=st5+st3;

   end;

memo1.Lines.Clear;

memo1.Lines.Add(st4);

//closefile(f);

st5:=st5+'000000000000000001111110';

RichEdit1.Lines.Add(st5);

RadioGroup2.ItemIndex:=0;

edit3.Text:='00000000';

delay(2000);

//////

form2.RadioGroup1.ItemIndex:=0;

form2.RadioGroup2.ItemIndex:=0;

form2.memo1.Lines.Clear;

form2.memo1.Lines.Add(st5);

form2.Show;

delay(2000);

form2.Memo2.Lines.Clear;

form2.Memo2.Lines.Add(st4);

form2.RadioGroup1.itemindex:=0;

form2.RadioGroup2.ItemIndex:=0;

delay(2000);

form2.Memo3.Lines.Add(st6);

form2.RadioGroup1.itemindex:=0;

form2.RadioGroup2.ItemIndex:=0;

delay(2000);

form2.Hide;

 end;

closefile(f);

//ClientSocket1.Socket.SendText('#End');

MessageDlg('Передача данных
закончилась',mtInformation,[mbOk],0);

end

else

MessageDlg('Введите информацию',mtError,[mbOk],0);

end;

procedure
TForm1.FormCreate(Sender: TObject);

begin

kl:=false;

end;

procedure
TForm1.SpeedButton2Click(Sender: TObject);

begin

halt;

end;

end.

Министерство
Образования и Культуры

Кыргызской
Республики

Кыргызский  Технический  Университет

им. И.
Раззакова.

Кафедра Информатики и Вычислительной Техники

Курсовой
Проект

по курсу «Вычислительные комплексы,
системы и сети»

на тему: «Разработка протокола канального уровня HDLC»

Выполнил:    ст. гр. ЭВМ-1-99 

     Ыйсаев У.Б.

Приняла:      доц. Токмергенова А.З.

Бишкек, 2003 г.