التحكم في وصلة البيانات عالية المستوى

الموسوعة الحرة

بروتوكول التحكم في وصلة البيانات عالي المستوى (HDLC) هو بروتوكول اتصال يُستخدم لنقل البيانات بين الأجهزة في مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية والشبكات . وقد طُوّر هذا البروتوكول من قِبل المنظمة الدولية للمعايير (ISO)، وهو مُعرّف في معيار ISO/IEC 13239:2002.

يضمن بروتوكول HDLC نقل البيانات بشكل موثوق، مما يسمح لجهاز بفهم البيانات المرسلة من جهاز آخر. ويمكنه العمل مع أو بدون اتصال مستمر بين الأجهزة، مما يجعله متعدد الاستخدامات لمختلف تكوينات الشبكة.

في الأصل، استُخدم بروتوكول HDLC في شبكات متعددة الأجهزة، حيث يعمل جهاز واحد كجهاز رئيسي والباقي كأجهزة تابعة، من خلال أوضاع مثل وضع الاستجابة العادية (NRM) ووضع الاستجابة غير المتزامنة (ARM). ونادرًا ما تُستخدم هذه الأوضاع الآن. يُستخدم بروتوكول HDLC حاليًا بشكل أساسي في الاتصالات من نقطة إلى نقطة ، مثل الاتصالات بين أجهزة التوجيه أو واجهات الشبكة ، باستخدام وضع يُسمى الوضع المتوازن غير المتزامن (ABM).

تاريخ

يعتمد بروتوكول HDLC على بروتوكول SDLC الخاص بشركة IBM ، وهو بروتوكول الطبقة الثانية لبنية شبكة أنظمة IBM (SNA). وقد تم توسيعه وتوحيده من قبل الاتحاد الدولي للاتصالات تحت اسم LAP (إجراء الوصول إلى الرابط)، بينما أطلقت ANSI على نسختها المطابقة تقريبًا اسم ADCCP .

لا تُحدد مواصفات HDLC الدلالات الكاملة لحقول الإطار. وهذا يسمح باشتقاق معايير أخرى متوافقة تمامًا منها، وقد ظهرت مشتقات منها منذ ذلك الحين في عدد لا يُحصى من المعايير. وقد تم اعتمادها في حزمة بروتوكولات X.25 باسم LAPB ، وفي بروتوكول V.42 باسم LAPM ، وفي حزمة بروتوكولات Frame Relay باسم LAPF ، وفي حزمة بروتوكولات ISDN باسم LAPD.

المعايير الأصلية لمنظمة ISO الخاصة بتقنية HDLC هي كالتالي:

  • ISO 3309-1979 – الهيكل الإطاري
  • ISO 4335-1979 – عناصر الإجراء
  • ISO 6159-1980 – فئات الإجراءات غير المتوازنة
  • ISO 6256-1981 – فئات الإجراءات المتوازنة

تم استبدال جميع هذه المواصفات بالمعيار الحالي ISO/IEC 13239:2002.

كان بروتوكول HDLC مصدر إلهام لبروتوكول IEEE 802.2 LLC ، وهو الأساس لآلية التأطير المستخدمة مع PPP على الخطوط المتزامنة، كما تستخدمه العديد من الخوادم للاتصال بشبكة WAN ، وأكثرها شيوعًا الإنترنت .

تُستخدم نسخة مشابهة كقناة تحكم لخطوط الهاتف متعددة القنوات من نوع E-carrier (E1) و SONET . يستخدم بروتوكول HDLC من سيسكو تقنيات تأطير HDLC منخفضة المستوى، ولكنه يضيف حقل بروتوكول إلى رأس HDLC القياسي.

تأطير

يمكن إرسال إطارات HDLC عبر روابط اتصال تسلسلي متزامنة أو غير متزامنة . لا تحتوي هذه الروابط على آلية لتحديد بداية أو نهاية الإطار، لذا يجب تحديد بداية ونهاية كل إطار. يتم ذلك باستخدام تسلسل فريد من البتات كفاصل للإطار ، أو علامة ، وتشفير البيانات لضمان عدم ظهور تسلسل العلامة داخل أي إطار. يبدأ كل إطار وينتهي بفاصل للإطار. قد يشير فاصل الإطار في نهاية الإطار أيضًا إلى بداية الإطار التالي.

في كل من الروابط المتزامنة وغير المتزامنة، يكون تسلسل العلم ثنائيًا "01111110"، أو سداسي عشري 0x7E، لكن التفاصيل مختلفة تمامًا.

التأطير المتزامن

لأن تسلسل الرايات يتكون من ستة بتات متتالية قيمتها 1، تُشفّر البيانات الأخرى لضمان عدم احتوائها على أكثر من خمسة بتات متتالية قيمتها 1. ويتم ذلك عن طريق حشو البتات : ففي كل مرة تظهر فيها خمسة بتات متتالية قيمتها 1 في البيانات المرسلة، تتوقف البيانات مؤقتًا ويتم إرسال بت قيمته 0.

يعلم الجهاز المُستقبِل أن هذا الإجراء جارٍ، وبعد رؤية خمسة بتات متتالية قيمتها 1، يتم حذف البت التالي قيمته 0 من البيانات المُستقبَلة. إذا كانت البتة السادسة تساوي 1، فهذا إما علامة (إذا كانت البتة السابعة تساوي 0)، أو خطأ (إذا كانت البتة السابعة تساوي 1). في الحالة الأخيرة، يتم إيقاف إجراء استقبال الإطار، على أن يُعاد تشغيله عند رؤية علامة لاحقة.

يخدم حشو البتات هذا غرضًا ثانيًا، وهو ضمان عدد كافٍ من انتقالات الإشارة. في الوصلات المتزامنة، تُشفّر البيانات باستخدام ترميز NRZI ، بحيث يُرسل البت 0 كدلالة على تغيير في الإشارة على الخط، بينما يُرسل البت 1 كدلالة على عدم وجود تغيير. بالتالي، يُتيح كل بت 0 فرصةً للمودم المُستقبِل لمزامنة ساعته عبر حلقة قفل الطور . إذا تكرر عدد كبير جدًا من البتات 1 على التوالي، فقد يفقد المُستقبِل العد. يوفر حشو البتات انتقالًا واحدًا على الأقل لكل ست مرات بت أثناء إرسال البيانات، وانتقالًا واحدًا لكل سبع مرات بت أثناء إرسال علامة.

عندما لا يتم إرسال أي إطارات على وصلة متزامنة أحادية الاتجاه أو ثنائية الاتجاه، يتم إرسال فاصل الإطارات بشكل مستمر على الوصلة. وينتج عن ذلك أحد شكلين موجيين مستمرين، وذلك حسب الحالة الأولية:

تسمح مواصفات HDLC بمشاركة البت 0 في نهاية فاصل الإطار مع بداية فاصل الإطار التالي، أي "011111101111110". بعض الأجهزة لا تدعم هذه الخاصية.

بالنسبة للاتصالات نصف المزدوجة أو متعددة النقاط، حيث تشترك عدة أجهزة إرسال في خط واحد، سيرى جهاز الاستقبال الموجود على الخط بتات خاملة مستمرة بقيمة 1 في الفترة الفاصلة بين الإطارات عندما لا يكون أي جهاز إرسال نشطًا.

ينقل بروتوكول HDLC بايتات البيانات مع البت الأقل أهمية أولاً (لا ينبغي الخلط بينه وبين ترتيب little-endian ، والذي يشير إلى ترتيب البايتات داخل حقل متعدد البايتات).

التأطير غير المتزامن

عند استخدام الاتصال التسلسلي غير المتزامن مثل منافذ RS-232 التسلسلية القياسية ، فإن حشو البتات المتزامن غير مناسب لعدة أسباب:

  • لا حاجة لحشو البتات لضمان عدد كافٍ من الانتقالات، حيث أن بتات البدء والإيقاف توفر ذلك.
  • لأن البيانات مشفرة بنظام NRZ للإرسال، بدلاً من نظام NRZI، فإن شكل الموجة المشفرة يختلف.
  • يرسل بروتوكول RS-232 البتات في مجموعات من 8 بتات، مما يجعل جمع البتات المفردة عملية معقدة للغاية،
  • وللسبب نفسه، من الضروري فقط ترميز بايتات العلامات بشكل خاص ؛ ليس من الضروري القلق بشأن نمط البت الذي يمتد على عدة بايتات.

بدلاً من ذلك، يستخدم التأطير غير المتزامن "شفافية بايت التحكم"، والتي تُسمى أيضاً " حشو البايت " أو "حشو البايت". بايت حدود الإطار هو 01111110 (0x7E بالصيغة السداسية عشرية ). أما " بايت هروب التحكم "، فقيمته 0x7D (تسلسل البتات '10111110'، حيث يُرسل RS-232 البت الأقل أهمية أولاً). إذا ظهر أي من هذين البايتين في البيانات المرسلة، يُرسل بايت هروب، متبوعاً ببايت البيانات الأصلي مع عكس البت الخامس. على سبيل المثال، يُرسل البايت 0x7E على النحو التالي: 0x7D 0x5E ("10111110 01111010"). يمكن هروب قيم البايت المحجوزة الأخرى (مثل XON أو XOFF ) بنفس الطريقة عند الضرورة.

يُنهي تسلسل الإلغاء 0x7D 0x7E حزمة البيانات بتسلسل بايتات غير مكتمل، مما يُجبر المُستقبِل على اكتشاف خطأ. يُمكن استخدام هذا التسلسل لإلغاء إرسال الحزمة دون أي احتمال أن يُفسّر المُستقبِل الحزمة الجزئية على أنها صالحة.

بناء

يتم عرض محتويات إطار HDLC في الجدول التالي:

علَمعنوانيتحكممعلومةFCSعلَم
8 بت8 بتات أو أكثر8 أو 16 بتطول متغير، 8 × ن بت16 أو 32 بت8 بت

لاحظ أن علامة النهاية لإطار واحد قد تكون (ولكن ليس بالضرورة) علامة البداية للإطار التالي.

عادة ما يتم إرسال البيانات بمضاعفات 8 بت، ولكن بعض المتغيرات فقط تتطلب ذلك؛ بينما تسمح المتغيرات الأخرى نظريًا بمحاذاة البيانات على حدود أخرى غير حدود 8 بت.

تُحسب سلسلة فحص الإطار ( FCS) باستخدام خوارزمية CRC-CCITT ذات 16 بت أو CRC-32 ذات 32 بت، وذلك على حقول العنوان والتحكم والمعلومات. توفر هذه السلسلة وسيلةً تمكّن المُستقبِل من اكتشاف الأخطاء التي قد تحدث أثناء إرسال الإطار، مثل البتات المفقودة أو المقلوبة أو الزائدة. مع ذلك، ونظرًا لأن الخوارزميات المستخدمة لحساب FCS تجعل احتمال عدم اكتشاف بعض أنواع أخطاء الإرسال يزداد مع طول البيانات التي يتم فحصها، فإن FCS قد يحدّ ضمنيًا من الحجم العملي للإطار.

إذا لم تتطابق حسابات المُستقبِل لـ FCS مع حسابات المُرسِل، مما يشير إلى وجود أخطاء في الإطار، فيمكن للمُستقبِل إما إرسال حزمة تأكيد سلبية إلى المُرسِل، أو عدم إرسال أي شيء. بعد استلام حزمة التأكيد السلبية أو انتهاء مهلة انتظار حزمة التأكيد الإيجابية، يمكن للمُرسِل إعادة إرسال الإطار الفاشل.

تم تطبيق نظام تصحيح الأخطاء الأمامية (FCS) لأن العديد من روابط الاتصال المبكرة كانت تعاني من معدل خطأ بت مرتفع نسبيًا ، وكان من السهل حساب نظام تصحيح الأخطاء الأمامية باستخدام دوائر أو برامج بسيطة وسريعة. أما الآن، فتستخدم بروتوكولات أخرى على نطاق واسع أنظمة تصحيح أخطاء أمامية أكثر فعالية.

أنواع المحطات (أجهزة الكمبيوتر) وأنماط نقل البيانات

صُممت تقنية التحكم المتزامن في وصلة البيانات ( SDLC ) في الأصل لربط جهاز كمبيوتر واحد بأجهزة طرفية متعددة عبر ناقل متعدد النقاط . يُعد "نمط الاستجابة العادي" الأصلي نمطًا أساسيًا-ثانويًا، حيث يُعطي الكمبيوتر (أو الطرفية الأساسية ) لكل جهاز طرفي ( الطرفية الثانوية ) الإذن بالتواصل بدوره. ولأن جميع الاتصالات تتم إما من أو إلى الطرفية الأساسية، فإن الإطارات تتضمن عنوانًا واحدًا فقط، وهو عنوان الطرفية الثانوية؛ إذ لا يُخصص عنوان للطرفية الأساسية. يوجد فرق بين الأوامر التي تُرسلها الطرفية الأساسية إلى الطرفية الثانوية، والاستجابات التي تُرسلها الطرفية الثانوية إلى الطرفية الأساسية، ولكن هذا الفرق لا ينعكس في التشفير؛ فالأوامر والاستجابات لا يمكن تمييزها إلا من خلال اختلاف اتجاه الإرسال.

يسمح وضع الاستجابة العادي بمشاركة الرابط بين الجهاز الثانوي والجهاز الأساسي دون تنازع ، لأنه يسمح للجهاز الأساسي بمنح الأجهزة الثانوية الإذن بالإرسال بالتناوب. كما يسمح بالتشغيل عبر روابط اتصال نصف مزدوجة ، طالما أن الجهاز الأساسي على دراية بأنه لا يجوز له الإرسال بعد أن سمح للجهاز الثانوي بذلك.

نمط الاستجابة غير المتزامن هو إضافة لبروتوكول HDLC [ 1 ] للاستخدام عبر وصلات الإرسال والاستقبال المتزامنة . مع الحفاظ على التمييز بين الجهاز الأساسي والثانوي، يسمح هذا النمط للجهاز الثانوي بالإرسال في أي وقت. لذا، لا بد من وجود آلية أخرى لضمان عدم محاولة عدة أجهزة ثانوية الإرسال في الوقت نفسه (أو محاولة جهاز ثانوي واحد فقط).

يُضيف الوضع المتوازن غير المتزامن مفهوم الطرفية المُدمجة التي يُمكنها العمل كطرفية رئيسية وثانوية في آنٍ واحد. مع ذلك، ينطوي هذا الوضع على بعض التعقيدات التقنية. فبينما لا تتأثر معظم الإطارات المُرسلة بما إذا كانت إطار أمر أو استجابة، تتأثر بعض الإطارات الأساسية (لا سيما معظم الإطارات غير المُرقمة، وأي إطار مُفعّل فيه بت P/F)، ويجب فحص حقل العنوان في الإطار المُستلم لتحديد ما إذا كان يحتوي على أمر (العنوان المُستلم هو عنواننا) أو استجابة (العنوان المُستلم هو عنوان الطرفية الأخرى).

هذا يعني أن حقل العنوان ليس اختياريًا، حتى في وصلات الاتصال المباشر حيث لا يكون ضروريًا لتحديد الطرف الآخر. بعض إصدارات بروتوكول HDLC تُوسّع حقل العنوان ليشمل عنواني المصدر والوجهة، أو بتًا صريحًا للأمر/الاستجابة.

عمليات HDLC وأنواع الإطارات

يمكن تمييز ثلاثة أنواع أساسية من إطارات HDLC:

  • تقوم إطارات المعلومات، أو إطارات I ، بنقل بيانات المستخدم من طبقة الشبكة . ويمكن أن تتضمن أيضًا معلومات التحكم في التدفق والأخطاء المدمجة في البيانات.
  • تُستخدم الإطارات الإشرافية، أو إطارات S ، للتحكم في التدفق والأخطاء عندما يكون التضمين غير ممكن أو غير مناسب، كما هو الحال عندما لا تملك المحطة بيانات لإرسالها. لا تحتوي إطارات S على حقول معلومات.
  • تُستخدم الإطارات غير المرقمة، أو إطارات U ، لأغراض متنوعة، بما في ذلك إدارة الروابط. تحتوي بعض إطارات U على حقل معلومات، وذلك بحسب نوعها.

حقل التحكم

يكون التنسيق العام لحقل التحكم كما يلي:

مجالات التحكم في HDLC
76543210
N(R) استلام رقم التسلسل.ناجح/راسبN(S) إرسال رقم التسلسل0إطار I
N(R) استلام رقم التسلسل.ناجح/راسبيكتب01إطار على شكل حرف S
يكتبناجح/راسبيكتب11إطار على شكل حرف U

توجد أيضًا أشكال موسعة (ثنائية البايت) من إطارات I و S. وكما ذكرنا سابقًا، يتم إرسال البت الأقل أهمية (الأيمن في هذا الجدول) أولًا.

مجالات تحكم HDLC الموسعة
1514131211109876543210
N(R) استلام رقم التسلسل.ناجح/راسبN(S) إرسال رقم التسلسل0إطار I موسع
N(R) استلام رقم التسلسل.ناجح/راسب0000يكتب01إطار S ممتد

بت P/F

بتة "استطلاع/نهائي" هي بتة واحدة لها اسمان. تُسمى "استطلاع" عندما تكون جزءًا من أمر (تُضبطها المحطة الأساسية للحصول على رد من محطة ثانوية)، و"نهائي" عندما تكون جزءًا من رد (تُضبطها المحطة الثانوية للإشارة إلى وجود رد أو نهاية الإرسال). في جميع الحالات الأخرى، تكون البتة غير مُفعّلة.

تُستخدم البتة كرمز يتم تبادله بين المحطتين. يجب ألا يوجد سوى رمز واحد في كل مرة. لا تُرسل المحطة الثانوية إشارة نهائية إلا بعد استلامها إشارة استطلاع من المحطة الرئيسية. ولا تُرسل المحطة الرئيسية إشارة استطلاع إلا بعد استلامها إشارة نهائية من المحطة الثانوية، أو بعد انقضاء مهلة زمنية تُشير إلى فقدان البتة.

  • في بروتوكول NRM، يمنح امتلاك رمز الاستطلاع أيضًا الإذن للطرف الثانوي المُخاطَب بالإرسال. يقوم الطرف الثانوي بتعيين بت F في إطار الاستجابة الأخير للتخلي عن الإذن بالإرسال. (وهو ما يُعادل كلمة "انتهى" في بروتوكول الصوت اللاسلكي ).
  • في نمطي ARM وABM، تُجبر بتة P على الاستجابة. في هذين النمطين، لا يحتاج الجهاز الثانوي إلى انتظار استطلاع للإرسال، لذا يمكن تضمين البتة الأخيرة في الاستجابة الأولى بعد الاستطلاع.
  • إذا لم يتم تلقي أي رد على بت P في فترة زمنية معقولة، فإن المحطة الأساسية تنتهي مهلتها وترسل P مرة أخرى.
  • تُعدّ بتة P/F جوهر آلية إعادة إرسال نقاط التفتيش الأساسية اللازمة لتطبيق بروتوكول HDLC؛ أما جميع المتغيرات الأخرى (مثل إطار REJ S) فهي اختيارية ولا تُستخدم إلا لزيادة الكفاءة. عندما تستقبل محطة ما بتة P/F، يُمكنها افتراض أن أي إطارات أرسلتها قبل إرسالها الأخيرة لهذه البتة ولم يتم تأكيد استلامها بعد لن تصل أبدًا، وبالتالي يجب إعادة إرسالها.

عند العمل كمحطة مشتركة، من المهم التمييز بين بتات P وبتات F، لأنه قد يكون هناك دورتان للتحقق تعملان في وقت واحد. بت AP الواصل في أمر من المحطة البعيدة ليس استجابة لبت P الخاص بنا؛ بل بت F الواصل في الاستجابة هو فقط الذي يكون كذلك.

N(R)، رقم التسلسل المُستقبَل

تحتوي كل من إطارات I و S على رقم تسلسلي للاستلام N(R). يوفر N(R) تأكيدًا إيجابيًا لاستلام إطارات I من الطرف الآخر للرابط. قيمته دائمًا هي أول إطار لم يتم استلامه بعد؛ فهو يؤكد استلام جميع الإطارات ذات قيم N(S) حتى N(R)−1 (باقي القسمة على 8 أو 128)، ويشير إلى قيمة N(S) للإطار التالي المتوقع استلامه.

يعمل N(R) بنفس الطريقة سواء كان جزءًا من أمر أو استجابة. تحتوي المحطة المدمجة على مساحة واحدة فقط لرقم التسلسل.

N(S)، رقم تسلسل الإطار المرسل

يتم زيادة هذا الرقم للإطارات I المتتالية، modulo 8 أو modulo 128. اعتمادًا على عدد البتات في رقم التسلسل، قد يصل عدد الإطارات I التي تنتظر التأكيد في أي وقت إلى 7 أو 127 إطارًا.

الإطارات المضمنة (بيانات المستخدم)

تقوم إطارات المعلومات، أو إطارات I ، بنقل بيانات المستخدم من طبقة الشبكة. كما تتضمن أيضًا معلومات التحكم في التدفق والأخطاء المدمجة في البيانات. وتحدد الحقول الفرعية في حقل التحكم هذه الوظائف.

يُحدد البت الأقل أهمية (الذي يُرسل أولاً) نوع الإطار. 0 يعني إطار I. باستثناء تفسير حقل P/F، لا يوجد فرق بين إطار I للأوامر وإطار I للاستجابة؛ فعندما يكون P/F يساوي 0، يكون الشكلان متطابقين تمامًا.

إطارات S (التحكم)

تُستخدم الإطارات الإشرافية، أو ما يُعرف بـ "إطارات S"، للتحكم في تدفق البيانات والأخطاء عندما يكون التضمين غير ممكن أو غير مناسب، كما هو الحال عندما لا تملك المحطة بيانات لإرسالها. لا تحتوي إطارات S في بروتوكول HDLC على حقول معلومات، على الرغم من أن بعض البروتوكولات المشتقة من HDLC تستخدم حقول معلومات لـ "الرفض الانتقائي المتعدد".

يتضمن حقل التحكم في إطار S رقمًا بادئًا "10" للدلالة على أنه إطار S. يليه نوع مكون من 2 بت، وبت استطلاع/نهائي، ورقم تسلسل مكون من 3 بت. (أو حقل حشو مكون من 4 بت متبوعًا برقم تسلسل مكون من 7 بت).

يشير أول بتّين (الأقل أهمية) إلى أنها إطار S. تتضمن جميع إطارات S بت P/F ورقم تسلسل الاستقبال كما هو موضح أعلاه. باستثناء تفسير حقل P/F، لا يوجد فرق بين إطار S للأوامر وإطار S للاستجابة؛ فعندما يكون P/F يساوي صفرًا، يكون الشكلان متطابقين تمامًا.

جاهز للاستلام (RR)

  • قيمة البت = 00 (0x00 لمطابقة ترتيب بتات حقل نوع الجدول أعلاه [ 2 ] )
  • يشير إلى أن المرسل مستعد لتلقي المزيد من البيانات (يلغي تأثير RNR السابق).
  • أرسل هذه الحزمة إذا كنت بحاجة إلى إرسال حزمة ولكن ليس لديك إطار I لإرساله.
  • يمكن للمحطة الأساسية إرسال هذا مع ضبط بت P لطلب البيانات من محطة ثانوية.
  • يمكن للطرفية الثانوية استخدام هذا مع ضبط بت F للاستجابة للاستطلاع إذا لم يكن لديها بيانات لإرسالها.

رفض (REJ)

  • قيمة البت = 01 (0x08 لمطابقة ترتيب بتات حقل نوع الجدول أعلاه [ 3 ] )
  • يطلب إعادة الإرسال الفوري بدءًا من N(R).
  • يتم إرسالها استجابةً لفجوة في رقم التسلسل الملحوظ؛ على سبيل المثال، بعد رؤية I1/I2/I3/I5، يتم إرسال REJ4.
  • الإنشاء اختياري؛ قد يستخدم التنفيذ العملي RR فقط.

الاستلام غير جاهز (RNR)

  • قيمة البت = 10 (0x04 لمطابقة ترتيب بتات حقل نوع الجدول أعلاه [ 4 ] )
  • يرجى تأكيد استلام بعض الحزم، ولكن يرجى عدم إرسال المزيد منها حتى إشعار آخر.
  • يمكن استخدامه مثل RR مع ضبط بت P لاستعلام حالة محطة ثانوية
  • يمكن استخدامه مثل RR مع ضبط بت F للاستجابة للاستطلاع إذا كانت المحطة مشغولة.

الرفض الانتقائي (SREJ)

  • قيمة البت = 11 (0x0c لمطابقة ترتيب بتات حقل نوع الجدول أعلاه)
  • يطلب إعادة إرسال الإطار N(R) فقط.
  • غير مدعوم من قبل جميع إصدارات HDLC.
  • الإنشاء اختياري؛ قد يستخدم التنفيذ العامل RR فقط، أو RR وREJ فقط.

إطارات على شكل حرف U

تُستخدم الإطارات غير المرقمة، أو إطارات U ، بشكل أساسي لإدارة الروابط، مع استخدام بعضها لنقل بيانات المستخدم. تتبادل هذه الإطارات معلومات إدارة الجلسات والتحكم بين الأجهزة المتصلة، وتحتوي بعضها على حقل معلومات يُستخدم لمعلومات إدارة النظام أو بيانات المستخدم. يشير أول بتّين (11) إلى أنها إطار U. يمكن لبتات النوع الخمسة (بتّان قبل بت P/F وثلاثة بتات بعده) إنشاء 32 نوعًا مختلفًا من إطارات U. في بعض الحالات، يُستخدم نفس الترميز لأغراض مختلفة، كأمر واستجابة.

ضبط الوضع

يتم وصف الأوضاع المختلفة في قسم  تكوينات الربط . باختصار، هناك وضعان غير تشغيليين (وضع التهيئة ووضع الفصل) وثلاثة أوضاع تشغيلية (الاستجابة العادية، والاستجابة غير المتزامنة، والأوضاع المتوازنة غير المتزامنة) مع أرقام تسلسلية مكونة من 3 بت أو 7 بت (ممتدة).

استجابة الوضع المنفصل (DM)
عند فصل الجهاز الثانوي (الحالة الافتراضية عند التشغيل)، فإنه يرسل هذه الاستجابة العامة لأي أمر استطلاع (إطار أوامر مع ضبط علامة الاستطلاع) باستثناء أمر ضبط الوضع المقبول . وقد يرسل بدلاً من ذلك استجابة FRMR لأمر ضبط وضع غير مقبول.
رد تأكيد غير مرقم (UA)
هذا هو رد الجهاز الثانوي على أمر ضبط الوضع المقبول، مما يشير إلى أنه الآن في الوضع المطلوب.
ضبط ... الوضع (SNRM، SARM، SABM) الأمر
ضع الجهاز الثانوي في الوضع المحدد، باستخدام أرقام تسلسلية مكونة من 3 بتات (حقل تحكم من بايت واحد). يُقر الجهاز الثانوي بذلك باستخدام UA. إذا لم يُفعّل الجهاز الثانوي الوضع، فإنه يستجيب باستخدام DM أو FRMR.
ضبط ... وضع موسع (SNRME، SARME، SABME) الأمر
ضع الجهاز الثانوي في الوضع المحدد، مع أرقام تسلسلية مكونة من 7 بت (حقل تحكم مكون من 2 بايت).
أمر ضبط الوضع (SM)
وضع عام مُفعّل، جديد في معيار ISO/IEC 13239، يستخدم حقل معلومات لاختيار المعلمات. أضاف معيار ISO/IEC 13239 العديد من الخيارات الإضافية إلى بروتوكول HDLC، بما في ذلك أرقام التسلسل ذات 15 و31 بت، والتي لا يمكن تحديدها إلا باستخدام هذا الأمر.
أمر قطع الاتصال (DISC)
يؤدي هذا الأمر إلى قيام الجهاز الثانوي بالإقرار لدى وكيل المستخدم (UA) ثم قطع الاتصال (الدخول في وضع قطع الاتصال). وسيتم فقدان أي إطارات لم يتم الإقرار باستلامها.
استجابة طلب قطع الاتصال (RD)
يطلب هذا الرد من الجهاز الأساسي إرسال أمر DISC. ينبغي على الجهاز الأساسي القيام بذلك على الفور، ولكن قد يتأخر لفترة كافية لضمان استلام جميع الإطارات المعلقة.
أمر ضبط وضع التهيئة (SIM)
يُستخدم هذا الأمر، الذي نادرًا ما يُنفذ، لإجراء بعض عمليات التهيئة الخاصة بالأجهزة الثانوية، مثل تنزيل البرامج الثابتة . ولا يُحدد معيار HDLC ما يحدث في وضع التهيئة.
استجابة وضع تهيئة الطلب (RIM)
يطلب هذا من الجهاز الأساسي إرسال رمز SIM وتهيئة الجهاز الثانوي. ويتم إرساله بدلاً من DM إذا كان الجهاز الثانوي بحاجة إلى تهيئة.

نقل المعلومات

يمكن استخدام هذه الإطارات كجزء من عملية نقل المعلومات العادية.

معلومات غير مرقمة (واجهة المستخدم)
يقوم هذا الإطار (الأمر أو الاستجابة) بنقل بيانات المستخدم، ولكن بدون إقرار أو إعادة إرسال في حالة حدوث خطأ.
واجهة مستخدم مع فحص رأس الصفحة (UIH)
هذا الإطار (أمر أو استجابة)، وهو إضافة من معيار ISO/IEC 13239 ونادر الاستخدام، يشبه واجهة المستخدم ولكنه لا يشمل حماية CRC. يغطي متعدد حدود CRC فقط بادئة قابلة للتكوين ("رأس") من الإطار؛ أما الأخطاء في بقية الإطار فلا يتم اكتشافها.
أمر استطلاع رأي غير مرقم (UP)
يستدعي هذا الأمر استجابة من الجهاز الثانوي. عند ضبط بت الاستطلاع، يعمل كأي إطار استطلاع آخر، دون الحاجة إلى تأكيد الاستلام المطلوب في إطاري I أو S. أما عند مسح بت الاستطلاع، فيكتسب معنى خاصًا في وضع الاستجابة العادي: إذ يمكن للجهاز الثانوي الاستجابة حتى وإن لم يستلم بت الاستطلاع. نادرًا ما يُستخدم هذا في بروتوكول HDLC، ولكنه استُخدم في بروتوكول IBM SDLC الأصلي كبديل عن غياب وضع الاستجابة غير المتزامنة؛ حيث كان بإمكان قناة الاتصال التعامل مع الاستجابات المتزامنة، وكان الجهاز الأساسي يرسل دوريًا إشارة UP إلى عنوان البث لجمع أي استجابات معلقة.

استعادة الأخطاء

استجابة رفض الإطار (FRMR)
تحتوي استجابة FRMR على وصف للإطار غير المقبول، بتنسيق موحد. يمثل أول بايت أو بايتين نسخة من حقل التحكم المرفوض، بينما يحتوي البايت أو البايتان التاليان على أرقام تسلسل الإرسال والاستقبال الحالية للجهاز الثانوي (مع علامة تشير إلى أن الإطار كان استجابة، وهي علامة تنطبق فقط في الوضع المتوازن)، أما البتات الأربعة أو الخمسة التالية فهي علامات خطأ تشير إلى سبب الرفض. يُكرر الجهاز الثانوي نفس استجابة FRMR لكل استطلاع حتى يتم مسح الخطأ بواسطة أمر ضبط الوضع أو RSET. علامات الخطأ هي:
  • W: نوع الإطار (حقل التحكم) غير مفهوم أو غير مُنفذ.
  • X: لم يتم فهم نوع الإطار مع وجود حقل معلومات غير فارغ، ولكن تم العثور على واحد.
  • Y: يتضمن الإطار حقل معلومات أكبر مما يمكن أن يقبله الجهاز الثانوي.
  • Z: احتوى الإطار على رقم تسلسل استقبال غير صالح N(R)، وهو رقم لا يقع بين القيمة المستلمة سابقًا وأعلى رقم تسلسل مُرسَل. (لا يمكن تصحيح هذا الخطأ باستقبال إشارة RSET، ولكن يمكن تصحيحه بإرسال إشارة RSET).
  • V: احتوى الإطار على رقم تسلسل إرسال غير صالح N(S)، أكبر من آخر رقم تم تأكيده بالإضافة إلى حجم نافذة الإرسال. لا يحدث هذا الخطأ إلا إذا تم التفاوض على حجم نافذة إرسال أصغر من الحد الأقصى.
  • عادةً ما يتم إضافة 0 بت إلى علامات الخطأ حتى حد 8 بت، ولكن بروتوكول HDLC يسمح بالإطارات التي لا تكون من مضاعفات البايت.
أمر إعادة الضبط (RSET)
يؤدي أمر RSET إلى إعادة ضبط رقم تسلسل الاستقبال في جهاز الإرسال الثانوي، بحيث يكون رقم تسلسل الإطار المتوقع التالي هو 0. يُعد هذا بديلاً محتملاً لإرسال أمر ضبط الوضع الجديد، الذي يُعيد ضبط كلا رقمي التسلسل. ويتم تأكيد هذا الأمر بواسطة UA، تمامًا مثل أمر ضبط الوضع.

اكتشاف الأقران

معرّف التبادل (XID)
يتضمن أمر XID حقل معلومات يحدد إمكانيات الجهاز الأساسي؛ ويستجيب الجهاز الثانوي باستجابة XID تحدد إمكانياته. ويتم ذلك عادةً قبل إرسال أمر ضبط الوضع. حددت بنية شبكة الأنظمة تنسيقًا واحدًا لحقل المعلومات، حيث تكون البتة الأكثر أهمية في البايت الأول غير مُفعّلة (0)، ولكن تطبيقات HDLC عادةً ما تُطبّق الصيغة المُحددة في ISO 8885، والتي تكون فيها البتة الأكثر أهمية في البايت الأول مُفعّلة (1).
امتحان
أمر الاختبار هو ببساطة أمر اختبار اتصال (ping) لأغراض تصحيح الأخطاء . يتم إرجاع حمولة أمر الاختبار في استجابة الاختبار.

محدد في معايير أخرى

هناك العديد من إطارات U التي لا تشكل جزءًا من HDLC، ولكنها محددة في معايير أخرى ذات صلة.

غير محجوز (NR0، NR1، NR2، NR3)
يضمن معيار HDLC أن تكون الأوامر والاستجابات "غير المحجوزة" متاحة للاستخدامات الأخرى.
إقرار الاتصال بدون اتصال (AC0، AC1)
تم تعريف هذه في معيار التحكم في الارتباط المنطقي IEEE 802.2 .
تكوين (CFGR)
تم تعريف هذا الأمر في SDLC لأغراض تصحيح الأخطاء. كان يحتوي على حمولة بيانات بحجم بايت واحد تُحدد وضع اختبار غير قياسي للجهاز الثانوي. الأرقام الزوجية تُعطل هذا الوضع، بينما الأرقام الفردية تُفعّله. حمولة البيانات التي قيمتها صفر تُعطل جميع أوضاع الاختبار. عادةً ما يستجيب الجهاز الثانوي لأمر التهيئة عن طريق إعادة إرساله.
استجابة منارة (BCN)
تم تعريف هذه الاستجابة في دورة حياة تطوير البرمجيات (SDLC) للإشارة إلى عطل في الاتصالات. يبدأ جهاز ثانوي لم يستقبل أي إطارات لفترة طويلة بإرسال سلسلة من استجابات الإشارة، مما يسمح بتحديد موقع العطل أحادي الاتجاه. تجدر الإشارة إلى أن معيار ISO/IEC 13239 يُخصص لـ UIH نفس ترميز BCN.

يمكن تصنيف تكوينات الروابط إلى أحد التصنيفين التاليين:

  • غير متوازن ، والذي يتكون من طرفية أساسية واحدة، وطرفية ثانوية واحدة أو أكثر.
  • متوازن ، ويتكون من طرفيتين متقابلتين.

تكوينات الروابط الثلاثة هي:

  • نمط الاستجابة العادي (NRM) هو تكوين غير متوازن، حيث يُسمح للطرفية الرئيسية فقط ببدء نقل البيانات. ولا تُرسل الأطراف الثانوية البيانات إلا استجابةً لأوامر من الطرفية الرئيسية. وتقوم الطرفية الرئيسية باستطلاع كل طرفية ثانوية لإتاحة الفرصة لها لإرسال أي بيانات لديها.
  • يُعدّ نمط الاستجابة غير المتزامن (ARM) تكوينًا غير متوازن يسمح للمحطات الثانوية بالإرسال دون إذن من المحطة الرئيسية. ومع ذلك، لا تزال هناك محطة رئيسية متميزة تحتفظ بمسؤولية تهيئة الخط، واستعادة الأخطاء، والفصل المنطقي.
  • الوضع المتوازن غير المتزامن (ABM) هو تكوين متوازن يسمح لأي من المحطتين بالتهيئة والإشراف والتعافي من الأخطاء وإرسال الإطارات في أي وقت. لا توجد علاقة رئيسية/تابعة. يُعامل كل من جهاز طرفية البيانات (DTE) وجهاز إنهاء دائرة البيانات (DCE ) على قدم المساواة. يُرسل مُهيئ الوضع المتوازن غير المتزامن إشارة SABM.

يُعد وضع "غير متصل" أحد إعدادات الربط الإضافية . وهو الوضع الذي تكون عليه المحطة الثانوية قبل تهيئتها بواسطة المحطة الرئيسية، أو عند فصلها صراحةً. في هذا الوضع، تستجيب المحطة الثانوية لجميع الإطارات تقريبًا، باستثناء أمر ضبط الوضع، برسالة "وضع غير متصل". والغرض من هذا الوضع هو تمكين المحطة الرئيسية من اكتشاف إيقاف تشغيل المحطة الثانوية أو إعادة ضبطها بشكل موثوق.

مجموعة أوامر واستجابات HDLC

الحد الأدنى من المتطلبات اللازمة للتشغيل هي:

  • الأوامر: I، RR، RNR، DISC، وأحد الأوامر التالية: SNRM أو SARM أو SABM
  • الاستجابات: I، RR، RNR، UA، DM، FRMR

العمليات الأساسية

  • يمكن لأي من الطرفين طلب التهيئة. عندما يرسل الجهاز الأساسي أحد أوامر ضبط الوضع الستة، فإنه:
    • يشير إلى الطرف الآخر بأنه تم طلب التهيئة
    • يحدد الوضع، NRM، ABM، ARM
    • يحدد ما إذا كانت أرقام التسلسل المكونة من 3 أو 7 بت قيد الاستخدام.

تقوم وحدة HDLC في الطرف الآخر بإرسال إطار (UA) عند قبول الطلب. أما في حالة رفض الطلب، فإنها ترسل إطار (DM) الخاص بوضع قطع الاتصال.

الإضافات الوظيفية (الخيارات)

  • للدوائر الكهربائية المبدلة
    • الأوامر: إضافة - معرف المعاملة
    • الردود: ADD – XID, RD
  • بالنسبة للأوامر والاستجابات المتزامنة ثنائية الاتجاه، أضف - ارفض
  • لأوامر واستجابات إعادة إرسال الإطار الواحد: ADD – SREJ
  • للحصول على أوامر واستجابات المعلومات: أضف – Ul
  • للتهيئة
    • الأوامر: إضافة - شريحة SIM
    • الردود: إضافة – حافة
  • للاستطلاعات الجماعية
    • الأوامر: ADD – UP
  • العنونة الموسعة
  • حذف إطارات الاستجابة I
  • حذف إطارات الأوامر I
  • ترقيم موسع
  • لإعادة ضبط الوضع (خاص بنظام ABM فقط)، تكون الأوامر كالتالي: ADD – RSET
  • أوامر واستجابات اختبار وصلة البيانات هي: إضافة - اختبار
  • طلب قطع الاتصال. الردود هي ADD – RD
  • نظام التحكم في الطيران 32 بت

مجموعة أوامر واستجابات HDLC

نوع الإطاراسمالأمر/ الاستجابةوصفمعلوماتتنسيق الحقل C
76543210
المعلومات (أ)C/Rبيانات تبادل المستخدمN(R)ناجح/راسبN(S)0
إشرافي (S)جاهز للاستلام (RR)C/Rتقدير إيجابيجاهز لاستقبال إطار I-frame N(R)N(R)ناجح/راسب0001
الاستلام غير جاهز (RNR)C/Rتقدير إيجابيغير مستعد للاستلامN(R)ناجح/راسب0101
رفض (REJ)C/Rإقرار سلبيإعادة الإرسال بدءًا من N(R)N(R)ناجح/راسب1001
الرفض الانتقائي (SREJ)C/Rإقرار سلبيإعادة الإرسال فقط N(R)N(R)ناجح/راسب1101

إطارات غير مرقمة

تُعرَّف الإطارات غير المرقمة بأن يكون البتّان الأدنى قيمةً 1. وباستخدام علامة P/F، يتبقى 5 بتات لأنواع الإطارات. مع أن عدد القيم المستخدمة أقل من 32، إلا أن بعض الأنواع تحمل معاني مختلفة تبعًا لاتجاه إرسالها: كأمر أو كاستجابة. تبدو العلاقة بين أمر DISC (قطع الاتصال) واستجابة RD (طلب قطع الاتصال) واضحةً، لكن سبب جعل أمر SARM مساويًا عدديًا لاستجابة DM غير واضح.

اسمالأمر/ الاستجابةوصفمعلوماتتنسيق الحقل C
76543210
ضبط وضع الاستجابة العادية SNRMجوضع الضبطاستخدم رقم تسلسلي مكون من 3 بتات100P0011
SNRM extended SNRMEجضبط الوضع؛ موسعاستخدم رقم تسلسلي مكون من 7 بت110P1111
ضبط وضع الاستجابة غير المتزامنة لمعدلات مستقبلات الأندروجين الانتقائيةجوضع الضبطاستخدم رقم تسلسلي مكون من 3 بتات000P1111
SARM الموسع SARMEجضبط الوضع؛ موسعاستخدم رقم تسلسلي مكون من 7 بت010P1111
ضبط وضع التوازن غير المتزامن SABMجوضع الضبطاستخدم رقم تسلسلي مكون من 3 بتات001P1111
SABM توسعت SABMEجضبط الوضع؛ موسعاستخدم رقم تسلسلي مكون من 7 بت011P1111
وضع الضبط SMجضبط الوضع، عامجديد في معيار ISO 13239110P0011
ضبط وضع التهيئة SIMجتهيئة وظيفة التحكم في الرابط في المحطة المخاطبة000P0111
طلب وضع التهيئة RIMRيلزم التهيئةطلب أمر شريحة SIM000F0111
افصل القرصجإنهاء اتصال الرابط المنطقيعودة إطارات I و S المستقبلية DM010P0011
طلب قطع الاتصال عن جهاز سطح المكتب البعيدRطلب عروض لقيادة DISC010F0011
إقرار غير مرقم UARأقر بقبول أحد أوامر set-mode.011F0011
وضع قطع الاتصال DMRالمستجيب في وضع غير متصليلزم ضبط الوضع000F1111
واجهة مستخدم معلومات غير مرقمةC/Rبيانات غير معترف بهايحتوي على حمولة000ناجح/راسب0011
واجهة مستخدم مع فحص رأس الصفحةC/Rبيانات غير معترف بهاجديد في معيار ISO 13239111ناجح/راسب1111
استطلاع رأي غير مرقم للأعلىجتُستخدم لطلب معلومات التحكم001P0011
إعادة ضبط RSETجيستخدم للتعافييعيد ضبط N(R) ولكن ليس N(S)100P1111
معرّف التبادل XIDC/Rيُستخدم لطلب/الإبلاغ عن الإمكانيات101ناجح/راسب1111
اختبار اختبارC/Rتبادل حقول المعلومات المتطابقة لأغراض الاختبار111ناجح/راسب0011
رفض الإطار FRMRRتم الإبلاغ عن استلام إطار غير مقبول100F0111
غير محجوز 0 NR0C/Rغير معياريللاستخدام التطبيقي000ناجح/راسب1011
غير محجوز 1 NR1C/Rغير معياريللاستخدام التطبيقي100ناجح/راسب1011
غير محجوز 2 NR2C/Rغير معياريللاستخدام التطبيقي010ناجح/راسب1011
غير محجوز 3 NR3C/Rغير معياريللاستخدام التطبيقي110ناجح/راسب1011
إقرار بدون اتصال، التسلسل 0 AC0C/Rليس جزءًا من HDLCامتداد IEEE 802.2 LLC011ناجح/راسب0111
إقرار بدون اتصال، التسلسل 1 AC1C/Rليس جزءًا من HDLCامتداد IEEE 802.2 LLC111ناجح/راسب0111
قم بتهيئة CFGR للاختبارC/Rليس جزءًا من HDLCكان جزءًا من دورة حياة تطوير البرمجيات110ناجح/راسب0111
بيكون بي سي إنRليس جزءًا من HDLCكان جزءًا من دورة حياة تطوير البرمجيات111F1111
إطارات HDLC U، عن طريق التشفير الثنائي
تنسيق الحقل Cيأمرإجابةتنسيق الحقل Cيأمرإجابة
0123456701234567
1100ناجح/راسب000واجهة المستخدم1110ناجح/راسب010(غير مستخدم)
1100ناجح/راسب001SNRM1110ناجح/راسب011CFGR †
1100ناجح/راسب010قرصأخصائي تغذية معتمد1110ناجح/راسب10x(غير مستخدم)
1100ناجح/راسب011SM *1110ناجح/راسب11xAC0–AC1 †
1100ناجح/راسب100أعلى1111ناجح/راسب000SARMرسالة خاصة
1100ناجح/راسب101(غير مستخدم)1111ناجح/راسب001إعادة الضبط
1100ناجح/راسب110يو إيه1111ناجح/راسب010سارمي
1100ناجح/راسب111امتحان1111ناجح/راسب011SNRME
1101ناجح/راسب0xxNR0–NR31111ناجح/راسب100SABM
1101ناجح/راسب1xx(غير مستخدم)1111ناجح/راسب101XID
1110ناجح/راسب000شريحة SIMحافة1111ناجح/راسب110سابمي
1110ناجح/راسب001FRMR1111ناجح/راسب111UIH *
برشلونة †
* ^ ^ إضافة ISO/IEC 13239
† ^ ^ ^ ليس جزءًا من HDLC

تحتوي إطارات UI وUIH وXID وTEST على حمولة بيانات، ويمكن استخدامها كأوامر واستجابات. كما يحتوي أمر SM واستجابة FRMR على حمولة بيانات أيضًا.

  • يحتوي إطار واجهة المستخدم على معلومات المستخدم، ولكن على عكس إطار I، فإنه لا يتم تأكيده ولا إعادة إرساله في حالة فقدانه.
  • إطار UIH (إضافة ISO/IEC 13239) يشبه إطار UI، ولكنه بالإضافة إلى ذلك يطبق تسلسل فحص الإطار فقط على بادئة ذات طول محدد من الإطار؛ لا يتم اكتشاف أخطاء الإرسال بعد هذه البادئة.
  • يُستخدم إطار XID لتبادل إمكانيات الأجهزة الطرفية. حددت بنية أنظمة الشبكات تنسيقًا واحدًا، ولكن الصيغة المحددة في معيار ISO 8885 هي الأكثر شيوعًا. يُعلن الجهاز الأساسي عن إمكانياته باستخدام أمر XID، ويُعيد الجهاز الثانوي إمكانياته في استجابة XID.
  • إطار الاختبار هو ببساطة أمر اختبار اتصال لأغراض تصحيح الأخطاء. يتم إرجاع حمولة أمر الاختبار في استجابة الاختبار.
  • يُعدّ أمر SM (إضافة من معيار ISO/IEC 13239) أمرًا عامًا لضبط الوضع، ويتضمن حقل معلومات (بنفس تنسيق ISO 8885 الخاص بـ XID) لتحديد المعلمات. يسمح هذا الأمر بالتفاوض على قيم المعلمات (مثل أرقام التسلسل ذات 15 و31 بت) ومعلمات أخرى مثل أحجام النوافذ وأحجام الإطارات القصوى التي لا يمكن التعبير عنها باستخدام أوامر ضبط الوضع الستة القياسية.
  • تحتوي استجابة FRMR على وصف للإطار غير المقبول، بتنسيق موحد. يمثل أول بايت أو بايتين نسخة من حقل التحكم المرفوض، ويحتوي البايت أو البايتان التاليان على أرقام تسلسل الإرسال والاستقبال الحالية للجهاز الثانوي، أما البتات الأربعة أو الخمسة التالية فهي علامات خطأ تشير إلى سبب الرفض.

انظر أيضاً

ملحوظات

مراجع

  • فريند، جورج إي.؛ فايك، جون إل.؛ بيكر، إتش. تشارلز؛ بيلامي، جون سي. (1988). فهم اتصالات البيانات (  الطبعة الثانية). إنديانابوليس: هوارد دبليو. سامز وشركاه. ISBN 0-672-27270-9.
  • ستالينغز، ويليام (2004). اتصالات البيانات والحاسوب (  الطبعة السابعة). أبر سادل ريفر: بيرسون/برنتيس هول. ISBN 978-0-13-100681-2.
  • أندرو س. تانينباوم (2005). شبكات الحاسوب (  الطبعة الرابعة). 482، FIE، باتبارجانج، دلهي 110092: دار نشر دورلينج كيندرسلي (الهند) المحدودة، مرخصة من بيرسون للتعليم في جنوب آسيا. ISBN 81-7758-165-1.{{cite book}}: CS1 maint: location ( link )