ПРОЦЕСС ПЕРЕДАЧИ В ПРОТОКОЛЕ HDLC

Мы рассмотрели в данном разделе много терминов и понятий. Попробуем теперь свести воедино этот материал на реальных примерах процесса обмена данными между устройствами ООД. На рис. 8 — 12, а также 13 показаны различные виды ком­муникации:

— асинхронный сбалансированный режим с полудуплекс­ным потоком данных (рис. 8);

— асинхронный сбалансированный режим с полнодуплекс­ным потоком данных (рис. 9);

— восстановление после ошибок (исправление ошибок) по методу Возвращение-на-N (Go-Back-N) (контрольная точка) (рис. 10);

— восстановление после ошибок по методу Возвращение--на-N (отвергнуть) (рис. 11);

— восстановление после ошибок по методу Выборочного неприема (Selective Reject) (рис. 12);

— SDLC с многоточечной полнодуплексной передачей (рис. 13).

Прежде всего, взяв за основу рис. 8, рассмотрим условные обозначения, используемые на рисунках. Рисунки представляют собой как бы «логические» снимки, сделанные в отдельные ин­тервалы времени (n, n+1 и т. д.). Обозначения, находящиеся во временном «окне», отражают содержание кадра HDLC (или некоторого подмножества протокола, например SDLC), переда­ваемого станциями А и В в конкретное время.

Весьма маловероятно, что две станции начнут передачу строго в один и тот же момент времени, но для упрощения объ­яснения мы будем придерживаться этого предположения. На­пример, временное окно станции А могло бы быть изображено более широким, чем окно станции В, что означало бы, что станцией А передается более длинный кадр, но неравные окна неоправданно усложнили бы и без того сложную тему. Если чи­татель согласится с этой небольшой аномалией, принципы, ко­торые поясняются на рисунках, остаются в силе. Кроме того, иллюстрации полнодуплексного метода показывают некоторые временные окна, относящиеся к каналу, который находится в состоянии покоя. Это может иметь место или нет в зависимости от того, как загружены станции.

Рис. 8. Асинхронный сбалансированный режим с полудуплексным потоком данных (с испольозованием P/F для реализации “контрольной точки”)

Рис. 9. Асинхронный сбалансированный режим с полнодуплексным потоком данных (P не останавливает потока данных)

Предполагается, что в предыдущих кадрах был установлен асинхронный ссбалансированный режим.

Рис. 10. Восстановление по методу Возвращение-на-N (контрольная точка).

Рисунок иллюстрирует продолжающийся сеанс; P и F используются для реализации восстановления.

Рис. 11. Исправление ошибок с использованием метода Возврещение-на-N (REJ)

Рисунок иллюстрирует продолжающийся сеанс.

Рис. 12. Исправление ошибок по методу выборочный неприкм (SREJ)

Рисунок иллюстрирует продолжающийся сеанс.

Смысл обозначений такой:

A, В — Адрес станции в заголовке кадра. I — Информационный кадр. S = x—Порядковый номер посылки x. R = x—Порядковый номер приема х. RR, SNRM, SABM, REJ, SREJ—Команды и ответы. P/F—Бит опроса/окончания установлен в 1.

Напомним, что порядковый номер приема означает включа­ющее подтверждение всего переданного и принятого трафика. Номер в этом ноле в действительности представляет собой ве­личину, на 1 большую номера последнего подтвержденного кад­ра. Например, R=4 означает, что подтверждены кадры 0, 1, 2 и 3 и что приемник ожидает, что следующий кадр будет иметь 4 в поле порядкового номера посылки передающей станции. По ходу описания процесса мы будем обсуждать бит P/F там, где это необходимо.

Все рисунки сопровождаются кратким описанием событий в каждый период времени. Читатель может заметить, что в иллюстрациях в качестве адреса станции используется либо А, либо В. Как отмечалось ранее, правилами протокола HDLC оп­ределено, какой адрес (передающей или принимающей стан­ции) помещается в поле адреса: команды используют адрес принимающего одноуровневого логического объекта уровня зве­на данных, а ответы используют адрес передающего объекта уровня звена данных. Таким образом, в случае станции с адре­сом А, если принятый кадр содержит А, это команда; если принятый кадр содержит В, это ответ. (См. рис. 4.3, б, на ко­тором представлены эти правила.)

За исключением рис 4.12, соглашения относительно адреса­ции, принятые в иллюстрациях, соответствуют подмножеству HDLC—LAPB (сбалансированной процедуре доступа к зве­ну). Этот широко используемый протокол требует, чтобы все информационные (I) кадры были командными кадрами. Вслед­ствие этого они содержат адрес приемника. Хотя все эти при­меры недопустимы в LAPB, для наглядности иллюстраций ис­пользуется некоторая непротиворечивая схема адресации. Бо­лее подробно LAPB рассматривается позднее.

Ниже перечислены моменты времени и события для процес­са, представленного на рис.8:

n Станция А передает команду Установить асинхронный сбалансированный режим (SABM) с установленным битом Р.

n+1 Станция В отвечает Ненумерованным подтверждением (UA) с установленным битом F.

n+2,3 Станция А посылает информационные кадры 0 и 1, устанавливает бит Р.

n+4, 5, 6 Станция В подтверждает передачу станции А, посылая 2 в поле порядкового номера приема. Станция В, кроме того, передает информационные кадры 0 и 1.

n+7 Станция А подтверждает кадры 0 и 1 станции В, порядковый номер 2 в поле приема.

n+8 Станция В также подтверждает последний переданный А кадр с номером 2 и объявляет, что ему нечего передавать. Отметим, что поле приема станции В сохраняло значение 2.

Ниже приведены моменты времени и события для процесса, представленного на рис. 9:

n Обе станции, А и В, передают информационный кадр с порядковым номером посылки 0.

n+1 Станции А и В посылают подтверждения приема кадров с номером 0, используя порядковые номера приема, равные 1. Они также передают информационные кадры с порядковыми номерами посылки, равными 1. Станция А посылает разрешение на ответ (response solicitation), устанавливая в бит Р (т.е. "1" в 5 разряде).

n+2,3 Станция В выдает команду Готов к приему (RR), чтобы подтвердить кадр с номером 1 станции А, используя порядковый номер приема 2. Она также устанавливает свой бит в ответ на предыдущий бит Р, но в режиме АВМ может продолжать передачу. Станция В передает также информационный кадр 2.

n+4 Станция А посылает информационный кадр 2 и подтверждает кадры 1 и 2 станции В, используя порядковый номер приема 3. Станция В посылает информационный кадр 3.

n+5 Станции А посылать нечего, но она подтверждает кадр c номером 3 станции В, используя порядковый номер приема Станция В подтверждает кадр с номером 2 станции А, используя порядковый номер приема 3, и передает кадр 4. Станция А разрешает посылку ответа, устанавливая в 1 бит Р.

n+6 Станция В отвечает на предыдущий бит Р установкой бита F в 1.

n+7 Станция А передает кадр 3 и подтверждает кадр 4 станции В, используя порядковый номер приема 5. Станция В передает информационный кадр 5.

n+8 Ни у одной станции нет данных для передачи. Станция А посылает Готов к приему (RR), чтобы индицировать прием кадра 5. Станция В подтверждает кадр 3 станции А, используя порядковый номер приема 4.

Рис. 10, 11 и 12 являются примерами того, как в протоколе HDLC обрабатываются ошибки передачи. На рис. 10 показано использование поля порядкового номера приема для отрицательного подтверждения (NAK) кадра (что, как мы увидим, может представить определенные проблемы). На рис. 11

показано использование Неприема (REJ), а рис. 12 иллюст­рирует использование Выборочного неприема (SREJ). Здесь рассматривается момент n продолжающегося сеанса, когда станция А передает кадр с номером 6.

Ниже приведены моменты времени и события для процесса, показанного на рис. 10 (не поддерживаемого протоколом LAPB):

n, n+1, 2, 3 Станция А посылает информационные кадры 6,7,0 и 1. Отметим, что, поскольку 7 является наибольшим допустимым порядковым номером, после 7 следует 0. Во время этого периода станция В обнаруживает ошибку в кадре 7. В n+3 станция А посылает бит опроса, который производит такое же действие, как и контрольная точка, т. е. разрешает ответ от станции В.

n+4 Станция В возвращается в Готов к приему (RR) с но­мером посылки 7 и битом окончания F. Это означает, что станция В снова ожидает приема кадра 7 (и всех кадров, переданных после 7).

n+5, 6, 7 Станция А повторно передает кадры 7, 0 и 1 и

устанавливает бит Р в качестве контрольной точки.

n+8 Станция В подтверждает кадры 7,0 и 1 командой Готов к приему (RR) и порядковым номером приема 2 а так­же устанавливает бит F.

Исключительное использование поля порядкового номера приема N(Пр) для отрицательного подтверждения кадра не ре­комендуется для полнодуплексной передачи. Так как кадры передаются по каналу в обоих направлениях, порядковые но­мера посылки и приема часто перекрываются. Например, пред­положим, что кадр 4 станции А [N(Пос)=4] передается при­мерно в то же время, что и кадр станции В, который содержит N(Пр)=4. Станция А может ошибочно заключить, что ее кадр 4 является недействительным, в то время как станция В просто указывает, что следующим она ожидает кадр 4.

Более эффективный подход к исправлению ошибок состоит в том, чтобы указать ошибочный кадр явно. Рис. 10 и 11 ил­люстрируют два метода реализации явных отрицательных подтверждений NAK. Ниже приведены моменты времени и события для процесса, который поясняется рисунком 11

n, n+1, 2 Станция А посылает информационные кадры 6, 7 и 0. Станция В обнаруживает ошибку в кадре 7 и немедленно посылает кадр Неприем с порядковым номером приема 7. Станция В не ожидает санкции на реализацию контрольной точки, но посылает в качестве ответа REJ (Неприем) с установлен­ным битом 1. Если бы станция В послала REJ в качестве команды (то есть с адресным полем, содержащимся в А), стан­ция А потребовала бы ответить кадрами RR, RNR или REJ. Однако, поскольку REJ — это ответ, станция А немедлен­но осуществит повторную передачу искаженного кадра.

n+3, 4, 5 Станция А повторно передает кадры 7 и 0 и уста­навливает бит Р в момент времени 5.

n+6 Станция В подтверждает кадры 7, 0 и 1, используя Готов к приему и порядковый номер приема, равный 2. Отме­тим: для полнодуплексных систем бит P/F обычно не исполь­зуется для остановки потока данных, поскольку это снижает пропускную способность.

Ниже приведены моменты времени и события для процесса, который представлен на рис. 12 (не поддерживаемого прото­колом LAPB):

n,n+1,2 Станция А передает информационные кадры 6, 7 и 0. Станция В обнаруживает ошибку в кадре 7 и передает Выборочный неприем с порядковым номером 7. Станция В не требует RR, RNR или REJ, так как кадр в n+2 не является командой.

n+3, 4 Станция А повторно передает только кадр 7 и впер­вые передает кадр 1. Поскольку это Выборочный неприем, кадр 0 не передается повторно.

n+5 Станция В подтверждает все остальные кадры с Готов к приему и порядковым номером приема 2.

ПОДМНОЖЕСТВА HDLC

Принятие базового множества (superset) протокола HDLC за­ложило прочную основу для реализации подмножеств протоко­ла HDLC. Некоторые подмножества используются в настоящее время в промышленности. Эти подмножества показаны на де­реве классификации сетей на рис. 1.

Структура базового множества HDLC дает возможность

бит-ориентированным протоколам распознавать и использовать в разнообразных приложениях одни и те же процедуры. Прило­жения требуют для выполнения своих функций различных ре­жимов работы и различных подмножеств команд и ответов. Например, требования, выдвигаемые многоточечными интерак­тивными приложениями, отличаются от требований двухточеч­ных неинтерактивных систем.

Будем считать, что ООД соответствует некоторому классу HDLC, если это оборудование реализует все команды и отве­ты, определенные для этого класса. Как указывалось ранее, тремя основными классами HDLC являются:

• класс UN (несбалансированный режим нормального от­вета) ;

• класс UA (несбалансированный режим асинхронного ответа);

• класс ВА (сбалансированный асинхронный режим).

HDLC предусматривает множество факультативных расши­рений основных классов. Эти расширения используются фир­мами-поставщиками и пользователями HDLC для обеспечения большего разнообразия в структуре базового подмножества, Напомним, что опции и базовое множество HDLC показаны на рис. 7. Классы подмножеств обозначены сокращениями, таки­ми, как UN, UA или BA плюс факультативные расширения протокола HDLC, обозначаемые конкретным номером опции. Например, протокол, обозначенный ВА-4, является сбаланси­рованным асинхронным протоколом, предназначенным для пе­редачи ненумерованной информации (UI). Имея в виду эту классификационную схему, рассмотрим некоторые из основных подмножеств стандарта HDLC.

LAP (Процедура доступа к звену} является одним из наиболее ранних подмножеств HDLC. LAP основывается на коман­де SARM — Установить режим асинхронного ответа — в несбалансированной конфигурации. Реализация звена с LAP явля­ется несколько неуклюжей, так как требуется, чтобы прежде чем будет установлено звено, обе станции посылали SARM и UA. Она отличается от реализации широко используемой про­цедуры LAPB, которую мы сейчас рассмотрим.

LAPB (Сбалансированная процедура доступа к звену) ис­пользуется во всем мире несколькими частными вычислитель­ными сетями и сетями общего пользования. LAPB—это неко­торое подмножество репертуара команд/ответов HDLC. LAPB классифицируется как подмножест­во ВА-2,8 HDLC. Это означает, что кроме использования асин­хронного сбалансированного режима этот протокол использует также два функциональных расширения: опции 2 и 8. Опция 2 делает возможным одновременный неприем кадров в режиме двунаправленной передачи (см. рис. 11). Опция 8 не допуска­ет передачу полезной информации в кадрах ответа. Это ке представляет какой-либо проблемы, так как в асинхронном сбалансированном режиме информация может передаваться в командных кадрах, и поскольку обе физические станции явля­ются логическими первичными станциями, обе могут переда­вать команды.

SDLC

SDLC (Синхронное управление звеном данных) является вер­сией базового множества HDLC, разработанной компанией IBM. SDLC использует несбалансированный режим нормаль­ного ответа. Кроме того, этот протокол использует несколько опций базового множества. Он может быть классифицирован как UN — 1, 2, 4, 5, 6 и 12. Однако при обсуждении SDLC поня­тие «базовое множество» становится несколько размытым, по­скольку SDLC использует несколько команд, которых нет в изделиях, основанных на HDLC, или стандартах, посвященных HDLC. Эти команды и ответы обеспечивают возможность уста­новления кольцевой топологии и выполнения кольцевых операций опроса. Следовательно, SDLC обеспечивает поддержку

двухточечных, многоточечных или кольцевых конфигураций. Последняя из упомянутых топологий использует методы группо­вого опроса.

Учитывая ведущее положение компании IBM в промышлен­ности, мы рассмотрим, что есть общего и чем отличается SDLC от базовой структуры HDLC. (Обратите внимание на то, что IBM имеет несколько изделий, которые специально проектиро­вались для работы с системами HDLC.) Кроме того, мы рас­смотрим пример функции протокола HDLC, используемых IBM, для того, чтобы показать другой режим работы. Конкретные различия между SDLC и HDLC таковы:

• HDLC обеспечивает опцию для расширения 8-битового адресного поля с помощью байтов расширения. Целью явля­ется адресация большего количества терминалов или групп терминалов и устройств ЭВМ. Реализации SDLC предусматри­вают только однобайтовое адресное поле.

• HDLC допускает также расширение управляющего поля. В соответствии с опцией расширенного формата в системах HDLC управляющее поле может быть расширено до 16 бит. Это позволяет расширять поле порядковых номеров N (Пр) и N (Пос). IBM поддерживает только базовый 8-битовый фор­мат. Это становится важным фактором при использовании спутниковых каналов.

• SDLC-реализацни ограничивают информационное поле целым четным числом байтов, У HDLC нет такого ограничения.

• Как отмечалось ранее, в протоколе SDLC компании IBM предусмотрены некоторые дополнительные команды и ответы для операций, выполняемых в цикле.

На рис. 13 показан пример процесса передачи данных в соответствии с протоколом SDLC. Станция А является первич­ной станцией, управляющей станциями В и С. Отметим, что ре­жим нормального ответа при полнодуплексной передаче допус­кает, чтобы первичная станция передавала кадры одной вто­ричной станции и принимала в то же время кадры от другой станции. На рис. 13 предполагается, что режим станции С уже установлен и станция участвует в передаче данных. В ре­жиме нормального ответа адресное поле кадра всегда содер­жит адрес вторичной станции.

Ниже приведены моменты времени и события для процесса, представленного на рис. 13:

n, n+1, 2, 3, 4, 5 Станция А сначала опрашивает состояние (status) В. В отвечает запросом режима инициализации. Стан­ция А устанавливает В и режим инициализации, а затем в ре­жим нормального ответа. В подтверждает оба режима.

n+6 Станция А использует команду Готов к приему для опроса станции С путем установки бита опроса Р.

n+7,8 Станция А посылает кадры 0 и 1 станции В, в то время как станция С отвечает на предыдущий опрос и посылает кадры 0 и 1 станции А по другому каналу полнодуплексной цепи.

n+9 Станция С посылает информационный кадр 2 и устанавливает бит окончания F.

n+10 Станция А опрашивает В для реализации контрольной точки (подтверждение).

n+11 Станция В отвечает, подтверждая кадры 0 и 1 станции А, используя порядковый номер приема 2. Станция В также посылает информационный кадр 0.

n+12 Станция А подтверждает кадры 0, 1 и 2 станции С с помощью Готов к приему (RR) и порядкового номера приема.

Рис. 13. SDLC в полнодуплексной многоточечной системе передачи данных.

Здесь предполагается, что В – в режиме разъединения, а С – в режиме нормального ответа.