HDLC协议

关于HDLC协议的关键要点：

    由国际标准化组织（ISO）在1970年代开发，基于IBM的SDLC（Synchronous Data Link Control）协议。定义在ISO 33009和ISO 4335标准中。是许多其他数据链路层协议（如PPP、帧中继的LAPF、ISDN的LAPD）的基础或灵感来源。 

核心特点

• 面向比特： 以比特流为单位进行传输和解析，不依赖于特定的字符编码（如ASCII）。这与面向字节的协议（如IBM的BISYNC）不同。
• 同步传输： 要求发送方和接收方时钟同步，通常通过调制解调器或专用线路实现。
• 全双工通信： 支持数据同时在两个方向上传输。
• 点对点与多点： 最初设计支持点对点和多点（多点）配置（如轮询/选择）。
• 可靠性： 提供可靠的、有序的数据传输，通过以下机制实现：
• 帧定界： 使用唯一的比特序列01111110（称为标志）来标识帧的开始和结束。
• 比特填充（零比特插入）： 在发送端，在数据字段中每遇到连续的5个“1”后，自动插入一个“0”，以确保标志序列01111110的唯一性，防止数据被误认为是帧边界。接收端在收到连续的5个“1”后，会删除紧随其后的“0”。
• 错误检测： 使用循环冗余校验（CRC），通常是16位或32位CRC，检测传输过程中的比特错误。
• 确认机制： 使用序号（N(S)发送序号，N(R)接收序号）和确认（ACK）机制来保证帧的可靠传输和顺序。
• 流量控制： 使用接收就绪（RR）、接收未就绪（RNR）等监控帧进行流量控制，防止接收方被淹没。
• 重传机制： 通过超时和否定确认（REJ, SREJ）实现损坏帧或丢失帧的重传。

HDLC帧结构

一个标准的HDLC帧包含以下几个字段：

| Flag | Address | Control | Information | FCS | Flag |

|  8b  |    8b      |      8b  |   Variable     | 16b |  8b  |

标志 (Flag - 8 bits)： 01111110，标识帧的开始和结束。

• 地址 (Address - 8 or more bits)： 在点对点链路中通常意义不大（可设为一个特定值，如0xFF代表广播/所有站），主要用于多点配置中标识从站。
• 控制 (Control - 8 or 16 bits)： 帧的核心，定义帧的类型（信息帧-I帧，监控帧-S帧，无编号帧-U帧）并包含序号（N(S), N(R)）、轮询/终止位（P/F）以及控制功能码。
• I帧 (Information)： 携带上层数据，包含N(S)和N(R)序号，用于流量控制和确认。
• S帧 (Supervisory)： 用于流量控制和错误控制（如RR, RNR, REJ, SREJ），包含N(R)序号和P/F位。
• U帧 (Unnumbered)： 用于链路管理（如建立连接-SABM/DISC，断开连接，模式协商，测试等），不包含序号，但有功能码和P/F位。
• 信息 (Information - Variable length)： 可选字段，仅存在于I帧和某些U帧中，用于承载网络层（第3层）的数据包（如IP数据包）。S帧没有信息字段。

• 帧校验序列 (Frame Check Sequence - FCS, 通常16或32 bits)： 包含对整个帧（除去标志位）计算的CRC校验码，用于检测传输错误。

操作应用场景

• NRM (Normal Response Mode)： 传统的多点模式。一个主站控制链路，从站只有在被主站显式轮询后才能传输。
• ARM (Asynchronous Response Mode)： 多点模式的一种变体，允许从站未经轮询即可发起传输（例如发送U帧）。
• ABM (Asynchronous Balanced Mode)： 最常用的模式，尤其在点对点链路中（如路由器间串行连接）。每个站点（称为组合站）兼具主站和从站功能，可以平等地发起传输和控制链路，无需轮询。PPP协议在底层就使用了HDLC的ABM模式帧结构。

    HDLC是一个极其重要且基础的数据链路层协议标准。它定义了面向比特、可靠同步通信的核心机制（帧结构、定界、填充、错误检测、确认、流量控制）。虽然纯标准HDLC在今天的公共互联网中直接应用较少（很大程度上被更灵活、功能更丰富的PPP所取代），但它的设计理念和帧结构深刻影响了后续众多关键的网络协议（PPP、帧中继、ISDN LAPD等），是理解现代数据链路层技术的重要基础。在特定的专有设备互连或某些传统系统中，仍可能遇到其实现或变体。