Definition

Was ist High Level Data Link Control (HDLC)?

| Autor / Redakteur: tutanch / Andreas Donner

(© aga7ta - Fotolia)

High Level Data Link Control (HDLC) ist ein von der ISO normiertes Protokoll, das auf dem Layer 2 (Sicherungsschicht) des ISO/OSI-Schichtenmodells arbeitet. Es ermöglicht die Steuerung und Sicherung von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen auf dedizierten Netzabschnitten.

Die HDLC-Protokolle und ihre zugehörigen Varianten lassen sich der Sicherungsschicht (Layer 2) des ISO/OSI-Schichtenmodells zuordnen. Die Abkürzung HDLC steht für High Level Data Link Control und benennt ein Protokoll, das ursprünglich auf dem von IBM entwickelten SDLC (Synchronous Data Link Control) basiert.

Es existieren zahlreiche Varianten und herstellerspezifische, proprietäre Versionen von High Level Data Link Control. Für die Übertragung der Daten auf der Punkt-zu-Punkt- oder Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung werden sie in Frames zerlegt und mit zusätzlichen Steuerinformationen versehen. Eine Authentifizierung der Netzwerkknoten ist in diesem Schicht 2-Protokoll nicht vorgesehen. High Level Data Link Control ist in der Lage, sowohl die Geschwindigkeit als auch den Ablauf des Datenversands zu steuern. Prüfsummen ermöglichen es, Fehler bei der Übertragung festzustellen und diese gegebenenfalls zu korrigieren. Auf der Schicht 2 ist HDLC eines der am häufigsten verwendeten Protokolle. Es kommt beispielsweise bei ISDN, X.25, Frame Relay, PPP oder GSM zum Einsatz.

Die wichtigsten Aufgaben von High Level Data Link Control

Das Protokoll erfüllt in der abschnittsweisen Übertragung von Daten und der Steuerung eines Übertragungsabschnitts gleich mehrere wichtige Aufgaben. Anhand der im Rahmen hinzugefügten Informationen wie Prüfsummen oder Sequenznummern lassen sich Übertragungsfehler oder Fehler in der Reihenfolge des Frameempfangs eindeutig feststellen. Fehlerhafte Frames werden verworfen und erneut übertragen.

Um zu verhindern, dass eine Quelle Daten schneller sendet als das Ziel diese empfangen kann, sind Mechanismen zu Flusskontrolle implementiert. Grundsätzlich kann High Level Data Link Control nicht korrigierbare Fehler oder Protokollfehler an den nächst höheren Layer 3 weitermelden. Fehlerkorrekturen und die Ende-zu-Ende-Transportsicherung von Daten ist in den höheren Schichten zu leisten.

Die High Level Data Link Control-Betriebsarten

Grundsätzlich unterstützt HDLC drei verschiedene Betriebsarten. Diese sind:

  • der Normal Response Mode (NRM)
  • der Asynchronous Response Mode (ARM)
  • der Asynchronous Balanced Mode (ABM)

Während der Normal Response Mode zwischen primärer Station und sekundärer Station im Halbduplex-Verfahren arbeitet, sind ARM und ABM Vollduplex-Verfahren. Der Unterschied zwischen ARM und ABM besteht darin, dass es sich bei ABM nicht wie bei ARM um eine Primärstation und Sekundärstation, sondern um gleichwertige Kommunikationspartner handelt. Der Asynchronous Balanced Mode basiert auf einem symmetrischen Datenaustausch zwischen den Stationen.

Varianten und Einsatzgebiete

High Level Data Link Control ist im Netzwerkumfeld in vielen Varianten und Anwendungsbereichen im Einsatz. X.25 nutzt die HDLC-Variante LAPB (Link Access Procedure Balanced) für die Duplex-Kommunikation auf einem Übertragungsabschnitt. LAPD (Link Access Procedure for the Integrated Services Digital Network D Channel) findet im ISDN-Netz Anwendung. Es ist für die Kommunikation im Signalisierungskanal vorgesehen. Modems, die nach dem V.42-Standard arbeiten, nutzen das so genannte LAPM-Protokoll (Link Access Procedure for Modems)

Die Cisco-Variante von High Level Data Link Control

Sehr bekannt und weit verbreitet ist die Cisco-Variante von High Level Data Link Control. Sie nennt sich Cisco-HDLC und kann für die direkte Verbindung zweier Cisco-Router genutzt werden. Cisco-HDLC ist dem normierten High Level Data Link Control sehr ähnlich, hat aber ein proprietäres Feld, mit dem sich die Protokolle des Layer 3 genauer spezifizieren lassen. Dies ermöglicht den Einsatz von HDLC für Umgebungen mit unterschiedlichen Netzwerkprotokollen (Multiprotokoll-Umfeld). Aufgrund der herstellerspezifischen Bytes im HDLC-Frame müssen beide Endstellen die Cisco-Version von High Level Data Link Control unterstützen.

Aufbau eines HDLC-Rahmens

Der Aufbau eines Frames ist nach der ISO-Norm genau spezifiziert. Die verschiedenen Blöcke werden durch so genannte Flags getrennt. Das Opening Flag (Blockbegrenzung) besteht aus der Bitfolge 01111110. Nach dem Opening Flag ist das Adressfeld zu finden. Anschließend folgen das Steuerfeld (Control Field) und das Informationsfeld (Information Field, Datenfeld). Das Datenfeld hat eine variable Länge in Vielfachen von acht Bit. Die letzten Bestandteile des Frames sind die Prüfsumme der übertragenen Daten und das Closing Flag mit der gleichen Bitfolge wie beim Opening Flag 01111110. Um zu verhindern, dass innerhalb des Rahmens die Bitfolge des Opening oder Closing Flags auftritt, wird nach einer Fünferfolge von 1 automatisch eine 0 eingefügt. Der Empfänger löscht diese Null wieder.

High Level Data Link Control –Fenster- und Quittierungsmechanismen

Kommt HDLC im Duplex-Betrieb zum Einsatz, ermöglichen Quittierungs- und Fenstermechanismen die Flusskontrolle und Steuerung der Verbindung. Empfangene Frames lassen sich einzeln oder in Blöcken quittieren. Eine Zusammenfassung mehrerer Frames in der Quittierung nennt sich Fenster- oder Window-Mechanismus. Jedes Fenster muss vom Empfänger bestätigt werden. Bleibt die Quittierung aus, geht der Sender davon aus, dass ein Übertragungsfehler aufgetreten oder das Ziel nicht empfangsbereit ist. Die Quelle stellt das Senden von Frames daraufhin ein. Dies verhindert, dass weitere Frames verloren gehen oder das Ziel mit den Empfangsdaten überfordert wird. Während der Kommunikation sind unterschiedliche Frametypen im Einsatz. Diese sind:

  • U-Frames (Unnumbered Frames) für den Verbindungsauf- und -abbau
  • I-Frames (Information Frames) für die zu übertragenden Daten
  • S-Frames (Supervisory Frames) für die Fehlerkorrektur und die Flusskontrolle

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