4. Le protocole HDLC

Utilisé comme protocole de la couche Liaison de données dans les normes X.25 (du CCITT) en usage dans les réseaux publics de transmission numérique de données (TRANSPAC, par exemple).

4.1. Historique

1960 : BSC ("Binary synchronous communication") - IBM

tout premier protocole synchrone :

l'horloge du récepteur est maintenue synchronisée même s'il n'y a pas de transmission de données
transmission plus rapide (sans resynchronisation)
nécessite un contrôleur de communication spécialisé

l'unité de transmission est le caractère (code ASCII (7 bits) ou EBCDIC (8 bits))

par abus : protocole "orienté" caractère

70 : SDLC ("Synchronous data link control") - IBM

l'unité de transmission est la trame
normalisé par l'ANSI ("American national standard institute") sous le nom ADCCP ("Advanced data communication - control procedure")

76 : HDLC ("High data link control")

protocole basé sur l'élément binaire ("orienté" bit)
ISO 3309 : HDLC frame structure
ISO 4335 : HDLC : elements of procedure

80 : adapté pour l'accès au réseau numérique de données

LAP-B ("Link access procedure-balanced") :

rôles équilibrés (symétriques) entre les deux systèmes adjacents

normalisé : CCITT X25.2 et ISO 7776

85 : adapté aux réseaux locaux

protocole de la sous-couche d'homogénéisation LLC ("Logical link control")
apparition d'un mode de transmission non connecté (LLC classe 1)
normalisé : IEEE 802.2 et ISO 8802/2

Autres adaptations :

LAP-X : Télex - CCITT T71
LAP-D : canal D du RNIS (Numéris) - CCITT Q921 ou I441
LAP-F : relai des trames ("frame relay") - UIT-T Q931 ou I451
LAPDm : liaison radio GSM

4.3. Le fanion ("flag")

Délimite la trame : dedans/dehors

la trame est de longueur variable puisque le champ de données est de longueur variable

Format :

octet formé de 6 bits consécutifs à 1, préfixés et suffixés par un bit à 0.

Unicité :

Comment assurer l'unicité de la configuration binaire du fanion à l'intérieur de la trame puisque le champ de données de la trame peut comporter n'importe quel octet (le transport des données est transparent) ?

Transcodage :

la trame (sauf les fanions) est transcodée lors de la transmission

toute suite de 5 bits consécutifs à 1 est transcodée en une suite de cinq bits à 1 et d'un bit à 0.

augmentation de la longueur de la trame (6/5 au maximum)
la longueur de la trame transcodée n'est plus un multiple d'octets !

Rencodage : opération inverse au récepteur

Notes :

Abandon de la transmission d'une trame :

au moins sept bits consécutifs à 1

Remplissage de l'espace intertrame :

par des fanions ou des éléments de 7 à 14 bits consécutifs à 1.

Les trames successives peuvent n'être séparées que par un seul fanion
Une suite de plus de 15 bits consécutifs à 1 est interprétée comme une liaison hors service

dépend du codage de transmission :
codage bipolaire (avec 1 = état neutre).

Exemple :

suite binaire originale : 01100010111111110111110
suite transcodée: 0110001011111111101111110

4.4. Les adresses

Seulement 2 adresses utilisées normalement (LAP-B)

Identification de la station à laquelle la commande est destinée

commande de l'ETCD vers l'ETTD : @A = 11000000
commande de l'ETTD vers l'ETCD : @B = 10000000

Identification de la station qui émet la réponse à la commande

réponse de l'ETCD vers l'ETTD : @B
réponse de l'ETTD vers l'ETCD : @A

Adresse fictive : 00000000

Adresse de diffusion totale ("broadcast"): 11111111

Champ d'adresse extensible :

suite quelconque d'octets dont le premier bit est = 0, sauf pour le dernier octet de la suite
exemple : 0001 0010 0100 1000 1111 0110 = 0010 0101 0010 0011 1011 0

4.5. Les différents types de trames

Trois types de trames :

les trames d'information (I Information)
les trames de supervision (S Supervisory)
les trames non numérotées (U Unnumbered)

Elles se distinguent notamment par leur champ Commande :

Exemples de champ Commande :

I(3, 5, P) : 00111101
REJ(4, F) : 01011100

Deux formats du champ Commande existent :

le format normal (8 bits)
le format étendu pour les trames numérotées (16 bits) : négocié lors de l'établissement de la connexion (SABME) pour avoir un champ de commande plus grand et ainsi effectuer la numérotation modulo 128.

4.6. Les trames d'information

Acheminent les données. Utilisent le "piggybacking".

commande ou réponse

N(S) :

numéro de la trame d'information (modulo 8 ou 128)

N(R) :

numéro de la prochaine trame d'information attendue (modulo 8 ou 128)
acquitte toutes les trames de numéros strictement inférieurs à N(R)
la perte d'un acquittement peut ainsi être compensée par le prochain acquittement
exemple : cf paragraphe 4.12

Le bit P/F ("Poll/Final") :

Dans le mode équilibré du protocole : LAP-B

dans une commande : demande de réponse immédiate
dans une réponse : réponse à la demande de réponse immédiate

Dans le mode normal (historique) du protocole : LAP

code l'alternance du droit d'émission (maître/esclave)

4.7. Les trames de supervision

4 types de trames de supervision,

codées dans le sous-champ Type du champ Commande
commande ou réponse

RR ("Received & Ready") - 00 : acquittement

confirme la réception des trames de données de nº < N(R)
demande la transmission des trames suivantes

RNR ("Received & Not Ready") - 10 : contrôle de flux

confirme la réception des trames de données de nº < N(R)
interdit la transmission des trames suivantes

REJ ("Reject") - 01 : protection contre les erreurs

confirme la réception des trames de données de nº < N(R)
demande la retransmission des trames de nº >= N(R)

SREJ ("Selective Reject") - 11 : protection contre les erreurs

confirme la réception des trames de données de nº < N(R)
demande la retransmission de la trame de nº = N(R)
non-utilisée par LAP-B

4.8. Les trames non-numérotées

Toutes les autres trames nécessaires à la gestion de la connexion

MMMMM : code le type des trames non-numérotées

Trame d'établissement de la connexion (commande) :

SABM ("Set asynchronous balanced mode") [11100] - en format normal
SABME ("Set asynchronous balanced mode extended") - en format étendu

Trame de libération de la connexion (commande) :

DISC ("Disconnection") [00010]

Trame de confirmation (réponse) :

UA ("Unnumbered acknowledgment")[00110]

Trame de récupération des erreurs (réponse) :

FRMR ("Frame reject") [11000]

Trame d'indication de connexion libérée

DM ("Disconnected mode") [10 001]

4.9. Quelques variables des entités du protocole

Chaque entité tient à jour les trois variables suivantes :

V(S) = numéro de la prochaine trame d'information à émettre,
V(R) = numéro de la prochaine trame à recevoir,
DN(R) = numéro du dernier acquittement reçu.

et connaît les constantes suivantes :

T1 = délai de garde au bout duquel une trame non acquittée est réémise.
T2 = délai d'acquittement pendant lequel le récepteur peut retarder l'envoi de l'acquittement d'une trame.
N1 = taille maximum d'une trame.
N2 = nombre maximum de réémissions d'une même trame.
W = largeur de la fenêtre.
etc.

4.10. Quelques aspects algorithmiques de la procédure (du protocole) HDLC

4.10.1 Emission d'une trame

Emission d'une trame I :

vérifier que V(S) < DN(R) + W puis :

N(S) = V(S) et N(R) = V(R) ;
mémoriser la trame;
incrémenter V(S) modulo N;
armer le temporisateur (délai de garde T1) associé à la trame;
armer T2.

Emission d'une trame REJ :

N(R) = V(R)
armer T2.

Emission d'une trame RR :

N(R) = V(R)
armer T2.

4.10.2 Réception d'une trame

Sur réception d'une trame :

Si la trame est invalide

alors la trame est ignorée (si FCS incorrect) ou émission d'une trame FRMR (format incorrect).
sinon la trame est décodée

Sur réception d'une trame I :

Si N(S) != V (R)
alors trame non-attendue (déséquencée)

émettre une trame REJ;

sinon /* N(S) = V(R) */

armement du temporisateur T2 (délai d'acquittement) associé à N(S);
incrémentation de V(R).

Si DN(R) =< N(R) < V(S) alors

désarmer les temporisateurs T1 des trames de nº compris entre DN(R) et N(R);
DNR(R) = N(R);

Sur réception d'une trame RR

Si DN(R) =< N(R) < V(S) alors

désarmer les temporisateurs T1 des trames de nº compris entre DN(R) et N(R);
DNR(R) = N(R).

Sur réception d'une trame REJ

Si DN(R) =< N(R) < V(S) alors

désarmer les temporisateurs T1 des trames de nº compris entre DN(R) et N(R);
DNR(R) = N(R);
émettre les trames de numéros compris entre N(R) et V(S) (< N2).

4.10.3 Expiration d'un délai

A l'expiration du délai T1 associé à une trame

Si le nombre de retransmissions n'est pas dépassé (< N2)

alors on réémet la trame I telle qu'elle a été mémorisée.

A l'expiration du temporisateur T2

émettre une trame RR.