Протокол HDLC

Зміст:

Технічне завдання

Розробити програму імітації передачі інформації через протокол канального рівня HDLC.

Введення

HDLC - протокол високоуровнего управління каналом передачі даних, є опублікованими ISO стандартом і базовим для побудови інших протоколів канального рівня (SDLC, LAP, LAPB, LAPD, LAPX і LLC). Він реалізує механізм керування потоком за допомогою безперервного ARQ

(ковзне вікно) і має необов'язкові можливості (параметри), що підтримують напівдуплексному і повнодуплексному передачу, однокрапкового і багатоточкової конфігурації, а так само комутовані і некомутовані канали.

Вибір мови програмування

Потреба в розробці та застосуванні ефективних і адекватнихреальної дійсності комп'ютерних програм і технологій сьогоднізростає. Комп'ютерна технологія незамінна, оскільки вона даєможливість оптимізувати і раціоналізувати управлінську функцію зарахунок застосування нових коштів збору, передачі і перетворення інформації.

Випускна робота написана в програмному середовищі Delphi. Це наводить напитання, а чому обрано саме цю мову програмування?

Delphi має широкий набір можливостей, починаючи відпроектувальника форм і закінчуючи підтримкою всіх форматів популярних базданих. Середа усуває необхідність програмувати такі компоненти
Windows загального призначення, як мітки, піктограми і навіть діалогові панелі.
Працюючи в Windows, ви неодноразово бачили однакові «об'єкти» у багатьохрізноманітних програмах. Діалогові панелі (наприклад, Choose File і Save
File) є прикладами багаторазово використовуваних компонентів, вбудованихбезпосередньо в Delphi, що дозволяє пристосувати ці компоненти донаявний завдання, щоб вони працювали саме так, як потрібно створюваномудодатком. Також тут є заздалегідь певні візуальні і невізуальні об'єкти, включаючи кнопки, об'єкти з даними, меню і вжепобудовані діалогові панелі. За допомогою цих об'єктів можна, наприклад,забезпечити введення даних просто кількома натисканням кнопок миші, невдаючись до програмування. Та частина, яка безпосередньо пов'язана зпрограмуванням інтерфейсу користувача системою, що отримала назвувізуальне програмування.

Візуальне програмування як би додає новий вимір пристворення додатків, даючи можливість зображати ці об'єкти на екранімонітора до виконання самої програми. Без візуального програмуванняпроцес відображення вимагає написання фрагменту коду, що створює інастрающего об'єкт «за місцем». Побачити закодовані об'єкти було можливотільки в ході виконання програми. При такому підході досягнення того,щоб об'єкти виглядали і поводилися заданим чином, стаєвтомливим процесом, який вимагає неодноразових виправленьпрограмного коду з наступною прогонкою програми і спостереження за тим,що в підсумку вийшло.

Завдяки засобам візуальної розробки можна працювати з об'єктами,тримаючи їх перед очима й одержуючи результати практично відразу. Здатністьбачити об'єкти такими, якими вони з'являються в ході виконання програми,знімає необхідність проведення безлічі операцій вручну, що характернодля роботи в середовищі, не володіє візуальними засобами - незалежновід того, є вона об'єктно-орієнтованої чи ні. Після того, якоб'єкт поміщений у форму середовища візуального програмування, всі його атрибутивідразу відображаються у вигляді коду, який відповідає об'єкту як одиниці,що виконується під час роботи програми.

Розміщення об'єктів у Delphi пов'язано з більш тісними відносинами між об'єктами та реальним програмним кодом. Об'єкти поміщаються в вашу форму, при цьому код, який відповідає об'єктам, автоматично записується у вихідний файл. Цей код компілюється, забезпечуючи істотно вищу продуктивність, ніж візуальне середовище, яка інтерпретує інформацію лише в ході виконання програми.

Поняття протоколу канального рівня.

Для створення надійного механізму передачі даних між двома станціяминеобхідно визначити протокол, який дозволить приймати і передаватирізні дані по каналах зв'язку. Протоколи являють собою простонабір умов (пра-вил), які регламентують формат і процедури обмінуінформацією між двома або кількома незалежними пристроями абопроцесами. Протокол має три найважливіших елементи: синтаксис, семантику ісинхронізацію. Синтаксис протоколу визначає поля; наприклад, може бути 16 --байтове поле для адрес, 32-байтове поле для контрольних сум і 512 байтна пакет. Семантика протоколу додає цих полях значення: наприклад, якщоадресне поле складається з усіх адрес, це "широкомовна" пакет.
Синхронізація - кількість бітів в секунду - це швидкість передачі даних.
Вона важлива не тільки на найнижчих рівнях протоколу, але і на вищих.

Протокол канального забезпечує наступні функції:

. управління передачею даних через фізичний канал організований на першому рівні;

. перевірка інформаційного каналу;

. формування кадру тобто облямівка переданих даних службовими символами цього рівня;

. контроль даних;

. забезпечення прозорості інформаційного каналу;

. управління каналом передачі даних;

Даний протокол займає другий рівень у багаторівневої організаціїуправління мережею.

Огляд протоколу HDLC

Типи, логічні стану та режими роботи станцій. Способиконфігурування каналу зв'язку

Існує три типи станцій HDLC:
Первинна станція (ведуча) управляє ланкою передачі даних (каналом).
Несе відповідальність за організацію потоків переданих даних івідновлення працездатності ланки передачі даних. Ця станціяпередає кадри команд вторинним станціям, підключеним до каналу. У своючергу вона отримує кадри відповіді від цих станцій. Якщо канал єбагатоточковим, головна станція відповідає за підтримку окремого сеансузв'язку з кожною станцією, підключеного до каналу.
Вторинна станція (ведена) працює як залежна по відношенню до первинноїстанції (провідною). Вона реагує на команди, що отримуються від первинноїстанції, у вигляді відповідей. Підтримує тільки один сеанс, а саме тільки зпервинної станцією. Вторинна станція не відповідає за управління каналом.
Комбінована станція поєднує в собі одночасно функції первинної тавторинної станції. Передає як команди, так і відповіді і отримує команди івідповіді від іншої комбінованої станції, з якою підтримує сеанс.
Три логічних стану, в яких можуть знаходитися станції в процесівзаємодії один з одним.
Стан логічного закінчення (LDS). У цьому стані станція неможе вести передачу або отримувати інформацію. Якщо вторинна станціяперебуває в нормальному режимі закінчення (NDM - Normal Disconnection
Mode), вона може прийняти кадр тільки після отримання явного дозволу наце від первинної станції. Якщо станція знаходиться в асинхронному режимізакінчення (ADM - Asynchronous Disconnection Mode), вторинна станціяможе ініціювати передачу без отримання на це явного дозволу, але кадрповинен бути єдиним кадром, який вказує статус первинноїстанції. Умовами переходу в стан LDS можуть бути початкова абоповторне (після короткочасного відключення) включення джерела живлення;ручне управління встановленням в початковий стан логічних ланцюгіврізних пристроїв станції і визначається на основі прийнятих системнихугод.
Стан ініціалізації (IS). Цей стан використовується для передачіуправління на віддалену вторинну/комбіновану станцію, її корекції вразі потреби, а також для обміну параметрами між віддаленимистанціями в ланці передачі даних, що використовуються в стані передачіінформації.
Стан передачі інформації (ITS). Вторинної, первинної такомбінованим станціях дозволяється вести передачу і приймати інформаціюкористувача. У цьому стані станція може знаходиться в режимах NRM, ARM і
ABM, які описані нижче.
Три режими роботи станції в змозі передачі інформації, які можутьвстановлюватися і скасовуватися в будь-який момент.
Режим нормального відповіді (NRM - Normal Response Mode) вимагає, щобперш, ніж почати передачу, вторинна станція отримала явне дозвіл відпервинної. Після отримання дозволу вторинна станція починає передачувідповіді, яка може містити дані. Поки що канал використовується вторинноїстанцією, може передаватися один або більше кадрів. Після останнього кадрувторинна станція повинна знову чекати явного дозволу, перш ніж зновупочати передачу. Як правило, цей режим використовується вторинними станціямив багатоточечних конфігураціях ланки передачі даних.
Режим асинхронного відповіді (ARM - Asynchronous Response Mode) дозволяєвторинної станції ініціювати передачу без отримання явного дозволу відпервинної станції (звичайно, коли канал вільний, - в стані спокою). Цейрежим надає велику гнучкість роботи вторинної станції. Чи можуть передаватисяодин або кілька кадрів даних або керуюча інформація, що відображаєзміна статусу вторинної станції. ARM може зменшити накладні витрати,оскільки вторинна станція, щоб передати дані, що не потребуєпослідовності опитування. Як правило, такий режим використовується дляуправління з'єднаними в кільце станціями або ж у багатоточечнихз'єднаннях з опитуванням по ланцюжку. В обох випадках вторинна станція можеотримати дозвіл від іншої вторинної станції і у відповідь на нього початипередачу. Таким чином дозвіл на роботу просувається по кільцю абоуздовж з'єднання.
Асинхронний збалансований режим (ABM - Asynchronous Balanse Mode)використовують комбіновані станції. Комбінована станція можеініціювати передачу без отримання попереднього дозволу від іншоїкомбінованої станції. Цей режим забезпечує двосторонній обмінпотоками даних між станціями і є основним (робочим) і найбільшчасто використовуються на практиці
Три способи конфігурації каналу для забезпечення сумісностівзаємодій між станціями, які використовують основні елементи процедур
HDLC і здатні в процесі роботи міняти свій статус (первинна,вторинна, комбінована):
Незбалансована конфігурація (UN - Unbalanced Normal) забезпечуєроботу однієї первинної станції та однієї або більшого числа вторинних станційв конфігурації однокрапкового або багатоточкової, напівдуплексному абоповнодуплексної, з комутованим каналом і з некомутовані. Конфігураціяназивається незбалансованої тому, що первинна станція відповідає зауправління кожної вторинної станцією та за виконання команд встановленнярежиму.
Симетрична конфігурація (UA - Unbalanced Asynchronous) була у вихіднійверсії стандарту HDLC і використовувалася в першу мережах. Ця конфігураціязабезпечує функціонування двох незалежних двоточковимнезбалансованих конфігурацій станцій. Кожна станція має статуспервинної та вторинної, і, отже, кожна станція логічнорозглядається як дві станції: первинна і вторинна. Головна станціяпередає команди вторинної станції на іншому кінці каналу, і навпаки.
Незважаючи на те, що станція може працювати як у якості первинної, так івторинної станції, які є самостійними логічними об'єктами,реальні команди і відповіді мультиплексуюча в один фізичний канал. Цейпідхід в даний час використовується рідко.
Збалансована конфігурація (BA - Balanced Asynchronous) складається з двохкомбінованих станцій, метод передачі - напівдуплексний або дуплексний,канал - комутований або некомутований. Комбіновані станції маютьрівний статус в каналі і можуть несанкціоновано посилати один одномутрафік. Кожна станція несе однакову відповідальність за управлінняканалом.
Управління потоком

Формат кадру HDLC

На канальному рівні використовується термін кадр для позначення незалежногооб'єкта даних, що передається від однієї станції до іншої (рис.1).
Прапор. Всі кадри повинні починатися і закінчуватися полями прапора "01111110".
Станції, підключені до каналу, постійно контролюють двійковупослідовність прапора. Прапори можуть постійно передаватися по каналуміж кадрами HDLC. Для індексації виняткову ситуацію в каналі можутьбути надіслані сім поспіль одиниць. П'ятнадцять або більше число одиницьпідтримують канал у стані спокою. Якщо приймаюча станція виявитьпослідовність бітів не є прапором, вона тим самим повідомляється пропочатку кадру, про виняткову (з аварійним завершенням) ситуації абоситуації спокою каналу. При виявленні наступного флаговоїпослідовності станція буде знати, що надійшов повний кадр.
| Формат кадру HDLC |
| Прапор | Адреса | Управляюче поле | Інформаційне поле | CRC | Прапор |

| Формат керуючого поля кадру HDLC |
| 1 | 0 | S-коди | P/F | N (R) | S-формат |
| 1 | 1 | U-коди | P/F | U-коди | U-формат |

Рис.1. Формат кадру і керуючого поля HDLC, де:

N (S) - порядковий номер переданого кадру,

N (R) - порядковий номер приймається кадру,

P/F - біт опитування/закінчення
Адресне поле визначає первинну чи вторинну станції, що беруть участь упередачі конкретного кадру. Кожній станції присвоюється унікальний адресу.
У незбалансованої системі адресні поля в командах і відповідях містятьадреса вторинної станції. У збалансованих конфігураціях командний кадрмістить адресу одержувача, а кадр відповіді містить адресу передавальної станції.
| Правила адресації |
| Первинна |------ Команда (Адреса В) -----> | Вторинна | Несбалансір |
| я | | я |. |
| станція | | станція | Конфігурація |
| А | | В | я |
| | | Комбінова | збалансується. |
|. | |. | Конфігурація |
| станція | | станція | я |
| А | | В | |
| | = Msecs;end;procedure TForm1.SpeedButton1Click (Sender: TObject);begin if opendialog1.Execute then begin kl: = true;
LabeledEdit1.Text: = OpenDialog1.FileName; memo3.Lines.LoadFromFile (OpenDialog1.FileName);end;end;

procedure TForm1.Button3Click (Sender: TObject);var st6, st5, st3, st2, st1, st, st4: string; kol, k, i, j, im: integer; f: file ofchar; ch: char;beginif kl = true thenbeginkl: = false;assignfile (f, OpenDialog1.filename);reset (f);form2.Memo3.Lines.Clear;while not eof (f) do beginim: = 0;form2.Memo2.Lines.Clear;edit3.Text: = '10100000 ';memo2.Lines.Add ( 'Команда RR - готовий до прийому');memo2.Lines.Add ('---------------------------');< br>Radiogroup1.itemindex: = 0;
RichEdit1.Lines.Clear;
RichEdit1.Lines.Add ('011111101010010101100000000000000001111110 ');
RadioGroup2.ItemIndex: = 1;delay (2000);

form2.RadioGroup1.ItemIndex: = 0;form2.RadioGroup2.ItemIndex: = 1;form2.memo1.Lines.Clear;form2.memo1.Lines.Add ('011111101010010101100000000000000001111110 ');form2.Show;delay (2000);form2.Memo1.Lines.Clear;form2.Memo1.Lines.Add ('011111101010010101110000000000000001111110 ');form2.RadioGroup1.itemindex: = 1;form2.RadioGroup2.ItemIndex: = 1;delay (2000);form2.Hide;edit3.Text: = '10101000 ';memo2.Lines.Add ( 'Відповідь RR - готовий до прийому');memo2.Lines.Add ('-------------------------');< br>RichEdit1.Lines.Clear;
RichEdit1.Lines.Add ('011111101010010101110000000000000001111110 ');
RadioGroup1.itemindex: = 1;
RadioGroup2.ItemIndex: = 1;

st :='';st: = '011111101010010101 ';i: = 0;st3 :='';< br>RichEdit1.Lines.Clear;memo2.Lines.Add ( 'Передача');memo2.Lines.Add ('-------------------------');st4 :='';st4: = st4;st5 :='';st6 :='';while (not eof (f)) and (i