链路协议

链路协议

　　链路协议（Link Protocol）是计算机科学领域中规范数据传输的规则体系，定义链路建立、维护与终止机制，并规定控制信息的格式及解释规则，适用于点对点及点对多点两类链路。其核心功能包括帧同步、差错控制和流量管理，典型协议如高级数据链路控制（HDLC）采用标志字段、地址字段、控制字段、信息字段和FCS字段的五段式帧结构。

　　该协议体系以IBM同步数据链路控制（SDLC）为基础，ISO制定的HDLC成为首个国际标准协议，后续衍生出国际电信联盟的链路存取规程（LAP）及LAPB协议。点对点协议（PPP）由IETF于1990年提出，支持多协议复用并取代早期串行链路互联网协议（SLIP），突破了串行链路的厂商限制。

定　义

　　链路是指网络中链接两个节点的线路或信道。链路协议是指通过链路传送数据的一套规则，其中包括建立、维持和断开链路的规则，还包括在链路上传送数据的控制信息格式，以及对控制信息进行解释的规则。

　　它支持两种类型的链路：

• 点对点——在成对的设备之间；
• 点对多点——一个节点和几个节点通信；

　　现阶段，所有的链路协议都以IBM的同步数据链路控制（SDLC）为基础，对广域网链路而言，SDLC仍然是主要的系统网络结构（SNA）链路层协议。第一个基于IBM的SDLC协议的标准链路协议是ISO采用的高级数据链路控制（HDLC），ITU-T随后修改了高级数据链路控制而建立了链路存取规程（LAP），然后是均衡链路存取规程（LAPB）。

数据链路控制协议功能

　　数据链路层是OSI参考模型的第二层，它在物理层提供的通信接口与电路连接服务的基础上，将易出错的数据电路构筑成相对无差错的数据链路，以确保DTE与DTE之间、DTE与网络之间有效、可靠地传送数据信息。为了实现这个目标，数据链路控制协议的功能包括以下几个部分：

1. 帧控制
   　　数据链路上传输的基本单位是帧。帧控制功能要求发送站把网络送来的数据信息分成若干码组，在每个码组中加入地址字段、控制字段、校验字段以及帧开始和结束标志，组成帧来发送；要求接收端从收到的帧中去掉标志字段，还原成原始数据信息后送到网络层。
2. 帧同步
   　　在传输过程中必须实现帧同步，以保证对帧中各个字段的正确识别。
3. 差错控制
   　　当数据信息在物理链路中传输出现差错，数据链路控制协议要求接受端能检查出差错并予以恢复，通常采用的方法有自动请求重发ARQ和前向纠错两种。采用ARQ方法时，为了防止帧的重收和漏收，常对帧采用编号发送和接收。当检测出无法恢复的差错时，应通知网络层做相应处理。
4. 流量控制
   　　流量控制用于克服链路的拥塞。它能对链路上信息流量进行调节，确保发送端发送的数据速率与接收端能够接收的数据速率相容。常用的流量控制方法是滑动窗口控制法。
5. 链路管理
   　　数据链路的建立、维持和终止，控制信息的传输方向，显示站的工作状态，这些都属于链路管理的范畴。
6. 透明传输
   　　协议中采用的标志和一些字段必须独立于传输的信息，这就意味着数据链路能够传输各种各样的数据信息，即传输的透明性。
7. 寻址
   　　在多点链路中，帧必须能够到达正确的接收站。
8. 异常状态恢复
   　　当链路发生异常情况时，如收到含义不清的序列或超时收不到响应等，能自动重新启动，恢复到正常工作状态。

高级数据链路控制协议

　　高级数据链路控制，是一个在同步网上传输数据、面向位的数据链路层协议，它是由国际标准化组织（ISO）制定的。HDLC是面向位的，传输数据以二进制数据组成，不存在任何特殊的控制代码，但帧中的信息包含了控制和相应命令。支持全双工传输，具有较高的吞吐率。HDLC适合于点对点和多点（多路播送或一对多）连接。HDLC的子集被用来向X.25、ISDN和帧中继网提供信令和控制数据链路。

三种传输模式

1. 正常响应方式（NRM）
2. 异步响应方式（ARM）
3. 异步平衡方式（ABM）

帧结构

　　HDLC的帧一共包含了下述几个字段：

1. 标志字段：一般用来同步。它在一个帧的开始和结尾，而且是个固定的值：01111110；
2. 地址字段：用来标志出准备接收这个帧的次站。在多链路中需要这个字段，其中一个主站可以发送一个帧到多个站中的某一个，或者某一个次站发送一个帧到主站。地址字段通常为8b，也可以扩散其位数；
3. 控制字段：这里的控制字段指的是此帧的作用和功能，也就是这个帧是一个什么功能的帧，一般有三种帧：信息帧（I帧，携带的是用户的数据和流量及差错控制数据）、监控帧（S帧，提供了另外一种差错和流量控制）和无编号帧（U帧，提供了附加的链路控制功能，关闭链接等）；
4. 信息字段：这个字段可以包含待传的数据；
5. FCS字段：这是“帧检验序列”字段，用于差错控制。

均衡链路存取规程

　　LAPB因为存在X.25协议栈中而出名。LAPB和高级数据链路控制一样共享相同的帧格式、帧类型和域作用。但是，它受限制于ABM传输模式，并且也只适合于组合（主/从）站。LAPB电路也可以由数据终端设备或者数据通信设备建立。开始呼叫的站被定为主站，而响应的站就是从站。

三种帧结构

1. 信息帧——传输上层信息和一些控制信息；
2. 监视帧——提供控制信息；
3. 无编号帧——用于控制。

点对点协议

　　传统上，串行链路的互操作性受到同一厂商提供设备的限制。为了克服这一点，定义点到点协议（PPP）来作为实际标准以允许多个厂商产品的互操作性。PPP第一次被推荐为实际标准是在1990年，由IETF建议取代它之前的串行链路互联网协议（SLIP）。SLIP需要手工建立和拆除链路，并且SLIP只支持IP。但是，PPP则不同，PPP不受限于网络协议的支持。PPP也可以在单独的串行链路中同时传输多重协议，消除了需要为每个协议建立一个单独的链路。PPP也很适合于在串行链路上互连不同的设备，诸如主机、桥和路由器。

链路层协议的识别与分析

　　数据链路层（位于参考模型第二层，介于物理层与网络层之间，提供通信节点间透明、可靠的信息传输服务，将源网络层获取的数据进行处理后交由物理层进行可靠地传输，在目标端恢复出数据并提交网络层。为达到这一目的，数据链路必须具备一系列相应的功能，主要有：数据封装，流量控制，差错控制，物理地址管理，媒体访问控制。其中，数据封装负责将上层协议的数据（进行拆分组合处理，形成一定大小、适合传输的数据块，这种数据链路层基本的传送单位被为顿（差错控制是解决帧在物理层传输中出现差错后的控制手段，包括传输差错处理，发送速率匹配。访问控制则是指在数据链路层信道通路的建立、维持和释放三个过程的管理控制。