HDLC: High-level Data Link Control

High-level Data Link Control (HDLC)

Redes de Computadores ! Padrão ISO para protocolo de enlace
Instituto de Informática - UFRGS

! Suporte a comunicações half e full-duplex através de enlaces ponto
a ponto ou multiponto
Protocolos de enlace ! Transmissão síncrona orientado a bit
Estudos de caso: HDLC e PPP ♦ bit stuffing

! Define tipos de estações, de enlaces e modos de transferência de
dados
♦ Fazia mais sentido nos primórdios da comunicação de dados

A. Carissimi -1-avr.-10
Aula 09
Redes de Computadores 2

Tipos de estações Configurações de enlace e modos de transferência

Não balanceada: ponto a ponto (NRM, ARM)
! Primária ! Normal Reponse Mode (NRM)
♦ Entidade que tem autonomia para iniciar uma comunicação enviando quadros ♦ Ponto a ponto ou multiponto comando
de comandos ♦ Estações primária e secundária
resposta
♦ Secundária só transmite com
! Secundária autorização da primária
♦ Entidade sem autonomia para iniciar uma comunicação Não balanceada: multiponto (NRM)
! Asyncronous Response Mode (ARM)
♦ Apenas responde a quadros de comando Ponto a ponto


♦

♦ Estações primária e secundária comando
♦ Secundária pode transmitir sem
resposta
autorização da primária
comandos
! Asynchronous Balanced Mode (ABM)


Primária Secundária Balanceada: ponto a ponto (ABM)
respostas ♦ Ponto a ponto
♦ Estações combinadas comando/resposta

Redes de Computadores 3 Redes de Computadores 4

Estrutura do quadro Tipos de quadro HDLC

! Formato único de quadro para envio de dados e comandos (controle) ! Informação (quadro I):
♦ Dados, número de seqüência para controle ARQ e piggybacking
Bits 8 8 ou 16 8 ou 16 variável 16 ou 32 8
! Supervisão (quadro S):
flag Endereço Controle Informação (dados) FCS flag ♦ Quadros de controle do mecanismo ARQ (RR, REJ, RNR e SREJ)

! Descrição: ! Não numerado (quadro U)

♦ Comandos adicionais para controle e gerenciamento do enlace
♦ Flag é o caractere 7E16 (0111 1110) → delimitação de quadro
♦ Endereço: identifica uma estação secundária origem ou destino do quadro
♦ Possui um endereço especial (broadcast)

♦ Frame Check Sequence (FCS): CRC para detecção de erros (16 ou 32) Identificados no campo de controle

♦ Controle: informações para o controle lógico do enlace
♦ Informação: presente apenas em quadros do tipo I ( a seguir)


Campo de controle Bit P/F

Bits 8 8 ou 16 8 ou 16 variável 16 ou 32 8 ! Possui dois significados quanto ativo (=1)
flag Endereço Controle Informação (dados) CRC flag ♦ Poll: quando o campo de endereço fornece o destino do quadro
♦ Final: quando o campo de endereço fornece a origem do quadro
! Usado para uma estação fazer consultas (poll) e obter uma resposta
I: informação 7 6 5 4 3 2 1 0 de outra (final)
0 N(S) PF N(R)


poll
S: supervisão 7 6 5 4 3 2 1 0
1 0 S PF N(R) N(S): número seqüência emissor (sender)
final
N(R): número de seqüência destino (receiver)


S: supervisão (RR n,RNR n, REJ n, SREJ n)
U: não numerado 7 6 5 4 3 2 1 0 M: códigos para comandos não numerados
1 1 S PF M P/F: bit Polling/Final


Emprego do bit P/F Operação do HDLC

! Funcionamento default ! Quadros de informação(I), supervisão (S) e não numerados (U) entre duas estações
♦ Emprega apenas quadros de controle de fluxo (RR n ou RNR n) ! Três fases
♦ Inicialização
♦ Controle de erro é feito por time-out
♦ Envio de comando do tipo set-mode
♦ Ao estourar um time-out envia um quadro RR com bit P=1 para questionar
♦ Especifica um modo de transferência de dados (NRM, ABM, ARM)
qual foi o último quadro recebido com sucesso.
♦ Nro. de seqüência em 3 ou 7 bits (I n, RR n, RNR n, SREJ n ou REJ n)
♦ Resposta é um RR com F=1 indicando o próximo quadro a ser
♦ Recebe um quadro U tipo UA (unnumbered ACK) ou DM (Disconnect Mode)

recebido (n)
♦ Transferência de dados
! Controle de erro explícito ♦ Ambos lados transferem quadros do tipo I
♦ Go back N: implementado com quadro de controle (REJ n) ♦ Quadros S também são empregados no controle de erro e de fluxo:
Selective reject : implementado com quadro de controle (SREJ n) RR, RNR, REJ e SREJ

♦ ♦

♦ Encerramento da conexão
♦ Qualquer lado pode iniciar o pedido (DISC)
♦ Solicitação deve ser aceita por um comando do tipo UA


Exemplo de funcionamento Família de protocolos HDLC
N(S) N(R)
N(S) N(R)
SABME
I,0,0 I,2,0
Time-out I,0,2 HDLC
I,0,1 I,3,0
SABME I,1,2
I,1,1 S,3,RR
timeout

I,2,2
UA I,2,1
I,1,3
S,1,REJ SDLC LAPB LAPD V.120 LLC LAPM Frame
....

(SNA) (X.25) (ISDN) (ISDN) (LANs) (V.42) relay PPP


S,0,RR,P
I,1,2
S,3,RR,F
I,2,4 I,2,2
DISC
S,RR,3 I,3,0 ! Conjunto de protocolos que possuem funcionamento similar ao HDLC
UA


(a) Inicialização (b) Transferência (c) Uso de poll e (d) Situação com erro
e encerramento De dados final (go back N)


Point-to-Point Protocol (PPP) Formato do quadro

! Protocolo voltado a enlaces ponto-a-ponto
♦ Comumente usado nos enlaces de linha discada 01111110 11111111 1100000 crc16-32 01111110
! Requisitos originais do PPP (pela IETF) flag endereço controle protocolo área de dados FCS flag

♦ Encapsulamento
♦ Transparência ! Baseado no quadro do HDLC
Suporte a múltiplos tipos de enlace e protocolos da camada de rede

♦
♦ Marcas de início e fim baseado em flag
♦ Detecção de erro ♦ Sem necessidade de identificar estações, pois é ponto-a-ponto
♦ Vida da conexão ♦ Controle corresponde a quadros U (sem número de seqüência, sem controle
♦ Negociação do endereço da camada de rede de fluxo e sem controle de erro)

♦ Simplicidade ! Protocolo indica o que está sendo transportado
♦ NÃO é obrigado implementar controle de erros, controle de fluxo, ! Dados de usuário ou outras informações (a seguir...)
sequenciamento e suporte a enlaces multiponto


Diagrama de transição Pilha de protocolos PPP

! PPP é um protocolo de enlace, mas usa outros para:
Liberação ocioso Detecção portadora ♦ Estabelecer o enlace: Link Control Protocol (LCP)
portadora ♦ Autenticar os pares envolvidos: Autentication Protocol (AP)
Falha ♦ Password Authentication Protocol (PAP)
encerramento estabelecendo
Falha ♦ Challenge Handshake Authentication Protocol (CHAP)
sucesso
♦ Transportar 3-PDUs: Network Control Protocol (NCP)


autenticação ♦ Depende do protocolo da camada de rede
término
♦ Internetwork Protocol Control Protocol (IPCP)
Rede sucesso
(dados e/ou controle) ! Protocolos são identificados no campo “protocolo” do quadro PPP



Link Control Protocol (LCP) Password Authentication Protocol (PAP)

! Responsável por estabelecer, manter, configurar e encerrar o enlace ! Mecanismo simples baseado em dois passos:
♦ Envolve uma negociação de opções entre os dois pares ♦ Usuário envia username e password
♦ Pares devem estar de acordo para o enlace ser estabelecido
♦ Destino verifica username e password e aceita ou recusa o estabelecimento
! Quadro LCP do enlace
! Três tipos de quadros encapsulados no PPP
01111110 11111111 1100000 0xC021 crc16-32 01111110
flag endereço controle protocolo área de dados FCS flag ♦ Authenticate request, authenticate ack e authenticate nack

01111110 11111111 1100000 0xC023 crc16-32 01111110
código id req/resp tamanho área de dados flag endereço controle protocolo área de dados FCS flag

♦ Requisições de configuração, término, monitoração e depuração código id req/resp tamanho área de dados
♦ Opções negociadas: tamanho máximo do quadro, autenticação (s/n), uso de
compressão, etc
Problema: username e password são enviados
em “texto claro” pela rede

Challenge Handshake Authentication Protocol (CHAP) Network Control Protocol (NCP)

! Mecanismo de 3 vias (three way handshake) ! Protocolo de controle para encapsular dados provenientes da
♦ Maior segurança que o PAP password não é enviada na rede camada de rede em um quadro PPP
! Três passos: ! PPP possui na verdade duas negociações:
♦ Sistema envia ao usuário um desafio (challenge) → conj. de bytes ♦ Camada de enlace: estabelecimento do enlace
♦ Usuário calcula f(password, challenge) e envia o resultado+username ♦ Camada de rede: protocolos específicos (eg. IP, IPX, Appletalk etc)
Sistema executa a mesma função e verifica se o recebido e igual ao calculado ♦ Rede IP: IPCP (Internet Protocol Control Protocol)


♦

01111110 11111111 1100000 0xC223 crc16-32 01111110
01111110 11111111 1100000 0x8021 crc16-32 01111110
flag endereço controle protocolo área de dados FCS flag
flag endereço controle protocolo área de dados FCS flag


código id req/resp tamanho área de dados
código id req/resp tamanho info IPCP

Quatro tipo de quadros encapsulado em PPP: challenge, resposta, sucesso e falha
- Negociações referentes a uma rede IP,como o endereço IP

Estabelecimento e uso de uma conexão PPP Leituras complementares

A B
! Stallings, W. Data and Computer Communications (6th edition),
LCP Estabelecimento e configuração do enlace: Prentice Hall 1999.
tamanho máximo do quadro, protocolo de autenticação,
compressão de dados, janela de transmissão ♦ Capítulo 7, seções 7.3 e 7.4
PAP/CHAP ! Tanenbaum, A. Redes de Computadores (4a edição), Campus,
Autenticação: fase opcional
2003.
Capítulo 3, seções 3.4 e 3.6

NCP Negociação, configuração do protocolo de rede: ♦
Definição de parâmetros de rede, transferência de dados
e encerramento. NCP

NCP

LCP
Encerramento enlace


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