Протокол SDLC: Основы и применение в сетях IBM SNA

Введение

Протокол компьютерной связи из системной сетевой архитектуры IBM (SNA).

Synchronous Data Link Control (SDLC) — это протокол компьютерной связи. Он является протоколом второго уровня для системной сетевой архитектуры IBM (SNA). SDLC поддерживает многоточечные соединения, а также коррекцию ошибок. Он также работает, исходя из предположения, что заголовок SNA присутствует после заголовка SDLC. SDLC в основном использовался в мэйнфреймах и системах среднего класса IBM, однако существуют реализации для многих платформ от различных производителей. В США и Канаде SDLC можно встретить в шкафах управления дорожным движением. В 1975 году IBM разработала первый битоориентированный протокол SDLC на основе работ, выполненных для IBM в начале 1970-х годов. Этот де-факто стандарт был принят ISO как High Level Data Link Control (HDLC) в 1979 году.

SDLC работает независимо на каждом канале связи и может функционировать в соединениях типа «точка-точка», «многоточка» или «петля», на коммутируемых или выделенных двух- или четырехпроводных линиях, с использованием полнодуплексного и полудуплексного режимов. Уникальной особенностью SDLC является возможность смешивания полудуплексных вторичных станций с полнодуплексными первичными станциями на четырехпроводных линиях, что позволяет снизить стоимость выделенных каналов. Intel использовала SDLC в качестве базового протокола для BITBUS, который до сих пор популярен в Европе как полевая шина, и включила поддержку в несколько контроллеров (i8044/i8344, i80152). Контроллер 8044 до сих пор производится сторонними производителями. В 1980-х годах другие производители, такие как Zilog, Motorola и National Semiconductor, внедряли аппаратную поддержку SDLC (и немного отличающегося HDLC) в чипы контроллеров связи. В результате в 1980-х годах он широко использовался в различном оборудовании и был очень распространен в корпоративных сетях, ориентированных на мэйнфреймы, которые были нормой в то время. Наиболее распространенными альтернативами SNA с SDLC, вероятно, были DECnet с протоколом сообщений цифровых коммуникаций данных (DDCMP), сетевая архитектура Burroughs (BNA) с управлением связью данных Burroughs (BDLC) и ARPANET с IMP.

Различия между SDLC и HDLC

HDLC в основном является расширением SDLC, однако некоторые функции были удалены или переименованы.

Расширения HDLC добавлены в SDLC

Некоторые функции были добавлены в HDLC, а затем повторно внедрены в более поздние версии SDLC. Расширенные номера последовательности (с модулем 128) и соответствующий фрейм SNRME U были добавлены в SDLC после публикации стандарта HDLC.

Режим цикла

Особый режим работы SDLC, который поддерживается, например, Zilog SCC, но не был реализован в HDLC, – это режим кольца SDLC. В этом режиме первичная станция и несколько вторичных станций соединены в однонаправленную кольцевую сеть, при этом выход передатчика каждой станции подключен к входу приемника следующей. Каждая вторичная станция отвечает за копирование всех кадров, поступающих на ее вход, чтобы они достигли остальных станций кольца и в конечном итоге вернулись к первичной станции. За исключением этого копирования, вторичная станция работает в полудуплексном режиме; она передает данные только тогда, когда протокол гарантирует отсутствие входящих данных. При отключении вторичной станции реле соединяет ее вход непосредственно с выходом. При включении вторичная станция ожидает подходящего момента, а затем "включается в кольцо", вставляя себя в поток данных с задержкой в один бит. Аналогичный механизм используется для "выключения из кольца" при корректном завершении работы. В режиме кольца SDLC кадры поступают группами, заканчиваясь (после последнего флага) сигналом простоя, состоящим из всех единиц. Первые семь единиц этого сигнала (паттерн 01111111) образуют последовательность "начать" (также называемую EOP, конец опроса), дающую вторичной станции разрешение на передачу. Вторичная станция, желающая передать данные, использует свою задержку в один бит, чтобы преобразовать последний бит единицы в этой последовательности в ноль, превращая его в флаг, а затем передает свои собственные кадры. После своего последнего флага она передает сигнал простоя, состоящий из всех единиц, который будет служить сигналом "начать" для следующей станции в кольце. Группа начинается с команд от первичной станции, и каждая вторичная станция добавляет свои ответы. Когда первичная станция получает сигнал "начать" простоя, она понимает, что вторичные станции закончили передачу, и может передавать новые команды. Ответ маяка (BCN) предназначен для обнаружения разрывов в кольце. Вторичная станция, не получающая входящий трафик в течение длительного времени, начинает отправлять ответные кадры "маяка", сообщая первичной станции о разрыве связи между этой вторичной станцией и ее предшественницей. Поскольку первичная станция также получает копию отправленных ею команд, которые неотличимы от ответов, она добавляет специальный "разворотный" кадр в конце своих команд, чтобы отделить их от ответов. Любая уникальная последовательность, которая не будет интерпретироваться вторичными станциями, подойдет, но обычно используется один нулевой байт. Это "укороченный кадр" с адресом 0 (зарезервированный, неиспользуемый) и без поля управления или последовательности проверки кадра. (Вторичные станции, поддерживающие полнодуплексный режим работы, также интерпретируют это как "последовательность отключения", заставляя их прерывать передачу.)

A special mode of SDLC operation which is supported by e. g. the Zilog SCC but was not incorporated into HDLC is SDLC loop mode. In this mode, a primary and a number of secondaries are connected in a unidirectional ring network, with each one's transmit output connected to the next's receive input. Each secondary is responsible for copying all frames which arrive at its input so that they reach the rest of the ring and eventually return to the primary. Except for this copying, a secondary operates in half duplex mode; it only transmits when the protocol guarantees it will receive no input. When a secondary is powered off, a relay connects its input directly to its output. When powering on, a secondary waits for an opportune moment and then goes "on loop" inserting itself into the data stream with a one bit delay. A similar opportunity is used to go "off loop" as part of a clean shutdown. In SDLC loop mode, frames arrive in a group, ending (after the final flag) with an all ones idle signal. The first seven 1 bits of this (the pattern 01111111) constitutes a "go ahead" sequence (also called EOP, end of poll) giving a secondary permission to transmit. A secondary which wishes to transmit uses its 1 bit delay to convert the final 1 bit in this sequence to a 0 bit, making it a flag character, and then transmits its own frames. After its own final flag, it transmits an all ones idle signal, which will serve as a go ahead for the next station on the loop. The group starts with commands from the primary, and each secondary appends its responses. When the primary receives the go ahead idle sequence, it knows that the secondaries are finished and it may transmit more commands. The beacon (BCN) response is designed to help locate breaks in the loop. A secondary which does not see any incoming traffic for a long time begins sending "beacon" response frames, telling the primary that the link between that secondary and its predecessor is broken. Because the primary also receives a copy of the commands it sent, which are indistinguishable from responses, it appends a special "turnaround" frame at the end of its commands to separate them from the responses. Any unique sequence which will not be interpreted by the secondaries will do, but the conventional one is a single all zero byte. This is a "runt frame" with an address of 0 (reserved, unused) and no control field or frame check sequence. (Secondaries capable of full duplex operation also interpret this as a "shut off sequence", forcing them to abort transmission.)