高レベルデータリンク制御

フラグシーケンスは6つの連続する1ビットで構成されるため、他のデータは連続する1ビットが5つ以上にならないように符号化されます。これはビットスタッフィングによって行われます。送信データに5つの連続する1ビットが現れた場合、データは一時停止され、0ビットが送信されます。

受信側はこの処理を認識しており、5ビット連続で1が検出されると、受信データから次の0ビットが削除されます。代わりに6ビット目が1の場合、これはフラグ（7ビット目が0の場合）またはエラー（7ビット目が1の場合）のいずれかです。後者の場合、フレーム受信処理は中断され、次にフラグが検出されたときに再開されます。

このビットスタッフィングには、十分な数の信号遷移を確保するという第二の目的があります。同期リンクでは、データはNRZIエンコードされるため、0ビットは回線上の信号の変化として送信され、1ビットは変化がないものとして送信されます。したがって、各0ビットは、受信モデムが位相同期ループを介してクロックを同期する機会を提供します。1ビットが連続して多すぎると、受信側はカウントを失う可能性があります。ビットスタッフィングは、データ送信中は6ビットごとに最低1回の遷移、フラグ送信中は7ビットごとに最低1回の遷移を保証します。

単方向または全二重の同期リンクでフレームが送信されていない場合、フレーム区切り文字がリンク上で継続的に送信されます。これにより、初期状態に応じて、次の2つの連続波形のいずれかが生成されます。

HDLC仕様では、フレーム区切り文字の末尾の0ビットを次のフレーム区切り文字の先頭と共有することが認められています（例：「011111101111110」）。ただし、一部のハードウェアではこの機能がサポートされていません。

半二重通信やマルチドロップ通信のように、複数の送信機が回線を共有する場合、回線上の受信機は、送信機がアクティブでないフレーム間期間に、連続したアイドル状態の1ビットを受信することになる。

HDLCは、最下位ビットから順にデータバイトを送信します（マルチバイトフィールド内のバイト順序を指すリトルエンディアン方式とは異なります）。

標準的なRS-232シリアルポートなどの非同期シリアル通信を使用する場合、同期式のビットスタッフィングはいくつかの理由から不適切です。

• 十分な数の遷移を保証するためにビットスタッフィングは必要ありません。スタートビットとストップビットがそれを提供します。
• データはNRZIエンコードではなくNRZエンコードされて送信されるため、エンコードされた波形が異なります。
• RS-232はビットを8ビットのグループで送信するため、1ビットずつ追加するのは非常に面倒で、
• 同様の理由で、フラグバイトだけを特別にコード化すればよく、複数のバイトにまたがるビットパターンについては気にする必要はありません。

非同期フレーミングでは、代わりに「制御オクテット透過性」、別名「バイトスタッフィング」または「オクテットスタッフィング」が使用されます。フレーム境界オクテットは 01111110 ( 16 進数表記では 0x7E) です。「制御エスケープオクテット」の値は 0x7D (ビットシーケンス '10111110'、RS-232 では最下位ビットから送信) です。送信データにこれら 2 つのオクテットのいずれかが現れた場合、エスケープオクテットが送信され、その後にビット 5 を反転した元のデータオクテットが続きます。たとえば、バイト 0x7E は 0x7D 0x5E ("10111110 01111010") として送信されます。必要に応じて、他の予約済みオクテット値 ( XON や XOFFなど) も同様にエスケープできます。

「中止シーケンス」0x7D 0x7Eは、不完全なバイト列でパケットを終了させ、受信側にエラーを検出させます。これにより、部分的なパケットが受信側で有効と解釈される可能性を排除し、パケット送信を中止することができます。

コントロールフィールドの一般的な形式は次のとおりです。

IフレームとSフレームには、拡張版（2バイト）も存在します。この場合も、最下位ビット（この表の右端）が最初に送信されます。

Poll/Finalは、2つの名前を持つ1ビットです。コマンドの一部として使用される場合（プライマリ局がセカンダリ局からの応答を取得するために設定する場合）はPollと呼ばれ、応答の一部として使用される場合（セカンダリ局が応答または送信終了を示すために設定する場合）はFinalと呼ばれます。それ以外の場合は、このビットはクリアされます。

このビットは、ステーション間でやり取りされるトークンとして使用されます。トークンは一度に1つしか存在できません。セカンダリは、プライマリからポーリングを受信したときにのみファイナルを送信します。プライマリは、セカンダリからファイナルを受信したとき、またはビットが失われたことを示すタイムアウトが発生したときにのみポーリングを送信します。

• NRMでは、ポーリングトークンを保有することで、宛先のセカンダリー送信権限も付与されます。セカンダリーは、送信権限を放棄するために、最後の応答フレームのFビットを設定します。（これは、無線音声手順における「Over」という単語に相当します。）
• ARMおよびABMモードでは、Pビットによって応答が強制されます。これらのモードでは、セカンダリ側はポーリングを待たずに送信できるため、最後のビットはポーリング後の最初の応答に含まれる可能性があります。
• Pビットに対する応答が一定時間内に受信されない場合、プライマリステーションはタイムアウトとなり、Pビットを再度送信します。
• P/Fビットは、HDLCの実装に必要な基本的なチェックポイント再送方式の中核を成すものであり、その他のバリアント（REJ Sフレームなど）はオプションであり、効率を高めるためだけに用いられます。ステーションがP/Fビットを受信すると、そのP/Fビットを最後に送信する前に送信し、まだ確認応答を受けていないフレームは到着しないと判断し、再送することができます。

複合ステーションとして運用する場合、2つのチェックポイントサイクルが同時に動作する可能性があるため、PビットとFビットを区別することが重要です。リモートステーションからのコマンドに含まれるAPビットは、当ステーションのPビットに対する応答ではありません。応答に含まれるFビットのみが、Pビットに対する応答です。

IフレームとSフレームの両方に、受信シーケンス番号N(R)が含まれています。N(R)は、リンクの反対側からIフレームを受信したことを示す肯定応答です。その値は常にまだ受信されていない最初のフレームであり、N(S)の値がN(R)−1（モジュロ8またはモジュロ128）までのすべてのフレームが受信されたことを確認し、次に受信すると予想されるフレームのN(S)を示します。

N(R)は、指令の一部であっても応答の一部であっても、同じように動作します。複合局には、シーケンス番号の空間が1つしかありません。

これは、連続するIフレームごとに、8を法とする剰余または128を法とする剰余で増加します。シーケンス番号のビット数に応じて、最大7個または127個のIフレームがいつでも確認応答を待っている可能性があります。

情報フレーム（Iフレーム）は、ネットワーク層からユーザデータを転送します。さらに、データに付随してフロー制御情報とエラー制御情報も含まれています。これらの機能は、制御フィールド内のサブフィールドによって定義されます。

最下位ビット（最初に送信されるビット）によってフレームの種類が定義されます。0はIフレームを意味します。P/Fフィールドの解釈を除けば、コマンドIフレームとレスポンスIフレームに違いはありません。P/Fが0の場合、両者は完全に同等です。

監視フレーム、または「Sフレーム」は、ステーションが送信するデータがない場合など、ピギーバックが不可能または不適切な場合に、フロー制御およびエラー制御に使用されます。HDLCのSフレームには情報フィールドはありませんが、HDLCから派生したプロトコルの中には、「多重選択拒否」のために情報フィールドを使用するものもあります。

Sフレーム制御フィールドには、Sフレームであることを示す先頭の「10」が含まれます。その後に、2ビットのタイプ、ポーリング/最終ビット、および3ビットのシーケンス番号が続きます。（または、4ビットのパディングフィールドの後に7ビットのシーケンス番号が続く場合もあります。）

最初の（最下位）2ビットは、それがSフレームであることを意味します。すべてのSフレームには、前述のようにP/Fビットと受信シーケンス番号が含まれています。P/Fフィールドの解釈を除けば、コマンドSフレームとレスポンスSフレームに違いはありません。P/Fが0の場合、両者は完全に同等です。

番号なしフレーム、またはUフレームは、主にリンク管理に使用されますが、一部はユーザーデータの転送にも使用されます。接続されたデバイス間でセッション管理と制御情報を交換し、一部のUフレームにはシステム管理情報またはユーザーデータに使用される情報フィールドが含まれています。最初の2ビット（11）は、それがUフレームであることを示します。5つのタイプビット（P/Fビットの前の2ビットとP/Fビットの後の3ビット）により、32種類の異なるタイプのUフレームを作成できます。コマンドとレスポンスなど、異なるものに同じエンコーディングが使用されるケースもいくつかあります。

• 初期化はどちらの側からも要求できます。プライマリが6つのモード設定コマンドのいずれかを送信すると、次の処理が行われます。
  • 相手側に初期化要求を通知する。
  • モード（NRM、ABM、ARM）を指定します。
  • 3ビットまたは7ビットのシーケンス番号のどちらが使用されているかを指定します。

相手側のHDLCモジュールは、要求が受け入れられた場合に（UA）フレームを送信します。要求が拒否された場合は、（DM）切断モードフレームを送信します。

• スイッチ回路の場合
  • コマンド: ADD – XID
  • 回答: ADD – XID、RD
• 双方向同時コマンドと応答はADD-REJです
• 単一フレーム再送信コマンドと応答の場合：ADD – SREJ
• 情報コマンドと応答については、ADD – Ul と入力してください。
• 初期化用
  • コマンド: ADD – SIM
  • 回答: ADD – RIM
• グループ投票の場合
  • コマンド: ADD – UP
• 拡張アドレス指定
• レスポンスフレームを削除
• コマンドIフレームを削除
• 拡張番号付け
• モードリセット（ABMのみ）のコマンドはADD-RSETです。
• データリンクテストのコマンドと応答は次のとおりです: ADD – TEST
• 接続切断を要求します。応答はADD-RDです。
• 32ビットFCS

番号のないフレームは、下位2ビットが1であることで識別されます。P/Fフラグを使用すると、フレームタイプとして使用できるビットは5ビットになります。使用される値は32未満ですが、一部のタイプは、コマンドとして送信されるか応答として送信されるかによって意味が異なります。DISC（切断）コマンドとRD（切断要求）応答の関係は十分に明確ですが、SARMコマンドをDM応答と数値的に等しくする理由は不明です。

^* ^ ^ ISO/IEC 13239 追加

^† ^ ^ ^ HDLCの一部ではありません

UI、UIH、XID、TESTフレームにはペイロードが含まれており、コマンドとしてもレスポンスとしても使用できます。SMコマンドとFRMRレスポンスにもペイロードが含まれています。

• UIフレームにはユーザー情報が含まれていますが、Iフレームとは異なり、確認応答も再送信もされません。
• UIHフレーム（ISO/IEC 13239で追加された規格）はUIフレームに似ていますが、フレームチェックシーケンスをフレームの指定された長さのプレフィックスにのみ適用します。このプレフィックス以降の伝送エラーは検出されません。
• XIDフレームは端末の機能を交換するために使用されます。 システムネットワークアーキテクチャでは1つのフォーマットが定義されていますが、ISO 8885で定義されているバリアントの方が一般的に使用されています。プライマリ端末はXIDコマンドで自身の機能を通知し、セカンダリ端末はXID応答で自身の機能を返します。
• TESTフレームは、デバッグ目的の単なるpingコマンドです。TESTコマンドのペイロードは、TESTレスポンスで返されます。
• SMコマンド（ISO/IEC 13239で追加されたコマンド）は、パラメータを指定する情報フィールド（XIDと同じISO 8885形式）を含む汎用的な「モード設定」コマンドです。これにより、15ビットおよび31ビットのシーケンス番号などのパラメータ値や、標準の6つのモード設定コマンドでは表現できないウィンドウサイズや最大フレームサイズなどのパラメータをネゴシエートできます。
• FRMR応答には、標準フォーマットで、受け入れられないフレームの説明が含まれています。最初の1バイトまたは2バイトは拒否された制御フィールドのコピー、次の1バイトまたは2バイトはセカンダリの現在の送信および受信シーケンス番号、そして続く4ビットまたは5ビットは拒否の理由を示すエラーフラグです。