Politecnico di Milano Scuola di Ingegneria Industriale e dell Informazione. Il Protocollo HDLC

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1 Politecnico di Milano Scuola di Ingegneria Industriale e dell Informazione Il Protocollo HDLC

2 HDLC High-level Data Link Control 2 Standard ISO degli anni 60 Caratteristiche: n Orientato al bit n Può operare in molti modi differenti e con diversi meccanismi di controllo d errore e di flusso n Half-duplex o full-duplex n Master-slave o peer-to-peer

3 3 Livello di collegamento dati Tipo di stazione n Primaria: responsabile del collegamento, emette comandi n n Secondaria: asservita alla primaria, emette risposte Combinata: emette sia comandi, sia risposte Configurazione del collegamento n n Sbilanciata: 1 primaria, 1 secondarie Bilanciata: 2 stazioni combinate Modi di trasferimento n Asynchronous Balanced Mode (ABM): configurazione bilanciata n n 2 stazioni combinate Trasmissione di tipo full-duplex Normal Response Mode (NRM): configurazione sbilanciata 1 stazione primaria e almeno 1 stazione secondaria Trasmissione di tipo half-duplex Asynchronous Response Mode (ARM): configurazione sbilanciata Come NRM ma il secondario può iniziare la trasmissione senza permesso

4 4 HDLC: Modalità di funzionamento Normal Response Mode (NRM) n Una stazione primaria è collegata a una o più stazioni secondarie in modalità half-duplex. n Solo la stazione primaria può inviare i comandi e le stazioni secondarie trasmettono solo a seguito di un permesso (polling) esplicito inviato dalla stazione primaria: half-duplex Primaria Comando Risposta Secondaria Primaria Comando Risposte Secondaria Secondaria Secondaria

5 5 HDLC: Modalità di funzionamento Asynchronous Response Mode (ARM) n Anche in questo caso come nel NRM il colloquio è di tipo sbilanciato, ma la stazione secondaria ha la possibilità di iniziare una trasmissione senza il permesso esplicito della stazione primaria iniziando così un colloquio full-duplex. (poco usata)

6 6 HDLC: Modalità di funzionamento Asynchronous Balanced Mode (ABM) n Fornisce una modalità di funzionamento bilanciato su configurazioni punto-punto tra stazioni combinate che possono, in modalità full-duplex, inviare informazioni in modo indipendente ed asincrono. Comando Risposta Primaria Risposta Comando Secondaria Secondaria Primaria

7 7 Trama HDLC:Flag 1 byte 1 byte Flag F Address A Control C Information Info FCS Flag F Flag: Uso del bit stuffing Di solito in caso di mancanza di informazione si esegue l invio continuo dei flag

8 8 Flag F Trama HDLC: Indirizzo 1 n byte 1 Address A Control C Information Info Frame Check Sequence FCS Flag F Normalmente di 8 bit, ma può essere esteso a n byte (modalità EXTENDED) L ultimo bit di ogni byte è usato per indicare se segue un ulteriore byte del campo A

9 9 Trama HDLC: indirizzo 1 1 n 1 Flag F Address A Control C Information Info Frame Check Sequence FCS Flag F L indirizzo contenuto può essere quello della stazione destinataria o quello della stazione sorgente n Nelle modalità sbilanciate (NRM, ARM) è sempre quello della stazione secondaria n Nella modalità ABM è quello della stazione destinataria

10 10 Flag F Trama HDLC: Campo di controllo 1 1 n ottetti in modalità estesa 1 Address A Control C Information Info Frame Check Sequence FCS Flag F Informazione SN P/F RN Supervisione 1 0 SS XXXX P/F RN Non numerata 1 1 MM P/F MMM X SN - Send Number RN - Request Number P/F - Polling bit SS - indicatore trame di supervisione M - Modificatore di funzione

11 11 Trame di informazione (I) Informazione SN P/F RN Sono trame numerate per la trasmissione di informazione d'utente contenuta nel campo Info Consentono il riscontro delle trame ricevute in modalità piggybacking Consentono il polling (bit P alzato) e la chiusura (bit F (Final) alzato) della controparte

12 12 Trame di supervisione (S) Supervisione SS XXXX P/F RN Sono trame numerate per il controllo dell'invio del flusso di informazione: ACK, NAK e controllo di flusso. Usate per ACK e NAK quando una stazione non ha nulla da trasmettere Non c è il campo Info Comandi RR RNR REJ SRJ Receiver Ready Receiver Not Ready Reject Selective Reject SS

13 13 Trame di supervisione (S) SS XXXX P/F RR (Receiver Ready), è normalmente usato come ACK e il campo RN contiene la prossima trama attesa (riscontro delle trame fino a RN-1) RNR (Receiver Not Ready), serve a bloccare l'invio di trame da parte dell'altra stazione (controllo di flusso) e, contemporaneamente a riscontare le trame fino a RN-1 REJ (Reject), serve a richiedere la ritrasmissione delle trame da RN in avanti e, contemporaneamente, a riscontrare le trame fino a RN-1 (NAK) SREJ (Selective Reject), è usato per richiedere la ritrasmissione della sola trama con numero RN (NAK) RN

14 14 Trame non numerate (U) Non numerata 1 1 MM P/F MMM X Sono usate per l'invio di informazione di controllo (ad esempio per l'instaurazione delle connessioni) o per l'invio di informazione in modalità senza connessione. Bit MM indicano il tipo di trama

15 15 Trame non numerate (U) Utilizzate per l instaurazione e il controllo della connessione Comandi SNRM Set Normal Response Mode SARM Set Asynchronous Response Mode SABM Set Asynchronous balanced Mode SNRME SNRM estesa SARME SARM estesa SABME SABM estesa SIM Set Initialization Mode DISC Disconnect Risposte UA DM RIM Unnumbered Ack Disconnect Request Inizialization Mode RSET Reset XID Exchange Identification FRMR Frame XID Exchange Identification RD RejectRequest Disconnect Utilizzate per scambio di informazione UI UP Unnumbered Information Unnumbered Poll UI Unnumbered Information

16 Trama HDLC: campo di informazione n Flag F Address A Control C Information Info Frame Check Sequence FCS Flag F Contiene l informazione d utente (dei livelli superiori) Può non essere presente n E presente solo nella trame I e nella trame UI usate per trasferimento di informazione in modalità connectionless Lunghezza variabile

17 17 Flag F Trama HDLC: campo di parità 1 1 n Address A Control C Information Info Frame Check Sequence FCS Flag F Contiene il codice rivelatore d errore usato per riconoscere le trame errate

18 18 HDLC Funzioni Frame check sequence: verifica la correttezza degli altri campi eccetto i flags n n n Campo da proteggere P(X) a n bit Campo FCS a k bit Trama trasmessa P'(X) a n+k bit n Rivelazione di errore basata sull'aritmetica modulo 2 Trama TX è Trama RX è P ( X ) X k D(X) = Q(X)+ R ( X ) D(X) ( ) X k + R( X) P" ( X) = P X P" ( X) D(X) = P ( X ) X k + R ( X ) D(X) D(X) = Q(X)+ 2 R ( X ) D(X) = Q(X) CCITT-ITU: D(X) = X 16 + X 12 + X con k=16 USA: D(X) = X 16 + X 15 + X con k=16 n Errore rivelato se la divisione in ricezione produce resto 0 n Protezione da Errori su singolo bit se D(X) ha almeno due termini Errori su un numero dispari di bit se D(X) è esprimibile come fattore di X +1 Errori a burst con lunghezza di burst < k

19 Instaurazione della connessione: modalità NRM 19 stazione primaria A stazione secondaria B stazione secondaria C B, SNRM, P C, SNRM, P B, DISC, P C, DISC, P B, UA, F B, UA, F C, UA, F Il bit P/F serve per passare il controllo dalla stazione primaria a quella secondaria e viceversa (Polling/Final) C, UA, F

20 20 Modalità NRM (half-duplex) Indirizzo, tipo trama, SN RN, P/F A B polling B, I, 0 0 B, I, 1 0 B, I, 2 0, P B, RR, 3, P B, I, 0 3 B, I, 1 3 B, I, 2 3, F B, I, 3 3 B, I, 4 3 B, I, 5 3, F final B, RR, 6, P B, I, 6 3 B, I, 7 3

21 21 Esempi di trasferimento dell informazione: modalità NRM B, I, 0 0 B, I, 1 0 B, I, 2 0, P Indirizzo, tipo trama, SN RN, P/F B, I, 0 1 B, I, 1 1 B, I, 2 1, F B, I, 1 3 B, I, 2 3 B, I, 3 3, P B, I, 0 0 B, I, 1 0 B, I, 2 0, P B, I, 1 0 B, I, 2 0 B, REJ, 1, F B, I, 0 0 B, I, 1 0 B, I, 2 0, P B, I, 1 0 B, I, 3 0, P B, SREJ, 1, F B, I, 3 0, P

22 22 Instaurazione della connessione modalità ABM stazione comb. A stazione comb. B B, SABM, (P) A, UA, (F) B, DISC, (P) A, UA, (F)

23 23 Esempi di trasferimento dell informazione:modalità ABM A B B, I 0 0 B, I 1 0 A, I 0 1 B, I 2 0 A, I 1 2 B, RR 0 B, RR 2, A, I 2 3 A, I 3 3 A, I 4 3 A, I 5 3 A, I 6 3 A, I 7 3 A, I 0 3 A, I 1 3 A, I 2 3 Modalità full-duplex

24 Esempi di trasferimento dell informazione: modalità ABM 24 Finestra negoziata in fase di apertura. Errore segnalato da fuori ordine Dimensione massima dipende dai bit del SN: 7 modalità estesa, 3 modalità normale B, I 0 0 B, I 1 0 A, I 0 1 B, I 2 0 A, I 1 1 time out B, I 1 4 B, I 2 5 B, RR 0 B, RR 2, A B A, I 2 1 A, I 3 1 A, I 4 1 A, I 5 1 A, I 6 2 A, I 7 3 A, I 0 3 A, I 1 3 A, I 2 3 B, I 0 0 B, I 1 0 A B A, I 0 1 B, I 2 0 A, I 1 1 A, REJ 1 B, I 1 2 A, I 2 1 A, I 3 1 B, I 2 3 A, I 4 2 A, I 5 3 A, I 6 3 A, I 7 3 B, RR 0 A, I 0 3 A, I 1 3 B, RR 2, A, I 2 3

25 25 Limitazioni di HDLC Non presenta identificatore di sessione n No sessioni multiple tra due endpoints Non presenta identificatori dei SAP per il livello superiore n Non consente la multiplazione Non consente di identificare la coppia mittente-destinatario n Problemi di sicurezza

26 Il protocollo PPP (Point to Point Protocol) 26 E nato in ambito IETF per connessioni puntopunto su collegamenti senza errori e per consentire procedure di ingresso in Internet PC IP PPP Access Server IP PPP Livello fisico Livello fisico

27 27 Il PPP su modem Viene anche usato con connessioni fisiche ottenute attraverso i modem e la rete telefonica PC Access Server IP IP PPP modem modem PPP Start Stop UIP Start Stop ECP LAPM ECP LAPM UIP Start Stop Start Stop V.24 V.24 modul Rete telef modul V.24 V.24

28 28 Il PPP su ADSL PC IP Viene anche usato per accesso ADSL con router in modalità MPOA Router+ Modem ADSL IP DSLAM Network access server IP PPP PPP Ethernet Ethernet PPPoA AAL 5 PPPoA AAL 5 ATM PVC interlavoro ATM PVC 100baseT 100baseT ADSL ADSL SDH SDH

29 29 Il protocollo PPP E in realtà un insieme di protocolli diversi per supporto ai protocolli di livello 3 ed effettuare la negoziazione degli indirizzi IP e l autenticazione Fanno uso di incapsulamento HDLC, utilizzato solo come tramatura Con aggiunta di un livello (header) per multiplare vari flussi di livello superiore La gestione della linea è effettuata da un protocollo diverso da HDLC: LCP

30 30 Livello 3 PPP: architettura protocollare protocolli per i servizi al livello 3 NCP-1 NCP-2 PAP, CHAP,... Meccanismo di incapsulamento per HDLC e multiplazione demultiplazione Livello 1 PPP HDLC LCP Protocollo per il controllo della linea. Fornisce servizi di: autenticazione compressione controllo problemi di linea bilanciamento tra connessioni in parallelo

31 31 PPP-Trama e Incapsulamento Incapsulamento PPP 2 Protocol information Padding /4 1 byte Trama HDLC Address Control Information FCS (UI) Il campo address contiene (praticamente) sempre Il campo Control contiene sempre ovvero l indicazione di trama UI (datagram e niente recupero d errore) Information: campo protocol + PDU degli altri protocolli

32 32 PPP-Link Control Protocol Incapsulamento LCP Protocol=c021 Code Formato Length information /4 1 byte Trama HDLC Address Control Information FCS Usa i seguenti messaggi di comando 1. Configure-Request 2. Configure-ACK 3. Configure-NAK 4. Configure-Reject 5. Terminate-Request 6. Terminate-ACK 7. Code-Reject 8. Protocol-Reject 9. Echo-Request 10. Echo-Replay 11. Discard-Request

33 33 PPP: uso dei diversi protocolli IP Connessione Meccanismo di identificazione Configurazione di IP LCP PAP IPCP PPP PPP PPP PPP HDLC HDLC HDLC HDLC

34 34 PPP: protocolli ausiliari Dopo la connessione si hanno le seguenti possibilità c023 c025 c223 Password Authentication Protocol Link Quality Report Challenge Handshake Authentication Protocol poi si passa ai NCP per i protocolli di livello 3

35 35 NCP: IP Control Protocol (IPCP) E il protocollo NCP che gestisce il trasporto e il controllo di IP Il protocollo di controllo stabilisce una connessione in cui si decide L assegnazione dinamica dell indirizzo IP (Opzionalmente) L assegnamento del DNS server Il tipo di compressione Il protocollo di trasporto incapsulato: 0021 IP non compresso 002d TCP/IP compresso 002f TCP non compresso