بروتوكول HDLC وإصداراته
مقدمة
بروتوكول التحكم في الوصول إلى البيانات عالي السرعة (High-Level Data Link Control) المعروف اختصارًا بـ HDLC، هو بروتوكول يستخدم في شبكات الاتصالات لضمان نقل البيانات بشكل موثوق وآمن بين الأجهزة على مستوى طبقة ربط البيانات في نموذج OSI. تم تطويره في البداية من قبل شركة “آي بي إم” في السبعينيات، ويمثل معيارًا أساسيًا في مجال التحكم بالوصول إلى الوسائط، حيث يقوم بإدارة وتنظيم تدفق البيانات بين الأنظمة عبر قنوات الاتصال.
منذ تطويره، أصبح HDLC هو الأساس للكثير من البروتوكولات الأخرى، ويتم استخدامه بشكل واسع في الشبكات المحلية والعالمية لتحقيق الاتصال بين الأجهزة، سواء كانت شبكات LAN، WAN أو حتى في التطبيقات الحديثة مثل أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية.
تعريف بروتوكول HDLC
يعتبر بروتوكول HDLC واحدًا من أقدم بروتوكولات الربط في الشبكات، ويتميز بقدرته العالية على تنظيم عملية تبادل البيانات بشكل آمن وموثوق. يعتمد البروتوكول على إطار بيانات بسيط ولكنه قوي، حيث يتيح إرسال البيانات بين الأجهزة المختلفة باستخدام إطار معين يتكون من رؤوس (Headers)، بيانات (Data)، وذيل (Trailer).
يعتبر HDLC بروتوكولًا من النوع الربط المباشر، أي أنه يتحكم في جميع العمليات المتعلقة بالربط بين المحطات الطرفية عبر طبقة ربط البيانات. بفضل تصميمه القوي، يمكن استخدام HDLC في العديد من التطبيقات التي تتطلب نقل بيانات موثوق وسريع، مع الحفاظ على السرية والتكامل.
آلية عمل بروتوكول HDLC
يعمل بروتوكول HDLC من خلال تقسيم البيانات إلى كتل قابلة للإرسال (Frames) تتضمن معلومات متعددة عن كيفية تبادل البيانات بين المحطات. يتكون إطار HDLC من عدة أجزاء رئيسية:
-
الرأس (Header):
يتضمن بيانات مثل عنوان المرسل والمستقبل ونوع الإطار. يحتوي الرأس على معلومات تساعد النظام على تحديد الغرض من الإطار وطريقة معالجته. -
البيانات (Data):
يحتوي هذا الجزء على البيانات الفعلية المرسلة. يُسمح بحجم محدد للبيانات بناءً على الحد الأقصى المسموح به في البروتوكول. -
الذيل (Trailer):
يحتوي الذيل على معلومات إضافية تتعلق بتأكيد استلام البيانات وصحة النقل. يتضمن أيضًا كود التحقق (FCS)، الذي يستخدم للتحقق من صحة البيانات المرسلة. -
فاصل الفريم (Flag):
يُستخدم للتمييز بين الإطارات المختلفة في الشبكة، حيث يتم إضافة علامة خاصة إلى بداية ونهاية كل إطار.
أنواع الإطارات في HDLC
بروتوكول HDLC يميز بين ثلاثة أنواع رئيسية من الإطارات التي تُستخدم في نقل البيانات:
-
إطار البيانات (Information Frame – I-Frame):
يتم استخدام هذا النوع من الإطارات في نقل البيانات الفعلية بين المحطات الطرفية. يحتوي الإطار على بيانات المستخدم الحقيقية بالإضافة إلى معلومات التحكم اللازمة لضمان استلام البيانات بشكل صحيح. -
إطار التحكم (Supervisory Frame – S-Frame):
تُستخدم هذه الإطارات للإشارة إلى وجود مشكلة أو فشل في الاتصال، مثل طلب إعادة إرسال البيانات أو إشارة لتوقف الاتصال. تكون هذه الإطارات خالية من البيانات الفعلية وتقتصر على المعلومات الخاصة بالإدارة والتوجيه. -
إطار التحديد (Unnumbered Frame – U-Frame):
يستخدم هذا النوع من الإطارات في التحكم الكامل في الاتصال بين المحطات الطرفية. وهو يوفر آلية لإعداد الاتصال وإغلاقه بين الأنظمة.
مميزات بروتوكول HDLC
يتميز بروتوكول HDLC بالعديد من الخصائص التي تجعله خيارًا مفضلًا في شبكات الاتصالات، ومن أبرز هذه المميزات:
-
التحقق من الأخطاء (Error Detection):
باستخدام كود FCS (Cyclic Redundancy Check)، يمكن للبروتوكول اكتشاف الأخطاء التي قد تحدث أثناء النقل. هذا يساعد في ضمان أن البيانات المرسلة تصل إلى الجهة المستقبلية بدون تغيير أو فقدان. -
التحكم في التدفق (Flow Control):
يتيح HDLC التحكم في التدفق بين الأجهزة، مما يساعد في ضمان عدم حدوث ازدحام في الشبكة. يتم التحكم في تدفق البيانات بين المرسل والمستقبل بناءً على القدرة على المعالجة في الجهة المستقبلية. -
إعادة الإرسال التلقائي (Automatic Retransmission):
في حال اكتشاف خطأ أثناء إرسال البيانات، يتم إرسال البيانات مرة أخرى تلقائيًا دون الحاجة إلى تدخل بشري، مما يساعد في تحسين موثوقية الشبكة. -
التكامل مع الشبكات المتعددة (Multiplexing):
يمكن استخدام HDLC في بيئات متعددة حيث يعمل على تقسيم البيانات المرسلة إلى أجزاء صغيرة يمكن معالجتها بسهولة عبر الشبكة. -
المرونة (Flexibility):
يدعم البروتوكول مختلف أنواع الشبكات مثل Ethernet و Frame Relay و ISDN، مما يتيح استخدامه في مجموعة واسعة من التطبيقات.
إصدارات بروتوكول HDLC
بروتوكول HDLC قد تم تكييفه عبر الزمن ليتناسب مع الاحتياجات المتزايدة في الشبكات المختلفة. وقد ظهرت عدة إصدارات لهذا البروتوكول مع تطور تكنولوجيا الشبكات.
1. ISO 3309
وهو الإصدار القياسي من HDLC، حيث تم تطويره بواسطة المنظمة الدولية للمعايير (ISO) لتوفير بروتوكول يمكن استخدامه في أنظمة الاتصالات الحديثة. يشمل هذا الإصدار المعايير الأساسية التي تتحكم في شكل الإطار، طرق التحقق من الأخطاء، وآلية التحكم في التدفق.
2. LAPB (Link Access Procedure Balanced)
يعد هذا الإصدار من HDLC مخصصًا للاستخدام في الشبكات التي تعتمد على التحكم المتوازن بين المحطات الطرفية. يستخدم LAPB بشكل رئيسي في شبكات X.25 حيث يوفر توازنًا بين الإرسال والاستلام بحيث تكون كل محطة قادرة على الإرسال والاستقبال في نفس الوقت.
3. LAPD (Link Access Procedure for the D-channel)
هذا الإصدار هو نسخة محدثة من HDLC يتم استخدامه في شبكة ISDN. يعالج هذا الإصدار المتطلبات الخاصة بالاتصال عبر القناة D في بروتوكولات ISDN، حيث يركز على تحسين الأداء في شبكات الصوت والبيانات.
4. HDLC for Frame Relay
بروتوكول HDLC تم تعديله ليعمل بشكل جيد مع تقنيات Frame Relay. في هذه النسخة، يتم تخصيص الإطارات بشكل أفضل لتناسب البيانات عالية السرعة وطلبات تدفق البيانات في شبكات الـ Frame Relay.
5. SDLC (Synchronous Data Link Control)
يُعد SDLC من الإصدارات المبكرة التي تم تطويرها من HDLC في شبكة IBM. يختلف SDLC عن HDLC في بعض الجوانب، بما في ذلك طرق الاتصال والتزامن. يتم استخدامه بشكل رئيسي في الشبكات القديمة وأنظمة التحكم.
تطبيقات بروتوكول HDLC
بروتوكول HDLC يُستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات، تتراوح بين الشبكات المحلية (LAN) إلى الشبكات واسعة النطاق (WAN) وكذلك في أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية. تُستخدم تطبيقات مثل Frame Relay و X.25 على نطاق واسع، كما أنه يدعم تطبيقات مثل:
-
الشبكات المحلية: حيث يتم استخدام HDLC في الشبكات السريعة لضمان توفير بيانات موثوقة وسريعة.
-
الاتصالات الساتلية: يستخدم HDLC في إرسال البيانات عبر الأقمار الصناعية لضمان نقل موثوق للبيانات على مسافات طويلة.
-
أنظمة الاتصالات الرقمية: مثل أنظمة ISDN التي تحتاج إلى توافق مع HDLC لتوفير الاتصال السلس بين المحطات الطرفية.
الخاتمة
بروتوكول HDLC يعد أحد الركائز الأساسية في مجال نقل البيانات والاتصالات، حيث يوفر وسيلة فعالة وآمنة لنقل البيانات بين الأجهزة المختلفة عبر شبكات متعددة. مع تطور تكنولوجيا الشبكات، ظهرت العديد من الإصدارات المتخصصة من البروتوكول لتلبية احتياجات محددة في الشبكات المختلفة مثل Frame Relay و ISDN. وما زال HDLC يمثل جزءًا أساسيًا من البنية التحتية لعدد من شبكات الاتصالات العالمية، ويعد أحد المعايير التي تضمن نقل البيانات بشكل موثوق وآمن.
