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公開：2024-05-14

HDLC(High-Level Data Link Control)とは？意味をわかりやすく簡単に解説

text: XEXEQ編集部

HDLC(High-Level Data Link Control)とは

HDLCはHigh-Level Data Link Controlの略称で、国際標準化機構(ISO)によって標準化されたデータリンク制御の通信プロトコルです。HDLCはデータリンク層(OSI参照モデルの第2層)で使用され、エラー検出や再送制御などの機能を提供します。

HDLCはポイントツーポイント通信やマルチポイント通信など、様々なネットワーク構成で利用可能な汎用性の高いプロトコルです。また、HDLCは同期式と非同期式の両方の通信方式に対応しているのが特徴である。

HDLCのフレームフォーマットはフラグ、アドレス、制御、情報、FCS(Frame Check Sequence)、フラグの順に並んでいます。フラグはフレームの開始と終了を示すために使用され、アドレスはフレームの宛先を指定するために使われる。

制御フィールドはフレームの種類や機能を指定するために使用され、情報フィールドには実際のデータが格納されます。FCSはフレーム内のビット誤りを検出するために使用されるエラー検出コードだ。

HDLCはデータリンク層での信頼性の高い通信を実現するために、様々な制御機能を提供しています。例えば、フロー制御機能により、送信側と受信側のデータ転送速度を調整し、バッファオーバーフローを防ぐことができる。

HDLCのフレーム構造と機能

HDLCのフレーム構造と機能について、以下3つを簡単に解説していきます。

• HDLCのフレームフォーマットと各フィールドの役割
• HDLCの3種類のフレームタイプとその用途
• HDLCのエラー制御とフロー制御の仕組み

HDLCのフレームフォーマットと各フィールドの役割

HDLCのフレームはフラグ、アドレス、制御、情報、FCS、フラグの順に並んでいます。フラグはフレームの開始と終了を示すために使用され、「01111110」のビットパターンが使われる。

アドレスフィールドはフレームの宛先を指定するために使用され、8ビットまたは16ビットの長さを持ちます。制御フィールドはフレームの種類や機能を指定するために使われ、8ビットまたは16ビットの長さがある。

情報フィールドには実際のデータが格納され、可変長になっています。FCSはフレーム内のビット誤りを検出するために使用されるエラー検出コードで、16ビットまたは32ビットの長さを持つ。

HDLCの3種類のフレームタイプとその用途

HDLCには情報フレーム(Iフレーム)、監視フレーム(Sフレーム)、未番号フレーム(Uフレーム)の3種類のフレームタイプがあります。Iフレームはユーザデータの転送に使用され、送信時にシーケンス番号が割り当てられる。

Sフレームはフロー制御や確認応答に使用され、受信したIフレームの確認や、ウィンドウサイズの調整などを行います。Uフレームはリンクの確立や切断、エラー報告などに使用され、シーケンス番号を持たない。

これらのフレームタイプを適切に使い分けることで、HDLCは信頼性の高いデータ通信を実現しています。例えば、Iフレームでデータを送信し、Sフレームで確認応答を行うことで、データの到達を保証できる。

HDLCのエラー制御とフロー制御の仕組み

HDLCはエラー制御とフロー制御の機能を提供しています。エラー制御にはFCSによるエラー検出と、再送制御による誤り訂正の仕組みがあります。

受信側はFCSを使ってフレーム内のビット誤りを検出し、誤りがあった場合はそのフレームを破棄します。送信側は確認応答を受け取れなかったフレームを再送することで、誤りを訂正する。

フロー制御は送信側と受信側のデータ転送速度を調整するために使用されます。受信側はSフレームを使ってウィンドウサイズを通知し、送信側はそれに基づいてデータを送信する。これにより、受信側のバッファオーバーフローを防ぎ、効率的なデータ通信が可能になる。

HDLCの応用例と関連技術

HDLCの応用例と関連技術について、以下3つを簡単に解説していきます。

• HDLCを利用した代表的なプロトコルとサービス
• HDLCとPPP(ポイントツーポイントプロトコル)の関係
• HDLCとSDLC(同期式データリンク制御)の違い

HDLCを利用した代表的なプロトコルとサービス

HDLCは様々なプロトコルやサービスの基礎となっています。例えば、ISDNのD チャネルプロトコルであるLAPDはHDLCをベースに開発されました。

また、シスコ社のルータ間で使用されるCISCO HDLCや、PPPのフレーミングにも、HDLCが採用されています。これらのプロトコルやサービスはHDLCの信頼性の高い通信機能を活用することで、安定したデータ通信を実現している。

HDLCは幅広い分野で活用されており、通信インフラの重要な要素となっています。今後も、HDLCを基礎とした新たなプロトコルやサービスが開発されていくことが期待されている。

HDLCとPPP(ポイントツーポイントプロトコル)の関係

PPPは2台のコンピュータを電話回線などの通信回線で直接接続し、データ通信を行うためのプロトコルです。PPPはHDLCをベースとしたフレーミング方式を採用しており、HDLCとの関連性が深い。

PPPではHDLCのフレーミング方式を拡張し、マルチリンクや認証機能などを追加しています。これにより、PPPはHDLCよりも高度で柔軟なデータ通信を実現できる。

ただし、PPPはHDLCとは異なり、OSI参照モデルのデータリンク層だけでなく、ネットワーク層の一部の機能も提供しています。このため、PPPはHDLCよりも上位のプロトコルスタックに位置付けられている。

HDLCとSDLC(同期式データリンク制御)の違い

SDLCはIBMが開発した同期式のデータリンク制御プロトコルで、HDLCと同様の機能を提供しています。ただし、SDLCはIBMのメインフレームシステムで主に使用されており、HDLCほどの汎用性はありません。

HDLCとSDLCの主な違いはフレームフォーマットと制御手順にあります。SDLCのフレームフォーマットはHDLCとは異なる独自の形式を採用しており、アドレスフィールドの位置などが異なる。

また、SDLCの制御手順はHDLCよりもシンプルで、送信権の管理などに違いがあります。しかし、基本的な機能や概念はHDLCとSDLCで共通しているため、両者の知識を相互に活用することができる。

HDLCの課題とこれからの展望

HDLCの課題とこれからの展望について、以下3つを簡単に解説していきます。

• HDLCの性能と効率性の向上に向けた取り組み
• HDLCとIPネットワークの統合における課題
• HDLCを基礎とした新たなプロトコルの開発動向

HDLCの性能と効率性の向上に向けた取り組み

HDLCは長年にわたって使用されてきたプロトコルですが、現代のネットワーク環境に適応するために、性能と効率性の向上が求められています。例えば、高速なデータ通信を実現するために、HDLCのフレーム処理をハードウェアで行う技術が開発されています。

また、HDLCのフレームサイズを可変長にすることで、ネットワークの状況に応じて最適なデータ転送を行う試みもあります。これらの取り組みにより、HDLCの性能と効率性が向上し、より高度なデータ通信が可能になると期待される。

ただし、HDLCの性能と効率性を向上させるためには既存のシステムとの互換性や、新たな技術の標準化などの課題もあり、関係者による継続的な努力が必要とされている。

HDLCとIPネットワークの統合における課題

現在、IPネットワークが主流となっており、HDLCを使用したシステムとの統合が求められています。しかし、HDLCとIPではフレームフォーマットやアドレッシング方式が異なるため、両者を直接接続することは困難である。

この課題を解決するために、HDLCとIPの間で、プロトコル変換を行うゲートウェイ装置が開発されています。ゲートウェイ装置はHDLCフレームをIPパケットに変換したり、その逆の変換を行ったりすることで、両者の通信を可能にする。

ただし、プロトコル変換にはオーバーヘッドが発生するため、通信の効率性が低下する可能性があります。また、セキュリティの確保や、品質保証など、HDLCとIPの統合に伴う様々な課題にも対処する必要がある。

HDLCを基礎とした新たなプロトコルの開発動向

HDLCはデータリンク制御の基本的な機能を提供するプロトコルであり、今後も重要な役割を果たすと考えられています。一方で、HDLCをベースとした新たなプロトコルの開発も進められており、より高度で柔軟なデータ通信を実現することが期待されている。

例えば、HDLCの拡張版であるEnhanced HDLCではフレームサイズの拡大やエラー制御の改善などが行われています。また、HDLCの概念を応用した新たなプロトコルとして、アドホックネットワークや衛星通信向けのプロトコルなども提案されている。

これらの新たなプロトコルはHDLCの基本的な機能を継承しつつ、現代のネットワーク環境に適した機能を追加することで、より高度なデータ通信を実現することを目指しています。今後、HDLCを基礎とした新たなプロトコルの開発が、さらに活発化していくことが予想される。

参考サイト

1. IBM. https://www.ibm.com/jp-ja

※上記コンテンツはAIで確認しておりますが、間違い等ある場合はコメントよりご連絡いただけますと幸いです。

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