Red Ethernet TCP/IP

En este subtema se aborda la red Ethernet I/P, cuyo objetivo es llevar la comunicación en el nivel de información del sistema de comunicaciones, y en cuyos dispositivos que la integran se lleva a cabo el monitoreo del comportamiento del sistema, así como de las señales de prueba digitales y analógicas.

 Descripción general de la red Ethernet TCP/IP

Ethernet I/P es un tipo de red que sigue la norma IEEE 802.3. Esta norma define un modelo de red

de área local utilizando el protocolo de acceso al medio CSMA/CD

(CarrierSenseMultipleAcces/CollisionDetect) en donde las estaciones están permanentemente a la escucha del canal y, cuando lo encuentran libre de señal, efectúan sus transmisiones inmediatamente. Esto puede llevar a una colisión que hará que las estaciones suspendan sus transmisiones, esperen un tiempo aleatorio y vuelvan a intentarla. En la figura 1.16 se muestra la topología de la red Ethernet /IP.

Figura 1. 16 Topología de red Ethernet/IP.

La red Ethernet I/Pes una especificación LAN banda base inventada por la empresa Xerox Corp. que opera a 100 Mbps y utiliza CSMA/CD (Método de Acceso Múltiple con Detección de Portadora), Ethernet fue creado en los años 70, sin embargo actualmente este término se utiliza para referirse a todas las LAN que utilizan CSMA/CD.

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 Allen-Bradley y la red Ethernet / IP Para Allen-Bradley la red Ethernet /IP proporciona en toda la planta:

 Sistemas de red abiertos, utilizando estándares de la industria de tecnologías de redes.  Permite control en tiempo real

 Información en procesos discretos, continuos, por lotes, seguridad, movimiento y aplicaciones de alta disponibilidad.

 Conecta los dispositivos tales como arrancadores de motores y sensores a los controladores y dispositivos HMI y en la empresa

 Es compatible con las comunicaciones no-industriales e industriales en una infraestructura de red común.

La especificación IEEE 802.3 que fue desarrollada en 1980 con base en la tecnología original de Ethernet/IP, aunque el estándar Ethernet/IP por si solo únicamente define una capa física, mientras que la especificación IEEE 802.3 presenta una gran variedad de opciones de cableado las cuales se definen en el apartado siguiente. El estándar IEEE 802.3 es muy basto y se subdivide en diferentes sub-estándares, por tanto los componentes del IEEE 802.3 se nombran de acuerdo con las siguientes convenciones que se muestran en la figura 1.17.

Figura 1. 17 Definición de las siglas Ethernet/IP.

Así mismo en la tabla 1.1 se dan los tipos de cableado para la red.

Tabla 1. 1 Tipos de cableado para Ethernet/IP.

Denominación Cable Pares Full-dúplex(*) Conectores Distancia

10Base5 Coaxial grueso 1 No ―N‖ 500 m.

10Base2 RG 58 (coaxial fino)

1 No BNC 185 m.

10Base-T UTP cat. 3 2 Si RJ-45 100 m.

10Base-T UTP cat. 5 2 Si RJ-45 150 m.

100Base-TX UTP cat. 5 2 Si RJ-45 100 m.

100Base-TX STP 2 Si 9 pin D sub. 100 m.

100Base-T4 UTP cat. 3 4 No RJ-45 100 m.

1000Base-CX STP 2 Si 8 pin HSSDC o

9 pin D sub. 25 m.

1000Base-T UTP cat. 5 4 Si RJ-45 100 m.

(*) Recordando que el modo de transmisión Full-dúplex tiene la capacidad transmitir datos en ambas direcciones.

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NOTA: En el caso de este proyecto se empleará el tipo 100Base-T, que de acuerdo con el fabricante Allen-Bradley que maneja este tipo de conectores para sus módulos de comunicación, que concuerda con la velocidad empleada en nuestra red que según el estándar IEEE 802.3 es de 100 Mbps [18].

 Topología de red.

La topología de la red Ethernet/IP es por definición un "bus". Cada estación está ligada en "paralelo" al bus. Cada estación escucha los paquetes y si la dirección de destino es la propia (MAC Address) lo recibe y procesa. Si no es para ella lo descarta.

 Designación de MAC, máscara de Subredes IP.

Protocolo TCP/IP

Es una familia de protocolos desarrollados para permitir la comunicación entre cualquier par de computadoras de cualquier fabricante o red, respetando los protocolos de cada red individual. Los protocolos TCP/IP proporcionan a los usuarios unos servicios de comunicación universales tales como:

 Transferencia de archivos  Login remoto o terminal virtual  Correo electrónico

 Acceso a archivos distribuidos  Administración de sistemas  Manejo de ventanas

En una primera aproximación se podrán estructurar los protocolos TCP/IP en cinco niveles

Nivel de aplicación

En este nivel se encuentran las aplicaciones disponibles para los usuarios. Una aplicación es un proceso de usuario que está cooperando con otro proceso de usuario en una misma máquina o en diferentes maquinas.

Nivel de transporte

El nivel de transporte suministra a las aplicaciones servicios de comunicaciones de extremo a extremo utilizando dos tipos de protocolos: TCP (protocolo de control de transmisión), fiable y orientado a conexión y el UDP (protocolo de datagrama de usuario), no fiable y no orientado a conexión.

Nivel IP protocolo internet

El nivel IP se supone a la red física creando un servicio de red virtual independiente de aquella. No es fiable ni orientado a conexión. Realiza su mejor esfuerzo para entregar los paquetes, denominados datagramas, a usuario.

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Máscara en la direcciones IP

Si se asignase de una manera fija un octeto para cada subred, el máximo número de nodos por subred seria 254, lo que puede resultar insuficiente. Para conseguir incrementar el número de computadores conectados se emplea una máscara en la dirección IP. La máscara es un mecanismo compuesto de unos y ceros mediante el cual los unos indican la parte de dirección de red y subred y los ceros se corresponden con las direcciones de host.

De esta forma la estructura estándar de las direcciones IP puede ser modificada localmente mediante la utilización de bits de dirección de host como bits adicionales de dirección de red. Podríamos decir que, esencialmente la línea divisora entre bits de dirección de red y bits de dirección de host es desplazada creando redes adicionales pero reduciendo el número máximo de host que pueden pertenecer a cada red. Estos nuevos bits de red definen redes, denominadas subredes dentro de grandes redes.

Las organizaciones deciden crear subredes para permitir solventar problemas de topología o de gestión. La división en subredes permite una gestión descentralizada de las direcciones de HOST. Con el esquema de direccionamiento estándar un inicio administrador es responsable de la gestión de todas las direcciones de HOST de la red entera mientras que al realizar divisiones mediante subredes, el administrador puede delegar en otros administradores mediante la asignación de subdirecciones de red.

Formatos de las direcciones de IP

Existen cinco tipos de formatos diferentes para las direcciones IP que se dividen en las siguientes clases:

CLASE A: contiene 7 bits para direccionar la red (lo que permite un máximo de 27 _{=128 redes),} cada una de las cuales puede tener 224_{=16.777.216 computadores.se utiliza cuando tiene muchos} HOST.

CLASE B: tiene 14 bits para direcciones de red y 16 bits para direcciones de HOST. Esto permite un máximo de 214-2= 2.097.150 redes de 28-2= 254 HOST como máximo de cada una.

CLASE C: Tiene 21 bits para direcciones de red y 8 bits para direcciones de host. Esto permite un máximo de 221-2= 2.097.150 redes de 28-2= 254 host como máximo cada una. Por lo cual se concluye que este es el tipo de red a utilizar en el proyecto, ya que, el número de host es pequeño y no se contempla superar las 254 que estipula esta como máximo (8 bits).

CLASE D: Se reservan todas las direcciones para multi-destino esto es, un computador transmite un mensaje a un grupo específico de computadores, entre computadores de clase D.

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