TEMA IIITEMA III

PROTOCOLOS Y PROTOCOLOS Y SU SU ARQUITECTURAARQUITECTURA

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAVENEZUELA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICAPOLITÉCNICA

“ “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”

VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZVICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ

Departamento de Ingeniería Departamento de Ingeniería ElectrónicaElectrónica

ContenidoContenido1.Modelo Referencial OSI

2.Protocolo TCP/IP

3.3.Redes de CampoRedes de Campo

4.4.Red de Campo Fieldbus Red de Campo Fieldbus FoundationFoundation

5.5.Red de Campo ProfibusRed de Campo Profibus

Modelo de Referencia OSIModelo de Referencia OSIEl modelo de referencia OSI, también

conocido como ISO 7498, es uno de los estándares sobre los que se fundamentan los pilares de las comunicaciones.

El modelo de referencia OSI no es un protocolo, es un modelo para entender el diseño de una arquitectura de red que sea flexible, robusta y interoperable.

Este modelo tiene jerarquización por capas, distribuyéndose las funciones de comunicación entre esas distintas capas.

Cada capa se sustenta en la capa inferior, la cual realiza funciones más primitivas y las oculta a la capa inmediata superior.

El estándar fue publicado en 1984.

Modelo de Referencia OSIModelo de Referencia OSIAlgunos Principios para la definición de Algunos Principios para la definición de

capas:capas:

1.1.No crear demasiadas capas para facilitar la No crear demasiadas capas para facilitar la descripción e integración de las mismas.descripción e integración de las mismas.

2.2.Definir capas con funciones claramente Definir capas con funciones claramente diferentes.diferentes.

3.3.Definir funciones similares en la misma Definir funciones similares en la misma capa.capa.

4.4.Definir las capas de forma que sea fácil su Definir las capas de forma que sea fácil su rediseño sin necesidad de cambios en rediseño sin necesidad de cambios en otras.otras.

5.5.Definir capas separadas para funciones que Definir capas separadas para funciones que sean claramente diferentes, en lo que sean claramente diferentes, en lo que respecta al servicio ofrecido como a la respecta al servicio ofrecido como a la tecnología implicada.tecnología implicada.

Modelo de Referencia OSIModelo de Referencia OSI6.6.Seleccionar los limites o separación entre Seleccionar los limites o separación entre

capas de acuerdo con lo que la experiencia capas de acuerdo con lo que la experiencia previa aconseje.previa aconseje.

7.7.Crear para cada capa limites o Crear para cada capa limites o separaciones solo con su capa superior o separaciones solo con su capa superior o inferior.inferior.

8.8.Permitir la no utilización de todas las Permitir la no utilización de todas las capas.capas.

9.9.Crear, donde sea necesario, dos o más sub Crear, donde sea necesario, dos o más sub capas con una funcionalidad común y por lo capas con una funcionalidad común y por lo tanto mínima para permitir la operación de tanto mínima para permitir la operación de la interfaz con capas adyacentes.la interfaz con capas adyacentes.

PRESENTACION MODELO OSI

Arquitectura de protocolos Arquitectura de protocolos TCP/IPTCP/IP

Los dos protocolos más importantes Los dos protocolos más importantes son el TCP (son el TCP (Transmission Control Transmission Control ProtocolProtocol) y el IP () y el IP (Internet ProtocolInternet Protocol).).

Los protocolos TCP/IP son los Los protocolos TCP/IP son los protocolos más utilizados en la protocolos más utilizados en la actualidad, por su sencillez, dominio actualidad, por su sencillez, dominio público, amplia compatibilidad con público, amplia compatibilidad con sistemas comerciales, su utilidad en sistemas comerciales, su utilidad en Internet, etc.Internet, etc.

.. La arquitectura del TCP/IP consta de La arquitectura del TCP/IP consta de cinco niveles o capas en las que se cinco niveles o capas en las que se agrupan los protocolos, y que se agrupan los protocolos, y que se relacionan con los niveles OSI relacionan con los niveles OSI

Arquitectura de protocolos Arquitectura de protocolos TCP/IPTCP/IP

Posee cinco capas:Posee cinco capas:

1.Capa de Aplicación

2.Capa de Transporte o Extremo-Extremo

3.Capa Internet

4.Capa de Acceso a la Red

5.Capa Física

¿¿Como Opera TCP/IP?Como Opera TCP/IP?

PDU’sPDU’s

Protocolos de TProtocolos de TCP/IPCP/IP

Familia de Protocolos TFamilia de Protocolos TCP/IPCP/IP

SMTPSMTP

1.1. SMTP, Protocolo Simple de Transferencia SMTP, Protocolo Simple de Transferencia de correo de correo

2.2.un mecanismo para transferir mensajes un mecanismo para transferir mensajes entre computadores remotos. entre computadores remotos.

3.3. Entre sus propiedades cabe destacar la Entre sus propiedades cabe destacar la utilización de listas de mensajería, la gestión utilización de listas de mensajería, la gestión de acuses de recibo y el reenvío de mensajes. de acuses de recibo y el reenvío de mensajes.

SMTPSMTP4.4. El protocolo SMTP no especifica cómo se crean El protocolo SMTP no especifica cómo se crean los mensajes, para este fin se necesita un los mensajes, para este fin se necesita un programa de correo electrónico nativo o un programa de correo electrónico nativo o un editor local. editor local.

5.5. Una vez que se ha creado el mensaje, SMTP lo Una vez que se ha creado el mensaje, SMTP lo acepta y hace uso del TCP para enviarlo al acepta y hace uso del TCP para enviarlo al módulo SMTP en el computador remoto. En el módulo SMTP en el computador remoto. En el receptor, el módulo SMTP utilizará su aplicación receptor, el módulo SMTP utilizará su aplicación de correo electrónico local para almacenar el de correo electrónico local para almacenar el mensaje recibido en el buzón de correo del mensaje recibido en el buzón de correo del usuario destino.usuario destino.

FTPFTP

1.1. El protocolo de transferencia de ficheros FTP, se El protocolo de transferencia de ficheros FTP, se utiliza para enviar ficheros de un sistema a otro bajo utiliza para enviar ficheros de un sistema a otro bajo el control del usuario. el control del usuario.

2.2. Se permite transmitir ficheros tanto de texto como Se permite transmitir ficheros tanto de texto como en binario, además el protocolo permite controlar el en binario, además el protocolo permite controlar el acceso de los usuarios. acceso de los usuarios.

3.3. Cuando un usuario solicita la transferencia de un Cuando un usuario solicita la transferencia de un fichero, el FTP establece una conexión TCP con el fichero, el FTP establece una conexión TCP con el sistema destino para intercambiar mensajes de sistema destino para intercambiar mensajes de control. control.

FTPFTP

4.4. Esta conexión permite al usuario transmitir su Esta conexión permite al usuario transmitir su identificador y contraseña, además de la identificador y contraseña, además de la identificación del fichero junto con las acciones a identificación del fichero junto con las acciones a realizar sobre el mismo. realizar sobre el mismo.

5.5. Una vez que el fichero se haya especificado y su Una vez que el fichero se haya especificado y su transferencia haya sido aceptada, se establecerá una transferencia haya sido aceptada, se establecerá una segunda conexión TCP a través de la cual se segunda conexión TCP a través de la cual se materializará la transferencia. El fichero se materializará la transferencia. El fichero se transmite a través de la segunda conexión, sin transmite a través de la segunda conexión, sin necesidad de enviar información extra, o cabeceras necesidad de enviar información extra, o cabeceras generadas por la capa de aplicación. generadas por la capa de aplicación.

FTPFTP

6.6. Cuando la transferencia finaliza, se utiliza la Cuando la transferencia finaliza, se utiliza la conexión de control para indicar el fin, además esta conexión de control para indicar el fin, además esta misma conexión estará disponible para aceptar misma conexión estará disponible para aceptar nuevas órdenes de transferencia.nuevas órdenes de transferencia.

TELNETTELNET

1.1. Facilita la posibilidad de conexión remota, Facilita la posibilidad de conexión remota, mediante la cual el usuario en un terminal o mediante la cual el usuario en un terminal o computador personal se conecta a un computador computador personal se conecta a un computador remoto y trabaja como si estuviera conectado remoto y trabaja como si estuviera conectado directamente a ese computador. directamente a ese computador.

2.2. El protocolo se diseñó para trabajar con El protocolo se diseñó para trabajar con terminales poco sofisticados en modo scroll (avance terminales poco sofisticados en modo scroll (avance de pantalla). de pantalla).

TELNETTELNET

3.3. Se implementa en dos módulos: el usuario Se implementa en dos módulos: el usuario TELNET interactúa con el módulo de E/S para TELNET interactúa con el módulo de E/S para comunicarse con terminal local. Éste convierte las comunicarse con terminal local. Éste convierte las particularidades de los terminales reales a una particularidades de los terminales reales a una definición normalizada de terminal de red, y definición normalizada de terminal de red, y viceversa. El servidor TELNET interactúa con la viceversa. El servidor TELNET interactúa con la aplicación, actuando como un sustituto del gestor del aplicación, actuando como un sustituto del gestor del terminal, para que de esta forma el terminal remoto terminal, para que de esta forma el terminal remoto le parezca local a la aplicación.le parezca local a la aplicación.

4.4. El trafico entre el terminal del usuario y el El trafico entre el terminal del usuario y el servidor TELNET se transmite sobre una conexión servidor TELNET se transmite sobre una conexión TCP.TCP.

Protocolos de TProtocolos de TCP/IPCP/IPVeamos a continuación como Veamos a continuación como funciona funciona

REDES DE CAMPOSe Refiere a la conectividad que se requiere Se Refiere a la conectividad que se requiere para que los dispositivos de Campo como para que los dispositivos de Campo como transmisores y actuadores primordialmente, transmisores y actuadores primordialmente, se comuniquen entre si.se comuniquen entre si.

es un protocolo de comunicaciones digital de es un protocolo de comunicaciones digital de alta velocidad que esta creada para remplazar alta velocidad que esta creada para remplazar la clásica señal de 4-20 mA que aún se utiliza la clásica señal de 4-20 mA que aún se utiliza en muchos de los sistemas DCS (Sistema de en muchos de los sistemas DCS (Sistema de Control Distribuido) y PLC (Controladores Control Distribuido) y PLC (Controladores Lógicos Programables), instrumentos de Lógicos Programables), instrumentos de medida y transmisión y válvulas de control. La medida y transmisión y válvulas de control. La arquitectura fieldbus conecta estos arquitectura fieldbus conecta estos instrumentos con computadores que se usan instrumentos con computadores que se usan en diferentes niveles de coordinación y en diferentes niveles de coordinación y dirección de la plantadirección de la planta

Fieldbus FoundationFieldbus Foundation

H1 31.25 Kbit/sec

HSE (High-speed Ethernet) 100 Mbit/sec

FOUNDATION fieldbus es un sistema de comunicación digital, serial, bidireccional que sirve como red a nivel básico de automatización en una planta industrial.

Multidrop wiring. FOUNDATION fieldbus soporta hasta 32 dispositivos, sin embargo lo típico ( limitaciones de voltaje y corriente ) es de 16 dispositvos

Instrumentación Multivariable

Comunicación Bidireccional

Nueva información

Control en Campo

Standares Regulatorios:

ANSI/ISA 50.02

IEC 61158

CENELEC EN50170:1996/A1

Fieldbus FoundationFieldbus Foundation

Fieldbus foundation : Es una asociacion de fabricantes que administran, investigan y potencian el uso de este protocolo.

INTEROPERABILIDAD : Garantiza que los dispositivos de distintos operan satisfactoriamente juntos en la red Fieldbus. Esta prueba la realiza Foundation a cada instrumento ( a lo menos a dos), una vez aprobado, queda registrado y autoriza el uso del logo en el equipo. Los sistemas se prueban pero no quedan registrados ni usan el logo Foundation. Interoperabilidad NO significa INTERCAMBIABILIDAD ya que la funcionalidad puede ser distinta.

Fieldbus Foundation Fieldbus Foundation (Comunicaciones)(Comunicaciones)

Bloques Control y Diagnósticos

Interfaz Electrónica (9-32 V, 15-20 mA)

Empaqueta Datos y Administra los tiempos

Los dispositivos en un segmento comunican los datos de control de procesos en forma cíclica, cuyo tiempo es administrado por una función de planificación maestra denominada Link Active Scheduler. La comunicación utiliza la forma publisher/subscriber. Es decir es determinística ( ocurre siempre en el tiempo planificado).

Los datos de información ( no de procesos), registros, alarmas, diagnosticos, configuración se comunica en forma asincrónica. Se asigna un tiempo entre ciclos para que por medio de toking-passing se comuniquen los dispositivos.

Fieldbus FoundationFieldbus FoundationVentajas del protocolo:

Fue concebido para el Control de procesos

•Puede funcionar en ambientes industriales y/o peligrosos

•Lleva la energía por el mismo cable

•Puede reutilizar cables existentes

•Soporta Seguridad intrínseca

•Control deterministico

•Mantiene informado al usuario

PROFIBUSPROFIBUS es un estándar de comunicaciones para buses de campo. Deriva de las palabras PROcess FIeld BUS.

La versión más utilizada es Profibus DP (Periferia Distribuida; Descentralized Peripherals), y fue desarrollada en 1993.

Profibus tiene, conforme al estándar, cinco diferentes tecnologías de transmisión, que son identificadas como:RS-485MBPRS-485 ISMBP ISFibra óptica

RS-485 utiliza un par de cobre trenzado apantallado, y permite velocidades entre 9.6 kbps y 12 Mbps. Hasta 32 estaciones, o más si se utilizan repetidores.

MBP (Manchester Coding y Bus Powered) es transmisión sincrónica con una velocidad fija de 31.25 Kbps.

Las versiones IS son intrínsicamente seguras, utilizadas en zonas clasificadas.

Fibra óptica incluye versiones de fibra de vidrio multimodo y monomodo, fibra plástica y fibra HCS.

FINFIN

Se corresponde con los niveles OSI de aplicación, presentación y sesión. Aquí se incluyen protocolos destinados a proporcionar servicios, tales como correo electrónico (SMTP), transferencia de ficheros (FTP), conexión remota (TELNET) y otros más recientes como el protocolo HTTP (Hypertext Transfer Protocol).

Capa de AplicaciónCapa de Aplicación

Coincide con el nivel de transporte del modelo OSI. Los protocolos de este nivel, tales como TCP y UDP, se encargan de manejar los datos y proporcionar la fiabilidad necesaria en el transporte de los mismos.

User Datagram Protocol (UDP) es un protocolo del User Datagram Protocol (UDP) es un protocolo del nivel de transporte basado en el intercambio de nivel de transporte basado en el intercambio de datagramas. datagramas.

Un datagrama es un fragmento de paquete que es enviado con la suficiente información como para que la red pueda simplemente encaminar el fragmento hacia el equipo terminal de datos receptor

Capa de Transporte Capa de Transporte

Es el nivel de red del modelo OSI. Incluye al protocolo IP, que se encarga de enviar los paquetes de información a sus destinos correspondientes. Es utilizado con esta finalidad por los protocolos del nivel de transporte.

Capa InternetCapa Internet

Es la interfaz de la red real. TCP/IP no especifíca ningún protocolo concreto, así es que corre por las interfaces conocidas, como por ejemplo: 802.2, CSMA/CD, X.25, etc.

Capa de Acceso a la RedCapa de Acceso a la Red

Análogo al nivel físico del OSI.

Define las características del medio de transmisión, la tasa de señalización y el esquema de codificación de las señales.

Capa FísicaCapa Física