TEMA III PROTOCOLOS Y SU ARQUITECTURA REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ Departamento de Ingeniería Electrónica TEMA III PROTOCOLOS Y SU ARQUITECTURA

Contenido Modelo Referencial OSI Protocolo TCP/IP Redes de Campo Red de Campo Fieldbus Foundation Red de Campo Profibus

Modelo de Referencia OSI El 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 OSI Algunos Principios para la definición de capas: No crear demasiadas capas para facilitar la descripción e integración de las mismas. Definir capas con funciones claramente diferentes. Definir funciones similares en la misma capa. Definir las capas de forma que sea fácil su rediseño sin necesidad de cambios en otras. Definir capas separadas para funciones que sean claramente diferentes, en lo que respecta al servicio ofrecido como a la tecnología implicada.

Modelo de Referencia OSI Seleccionar los limites o separación entre capas de acuerdo con lo que la experiencia previa aconseje. Crear para cada capa limites o separaciones solo con su capa superior o inferior. Permitir la no utilización de todas las capas. Crear, donde sea necesario, dos o más sub capas con una funcionalidad común y por lo tanto mínima para permitir la operación de la interfaz con capas adyacentes.

PRESENTACION MODELO OSI

Arquitectura de protocolos TCP/IP Los dos protocolos más importantes son el TCP (Transmission Control Protocol) y el IP (Internet Protocol). Los protocolos TCP/IP son los protocolos más utilizados en la actualidad, por su sencillez, dominio público, amplia compatibilidad con sistemas comerciales, su utilidad en Internet, etc. . La arquitectura del TCP/IP consta de cinco niveles o capas en las que se agrupan los protocolos, y que se relacionan con los niveles OSI

Arquitectura de protocolos TCP/IP Posee cinco capas: Capa de Aplicación Capa de Transporte o Extremo-Extremo Capa Internet Capa de Acceso a la Red Capa Física

¿Como Opera TCP/IP? PDU’s

Protocolos de TCP/IP Familia de Protocolos TCP/IP

SMTP SMTP, Protocolo Simple de Transferencia de correo un mecanismo para transferir mensajes entre computadores remotos. Entre sus propiedades cabe destacar la utilización de listas de mensajería, la gestión de acuses de recibo y el reenvío de mensajes.

SMTP El protocolo SMTP no especifica cómo se crean los mensajes, para este fin se necesita un programa de correo electrónico nativo o un editor local. Una vez que se ha creado el mensaje, SMTP lo acepta y hace uso del TCP para enviarlo al módulo SMTP en el computador remoto. En el receptor, el módulo SMTP utilizará su aplicación de correo electrónico local para almacenar el mensaje recibido en el buzón de correo del usuario destino.

FTP El protocolo de transferencia de ficheros FTP, se utiliza para enviar ficheros de un sistema a otro bajo el control del usuario. Se permite transmitir ficheros tanto de texto como en binario, además el protocolo permite controlar el acceso de los usuarios. Cuando un usuario solicita la transferencia de un fichero, el FTP establece una conexión TCP con el sistema destino para intercambiar mensajes de control.

FTP Esta conexión permite al usuario transmitir su identificador y contraseña, además de la identificación del fichero junto con las acciones a realizar sobre el mismo. Una vez que el fichero se haya especificado y su transferencia haya sido aceptada, se establecerá una segunda conexión TCP a través de la cual se materializará la transferencia. El fichero se transmite a través de la segunda conexión, sin necesidad de enviar información extra, o cabeceras generadas por la capa de aplicación.

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

TELNET Facilita la posibilidad de conexión remota, mediante la cual el usuario en un terminal o computador personal se conecta a un computador remoto y trabaja como si estuviera conectado directamente a ese computador. El protocolo se diseñó para trabajar con terminales poco sofisticados en modo scroll (avance de pantalla).

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

Protocolos de TCP/IP Veamos a continuación como funciona

REDES DE CAMPO Se Refiere a la conectividad que se requiere para que los dispositivos de Campo como transmisores y actuadores primordialmente, se comuniquen entre si. es un protocolo de comunicaciones digital de alta velocidad que esta creada para remplazar la clásica señal de 4-20 mA que aún se utiliza en muchos de los sistemas DCS (Sistema de Control Distribuido) y PLC (Controladores Lógicos Programables), instrumentos de medida y transmisión y válvulas de control. La arquitectura fieldbus conecta estos instrumentos con computadores que se usan en diferentes niveles de coordinación y dirección de la planta

Fieldbus Foundation Standares Regulatorios: ANSI/ISA 50.02 IEC 61158 CENELEC EN50170:1996/A1 HSE (High-speed Ethernet) 100 Mbit/sec H1 31.25 Kbit/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

Fieldbus 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 (Comunicaciones) Bloques Control y Diagnósticos Empaqueta Datos y Administra los tiempos Interfaz Electrónica (9-32 V, 15-20 mA) 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 Foundation Ventajas 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

PROFIBUS PROFIBUS 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-485 MBP RS-485 IS MBP IS Fibra 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.

FIN

Capa de Aplicación 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 Transporte 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 nivel de transporte basado en el intercambio de 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 Internet 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 de Acceso a la Red 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 Física 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.