Manual Ethernet v2.2 version WEb

Manual Ethernet Manual de introducción al uso de las comunicaciones Ethernet en la platafor-ma Unity.

ADVERTENCIA

Los productos presentados en este manual son susceptibles de evolu-

ción en cuanto a sus características de presentación, de funcionamien-

to o de utilización. Su descripción en ningún momento puede revestir

un aspecto contractual.

El Instituto Schneider Electric de Formación, acogerá favorablemente

cualquier solicitud con fines didácticos exclusivamente, de utilización

de gráficos o de aplicaciones contenidas en este manual.

Manual de formación Comunicaciones Ethernet

Creado: Instituto Schneider Electric de Formación

Bac de Roda 52, Edificio A – 1ª Planta

Fecha: 24 de Noviembre del 2008

Versión: 2.2

SCHNEIDER ELECTRIC ESPAÑA

Manual de formación comunicaciones Ethernet

5

Índice

Página

1. Conceptos de redes de comunicación p. 6

1.1. ¿Qué es una red de comunicaciones? p. 6

1.2. ¿Cómo funciona una red? p. 8

1.3. Las capas OSI p. 9

2. Red de comunicaciones ethernet p. 14

2.1. Introducción a la red Ethernet p. 14

2.2. Terminología general p. 15

2.3. Capas OSI de una Red Ethernet p. 16

2.4. El modelo de capa TCP/IP p. 18

2.5. Equipos utilizados p. 21

2.6. Topologías de la red Ethernet p. 27

2.7. Direccionamiento MAC p. 30

2.8. Direccionamiento IP p. 31

2.9. Enmascaramiento de Subred p. 32

2.10. Dominios de Colisión p. 36

2.11. Medios Físicos p. 37

2.12. Protocolos asociados p. 48

3. Arquitecturas y prestaciones ethernet p. 54

3.1. Red compartida (con hubs) p. 54

3.2. Red conmutada (con switches) p. 55

3.3. Red conmutada en anillo p. 55

3.4. Red conmutada en anillo y unión p. 56

3.5. Red conmutada en doble anillo p. 57

3.6. Red conmutada en doble anillo y unión p. 57

4. Configuraciones/programación de equipos p. 60

4.5. Introducción al Web Server p. 60

Instituto Schneider Electric de Formación

6

1. Conceptos de redes de comunicación.

1.1 ¿Qué es una red de comunicaciones?

Sistema de interconexión de equipos (ordenadores, PLC,...) que

permite compartir recursos e información.

Una red de equipos está formada por diferentes elementos:

o Adaptadores o tarjetas de red que capaciten a un equipo a

conectarse a la red.

o Un cable u otro medio entre los adaptadores a través del cual

viajan los datos.

o Finalmente, una determinada topología o estructura de red.

Las redes se pueden clasificar en función de su radio de acción en:

o LAN - Local Area Network: Red de Área Local o simplemente

Red Local. Es la interconexión de varios ordenadores y

periféricos. Su extensión esta limitada físicamente a un edificio

o a un entorno de unos pocos kilómetros .

Su aplicación más extendida es la interconexión de ordenadores

personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc;

para compartir recursos e intercambiar datos y aplicaciones.

En definitiva, permite que dos o más máquinas se comuniquen.


7

o MAN - Metropolitan Area Network: Red de área metropolitana,

es una red de alta velocidad (banda ancha ) que da cobertura en

un área geográfica extensa , proporciona capacidad de

integración de múltiples servicios mediante la transmisión de

datos, voz y vídeo, sobre medios de transmisión tales como

fibra óptica y par trenzado de cobre a velocidades que van

desde los 2 Mbit/s hasta 155 Mbit/s .

El concepto de red de área metropolitana representa una

evolución del concepto de red de área local a un ámbito más

amplio, cubriendo áreas de una cobertura superior que en

algunos casos no se limitan a un entorno metropolitano sino que

pueden llegar a una cobertura regional e incluso nacional

mediante la interconexión de diferentes redes de área

metropolitana.

o WAN Una red de área amplia, con frecuencia denominada WAN,

acrónimo de la expresión en idioma inglés Wide Area Network,

es un tipo de red de ordenadores capaz de cubrir distancias

desde unos 100 hasta unos 1000 km , proveyendo de servicio a

un país o un continente.


8

Tabla resumen LAN-MAN-WAN

1.2 ¿Cómo funciona una red?

La información que se desea transmitir se divide en paquetes con el

formato impuesto por el protocolo que se utiliza en la transmisión.

Transmisión de paquetes

Cada puesto o nodo, tiene una dirección, y la información irá desde el

origen hacia el destino. Esto se realiza a través de los medios de

transmisión (cable de par trenzado, fibra óptica, aire, etc.)

Toda la información pasa a través de unos niveles , dependiendo del

protocolo utilizado, y cada uno de ellos añade información de control,

que el mismo nivel en el nodo destino irá eliminando (control de

errores, fragmentación en tramas, etc.)

Normalmente, el nodo destino examina todas las tramas que circulan

por la red y la dirección de destino. Si la información es para él la

recoge. (Productor/Consumidor ).

Dependiendo del protocolo utilizado, el nodo destino puede mandar

un mensaje diciendo que se ha recibido la información completa o no.


9

1.3 Las capas OSI.

En 1984, la Organización Internacional de Estandarización (ISO)

desarrolló un modelo llamado OSI (Open Systems Interconectiòn,

Interconexión de sistemas abiertos).

El cual es usado para describir el uso de datos entre la conexión

física de la red y la aplicación del usuario final. Este modelo es el

mejor conocido y el más usado para describir los entornos de red.

Las capas OSI están numeradas de abajo hacia arriba. Las funciones

más básicas, como el poner los bits de datos en el cable de la red

están en la parte de abajo, mientras las funciones que atienden los

detalles de las aplicaciones software de usuario están arriba.

1. Capa Física (“Physical Layer”):

Este nivel define las características físicas de la interfaz , como

componentes mecánicos y conectores, aspectos eléctricos, como los

niveles de voltaje que representan cada valor binario.


10

2. Capa de Enlace ("Data Link Layer"):

Este nivel define las reglas para enviar y recibir información a

través de la conexión física entre dos sistemas. Esta capa codifica y

descompone los datos para su transmisión, además de proporcionar

detección y control de errores.

3. Nivel de Red ("Network Layer");

Este nivel define los protocolos para abrir y mantener un camino en

la red entre sistemas. Está relacionado con los procedimientos de

conmutación y transmisión de datos. Este nivel vela que los paquetes

sean dirigidos a su destino en la red.

La Capa de Enlace de Inform ación agrupa los datos en

secciones para prepararlos y transferidos por la re d.

La Capa de Red identifica los

equipos que hay conectados a la

red y determina como dirigir la

transferencia de información por la

misma.


11

4. Nivel de Transporte ("Transport Layer");

Este nivel proporciona un control de alto nivel para la transferencia de

datos entre sistemas, incluyendo funcionalidades de manejo de

errores más sofisticados, niveles de prioridad y seguridad. Controla

la secuencia de paquetes , regula el flujo de tráfico y reconoce

paquetes duplicados. Este nivel asigna al paquete un número de

secuencia el cual es comprobado en su destino. Si se pierden datos

del paquete, el protocolo del nivel de transporte de destino se

coordina con el nivel de trasporte de origen para la retransmisión del

paquete. Este nivel asegura que se reciban los datos en el orden

apropiado .

5. Nivel de Sesión ("Sesion Layer");

Este nivel coordina el intercambio de información ente sistemas

utilizando técnicas conversacionales o diálogos. No siempre se

requiere el diálogo, pero algunas aplicaciones pueden precisar una

forma de saber dónde volver a comenzar la transmisión de datos si se

pierde temporalmente la conexión o pueden necesitar un diálogo

periódico para indicar el final de un conjunto de datos y el comienzo

de uno nuevo.

La Capa de Trans porte corrige los errores de

transmisión y se asegura que la información sea

entregada de forma fiable.

La Capa de Sesión determina como dos

dispositivos se comunican, además de

establecer y diagnosticar las conexiones

entre ellos.


12

6. Nivel de Presentación ("Presentation Layer");

Los protocolos del nivel de presentación son parte del sistema

operativo y de las aplicaciones utilizadas por el usuario en una

estación de trabajo. Se le da formato a la información en este nivel

para ser visualizada e impresa. También son interpretados los

códigos dentro de los datos, como tabuladores y caracteres

especiales. Asimismo es en este nivel donde se lleva a cabo la

encriptación de datos y traducción desde otros juegos de caracteres.

7. Nivel de Aplicación ("Aplication Layer");

Las aplicaciones acceden a los servicios de red subyacentes,

utilizando procedimientos definidos en este nivel. El nivel de

aplicación se utiliza para definir un rango de aplicación que manejan

transferencia de archivos , e intercambio de mensajes ej. Correo

Electrónico .

La Capa de Presentación pone el formato a los

datos de manera que la aplicación de software

pueda leerla.

La Capa de Aplicación es

responsable de intercambiar

la información entre los

programas que corren en el

PC y otros servicios de red,

tales como base de datos o

servicio de impresión.


13

Notas


14

2. Red de comunicaciones Ethernet

2.1 Introducción a la red Ethernet:

El reconocimiento de Ethernet TCP/IP , tanto en las organizaciones

como en Internet, lo ha convertido en el estándar de la

comunicación actual . Su extendido uso supone una reducción de

los gastos de conexión, un mayor rendimiento y la incorporación de

nuevas funciones, elementos que, combinados, garantizan su

durabilidad.

Gracias a su elevada velocidad, la red ya no limita el rendimiento de

la aplicación. La arquitectura puede evolucionar sin ninguna dificultad.

Los productos o dispositivos siguen siendo compatibles, lo que

garantiza la durabilidad a largo plazo del sistema.

Ethernet es una red no determinista de tipo bus CSMA/CD (ver

capítulo 2.10), normalizada e independiente de todo constructor. Una

red fácil de poner en marcha, coste reducido, ampliable , abierta ,

que permite la conexión a todos los niveles de una empresa desde las

oficinas hasta el nivel de E/S distribuidas y variados de velocidad.


15

2.2 Terminología general.

• Internet :

Sistema de redes mundiales con un conjunto de protocolos, el más

destacado, el TCP/IP para Transmisión de datos, transferencia de

archivos, mensajería electrónica, Web, Chat, foros, e-learning...

Sistema de interconexión mundial

• Intranet :

Red de ordenadores de una red de área local (LAN) p rivada

empresarial o educativa que proporciona herramientas de Internet.

Únicamente disponible dentro de empresas, edificio.

Red de empresa o educativa

• TCP/IP:

Conjunto de protocolos para el transporte y direccionamiento de la

información. Es el estándar para las redes Ethernet de tipo local,

INTRANET e INTERNET.

Protocolos de comunicación en Ethernet


16

Diagrama histórico de Ethernet y el protocolo TCP/IP:

2.3 Capas OSI de una Red Ethernet.

Ethernet opera en dos áreas del modelo OSI , la mitad inferior de la

capa de enlace de datos, conocida como subcapa MAC y la capa

física .

En la Capa 1 incluye las interfaces con los medios, señales,

corrientes de bits que se transportan en los medios, componentes que

transmiten la señal a los medios y las distintas topologías. La Capa 1

de Ethernet tiene un papel clave en la comunicación que se produce

entre los dispositivos, pero cada una de estas funciones tiene

limitaciones. La Capa 2 se ocupa de estas limitaciones.

Las subcapas de enlace de datos contribuyen significativamente a la

compatibilidad de tecnología y de comunicación. La subcapa MAC

trata los componentes físicos que se utilizarán para comunicar la

información. La subcapa de Control de Enlace Lógico (LLC) sigue

siendo relativamente independiente del equipo físico que se utiliza en

el proceso de comunicación.


17

Correspondencia de Ethernet con las capas del model o OSI.

La Figura relaciona una variedad de tecnologías Ethernet con la mitad

inferior de la Capa 2 y con toda la Capa 1 del modelo OSI. Aunque

hay otras variedades de Ethernet, las que se muestran son las de uso

más difundido.

o Diferencias entre Ethernet V2 y IEEE 802.3

Trama Ethernet V2:

o El tercer campo es un campo “tipo”.

o Contiene una identificación de protocolo (P_ID) que las

tramas 802.3 no tienen.

o El campo dirección MAC está compuesto de 6 bytes (48 bits)

y un 1° bit significativo: Unicast / Multicast.

Esquema de la trama de datos generada bajo Ethernet V2


18

Trama IEEE 802.3:

o Actualmente el más extendido en las empresas.

o El tercer campo MAC es ahora un campo “longitud”. Las

direcciones tienen un formato diferente: 2° bit sig nificativo

(Individual / Universal) y las direcciones pueden tener

teóricamente 16 o 48 bits.

Esquema de la trama de datos generada bajo 802.3

Los módulos de comunicaciones Etherne t NOE y ETY pueden utilizar

los formatos los formatos 802.3 y Ethernet II. En c ambio el controlador

programable Twido sólo trabaja en Ethernet II.

2.4 El modelo de capa TCP/IP:

La familia de protocolos TCP/IP se designa por dos de sus protocolos

más importantes: el Protocolo de Control de Transmisión (TCP) y el

Protocolo de Internet (IP).

TCP/IP, como la mayoría de protocolos de red, se modeló por

capas . La representación por capas OSI, se puede usar para situar

(pero no para comparar funcionalmente) la familia de protocolos

TCP/IP. Los protocolos de Internet se modelan en cuatro capas:

o Aplicación.

Es un proceso de usuario cooperando con otros procesos sobre la

misma estación (host) u otro diferente. Ejemplos de ello son TELNET,

FTP y SMTP. (Estos protocolos se explican en detalle en Protocolos

de aplicación).


19

Modelo TCP/IP basado en las capas del modelo OSI

o Transporte.

Proporciona la transferencia de datos. Algunos protocolos de ejemplo

son TCP (orientado a conexión) , requiere una confirmación de

recepción del paquete por parte del destino y UDP (no orientado a

conexión) no requiere dicha confirmación.

o Interred.

También llamada capa de red, la interred relaciona los servicios de

aplicación de la capa superior con la conexión física y relaciona el

direccionamiento MAC físico de los dispositivos de red con el

direccionamiento IP (virtual).

Asegura el encaminamiento de los paquetes y determina el

próximo nodo de transición en función de la dirección IP destinataria.

Puede ser encaminamiento directo si el destinatario está en la misma

red o encaminamiento indirecto (vía router) si el destinatario esta en

otra red.

El direccionamiento IP es la parte del protocolo TCP/IP más

importante de esta capa. IP no proporciona fiabilidad, control de flujo

o recuperación de errores.

Estas funciones las debe proporcionar el nivel supe rior, en la capa de

transporte con TCP como el protocolo de transporte, o en la de aplicación si

UDP se usa como protocolo de transporte.


20

o Sub-red.

También llamada capa de enlace, la capa de interfaz de red gestiona

la interfaz al hardware de red . De hecho, el protocolo TCP/IP puede

usar casi cualquier interfaz de red disponible, que ilustre la flexibilidad

de la capa IP. Ejemplo de ello son IEEE 802.2 .

2.4.2 Puertos y sockets:

Para la realizar una conexión entre dispositivos se necesitan dos

datos la dirección IP (virtual) del dispositivo de destino y el puerto

de comunicación que lo determina el protocolo asociado a la

aplicación (Ejemplo: http). La combinación de ambos corresponde a

un socket de comunicación.

• Sockets: La combinación del número de puerto y la

dirección IP constituye un SOCKET que identifica de forma

única una conexión.

TCP multiplexa las numerosas conexiones en una única

“estación” gracias a los sockets y los puertos.

• Puertos – Cada interfaz de producto se divide en 65536

puertos. Los paquetes entrantes conocen la dirección (IP)

y el puerto al que están destinados. El puerto de

destinación forma parte del campo de protocolo TCP.


21

Los puertos más conocidos: (RFC 1060 – puertos asignados)

Protocolo N° Puerto

FTP 20

Telnet 23

SMTP 25

BOOTP server 67

HTTP 80 ó 8080

SNMP 161

ModNet 502

Los PLC’s de Schneider se comunican a través del puerto 502.

2.5 Equipos utilizados.

En función de lo que queremos hacer hay un número de equipos

asociados a una capa OSI.

Capas OSI y dispositivos

2.5.1 Hubs

Se trata del dispositivo de interconexión de redes más simple que

existe. Un HUB es un dispositivo que se encarga de conectar entre sí

todos los equipos de una red con topología en estrella.


22

Los hub’s son dispositivos que ya no se utilizan ya que los mensajes

pasan por todos los puertos y puede sobrecargar/saturar la red. Son

dispositivos sustituidos por switches.

En algunos casos nos interesa visualizar todas las tramas y se tiene

que utilizar un Hub ya que los switches no lo permiten (excepto los

switches configurables que tienen la opción de port mirroring).

2.5.2 Switches:

Interconecta nodos a nivel de capa de Interfaz de Red. Un switch

desempeña la función de un regulador MAC y es independiente de

cualquier protocolo de capa superior (incluyendo el protocolo de

Enlace Lógico).

Se dice que un switch es transparente para IP. Esto es, cuando una

estación envía una trama de datos a otra estación en una red

conectada por un switch, éste envía la trama directamente a la

estación y la trama "cruza" el switch sin que la estación que lo recibe

sea consciente de ello, a diferencia de los hubs.

Transmisión de los paquetes

2.5.3 Router:

Se sitúan en la capa 3 (nivel de red). Almacena y reexpide

paquetes entre subredes . Filtra el tráfico de salida de una red por el

tipo de protocolo. Divide la red en varias subredes de tal manera que

solo el tráfico destinado a una dirección IP puede pasar entre

segmentos.


23

Son capaces de elegir la ruta más eficiente que debe seguir un

paquete en el momento de recibirlo.

Esquema típico de comunicación con el exterior medi ante un router

Funcionan de la siguiente manera:

1. Cuando llega un paquete a un router, éste examina la dirección

destino y lo envía a través de una ruta predeterminada.

2. Si la dirección destino pertenece a una de las redes que el

router interconecta, envía el paquete directamente a ella; en

otro caso, enviará el paquete hacia otro router más próximo a

la dirección de destino.

3. Para saber el camino por el que el router debe enviar un

paquete recibido, examina sus propias tablas de

encaminamiento (NAT).

4. Cada segmento (o red) conectado a través de un router tienen

una dirección de red diferente.

2.5.4 Gateway (Pasarelas):

Denominados convertidores de protocolo , se sitúan a partir de la

capa 4 y proporcionan interconexión en capas superiores y trabaja a

nivel de aplicación.

Son capaces de traducir información de una aplicación a otra.


24

Por ejemplo existen pasarelas para poder integrar dispositivos

trabajando en un bus en otro bus o red. La pasarela TSXETG100

permite integrar unos dispositivos Modbus en una red Ethernet.

Pasarela ethernet/Mobus: TSX ETG 100

También existen otras pasarelas tal como pasarelas ModbusPlus /

Ethernet y AS-i / Ethernet.

174 CEV 200 40 (MosbusPlus/Ethernet) TCS AGEA1SF13F(Asi/Ethernet)

2.5.5 Server (Servidor):

Es una aplicación informática o programa que realiza algun as

tareas en beneficio de otras aplicaciones llamadas clientes .

Algunos servicios habituales son los servicios de archivos, que

permiten a los usuarios almacenar y acceder a los archivos de un

ordenador y los servicios de aplicaciones, que realizan tareas en

beneficio directo del usuario final.


25

Existen varios tipos de servidores:

o Servidor de correo: Es una aplicación que permite enviar

mensajes (correos) de unos usuarios a otros, con independencia

de la red que dichos usuarios estén utilizando.

o Servidor web: Es un programa que implementa el protocolo

HTTP (hypertext transfer protocol). Este protocolo está diseñado

para transferir lo que llamamos hipertextos, páginas web o

páginas HTML (hypertext markup language): textos complejos con

enlaces, figuras, formularios, botones y objetos incrustados como

animaciones o reproductores de sonidos, applet Java.

Sin embargo, el hecho de que HTTP y HTML estén íntim amente

ligados no debe dar lugar a confundir ambos término s. HTML es un

formato de archivo y HTTP es un protocolo.

Un servidor web se encarga de mantenerse a la espera de

peticiones HTTP llevada a cabo por un cliente HTTP que solemos conocer

como navegador. El navegador realiza una petición a l servidor y éste le

responde con el contenido que el cliente solicita.

A modo de ejemplo, al teclear www.isefonline.es en un navegador,

éste realiza una petición HTTP al servidor de dicha dirección. El servidor

responde al cliente enviando el código HTML de la p ágina; el cliente, una

vez recibido el código, lo interpreta y lo muestra en pantalla. Como vemos

con este ejemplo, el cliente es el encargado de int erpretar el código HTML,

es decir, de mostrar las fuentes, los colores y la disposición de los textos

y objetos de la página; el servidor tan sólo se lim ita a transferir el código

de la página sin llevar a cabo ninguna interpretaci ón de la misma.

Sobre el servicio web clásico podemos disponer de aplicaciones

web. Éstas son fragmentos de código que se ejecutan cuando se

realizan ciertas peticiones o respuestas HTTP.


26

Hay que distinguir entre:

• Aplicaciones en el lado del cliente: el cliente web es el

encargado de ejecutarlas en la máquina del usuario. Son

las aplicaciones tipo Java o javascript , donde el servidor

proporciona el código de las aplicaciones al cliente y éste,

mediante el navegador, las ejecuta.

Es necesario, por tanto, que el cliente disponga de un

navegador con capacidad para ejecutar aplicaciones

(también llamadas scripts ). Normalmente, los navegadores

permiten ejecutar aplicaciones escritas en lenguaje

javascript y java, aunque pueden añadirse más lenguajes

mediante el uso de plugins

• Aplicaciones en el lado del servidor: el servidor web ejecuta

la aplicación; ésta, una vez ejecutada, genera cierto código

HTML; el servidor toma este código recién creado y lo

envía al cliente por medio del protocolo HTTP.

o Servidor de aplicaciones: En informática se denomina servidor

de aplicaciones a un servidor en una red de computadores que

ejecuta ciertas aplicaciones de software.

o Servidor FTP: aplicación que corre sobre un ordenador o

procesador de un PLC y que permite a clientes (el número de

conexión es configurable) de conectarse a éste para

cargar/descargar cualquier tipo de archivo utilizando reglas de

seguridad. Para ello se utiliza el protocolo File Transfer Protocol

(FTP).

Para conectarse a los servidores, se puede utilizar un cliente FTP

creándose una conexión o el propio navegador web indicando la

dirección FTP del servidor (ftp://A.B.C.D ).

o Servidor de base de datos: Es una máquina que contiene un

conjunto de información almacenada, ordenada y segura en

memoria y un conjunto de programas y servicios que manipulan

esos datos.


27

2.6 Topologías de la red Ethernet.

Una tipología es una disposición geométrica de los nodos y el

medio de enlace. Según la forma de conexión se encuentran en

Ethernet las siguientes tipologías:

• Estrella

• Árbol

• Anillo

Cabe decir que los grandes sistemas mezclan estas 3 tipologías, para

constituir redes complejas. Debido a la necesidad de soluciones de

interconexión para aumentar las distancias, números de máquinas,

aislar los flujos, conectar los segmentos entre ellos.

Red clompleja con diferentes topologías de red.

Ethernet nos proporciona la relación de diferentes arquitecturas para

realizar redes más complejas. Estás se interrelacionan con diferentes

dispositivos que trabajaran en las diferentes capas OSI del protocolo

TCP/IP.


28

2.6.1 Topología Estrella.

Los equipos están conectados en estrella utilizando un switch como

medio de interconexión de los nodos.

Topología de Estrella

La tipología en estrella tiene las siguientes ventajas: poco costosa,

rápido, fácil de instalar, ampliable (posibilidad de conectar los

switches entre ellos si ya no quedan puertos disponibles) y los grupos

de trabajo pueden comunicar fácilmente al contrario de los hubs.

Sus limitaciones son de distancia (100 metros como máximo entre

switches y entre switch y nodo ). Se dice que no hay limitaciones de

switches pero se tiene que tener en cuenta el timeout de los

mensajes.

2.6.2 Topología de Árbol.

Combina las características de las topologías bus y estrella.

Constituido por grupos de estaciones configurados en estrella

conectados a un bus lineal.

Topología de Árbol

SWITCH

SWITCH

SWITCH

SWITCH


29

2.6.3 Topología en Anillo.

Anillo simple: Las señales están transmitidas en un sentido. Cada

equipo actúa como un repetidor y re-amplifica la señal. Si un único

equipo falla, la señal cambian de sentido y la comunicación sigue

funcionando. Es un sistema que tolera un fallo único.

Topología de Anillo Simple Topología de Anillo Doble

Anillo doble : Dos anillos conectados por fibra óptica. Si un nodo falla,

se desconecta del anillo hasta que esté arreglado. En este momento

el sistema funciona como un anillo simple.

o Redundancia:

Para desarrollar aplicaciones de alta disponibilidad, se implementa

la “redundancia ” en la infraestructura de la red. Realizando una

arquitectura de anillo único, o de anillo doble, la comunicación

puede protegerse frente a pérdidas de segmentos de red.

El primer nivel de redundancia se consigue implementando un

anillo único. Si falla una sección de la línea, una estructura de

anillo de hasta 50 Switches vuelve a transformarla en una

configuración tipo línea en 0,5 segundos .

El segundo nivel de redundancia se consigue implementando un

anillo doble. Estas configuraciones doblarían la redundancia

obtenida utilizando un anillo único.


30

2.7 Direccionamiento MAC.

Para permitir el envío local de las tramas en Ethernet, se debe contar

con un sistema de direccionamiento, una forma de identificar los

equipos o interfaces de comunicación de manera exclusiva.

Ethernet utiliza direcciones MAC (Media Access Control address -

Control de Acceso al Medio) que tienen 48 bits de largo y se

expresan como doce dígitos hexadecimales. Son identificadores

únicos de cada dispositivo y entonces no existen 2 equipos con la

misma dirección MAC.

Los primeros seis dígitos hexadecimales , que IEEE administra,

identifican al fabricante. Esta porción de la dirección de MAC se

conoce como Identificador Exclusivo Organizacional (IEO) .

Ejemplo: 00.80.F4 para Telemecani que

00.00.54 para Modicon

Los seis dígitos hexadecimales restantes representan el índice de los

equipos. Es parte está administrada por el fabricante de material.

Ejemplo de dirección MAC: CPU Modicon Premium


31

¿Para que sirve la dirección MAC?

En una red Ethernet, cuando un dispositivo envía datos, puede abrir

una ruta de comunicación hacia el otro dispositivo utilizando la

dirección MAC destino . El dispositivo origen adjunta un encabezado

con la dirección MAC del destino y envía los datos a la red. A medida

que estos datos viajan a través de los medios de red, la NIC (Network

Interface Card) de cada dispositivo de la red verifica si su dirección

MAC coincide con la dirección destino física que transporta la trama

de datos. Si no hay concordancia, la NIC descarta la trama de datos.

Cuando los datos llegan al nodo destino, la NIC hace una copia y

pasa la trama hacia las capas superiores del modelo OSI.

En una red Ethernet, todos los nodos deben examinar el encabezado

MAC, aunque los nodos que están comunicando estén lado a lado.

Todos los dispositivos conectados a la LAN de Ethernet tienen

interfaces con dirección MAC incluidas las estaciones de trabajo,

impresoras, routers y switches.

2.8 Direccionamiento IP.

Las direcciones de Internet pueden ser simbólicas o numéricas. La

forma simbólica es más fácil de leer, por ejemplo:

http://www.isefonline.es . La forma numérica 82.223.187.249 es un

valor binario sin signo de 32 bits que se expresa normalmente en un

formato decimal punteado (como representación decimal de cuatro

valores de 8 bits concatenados con puntos). Los estándares para las

direcciones IP se describen en el RFC 1166 -- Números de Internet.

Para ser capaz de identificar una estación en una red ethernet, a cada

estación se le asigna una dirección, la dirección IP , que consiste en

un par de conjuntos de números:

Dirección IP = <número de red><número de estación>

Por ejemplo 128.2.7.9 es una dirección IP siendo 128.2 el número de

red y 7.9 el número de estación.


32

Existe tres clases de direcciones IP:

o Las direcciones de clase A usan 7 bits para el número de red dando

126 redes posibles. Los 24 bits restantes se utilizan para el número

de estación, así que cada red puede tener hasta 224-2 (16,777,214

estaciones) .

o Las direcciones de clase B usan 14 bits para el número de red y 16

bits para el número de estación dando 16382 redes con un máximo

de 65534 estaciones .

o Las direcciones de clase C usan 21 bits para el número de red y 8

para el número de estación dando 2,097,150 redes de hasta 254

estaciones .

2.9 Enmascaramiento de Subred:

Debido al crecimiento explosivo de Internet, el uso de las direcciones

IP asignadas empiezan a ser demasiado inflexibles para permitir

cambios sencillos en las configuraciones de redes locales.

Para evitar tener que solicitar direcciones IP de redes adicionales en

estos casos, se introduce el concepto de subredes.

La parte del número de estación de la dirección IP se divide en un

número de red y un número de estación.

Esta segunda red se llama subred. La red principal consiste ahora en

un número de subredes y la dirección IP se interpreta como:


33

Valor de mascara de la dirección:

La mascara debe ser seleccionada en coherencia con la clase de la

dirección IP.

- 255 . xxx . xxx . xxx para una dirección de clase A

- 255 . 255 . xxx . xxx para una dirección de clase B

- 255 . 255 . 255 . xxx para una dirección de clase C

o Ejemplo con mascara: 255.255.255.0

La dirección de destinación sufre una operación Y con la mascara

de subred y está comparado con la dirección fuente:

Ejemplo con una dirección de clase B : 192 . 62

Si el resultado = dirección de red fuente � la destinación es local

Si el resultado <> dirección de red fuente � la destinación no está

en la misma red .

Los mensajes de diferentes redes están encaminados hacia la

“pasarela por defecto”, el router.


34

o Cálculo de máximo de estaciones con mascara: 255.255.240.0

Los 4 bits de más peso del tercer byte se utilizan como número de

subred. Los otros bits sirven para las direcciones de los

estaciones.

La mascara de subred tiene que ser modificada de manera que

todos los 1 estén por debajo de los bits de subred (ex.,

255,255,240,0 para 4 bits y 255.255.224.0 para 3 bits).

Vemos que el tercer digito 240 en binario solo nos dejará pasar la

parte alta de los 8 bits para el número de subred, dejando los otros

cuatro para el número de estación (host).

Para calcular el número de estaciones posibles que se pueden

conectar a esta red, lo calcularemos buscando el número decimal

de el siguiente valor binario (2#111111111111 = 10#4095), que

es lo queda del resto de la máscara subred.

Con esta mascara subred podremos conectar hasta 4095 equipos

a la misma red. Las direcciones irán desde:

Primera dirección de host -

134. 234 . 0011 0000 . 00000001

134. 234. 48 1

Dirección de red

Dirección de subred Número de est ación


35

Última dirección de host -

134 . 234 . 0011 1111 . 11111110

134. 234 . 63 . 254

o Cálculo de mascara para un número de 1200 estaciones.

Si tenemos como dirección de red 132.234. hay que calcular la

máscara de subred para completar las direcciones para un

máximo de 1200 estaciones. (El valor de 1200 estaciones será

como mínimo con el fin de que la mascara de subred sea una

agrupación de unos).

1.- Cálculo el valor en binario de 10# 1200 = 2#10010110000.

2.- Ahora lo agrupamos en paquetes de 8 bits para ver como

queda la máscara de subred y añadimos 0 a la izquierda hasta

que queden dos agrupaciones de 8 bits. 2# 00000100. 10110000.

3.- Convierto los ceros de la dirección subred en unos y el número

de estación a 0 para ver la máscara subred que me queda para

permitir por lo menos 1200 estaciones , aunque realmente

permitirá (2047 -2 = 2045 Estaciones como máximo).

Dirección de red

Dirección de subred Número de est ación


36

2.10 Dominios de Colisión.

Ethernet utiliza un mecanismo denominado Call Sense Multiple

Access-Collision Detect (CSMA-CD).

Esto significa que cada equipo conectado sólo puede utilizar el cable

cuando ningún otro equipo lo está utilizando.

Si hay algún conflicto, el equipo que está intentando establecer la

conexión la anula y efectúa un nuevo intento más adelante (Algoritmo

de reenvío de mensaje aleatorio).

Método de control de acceso a la red:

Diagrama de flujo de CSMA-CD

1. La estación que desea emitir un mensaje “escucha” la red para

saber si hay otras estaciones emitiendo en este momento.

2. Si la red está disponible, la estación empieza a emitir.

3. La estación “escucha” su propio mensaje para ver si ha habido

colisión. Si no es el caso, el proceso está acabado.

4. Si hay colisión, la estación espera un tiempo aleatorio e intenta

otra vez.


37

2.11 Medios Físicos (cobre, fibra etc).

Ethernet está disponible con 3 tipos de medios físicos de transmisión

de datos:

o Par trenzado – TP

o Fibra óptica – F/O

o Aire

Las características e instalación de los medios de transmisión, se

debe hacer en cumplimiento de estándares para que califiquen como

cableado estructurado. Las redes donde su cableado se ha realizado

bajo los estándares trae consigo diferentes beneficios como la

flexibilidad de instalación, capacidad de crecimiento y facilidad de

administración.

El cableado estructurado consiste en el tendido de cables en el

interior de un edificio con el propósito de implantar una red de área

local. Suele tratarse de cable de par trenzado de cobre, para redes de

tipo IEEE 802.3. No obstante, también puede tratarse de fibra óptica o

cable coaxial.

2.11.1 Categorías estándar de cableado.

o Categoría 1: actualmente no reconocido por TIA/EIA. Fue

usado para comunicaciones telefónicas POTS, ISDN y

cableado de timbrado.

o Categoría 2: actualmente no reconocido por TIA/EIA. Fue

frecuentemente usado para redes token ring (4 Mbit/s).

o Categoría 3: actualmente definido en TIA/EIA-568-B. Fue (y

sigue siendo) usado para redes ethernet (10 Mbit/s).

Diseñado para transmisión a frecuencias de hasta 16 MHz.


38

o Categoría 4: actualmente no reconocido por TIA/EIA.

Frecuentemente usado en redes token ring (16 Mbit/s).


o Categoría 5: actualmente no reconocido por TIA/EIA.

Frecuentemente usado en redes ethernet, fast ethernet (100

Mbit/s) y gigabit ethernet (1000 Mbit/s). Diseñado para

transmisión a frecuencias de hasta 100 MHz.

o Categoría 5e: actualmente definido en TIA/EIA-568-B.

Frecuentemente usado en redes fast ethernet (100 Mb it/s)

y gigabit ethernet (1000 Mbit/s). Diseñado para transmisión a

frecuencias de hasta 100 MHz.

Siendo compatible con Gigabit ethernet (1000 Mbit/s ) se

recomienda especificamente el uso de cable de Categ oria 6 para

instalaciones de este tipo, de esta manera se evita n perdidas de

rendimiento a la vez que se incrementa la compatibi lidad de toda la

infraestructura.

o Categoría 6: actualmente definido en TIA/EIA-568-B. Usado

en redes gigabit ethernet (1000 Mbit/s). Diseñado para

transmisión a frecuencias de hasta 250 MHz.

o Categoría 7: actualmente no reconocido por TIA/EIA. Usado

en un futuro en redes 10 gigabit ethernet (10000 Mbit/s).


Cuando es necesario expandir Ethernet, para agregar un nuevo

medio o capacidad, el IEEE publica un nuevo suplemento del

estándar 802.3. Los nuevos suplementos reciben una designación y

la descripción abreviada consta de:

• Un número que indica el número de Mbps que se transmiten.

• La palabra "BASE" , que indica que se utiliza la señalización

banda base.


39

• Una o más letras del alfabeto que indican el tipo de medio

utilizado (F = cable de fibra óptica, T = par trenzado de cobre no

blindado).

Ethernet emplea señalización banda base, la cual utiliza todo el ancho

de banda del medio de transmisión. Los datos se transmiten

directamente sobre el medio de transmisión.

Comparación de la longitud máxima de redes.

Para definir una arquitectura adecuada, deben respetarse los 2

límites, la longitud máxima de los segmentos y el diámetro máximo de

la red.


40

2.11.2 Diferencias entre cableados Ethernet:

• Cable Ethernet paralelo: Este tipo de cable permite que las

conexiones entre módulos Ethernet (NOE, TSX ETY) o

unidades centrales se equipen con Ethernet y componentes

(hub, switch, routers).

• Cable Ethernet cruzado: Este tipo de cable permite únicamente

una conexión punto a punto con otro dispositivo del mismo tipo

(entre 2 ordenadores).

Hay equipos que les es indiferente que se les conec te un cable

cruzado o normal (autocrossing), ellos mismas se co nfiguran para poder

utilizarlo PC-PC o PC-Hub/switch.


41

2.11.3 Fibra óptica

La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente

en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o

materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que

representan los datos a transmitir. El haz de luz queda

completamente confinado y se propaga por el núcleo de la fibra con

un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total.

La fuente de luz puede ser láser o un LED.

Debido a su inmunidad a las interferencias electromagnéticas , la

fibra óptica se adapta a la perfección para aplicaciones industriales en

entornos agresivos y también se tratan de largas distancias.

Para las comunicaciones se emplean fibras multimodo y monomodo,

usando las multimodo para distancias cortas (hasta 5000 m) y las

monomodo para acoplamientos de larga distancia. Debido a que las

fibras monomodo son más sensibles a los empalmes, soldaduras y

conectores, las fibras y los componentes de éstas son de mayor costo

que los de las fibras multimodo.

Hay dos tipos de fibra óptica:

• Monomodo: Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que

sólo se propaga un modo de luz . Se logra reduciendo el

diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a 10

micrones) que sólo permite un modo de propagación. Su

transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las

fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar

grandes distancias (hasta 100 km máximo, mediante un láser

de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información

(decenas de Gb/s).

Estructura de la fibra óptica monomodo.


42

• Multimodo: Una fibra multimodo es aquella en la que los

haces de luz pueden circular por más de un modo o camino .

Esto supone que no llegan todos a la vez . Una fibra

multimodo puede tener más de mil modos de propagación de

luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones

de corta distancia, menores a 1 km ; es simple de diseñar y

económico.

Estructura de la fibra óptica multimodo.

Su distancia máxima es de 2 km y usan diodos láser de baja

intensidad.

Debido al gran tamaño del núcleo de una fibra multimodo, es

más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a

componentes de menor precisión.

o Tipos de conectores para fibras ópticas:

Los conectores es la parte que se encargan de conectar las líneas de

fibra a un elemento, ya puede ser un transmisor o un receptor. Los

tipos de conectores disponibles son muy variados, entre los que se

hallan los siguientes:

Diferentes Tipos de conectores para fibra óptica.


43

2.11.4 Redes inalámbricas: WiFi (Wíreless Fidelity)

La palabra Wi-Fi significa Wireless-Fidelity , es un conjunto de

estándares para redes inalámbricas (medio físico: el aire) basados en

las especificaciones IEEE 802.11.

o Introducción

Wi-Fi se creó para ser utilizada en redes locales inalámbricas

(WLAN – Wireless Local Area Network), pero es frecuente que en la

actualidad también se utilice para acceder a Internet.

Wi-Fi es una marca de la Wi-Fi Alliance (anteriormente la Wireless

Ethernet Compatibility Alliance), la organización comercial que prueba

y certifica que los equipos cumplen los estándares IEEE 802.11x.

wireless local area network association w ifi alliance

http://www.wlana.org http://www.wi-fi.org

o ¿Porque el Wi-Fi en la industria?

WLAN es el medio portador para proporcionar movilidad real en la

red corporativa / industrial .

La logística moderna requiere acceso directo a la red corporativa. La

productividad de la red corporativa / industrial se puede incrementar

usando WLAN.

WLAN puede utilizarse para implementar sistemas de control

remoto y su monitorización , entre otros...

Las aplicaciones posibles son numerosas. En producción, no crítica ,

cobertura a elementos móviles, unión de LAN’s


44

o Aplicaciones en la industria

Automatización fábrica Automatización proceso A utomatización trafico

Logística Acceso remoto Monitorizar

Carretillas elevadoras Tanques aislados Puertos

(toros) Vehículos

Lectores códigos de Aeropuertos

Barras

Camiones, grúas

Automatización de fábricas: Carretillas automáticas industriales en la

logística de producción son un elemento clave en la automatización de la

fábrica

Automatización de almacén: Reducción de los tiempos de operación y

mantenimiento por el uso de una red basada en RF


45

o Normalización

Los estándares IEEE 802.11b e IEEE 802.11g disfrutan de una

aceptación internacional debido a que la banda de 2.4 GHz está

disponible casi universalmente, con una velocidad de hasta 11 Mbps

y 54 Mbps, respectivamente.

Estándar IEE 802.11

Existe también un primer borrador del estándar IEEE 802.11n que

trabaja a 2.4 GHz a una velocidad de 108 Mbps. Aunque estas

velocidades de 108 Mbps son capaces de alcanzarse ya con el

estandar 802.11g gracias a técnicas de aceleramiento que consiguen

duplicar la transferencia teórica.

o Comparación entre Infraestructura y “ad-hoc”

Se trata de la comunicación entre los accesos cliente (AC). Si todos

los clientes se conectan a través del AP (Access Po int) se trata

de una infraestructura de red. Si todos los cliente s se ven

directamente entre si se trata de una red “had-hoc” .

Infraestructura de red Red “had-hoc”


46

o Seguridad

Uno de los problemas más graves a los cuales se enfrenta

actualmente la tecnología Wi-Fi es la seguridad .

Un muy elevado porcentaje de redes son instaladas sin tener en

consideración la seguridad y, por tanto, convirtiendo sus redes en

redes abiertas, sin proteger la información que por ellas circulan.

Existen varias alternativas para garantizar la seguridad de estas

redes.

• Visibilidad AP (SSID)

El SSID (Service Set IDentifier) es un código de hasta 32 caracteres incluido en todos los

paquetes de una red inalámbrica (Wi-Fi) para identificarlos como parte de esa red. Todos los

dispositivos inalámbricos que intentan comunicarse entre sí deben compartir el mismo SSID.

Existen algunas variantes principales del SSID. Las redes ad-hoc utilizan el BSSID (Basic

Service Set Identifier); mientras que en las redes en infraestructura se utiliza el ESSID (E de

extendido). A menudo al SSID se le conoce como nombre de la red.

Uno de los métodos más básicos de proteger una red inalámbrica es desactivar el broadcast

del SSID, ya que para el usuario medio no aparecerá como una red en uso.

Sin embargo no debería ser el único método de defensa para proteger una red inalámbrica. Se

deben utilizar también otros sistemas de encriptado y autentificación.

• ACL Lista de control de acceso (hasta 16 direccione s

MAC)

Las listas de acceso (ACL) se usan para el filtrado de paquetes en función de ciertos

parámetros como pueden ser las direcciones de red origen o destino, los puertos origen o

destino, el tipo de protocolo (ip, icmp, tcp, udp, etc).

Con las ACLs se puede bloquear el tráfico no deseado en una interfaz ya sea de salida o de

entrada.


47

• WEP 64/128 Bits (Wired Equivalent Privacy)

La encriptación abarca el tráfico de datos y la autentificación del Access Point. El estándar

define una llave de 40 bits y basada en el algoritmo RC4 no obstante podemos escoger una

encriptación más segura de 128 bits (incluido en la versión WEP2).

El principal problema con la implementación de este algoritmo es el tamaño de los vectores de

inicialización. Es “relativamente” fácil de crackear utilizando programas del tipo Packet sniffers

o los WEP Crackers por lo tanto es inseguro debido a su implementació n.

• 802.1x Autentificación por Servidor RADIUS

Clientes que quieran acceder a una red cableada a través de un Access Point, primero tienen

que legitimar su presencia por medio de un Servidor RADIUS.

Si un elemento RF intenta acceder a la intranet, primero se verifica su dirección MAC, si no

está, no podrá acceder a la red.

El soporte es provisto por un servidor RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service

server) que gestiona las direcciones MAC.

• WPA (WiFi Protected Access) como sucesor del WEP

WPA (Wi-Fi Protected Access - 1995 - Acceso Protegido Wi-Fi) es un sistema para proteger

las redes inalámbricas (Wi-Fi); creado por "The Wi-Fi Alliance" (La Alianza Wi-Fi) para corregir

las deficiencias del sistema previo WEP (Wired Equivalent Privacy - Privacidad Equivalente a

Cableado).

Es una especificación basada en el estándar 802.11i, donde las mejoras en seguridad han

incrementado ampliamente el nivel de protección de datos (encriptación) y el control de acceso

(autentificación) a la red inalámbrica.

WPA2 está basada en el nuevo estándar 802.11i. WPA, por ser una versión previa, que se

podría considerar de "migración", no incluye todas las características del IEEE 802.11i,

mientras que WPA2 se puede inferir que es la versión certificada del estándar 802.11i. El

estándar 802.11i fue ratificado en Junio de 2004. La alianza Wifi llama a la versión de clave

pre-compartida WPA-Personal y WPA2-Personal y a la versión con autenticación 802.1x/EAP

como WPA-Enterprise y WPA2-Enterprise.


48

2.12 Los protocolos asociados.

Estos protocolos sirven para: transferencia de ficheros, gestión de red,

asignación de dirección:

o Los protocolos de aplicaciones: HTTP, FTP, SNMP, DNS,

TELNET.

o Los protocolos de adquisición de configuración: BootP, DHCP.

o Los protocolos de comunicación: ARP, RARP, ICMP.

o HTTP “Protocolo de transferencia de hipertexto” (RFC1945)

El protocolo HTTP “Protocolo de transferencia de hipertexto” se

utiliza para transmitir páginas Web entre un servidor y un

navegador . HTTP lleva utilizándose en la Red desde 1990.

o FTP - File Transfer Protocol

El protocolo de transferencia de archivos (FTP) proporciona

elementos básicos para compartir archivos . Muchos sistemas

utilizan el protocolo FTP para intercambiar archivos entre dispositivos.


49

o SNMP (Simple Network Management Protocol)

La comunidad de Internet desarrolló SNMP estándar para

administrar los distintos componentes de una red a través de un

solo sistema. El sistema de administración de la red puede

intercambiar datos con dispositivos agentes SNMP. Esta función

permite al administrador ver el estado de la red y los dispositivos ,

modificar su configuración y reaccionar con alarmas si se produce

un fallo .

o DNS (Domain Name Service)

Traduce el nombre simbólico de un nodo de red en un a dirección

IP. Cada dominio tiene que tener un servidor de nombre.

En la imagen siguiente pueden verse 3

dominios.

• Modicon.com es el nombre de dominio.

• Hay un servidor de nombre Modicon.com

que sabe todo sobre el dominio. Hay otro

servidor de dominio .com que sabe donde

encontrar el servidor de nombre

modicon.com

• El servidor de nombre (www ) sabe donde

encontrar el servidor de nombre .com .


50

Permite la resolución de nombre mediante un servidor DNS (Asocia

un nombre a una IP y una IP a un nombre ).

Hay dos tipos de dominios:

• a nivel mundial (7 dominios genéricos): .com, .edu,

.int, .net, .org, .gov, .mil

• a nivel de país (dominios geográficos): .fr, ... , .es, ... ,

.jp, ... , .uk, .us

o TELNET:

Protocolo de apertura de una sesión sobre una máquina

distante para realizar configuraciones , por ejemplo la

configuración de un router mediante el hyper Terminal.

o DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) y BOOTP:

El Protocolo de inicio (BOOTP) es un protocolo de configuración

de host desarrollado con anterioridad a DHCP.

DHCP supera a BOOTP y resuelve limitaciones específicas que

tenía BOOTP como servicio de configuración de host.

El protocolo de configuración dinámica de estaciones (hosts), es

un estándar IP diseñado para simplificar la administración de la

configuración IP del host.

Un servidor DHCP y clientes DHCP


51

El estándar DHCP permite el uso de servidores DHCP para

administrar la asignación dinámica a los clientes D HCP de la

red, de direcciones IP.

Cada equipo de una red TCP/IP debe tener una dirección IP única.

La dirección IP (junto con su máscara de subred relacionada)

identifica al equipo host y a la subred a la que está conectado.

DHCP permite asignar dinámicamente una dirección IP a un

cliente a partir de la base de datos de direcciones IP del servidor

DHCP de la red local.

o Protocolo ICMP

El protocolo de mensajes de control de Internet (ICMP) detecta y

registra las condiciones de error de la red. ICMP registra:

• Paquetes soltados : Paquetes que llegan demasiado

rápido para poder procesarse.

• Fallo de conectividad : No se puede alcanzar un sistema

de destino.

• Redirección : Redirige un sistema de envío para utilizar otro

router.

o Protocolo ARP (“Address Resolution Protocol”)

El Protocolo de resolución de direcciones (ARP, Address

Resolution Protocol) es un estándar TCP/IP necesario. ARP

proporciona los siguientes servicios de protocolo a estaciones

(hosts) que se encuentran en la misma red física:

• Las direcciones de control de acceso a medios

(direcciones MAC) se obtienen mediante una solicitud de

difusión de red en forma de la pregunta "¿Cuál es la

dirección de control de acceso a medios (dirección


52

MAC) de un dispositivo configurado con la dirección IP

adjunta?"

• Cuando se responde a una solicitud ARP, el remitente de la

respuesta ARP y el solicitante de ARP original registran sus

direcciones IP y de control de acceso a medios respectivos

como una entrada en una tabla local, llamada la caché de

ARP, para su uso posterior como referencia.

Comando arp desde el comando

o Protocolo RARP ("Reverse Address Resolution Protocol")

Algunas estaciones, como por ejemplo estaciones de trabajo sin

disco, desconocen su propia dirección IP cuando arrancan. Para

determinarla, emplean un mecanismo similar al ARP, pero ahora

el parámetro conocido es la dirección hardware el estación y el

requerido su dirección IP. La diferencia básica con ARP es el

hecho de que debe existir un "servidor RARP" en la red que

mantenga una base de datos de mapeados de direcciones

hardware a direcciones de protocolo.


53

Notas


54

3. Arquitecturas y prestaciones Ethernet.

3.1. Red compartida (con hubs)

Todos los equipos están en el mismo dominio de colisión . El ancho

de banda (10/100/1000 MHz) se comparte entre todos los dispositivos

lo que puede sobrecargar muy rápidamente la red. Debido a la

probabilidad de colisiones es nada recomendable. Es una arquitectura

en totalmente en desuso.

Características técnicas:

• Distancia Máxima entre equipos = 100 metros

• Máximo Hubs en cascada = 4.

Arquitectura con hubs

Arquitectura totalmente obsoleta. NO UTILIZAR, a no ser que se desee

visualizar las tramas de comunicación mediante un S NIFFER (Ejemplo:

Wireshark).

Half-dúplex: En ocasiones encontramo s sistemas que pueden transmitir en los dos sentidos, pero no de forma si multánea.

Full dúplex: La mayoría de los sistemas y redes de comunicaciones modernos funcionan en modo dúplex permitiendo canales de env ío y recepción simultáneos. Podemos conseguir esa simultaneidad de varias formas: Empleo de frecuencias separadas (multiplexación en frecuen cia) o Cables separados


55

3.2. Red conmutada (con switches)

Cada equipo está en un dominio de colisión diferente . El ancho de

banda (10/100/1000 MHz) es para cada dispositivo (no compartido).


• En Full Duplex no hay colisiones.

• En Half duplex solo puede haber colisiones entre el switch

y el equipo.

• Distancia Máxima entre equipos con cobre = 100 metros.

Fibra 80 Km .

• Máximo switches en cascada = “Infinito” (solo afecta a los

tiempos de transmisión y el volumen Broadcast).

Arquitectura con switches

3.3. Red conmutada en anillo.

El objetivo es dotar al sistema de redundancia de medio físico (anillo).

El ancho de banda del anillo puede ser 100/1000 MHz). El anillo

puede hacerse en cobre o fibra.


• Distancia Máxima entre switches con fibra Multimodo a 100

MHz = 3 Km a 1000 MHz = 500 metros


56

• Distancia Máxima entre switches con cobre = 100 metros .

• Máximo numero de switches en un anillo = 50

3.4. Red conmutada en anillo y unión

El Objetivo es ampliar en distancia y/o en número los equipos a

conectar.


• Máximo numero de switches en un anillo = 50

• Máximo numero de anillos = “Infinito” (solo afecta a los

tiempos de transmisión y el volumen Broadcast).


57

3.5. Red conmutada en doble anillo

Utilizado en arquitecturas donde es necesaria no solo redundancia de

medio sino también de switches y de tarjetas Ethernet. Los anillos

pueden o no unirse entre ellos.


• Máximo número de switches por anillo = 50

3.6. Red conmutada en doble anillo y unión

Utilizado en arquitecturas donde es necesaria no solo redundancia de

medio sino también de switches y de tarjetas Ethernet.

Los anillos pueden o no unirse entre ellos. También permite ampliar

en distancia y/o en número los equipos a conectar.


58


o Máximo número de switches en un anillo = 50

o Máximo número de anillos = “Infinito” (solo afecta a los tiempos

de transmisión y el volumen Broadcast).


59

Notas


60

4. Web Server

4.1 Introducción al Web Server.

Ethernet TCP/IP es un estándar de comunicación universal, rápido

y evolutivo que dispone de servicios adaptados a los automatismos

industriales.

Las múltiples posibilidades de la mensajería Modbus en Ethernet

TCP/IP y la fiabilidad de los intercambios permiten realizar al mismo

tiempo arquitecturas modulares y la gestión de los equipos en el

núcleo del automatismo.

A partir de un sencillo navegador de Internet , un servidor Web

básico (integrado en una CPU con puerto Ethernet integrado o en un

módulo de comunicación Ethernet) autoriza las siguientes funciones

“listas para utilizar”:

o Diagnóstico y mantenimiento a distancia de los prod uctos .

(estado del PLC, módulos E/S, …)

o Visualización y ajuste de los productos (lectura / escritura

de las variables, estado).

Con un módulo de red Ethernet más avanzado, el servidor Web

puede ofrecer además las siguientes funciones:

o Gestión de alarmas de autómata (sistema y aplicación) con

acuse de recibo parcial o global (páginas “listas para su uso”

de la función “Alarm Viewer”).

o Acceso y visualización de páginas Web creadas por e l

usuario . (páginas web personalizadas con posibilidad de

insertar imágenes, control/visualización de datos, applets Java

de WebCam,…)

El servidor Web integrado es un servidor de datos en t iempo real .

Todos los datos pueden presentarse en forma de páginas Web

estándar con formato HTML , por lo que se puede acceder a las

mismas con cualquier navegador de Internet capaz de ejecutar código

Java integrado.


61

Las funciones básicas que proporciona el servidor Web no

necesitan ninguna programación, ni en el autómata, ni en el PC

cliente que admite un navegador de Internet.

Basta con introducir la dirección IP del dispositiv o que lleva un

servidor Web (PLC, switch, pantalla, variador de ve locidad) a

visualizar/controlar para acceder a sus datos.

Se suele necesitar una contraseña para acceder a lo s datos de los

servidores Web. El nombre de usuario y contraseña d epende de los

dispositivos a los que se desea acceder y el nivel de acceso (si el dispositivo

dispone): Los PLC’s y los variadores de velocidad t ienen por defecto

(USER/USER) (FTP del Modicon M340: USER/USERUSER), las pantallas tienen

los nombres y contraseñas asignadas cuando se habil ita el Web Gate, las

pasarelas tienen por defecto (Admin, gateway) y los switches (user/public o

admin/private).

Los servicios proporcionados por un dispositivo Transparent Ready se

identifican mediante una letra que define el nivel del servicio Web,

seguida por un número que define el nivel del servicio de

comunicación Ethernet. La siguiente tabla especifica los servicios

proporcionados por cada clase de servicio Web (A, B, C o D):


62

Los servicios proporcionados por una clase superior incluyen todos

los servicios admitidos por una clase inferior.

Los servicios de comunicación Ethernet proporcionados, por un

dispositivo se definen mediante 3 clases, identificadas por un número.

La siguiente tabla muestra los servicios de comunicación Ethernet de

cada clase:

La elección de dispositivos Transparent Ready, se realiza en función

de los servicios proporcionados por un dispositivo.

Por ejemplo:

• Un producto de clase A10 es un dispositivo sin servicio Web y

con servicios Ethernet estándar.

• Un producto de clase C30 es un dispositivo con un servidor Web

configurable y servicios de comunicación Ethernet avanzados.


63

La tabla de selección siguiente puede utilizarse para elegir

dispositivos Transparent Ready de acuerdo con las clases de

servicios necesarios.

El módulo CPU (BMX P34 2030) del M340 tiene un Web Server para

el puerto Ethernet integrado, es de clase B10. Esto implica que este

dispositivo dispone de los servicios básicos como son:

o Diagnóstico de autómatas “Rack viewer”.

o Acceso a las variables y los datos del autómata “Data editor”.

En cambio, los módulos de comunicación de Ethernet BMX NOE

0100 y BMX NOE 0110 son clase B30 y C30 respectivamente.

Modicon M340 nos ofrece la posibilidad de conectarn os

remotamente utilizando simplemente un explorador We b. Insertando la IP que

le hemos asignado al M340 en el explorador Web como “http:\\ IP M340” ó a

través del puerto USB y con el cable de programació n USB, poniendo en el

explorador la IP interna “http:\\ 90.0.01”.


64


65

Manual Ethernet v2.2 version WEb

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