TCP/IP

TCP/IP no es un solo protocolo, sino dos que trabajan juntos. IP (Internet Protocol) se encarga del enrutamiento, dividiendo los datos en paquetes y enviándolos a través de las redes a sus direcciones de destino. TCP (Transmission Control Protocol) se ejecuta sobre IP y asegura que esos paquetes lleguen en orden y sin pérdidas, reenviando automáticamente cualquier paquete que se pierda. Juntos forman la columna vertebral de casi toda la comunicación de red industrial moderna, desde los sistemas de automatización de fábricas hasta la monitorización y el diagnóstico remotos.

IP trabaja en la capa 3 del modelo OSI, asignando direcciones únicas (IPv4 usa direcciones de 32 bits, IPv6 usa 128 bits) a los dispositivos y determinando cómo los paquetes atraviesan los enrutadores y los segmentos de red. TCP opera en la capa 4, estableciendo conexiones entre aplicaciones, gestionando el control de flujo y manejando la retransmisión de datos corruptos o perdidos. Otros protocolos como UDP también se ejecutan sobre IP, pero omiten las garantías de fiabilidad de TCP en favor de la velocidad, lo que hace que UDP sea común en sistemas en tiempo real donde la pérdida ocasional es aceptable, pero la latencia es crítica.

Implementación industrial y variantes

En entornos industriales, TCP/IP se ejecuta sobre cables Ethernet y enlaces inalámbricos, formando la base de protocolos como Modbus TCP, EtherCAT y PROFINET. Las redes de fábrica suelen utilizar rangos de direcciones IP privadas (10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16) para aislar los sistemas de control de la internet pública. Sin embargo, este aislamiento puede crear riesgos de seguridad si los dispositivos exponen servicios sin autenticación, y las aplicaciones de control en tiempo real exigen un diseño de red cuidadoso porque TCP/IP no ofrece garantías de latencia determinista.

El par de protocolos no tiene conexión a nivel IP (cada paquete es independiente), pero está orientado a la conexión a nivel TCP (se establece un circuito virtual antes de que fluyan los datos). Esta falta de coincidencia significa que las aplicaciones deben tener en cuenta los retrasos de la red, la reordenación de paquetes en casos raros y la sobrecarga del esquema de saludo y acuse de recibo de TCP. En los sistemas heredados que ejecutan protocolos de bus de campo como PROFIBUS o Modbus RTU, las pasarelas TCP/IP se conectan a Ethernet, lo que permite que esos dispositivos más antiguos se comuniquen con las redes modernas.

Los modos de fallo incluyen la congestión de la red (TCP retrocede y retransmite, aumentando la latencia), los bucles de enrutamiento (causando pérdida de paquetes hasta que se resuelven) y la llegada de paquetes duplicados si se pierden los acuses de recibo y se produce la retransmisión. Muchas instalaciones industriales de TCP/IP ahora añaden capas de redundancia, como el Protocolo de Redundancia Paralela (PRP) o la Redundancia Sin Fisuras de Alta Disponibilidad (HSR), para eliminar puntos únicos de fallo en los bucles de control de misión crítica.