TCP/IP

TCP/IP n'est pas un protocole, mais deux qui fonctionnent ensemble. IP (Internet Protocol) gère le routage, décomposant les données en paquets et les envoyant à travers les réseaux vers leurs adresses de destination. TCP (Transmission Control Protocol) fonctionne au-dessus d'IP et garantit que ces paquets arrivent dans l'ordre et sans perte, renvoyant automatiquement ceux qui manquent. Ensemble, ils forment l'épine dorsale de presque toutes les communications de réseau industriel modernes, des systèmes d'automatisation d'usine à la surveillance et au diagnostic à distance.

IP fonctionne à la couche 3 du modèle OSI, attribuant des adresses uniques (IPv4 utilise des adresses 32 bits, IPv6 utilise des adresses 128 bits) aux appareils et déterminant comment les paquets traversent les routeurs et les segments de réseau. TCP fonctionne à la couche 4, établissant des connexions entre les applications, gérant le contrôle de flux et gérant la retransmission des données corrompues ou perdues. D'autres protocoles comme UDP fonctionnent également au-dessus d'IP, mais ignorent les garanties de fiabilité de TCP en faveur de la vitesse, ce qui rend UDP courant dans les systèmes en temps réel où une perte occasionnelle est acceptable, mais la latence est critique.

Déploiement industriel et variantes

Dans les environnements industriels, TCP/IP fonctionne sur des câbles Ethernet et des liaisons sans fil, formant la base de protocoles comme Modbus TCP, EtherCAT et PROFINET. Les réseaux d'usine utilisent généralement des plages d'adresses IP privées (10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16) pour isoler les systèmes de contrôle de l'internet public. Cependant, cet isolement peut créer des risques de sécurité si les appareils exposent des services sans authentification, et les applications de contrôle en temps réel exigent une conception de réseau minutieuse car TCP/IP n'offre aucune garantie de latence déterministe.

La paire de protocoles est sans connexion au niveau IP (chaque paquet est indépendant) mais orientée connexion au niveau TCP (un circuit virtuel est établi avant que les données ne circulent). Cette inadéquation signifie que les applications doivent tenir compte des délais réseau, du réordonnancement des paquets dans de rares cas et de la surcharge du mécanisme de poignée de main et d'accusé de réception de TCP. Dans les systèmes hérités exécutant des protocoles de bus de terrain comme PROFIBUS ou Modbus RTU, les passerelles TCP/IP se connectent à Ethernet, permettant à ces anciens appareils de communiquer avec les réseaux modernes.

Les modes de défaillance incluent la congestion du réseau (TCP se retire et retransmet, augmentant la latence), les boucles de routage (provoquant une perte de paquets jusqu'à résolution) et l'arrivée de paquets en double si les accusés de réception sont perdus et qu'une retransmission se produit. De nombreuses installations TCP/IP industrielles ajoutent désormais des couches de redondance, telles que le protocole de redondance parallèle (PRP) ou la redondance transparente à haute disponibilité (HSR), pour éliminer les points de défaillance uniques dans les boucles de contrôle critiques.