Protocolo EtherNet/IP fundamentos

EtherNet/IP, abreviatura de Ethernet Industrial Protocol, es un protocolo de red industrial abierto que adapta el protocolo CIP (Common Industrial Protocol) a la capa física y de enlace de datos de Ethernet estándar, permitiendo comunicación en tiempo real y configuración de dispositivos en entornos de automatización con una tasa de transferencia típica de 100 Mbit/s.

Arquitectura del protocolo

EtherNet/IP distribuye sus servicios de comunicación en un modelo híbrido TCP/IP que asigna funciones distintas a la capa de transporte: el tráfico crítico de E/S utiliza UDP para minimizar latencia mediante mensajería implícita, mientras que las tareas de configuración y diagnóstico viajan sobre TCP con mensajería explícita. El protocolo implementa el CIP en las capas superiores (sesión, presentación y aplicación del modelo OSI), encapsulando datos de automatización mediante un modelo orientado a objetos común a otras redes de ODVA como DeviceNet y ControlNet.

Capa OSI	Protocolo implementado	Función principal
Aplicación (7)	CIP	Perfiles de dispositivo y objetos específicos
Presentación (6)	CIP	Formato de datos y traducción de tipos
Sesión (5)	CIP	Establecimiento y manejo de conexiones
Transporte (4)	TCP / UDP	Control de flujo (TCP) o prioridad de tiempo real (UDP)
Red (3)	IP	Enrutamiento y direccionamiento lógico
Enlace de datos (2)	Ethernet	Control de acceso al medio (MAC) y tramas
Física (1)	Ethernet (IEEE 802.3)	Señalización eléctrica/óptica y cableado

Mensajería implícita y explícita

El protocolo define dos mecanismos de intercambio de datos diferenciados por su propósito y recurso de transporte. La mensajería implícita transfiere datos de entrada/salida en tiempo real con baja sobrecarga mediante paquetes UDP, usando identificadores de conexión predefinidos y sin necesidad de interpretar comandos. La mensajería explícita emplea TCP para solicitudes y respuestas con estructura solicitud/servicio, transportando comandos como lectura y escritura de parámetros, configuración y carga de programas, donde cada mensaje incluye un código de servicio, clase, instancia y atributo CIP.

Característica	Mensajería implícita (I/O)	Mensajería explícita
Transporte	UDP	TCP
Formato de datos	Solo datos de E/S predefinidos	Comandos y datos estructurados
Uso típico	Control de procesos cíclico	Configuración y diagnóstico
Tamaño máximo de paquete	Hasta 1 472 bytes (Ethernet) / 1 472 bytes	Hasta 65 535 bytes teórico, limitado por MTU
Conexión	Unicast o multicast	Punto a punto (unicast)

Parámetros de comunicación

Los parámetros de conexión determinan la frecuencia y el disparador de transmisión de los paquetes de mensajería implícita. El tipo de disparo puede ser cíclico, por cambio de estado o bajo demanda (polled), y la tasa de actualización se configura en el origen de la conexión. La infraestructura utiliza el puerto 44818 para mensajería explícita TCP y el puerto 2222 para mensajería implícita UDP.

Parámetro	Valor típico / Rango	Descripción
Puerto TCP explícito	44818	Usado para configuración y programación
Puerto UDP implícito	2222	Usado para mensajería de E/S cíclica
Intervalo de paquete solicitado (RPI)	0.5 ms a 3 200 ms	Frecuencia de actualización de datos implícitos
Tiempo de espera de conexión (timeout)	Multiplicador de RPI, típico 4x a 16x	Tiempo antes de declarar pérdida de conexión
MTU estándar Ethernet	1 500 bytes	Tamaño máximo de trama sin jumbo frames

Topologías y medios físicos

EtherNet/IP opera sobre infraestructura Ethernet comercial estándar, soportando topología en estrella mediante switches, topología en anillo a nivel de dispositivo (DLR) y configuración lineal. El protocolo es independiente del medio físico, funcionando sobre cobre y fibra óptica con las mismas limitaciones de alcance definidas por las variantes de IEEE 802.3.

Medio físico	Velocidad nominal	Distancia máxima por segmento
Cobre par trenzado Cat5e/6 (100BASE-TX)	100 Mbit/s	100 m / 328 ft
Cobre par trenzado Cat6a/7 (1000BASE-T)	1 000 Mbit/s	100 m / 328 ft
Fibra multimodo 62.5/125 µm (100BASE-FX)	100 Mbit/s	2 000 m / 6 562 ft
Fibra monomodo 9/125 µm (1000BASE-LX)	1 000 Mbit/s	10 000 m / 32 808 ft

Modos de transporte de datos

Los adaptadores EtherNet/IP pueden consumir y producir datos a través de varios modos de transporte que definen cómo y cuándo se envían los paquetes. El modo más determinista es el multicast cíclico, donde el productor emite datos a un grupo multicast a intervalos fijos; alternativamente, el modo cambio de estado (COS) transmite únicamente ante una variación en los datos de E/S, y el modo polled envía datos como respuesta a una solicitud explícita del escáner.

Modo de transporte	Disparador de transmisión	Uso típico
Cíclico	Temporizador RPI fijo	Control de movimiento de alta velocidad
Cambio de estado (COS)	Flanco de cambio en los datos	Reducción de tráfico en entornos con cambios esporádicos
Polled (bajo demanda)	Solicitud del escáner	Peticiones de diagnóstico o eventos no críticos
Multicast	Transmisión a grupo de nodos	Control de E/S distribuida desde un único productor

Comparativa con otros protocolos industriales

EtherNet/IP compite directamente con otros protocolos de Ethernet industrial basados en estándares de la IEC 61158. Frente a Modbus TCP, añade un modelo de objetos CIP integral y comunicación productor/consumidor; respecto a PROFINET Io, la diferencia radica en que EtherNet/IP encapsula CIP sobre TCP/UDP estándar sin requerir un controlador de acceso al medio modificado ni hardware especial para tiempo real estricto.

Protocolo	Mensajería en tiempo real	Transporte	Topología en anillo
EtherNet/IP	UDP implícito + CIP Sync (IEEE 1588)	TCP/UDP estándar	DLR nativo a nivel de dispositivo
Modbus TCP	No nativa (sondeo maestro-esclavo)	TCP	Dependiente de switch gestionado
PROFINET Io	IRT con hardware dedicado o RT con software	Ethertype propietario	MRP (Media Redundancy Protocol)
EtherCAT	Procesamiento de trama sobre la marcha	Ethertype propietario	Anillo lógico con puerto cerrado

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Cuál es la diferencia entre mensajería implícita y explícita en EtherNet/IP?

La mensajería implícita utiliza UDP para intercambiar datos de entrada/salida en tiempo real sin comandos embebidos, mientras que la mensajería explícita opera sobre TCP con estructura solicitud/respuesta para leer o escribir parámetros, configurar dispositivos y transferir programas.

¿Qué puertos debo abrir en el firewall para una red EtherNet/IP?

Se deben permitir el puerto 44818 TCP para mensajería explícita y el puerto 2222 UDP para mensajería implícita. Además, es necesario habilitar el tráfico multicast UDP en el rango de direcciones IP que utilice la aplicación.

¿Es posible ejecutar EtherNet/IP sobre infraestructura Ethernet de oficina?

Sí, EtherNet/IP opera sobre hardware Ethernet estándar compatible con IEEE 802.3, aunque en entornos de oficina se recomienda segmentar el tráfico mediante VLANs y switches gestionados que soporten IGMP snooping para evitar la inundación de paquetes multicast en toda la red.

¿Qué es CIP y por qué es relevante para EtherNet/IP?

CIP (Common Industrial Protocol) es un protocolo de aplicación orientado a objetos gestionado por ODVA que proporciona perfiles de dispositivo estandarizados y servicios comunes a varias redes, permitiendo que EtherNet/IP comparta el mismo modelo de datos y configuración que DeviceNet y ControlNet.

¿EtherNet/IP soporta topología en anillo?

Sí, el protocolo define el DLR (Device Level Ring), un mecanismo de redundancia de capa 2 que permite conectar dispositivos en anillo para mantener la comunicación ante un único fallo de cable o nodo, con tiempos de recuperación inferiores a 3 ms para 50 nodos.

¿Se puede usar EtherNet/IP con direcciones IP públicas?

Técnicamente es posible, pero es una práctica no recomendada por razones de seguridad y determinismo. El protocolo está diseñado para redes de control aisladas o correctamente segmentadas, y la exposición a Internet introduce latencia impredecible y vulnerabilidades a ataques informáticos.

Fuentes consultadas

• engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/p-id-piping-instrumentation-diagram-d_466.html
• plcacademy.com: https://www.plcacademy.com/category/plc-basics/
• automationdirect.com: https://www.automationdirect.com/videos/video?videoToPlay=O88HPpYBSlc