Network Time Protocol(NTP)

A sincronização de relógios desempenha um papel fundamental em qualquer rede, mas é muitas vezes adicionado como uma reflexão tardia, contudo, pode significar a diferença entre um “troubleshooting” correto a um conflito em minutos e conseguindo uma visão do porquê o servidor está figurativamente em chamas. Para instituições financeiras e científicas, sincronização de tempo deve ter precisão de um bilionésimo – ou em algum caso específico, até trilionésimo – de um segundo, mas até organizações comerciais e industriais estão começando a empurrar para uma precisão de sincronização na faixa de menos de milissegundos.

Por que não podemos simplesmente atualizar nossos computadores para servidores “NTP” públicos em “NIST”, onde roda um dos relógios mais precisos do mundo, e chamá-lo um dia? Infelizmente, latência existe em qualquer lugar, fazendo uma “sincronização perfeita” impossível. A velocidade da luz é rápida – no vácuo, um photon pode rodar nosso mundo mais de sete vezes por segundo – e embora viaje aproximadamente 31% mais lento que uma internet fibra ótica, você poderia facilmente transmitir um único bit de dados do outro lado do mundo em menos de um décimo de segundo.

Contudo, todos nós sabemos que esse mundo ideal não existe. Adicionar switches, roteadores e outras infraestruturas de rede, e aquele décimo de segundo se multiplica várias vezes. Sem equipamento especializado, sua rede fica repentinamente desligada por quase um segundo de “NIST” nos Estados Unidos ou “NPM” no Reino Unido.

Ainda mais preocupante é a sincronização de clientes diferentes na mesma rede, imagine uma instituição financeira que tem exatamente 100 ações da Empresa X. Grandes novidades sobre a Empresa X; e a instituição financeira vende essas 100 ações não a apenas um investidor, mas a vários no espaço de um segundo, mas como os servidores da instituição não estão sincronizados entre si, não há como saber qual pedido de compra veio primeiro.

Network Time Protocol(NTP)

NTP, ou Network Time Protocol, tem sido amplamente adotado como um meio de cronometragem da rede, e está atualmente em sua quarta versão principal, o sistema hierárquico tem diferentes camadas chamadas de “strata”. Dispositivos Stratum 0 na parte superior incluem relógios atômicos, como aqueles em satélites GNSS.

Stratum 1, ou servidores de horário primários, cada um tem uma conexão direta individual com um relógio Stratum 0, alcança a sincronização de nível de microssegundo com relógios Stratum 0, e conecta a outro servidor Stratum 1 para testes rápidos de sanidade e backup de dados. Os servidores Stratum 2 podem se conectar a vários servidores de horário primários para uma sincronização mais estreita e maior precisão, e assim por diante, NTP suporta até um máximo de 15 estratos, mas qualquer estrato diminui ligeiramente a sincronização do cliente do Stratum 0.

Uma marca temporal de 64 bits conforme implementado atualmente é dividido em duas partes iguais de 32 bits:

• A primeira metade conta o número de segundos até pouco mais de 136 anos
• A segunda metade expressa frações de segundo até a escala de picossegundos

Uma atualização proposta para marcas temporais de 128 bits para NTPv4 aumentaría a escala de tempo para pouco menos de 600 bilhões de anos e a resolução de tempo para menos de um femtossegundo.

Precision Time Protocol(PTP)

PTP, ou Precision Time Protocol, é outro padrão de sincronização de tempo baseado em rede, mas em vez de sincronização de nível de milissegundo, Redes PTP objetivam alcançar sincronização de nível de nanossegundo ou mesmo picossegundo. Para a maioria das aplicações comerciais e industriais, o NTP é mais do que preciso o suficiente, mas se você precisar de sincronização e marca temporal ainda mais rigorosas, você precisará migrar para um servidor PTP.

Por que a marca temporal PTP é tão precisa? Ele usa marca temporal de hardware em vez de software e, como qualquer outro instrumento científico fino, o equipamento PTP é dedicado a um propósito especializado: manter os dispositivos sincronizados, por essa única razão, as redes PTP têm resoluções de tempo muito mais nítidas, e, ao contrário do NTP, os dispositivos PTP irão, na verdade, registrar a marca temporal da quantidade de tempo que as mensagens de sincronização passam em cada dispositivo, o que leva em conta a latência do dispositivo.

Cada sequência PTP envolve uma série de quatro mensagens entre mestre e escravo.

• A mensagem de sincronização inicial do mestre para o escravo
• Uma mensagem de sincronização de acompanhamento do mestre para o escravo
• Uma mensagem de solicitação de atraso do escravo para o mestre
• Uma mensagem final de resposta de atraso do mestre para o escravo

Esta sequência produz quatro marcas temporais diferentes:

• T1 quando o mestre envia a mensagem de sincronização inicial
• T2 quando o escravo recebe a mensagem de sincronização inicial
• T3 quando o escravo envia a solicitação de atraso
• T4 quando o mestre recebe o pedido de atraso

O mestre envia todas as quatro marcas temporais para o escravo durante a fase de resposta de atraso, e o escravo é capaz de calcular a latência da rede entre o mestre e o escravo em ambas as direções. Tendo hardware especializado para buscar marcas temporais do relógio local, os dispositivos escravos podem evitar latência extra introduzida pelo sistema operacional local.

As redes NTP têm latência extra e menos precisão simplesmente porque são baseadas em software, e todas as solicitações de marca temporal têm que esperar pelo sistema operacional local. Para a maioria das empresas, o NTP fornece uma resolução de tempo nítida o suficiente para resolver conflitos em tempo hábil,mas certas organizações, incluindo os laboratórios de física acima mencionados, requerem um nível muito maior de sincronização, Regido pelo IEEE 1588 standard, nossos servidores de horário GMR1000 e GMR5000 PTP Grandmaster:

• Suporta várias saídas, incluindo PTP, NTP, PPS, PPO, 10MHz, SMPTE, IRIG-B, IRIG-A, IRIG-E, NMEA 0183, NENA
• Fornece precisão de até 15 nanossegundos do UTC
• Oferece configuração SSH com criptografia AES256
• Inclui compatibilidade de rede IPv4 / IPv6
• Pode funcionar como cliente e / ou servidor NTP

Por que se preocupar com um servidor de hora em tudo?

O registro de marca temporal e a sincronização do cliente são vitais para sua rede, mas alguns engenheiros de rede ainda acham que podem simplesmente sincronizar seus servidores com um relógio público da Internet. Embora seja perfeitamente adequado para dispositivos de consumo como smartphones, relógios de internet são inadequados para redes empresariais por um motivo simples: segurança.

Para conectar seu servidor a um relógio de internet, é necessário primeiro abrir a porta 123 em seu firewall. Será que algo horrível vai acontecer como resultado? Não sabemos, mas não sabemos da mesma forma que não sabemos se um ladrão vai invadir porque você deixou a porta da frente destrancada de sua casa. Porque correr o risco?

Um servidor NTP dedicado mantém sua rede segura enquanto fornece um registro de marca temporal mais preciso.

O que acontece se meu servidor de horário for desconectado?

Nenhuma rede é perfeita e tudo o que você pode esperar fazer é minimizar o tempo de inatividade em vez de eliminá-lo, Se o seu servidor de horário NTP ou PTP não for capaz de se conectar a um satélite GPS ou outra entrada por qualquer motivo, você pode ter certeza de que ele continuará sincronizando seus dispositivos e mantendo um registro de data e hora preciso.

Por exemplo, nosso servidor NTP100-GPS NTP tem uma estabilidade remanescente de 3 segundos por ano, o que significa que seu servidor ainda será sincronizado dentro de 3 segundos do UTC após um ano inteiro no escuro. O modelo de alta estabilidade com um oscilador de cristal controlado por forno apresenta uma estabilidade remanescente ainda maior de 250 milissegundos por ano – isso é menos de 1 milissegundo por dia. Nossa opção de oscilador HSO-3, que só está disponível em nosso GMR5000 NTP Server e PTP Grandmaster, reduz ainda mais a deriva para um máximo de 1 milissegundo por ano.