Protocolo de tiempo de red (NTP)
NTP proporciona sincronización horaria a través de una red basada en paquetes. Es muy importante comprender que depende de la aplicación de la aplicación qué protocolo se debe seleccionar. Además de este protocolo, también existe el Protocolo de tiempo de precisión (PTP).
Este artículo explica el principio funcional del protocolo NTP, ejemplos y aspectos destacados. La descripción que se proporciona aquí le permite comprender sus ventajas y le ayuda a elegir la solución adecuada a sus necesidades.
Snelle Koppelingen
1. General
2. NTP: estándar global del protocolo de tiempo de red (RFC 1305, 5905)
2.1 Principio de sincronización: NTP Unicast
2.1.1 DHCP o asignar direcciones IP manualmente
2.2 Principio de sincronización: multidifusión NTP
2.3 Sincronización de transmisiones
2.4 Comparación entre unidifusión y multidifusión
3. Definición de Estrato en la Sincronización horaria NTP
4. Aplicaciones para sincronización horaria vía red
4.1 Ejemplo en ferrocarriles, redes informáticas, hospitales.
4.2 Ejemplo en Industrias, Universidades, hospitales.
5. ¿Cómo puede apoyar MOBATIME?
6. Preguntas frecuentes sobre NTP
General
NTP (Protocolo de hora de red) es un paquete de software de dominio público que implementa el protocolo de red TCP/IP del mismo nombre. Iniciado en los años 1980 por Dave L. Mills, NTP tenía como objetivo lograr una sincronización horaria altamente precisa para computadoras a través de redes. Este protocolo, junto con sus algoritmos, se ha detallado en múltiples RFC y se ha optimizado continuamente. Hoy en día, se utiliza en todo el mundo y ofrece una precisión horaria de hasta nanos.econds. Sin embargo, la máxima precisión conseguida también depende del sistema operativo y del rendimiento de la red.
Actualmente hay dos versiones en uso, que se pueden mezclar: v3, la última versión estable compatible con muchos sistemas operativos, y v4, que ofrece mejoras y un mejor soporte para algunos sistemas. Además, una versión simplificada del protocolo, SNTP (Protocolo simple de tiempo de red), existe. SNTP utiliza la misma estructura de paquetes TCP/IP pero ofrece mucha menos precisión debido a algoritmos más simples. El software incluye un servicio en segundo plano que sincroniza la hora del sistema de una computadora con fuentes de referencia externas, como otros dispositivos de red o un radio reloj conectado.
La suite NTP también incluye herramientas para controlar y monitorear el estado de sincronización horaria, junto con documentación HTML completa.
2. Estándar global del protocolo de tiempo de red (RFC 1305, 5905)
NTP es un antiguo protocolo de Internet que todavía se utiliza ampliamente para distribuir el tiempo. Proporciona una forma sencilla de sincronizar todos los dispositivos a través de una red normal e incluso a través de Internet pública. Para garantizar una hora confiable en una red local, la mejor solución es colocar en la red un servidor NTP, que esté conectado a una antena GNSS. Mientras que los relojes, los sistemas de control de acceso y otros sistemas similares necesitan tiempo, la precisión es suficiente. El beneficio es su robustez y su capacidad para funcionar con equipos de TI estándar.
Utiliza el protocolo de datagramas de usuario UDP para transmitir las solicitudes y respuestas. NTP admite tres modos diferentes.
2.1 Principio de sincronización – NTP Unicast
Para sincronizar su reloj con un servidor remoto, el cliente debe calcular el tiempo de retraso de ida y vuelta y el desplazamiento. El retraso de ida y vuelta se calcula como
donde
t0 es la marca de tiempo del cliente de la transmisión del paquete de solicitud,
t1 es la marca de tiempo del servidor de la recepción del paquete de solicitud,
t2 es la marca de tiempo del servidor de la transmisión del paquete de respuesta y t3 es la marca de tiempo del cliente de la recepción del paquete de respuesta.
Por lo tanto
t3 - t0 es el tiempo transcurrido en el lado del cliente entre la emisión del paquete de solicitud y la recepción del paquete de respuesta y t2 - t1 es el tiempo que el servidor esperó antes de enviar la respuesta. El desplazamiento θ está dado por
La sincronización es correcta cuando tanto la entrada como la salida rutas entre el cliente y el servidor tienen un retardo nominal simétrico.
2.1.1 DHCP o asignar direcciones IP manualmente
El Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP) permite que un servidor asigne la configuración de red a los clientes.
Red con servidor DHCP:
Si en una red con Unicast hay disponible un servidor DHCP, los dispositivos finales, como por ejemplo relojes, se pueden conectar simplemente a un conmutador/enrutador y los parámetros de red y las direcciones del servidor se asignan automáticamente.
Red sin servidor DHCP:
Si no hay ningún servidor DHCP disponible, se requiere un software de administración como MOBA-NMS (Sistema de administración de red). Este software se puede utilizar para configurar los dispositivos finales manualmente.
2.2 Principio de sincronización – NTP Multicast
La multidifusión es un tipo de difusión, pero sólo para un grupo definido de dispositivos finales. Los dispositivos finales registran su pertenencia al grupo con una dirección IP ficticia a través de IGMP (Protocolo de administración de grupos de Internet) en el conmutador o enrutador. El conmutador/enrutador registra a qué puerto debe enviar qué paquetes de multidifusión. Este tipo de sincronización horaria supone una carga mínima para la red, ya que la comunicación sólo se produce en una dirección y sólo con los participantes del mismo grupo multicast.
Definiciones de multidifusión:
– Los clientes se unen a un grupo y “escuchan” la dirección del grupo
– Los clientes no necesitan una dirección IP
– Los clientes no necesitan una dirección IP.
– El servidor envía datos a la dirección del grupo.
– Comunicación unidireccional
– La dirección del grupo es una dirección IP en el rango de 224.0.0.0 a 239.255.255.255
2.3 Sincronización de transmisiones
La sincronización mediante transmisión no es importante en la práctica, ya que la mayoría de las redes no permiten la comunicación por transmisión. La comunicación por difusión puede suponer una carga bastante pesada para las redes, ya que los paquetes se envían a todos los clientes. Esto no es deseable en muchos casos.
Definiciones de transmisión:
– Los mensajes se envían a todos los clientes dentro de la misma red.
– Dirección IP reservada: 255.255.255.255
– Los clientes son desconocidos para el servidor.
– Comunicación unidireccional
2.4 Comparación entre unidifusión y multidifusión
Multicast
- El reloj maestro envía periódicamente información de hora y, opcionalmente, de zona horaria en una dirección de grupo configurada. Todos los relojes esclavos que están configurados con la misma dirección de grupo reciben la información y muestran la hora correspondiente.
- No es necesaria administración/asignación de direcciones IP.
- No es necesaria ninguna configuración adicional. Los relojes esclavos se pueden identificar a través de su dirección MAC única (impresión en la etiqueta MAC).
- Prácticamente ninguna carga de red (1 paquete llega a todo el grupo). Comunicación unidireccional.
- Los retrasos en la red influyen en la precisión de los relojes esclavos (cambio WLAN / LAN: 100 ms posibles)
- Los paquetes con direcciones de multidifusión se pueden enviar a través de los límites de la red (enrutador) mediante IGMP. Posiblemente, se necesite un reloj maestro por subred si el enrutador no admite multidifusión.
Unidifusión
- Cada reloj esclavo consulta periódicamente la hora y, opcionalmente, la información de zona horaria del reloj maestro.
- Cada reloj esclavo tiene una dirección IP propia que debe ser asignada ya sea a través de un servidor DHCP o del administrador de red.
- Los relojes esclavos se pueden identificar mediante su dirección IP única o su dirección MAC única (impresa en la etiqueta MAC). Es posible hacer ping ICMP a la dirección IP.
- Carga de red significativamente mayor debido al "sondeo" de la información por parte de los clientes. Comunicación bidireccional.
- Posibilidad de compensación del tiempo de ejecución. Por lo tanto, los retrasos de la red ya no tienen ninguna influencia en la precisión, siempre que los retrasos sean simétricos.
- Los paquetes con direcciones de unidifusión se envían a través de los límites de la red (enrutador).
3. Definición de Estrato en la Sincronización de Tiempo NTP
NTP utiliza un sistema jerárquico de niveles de fuentes de reloj. Cada nivel de esta jerarquía se denomina estrato y se le asigna un número de capa que comienza con cero en la parte superior. El nivel del estrato define su distancia desde el reloj de referencia. Es importante señalar que el estrato no es una indicación de calidad o confiabilidad. Esta definición de estrato también es diferente de la noción de estratos de reloj usado en telecosistemas de comunicación.
Las flechas amarillas indican una conexión directa; las flechas rojas indican una conexión de red.
Los relojes GNSS suelen considerarse relojes de estrato 0. Esto significa que un servidor NTP, sincronizado por un receptor de señal horaria GNSS, representa un reloj de estrato 1.
➡️ Puedes encontrar más información sobre GNSS en este artículo.
4. Aplicaciones para la sincronización horaria vía red
4.1 Ferrocarriles, redes informáticas, hospitales
Servidor horario principal en diseño redundante (opcional), sincronizado por GPS. Los servidores de hora local se utilizan en las distintas estaciones (ubicaciones). El LAN Los relojes normalmente son sincronizados por los servidores de hora locales. En caso de fallo, también se pueden sincronizar directamente desde el servidor horario principal.
4.2 Industrias y Universidades
El servidor horario principal, sincronizado por GPS, sincroniza toda la red. Los servidores de hora local se utilizan en las distintas estaciones (ubicaciones). Los relojes locales de ajuste automático suelen estar sincronizados con MOBAlínea a través de una línea de 2 hilos.
5. ¿Cómo puede apoyar MOBATIME?
MOBATIME proporciona NTP y PTP productos, que ofrece interfaces de alta precisión como PRC, PTP IEEE1588 V2, NTP, etc. con la ventaja de precisión en exactitud y trazabilidad. Grandmasters y Time Server están equipados con osciladores atómicos o de cristal para proporcionar soluciones de tiempo, pulso, fase y frecuencia compatibles con la sincronización utilizando el Sistema de navegación por satélite global para una red de infraestructura mediana o grande.
Servidores de tiempo NTP sincroniza tus redes con alta precisión y confiabilidad. Todos los sistemas de la red informática tienen la hora exacta gracias a la sincronización mediante el protocolo de hora de red. De este modo, los eventos se pueden ordenar cronológicamente gracias a marcas de tiempo precisas.
– Tiempo de alta precisión para todos los entornos de red
– Servidor de hora del protocolo de hora de red para varios aplicaciones
– Servidor de tiempo combinado Reloj maestro para uso en sistemas de reloj complejos
6. Preguntas frecuentes sobre NTP
In modo de multidifusión, el número de clientes es prácticamente ilimitado, ya que los paquetes de tiempo NTP se envían a todos los clientes simultáneamente. Los servidores NTP modernos pueden procesar varios cientos de solicitudes por segundo.ecoy sin pérdida de precisión, que en la mayoría de los casos es suficiente para atender a cientos de clientes. Si los intervalos de tiempo se establecen de forma diferente para los clientes, se pueden conectar fácilmente mil o más clientes.
