Para sincronizar relojes a través de una red local (LAN), es importante medir el tiempo de transmisión introducido por los factores técnicos y de uso de la red.
Cuando una máquina recibe un mensaje con un sellado de tiempo que proviene de un reloj patrón, se introduce un tiempo de transmisión por la distancia a este reloj. De hecho, si este mensaje recorre un metro de fibra óptica o al contrario, varios centros de datos diferentes, entonces el tiempo de transmisión puede variar. Así, resulta imprescindible conocer esta latencia para sincronizar su reloj correctamente.
¿Cuáles son las fuentes de latencia en el protocolo PTP?
Son numerosos los factores que afectan la latencia en una red. He aquí los principales:
- La red física. La latencia que introduce este factor es estática y se puede controlar puesto que sólo depende de las características de hardware.
- El número de routers y de conmutadores atravesados por el mensaje.
- El tráfico de la red. De hecho, un paquete de red puede estar bloqueado en un router o un conmutador debido a un tráfico muy importante y a las reglas de QoS (Calidad de Servicio) implementadas. No se trata de un fenómeno frecuente pero éste puede introducir una latencia muy importante.
¿Latencia simétrica o asimétrica?
Una latencia puede ser simétrica o asimétrica. En el caso de una latencia asimétrica, resulta más difícil obtener el nivel de precisión máximo. El protocolo PTP (Precision Time Protocol) se conoce como uno de los protocolos más precisos. Incorpora un mecanismo para calcular el tiempo de transmisión y así ajustar su reloj durante una sincronización. También viene equipado con un campo específico (correction field) que permite que el protocolo resista a las latencias asimétricas.
Calcular la latencia en el protocolo PTP o ¿Cómo ajustar la latencia de los servidores receptores?
El mecanismo de cálculo de la latencia de PTP utiliza los mensajes SYNC, FOLLOW_UP, DELAY_REQ y DELAY_RESP.
El servidor que necesita sincronizar los relojes de sus clientes envía un mensaje SYNC para empezar la sincronización. El mensaje se envía al marco de tiempo t1. El cliente recibe el mensaje en el tiempo t2. En caso de que el servidor no pueda enviar el marco de tiempo t1 directamente en el mensaje SYNC, envía enseguida un mensaje FOLLOW_UP con el marco de tiempo t1 para que el cliente lo tenga en cuenta.
Entonces, el cliente envía un mensaje DELAY_REQ al servidor en el tiempo t3. El servidor recibirá este mensaje en el tiempo t4. Este último envía de nuevo el mensaje DELAY_RESP al cliente en el tiempo t4’.
Así, el cliente puede calcular el tiempo de transmisión de ida y vuelta entre él y el servidor y utilizarlo para ajustar su reloj durante la sincronización.
Este intercambio de mensajes se ilustra en la figura 1 - Mecanismo de cálculo del tiempo de transmisión en PTP.
A la derecha del receptor (Slave Clock) se pueden ver las marcas de tiempo que conoce el receptor cada vez que se envía y se recibe un mensaje.
Con estas 4 marcas de tiempo, el receptor puede calcular el tiempo de transmisión entre él y el servidor generador (Master Clock) y utilizar este cálculo para corregirlo.
Para ello, el receptor va a calcular un desfase (offset) que aplicará a su reloj. Este desfase es ½ (t2 – t1 – t4 + t3). El cálculo es correcto si el tiempo de transmisión es simétrico.
Las aplicaciones dentro de una infraestructura de red PTP
A veces, el tiempo de transmisión no es simétrico. Es lo que sucede cuando los intercambios entre el servidor y el cliente PTP atraviesan varios routers o conmutadores que no son compatibles con PTP. Cada equipo analiza el paquete y lo propaga por la red. Este tiempo de procesamiento genera un tiempo de transmisión adicional que no es idéntico para cada paquete.
En el caso de una infraestructura de red PTP, dos periféricos claves permiten distribuir la hora a los diferentes equipos, garantizando una sincronización precisa.
- El Boundary Clock (BC). Este dispositivo actúa como una referencia horaria para los dispositivos receptores. De hecho, puede generar los paquetes de sincronización.
- El Transparent Clock (TC). Este dispositivo mide el tiempo necesario para que un paquete atraviese la red. Entonces, el TC añade este tiempo de propagación en el campo de corrección (correction field). El cliente conoce entonces la parte del tiempo de transmisión dinámico atribuible al tiempo de procesamiento de los mensajes y puede tenerla en cuenta para sincronizar su reloj con el del servidor.
En una infraestructura de red PTP, cada componente desempeña un papel crucial. Así, es esencial preparar y definir la arquitectura cuidadosamente para asegurar una sincronización horaria fiable y coherente en la red entera.
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