PTP (Precision Time Protocol) es un protocolo que permite sincronizar relojes con una precisión teórica de nanosegundos. PTP es un protocolo adecuado para todas las aplicaciones sensibles (energía, industria, audiovisual, finanzas, transporte, etc.). El protocolo funciona en redes locales, pero también puede operar a distancias muy largas. Esto lo hace especialmente útil para las redes extensas con varios sitios remotos.
Cuando una red se hace muy extensa, es posible que no todos los relojes sean utilizados para las mismas tareas y que no requieran la misma calidad de sincronización. Al no tener los recursos necesarios para dividir una red, es obligatorio mantener la precisión más elevada para todos los relojes, lo cual implica costes innecesarios. De hecho, el protocolo PTP solamente tiene un reloj patrón (GMC, del inglés Grand Master Clock) por red.
El concepto de dominio PTP
Para paliar este problema, PTP permite definir dominios en la red. Por defecto, todas las máquinas de la red forman parte del dominio 0. Sin embargo, es posible particionar la red al añadir otros dominios. El PTP puede definir hasta 256 dominios, del dominio 0 al dominio 255.
Cada dominio se identifica por el material como una red independiente y tiene así su propio GMC con el que los relojes esclavos del dominio se sincronizarán. Los diferentes dominios PTP pueden utilizar la misma red física. Los mensajes que provienen de un dominio diferente serán simplemente ignorados por las máquinas de un dominio PTP.
Los dominios en práctica
Cada dominio PTP puede verse como una subred temporal de la red física. Puesto que los dominios PTP están lógicamente aislados entre sí, el reloj patrón de un dominio no podrá sincronizar los relojes esclavos de un dominio que no es el suyo.
Los servidores de tiempo pueden gestionar dominios PTP siempre que utilicen al menos la versión 1 del protocolo. La primera versión del protocolo ha sido estandarizada en 2002 (norma IEEE 1588-2002 de la IETF), y la segunda en 2008 (IEEE 1588-2008).
Para definir el dominio al que pertenece un reloj, se utiliza el campo subdomain name en la primera versión del protocolo, y el campo domain name en las versiones ulteriores. Este campo se transmite en todos los mensajes PTP intercambiados, lo que permite a los equipos filtrar los mensajes destinados a otro dominio.
Ventajas e inconvenientes de separar dominios
Separar una red PTP en varios dominios presenta varias ventajas.
Puesto que cada dominio se configura independientemente, éste tendrá su propio GMC.
Esto acorta las distancias de sincronización y evita la necesidad de introducir retrasos adicionales. Sin embargo, puesto que cada dominio debe tener su propio GMC, esto implica que el sistema tenga varios relojes de gran precisión (al menos uno por dominio).
Además, ya que los dominios están aislados entre sí, el fallo de un GMC sólo afectará a un dominio. En cambio, si los diferentes dominios PTP comparten la misma red física, el fallo físico de un servidor de tiempo (router) afectará potencialmente a todos los dominios.
Las implicaciones de la segmentación lógica
Puesto que se trata de segmentación lógica y no física, un equipo puede pertenecer a varios dominios PTP al mismo tiempo. Esto permite paliar el aislamiento de los diferentes dominios. De hecho, un reloj puede tener un rol diferente en cada dominio. Un reloj puede ser esclavo para un dominio 1 y patrón para un dominio 2. Entonces, este reloj será actualizado por el GMC del dominio 1 y transmitirá sus sellados de tiempo en el dominio 2. Así, aunque el dominio 1 ignora los mensajes del dominio 2 y viceversa, se puede utilizar la hora del dominio 1 para sincronizar el dominio 2. Se puede utilizar esta solución temporalmente al fallar el GMC del dominio 2. El reloj que lo sustituye ya no está directamente conectado a un reloj de referencia pero simplemente al reloj patrón de otro dominio.
La superposición de los diferentes dominios hace posible vigilar los GMC de cada dominio, lo que permite detectar potenciales fallos. Si una máquina esclavo pertenece a todos los dominios, entonces recibirá todos los sellados de tiempo. Por consiguiente, si no todos los relojes están sincronizados, es posible saber cuál reloj patrón se desvía en el tiempo mediante un voto mayoritario.
Para concluir
Al configurar rigurosamente los dominios PTP de una red, se puede obtener una correspondencia entre una red temporal y las necesidades de sincronización de las aplicaciones del sistema. Esta configuración adicional es muy económica y garantiza la máxima eficacia de la red.
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