Para las operaciones de software o industriales de numerosos sectores económicos, es importante asegurarse que las máquinas de una red informática estén correctamente sincronizadas. Existen varias maneras de sincronizar la hora de las máquinas en la red. Para ello, se utiliza protocolos de sincronización horaria que permiten sincronizar diferentes máquinas mediante la difusión de sellados de tiempo. Estos protocolos suelen transmitir la hora de un reloj de referencia como la de un reloj atómico o un GPS. Sin embargo, cuanto más extensa sea la red, más difícil resulta sincronizar las máquinas.
Hoy en día, los protocolos más utilizados son el protocolo NTP (Network Time Protocol) y el protocolo PTP (Precision Time Protocol). Cada uno responde a necesidades específicas que resultan ser más o menos adecuadas en función de las aplicaciones requeridas.
NTP
El protocolo NTP (Network Time Protocol) es uno de los primeros protocolos de sincronización horaria. Ha sido estandarizado por primera vez en 1985 en la RFC 958. A partir de la versión 0, este protocolo ofrece una precisión inferior al segundo. La versión 1 ha sido publicada en 1988 en la RFC 1059. El año siguiente, la segunda versión de NTP se ha estandarizado para añadir un mecanismo de autenticación (versión RFC 1119). La tercera versión ha sido publicada en 1992 en la RFC 1305. La versión actual (versión 4) ha sido publicada en junio 2010 en la RFC 5905.
NTP es un protocolo jerárquico. Arriba de la jerarquía se encuentra el reloj de referencia que transmite su hora a toda la red NTP. La red NTP está organizada en capas que se definen por su distancia al reloj de referencia. Este último está en la capa 0.
El protocolo está organizado en una estructura de árbol: los primeros servidores NTP se encuentran en la capa 1 y se sincronizan con una fuente de referencia (reloj atómico, receptor de tiempo codificado, receptor GPS...). Los servidores siguientes se encuentran en la capa 2 y se sincronizan con uno o varios servidores de la capa 1, y así sucesivamente hasta la última capa.
El estándar permite un máximo de 16 capas pero en práctica, la mayoría de los servidores se encuentran en las capas 3 y 4. Cuanto más lejos estén los servidores en la jerarquía, mayor son los retrasos de comunicación y perturban la calidad de la sincronización.
Gracias a sus diferentes evoluciones, NTP puede hoy en día alcanzar una precisión de microsegundos, a la vez que protege las comunicaciones. Así, es simple de implementar en redes bastante extensas.
PTP
El protocolo PTP (Precision Time Protocol) es un protocolo más reciente y normalizado por el instituto IEEE bajo el nombre IEEE-1588. La primera versión ha sido publicada en 2002 y ha sido revisada en 2008 y en 2019. La versión de 2008 se considera como la segunda versión y no es compatible con la versión de 2002. La versión de 2019 no es una versión principal, pero ofrece algunas optimizaciones, por ejemplo para la gestión de los entornos con múltiples dominios.
PTP ofrece una precisión de nanosegundos en las redes locales. Puesto que PTP es un protocolo de red, puede funcionar a distancias largas, aunque distancias más largas entre los relojes significa que se acumulan los retrasos. Es así más difícil obtener el nivel de precisión máximo. A contrario del NTP, el PTP (Precision Time Protocol) se basa en marcas de tiempo de hardware y no de software. Así, requiere hardware específico para funcionar.
PTP funciona con dominios que constituyen un conjunto de relojes sincronizados entre sí. La configuración por defecto contiene un sólo dominio. El protocolo PTP funciona en un modo asimétrico mediante un reloj patrón que transmite su sellado de tiempo a los relojes esclavos. Estos últimos transmiten mensajes al reloj patrón para calcular su retraso y sincronizar su reloj correctamente. Para definir el reloj patrón de un dominio, PTP utiliza el algoritmo BMCA (Best Master Clock Algorithm). BMCA observa cada reloj transmitir sus características a los demás relojes, e identifica el reloj más adecuado para convertirse en reloj patrón. Después, el reloj patrón transmite la hora de un reloj de referencia (reloj atómico o GPS) para obtener la sincronización más precisa posible.
Gracias a su gran precisión y su operación en redes estándares, el protocolo PTP se utiliza en varias industrias que tienen requisitos exigentes en materia de sincronización horaria. Estas industrias han introducido perfiles (configuración PTP) adecuados para las necesidades específicas de cada aplicación.
¿Qué protocolo elegir según su necesidad?
Estos protocolos no responden a las mismas necesidades. NTP es uno de los protocolos pioneros de la sincronización horaria. Ha sido capaz de evolucionar para no volverse obsoleta, y sigue respondiendo a las necesidades de numerosos usuarios. Su facilidad de implementación, los numerosos servidores NTP públicos y sy precisión de microsegundos le hace un protocolo adecuado para cualquier persona que no desarrolla aplicaciones y cuyas necesidades de sincronización no son críticas. Así, las aplicaciones que tienen la posibilidad de introducir un pequeño retraso entre los diferentes relojes pueden confiar totalmente en el NTP, que sólo se despliega en software en una red.
PTP ofrece mejores garantías, a expensas de un despliegue y un mantenimiento más complejo. Un esfuerzo de normalización permite utilizar perfiles adecuados para cada aplicación, lo que facilita la implementación y la interoperabilidad de los equipos. Los equipos de red (conmutador o router) suelen soportar de forma nativa el protocolo PTP, lo que permite tener una mejor estimación de los retrasos y así obtener una mayor precisión en largas distancias. Además, el PTP se vuelve imprescindible para las aplicaciones industriales más exigentes y para las cuales un problema de sincronización tendría un impacto significativo.
En definitiva, elegir el protocolo de sincronización más adecuado depende de numerosos parámetros, como la aplicación en cuestión, el tamaño de la red que sincronizar, el nivel de precisión esperado, etc.
Con más de 150 años de experiencia en gestión del tiempo y presente en más de 140 países, Bodet Time es un líder francés en sincronización horaria y en tiempo frecuencia. El diseño modular de los servidores de tiempo Netsilon se adapta y evoluciona según las necesidades y las aplicaciones, al ofrecer una sincronización horaria mediante los protocolos NTP y PTP.
