Protocole de temps réseau (NTP)
NTP assure la synchronisation du temps sur un réseau basé sur des paquets. Il est très important de comprendre que le choix du protocole dépend de l'application. Outre ce protocole, il existe également le Precision Time Protocol (PTP).
Cet article explique le principe de fonctionnement du protocole NTP, les exemples et les points forts. La description donnée ici vous permet d'en comprendre les avantages et vous aide à choisir la bonne solution pour vos besoins.
Liens rapides
1. Vue d'ensemble
2. NTP - Network Time Protocol Norme mondiale (RFC 1305, 5905)
2.1 Principe de synchronisation - NTP Unicast
2.1.1
2.3 Synchronisation par diffusion
2.4 Comparaison entre Unicast et Multicast
3. Définition de la strate dans la synchronisation du temps NTP
4. Applications de la synchronisation horaire via le réseau
4.1 Exemple dans les chemins de fer, les réseaux informatiques, les hôpitaux
4.2 Exemple dans les industries, les universités, les hôpitaux
5. Comment MOBATIME peut-elle vous aider ?
6. FAQ sur le NTP
Vue d'ensemble
NTP (Network Time Protocol) est un logiciel du domaine public qui met en œuvre le protocole réseau TCP/IP du même nom. Lancé dans les années 1980 par Dave L. MillsNTP a pour but d'assurer une synchronisation très précise du temps des ordinateurs sur les réseaux. Ce protocole, ainsi que ses algorithmes, ont été détaillés dans de nombreuses RFC et ont fait l'objet d'une optimisation continue. Aujourd'hui, il est utilisé dans le monde entier et offre une précision temporelle de l'ordre de la nanoseconde. Toutefois, la précision maximale atteinte dépend également du système d'exploitation et des performances du réseau.
Deux versions sont actuellement utilisées et peuvent être mélangées : la v3, la dernière version stable compatible avec de nombreux systèmes d'exploitation, et la v4, qui offre des améliorations et une meilleure prise en charge de certains systèmes. En outre, il existe une version simplifiée du protocole, SNTP (Simple Network Time Protocol)(Simple Network Time Protocol), existe également. SNTP utilise la même structure de paquets TCP/IP mais offre une précision nettement moindre grâce à des algorithmes plus simples. Le logiciel comprend un service d'arrière-plan qui synchronise l'heure système d'un ordinateur avec des sources de référence externes, telles que d'autres périphériques réseau ou une horloge radio connectée.
La suite NTP comprend également des outils de contrôle et de surveillance de l'état de la synchronisation du temps, ainsi qu'une documentation HTML complète.
2. Network Time Protocol Norme mondiale (RFC 1305, 5905)
NTP est un ancien protocole internet, qui est encore largement utilisé pour distribuer l'heure. Il fournit un moyen simple de synchroniser tous les appareils sur un réseau régulier et même sur l'internet public. Pour garantir une heure fiable dans un réseau local, la meilleure solution consiste à placer un serveur NTP, connecté à une antenne GNSS, dans le réseau. Si l'heure est nécessaire pour les horloges, les systèmes de contrôle d'accès et d'autres systèmes de ce type, la précision est suffisante. L'avantage est sa robustesse et sa capacité à fonctionner sur un équipement informatique standard.
Il utilise le protocole de datagramme utilisateur UDP pour transmettre les demandes et les réponses. NTP prend en charge trois modes différents.
2.1 Principe de synchronisation - NTP Unicast
Pour synchroniser son horloge avec celle d'un serveur distant, le client doit calculer le délai d'aller-retour et le décalage. Le délai d'aller-retour est calculé comme suit
où
t0 est l'horodatage de la transmission du paquet de demande par le client,
t1 est l'horodatage de la réception du paquet de demande par le serveur,
t2 est l'horodatage de la transmission du paquet de réponse par le serveur et t3 est l'horodatage de la réception du paquet de réponse par le client.
Par conséquent,
t3 - t0 est le temps écoulé du côté du client entre l'émission du paquet de demande et la réception du paquet de réponse et t2 - t1 est le temps que le serveur a attendu avant d'envoyer la réponse. Le décalage θ est donné par
La synchronisation est correcte lorsque les routes entrantes et sortantes entre le client et le serveur ont un délai nominal symétrique.
2.1.1 DHCP ou attribution manuelle d'adresses IP
Le protocole de configuration dynamique des hôtes (DHCP) permet à un serveur d'attribuer la configuration du réseau aux clients.
Réseau avec serveur DHCP :
Si un serveur DHCP est disponible dans un réseau avec Unicast, les appareils finaux tels que les horloges peuvent simplement être connectés à un commutateur/routeur et les paramètres du réseau et l'adresse ou les adresses du serveur sont attribués automatiquement.
Réseau sans serveur DHCP :
Si aucun serveur DHCP n'est disponible, un logiciel de gestion tel que MOBA-NMS (Network Management System) est nécessaire. Ce logiciel peut être utilisé pour configurer manuellement les appareils finaux.
2.2 Principe de synchronisation - NTP Multicast
La multidiffusion est un type de diffusion, mais uniquement pour un groupe défini d'appareils finaux. Les appareils finaux enregistrent leur appartenance à un groupe à l'aide d'une adresse IP fictive via le protocole IGMP (Internet Group Management Protocol) sur le commutateur ou le routeur. Le commutateur/routeur enregistre sur quel port il doit envoyer quels paquets de multidiffusion. Ce type de synchronisation temporelle n'impose qu'une charge minimale au réseau, car la communication n'a lieu que dans une seule direction et uniquement avec les participants du même groupe de multidiffusion.
Définitions du multicast:
- Les clients rejoignent un groupe et "écoutent" l'adresse du groupe
- Les clients n'ont pas besoin d'une adresse IP
- Les clients n'ont pas besoin d'une adresse IP.
- Le serveur envoie des données à l'adresse du groupe
- Communication unidirectionnelle
- L'adresse du groupe est une adresse IP comprise entre 224.0.0.0 et 239.255.255.255.
2.3 Synchronisation de la diffusion
La synchronisation par diffusion n'est pas importante dans la pratique, car la plupart des réseaux n'autorisent pas la communication par diffusion. La communication par diffusion peut imposer une charge assez lourde aux réseaux, car les paquets sont envoyés à tous les clients. Cela n'est pas souhaitable dans de nombreux cas.
Définitions de la diffusion :
- Les messages sont envoyés à tous les clients du même réseau
- Adresse IP réservée : 255.255.255.255
- Les clients sont inconnus du serveur
- Communication unidirectionnelle
2.4 Comparaison entre Unicast et Multicast
Multidiffusion
- L'horloge maître envoie périodiquement des informations sur l'heure et éventuellement sur le fuseau horaire à une adresse de groupe configurée. Toutes les horloges esclaves configurées à la même adresse de groupe reçoivent les informations et affichent l'heure correspondante.
- Aucune administration / attribution d'adresses IP n'est nécessaire.
- Aucune autre configuration n'est nécessaire. Les horloges esclaves peuvent être identifiées grâce à leur adresse MAC unique (empreinte sur l'étiquette MAC).
- Pratiquement aucune charge sur le réseau (1 paquet atteint tout le groupe). Communication unidirectionnelle.
- Les retards du réseau influencent la précision des horloges esclaves (commutation WLAN / LAN : 100 ms possible).
- Les paquets adressés en multidiffusion peuvent être envoyés par les limites du réseau (routeur) à l'aide de l'IGMP. Il est possible qu'une horloge maîtresse par sous-réseau soit nécessaire si le routeur ne prend pas en charge la multidiffusion.
Monodiffusion
- Chaque horloge esclave demande périodiquement l'heure et, éventuellement, les informations relatives au fuseau horaire à l'horloge maîtresse.
- Chaque horloge esclave a sa propre adresse IP qui doit être attribuée soit par un serveur DHCP, soit par l'administrateur du réseau.
- Les horloges esclaves peuvent être identifiées par leur adresse IP unique ou leur adresse MAC unique (empreinte sur l'étiquette MAC). Possibilité d'envoyer un ping ICMP à l'adresse IP.
- Charge du réseau considérablement plus élevée en raison de l'interrogation des informations par les clients. Communication bidirectionnelle.
- Compensation en cours d'exécution possible. Ainsi, les retards du réseau n'ont plus d'influence sur la précision, pour autant que les retards soient symétriques.
- Les paquets adressés en monodiffusion sont envoyés par les limites du réseau (routeur).
3. Définition de la strate dans la synchronisation du temps NTP
NTP utilise un système hiérarchique de niveaux de sources d'horloge. Chaque niveau de cette hiérarchie est appelé strate et se voit attribuer un numéro de couche commençant par zéro au sommet. Le niveau de la strate définit sa distance par rapport à l'horloge de référence. Il est important de noter que la strate n'est pas une indication de qualité ou de fiabilité. Cette définition de la strate est également différente de la notion de strates d'horloge utilisée dans les systèmes de télécommunication.
Les flèches jaunes indiquent une connexion directe ; les flèches rouges indiquent une connexion réseau.
Les horloges GNSS sont généralement considérées comme des horloges de strate 0. Cela signifie qu'un serveur NTP, synchronisé par un récepteur de signaux horaires GNSS, représente une horloge de strate 1.
4. Applications pour la synchronisation du temps via le réseau
4.1 Chemins de fer, réseaux informatiques, hôpitaux
Serveur de temps principal redondant (en option), synchronisé par GPS. Des serveurs de temps locaux sont utilisés dans les différentes stations (sites). Le LAN sont normalement synchronisées par les serveurs de temps locaux. En cas de panne, elles peuvent également être synchronisées directement par le serveur de temps principal.
4.2 Industries et universités
Le serveur de temps principal, synchronisé par GPS, synchronise l'ensemble du réseau. Des serveurs de temps locaux sont utilisés dans les différentes stations (lieux). Les horloges locales à réglage automatique sont généralement synchronisées avec les horloges de la MOBALine via une ligne à 2 fils.
5. Comment MOBATIME peut-elle vous aider ?
MOBATIME fournit NTP et PTP qui offrent des interfaces très précises telles que PRC, PTP IEEE1588 V2, NTP, etc. avec l'avantage de la précision et de la traçabilité. Les Grandmasters et les serveurs de temps sont équipés d'oscillateurs à cristal ou atomiques pour fournir des solutions de temps, d'impulsion, de phase et de fréquence supportant la synchronisation à l'aide du système de navigation globale par satellite pour un réseau d'infrastructure de moyenne ou grande taille.
Serveurs de temps NTP synchronisent vos réseaux avec une grande précision et une grande fiabilité. Tous les systèmes du réseau informatique ont l'heure exacte grâce à la synchronisation via le Network Time Protocol. Les événements peuvent ainsi être organisés chronologiquement grâce à des horodatages précis.
- Heure de haute précision pour tous les environnements de réseau
- Serveur de temps Network Time Protocol pour diverses applications applications
- Serveur de tempscombiné horloge maîtresse pour une utilisation dans des systèmes d'horlogerie complexes
6. FAQ sur NTP
En mode mode multidiffusionle nombre de clients est pratiquement illimité, car les paquets de temps NTP sont envoyés à tous les clients simultanément. Les serveurs NTP modernes peuvent traiter plusieurs centaines de demandes par seconde sans perte de précision, ce qui, dans la plupart des cas, est suffisant pour desservir des centaines de clients. Si les intervalles de temps sont définis différemment pour les clients, un millier de clients ou plus peuvent facilement être connectés.
