Sincronización de relojes.
NTP.
Integrantes:
Verónica Liñayo, 08-10615
Wilmer Bandres, 10-10055
Relojes.
Instrumento capaz de medir el tiempo natural
(días, años, fases lunares, etc.) en unidades
convencionales (horas, minutos o segundos).
Fundamentalmente permite conocer la hora
actual, aunque puede tener otras funciones,
como medir la duración de un suceso o
activar una señal en cierta hora específica.
¿Cómo funciona?
Existen 2 relojes en las computadoras. Uno
es un reloj de hardware conocido como el
RTC y el otro es un reloj de Software.
El RTC es un reloj de energía de reserva,
el cual mantiene el tiempo incluso cuando
la computadora está apagada.
El reloj del sistema es mantenido por el
kernel del sistema operativo y es usado
para establecer las tareas y procesos - y se
encarga
de
su
sincronización
y
programación, configuración y gestión de
interrupciones, el establecimiento de
temporizador, etc.
¿Cómo funciona?: Tick de Reloj
Frecuencia - - - - - - - 32.768 kHz - - - - - - - 32.768.000
del oscilador
millones de ticks/seg
Misma frecuencia usada en los relojes de cuarzo,5 y por las
mismas razones, que la frecuencia es exactamente 2 ciclos por
segundo, que es un radio muy práctico para usar con circuitos
binarios simples.
Relojes: Pueden Ser
El reloj lógico realiza un seguimiento del orden
de los eventos (Entre los eventos causales
relacionados).
El reloj físico, mantiene el tiempo del día,
consistente a través del sistema.
Reloj de Cuarzo
Es un reloj electrónico que se caracteriza por
poseer una pieza de cuarzo que sirve para
generar los impulsos necesarios a intervalos
regulares que permitirán la medición del tiempo.
Para que vibre el cristal de cuarzo, debe ser
alimentado por un campo eléctrico oscilante
generado por un circuito electrónico.
La electricidad necesaria para activar el cuarzo
la suministra la pequeña pila eléctrica que se
monta en el interior de la caja del reloj.
Reloj Atómico
Es un tipo de reloj que para alimentar su contador utiliza una
frecuencia de resonancia atómica normal. Los primeros relojes
atómicos tomaban su referencia de un máser.
Las agencias de normas nacionales mantienen una exactitud de 109 segundos por día y una precisión igual a la frecuencia del
transmisor de la radio que bombea el máser.
Los relojes atómicos mantienen una escala de tiempo continua y
estable, el Tiempo Atómico Internacional (TAI). Para uso
cotidiano se difunde otra escala cronológica: el Tiempo Universal
Coordinado (UTC).
Reloj Atómico: Máser
Es
un
amplificador
de
microondas por la emisión
estimulada de radiación, un
amplificador similar al láser pero
que opera en la región de
microondas
del
espectro
electromagnético y sirve para
recibir señales muy débiles. La
palabra deriva del acrónimo en
inglés MASER, por Microwave
Amplification
by
Stimulated
Emission of Radiation.
UTC
El tiempo universal coordinado o UTC (de la versión en inglés: Coordinated
Universal Time) es el principal estándar de tiempo por el cual el mundo regula
los relojes y el tiempo.
El UTC se obtiene a partir del Tiempo Atómico Internacional, un estándar de
tiempo calculado a partir de una media ponderada de las señales de los relojes
atómicos, localizados en cerca de 70 laboratorios nacionales de todo el
mundo.
UTC se sincroniza con el tiempo medio de Greenwich (obtenido a partir de la
duración del día solar), al que se le añade o quita un segundo intercalar tanto a
finales de junio como de diciembre, cuando resulta necesario. La decisión
sobre los segundos intercalares la determina el Servicio Internacional de
Rotación de la Tierra y Sistemas de Referencia, basándose en sus
mediciones de la rotación de la Tierra.
UTC Y UNIX
El UTC presenta problemas para
sistemas informáticos como Unix,
que guardan el tiempo como un
número de segundos a partir de un
tiempo de referencia. Debido a los
segundos intercalares, es imposible
determinar qué representación va a
tener una fecha futura, debido a que
el número de segundos intercalares
que se han de incluir en la fecha es
aún desconocido.
Desfase de Reloj
Aunque la frecuencia a la cual un cristal de cuarzo oscila
es usualmente estable, puede variar por varios factores
(temperatura, tamaño del cristal, forma de corte),
presentando un desfase de reloj.
El desfase de reloj es el cambio en el offset (diferencia en
lectura) entre el reloj y un reloj perfecto de referencia, por
unidad de tiempo medida.
Sincronización: ¿En qué consiste?
Es la coordinación de procesos que
se ejecutan simultáneamente para
completar una tarea, con el fin de
obtener un orden de ejecución
correcto y evitar así estados
inesperados.
En sistemas distribuidos consiste
en garantizar que los procesos se
ejecuten en forma cronológica y a
la misma vez respetar el orden de
los eventos dentro del sistema.
Curiosidades: Es especialmente conocido por
sus trabajos en Sistemas Distribuidos y por ser
el desarrollador inicial del sistema de formateo
de textos LaTeX, y de BibTeX.
Leslie Lamport
1941.
Algoritmo de Lamport
PC0:
PC2:
PC1:
0
0
0
8
10
12
16
20
18
24
24
32
40
30
40
50
36
48
42
61
56
70
69
64
80
70
54
77
72
90
76
60
85
80
100
6
48
A
D
B
30
C
60
Curiosidades: Recibió el “Corporate Award” , el
máximo premio a nivel técnico de IBM, por su
trabajo en los Sistemas de Automatización
Avanzados para el control de tráfico aéreo.
Flaviu Cristian
1951 - 1999
Algoritmo de Cristian
Cliente.
Tviaje
Cliente.
Cliente.
mr
Servidor.
mt(T-UTC)
I, tiempo en tratar
la interrupción
Cliente.
Curiosidades:
Desarrollado por los Drs. Riccardo
Gusella y Stefano Zatti
Universidad de California, Berkeley.
Algoritmo de Berkeley
3:00
3:00
3:00
3:00
3:25
2:50
0
3:00
CALCULA
DESVIACIÓN
+25
3:25
-10
2:50
+5
3:00
-20
3:25
+15
2:50
CORRECCIÓN
Broadcast con
Tiempo Actual.
Timer S.
Para recolectar
los broadcasts
de las otras
máquinas.
Cuando recibe todas las transmisiones se
ejecuta un algoritmo para calcular una nueva
hora para los relojes.
Una variante es promediar los valores de
todas las demás máquinas.
Otra variante es descartar los valores
extremos antes de promediar (los “m”
mayores y los “m” menores).
Una mejora al algoritmo considera la
corrección por tiempos de propagación
Algoritmo con Promedios (Alg. Descentralizado)
NTP
NTP: Historia.
● Hubo intentos de protocolos antes de NTP.
● Time protocol (1983), inventado por Postel y
Harrenstein (RFC 868).
● Tenía un límite porque usaba un entero de
32 bits e iba a requerir ajustes después del
2036.
NTP: Historia.
● NTP fue publicado bajo el RFC 958 en 1985.
● Incluye especificaciones de paquetes
usados y cálculos, pero no de algoritmos.
● Hay interés por seguir desarrollando NTP.
● Existen 4 versiones actualmente.
● Existen versiones menos estrictas de NTP
(SNTP).
NTP: Historia.
● Creador de NTP: David Mills.
NTP: ¿Qué es?
● Protocolo de sincronización con referencias.
● Es un protocolo jerárquico.
● Sus paquetes tienen información de:
o
o
o
o
Versión del protocolo.
Modo del dispositivo.
Medida de dispersión.
Estrato.
NTP: Versiones
● Version inicial (RFC 958).
● Versión 1 (RFC 1059):
Publicada en 1988.
o Incluye implementación del modelo.
o Incluye algoritmos que buscan la mejor precision
posible (filtrado).
o
NTP: Versiones
● Versión 2 (RFC 1119):
o
o
o
Publicado en 1989.
Soporta autenticación cifrada.
Mejora el chequeo de dispositivos no sincronizados.
● Versión 3 (RFC 1305):
o
o
o
Publicado en 1992.
Nuevos algoritmos de menor sobrecarga.
Cambia el esquema de los cálculos para una mejora
en la precisión del tiempo.
NTP: Versiones
● Versión 4 (RFC 5905):
o
o
o
Publicado en 2010.
Incluye IPv6.
Incluye mecanismos para configuración automática
en algunos casos.
● Secure NTP:
o
Solo es un nombre utilizado para los NTP seguros.
NTP: Versiones
● Simple NTP (SNTP):
o
o
o
o
o
Protocolo para otro tipo de entornos.
Es una versión que se diferencia de NTP.
También posee 4 versiones.
Usualmente se utiliza en una red con un solo
servidor y muchos clientes.
Incluye soporte de IPv6.
NTP: Topología.
NTP utiliza un sistema de jerarquía
en estratos del reloj.
• Estrato 0: Representa los
relojes externos, tales como reloj
GPS o atómico.
• Estrato 1: Ordenadores
conectados a dispositivos del
estrato 1 (servidores de tiempo)
• Estrato 2: Ordenadores que
envían peticiones y utilizan el
algoritmo NTP.
NTP: Arquitectura.
Tipos de asociaciones:
● Cliente/servidor.
El cliente es únicamente sincronizado por el
servidor.
o El cliente manda mensajes continuos para
sincronizarse.
o
NTP: Arquitectura.
● Simétrico.
o
o
o
Es un clique.
Cada nodo perteneciente a este modo envía
mensajes de disposición tanto para sincronizar
como para ser sincronizado.
Existe redundancia.
NTP: Arquitectura.
● Broadcast:
El servidor sincroniza a todos sus clientes.
El servidor no es sincronizado por ninguno de sus
clientes.
o Se diferencia del cliente/servidor por la cantidad de
nodos y por quién envía el mensaje.
o
o
NTP: ¿Cómo funciona?
● Existen estratos.
● La primera vez que un servidor corre, hace
los cálculos de delay y los guarda para no
tener que hacerlos nuevamente.
● Se sincroniza con los demás servidores de
su estrato o superior.
● A mayor cantidad de referencias, menor
imprecisión del tiempo.
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Sincronización de relojes. NTP.