protocolos · 5 min de leitura

O que é o NTP? Network Time Protocol explicado

O que é o NTP? O Network Time Protocol sincroniza relógios numa rede com precisão de alguns milissegundos. Como funciona e porque é que as redes modernas precisam dele?

Escolha o seu nível de leitura

O NTP faz com que todos os relógios de uma rede mostrem a mesma hora. Cada computador, servidor, câmara ou relógio tem o seu próprio pequeno relógio que se adianta ou atrasa lentamente. O NTP pergunta com regularidade a uma fonte de tempo fiável «que horas são?» e ajusta o seu próprio relógio em conformidade.

Porque isto importa, mesmo que não faça nada com o tempo: os registos de diferentes dispositivos só se podem comparar se a sua hora coincidir, os certificados de segurança expiram num instante preciso, e muita regulamentação em finanças, radiodifusão e saúde exige uma hora comprovadamente correta.

Numa rede comum o NTP atinge uma precisão de alguns milissegundos. Se precisar de ainda mais fino, existe um protocolo mais rigoroso, o PTP.

Network Time Protocol (NTP) é o protocolo que mantém milhares de dispositivos numa rede com a mesma hora, com uma precisão de alguns milissegundos. Sem NTP, cada servidor, switch, relógio ou câmara funciona com o seu próprio relógio interno que vai derivando, por vezes segundos por dia. Para logging, ordenação de transações, sincronização de vídeo e conformidade isso é inutilizável.

O que faz o NTP, numa frase?

O NTP é como um postal que cada relógio na sua rede envia a perguntar: "que horas são do seu lado?". O servidor responde com um carimbo temporal. O relógio compara-o com a sua própria hora, calcula a diferença mais o atraso de transmissão na rede e corrige-se.

Porque é que precisa de NTP, mesmo que não pense no tempo?

Os audit trails alinham-se: ficheiros de log de sistemas diferentes só podem ser comparados quando os seus carimbos temporais estão alinhados.
Segurança: os certificados TLS expiram num momento preciso. Relógios fora de sincronização rejeitam ou confiam em certificados de forma incorreta.
Conformidade: a regulamentação em finanças (MiFID II exige 100 microssegundos), broadcast (sincronização ao nível do frame) e e-saúde requer sincronização horária comprovável.
Sistemas distribuídos: bases de dados, microsserviços, filas de mensagens, tudo o que assenta em relações "happened before" precisa de relógios que concordem.

Como funciona efetivamente?

O NTP utiliza uma hierarquia de estratos:

Stratum 0: a fonte, um relógio atómico, um recetor GPS ou GNSS. Não está diretamente ligada à rede.
Stratum 1: um servidor NTP que sincroniza diretamente com uma fonte stratum 0 (um Masterclock NTP100-GNSS, por exemplo).
Stratum 2-15: servidores e clientes que sincronizam com um servidor stratum 1 (ou de número mais elevado). Quanto mais longe da fonte, menos precisos.

Um cliente envia um pacote de pedido com a sua própria hora. O servidor responde com quatro carimbos temporais: receção, transmissão e a informação da hora do cliente. A partir destes o cliente calcula o offset (diferença entre relógios) e o roundtrip delay (latência de rede).

NTP vs PTP

O NTP atinge uma precisão de milissegundos (e numa LAN por vezes dezenas de microssegundos). Para precisão sub-microssegundo precisa de PTP (Precision Time Protocol, IEEE 1588). Veja o nosso artigo NTP vs PTP para a comparação.

Como funciona a implementação NTP através da Daylight?

Como distribuidor Masterclock autorizado, fornecemos servidores NTP e relógios sincronizados por NTP desde 2014 a broadcasters, centros de dados, bancos, hospitais e clientes industriais. A configuração de que precisa depende da escala, ambiente e requisitos de conformidade. Entre em contacto e damos-lhe aconselhamento independente.

Fontes

RFC 5905 — Network Time Protocol Version 4 (a especificação canónica)
NTP.org — implementação e documentação da comunidade

Da teoria à prática: descubra os servidores de tempo NTP e PTP da gama Masterclock da Daylight.

O NTP (RFC 5905, versão 4) sincroniza relógios através de uma hierarquia de níveis de estrato, da fonte física (estrato 0) aos clientes (estrato 15; 16 significa não sincronizado). Cada troca usa quatro marcas de tempo (T1 envio do cliente, T2 receção do servidor, T3 envio do servidor, T4 receção do cliente) para calcular o desvio ((T2−T1)+(T3−T4))/2 e o atraso de ida e volta (T4−T1)−(T3−T2). A suposição é um trajeto simétrico; a assimetria do trajeto é a maior fonte de erro numa WAN.

O NTPv4 filtra estatisticamente várias amostras (clock filter, seleção, clustering, combinação) e dirige o relógio do sistema através de uma malha de disciplina com uma PLL/FLL combinada, em vez de deixar a hora saltar. Numa LAN com trajetos simétricos são alcançáveis dezenas de microssegundos; na internet normalmente alguns milissegundos.

Para requisitos de sub-microssegundo o NTP fica aquém porque a marcação por software domina o jitter; então é necessário PTP (IEEE 1588) com marcação por hardware e suporte de rede através de boundary e transparent clocks. A segurança é feita com chaves simétricas ou o mais recente NTS (Network Time Security, RFC 8915).

Norma: IETF RFC 5905 (NTPv4).