Conceitos técnicos
O Equinix Precision Time recebe a hora precisa de fontes GNSS e usa protocolos de tempo padrão do setor para distribuir essa hora pela rede.
A origem do tempo de precisão
O Precision Time obtém a hora precisa a partir do Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS), incluindo o Sistema de Posicionamento Global (GPS), utilizando receptores GNSS.
Fontes de tempo GNSS e redundância
A infraestrutura de Tempo de Precisão utiliza receptores GNSS redundantes capazes de receber o sinal GPS com precisão para fornecer uma hora exata. Além disso, os receptores GNSS são equipados com relógios atômicos de rubídio para garantir a precisão do tempo caso a conectividade com o sinal GPS seja perdida por qualquer motivo.
O receptor GNSS e as antenas utilizadas na infraestrutura de Tempo de Precisão podem receber sinais de múltiplas constelações GNSS, incluindo GPS L1, GLONASS L1, BeiDou B1, Galileo E1 e QZSS L1. Juntas, essas fontes de tempo proporcionam múltiplos níveis de redundância.
O Servidor de Tempo de Precisão 1 e o Servidor de Tempo 2 recebem cada um a hora de um relógio GPS separado: um proveniente da cadeia de temporização da cidade de Nova Iorque (NY) e o outro da cadeia de temporização do Vale do Silício (SV), garantindo redundância entre fontes de temporização independentes.
Relógios Grandmaster e Precisão de Retenção
Os relógios grandmaster habilitados para GNSS usam osciladores de Rubídio que fornecem precisão de até submicrossegundos quando travados com a fonte GNSS (GPS). Mesmo com uma perda de conectividade com a fonte, o serviço pode manter o nível de precisão de até submicrossegundos.
Se um receptor GNSS que fornece tempo preciso para a infraestrutura de Tempo de Precisão perder a conectividade com as constelações de satélites, o serviço depende de mecanismos de redundância integrados. Quando todas as fontes de sinal GNSS, incluindo GPS e outras constelações, estão indisponíveis, o oscilador de rubídio em cada relógio mestre fornece temporização de reserva. Isso permite que o serviço mantenha uma precisão de tempo de até 1,5 milissegundos em um período de 24 horas.
Servidores de Horário e Locais de Serviço
Em uma determinada localização de serviço de Tempo de Precisão (por exemplo, Vale do Silício ou Nova York), duas fontes de tempo de referência GNSS redundantes fornecem o tempo para todas as instâncias do servidor de tempo. Todos os servidores de tempo na mesma localização de serviço usam a mesma fonte de tempo subjacente, garantindo a entrega de tempo consistente e sincronizada.
Quando duas conexões de serviço são provisionadas para o mesmo local de serviço de Tempo de Precisão, as fontes de tempo de referência GNSS subjacentes são compartilhadas entre ambas as conexões. No entanto, cada conexão de serviço EPT é suportada por sua própria instância isolada de servidor de temporização. Embora a referência GNSS seja comum, o Servidor de Tempo EPT 1 em uma conexão de serviço não é a mesma instância que o Servidor de Tempo EPT 1 na outra. Os servidores de temporização não compartilham tráfego ou processamento e operam independentemente um do outro.
Servidores de tempo são servidores físicos equipados com placas de rede de alto desempenho, onde um par de namespaces é criado a partir de dois servidores diferentes. Um servidor opera como Servidor de Tempo 1 e o outro servidor opera como Servidor de Tempo 2.
Proteção contra interferências GNSS
Os serviços GNSS são suscetíveis a interferências causadas por bloqueios, que ocorrem quando um sinal é transmitido na mesma frequência que os sinais GNSS, anulando-os, e por falsificação, quando um sinal "falso" é transmitido diretamente para uma antena alvo, fazendo com que ela convirja para uma solução incorreta.
A Precision Time protege seus sinais de temporização GNSS utilizando tecnologia de firewall GNSS integrada em seus servidores GNSS. Essa capacidade é fornecida pela integração do software Orolia BroadShield com os receptores GNSS. Os sinais GNSS são monitorados continuamente em busca de sinais de interferência ou falsificação. Quando uma interferência é detectada, o link GNSS com a antena é desativado e o fornecimento de tempo continua sendo feito utilizando o oscilador de rubídio integrado aos servidores GNSS.
A integração do software Orolia BroadShield não está disponível nos locais de serviço em Hong Kong.
A infraestrutura de Precision Time está hospedada em data centers IBX seguros, dentro de cages controladas, e não está exposta a redes públicas. O serviço é fornecido através da rede privada Equinix Fabric, utilizando endereçamento RFC 1918, garantindo que todo o tráfego de temporização permaneça isolado da internet pública. O acesso à infraestrutura é estritamente controlado e limitado a pessoal autorizado.
Implementação do Precision Time Grandmaster
O servidor mestre visível aos clientes no serviço Precision Time é uma implementação personalizada com registro de data e hora por hardware, desenvolvida pela Equinix para oferecer suporte a multilocação segura. Cada serviço Precision Time possui um processo exclusivo que o executa, com isolamento completo, por meio de uma conexão virtual do Equinix Fabric. Isso permite ajustar configurações como endereços IP, domínios e valores de prioridade para corresponder ao seu ambiente local. Toda a configuração de rede e protocolo do serviço é personalizada para sua conexão, e nenhum elemento de protocolo é compartilhado com outros.
O único componente comum entre as diferentes conexões de clientes é a base de tempo estável para os registros de data e hora do hardware. Em cada local de serviço do Precision Time, a Equinix opera vários servidores GNSS protegidos por medidas anti-interferência e anti-falsificação, interligados por hardware White Rabbit. Esses servidores criam a base de tempo estável que todas as nossas instâncias do Precision Time Grandmaster utilizam.
Protocolos de horário suportados
O Precision Time suporta dois protocolos de tempo para sincronizar relógios em uma rede:
- Protocolo de Tempo de Rede (NTP)
- Protocolo de Tempo de Precisão (PTP)
Embora a precisão temporal do PTP seja melhor que a do NTP, o NTP tem a capacidade de sincronizar mais dispositivos na rede com baixa sobrecarga de rede.
Uma rede pode ser configurada para usar qualquer um dos protocolos. Em ambos os casos, o tempo é obtido do serviço Precision Time e distribuído aos dispositivos conectados para sincronização.
O PTP e o NTP utilizam o Protocolo de Datagrama do Usuário (UDP) para sincronização de tempo:
- O PTP utiliza a porta UDP 319 para mensagens de eventos e a porta 320 para mensagens gerais.
- O NTP utiliza a porta UDP 123 para comunicação cliente-servidor.
Precisão e sincronização
A precisão é definida como o desvio máximo entre o horário fornecido pelo serviço e o Tempo Universal Coordenado (UTC). A maior precisão é alcançada quando os clientes se conectam dentro da mesma área metropolitana que o serviço de Precision Time . A precisão para conexões remotas pode variar ligeiramente.
O Precision Time é monitorado continuamente por meio de uma plataforma global de monitoramento de acordo de nível de serviço (SLA) para garantir um desempenho consistente .
Precisão de sincronização típica observada em ambientes de produção:
- NTP: 30-100 microssegundos ou menos (percentil 99,9), dependendo do desempenho de rede.
- PTP: 1-10 microssegundos ou menos (99,9º percentil), dependendo do desempenho de rede.
Acordos de nível de serviço NTP
A Precision Time não fornece um SLA de precisão para NTP. Em implantações de produção na mesma região metropolitana, a precisão observada normalmente é de 30 a 100 microssegundos ou menos no percentil 99,9. Para conexões remotas ou caminhos de rede mais variáveis, a precisão observada pode ficar entre 1 e 10 milissegundos, dependendo das condições da rede e da implantação.
| SLA | Requirements to Meet SLA | Comments |
|---|---|---|
| 99.9% | Use at least one Fabric port or virtual device. | Connect to any available service location as described in Service Locations. |
| 99.999% | Use two Fabric ports or virtual devices on primary and secondary networks, with separate Precision Time connections. | For each service connection, connect to any available service location as described in Service Locations. Connecting to two different service locations will help achieve an additional level of geo-redundancy. |
acordos de nível de serviço PTP
O serviço Precision Time PTP oferece um SLA de precisão de 50 microssegundos ou menos, dependendo da arquitetura da rede e das condições de implantação. Normalmente, a precisão é de até 5 a 10 microssegundos. Se você consumir o serviço localmente na mesma área metropolitana, a precisão pode ser de até 1 a 2 microssegundos.
O SLA de precisão aplica-se a conexões locais. A precisão para conexões remotas pode variar ligeiramente.
| SLA | Requirements to Meet SLA | Comments |
|---|---|---|
| 99.9% | Use at least one Fabric port. | Connect to any available service location as described in Service Locations. |
| 99.999% | Use two separate Fabric ports created on primary and secondary Fabric networks. Create two separate Precision Time service connections using each Fabric port. | For each service connection, connect to any available service location as described in Service Locations. Connecting to two different service locations will help achieve an additional level of geo-redundancy. |
Manipulação de segundos bissextos
O Precision Time recebe atualizações de segundos intercalares da Autoridade para Atribuição de Números da Internet (IANA) e aplica essas atualizações usando equipamentos especializados em temporização para manter o alinhamento com o Tempo Universal Coordenado (UTC).
Protocolo de Tempo de Rede (NTP)
O Precision Time é compatível com estes padrões NTP:
- NTPv3 (RFC 1305)
- NTPv4 (RFC 5905)
O NTP é um protocolo de rede leve e padrão usado para sincronização de relógios. Ele foi projetado para sincronizar computadores participantes em uma rede com uma precisão de alguns milissegundos em relação ao UTC. Os servidores NTP sincronizam dispositivos em uma rede usando GNSS ou outros servidores de tempo que rastreiam até uma fonte de tempo confiável por meio de uma rede ponto a ponto.
Os servidores NTP de Precision Time operam no nível stratum 1, o que significa que são sincronizados diretamente com relógios de referência de alta precisão.
O NTP é normalmente descrito como um sistema cliente-servidor, mas pode ser facilmente usado em relações ponto a ponto, onde cada participante pode atuar como uma fonte de tempo potencial. Embora o NTP seja fácil de configurar, pode ser menos seguro que o PTP quando usado na internet pública.
O NTP ( Precision Time ) utiliza a correção de segundos intercalares, com os segundos intercalares aplicados diretamente pela infraestrutura de temporização para manter o alinhamento com o Tempo Universal Coordenado (UTC). Não são utilizados ajustes de sincronização ou defasagem de segundos intercalares.
O Precision Time NTP é fornecido por meio de uma conexão privada e segura usando o Equinix Fabric com isolamento VRF, portanto, mecanismos de autenticação adicionais não são necessários. A autenticação MD5 é compatível com configurações NTP Enterprise, enquanto outros mecanismos, como o NTS, não são suportados.
Atualmente, o Precision Time suporta apenas conectividade IPv4. O IPv6 não é suportado.
Protocolo de Tempo de Precisão (PTP)
O Precision Time é compatível com o padrão IEEE 1588-2008, intitulado "Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control" e comumente referido como Precision Time Protocol v2, ou PTP.
Um servidor PTP (também conhecido como relógio mestre) sincroniza o tempo em uma rede com precisão de sub-microssegundos. Para atingir essa precisão, o PTP exige que todos os dispositivos sincronizados possuam uma placa de rede (NIC) que suporte a marcação de tempo por hardware. Esse requisito se estende à infraestrutura de rede intermediária, como roteadores e switches.
O PTP é comumente usado em sistemas que exigem alta precisão temporal, como sistemas de medição e controle. Atualmente, o protocolo é utilizado para sincronizar transações financeiras, transmissões de torres de telefonia móvel e redes acústicas subaquáticas.
A marcação de tempo por hardware sincroniza o relógio de hardware PTP diretamente com a fonte de tempo. Os pacotes são marcados com um carimbo de tempo na interface de rede, antes de entrarem no kernel ou no espaço do usuário, o que elimina atrasos de processamento e melhora a precisão.
A marcação de tempo por software sincroniza o relógio do sistema e é normalmente usada pelo NTP. Como os registros de data e hora são gerados por software, essa abordagem é mais suscetível a atrasos de processamento e oferece menor precisão em comparação com a marcação de tempo por hardware.
O Precision Time suporta configurações multicast PTP com distribuição de tempo de ponta a ponta, desde o relógio mestre até os dispositivos clientes. Servidores de tempo redundantes permitem failover e fallback automáticos.
O Precision Time utiliza o valor padrão de Tempo de Vida (TTL) para pacotes multicast PTP, que é 64. Esse valor não é configurável explicitamente dentro do serviço e é controlado pela implementação PTP subjacente.
Os valores de domínio no PTP são usados para isolar domínios de tempo e não indicam a origem ou rastreabilidade do tempo.
O Precision Time foi lançado inicialmente com um valor de domínio padrão de 30 para diferenciar o serviço dos ambientes de clientes que normalmente usam o domínio 0. Esse padrão não indica o uso de um oscilador interno nem a falta de rastreabilidade.
O Precision Time permanece totalmente rastreável ao Tempo Universal Coordenado (UTC) por meio de fontes de tempo GNSS redundante e infraestrutura de temporização distribuído entre os locais de serviço.
O número do domínio PTP e os parâmetros relacionados, incluindo prioridade e taxa de pacotes, podem ser configurados no portal do cliente. Novas conexões agora utilizam o domínio 0 por padrão.
O Precision Time fornece configurações padrão do servidor PTP que podem ser usadas para configurar a prioridade do lado do cliente e a seleção do relógio:
- Prioridade 1: 128
- Prioridade 2: 128
- Classe do relógio: 13
O Precision Time está em conformidade com o padrão SMPTE 2110-10, que é baseado no padrão IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP).
Principais componentes de serviço
O diagrama abaixo mostra os principais componentes de serviço de um sistema Precision Time implantado em escala global. O diagrama detalha o área metropolitana de Nova York e mostra um dispositivo em Toronto conectado ao serviço Precision Time .
Definições
- Antena GPS – Uma antena GPS é um dispositivo que recebe os distintos sinais de radiofrequência enviados por satélites GPS. As antenas convertem os sinais GPS em sinais eletrônicos, que são então transmitidos para receptores GPS.
- Servidor de Horário de Rede GPS – Servidores de horário de rede GPS são dispositivos de computador que recebem a hora altamente precisa do sistema GPS e transmitem essa hora para os relógios dos dispositivos implantados na rede (incluindo roteadores, switches e outros servidores). Normalmente, os servidores de horário suporte NTP ou PTP para sincronização de relógio.
- Relógio Grandmaster – Os relógios Grandmaster recebem informações de tempo baseado em UTC de uma referência de tempo externa, mais comumente uma fonte de satélite GNSS (por exemplo, GPS). Essa hora é então distribuído para os relógios dos dispositivos clientes. Ao receber com sucesso um sinal de referência, o Grandmaster deriva a hora precisa a partir da referência.
- Relógio de Limite – Um bloco de limite (BC) é um nó de relógio que possui duas ou mais portas. Por exemplo, um roteador ou switch Ethernet pode ser capaz de operar como um BC. Um BC geralmente tem uma porta na função de relógio secundário, e as portas restantes assumem a função de relógio mestre.
- Equinix Fabric – Conecta infraestruturas distribuído e ecossistemas digitais de forma segura, direta e dinâmica, utilizando a Platform Equinix. Utilize o Portal do Cliente para estabelecer conexões de rede seguras e sob demanda, de data center para data center, conectando seus data centers às portas do Equinix Fabric . Para obter detalhes, consulte a documentação do Fabric .