Qu'est-ce que NTP ? Guide pour débutant sur le protocole de temps réseau

Qu'est-ce que NTP ?

„Un homme avec une montre sait heure qu'il est mais un homme avec deux montres n'est jamais sûr.”

La loi de Segal se moque de la personne qui ne fait aucun effort pour vérifier si elle a raison mais souligne la complexité que présente le fait de recevoir des informations de plusieurs sources.

Lorsqu'il s'agit de synchroniser vos données, le protocole de temps réseau (NTP) résout les deux problèmes : il apporte l'assurance aux utilisateurs que l'heure est en effet précise sur l'ensemble d'un réseau d'appareils.

Comme n'importe quel protocole réseau, NTP est un ensemble de règles ou de conventions qui dictent comment les appareils d'un réseau doivent transmettre, recevoir et comprendre les données. Considérez-le comme un langage partagé, permettant aux appareils de communiquer, dans ce cas, sur la question de « l'heure ».

NTP permet aux appareils en réseau, tels que les horloges, les téléphones et les ordinateurs, de demander et de recevoir l'heure depuis un serveur qui, à son tour, reçoit l'heure précise d'une source de temps définie, cette dernière pouvant être une horloge atomique.

NTP qui a été développé dans les années 80 en est maintenant à la version quatre. Depuis sa sortie, il a été utilisé pour synchroniser les systèmes sensibles des entreprises, des organisations et des gouvernements dans le monde entier.

Pourquoi la synchronisation de l'heure est-elle importante ?

A mesure que la vie se numérise et s'automatise, l'heure exacte est de plus en plus importante :

• L'industrie des télécommunications s'appuie sur une heure précise pour le transfert de vastes quantités de données.
• Les entreprises de services publics utilisent la synchronisation de l'heure pour gérer la distribution de l'énergie.
• Les services financiers ont besoin de connaître l'heure exacte pour horodater les transactions et assurer la traçabilité des enregistrements.
• La navigation par satellite dépend de l'heure précise, une différence d'une microseconde entraînant une erreur de positionnement de 300 mètres.¹
• La vidéosurveillance et les radars ont besoin d'un horodatage précis pour pouvoir servir de preuve.
• De nombreuses entreprises ont besoin d'avoir l'heure précise pour gérer leurs processus journaliers, tels que la synchronisation des systèmes de pointage.

Quelle que soit la taille de l'entreprise, NTP est une méthode de distribution horaire qui est rentable, fiable, conviviale et précise sur un réseau. Cela permet aux utilisateurs de booster la productivité, d'améliorer le service client, de renforcer la sécurité et plus encore.

En outre, avec NTP pour se synchroniser sur UTC, une norme de temps mondiale, les organisations et les gouvernements sont en mesure de coordonner les opérations internationales.

Qu'est-ce que l'UTC et comment est-ce décidé ?

L'UTC est la norme sur laquelle le « monde » s'est mis d'accord comme base pour l'heure civile. C'est le résultat d'un long processus d'invention, de révision et de collaboration de plusieurs décennies pendant lesquelles la norme est passée de l'heure moyenne de Greenwich (GMT) à l'heure atomique (TAI) et à l'UTC.

Mais surtout, UTC est une norme horaire, pas un fuseau horaire. Etant donné que celle-ci est pareille dans le monde entier, elle n'est donc pas affectée par l'heure d'été. En fait, les fuseaux horaires sont exprimés en fonction de leur décalage par rapport à UTC (+/- le nombre d'heures). On obtient L'UTC en comparant plus de 200 horloges atomiques qui sont situées dans le monde entier. Le Bureau international des poids et mesures (BIPM), en France, est responsable de la collecte de ces données et de la génération de l'heure UTC définitive.

Comment fonctionne NTP ?

NTP met l'UTC à la disposition d'une organisation en prenant un signal horaire d'une ou plusieurs horloges atomiques et en le distribuant aux appareils en réseau.

De façon basique, un réseau NTP est composé d'appareils que l'on doit synchroniser (appelés clients) et d'un serveur NTP, qui reçoit l'heure UTC et la fournit aux clients.

Les clients et le serveur communiquent dans une série de requêtes et de réponses :

1. Le client envoie un paquet de requête NTP au serveur de temps, en horodatant l'heure (l'horodatage d'origine).
2. Le serveur marque l'heure à laquelle le paquet de requête est reçu (l'horodatage de réception).
3. Le serveur réimprime l'heure lorsqu'il renvoie un paquet de réponse au client (l'horodatage de transmission).
4. Le client marque l'heure à laquelle le paquet de réponse est reçu (l'horodatage de destination).

Ce processus peut ne prendre que quelques microsecondes, mais les horodatages permettent au client de prendre en compte le délai aller-retour et de calculer la différence entre son heure interne et celle fournie par le serveur, en s'ajustant si nécessaire et en maintenant la synchronisation.

Hiérarchie NTP : Explication des niveaux de strate

Sur les réseaux de taille importante, il peut y avoir tellement de clients que le serveur ne peut pas gérer les demandes de chacun d'entre eux. Dans ce cas-là, les serveurs et les clients sont organisés en une hiérarchie de niveaux appelés strates.

Les serveurs de la strate un ont une connexion directe, via un signal radio ou GPS, avec la source de temps principale, et ils fournissent cette heure aux clients de la strate deux via une connexion réseau.

À leur tour, les appareils de la strate deux peuvent fonctionner comme serveur en fournissant l'heure aux clients de la strate trois, et ceux de la strate trois peuvent la fournir à ceux de la strate quatre, et ainsi de suite. Ainsi, les appareils de la strate 1 ne sont pas surchargés par trop de demandes.

Un total de 15 niveaux de strate synchronisés sont possibles (la strate 16 est destinée aux clients non synchronisés), mais chacun introduit une autre couche de retard réseau, entraînant une diminution de la précision. Pour lutter contre cela, les clients NTP peuvent être configurés pour demander l'heure à plusieurs serveurs afin de les aider à déterminer l'heure correcte aussi précisément que possible.

Qu'est-ce que SNTP et en quoi est-il différent ?

Le protocole SNTP (Simple Network Time Protocol) est exactement ce que son nom l'indique : une version simplifiée de NTP adaptée pour les petits réseaux et les ordinateurs dotés d'une puissance de traitement limitée.

SNTP et NTP partagent plusieurs similitudes. Par exemple, les paquets de données échangés entre les clients et le serveur de temps sont identiques ce qui rend tout serveur de temps compatible avec les deux.

Cependant, SNTP ne dispose pas des nombreux algorithmes que NTP utilise pour déterminer et maintenir la synchronisation.

En pratique, par exemple, NTP calcule le taux de dérive d'une horloge donnée à partir de l'heure réelle et ajuste ce taux pour maintenir la synchronisation de l'horloge. SNTP, d'autre part, permet à l'horloge de dériver, puis d'avancer ou de reculer l'heure pour correspondre à l'heure réelle à des intervalles donnés.

Entre ces intervalles, il est possible que l'horloge soit désynchronisée, ce qui rend SNTP inadapté aux applications qui exigent les plus hauts niveaux de précision.

SNTP diffère également par le nombre de serveurs qu'il utilise pour la synchronisation. Alors que NTP permet aux clients d'une strate d'agir en tant que serveurs pour les clients de la suivante, SNTP est basé sur une relation serveur-client unique.

Des serveurs de temps supplémentaires peuvent être spécifiés comme sauvegardes, mais SNTP, contrairement à NTP, est incapable de communiquer avec plusieurs serveurs afin de discerner lequel est le plus précis. SNTP a été publié au début des années 1990 pour s'adapter à la puissance de traitement limitée des ordinateurs de l'époque. Aujourd'hui, il existe peu de cas où NTP ne peut pas être géré, mais SNTP peut toujours être utile pour des applications simples qui ne nécessitent pas le niveau de précision plus élevé fourni par NTP.

Serveurs NTP publics vs serveurs NTP locaux

Il existe deux types de serveurs NTP que vous pouvez utiliser pour fournir l'heure UTC à votre réseau : les serveurs publics et les serveurs locaux.

Un serveur de temps public est détenu et exploité par un tiers qui le met à disposition pour une utilisation sur Internet. Le projet NTP Pool fournit un répertoire en ligne de serveurs publics, vous permettant de diriger vos clients vers l'un d'entre eux, gratuitement.

Les serveurs NTP locaux (c'est-à-dire internes) sont ceux que vous possédez vous-même et que vous installez dans vos locaux, établissant une connexion réseau physique entre vos serveurs et vos clients.

Si l'heure synchronisée est essentielle à votre exploitation, les serveurs de temps internes constituent l'option la plus sûre et la plus fiable. Ils offrent une meilleure précision et plus de contrôle tout en évitant les différents inconvénients des serveurs publics :

Comment synchroniser votre réseau avec un serveur NTP interne

Pour configurer un réseau NTP avec un serveur de temps interne, vous avez besoin d'un certain nombre de choses :

• Une source d'horloge/d'heure de référence qui définit et transmet l'heure réelle
• Un serveur de temps soit avec une antenne radio ou GPS
• Un serveur NTP qui reçoit l'heure depuis l'antenne et la transmet sur un réseau
• Les appareils/clients qui sont pour être synchronisés

Horloges de référence

Une horloge de référence est la principale source de temps qui définit et fournit l'heure UTC. Les horloges atomiques sont le type d'horloge de référence le plus précis, offrant des niveaux de précision presque inconcevables.

Par exemple, le NIST-F2, créé par le National Institute of Standards and Technology des États-Unis, mesure la vibration d'un atome de césium pour définir une seconde (9 192 631 770 vibrations par seconde). Si elle fonctionnait sans interruption, l'horloge ne gagnerait ni ne perdrait une seconde en 300 millions d'années.

Heureusement, vous n'avez pas besoin d'installer une horloge atomique dans votre salle de serveurs pour recevoir l'heure précise. Elles sont installées dans les satellites du système de positionnement global et entretenues dans les laboratoires des agences nationales de normalisation du monde entier. Ces horloges transmettent des signaux horaires que vous pouvez capter et utiliser pour synchroniser votre propre réseau.

Récepteurs de temps

Chaque satellite GPS transmet un signal horaire que n'importe qui peut recevoir avec une antenne GPS. Le système de positionnement global est conçu pour qu'au moins quatre satellites soient constamment disponibles depuis n'importe où dans le monde, ce qui en fait une source extrêmement fiable de temps précis.

Alternativement, les antennes radio reçoivent un signal horaire de l'une des nombreuses horloges atomiques sur terre. La portée de ces signaux est localisée, les utilisateurs doivent donc déterminer quelle station fournit le signal le plus fort et utiliser une antenne réglée sur cette fréquence.

Les signaux horaires GPS sont les plus précis et ont l'avantage d'être disponibles dans le monde entier. Cependant, l'antenne nécessite une vue à 360° du ciel, ce qui n'est pas possible dans toutes les situations.

Les signaux horaires radio, en revanche, peuvent être reçus derrière des fenêtres. Cette source horaire radio constitue une bonne option pour les locaux qui n'ont pas de vue dégagée sur le ciel.

Cependant, un signal horaire radio peut être affecté par la topographie et les temps d'arrêt, ce qui le rend moins fiable et n'est pas idéal pour synchroniser des systèmes très critiques.

Dans tous les cas, le récepteur se connecte à un serveur NTP interne via un câble pouvant mesurer jusqu'à 1 000 mètres de long, lorsqu'il est utilisé avec un amplificateur de puissance, offrant aux entreprises une grande flexibilité en matière d'installation.

Serveurs NTP internes

Un serveur NTP reçoit l'heure de l'horloge de référence, via l'antenne, et la fournit à votre réseau.

Le type de serveur que vous choisirez dépendra d'un certain nombre de facteurs :

• Que vous utilisiez une source de temps GPS ou radio.
• Combien de clients vous souhaitez synchroniser.
• Que vous souhaitiez ou non fournir du temps à plusieurs réseaux.
• Quel système d'exploitation vous voulez utiliser.
• Comment vous souhaitez installer physiquement le serveur.

Choisissez un serveur de temps avec soit radio ou GPS, selon ce qui vous convient le mieux. Alternativement, les serveurs en duel sont un bon choix pour les applications qui nécessitent un plus haut niveau de fiabilité. Ces serveurs utilisent une antenne radio et GPS pour recevoir l'heure des deux, permettant au serveur de puiser l'heure de la source la plus puissante et de revenir automatiquement à l'autre si un signal est perdu.

Pour éviter de dépenser de l'argent pour des fonctionnalités dont vous n'avez pas besoin, vous devez adapter votre serveur de temps à la taille de votre réseau.

Le Galleon Systems NTS-4000 synchronise un seul réseau - il est idéal pour les entreprises de petite taille. Le NTS-6002peut synchroniser deux réseaux indépendants, ce qui en fait un excellent choix pour les organisations avec des réseaux de personnel et de clients distincts.

Pour les applications les plus exigeantes, le NTS-8000 peut synchroniser jusqu'à six réseaux, ce qui est idéal pour fournir une heure précise à des réseaux indépendants situés sur différents étages d'un bâtiment.

Chacun de ces serveurs de temps est capable de synchroniser des milliers de clients. Ceux-ci sont tous disponibles en configuration radio, GPS ou double.

Les serveurs de temps peuvent fonctionner sur plusieurs systèmes d'exploitation différents, mais n'importe quel client peut accéder à un serveur fonctionnant sur n'importe quel système d'exploitation. Par exemple, les clients exécutant MacOS peuvent communiquer avec un serveur de temps Windows en utilisant leur logiciel client NTP intégré.

Enfin, choisissez un serveur qui répond aux exigences physiques de votre espace. De nombreux serveurs de temps sont rackables ce qui vous permet de les intégrer à votre matériel informatique existant. Alternativement, vous pouvez profiter de la même fonctionnalité à partir d'un serveur autonome qui peut être installé sur n'importe quelle surface plane.

Clients NTP

Les clients sont les appareils que vous connectez sur votre serveur de temps pour être synchronisés. Pratiquement n'importe quel appareil peut être un client s'il remplit trois conditions :

• Il a une horloge intégrée.
• Il peut être connecté sur un réseau via une connexion Ethernet.
• Il est capable d'exécuter un logiciel client NTP/SNTP.

Les clients potentiels incluent les ordinateurs, les téléphones, les horloges, les systèmes de vidéosurveillance, les systèmes de pointage, les terminaux de paiement, etc.

De nombreux appareils disposent d'un logiciel client NTP intégré. Sinon, le logiciel TimeSync est facile à installer sur les appareils Windows, et vous permettent de synchroniser une gamme de clients à diverses fins.

Qu'est-ce que NTP ? Conclusion

NTP fournit aux entreprises et aux organisations une méthode de synchronisation de l'heure fiable, conviviale et économique.

C'est l'un des plus anciens protocoles Internet encore utilisés et, bien qu'il en soit maintenant à la version quatre, il conserve bon nombre des principes qui l'ont rendu si populaire à ses débuts.

En connectant vos appareils en réseau à un serveur de temps, qui reçoit un signal d'une source de temps définitive, vous pouvez profiter des avantages d'une heure précise n'importe où, augmenter la productivité, améliorer le service client et synchroniser vos opérations.