Caracterização da rede de sincronização na internet

Abstract

Resumo: Manter a sincronização de relógios é uma tarefa importante e complexa em sistemas distribuídos. O Network Time Protocol - NTP - é um protocolo criado para obter e manter a sincronização de relógios de computadores com o tempo real mundial. Para isto, o NTP constrói uma rede lógica dinâmica, com características de uma rede peer-to-peer, que se auto-organiza, a partir da inserção inicial dos computadores, por meio de troca freqüente de mensagens entre os pares. O NTP utiliza a Internet como meio de comunicação entre os nodos da rede NTP e é o protocolo padrão para sincronização de relógios de computadores conectados à Internet. O objetivo deste trabalho é caracterizar, sob vários aspectos, a rede de sincronização de relógios criada pelo NTP na Internet. Com dados coletados em 2005 por um robô, este trabalho apresenta uma caracterização da rede de sincronização descoberta, composta por milhares de nodos, e distribuída geograficamente por mais de 150 países e regiões do planeta. Muitos aspectos que definem a qualidade da sincronização obtida e as características topológicas da rede são apresentados e analisados. Os resultados da análise são comparados com estudos similares realizados nos últimos 15 anos, mostrando a evolução da rede de sincronização do NTP neste período. Os resultados apresentam evidências do crescimento da rede, da evolução da qualidade da sincronização e da melhoria da infra-estrutura da Internet. No entanto, alguns pressupostos do protocolo NTP podem não ser completamente atendidos na prática, o que pode prejudicar a qualidade da sincronização e limitar os resultados obtidos pelo NTP.

Abstract: Clock synchronization is an important and complex task in distributed systems. The Network Time Protocol - NTP - is a protocol created to build and maintain the synchronization of computer clocks with the world real time. To do so, the NTP implements a dynamic logical network, presenting characteristics of a peer-to-peer network, which keeps itself self-organized, from the initial insertion of the computers, by means of frequent exchange of messages between peers. The NTP uses the Internet as a communication media for network nodes, and it is the standard protocol for synchronization of computer clocks connected to the Internet. The goal of this work is to characterize, in many aspects, the clock synchronization network created by the NTP in the Internet. With data collected in 2005 by a robot, this work presents a characterization of the NTP network discovered, composed by thousand of nodes, and geographically distributed in over 150 countries and regions of the planet. Many aspects that define the quality of synchronization and timekeeping and the network topological characteristics are presented and evaluated. The results of this analysis are compared to similar studies carried through in the past 15 years, showing the evolution of the NTP synchronization in this period. The results present evidences of the network growth, the evolution of the synchronization quality and the improvement in Internet infrastructure. However, some assumptions taken by the NTP protocol can be not completely taken in practical situations, harming the synchronization quality and limiting the results obtained with NTP.