Asimetrik gecikmeli bir şebekede saat senkronizasyonu

Bilgisayarın başlatılmayan kesin bir saati olduğunu varsayalım. Yani, bilgisayarın saatindeki zaman gerçek zaman artı bazı sabit sapmalardır. Bilgisayarın bir ağ bağlantısı var ve sabitini belirlemek için bu bağlantıyı kullanmak istiyoruz .$B$

Basit yöntem, bilgisayarın yerel saat olduğunu dikkate alarak bir zaman sunucusuna bir sorgu göndermesidir . Zaman sunucusu sorguyu zamanında alır ve müşteriye geri içeren bir yanıt gönderir , bu da zamanında alır . Sonra , yani .$B + C_1$$T$$T$$B + C_2$$B + C_1 \le T \le B + C_2$$T - C_2 \le B \le T - C_1$

Ağ iletim süresi ve sunucu işlem süresi simetrik ise, . Bildiğim kadarıyla, NTP , vahşi doğada kullanılan zaman senkronizasyon protokolü, bu varsayım üzerinde çalışır.$B = T - \dfrac{C_1 + C_2}{2}$

Gecikmeler simetrik değilse, hassasiyet nasıl geliştirilebilir? Bu asimetriyi tipik bir İnternet altyapısında ölçmenin bir yolu var mı?

Asimetriyi ölçememek

Hayır, asimetriyi ölçemezsiniz. Bu iki iletişim şemasını göz önünde bulundurun, bunlardan ilki negatif saat kayması ve eşit gecikmeler, ikincisi saat kayması olmadan ve tamamen asimetrik gecikmeler (ancak aynı gidiş-dönüş süresi).

Dikkat edilmesi gereken en önemli şey, hem PC hem de sunucu açısından iki etkileşimin tamamen aynı olmasıdır. Aynı zamanda mesaj alırlar. Aynı anda mesaj gönderirler.

PC zaman çizelgesini 'kaparak' ve 'kaydırarak' göndererek / gönderme noktalarını ilgili zaman çizelgelerine göre sabit tutarak daha fazla vaka oluşturabilirsiniz. Sebep olduğunuz asimetriler, saat ofseti ile tamamen olumsuzlanır. Aslında, mesajların geri dönüşünü tek bir yoldan bile yapabilirsiniz (gidiş dönüş süresi hala aynı olduğu sürece) ve sunucu / istemci STILL'in söyleyemediği bir şey!

Bu nedenle gecikme asimetrilerini ölçmek mümkün değildir. Gecikmelerin pozitif olduğu ve gidiş dönüş süresinin toplamından başka bir bilginiz olmadığı en kötü durumda, saat senkronizasyonunun doğruluğu gidiş dönüş süresi ile sınırlıdır.

Orta seviye altyapı yardımcı olabilir mi?

Ara altyapının yardımcı olup olamayacağı, durumun teorik modelinize büyük ölçüde bağlı olacaktır.

Asimetri sabitse ve ara altyapı, siz ve sunucu arasındaki iletişim yolundaki yönlendiriciler ise, o zaman hayır. Her bir yönlendirici saatini bitişik yönlendiriciyle senkronize etse bile, hatalar, sunucuyla yönlendiriciler arasındaki iletişim yoluyla senkronize ettiğiniz gibi aynı olacaktır.

Gerçek dünyada, mimari nedenlerden dolayı biraz simetrik olan gecikmelere, kuyruk gecikmelerinden (vb.) Kaynaklanan asimetriyi azaltmak için tekrarlanan senkronizasyonlara ve diğer asimetri türlerini azaltmak için çoklu iletişim yollarına güvenebilirsiniz.

Modelinizin varsayımlarını aralarında bir yere koyarsanız (çünkü model alanını keşfetmek elbette ilginçtir), sonucun da aralarında da olması gerektiğini umuyorum.

Eşzamanlı olduğu bilinen bir zaman sunucuları ağı, ve bir istemci makine düşünün .$\theta = \{A, B, C\}$$P$

Let makineden uçuş tek yönlü zaman makinesi için olasılığı ile, bu . X Y T X Y ≠ T Y $T_{XY}$$X$$Y$$T_{XY}\neq T_{YX}$

Letmakine ve arasındaki asimetrinin ölçüsü olun .X $\Delta_{XY} = |T_{XY} - T_{YX}|$$X$$Y$

Şimdi, iki senkronize makine arasındaki asimetrinin, senkronize makinelerin aynı anda birbirlerine tek yönlü bir mesaj göndermeyi kabul etmesiyle ölçülebileceğini düşünün. Varış zamanlarındaki fark, bu makineler arasındaki , yani:$\Delta$

$\Delta_{AB} = |T_{AB} - T_{BA}|$

$\Delta_{BC} = |T_{BC} - T_{CB}|$

$\Delta_{CA} = |T_{CA} - T_{AC}|$

ölçülebilir.

Şimdi devrelerin uçuş zamanını düşünün:

C A $P \rightarrow A \rightarrow B \rightarrow P$ , ,$C_{AB}$

C B $P \rightarrow B \rightarrow A \rightarrow P$ , .$C_{BA}$

$C_{AB} = T_{PA} + T_{AB} + T_{BP}$

$C_{BA} = T_{PB} + T_{BA} + T_{AP}$

Her iki devreyi aynı anda başlatmak için istemci makineyi düşünün ve varış zamanlarındaki farkı ölçün, :$P$$x$

$x = C_{AB} - C_{BA} = \Delta_{PA} + \Delta_{AB} + \Delta_{BP}$

Hem hem de daha önce bahsedilen ölçümlerle bilinir, bu nedenle bilinmeyenleri sol tarafa :Δ A $x$$\Delta_{AB}$

$x - \Delta_{AB} = \Delta_{PA} + \Delta_{BP}$

Benzer şekilde, ve için gösterilebilir:{ C B C , C C B$\{C_{AC}, C_{CA}\}$$\{C_{BC}, C_{CB}\}$

$y - \Delta_{BC} = \Delta_{PB} + \Delta_{CP}$

$z - \Delta_{CA} = \Delta_{PC} + \Delta_{AP}$

Dikkatli bir şekilde , olduğunu not ederiz . Sol taraf ölçümlerden bilinen değerleri içerir, sağ taraf 3 denklemde 3 bilinmeyen içerir.$\Delta_{XY} \equiv \Delta_{YX}$

Aynı anda çözme,

$\Delta_{AP} = \frac{r + s - t}{2}$

$\Delta_{BP} = \frac{r - s + t}{2}$

$\Delta_{CP} = \frac{t - r + s}{2}$

nerede,

$r = x - \Delta_{AB}$

$s = y - \Delta_{BC}$

$t = z - \Delta_{CA}$

Sadece bitiş noktalarını kontrol ederseniz. Yapamazsın Craig'in cevabını görün.

Bingo'nun cevabında olduğu gibi, daha fazla makine ve daha karmaşık bir bilgisayar grubu eklemiş olsanız bile, sadece senkronize olanları diğerlerine anında erişebilecek makinelere indirgeyebilirsiniz (gecikme = 0).$T_{XY}$

Uyarı bunu yaparsanız o elde edersiniz .Δ A P = Δ B P = Δ C P = $T_{AB} = T_{BC} = T_{CA} = 0$$\Delta_{AP} = \Delta_{BP} = \Delta_{CP} = 0$

Yani ne yanlış? $x = C_{AB}-C_{BA} = \Delta_{PA}+\Delta_{AB}+\Delta_{BP}$

Δ P A = T P A - T A $\Delta_{PA} = |T_{PA} - T_{AP}|$,$\Delta_{PA} = T_{PA} - T_{AP}$

Ve kullanırsanız, o zaman varsayımını kullanamazsınız (ve bunu kullanmazsanız, son denklemleriniz birbirini iptal eder).$\Delta_{XY} \equiv \Delta_{YX}$

Ne yapabilirsin? Posta yoluyla gerçekten iyi bir saat gönderin. ;)

Veya, aralarındaki tüm düğümleri kontrol ediyorsanız, her bir paketi işlemenin zamanını kontrol edebilir ve aynı fiziksel ortamı her iki yönde de kullanıyorlarsa, simetrik olması gereken her ardışık çift arasındaki gecikmeyi hesaplayabilirsiniz.

Genel göreliliği hesaba katmanız gerekebilir ve eşzamanlılığın var olmadığını unutmayın.

NTP gerçekte "ofseti" hesaplamak için 4 zaman ölçümünü kullanıyor . bunlar, paketin istemciden sunucuya tekrar istemciye gidişinde "zaman noktaları" dır ancak zaman ötelemeleri olarak kabul edilebilir. zaman ofsetinin istemci ve sunucu arasında kapalı olabileceği, ancak her ikisinin de yerel geçen zaman ofsetlerini doğru olarak sayabileceği varsayılmıştır.$t_0, t_1, t_2, t_3$

dönüş paketini aldıktan sonra müşteri 4 değerin hepsine sahiptir ve gerçek ofseti hesaplar. Göreceli ofset, müşteri ve sunucu arasında hesaplandığında, "mutlak zaman" ofseti senkronize edilebilir, yani müşteri, yerel zaman ofseti, yani "delta" ile ölçülen sunucuları kesin ofsetini kesin olarak tahmin edebilir.

t 1 t 2 t $t_0$ = süre [ofset] istemcide gönderildi = time [offset] recd sunucuda = time [offset] sunucuda gönderildi = time [offset] recd müşteri de
$t_1$
$t_2$
$t_3$

gerçek formül:$\theta = {(t_1 - t_0) + (t_2 - t_3) \over 2}$

Bu formülün istemciden sunucusuna kadar sunucudan istemciye aynı olmadığı (daha kısa veya daha uzun) .t 3 - t $t_1 - t_0$$t_3 - t_2$

ağlarda gecikme süresi, çoğunlukla gecikme ve bant genişliği olmak üzere iki ana faktörden kaynaklanmaktadır.

• gecikme, yönlendiricilerin yeni [küçük] paketler göndermedeki kısa gecikmesidir ve her yönlendiricide kabaca farklı bir sabittir. traceroute yardımcı programı ile ölçülebilir .
• bant genişliği, büyük miktarda veri grubunun gönderilebildiği hızdır, örneğin "yükleme zamanına karşı indirme süresi" ve ayrıca uzaktaki "bant genişliği ölçümü" web siteleri tarafından da ölçülebilir.

pek çok modern ev / iş internet bağlantısında yükleme hızı indirme hızlarından çok daha küçüktür ve bu gecikme süresi - farkı etkileyecektir ; gecikme süresi ise müşteriden sunucuya ve sunucudan sunucuya küçük veya biraz benzer olabilir. istemcisi.t 3 - t $t_1 - t_0$$t_3 - t_2$

NTP'de kullanılan ofseti hesaplamanın doğruluğunu arttırmak için temel bir algoritma (ve bir dereceye kadar rastgele ağ gecikmesi için düzeltilebilir), işlemi birkaç kez tekrarlamak ve "kama saçılım programının apeksini" kullanmaktır. Bu, NTP'deki bu PPT'nin 10. slaytındaki David Mills tarafından "saat filtresi algoritması" nda görülebilir . ayrıca bkz . Mills tarafından saat filtresi algoritması . (Genel kod birden fazla sunucuya izin vermek için yazılmış olmasına rağmen, tek bir sunucu ve istemci arasında hala kullanılabileceğini unutmayın.) Bu, NTP mimarisi ve algoritmalarında açıklanan "azaltma algoritmaları" nın bir parçasıdır .

Keşke paketleri zamanında geri gönderebilseydik

Varsayımlar:

$(B+C_2) - T_b = T_f - (B+C_1)$

$T_f - (B + C_2) = (B + C_1) - T_b$

İşte bana kesinlikle inandırıcı geliyor ve bu nedenle aptalca kesinlikle yanlış olabilir bir fikir.

Aşağıdaki senaryoyu inceleyin. Saatleri C 1 olan iki adet ve N 2 düğümümüz var.$N_1$$N_2$$C_1$$C_2$$\delta = C_1 - C_2$$d_{1 \to 2}$$d_{2 \to 1}$

Var ile timestamped bir mesaj göndermek T $N_1$$T_1^m$$N_2$$T_2^r$$C_2$$D$

$\qquad\begin{align*} T_2^r - T_1^m &= d_{1 \to 2} + \delta \\ T_1^r - T_2^m &= d_{2 \to 1} - \delta \\ D &= d_{1 \to 2} + d_{2 \to 1} \end{align*}$

$\delta$

1] Varsayımların doğal ve gerekli olduğunu düşünüyorum. Bunlar, ilgili miktarları değişmez umuduyla haklı olabilir de bizim senkronizasyon girişimi süresince çok.