銀行基準時鐘系統時間同步方案

2020-12-23 時間頻率同步測試

隨著金融市場的不斷發展、信息化程度的不斷提高,金融信息系統構成已逐漸完成量變到質變的轉化,各個系統不再獨自處理各自業務而是趨向協同工作,逐漸形成信息系統生態,為快速的金融創新迭代提供基礎支撐。要確保信息系統生態穩定、嚴謹運行,規避信息流動過程中時間不一致導致的技術漏洞及可能造成的商業糾紛,就要確保時間標尺的高度準確和統一。

目前,我國的定位授時能力已得到長足發展,取得了從無到有、從有到精的突破性進步,北鬥衛星導航系統能夠提供穩定且符合精度要求的授時服務,在複雜的國際形勢下,為國內各行業信息系統的穩定運行提供了安全可靠的基礎設施。因此,建立國產化時鐘同步系統,實現系統的信息設備國產化、核心技術自主化勢在必行。

1、 銀行基準時鐘系統設計

網絡時鐘同步協議(Network Time Protocol,NTP)是目前國際網際網路通用的時間服務協議。NTP 協議採用Client/Server 架構,基於UDP/IP,使用層次式時間分布模型,靈活性高,適應性強,網絡開銷小,並可容忍一定程度上的網絡故障。

基於NTP 協議,依靠北鬥和GPS衛星導航系統獲取標準時間,結合信息設備全量及分布現狀,合理設計時鐘同步網絡架構,通過時鐘同步系統將全轄設備的系統時間與標準時間進行校準統一,可以實現銀行信息系統生態時鐘標尺的高度準確與統一。

銀行基準時鐘系統設計原則構成銀行信息系統的設備不僅規模體量巨大,而且地域分布廣泛。因此,時鐘同步系統建設需要從管理角度和技術角度綜合考慮,以「三層架構;高可用冗餘、兼顧災備;向上兼容;邏輯分區、區內自治」為基本設計原則,適應現有格局,滿足系統靈活性、魯棒性和可擴展性的要求。

「三層架構」是指將時鐘同步系統邏輯分層為時鐘源層、代理伺服器層、終端層三個層次。以選型設備SYN2151型NTP時間同步伺服器為例說明:

1) 時鐘源層通過GPS北鬥衛星天線,從北鬥GPS衛星導航系統獲取標準時間,為整個信息系統生態時間標尺提供基本依據。時鐘源層由專用的時鐘設備構成,是整個時鐘同步系統的心臟,參數如下:

2) 代理伺服器層從時鐘源層獲取標準時間,為終端層提供授時服務。本系統中代理伺服器指NTP時間同步伺服器,兩臺設備互為冗餘配置,為終端設備提供時間同步,其設備參數如下所示:

3) 終端層由需要時鐘同步的各平臺系統分區及各類設備構成,通過代理伺服器與時鐘源進行時間校準,達到時鐘同步的目的。

2、銀行基準時鐘系統應用方案

三層架構設計與NTP協議分層管理的類樹形基本網絡結構相吻合,可較好地利用NTP 協議,達到設計上的高度容錯和可擴展性要求,使用示意圖如下所:

本套系統採用「高可用冗餘、兼顧災備」的原則,指時鐘同步系統設計考慮信息系統生態整體高可用及災備策略,確保時鐘源層、代理伺服器層不低於整體的高可用和災備等級,達到在任何極端情況下標準時鐘均可正常工作、提供服務的目的。

銀行信息系統設備主要包括主機平臺、Windows 平臺、Linux 平臺、網絡設備等,所有設備均支持NTP 協議,或自身具備時鐘同步子網並提供接受NTP 標準時間接口,符合搭建服務於整個信息系統生態的時鐘同步系統的條件。

3、銀行基準時鐘系統的拓展性

在實現NTP 時鐘同步功能方面, 除了NTP 時鐘同步服務進程,大部分系統同樣提供了進行時間同步的函數,如Unix 平臺的ntpdate 命令、Linux的ntpupdate 命令。

那麼,使用NTP 時鐘同步服務進程進行時鐘同步的優勢是什麼呢?其優勢在於,NTP 時鐘同步服務不僅僅可以進行時間同步,而且可以進行時頻同步,通俗地說,就是不僅僅能修正時間以保證時間正確,還能夠儘可能地協調各設備自身的時鐘走得一樣快。

NTP 時鐘同步服務是作業系統提供的基礎服務之一,如Linux 平臺的ntpd 服務以及Unix 平臺的xntpd服務,而且運行一個NTP 時鐘同步服務也無需佔用很多的系統資源,在各設備上啟用NTP 時鐘同步服務不需要做單獨的資源配置,對設備原有程序的影響幾乎為零,因此,使用NTP 時鐘同步服務實現設備間時鐘同步是較好的選擇。

然而,標準時間(UTC)某些特性,特別是閏秒現象,會為確保時間準確性而在時間的連續性上做出一些犧牲,與此相對應,就尤其需要注意NTP 時鐘同步服務的若干相關配置。閏秒是協調世界時對原子時和世界時進行統一的手段,閏秒發生時意味著時間向前或者向後跳變1 秒。若不加處理,一秒時間的跳變可能會對信息系統運行的程序造成巨大的影響,如,2012 年閏秒事件導致Reddit、Gawker 等網際網路企業Hadoop 等基於Java 的軟體遭遇大面積故障。

4、銀行基準時鐘系統的重要性

銀行基準時鐘系統建設的目的是為信息系統生態裝上統一的時間標尺,當所有的設備按統一的「脈搏」運行時,收穫的不僅僅是安全嚴謹的業務流程。從整體的角度再次審視信息系統生態的時候,會發現有更多的應用場景可以去拓展。未來,銀行信息系統生態不斷完善,其對時間準確的要求將進一步提高,因此,可將基於NTP 的時鐘同步系統定位為商業銀行信息系統生態建設的基礎設施加以建設和應用。

隨著國家信息技術基礎設施的完善及支撐技術體系的進步,在應用安全可控信息技術、加強銀行業網絡安全和信息化建設的道路上,繼續貫徹國家戰略,本著嚴謹務實的態度積極探索和實踐,建立應用安全可控信息技術的長效機制,推廣使用能夠滿足銀行業信息安全需求、風險可控的信息技術,主動掌握銀行業信息化核心知識和關鍵技術,加強網絡安全保障能力,合理布局關鍵網絡和信息基礎設施,緩解集中度風險。西安同步致力時間同步系統,為銀行業整體信息化建設水平的提升、消費者權益保障和經濟社會安全穩定做出應有的努力和貢獻!

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