Protocolo NTP y la importancia de la Sincronización de Tiempo en Videovigilancia
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Protocolo NTP y la importancia de la Sincronización de Tiempo en Videovigilancia

En el mundo de la videovigilancia la sincronización del tiempo entre diferentes equipos es un factor determinante en la efectividad del sistema. En esta nota revisamos cómo el protocolo NTP se integra en los sistemas de seguridad, brindando una sincronización precisa que permite la correlación de eventos y facilita la investigación forense. 

En los sistemas de videovigilancia y en general en las implementaciones de seguridad electrónica, la sincronización precisa del tiempo es fundamental para garantizar el correcto funcionamiento de los sistemas de seguridad. El Protocolo de Tiempo de Red (NTP, por sus siglas en inglés) constituye una herramienta esencial para lograr una sincronización exacta y confiable en entornos de videovigilancia. 

En este artículo, exploramos la sincronización de tiempo abarcando los siguientes aspectos:

Clases de protocolos de sincronización de tiempo 

En Networking, existen varios tipos de protocolos de sincronización de tiempo ampliamente utilizados. Los más comunes son:

  • SNTP
  • NTP
  • PTP

Protocolo de Tiempo Simple de Red (SNTP, Simple Network Time Protocol)

El SNTP es un protocolo de sincronización de tiempo más simple en comparación con NTP y PTP, es común en videovigilancia. Se utiliza generalmente en redes pequeñas y usa menos recursos que NTP o PTP por lo que no requiere una infraestructura de servidores de tiempo jerárquica, lo que lo hace apropiado para dispositivos de menor potencia de procesamiento, como cámaras IP y grabadores ya sea NVR o DVR integrados.  Sin embargo, la precisión de sincronización del STP es generalmente más baja que la de otros protocolos más avanzados.

Este protocolo es capaz de sincronizar solo con una única fuente y no realiza una verificación exhaustiva de errores de su fuente lo que eventualmente puede generar una sincronía inexacta pero realmente es algo poco común que ocurra. 

Protocolo de Tiempo de Red (NTP, Network Time Protocol)

El NTP es uno de los protocolos más populares para sincronizar el tiempo en redes. Es más complejo que SNTP y puede requerir más recursos, junto con SNTP es muy usado en aplicaciones de videovigilancia, control de acceso, entre otros sistemas de seguridad. Utiliza un sistema jerárquico de servidores de tiempo y se basa en algoritmos para ajustar el reloj de los dispositivos y mantener la precisión en la sincronización. Es configurable y admite la sincronización con fuentes de tiempo externas, como relojes atómicos o GPS.

NTP, puede realizar correcciones de errores y verificar las fuentes para identificar si el tiempo se desvía de lo esperado. Generalmente es utilizado por servidores Windows/Linux o servidores de tiempo dedicados.

Protocolo de Hora de Precisión (PTP, Precision Time Protocol)

El PTP es relativamente nuevo en comparación con NTP/SNTP y se introdujo para la sincronización de aplicaciones altamente sensibles, es utilizado para la sincronización de tiempo en redes de alta precisión, como redes industriales y sistemas de control críticos. Utiliza un algoritmo de sincronización basado en mensajes de precisión y se enfoca en minimizar la latencia y la variabilidad en la sincronización. PTP es capaz de alcanzar niveles de sincronización en el orden de los nanosegundos. Debido a esto, requiere soporte de hardware para una temporización adecuada y mayores recursos que otros protocolos, y generalmente no se usa en videovigilancia.

El problema de la sincronización manual 

Aunque la mayoría de equipos en los sistemas de videovigilancia que incorporan sincronización de tiempo lo hacen de manera automática una vez son configurados, también es posible la configuración manual de la hora. Sin embargo esto no es una buena práctica y no se recomienda ya que el ajuste manual puede olvidarse fácilmente o configurarse incorrectamente, o simplemente porque ajustar el tiempo en un número considerable de equipos como cámaras y sistemas de grabación puede volverse tedioso, llevar mucho tiempo y no genera valor.

Debido a que el proceso en cada cámara se cambia manualmente, es difícil obtener que el tiempo en cada cámara este igual es decir sincronizado, incluso en muchas aplicación nos podemos encontrar variaciones de minutos o peor aún de horas, por más precisión que se quiera tener la variación se producirá con el tiempo. Y esto pasa porque los equipos pueden apagarse por un fallo, o se pueden bloquear por alguna inconsistencia y cuando se reinician es donde se pierde dicha sincronía. 

Esto representa un problema importante a la hora de hacer búsquedas de video grabando en donde la secuencia de imágenes en un evento particular es necesaria para hacer un seguimiento o enlazar eventos. Esto no solo conlleva a un posible no conforme del cliente, en ambiente de múltiples cámaras esto se vuelve un dolor de cabeza para el operador o para quien realiza la investigación 

Otro problema muy común es cuando el sistema de videovigilancia está integrado con otros sistemas, por ejemplo, con un sistema de control de acceso en donde la hora de un intento de ingreso no válido no coincide con la hora del video de la cámara asociada al punto de control porque ambos sistemas no están sincronizados entre sí, incluso este tipo de anomalías pueden obstaculizar un proceso de investigación bajo un marco legal o de tipo disciplinario dentro de una empresa.  

Aplicaciones de NTP en sistemas de videovigilancia

Es importante tener en cuenta que la sincronización de tiempo no solo aplica para los sistemas de videovigilancia dentro del espectro de soluciones de seguridad electrónica, todo equipo que su funcionamiento esté ligado o relacionado con horarios o gestión de tiempo debe poder estar sincronizado con los demás equipos que interactúan. En el caso de los sistemas de videovigilancia NTP se usa en tres frentes principales: 

Sincronización de cámaras (IP)

El protocolo NTP permite sincronizar los relojes de las cámaras IP de videovigilancia, asegurando que todos los dispositivos capturen y registren eventos en el mismo instante, facilitando la correlación de eventos y la investigación forense.

Correlacion en la grabación de video

Al sincronizar las cámaras y los sistemas de grabación con NTP, o SNTP se asegura que los registros de video estén temporalmente alineados, lo que facilita la búsqueda y recuperación de secuencias de imágenes específicas de diferentes fuentes, todas correlacionadas en el tiempo.

Integración con VMS y otros subsistemas

La sincronización precisa del tiempo con NTP permite la integración con sistemas de gestión de videovigilancia o VMS, facilitando la administración centralizada, la programación de eventos y la generación de informes. Al mismo que permite la correcta trazabilidad con eventos de sistemas alternos como los controles de acceso, alarmas para intrusión y detección de incendios, entre otros. 

Cómo funciona la sincronización de tiempo (NTP)

Con lo anotábamos el funcionamiento del protocolo NTP se basa en un sistema jerárquico de servidores de tiempo. En esta estructura, existen servidores de tiempo primarios y secundarios. Los servidores primarios se sincronizan con fuentes de tiempo altamente precisas, como relojes atómicos o sistemas de posicionamiento global (GPS). Estos servidores primarios son conocidos como servidores de estrato superior y actúan como referencia de tiempo para los demás servidores de tiempo en la red.

Cuando un dispositivo necesita sincronizarse con el tiempo de la red, envía una solicitud al servidor de tiempo más cercano. Esta solicitud contiene una marca de tiempo que indica el momento en que se envió la solicitud. El servidor de tiempo responde proporcionando su propia marca de tiempo y la marca de tiempo de referencia más reciente que ha recibido de un servidor de estrato superior. Esta información permite al dispositivo calcular la diferencia entre su tiempo local y el tiempo de referencia proporcionado por el servidor de tiempo.

El dispositivo ajusta su reloj interno utilizando la información recibida del servidor de tiempo. La cantidad de ajuste depende de la diferencia entre el tiempo del equipo local y el tiempo de referencia, y se realiza de manera gradual para evitar cambios bruscos en el tiempo del dispositivo.

Además de la sincronización inicial, el protocolo NTP también incluye mecanismos de seguimiento y corrección que operan de manera continua. Los dispositivos periódicamente envían solicitudes de sincronización al servidor de tiempo para ajustar su reloj y mantener una sincronización precisa con la red. Estos ajustes se realizan de manera gradual y se basan en algoritmos que tienen en cuenta factores como la latencia de la red y la variabilidad en la entrega de los paquetes.

Diferencias entre las versiones de NTP

Existen varias versiones del protocolo NTP, siendo las más comunes NTPv1, NTPv2, NTPv3 y NTPv4. Desde la versión 1 en adelante cada versión introdujo mejoras y nuevas funcionalidades para optimizar la precisión y la seguridad de la sincronización del tiempo. 

La versión 4 del Protocolo NTP introdujo varias mejoras significativas en comparación con versiones anteriores. Estas mejoras incluyen:

Mayor precisión

La versión 4 de NTP mejoró la precisión de la sincronización del tiempo. Se realizaron mejoras en los algoritmos de ajuste y compensación, lo que permitió una mayor exactitud en la sincronización de los relojes de los dispositivos.

Mayor seguridad

NTPv4 incorporó mejoras en términos de seguridad. Se agregaron nuevas capas de seguridad a través del cifrado de paquetes, mecanismos para autenticar y verificar la identidad de los servidores de tiempo, lo que ayuda a prevenir ataques de suplantación y asegura que los dispositivos se sincronicen con fuentes de tiempo confiables.

Reducción de la latencia

Se realizaron mejoras en los algoritmos de sincronización y en el manejo de la latencia de la red, reduciendo el tamaño del paquete, esto permitió una mayor precisión en entornos de red con retrasos variables, lo que resulta en una mejor sincronización del tiempo.

Manejo de la deriva del reloj

NTPv4 implementó mecanismos para controlar y compensar la deriva del reloj de los dispositivos. Esto ayuda a mantener una sincronización precisa incluso en casos en los que los relojes internos de los dispositivos pueden desviarse con el tiempo.

Soporte IPv6

La versión 4 de NTP agregó soporte completo para el Protocolo de Internet versión 6 (IPv6). Esto permitió que NTP funcione de manera nativa en redes que utilizan IPv6, asegurando una mayor compatibilidad con las tecnologías de red más modernas.

Los aspectos más importantes para su implementación

En las implementaciones de videovigilancia en especial sistemas grandes de cientos o miles de cámaras, como el caso de los proyectos de vigilancia ciudadana la sincronización de todos los equipos activos dentro del sistema es vital. Hay básicamente tres aspectos básicos a tener en cuenta: 

Selección adecuada de servidores de tiempo

Es crucial elegir servidores de tiempo confiables y bien sincronizados, preferiblemente con relojes de referencia GPS o atómicos, para garantizar una sincronización precisa en la red de videovigilancia.

Configuración correcta de la jerarquía de servidores

Establecer una jerarquía adecuada de servidores de tiempo, con servidores primarios y secundarios correctamente configurados, garantiza una distribución eficiente y confiable de la información de tiempo en la red.

Mantenimiento y monitoreo regular

Es esencial realizar un mantenimiento regular de los servidores de tiempo, así como monitorear su rendimiento y precisión para detectar posibles desviaciones y corregirlas a tiempo.

Como se configura NTP en las cámaras 

La gran mayoría de las cámaras IP actuales, desde las opciones de entrada hasta las de alto perfil, permiten la sincronización automática de la cámara con un servidor de tiempo.

Configuración de NTP en cámara Illustra de Tyco. Fuente: TECNOSeguro

Por lo general, el técnico instalador o el usuario simplemente debe ingresar la dirección IP del servidor de sincronización de tiempo  o el nombre de host, el puerto y la zona horaria, y la cámara de forma automática recupera la hora estándar o UTC (tiempo universal coordinado) actual y ajusta su reloj interno. Esta sincronización generalmente se realiza cada hora, aunque algunas cámaras permiten configurar un intervalo diferente.

Cámaras IP Vs. Analógicas 

Las cámaras que no son IP, como las analógicas, HD analógicas, HD-SDI, no tienen ningún concepto o implementación de sincronización de tiempo. Pero sí al equipo que se conecten como los codificadores o grabadores (DVR). Algunos modelos de cámaras analógicas tiene la opción de visualizar en pantalla la hora cuando se recibe el video, aunque puede servir de guía realmente no se hace un proceso de sincronización.

TECNOSeguroPRO Protocolo NTP Videovigilancia 2Configuración de NTP en un DVR. Fuente: hikvision.com

En sistemas pequeños, con un solo codificador o grabador, la sincronización se puede dar entre estos equipos y el PC de gestión o el equipo donde se monitorea el sistema.

Sin embargo, un servidor de tiempo puede ser muy útil para garantizar que la hora sea precisa entre varios decodificadores o equipos DVR que estén en el mismo sitio así como los equipos que alojan el aplicativo de gestión de video o el VMS ya sea de distribución gratuita o paga. En muchos casos no se requiere un servidor específico para ello. Hay aplicativos que activan el protocolo NTP o SNTP que se instalan generalmente en el PC de monitoreo y este hace las veces de “servidor de tiempo” activando el servicio de sincronización a las diferentes máquinas que en que se configure. 

Tipos de Servidores de Tiempo

Usualmente son tres los tipos de servidores que se aplican para proyectos relacionados con videovigilancia o seguridad electrónica: 

Servidores Públicos

Servidores Privados

Servidores de tiempo dedicados

Servidores Públicos

Los servidores públicos como ntp.org se utilizan con mayor frecuencia para sincronizar la hora de los equipos de cómputo o PC convencionales, aunque algunas cámaras también los utilizan de forma predeterminada. Sin embargo, para usar estos servidores, todos los dispositivos deben tener acceso a Internet, lo que a menudo no es deseable en las redes de videovigilancia, por aspectos de seguridad. Además, el uso de estos servidores para múltiples dispositivos puede ser una mala práctica teniendo en cuenta que el tráfico de red se puede ver afectado por las múltiples solicitudes de equipos realizadas a fuentes públicas.

Servidores Privados

En una red local de videovigilancia, uno (o más) servidores pueden configurarse como un servidor de tiempo. Luego, esta máquina recupera la hora de una fuente pública como ntp.org o se configura manualmente, y sincroniza la hora a todos los demás dispositivos de la red. Este tipo de aplicaciones se usan con mayor frecuencia a través de aplicativos de terceros, como Network Time System, Meinberg NTP o NetTime.

TECNOSeguroPRO Protocolo NTP Videovigilancia 3Interfaz de usuario servidor NTP. Fuente: meinbergglobal.com

Dado que casi cualquier PC puede configurarse para actuar como un servidor de tiempo (incluido el servidor VMS), los servidores o aplicativos privados que recuperan el tiempo de una fuente de Internet son la opción de sincronización de tiempo más común en la videovigilancia, claro está esto aplica cuando el equipo que aloja el VMS no tenga otros sistemas adicionales que generen sobrecarga al equipo.  

Servidores de tiempo dedicados

Finalmente, en los sistemas donde se requiere una hora precisa pero el sistema de videovigilancia no está conectado a Internet, se utilizan servidores de tiempo basados en GPS dedicados.

TECNOSeguroPRO Protocolo NTP Videovigilancia 4Servidor de tiempo dedicado NTS-4000-R-GPS. Fuente: galsys.co.uk

Estos dispositivos recuperan la hora de los satélites GPS a través de una antena que usualmente se instala en exteriores y actúan como servidores NTP/SNTP para el resto de la red. Estos equipos pueden ser de alto costo por lo que los servidores GPS generalmente solo se usan en sistemas donde la red de videovigilancia está cerrada, sin acceso a Internet como en procesos industriales complejos en la industria de petróleo y gas, bases militares, bancos estatales, etc. 

Conclusión 

La sincronización de tiempo en los diferentes equipos de videovigilancia y otros sistemas de seguridad electrónica es muy importante desde aplicaciones sencillas hasta las más robustas. El protocolo NTP o sus similares permiten una sincronización precisa y confiable del tiempo en los diferentes equipos. Su implementación adecuada garantiza una gestión eficiente de los dispositivos y una correlación precisa de eventos. Al aprovechar las capacidades del protocolo NTP, los sistemas de videovigilancia pueden alcanzar un mayor nivel de eficiencia y confiabilidad en la búsqueda forense y mejor aprovechamiento del sistema.

Jairo Rojas Campo

Ing. Electrónico de la Pontificia Universidad Javeriana, especialista en Gerencia de Proyectos, con experiencia como líder de gestión de proyectos en varias empresas reconocidas del gremio de seguridad en el país desde el 2001. Cuenta con múltiples certificaciones en seguridad electrónica en las líneas de CCTV, sistemas de alarmas de intrusión, detección de incendio, controles de acceso, plataformas de integración entre otras.

Actualmente realiza actividades orientadas a la transferencia de su conocimiento y experiencia a equipos de trabajo del sector, realiza diseño y especificación de proyectos. Apasionado por el ciclismo de ruta y ciclo montañismo.

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