Časová synchronizácia je v počítačových sieťach kritická, pretože plánovanie, správa, ladenie a ochrana siete si vyžaduje zistenie, kedy k udalosti došlo, a vyžaduje si presný čas. Udržanie presného času je však náročné, pretože hodiny počítača sa denne posúvajú o niekoľko minút alebo sekúnd.
Výsledkom je, že smerovače, servery, zariadenia a prepínače využívajú protokol NTP (Network Time Protocol) na vyriešenie problému synchronizácie času v sieti. Prečo je však NTP dôležitý a ako funguje?
Čo je Network Time Protocol?
Network Time Protocol je online protokol, ktorý synchronizuje hodiny počítača v sieti s presnosťou niekoľkých milisekúnd UTC, čo umožňuje zariadeniam pripojené k TCP/IP sieť pracovať v rovnakom upravenom čase. To zahŕňa protokol a programy klient-server pre počítače. Je vysoko efektívny pri oprave chýb pri prenose servera a je základom pre synchronizáciu času v sieťach.
NTP bol prvýkrát vyvinutý Dave Millsom v roku 1985 na University of Delaware, ale dnes je protokol open-source a používa sa na celom svete.
Ako funguje sieťový časový protokol?
NTP synchronizuje čas v troch krokoch:
- Protokolový klient požaduje výmenu s časovým serverom.
- Klient vypočíta svoje oneskorenie/offset a znova sa nastaví tak, aby zodpovedal hodinám servera.
- V priebehu 10 minút sa musí vykonať šesť výmen, aby sa hodiny aktualizovali každých 10 minút (alebo niekedy každú hodinu), aby sa zachovala ich presnosť. Správy prenášajú aktualizácie cez User Datagram Protocol (UDP) – port 123.
Čo sú úrovne stratum?
Zdroj koordinovaného svetového času (UTC) má stupne separácie známe ako vrstvy, ktoré sa riadia prísnou hierarchiou.
- Vrstva 0: Toto sú nulové hodiny, ktoré prijímajú skutočné UTC zo satelitného systému navrhnutého špeciálne pre vysielať tento „skutočný čas“. Z tohto dôvodu sú hodiny vrstvy 0 pôvodné a referenčné hodiny pre všetkých hodiny. Príkladmi sú Atómové hodiny a hodiny GPS.
- Vrstva 1: Sú to počítačové zariadenia/systémy priamo prepojené so Stratum 0 na získanie skutočného času.
- Vrstva 2: Tieto časové servery získavajú svoj skutočný čas zo Stratum 1.
- Vrstva 3: Tieto počítačové zariadenia sú prepojené so servermi Stratum 2 a získavajú ich skutočný čas.
Hierarchia NTP pokračuje nadol v poradí a presnosť času sa znižuje, keď postupuje nadol. V hierarchii NTP je spolu 16 vrstiev; vrstva 16 označuje nesynchronizované zariadenie.
Pri inštalácii časového servera pre sieť je dôležité vziať do úvahy Segalov zákon:
Muž s hodinkami vie, koľko je hodín. Muž s dvomi hodinkami si nikdy nie je istý.
Na základe tohto zákona udržiavanie dvoch serverov NTP sťažuje hackerom rozhodnutie, ktorý z nich je autentický. Aj keď je najlepší výber dvoch serverov vrstvy 0 z dôvodu ich vysokej presnosti, bude efektívne slúžiť aj kombinácia serverov vrstvy 0 a vrstvy 1.
Vlastnosti Network Time Protocol
NTP má viacero funkcií, no toto sú dve najdôležitejšie:
- UTC: NTP používa na synchronizáciu času UTC a tento synchronizovaný čas je potom sprístupnený v sieti. UTC môže distribuovať cez siete pomocou časových serverov.
- Časové servery: Niektoré počítače sú špecializované na synchronizáciu času a nazývajú sa „časové servery“. Časové servery sú špecializované, pretože sú je nepraktické vybaviť všetky počítače prijímačmi, ktoré majú prístup k atómovým hodinám a hodinám GPS na príjem a prenos času cez sieť.
Medzi ďalšie funkcie, ktoré treba poznamenať, patrí schopnosť NTP vyriešiť alebo upraviť chyby pri výmene informácií o serveri, bez ohľadu na to, aká mierna je chyba alebo zraniteľnosť. Po druhé, je vysoko konzistentný a spoľahlivý pri vedení času, čo z neho robí cenný prínos pre organizácie, ktoré na úspešné fungovanie vyžadujú prvok časovej synchronizácie. Medzi takéto organizácie patria systémy riadenia dopravy/dopravy, ako sú systémy vlakov a lietadiel, nemocnice, finančné inštitúcie a bezpečnostné organizácie.
Prečo sú NTP a synchronizácia času dôležité
Minútové nezrovnalosti v čase medzi zariadeniami by mohli viesť k chaosu. Presnosť nie je luxus, ale veľmi dôležitá a cenná nevyhnutnosť. Aj keď existuje viacero scenárov, v ktorých sa to odohráva, tu je niekoľko, ktoré ukazujú dôležitosť NTP.
1. Bezpečnosť
Bezpečnostné systémy sa spoliehajú na synchronizovaný čas na predchádzanie zločinu a boj proti nemu, ak k nemu dôjde. Napríklad zariadenia, ako sú bezpečnostné kamery, pracujú s časovými pečiatkami na zaznamenávanie udalostí v reálnom čase, vďaka čomu je oveľa jednoduchšie sledovať dôkazy a vyriešiť zločin. Synchronizácia času je cenným prínosom pre optimálne zabezpečenie.
2. Zaznamenať časové pečiatky
Súbory, ako sú softvérové aplikácie, sú označené časovou pečiatkou pre záruky a záruky a nesú dátumy vypršania platnosti alebo kalendáre aktualizácií v závislosti od toho, kedy sú nainštalované v počítači.
Synchronizovaný čas zaisťuje dodržiavanie týchto zakódovaných pokynov v aplikáciách. Toto pravidlo platí aj pre automatické aktualizácie súborového systému a opravy chýb navrhnuté pre údržbu, ktoré sa môžu vyskytnúť v sieti počítačov v pevnom čase.
3. Usporiadanosť v operáciách závislých od času
Charakter projektov s postupmi je taký, že si vyžadujú postupné kroky na ich splnenie. Niektoré alebo všetky kroky môžu byť časovo citlivé a synchronizovaný čas je veľmi dôležitý pre úspech, kde sú postupy distribuované rôznym členom tímu pracujúcim na rovnakom projekte.
4. Správy a telekomunikácie
Časové pečiatky sú veľmi dôležité v prvkoch, ako sú e-maily, SMS a správy o doručení v závislosti od okolností. NTP je tiež veľmi užitočný v telekomunikačných a vysielacích rámcoch.
5. Riešenie problémov
NTP a časová synchronizácia sú veľmi užitočné riešenie problémov so sieťou.
6. Dodáva presnosť a presnosť
Niektoré lekárske procedúry sú načasované a používajú načasované lekárske vybavenie pre presnosť a presnosť. Prítomnosť alebo neprítomnosť synchronizovaného času môže byť rozdielom medzi životom a smrťou.
7. Časová hodnota v reálnom svete
Zatiaľ čo NTP nie je priamo zodpovedné za regionálne časové pásma, synchronizovaný čas je dôvod, prečo môžu regionálne hodiny fungovať s ohľadom na Koordinovaný svetový čas (UTC). Napríklad miestny čas v Lagose sa líši od miestneho času v Tokiu. Môžeme však zachovať presné časové rozdiely v regiónoch, pretože synchronizovaný čas je funkčný.
8. Riadenie dopravy
Delikátna infraštruktúra, ako sú vlaky alebo riadenie letovej prevádzky, je veľmi závislá od synchronizovaného času, aby sa zabránilo kolíziám prostredníctvom načasovaného prepínania koľajníc (pre vlaky) a pri vydávaní pokynov z riadiacich veží letovej prevádzky bezpečným pristávacím lietadlám.
9. Analýza a audit
Dôveryhodný audit alebo forenznú analýzu akéhokoľvek druhu je možné vykonávať len so zásahom synchronizovaného času.
10. Presný čas
Automatická synchronizácia času uľahčuje prácu mnohým používateľom zariadení, pretože len niektorí sú dostatočne technicky zdatní na to, aby manuálne nakonfigurovali nastavenie času tak, aby presne a presne odrážalo skutočný čas.
Network Time Protocol je životne dôležitý pre internet
Network Time Protocol je online protokol, ktorý pomáha počítačom komunikovať a synchronizovať čas cez dátové siete. Od svojej genézy v roku 1985 prešla niekoľkými vývojmi, vrátane začlenenia úrovní vrstiev. S nedávnym pokrokom v technológii sa čoskoro dočkáme aplikácie NTP v priestore metaverse a Web3, pretože aplikácia NTP nepozná hraníc.