Kaj je omrežni časovni protokol? Zakaj je pomembno?

Časovna sinhronizacija je ključnega pomena v računalniških omrežjih, saj načrtovanje, upravljanje, odpravljanje napak in zaščita omrežja vključujejo ugotavljanje, kdaj se je dogodek zgodil, in zahtevajo natančen čas. Vendar pa je vzdrževanje točnega časa zahtevno, ker se ura računalnika vsak dan premakne za nekaj minut ali sekund.

Posledično usmerjevalniki, strežniki, naprave in stikala uporabljajo omrežni časovni protokol (NTP) za rešitev problema omrežne časovne sinhronizacije. Toda zakaj je NTP pomemben in kako deluje?

Kaj je omrežni časovni protokol?

Network Time Protocol je spletni protokol, ki sinhronizira uro računalniške ure v omrežju na nekaj milisekund UTC, kar omogoča napravam, povezanim z TCP/IP omrežje delati ob istem prilagojenem času. To vključuje protokole in programe odjemalec-strežnik za računalnike. Je zelo učinkovit pri odpravljanju napak pri strežniškem prenosu in je osnova za časovno sinhronizacijo v omrežjih.

NTP je prvi razvil Dave Mills leta 1985 na Univerzi v Delawareu, danes pa je protokol odprtokoden in se uporablja po vsem svetu.

Kako deluje omrežni časovni protokol?

NTP sledi procesu v treh korakih za sinhronizacijo časa:

1. Odjemalec protokola zahteva izmenjavo s časovnim strežnikom.
2. Odjemalec izračuna svojo zakasnitev/odmik in se prilagodi, da se ujema z uro strežnika.
3. Za posodobitev ure vsakih 10 minut (ali včasih vsako uro), da se ohrani časovna točnost, mora biti v 10 minutah šest časovnih izmenjav. Sporočila posodabljajo posodobitve prek protokola uporabniškega datagrama (UDP)—vrata 123.

Kaj so stratumske ravni?

Vir koordiniranega univerzalnega časa (UTC) ima ločilne stopnje, znane kot stratumi, ki sledijo strogi hierarhiji.

1. Stratum 0: To je ura ničelne točke, ki prejema pravi UTC iz satelitskega sistema, zasnovanega posebej za to prenašajo ta »pravi čas«. Iz tega razloga so ure stratuma 0 izvirne in referenčne ure za vse ure. Primera sta atomska ura in ura GPS.
2. Stratum 1: To so računalniške naprave/sistemi, neposredno povezani s Stratumom 0 za prejemanje pravega časa.
3. Stratum 2: Ti časovni strežniki dobijo pravi čas iz Stratuma 1.
4. Stratum 3: Te računalniške naprave so povezane s strežniki Stratum 2 in dobivajo svoj pravi čas iz njih.

Hierarhija NTP se nadaljuje po stopnjah navzdol in časovna natančnost se zmanjša, ko napreduje po stopnjah navzdol. Skupaj je v hierarhiji NTP 16 stratumov; sloj 16 označuje nesinhronizirano napravo.

Pri nameščanju časovnega strežnika za omrežje je pomembno upoštevati Segalov zakon:

Človek z uro ve, koliko je ura. Človek z dvema urama ni nikoli prepričan.

Na podlagi tega zakona se hekerji zaradi vzdrževanja dveh strežnikov NTP težko odločijo, kateri je pristen. Čeprav je najboljša izbira dveh strežnikov stratum 0 zaradi njune visoke natančnosti, bo tudi kombinacija stratum 0 in stratum 1 učinkovito služila.

Značilnosti omrežnega časovnega protokola

NTP ima več funkcij, vendar sta to dve najpomembnejši funkciji:

1. UTC: NTP uporablja UTC za sinhronizacijo časa, ta sinhronizirani čas pa je nato na voljo v omrežju. UTC lahko distribuira po omrežjih z uporabo časovnih strežnikov.
2. Časovni strežniki: Nekateri računalniki so specializirani za časovno sinhronizacijo in se imenujejo "časovni strežniki". Časovni strežniki so specializirani, ker so nepraktično opremiti vse računalnike s sprejemniki, ki lahko dostopajo do atomskih in GPS ur za sprejemanje in oddajanje časa po omrežju.

Druge funkcije, ki jih je treba upoštevati, vključujejo zmožnost NTP, da razreši ali prilagodi napake pri izmenjavi informacij strežnika, ne glede na to, kako majhna je napaka ali ranljivost. Drugič, je zelo dosleden in zanesljiv pri merjenju časa, zaradi česar je dragoceno sredstvo za organizacije, ki za uspešno delovanje potrebujejo element časovne sinhronizacije. Takšne organizacije vključujejo sisteme za nadzor transporta/prometa, kot so sistemi za vlake in letala, bolnišnice, finančne ustanove in varnostne organizacije.

Zakaj sta NTP in časovna sinhronizacija pomembna

Minutna odstopanja v času med napravami lahko povzročijo kaos. Natančnost ni razkošje, ampak zelo pomembna in dragocena nuja. Čeprav obstaja več scenarijev, kjer se to zgodi, je tukaj nekaj, ki prikazujejo pomembnost NTP.

1. Varnost

Varnostni sistemi se zanašajo na sinhroniziran čas za preprečevanje kriminala in boj proti njemu, če do njega pride. Naprave, kot so varnostne kamere, na primer delujejo s časovnimi žigi za snemanje dogodkov v realnem času, zaradi česar je veliko lažje slediti dokazom in rešiti zločin. Časovna sinhronizacija je dragoceno sredstvo za optimalno varnost.

2. Dnevnik časovnih žigov

Datoteke, kot so programske aplikacije, so označene s časovnim žigom za jamstva in garancije ter imajo datume poteka ali koledarje posodobitev, odvisno od tega, kdaj so nameščene v računalniku.

Sinhronizirani čas zagotavlja upoštevanje teh kodiranih navodil v aplikacijah. To pravilo velja tudi za avtomatsko posodobitve datotečnega sistema in popravki napak, zasnovani za vzdrževanje, ki se lahko pojavi v omrežju računalnikov ob določenem času.

3. Urejenost v časovno odvisnih operacijah

Narava projektov s postopki je, da zahtevajo zaporedne korake za njihovo izvedbo. Nekateri ali vsi koraki so lahko časovno občutljivi, sinhroniziran čas pa je zelo pomemben za uspeh, kjer so postopki porazdeljeni med različne člane skupine, ki delajo na istem projektu.

4. Sporočila in telekomunikacije

Časovni žigi so zelo pomembni v elementih, kot so e-poštna sporočila, SMS in poročila o dostavi, odvisno od okoliščin. NTP je zelo uporaben tudi v telekomunikacijskih in radiodifuznih okvirih.

5. Odpravljanje težav

NTP in časovna sinhronizacija sta zelo uporabni pri odpravljanje težav z omrežjem.

6. Zagotavlja točnost in natančnost

Nekateri medicinski postopki so časovno omejeni in za natančnost in točnost uporabljajo medicinsko opremo za časovno merjenje. Prisotnost ali odsotnost sinhroniziranega časa je lahko razlika med življenjem in smrtjo.

7. Časovna vrednost v resničnem svetu

Čeprav NTP ni neposredno odgovoren za regionalne časovne pasove, lahko regionalne ure delujejo zaradi sinhroniziranega časa. Univerzalni koordinirani čas (UTC). Na primer, lokalni čas v Lagosu se razlikuje od lokalnega časa v Tokiu. Vendar pa lahko vzdržujemo točne časovne razlike v regijah, ker sinhronizirani čas deluje.

8. Nadzor prometa

Občutljiva infrastruktura, kot so vlaki ali kontrola zračnega prometa, je zelo odvisna od sinhroniziranega časa za preprečevanje nesreč s časovnim preklopom tirnic (za vlake) in z dajanjem navodil s kontrolnih stolpov zračnega prometa za varno pristajanje letal.

9. Analiza in revizija

Verodostojno revizijo ali kakršnokoli forenzično analizo je možno izvesti le s posredovanjem sinhroniziranega časa.

10. Točen čas

Samodejna sinhronizacija časa olajša stvari številnim uporabnikom naprav, saj so le nekateri dovolj tehnično podkovani, da ročno konfigurirajo svojo nastavitev časa, da natančno in natančno odraža pravi čas.

Omrežni časovni protokol je ključnega pomena za internet

Network Time Protocol je spletni protokol, ki pomaga računalnikom komunicirati in sinhronizirati čas prek podatkovnih omrežij. Od svojega nastanka leta 1985 je bil podvržen številnim razvojem, vključno z vključevanjem ravni stratumov. Z nedavnim napredkom v tehnologiji bomo kmalu videli uporabo NTP v prostoru metaverse in Web3, saj uporaba NTP ne pozna meja.