Ο συγχρονισμός χρόνου είναι κρίσιμος στα δίκτυα υπολογιστών, επειδή ο σχεδιασμός, η διαχείριση, ο εντοπισμός σφαλμάτων και η προστασία ενός δικτύου συνεπάγονται τον καθορισμό του πότε συνέβη ένα συμβάν και απαιτούν ακριβή χρόνο. Ωστόσο, η διατήρηση μιας ακριβούς ώρας είναι πρόκληση, επειδή το ρολόι του υπολογιστή μετατοπίζεται κατά λίγα λεπτά ή δευτερόλεπτα καθημερινά.
Ως αποτέλεσμα, οι δρομολογητές, οι διακομιστές, οι συσκευές και οι μεταγωγείς χρησιμοποιούν Πρωτόκολλο ώρας δικτύου (NTP) για να λύσουν το πρόβλημα του συγχρονισμού ώρας δικτύου. Γιατί όμως είναι σημαντικό το NTP και πώς λειτουργεί;
Τι είναι το πρωτόκολλο ώρας δικτύου;
Το πρωτόκολλο ώρας δικτύου είναι ένα διαδικτυακό πρωτόκολλο που συγχρονίζει τις ώρες του ρολογιού του υπολογιστή σε ένα δίκτυο σε λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου UTC, επιτρέποντας σε συσκευές συνδεδεμένες σε
Δίκτυο TCP/IP να εργάζονται την ίδια προσαρμοσμένη ώρα. Αυτό περιλαμβάνει πρωτόκολλα και προγράμματα πελάτη-διακομιστή για υπολογιστές. Είναι πολύ αποτελεσματικό στη διόρθωση σφαλμάτων στη μετάδοση διακομιστή και αποτελεί τη βάση για το συγχρονισμό του χρόνου στα δίκτυα.Το NTP αναπτύχθηκε για πρώτη φορά από τον Dave Mills το 1985 στο Πανεπιστήμιο του Delaware, αλλά σήμερα, το πρωτόκολλο είναι ανοιχτού κώδικα και χρησιμοποιείται παγκοσμίως.
Πώς λειτουργεί το πρωτόκολλο ώρας δικτύου;
Το NTP ακολουθεί μια διαδικασία τριών βημάτων για τον συγχρονισμό του χρόνου:
- Ο πελάτης πρωτοκόλλου ζητά ανταλλαγή με τον διακομιστή ώρας.
- Ο πελάτης υπολογίζει την καθυστέρηση/μετατόπισή του και προσαρμόζεται ξανά ώστε να ταιριάζει με το ρολόι του διακομιστή.
- Πρέπει να υπάρχουν έξι ανταλλαγές εντός 10 λεπτών για να ενημερώνεται το ρολόι κάθε 10 λεπτά (ή μερικές φορές ανά ώρα) για να διατηρείται η ακρίβεια της ώρας. Τα μηνύματα μεταφέρουν τις ενημερώσεις μέσω του πρωτοκόλλου User Datagram Protocol (UDP) — Θύρα 123.
Τι είναι τα επίπεδα στρώματος;
Η Πηγή Συντονισμένης Παγκόσμιας Ώρας (UTC) έχει βαθμούς διαχωρισμού γνωστούς ως στρώματα, οι οποίοι ακολουθούν μια αυστηρή ιεραρχία.
- Στρώμα 0: Αυτό είναι το ρολόι μηδέν εδάφους που λαμβάνει το πραγματικό UTC από το δορυφορικό σύστημα που έχει σχεδιαστεί ειδικά για μεταδώσει αυτόν τον «αληθινό χρόνο». Για το λόγο αυτό, τα ρολόγια στρώματος 0 είναι τα αρχικά και τα ρολόγια αναφοράς για όλους ρολόγια. Παραδείγματα είναι το ατομικό ρολόι και το ρολόι GPS.
- Στρώμα 1: Πρόκειται για συσκευές/συστήματα υπολογιστών που συνδέονται απευθείας με το Stratum 0 για λήψη πραγματικού χρόνου.
- Στρώμα 2: Αυτοί οι διακομιστές χρόνου παίρνουν τον πραγματικό χρόνο τους από το Stratum 1.
- Στρώμα 3: Αυτές οι συσκευές υπολογιστών συνδέονται και λαμβάνουν τον πραγματικό χρόνο τους από τους διακομιστές Stratum 2.
Η ιεραρχία NTP συνεχίζει προς τα κάτω και η ακρίβεια του χρόνου μειώνεται καθώς προχωρά στις βαθμίδες. Υπάρχουν συνολικά 16 στρώματα στην ιεραρχία του NTP. Το στρώμα 16 υποδεικνύει μια μη συγχρονισμένη συσκευή.
Είναι σημαντικό να λάβετε υπόψη τον νόμο του Segal κατά την εγκατάσταση ενός διακομιστή ώρας για ένα δίκτυο:
Ένας άντρας με ρολόι ξέρει τι ώρα είναι. Ένας άντρας με δύο ρολόγια δεν είναι ποτέ σίγουρος.
Βάσει αυτού του νόμου, η διατήρηση δύο διακομιστών NTP καθιστά δύσκολο για τους χάκερ να αποφασίσουν ποιος είναι αυθεντικός. Αν και η επιλογή δύο διακομιστών στρώματος 0 λόγω της υψηλής ακρίβειάς τους είναι καλύτερη, ένας διακομιστής στρώματος 0 και στρώματος 1 σε συνδυασμό θα εξυπηρετεί επίσης αποτελεσματικά.
Χαρακτηριστικά του πρωτοκόλλου Network Time
Το NTP έχει πολλά χαρακτηριστικά, αλλά αυτά είναι τα δύο πιο σημαντικά χαρακτηριστικά:
- UTC: Το NTP χρησιμοποιεί το UTC για να συγχρονίσει την ώρα και αυτή η συγχρονισμένη ώρα γίνεται στη συνέχεια διαθέσιμη σε ένα δίκτυο. Το UTC μπορεί να διανεμηθεί σε δίκτυα χρησιμοποιώντας διακομιστές χρόνου.
- Διακομιστές ώρας: Ορισμένοι υπολογιστές είναι εξειδικευμένοι για συγχρονισμό χρόνου και ονομάζονται "Time Servers". Οι διακομιστές χρόνου είναι εξειδικευμένοι γιατί είναι Δεν είναι πρακτικό να εξοπλιστούν όλοι οι υπολογιστές με δέκτες που μπορούν να έχουν πρόσβαση σε ρολόγια Atomic και GPS για λήψη και μετάδοση χρόνου σε ένα δίκτυο.
Άλλα χαρακτηριστικά που πρέπει να σημειωθούν περιλαμβάνουν την ικανότητα του NTP να επιλύει ή να προσαρμόζει σφάλματα στην ανταλλαγή πληροφοριών διακομιστή, ανεξάρτητα από το πόσο μικρό είναι το σφάλμα ή η ευπάθεια. Δεύτερον, είναι εξαιρετικά συνεπής και αξιόπιστος στη χρονομέτρηση, γεγονός που το καθιστά πολύτιμο πλεονέκτημα για οργανισμούς που απαιτούν το στοιχείο συγχρονισμού χρόνου για να λειτουργήσουν με επιτυχία. Τέτοιοι οργανισμοί περιλαμβάνουν συστήματα μεταφοράς/ελέγχου της κυκλοφορίας, όπως αυτά των τρένων και των αεροπλάνων, των νοσοκομείων, των χρηματοπιστωτικών ιδρυμάτων και των οργανισμών ασφαλείας.
Γιατί είναι σημαντικό το NTP και ο συγχρονισμός χρόνου
Οι ελάχιστες χρονικές αποκλίσεις μεταξύ των συσκευών θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε χάος. Η ακρίβεια δεν είναι πολυτέλεια αλλά πολύ σημαντική και πολύτιμη αναγκαιότητα. Αν και υπάρχουν πολλά σενάρια όπου αυτό συμβαίνει, εδώ είναι μερικά που δείχνουν τη σημασία του NTP.
1. Ασφάλεια
Τα συστήματα ασφαλείας βασίζονται σε συγχρονισμένο χρόνο για την πρόληψη του εγκλήματος και την καταπολέμησή του εάν συμβεί. Για παράδειγμα, συσκευές όπως οι κάμερες ασφαλείας λειτουργούν με χρονικές σημάνσεις για την καταγραφή γεγονότων σε πραγματικό χρόνο, καθιστώντας πολύ πιο εύκολη την παρακολούθηση των αποδεικτικών στοιχείων και την επίλυση ενός εγκλήματος. Ο συγχρονισμός χρόνου είναι ένα πολύτιμο πλεονέκτημα για βέλτιστη ασφάλεια.
2. Χρονικές σημάνσεις καταγραφής
Τα αρχεία, όπως οι εφαρμογές λογισμικού, έχουν χρονική σήμανση για εγγυήσεις και εγγυήσεις και φέρουν ημερομηνίες λήξης ή ενημερώνουν ημερολόγια ανάλογα με το πότε είναι εγκατεστημένα σε υπολογιστή.
Ο συγχρονισμένος χρόνος διασφαλίζει ότι τηρούνται αυτές οι κωδικοποιημένες οδηγίες στις εφαρμογές. Αυτός ο κανόνας ισχύει και για την αυτόματη ενημερώσεις συστήματος αρχείων και διορθώσεις σφαλμάτων που έχουν σχεδιαστεί για συντήρηση που μπορεί να προκύψουν σε ένα δίκτυο υπολογιστών σε καθορισμένο χρόνο.
3. Τακτοποίηση σε Λειτουργίες που εξαρτώνται από το χρόνο
Η φύση των έργων με διαδικασίες είναι ότι απαιτούν διαδοχικά βήματα για την ολοκλήρωσή τους. Ορισμένα ή όλα τα βήματα μπορεί να είναι ευαίσθητα στον χρόνο και ο συγχρονισμένος χρόνος είναι πολύ σημαντικός για την επιτυχία, όπου οι διαδικασίες διανέμονται σε διαφορετικά μέλη της ομάδας που εργάζονται στο ίδιο έργο.
4. Μηνύματα και Τηλεπικοινωνίες
Οι χρονικές σημάνσεις είναι πολύ σημαντικές σε στοιχεία όπως μηνύματα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, SMS και αναφορές παράδοσης ανάλογα με την περίσταση. Το NTP είναι επίσης πολύ χρήσιμο σε πλαίσια τηλεπικοινωνιών και εκπομπών.
5. Αντιμετώπιση προβλημάτων
Το NTP και ο συγχρονισμός χρόνου είναι πολύ χρήσιμα σε αντιμετώπιση προβλημάτων δικτύου.
6. Προσδίδει Ακρίβεια και Ακρίβεια
Ορισμένες ιατρικές διαδικασίες είναι χρονισμένες και χρησιμοποιούν χρονομετρημένο ιατρικό εξοπλισμό για ακρίβεια και ακρίβεια. Η παρουσία ή η απουσία συγχρονισμένου χρόνου θα μπορούσε να είναι η διαφορά μεταξύ ζωής και θανάτου.
7. Αξία χρόνου στον πραγματικό κόσμο
Ενώ το NTP δεν είναι άμεσα υπεύθυνο για τις περιφερειακές ζώνες ώρας, η συγχρονισμένη ώρα είναι ο λόγος που τα περιφερειακά ρολόγια μπορούν να λειτουργήσουν σε σχέση με Συντονισμένη Παγκόσμια Ώρα (UTC). Για παράδειγμα, η τοπική ώρα στο Λάγος είναι διαφορετική από την τοπική ώρα στο Τόκιο. Ωστόσο, μπορούμε να διατηρήσουμε ακριβείς διαφορές ώρας στις περιοχές επειδή ο συγχρονισμένος χρόνος είναι λειτουργικός.
8. Έλεγχος Κυκλοφορίας
Η ευαίσθητη υποδομή όπως τα τρένα ή ο έλεγχος εναέριας κυκλοφορίας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον συγχρονισμένο χρόνο για την πρόληψη ατυχημάτων σύγκρουσης μέσω της χρονομετρημένης αλλαγής σιδηροτροχιών (για τρένα) και με την παροχή οδηγιών από πύργους ελέγχου εναέριας κυκλοφορίας για ασφαλή προσγείωση αεροπλάνων.
9. Ανάλυση και Έλεγχος
Είναι δυνατή η πραγματοποίηση αξιόπιστων ελεγκτών ή ιατροδικαστικών αναλύσεων οποιουδήποτε είδους μόνο με την παρέμβαση συγχρονισμένου χρόνου.
10. Ακριβής χρόνος
Ο αυτόματος συγχρονισμός ώρας κάνει τα πράγματα ευκολότερα για πολλούς χρήστες συσκευών, καθώς μόνο ορισμένοι είναι αρκετά γνώστες της τεχνολογίας ώστε να διαμορφώνουν με μη αυτόματο τρόπο τη ρύθμιση ώρας ώστε να αντικατοπτρίζει με ακρίβεια και ακρίβεια την πραγματική ώρα.
Το πρωτόκολλο ώρας δικτύου είναι ζωτικής σημασίας για το Διαδίκτυο
Το πρωτόκολλο ώρας δικτύου είναι ένα διαδικτυακό πρωτόκολλο που βοηθά τους υπολογιστές να επικοινωνούν και να συγχρονίζουν το χρόνο μέσω δικτύων δεδομένων. Από τη γέννησή του το 1985, έχει υποστεί αρκετές εξελίξεις, συμπεριλαμβανομένης της ενσωμάτωσης επιπέδων στρώματος. Με τις πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία, θα δούμε σε χρόνο μηδέν την εφαρμογή του NTP στον χώρο του metaverse και του Web3, καθώς η εφαρμογή του NTP δεν γνωρίζει όρια.
