Aikasynkronointi on kriittistä tietokoneverkoissa, koska verkon suunnittelu, hallinta, virheenkorjaus ja suojaus edellyttävät tapahtuman ajankohdan määrittämistä ja vaativat tarkkaa aikaa. Tarkan ajan ylläpitäminen on kuitenkin haastavaa, koska tietokoneen kello poikkeaa muutaman minuutin tai sekunnin päivittäin.
Tämän seurauksena reitittimet, palvelimet, laitteet ja kytkimet käyttävät Network Time Protocol (NTP) -protokollaa ratkaistakseen verkon ajan synkronointiongelman. Mutta miksi NTP on tärkeä ja miten se toimii?
Mikä on Network Time Protocol?
Network Time Protocol on online-protokolla, joka synkronoi tietokoneen kellonajat verkossa muutaman millisekunnin tarkkuudella UTC: stä, mikä mahdollistaa laitteiden kytkemisen TCP/IP-verkko työskentelemään samaan sovitettuun aikaan. Se sisältää protokolla- ja asiakaspalvelinohjelmat tietokoneille. Se on erittäin tehokas palvelimen lähetyksen virheiden korjaamisessa ja on perusta aikasynkronointille verkkojen välillä.
NTP: n kehitti ensimmäisen kerran Dave Mills vuonna 1985 Delawaren yliopistossa, mutta nykyään protokolla on avoimen lähdekoodin ja sitä käytetään maailmanlaajuisesti.
Kuinka Network Time Protocol toimii?
NTP noudattaa kolmivaiheista prosessia ajan synkronoimiseksi:
- Protokollaasiakas pyytää vaihtoa aikapalvelimen kanssa.
- Asiakas laskee viiveen/offsetin ja säätää uudelleen vastaamaan palvelimen kelloa.
- Kellon on vaihdettava kuusi kertaa 10 minuutin sisällä, jotta kello päivitetään 10 minuutin välein (tai joskus tunnin välein), jotta kellon aika tarkkuus säilyy. Viestit välittävät päivitykset User Datagram Protocol (UDP) -portin 123 kautta.
Mitä ovat kerrostasot?
Koordinoidun maailmanajan (UTC) lähteellä on erotusasteita, jotka tunnetaan ositteina ja jotka noudattavat tiukkaa hierarkiaa.
- Osio 0: Tämä on maan nollakello, joka vastaanottaa todellisen UTC: n satelliittijärjestelmästä, joka on suunniteltu erityisesti sitä varten lähettää tämän "todellisen ajan". Tästä syystä stratum 0 -kellot ovat kaikkien alkuperäiset ja referenssikellot kellot. Esimerkkejä ovat atomikello ja GPS-kello.
- Osio 1: Nämä ovat tietokonelaitteita/järjestelmiä, jotka on liitetty suoraan Stratum 0:aan ottamaan vastaan tosiaikaa.
- Osio 2: Nämä aikapalvelimet saavat todellisen aikansa Stratum 1:stä.
- Osio 3: Nämä tietokonelaitteet on linkitetty Stratum 2 -palvelimiin ja saavat todellisen aikansa niiltä.
NTP-hierarkia jatkaa riveissä alaspäin, ja ajan tarkkuus heikkenee, kun se etenee alaspäin. NTP-hierarkiassa on yhteensä 16 kerrosta; strata 16 osoittaa synkronoimatonta laitetta.
On tärkeää ottaa huomioon Segalin laki, kun asennat aikapalvelinta verkkoon:
Mies, jolla on kello, tietää paljonko kello on. Mies, jolla on kaksi kelloa, ei ole koskaan varma.
Tämän lain perusteella kahden NTP-palvelimen ylläpitäminen tekee hakkereiden vaikeaksi päättää, kumpi on aito. Vaikka kahden stratum 0 -palvelimen valitseminen niiden korkean tarkkuuden vuoksi on parasta, stratum 0 ja stratum 1 -palvelin yhdessä toimivat myös tehokkaasti.
Verkkoaikaprotokollan ominaisuudet
NTP: ssä on useita ominaisuuksia, mutta nämä ovat kaksi tärkeintä ominaisuutta:
- UTC: NTP käyttää UTC: tä ajan synkronointiin, ja tämä synkronoitu aika on sitten saatavilla verkossa. UTC voi jakaa verkkojen välillä aikapalvelimien avulla.
- Aikapalvelimet: Tietyt tietokoneet ovat erikoistuneet ajan synkronointiin, ja niitä kutsutaan "aikapalvelimiksi". Aikapalvelimet ovat erikoistuneet, koska se on ei ole käytännöllistä varustaa kaikkia tietokoneita vastaanottimilla, jotka voivat käyttää Atomic- ja GPS-kelloja vastaanottamaan ja lähettämään aikaa verkossa.
Muita huomionarvoisia ominaisuuksia ovat NTP: n kyky ratkaista tai mukauttaa palvelimen tiedonvaihdon virheet riippumatta siitä, kuinka vähäinen vika tai haavoittuvuus on. Toiseksi se on erittäin johdonmukainen ja luotettava ajankäytössä, mikä tekee siitä arvokkaan voimavaran organisaatioille, jotka tarvitsevat aikasynkronointielementin toimiakseen onnistuneesti. Tällaisia organisaatioita ovat liikenteen/liikenteen ohjausjärjestelmät, kuten junien ja lentokoneiden, sairaaloiden, rahoituslaitosten ja turvallisuusorganisaatioiden järjestelmät.
Miksi NTP ja aikasynkronointi ovat tärkeitä?
Minuuttierot laitteiden välillä voivat johtaa kaaokseen. Tarkkuus ei ole luksusta, vaan erittäin tärkeä ja arvokas välttämättömyys. Vaikka tämä toteutuu useissa skenaarioissa, tässä on muutamia, jotka osoittavat NTP: n tärkeyden.
1. Turvallisuus
Turvajärjestelmät luottavat synkronoituun aikaan estääkseen rikollisuuden ja torjuakseen sitä, jos sitä tapahtuu. Esimerkiksi laitteet, kuten turvakamerat, toimivat aikaleimoilla ja tallentavat tapahtumia reaaliajassa, mikä helpottaa todisteiden seuraamista ja rikosten ratkaisemista. Aikasynkronointi on arvokas voimavara optimaalisen turvallisuuden takaamiseksi.
2. Kirjaa aikaleimat
Tiedostot, kuten ohjelmistosovellukset, on aikaleimattu takuita ja takuita varten, ja niissä on voimassaolopäivä tai päivityskalenterit sen mukaan, milloin ne on asennettu tietokoneeseen.
Synkronoitu aika varmistaa, että näitä sovelluksissa olevia koodattuja ohjeita noudatetaan. Tämä sääntö koskee myös automaattista tiedostojärjestelmän päivitykset ja virheenkorjauksia, jotka on suunniteltu ylläpitoon, joka voi tapahtua tietokoneverkossa tiettynä aikana.
3. Järjestys ajasta riippuvaisissa toimissa
Menettelyjä sisältävien hankkeiden luonne on se, että ne vaativat peräkkäisiä vaiheita niiden toteuttamiseksi. Jotkut tai kaikki vaiheet voivat olla aikaherkkiä, ja synkronoitu aika on erittäin tärkeää onnistumisen kannalta, kun menettelyt jaetaan eri tiimin jäsenille, jotka työskentelevät saman projektin parissa.
4. Viestit ja tietoliikenne
Aikaleimat ovat erittäin tärkeitä elementeissä, kuten sähköpostit, tekstiviestit ja toimitusraportit olosuhteista riippuen. NTP on myös erittäin hyödyllinen tietoliikenne- ja lähetysjärjestelmissä.
5. Ongelmien karttoittaminen
NTP ja aikasynkronointi ovat erittäin hyödyllisiä verkko-ongelmien vianmääritys.
6. Antaa tarkkuutta ja tarkkuutta
Jotkut lääketieteelliset toimenpiteet ovat ajoitettuja ja niissä käytetään ajoitettuja lääketieteellisiä laitteita tarkkuuden ja tarkkuuden vuoksi. Synkronoidun ajan läsnäolo tai puuttuminen voi olla ero elämän ja kuoleman välillä.
7. Aika-arvo todellisessa maailmassa
Vaikka NTP ei ole suoraan vastuussa alueellisista aikavyöhykkeistä, synkronoitu aika on syy, miksi alueelliset kellot voivat toimia suhteessa aikavyöhykkeisiin. Koordinoitu maailmanaika (UTC). Esimerkiksi paikallinen aika Lagosissa on erilainen kuin Tokion paikallinen aika. Voimme kuitenkin säilyttää tarkat aikaerot alueilla, koska synkronoitu aika toimii.
8. Liikennevalvonta
Herkkä infrastruktuuri, kuten junat tai lennonjohto, riippuu suuresti synkronoidusta ajasta törmäysonnettomuuksien estämiseksi ajoitetun kiskovaihdon kautta (junien osalta) ja ohjeiden antamisessa lennonjohtotorneista laskeutumaan lentokoneita turvallisesti.
9. Analyysi ja auditointi
Kaikenlainen uskottava auditointi tai rikostekninen analyysi on mahdollista vain synkronoidun ajan väliintulon avulla.
10. Tarkka aika
Automaattinen ajan synkronointi helpottaa monien laitteiden käyttäjien asioita, koska vain jotkut ovat riittävän teknisiä määrittämään aika-asetuksensa manuaalisesti heijastamaan todellista aikaa tarkasti.
Verkkoaikaprotokolla on elintärkeä Internetille
Network Time Protocol on online-protokolla, joka auttaa tietokoneita kommunikoimaan ja synkronoimaan aikaa tietoverkkojen kautta. Siitä lähtien, kun se syntyi vuonna 1985, se on käynyt läpi useita kehityskulkuja, mukaan lukien kerrostasojen sisällyttäminen. Viimeaikaisen tekniikan kehityksen myötä näemme pian NTP: n käytön metaversumi- ja Web3-tilassa, koska NTP: n sovelluksella ei ole rajoja.