Laika sinhronizācija ir ļoti svarīga datortīklos, jo tīkla plānošana, pārvaldība, atkļūdošana un aizsardzība ir saistīta ar notikuma rašanās brīža noteikšanu un prasa precīzu laiku. Tomēr precīza laika saglabāšana ir sarežģīta, jo datora pulkstenis katru dienu novirzās par dažām minūtēm vai sekundēm.
Tā rezultātā maršrutētāji, serveri, ierīces un slēdži izmanto tīkla laika protokolu (NTP), lai atrisinātu tīkla laika sinhronizācijas problēmu. Bet kāpēc NTP ir svarīga un kā tā darbojas?
Kas ir tīkla laika protokols?
Tīkla laika protokols ir tiešsaistes protokols, kas sinhronizē datora pulksteņa laikus tīklā dažu milisekundu robežās no UTC, ļaujot ierīcēm, kas savienotas ar TCP/IP tīkls strādāt tajā pašā pielāgotajā laikā. Tas ietver protokolu un klienta-servera programmas datoriem. Tas ir ļoti efektīvs servera pārraides kļūdu labošanā un ir pamats laika sinhronizācijai tīklos.
NTP pirmo reizi izstrādāja Deivs Milss 1985. gadā Delavēras Universitātē, taču mūsdienās protokols ir atvērtā koda avots un tiek izmantots visā pasaulē.
Kā darbojas tīkla laika protokols?
Lai sinhronizētu laiku, NTP veic trīs posmu procesu:
- Protokola klients pieprasa apmaiņu ar laika serveri.
- Klients aprēķina tā aizkavi/novirzi un no jauna pielāgo, lai tas atbilstu servera pulkstenim.
- 10 minūšu laikā ir jāveic sešas reizes, lai atjauninātu pulksteni ik pēc 10 minūtēm (vai dažreiz katru stundu), lai saglabātu tā laika precizitāti. Ziņojumi pārsūta atjauninājumus, izmantojot User Datagram Protocol (UDP) — portu 123.
Kas ir slāņu līmeņi?
Koordinētā universālā laika (UTC) avotam ir atdalīšanas pakāpes, kas pazīstamas kā slāņi, kas atbilst stingrai hierarhijai.
- 0. slānis: Šis ir nulles nulles pulkstenis, kas saņem patieso UTC no satelītu sistēmas, kas īpaši izstrādāta pārraidīt šo "īsto laiku". Šī iemesla dēļ stratum 0 pulksteņi ir oriģinālie un atsauces pulksteņi visiem pulksteņi. Piemēri ir atompulkstenis un GPS pulkstenis.
- 1. slānis: Tās ir datorierīces/sistēmas, kas ir tieši saistītas ar Stratum 0, lai saņemtu patieso laiku.
- 2. slānis: Šie laika serveri iegūst savu patieso laiku no Stratum 1.
- 3. slānis: Šīs datoru ierīces ir saistītas ar Stratum 2 serveriem un iegūst savu patieso laiku no tiem.
NTP hierarhija turpina virzīties uz leju, un laika precizitāte tiek samazināta, virzoties uz leju. Pavisam NTP hierarhijā ir 16 slāņi; strata 16 norāda uz nesinhronizētu ierīci.
Uzstādot laika serveri tīklam, ir svarīgi ņemt vērā Segala likumu:
Vīrietis ar pulksteni zina, cik pulkstenis ir. Vīrietis ar diviem pulksteņiem nekad nav pārliecināts.
Pamatojoties uz šo likumu, divu NTP serveru uzturēšana apgrūtina hakeriem izlemt, kurš no tiem ir autentisks. Lai gan vislabāk ir izvēlēties divus stratum 0 serverus to augstās precizitātes dēļ, efektīvi darbosies arī stratum 0 un stratum 1 serveri kopā.
Tīkla laika protokola iezīmes
NTP ir vairākas funkcijas, taču šīs ir divas vissvarīgākās funkcijas:
- UTC: NTP laika sinhronizēšanai izmanto UTC, un pēc tam šis sinhronizētais laiks tiek darīts pieejams visā tīklā. UTC var izplatīt tīklos, izmantojot laika serverus.
- Laika serveri: Daži datori ir specializēti laika sinhronizēšanai un tiek saukti par "Laika serveriem". Laika serveri ir specializēti, jo tā ir nav praktiski aprīkot visus datorus ar uztvērējiem, kas var piekļūt atoma un GPS pulksteņiem, lai saņemtu un pārraidītu laiku tīklā.
Citas funkcijas, kas jāņem vērā, ietver NTP spēju novērst vai pielāgot kļūdas servera informācijas apmaiņā neatkarīgi no tā, cik neliela ir kļūda vai ievainojamība. Otrkārt, tas ir ļoti konsekvents un uzticams laika uzskaitē, kas padara to par vērtīgu līdzekli organizācijām, kuru veiksmīgai darbībai nepieciešams laika sinhronizācijas elements. Šādas organizācijas ietver transporta/satiksmes kontroles sistēmas, piemēram, vilcienu un lidmašīnu, slimnīcu, finanšu iestāžu un drošības organizāciju sistēmas.
Kāpēc NTP un laika sinhronizācija ir svarīga
Minūtes laika atšķirības starp ierīcēm var izraisīt haosu. Precizitāte nav greznība, bet gan ļoti svarīga un vērtīga nepieciešamība. Lai gan pastāv vairāki scenāriji, kuros tas notiek, šeit ir daži, kas parāda NTP nozīmi.
1. Drošība
Drošības sistēmas paļaujas uz sinhronizētu laiku, lai novērstu noziedzību un cīnītos pret to, ja tas notiek. Piemēram, tādas ierīces kā drošības kameras darbojas ar laika zīmogiem, lai ierakstītu notikumus reāllaikā, tādējādi ievērojami atvieglojot pierādījumu izsekošanu un nozieguma atklāšanu. Laika sinhronizācija ir vērtīgs līdzeklis optimālai drošībai.
2. Žurnāla laikspiedoli
Failiem, piemēram, lietojumprogrammām, garantijām un garantijām ir laika zīmogs, un tiem ir derīguma termiņi vai atjaunināšanas kalendāri atkarībā no tā, kad tie ir instalēti datorā.
Sinhronizētais laiks nodrošina, ka tiek ievēroti šie kodētie norādījumi lietojumprogrammās. Šis noteikums attiecas arī uz automātisko failu sistēmas atjauninājumi un kļūdu labojumi, kas paredzēti apkopei, kas noteiktā laikā var rasties visā datoru tīklā.
3. Kārtība no laika atkarīgās darbībās
Projektu ar procedūrām būtība ir tāda, ka, lai tos izpildītu, ir jāveic secīgas darbības. Dažas vai visas darbības var būt atkarīgas no laika, un sinhronizēts laiks ir ļoti svarīgs panākumu gūšanai, ja procedūras tiek izplatītas dažādiem komandas locekļiem, kas strādā pie viena projekta.
4. Ziņapmaiņa un telekomunikācijas
Laika zīmogi ir ļoti svarīgi tādos elementos kā e-pasti, SMS un piegādes atskaites atkarībā no apstākļiem. NTP ir ļoti noderīga arī telekomunikāciju un apraides sistēmās.
5. Problēmu novēršana
NTP un laika sinhronizācija ir ļoti noderīga tīkla problēmu novēršana.
6. Nodrošina precizitāti un precizitāti
Dažām medicīniskām procedūrām ir noteikts laiks, un precizitātei un precizitātei tiek izmantotas noteiktas medicīniskās iekārtas. Sinhronizēta laika esamība vai neesamība varētu būt atšķirība starp dzīvību un nāvi.
7. Laika vērtība reālajā pasaulē
Lai gan NTP nav tieši atbildīgs par reģionālajām laika zonām, sinhronizētais laiks ir iemesls, kāpēc reģionālie pulksteņi var darboties attiecībā uz Koordinētais universālais laiks (UTC). Piemēram, vietējais laiks Lagosā atšķiras no vietējā laika Tokijā. Tomēr mēs varam saglabāt precīzas laika atšķirības reģionos, jo sinhronizētais laiks ir funkcionāls.
8. Satiksmes kontrole
Trauslā infrastruktūra, piemēram, vilcieni vai gaisa satiksmes vadība, ir ļoti atkarīga no sinhronizēta laika, lai novērstu sadursmes negadījumus izmantojot laika noteiktu sliežu pārslēgšanu (vilcieniem) un dodot norādījumus no gaisa satiksmes vadības torņiem, lai droši nosēstos lidmašīnas.
9. Analīze un audits
Uzticamu auditu vai jebkāda veida kriminālistikas analīzi iespējams veikt tikai ar sinhronizēta laika iejaukšanos.
10. Precīzs laiks
Automātiskā laika sinhronizācija atvieglo darbu daudziem ierīču lietotājiem, jo tikai daži ir pietiekami lietpratīgi, lai manuāli konfigurētu laika iestatījumus, lai precīzi un precīzi atspoguļotu patieso laiku.
Tīkla laika protokols ir ļoti svarīgs internetam
Tīkla laika protokols ir tiešsaistes protokols, kas palīdz datoriem sazināties un sinhronizēt laiku datu tīklos. Kopš tās rašanās 1985. gadā tas ir piedzīvojis vairākas izmaiņas, tostarp iekļaujot slāņu līmeņus. Pateicoties jaunākajiem tehnoloģiju sasniegumiem, mēs drīz redzēsim NTP pielietojumu metaversā un Web3 telpā, jo NTP lietojumprogrammai nav robežu.
