Synchronizace času je v počítačových sítích kritická, protože plánování, správa, ladění a ochrana sítě vyžaduje zjištění, kdy k události došlo, a vyžaduje přesný čas. Udržet přesný čas je však náročné, protože hodiny počítače se denně posunují o několik minut nebo sekund.
Výsledkem je, že směrovače, servery, zařízení a přepínače využívají protokol NTP (Network Time Protocol) k vyřešení problému synchronizace času v síti. Proč je ale NTP důležitý a jak funguje?
Co je Network Time Protocol?
Network Time Protocol je online protokol, který synchronizuje hodiny počítačů v síti s přesností několika milisekund UTC, což umožňuje připojení zařízení k TCP/IP síť pracovat ve stejnou upravenou dobu. To zahrnuje protokoly a programy klient-server pro počítače. Je vysoce účinný při opravě chyb v přenosu serveru a je základem pro synchronizaci času napříč sítěmi.
NTP byl poprvé vyvinut Davem Millsem v roce 1985 na University of Delaware, ale dnes je protokol open-source a používá se po celém světě.
Jak funguje síťový časový protokol?
NTP synchronizuje čas ve třech krocích:
- Protokolový klient požaduje výměnu s časovým serverem.
- Klient vypočítá své zpoždění/offset a znovu se nastaví, aby odpovídal hodinám serveru.
- Aby se hodiny aktualizovaly každých 10 minut (nebo někdy každou hodinu), aby byla zachována jejich přesnost, musí dojít k šestinásobným výměnám během 10 minut. Zprávy provádějí aktualizace prostřednictvím protokolu UDP (User Datagram Protocol) – Port 123.
Co jsou vrstvy vrstev?
Zdroj koordinovaného světového času (UTC) má stupně separace známé jako vrstvy, které se řídí přísnou hierarchií.
- Vrstva 0: Toto jsou hodiny země-nula, které přijímají skutečné UTC ze satelitního systému navrženého speciálně pro přenést tento „skutečný čas“. Z tohoto důvodu jsou hodiny vrstvy 0 původní a referenční hodiny pro všechny hodiny. Příkladem jsou atomové hodiny a hodiny GPS.
- Vrstva 1: Jedná se o počítačová zařízení/systémy přímo propojené se Stratum 0 pro příjem skutečného času.
- Vrstva 2: Tyto časové servery získávají svůj skutečný čas ze Stratum 1.
- Vrstva 3: Tato počítačová zařízení jsou propojena se servery Stratum 2 a získávají svůj skutečný čas.
Hierarchie NTP pokračuje v řadách dolů a přesnost času se snižuje, jak postupuje v řadách dolů. V hierarchii NTP je celkem 16 vrstev; vrstva 16 označuje nesynchronizované zařízení.
Při instalaci časového serveru pro síť je důležité vzít v úvahu Segalův zákon:
Muž s hodinkami ví, kolik je hodin. Muž se dvěma hodinkami nemá nikdy jistotu.
Na základě tohoto zákona je udržování dvou serverů NTP pro hackery obtížné rozhodnout, který z nich je autentický. Ačkoli je nejlepší zvolit dva servery vrstvy 0 kvůli jejich vysoké přesnosti, bude efektivně sloužit i kombinace serverů vrstvy 0 a vrstvy 1.
Vlastnosti Network Time Protocol
NTP má několik funkcí, ale toto jsou dvě nejdůležitější funkce:
- UTC: NTP používá k synchronizaci času UTC a tento synchronizovaný čas je pak zpřístupněn v síti. UTC může distribuovat napříč sítěmi pomocí časových serverů.
- Časové servery: Některé počítače jsou specializované na synchronizaci času a nazývají se „časové servery“. Časové servery jsou specializované, protože jsou nepraktické vybavit všechny počítače přijímači, které mají přístup k atomovým hodinám a hodinám GPS, aby mohly přijímat a vysílat čas po síti.
Mezi další funkce, které je třeba poznamenat, patří schopnost NTP vyřešit nebo upravit chyby ve výměně informací o serveru, bez ohledu na to, jak mírná je chyba nebo zranitelnost. Za druhé, je vysoce konzistentní a spolehlivý v měření času, což z něj činí cenný přínos pro organizace, které potřebují prvek časové synchronizace k úspěšnému fungování. Mezi takové organizace patří systémy řízení dopravy/dopravy, jako jsou systémy vlaků a letadel, nemocnice, finanční instituce a bezpečnostní organizace.
Proč jsou důležité NTP a synchronizace času
Nepatrné časové nesrovnalosti mezi zařízeními by mohly vést k chaosu. Přesnost není luxus, ale vysoce důležitá a cenná nutnost. I když existuje několik scénářů, kde se to odehrává, zde je několik, které ukazují důležitost NTP.
1. Bezpečnostní
Bezpečnostní systémy spoléhají na synchronizovaný čas, aby zabránily zločinu a bojovaly proti němu, pokud k němu dojde. Například zařízení, jako jsou bezpečnostní kamery, pracují s časovými razítky a zaznamenávají události v reálném čase, takže je mnohem snazší sledovat důkazy a vyřešit zločin. Synchronizace času je cenným přínosem pro optimální zabezpečení.
2. Log Timestamps
Soubory, jako jsou softwarové aplikace, jsou opatřeny časovým razítkem pro záruky a záruky a nesou data vypršení platnosti nebo kalendáře aktualizací v závislosti na tom, kdy jsou nainstalovány v počítači.
Synchronizovaný čas zajišťuje dodržování těchto zakódovaných pokynů v aplikacích. Toto pravidlo platí i pro automatické aktualizace souborového systému a opravy chyb navržené pro údržbu, které se mohou vyskytnout v síti počítačů v pevně stanovený čas.
3. Pořádek v časově závislých operacích
Povaha projektů s postupy je taková, že k jejich uskutečnění vyžadují postupné kroky. Některé nebo všechny kroky mohou být časově závislé a synchronizovaný čas je vysoce důležitý pro úspěch, kde jsou postupy distribuovány různým členům týmu pracujícím na stejném projektu.
4. Zprávy a telekomunikace
Časová razítka jsou vysoce relevantní v prvcích, jako jsou e-maily, SMS a zprávy o doručení, v závislosti na okolnostech. NTP je také velmi užitečný v telekomunikačních a vysílacích rámcích.
5. Odstraňování problémů
NTP a synchronizace času jsou velmi užitečné řešení problémů se sítí.
6. Dodává přesnost a preciznost
Některé lékařské procedury jsou načasované a pro přesnost a přesnost používají lékařské vybavení s časovým odstupem. Přítomnost nebo nepřítomnost synchronizovaného času může být rozdílem mezi životem a smrtí.
7. Časová hodnota v reálném světě
Zatímco NTP není přímo zodpovědná za regionální časová pásma, synchronizovaný čas je důvodem, proč mohou regionální hodiny pracovat s ohledem na Koordinovaný světový čas (UTC). Například místní čas v Lagosu se liší od místního času v Tokiu. Můžeme však zachovat přesné časové rozdíly v regionech, protože synchronizovaný čas je funkční.
8. Kontrola dopravy
Delikátní infrastruktura, jako jsou vlaky nebo řízení letového provozu, je vysoce závislá na synchronizovaném čase, aby se zabránilo nehodám srážky prostřednictvím časovaného přepojování kolejnic (u vlaků) a při předávání pokynů z řídicích věží letového provozu bezpečným přistávacím letadlům.
9. Analýza a audit
Je možné provádět věrohodný audit nebo forenzní analýzu jakéhokoli druhu pouze se zásahem synchronizovaného času.
10. Přesný čas
Automatická synchronizace času usnadňuje práci mnoha uživatelům zařízení, protože jen někteří jsou natolik technicky zdatní, aby ručně nakonfigurovali nastavení času tak, aby přesně a přesně odráželo skutečný čas.
Network Time Protocol je pro internet životně důležitý
Network Time Protocol je online protokol, který pomáhá počítačům komunikovat a synchronizovat čas přes datové sítě. Od svého vzniku v roce 1985 prošel několika vývojem, včetně začlenění úrovní vrstev. S nedávným pokrokem v technologii se brzy dočkáme aplikace NTP v prostoru metaverse a Web3, protože aplikace NTP nezná hranic.
