Was ist das Network Time Protocol? Warum ist es wichtig?

Muss die gleiche Zeit von allen Computern verwendet werden?

Da das Planen, Warten, Debuggen und Sichern eines Netzwerks alles beinhaltet, zu bestimmen, wann ein Ereignis aufgetreten ist, und eine genaue Zeit erfordert, ist die Zeitsynchronisierung in Computernetzwerken unerlässlich. Es ist jedoch schwierig, eine genaue Uhrzeit einzuhalten, da die Uhr des Computers jeden Tag um einige Minuten oder Sekunden variiert.

Infolgedessen wird das Network Time Protocol (NTP) von Routern, Servern, Geräten und Switches verwendet, um das Problem der Netzwerkzeitsynchronisierung anzugehen. Warum ist NTP jedoch so wichtig und wie funktioniert es?

Network Time Protocol: Was ist das?

TCP/IP-Netzwerkgeräte können dank des Network Time Protocol, einem Online-Protokoll, das Computeruhrzeiten im Netzwerk auf wenige Millisekunden von UTC genau synchronisiert, alle zur gleichen eingestellten Zeit arbeiten. Dazu gehören Computer-Client-Server-Anwendungen und -Protokolle. Es ist die Grundlage für die netzwerkübergreifende Zeitsynchronisierung und ist sehr erfolgreich bei der Behebung von Serverübertragungsproblemen.

NTP wurde erstmals 1985 von Dave Mills an der University of Delaware entwickelt, ist aber heute ein weit verbreitetes Open-Source-Protokoll.

Wissen Sie, wie das Network Time Protocol funktioniert?

Drei Schritte werden von NTP verwendet, um die Zeit zu synchronisieren:

• Der Protokollclient fordert den Zeitserver auf, Daten zu teilen.
• Der Client bestimmt seinen Versatz und seine Verzögerung und stellt sie neu ein, um sie mit der Zeit des Servers zu synchronisieren.
• Um die Zeitgenauigkeit der Uhr aufrechtzuerhalten, muss es innerhalb von 10 Minuten (oder gelegentlich stündlich) sechs Austausche geben. Die Nachrichten verwenden das User Datagram Protocol (UDP) – Port 123 – um die Änderungen durchzuführen.

Wie funktionieren Stratum-Ebenen?

Die Schichten oder Trennungsebenen der Quelle der koordinierten Weltzeit (UTC) sind streng hierarchisch angeordnet.

Das Satellitensystem, das speziell für die Übermittlung dieser „wahren Zeit“ geschaffen wurde, verwendet Stratum 0, die die Boden-Null-Uhr ist, um echte UTC zu senden. Aus diesem Grund dienen Stratum 0-Uhren als Grundlage und Standard für alle anderen Uhren. Die Atomuhr und die GPS-Uhr sind zwei Beispiele.
Stratum 1: Um Echtzeit zu erhalten, sind diese Computerhardware/-systeme direkt mit Stratum 0 verbunden.
Stratum 2: Die korrekte Zeit für diese Zeitserver kommt von Stratum 1.
Stratum 3: Diese Computer sind mit Stratum 2-Servern verbunden, die ihnen genaue Zeitinformationen liefern.

Die NTP-Hierarchie geht immer weiter nach unten, und dabei nimmt die Zeitgenauigkeit ab. Die NTP-Hierarchie hat insgesamt 16 Schichten; Schicht 16 bezeichnet ein Gerät, das nicht synchron ist.

Das Gesetz von Segal sollte beim Einrichten eines Zeitservers für ein Netzwerk berücksichtigt werden:

Ein Mann, der eine Uhr trägt, ist sich der Zeit bewusst. Wer zwei Zeitmesser trägt, ist sich nie sicher.

Gemäß dieser Regel macht es das Vorhandensein von zwei NTP-Servern für Hacker schwierig, festzustellen, welcher echt ist. Die optimale Option ist die Verwendung von zwei Stratum 0-Servern aufgrund ihrer großen Genauigkeit, obwohl eine Kombination aus Stratum 0- und Stratum 1-Servern auch gut funktionieren wird.

Eigenschaften des Network Time Protocol

Obwohl NTP viele Funktionen bietet, sind diese beiden die wichtigsten:

UTC: NTP synchronisiert die Zeit mit UTC und stellt diese Zeit anschließend über ein Netzwerk zur Verfügung. Unter Verwendung von Zeitservern kann UTC über Netzwerke verteilt werden.
Zeitserver: „Zeitserver“ sind bestimmte Computer, die für die Zeitsynchronisierung ausgelegt sind. Da es nicht praktikabel ist, jeden Computer mit Empfängern auszustatten, die auf Atom- und GPS-Uhren zugreifen können, um Zeit über ein Netzwerk zu empfangen und zu senden, sind Zeitserver spezialisiert.

Ein weiteres erwähnenswertes Merkmal ist die Fähigkeit von NTP, Fehler beim Austausch von Serverinformationen zu korrigieren oder zu kompensieren, unabhängig davon, wie gering der Fehler oder die Schwachstelle ist. Zweitens hält es die Zeit extrem konsistent und zuverlässig, was es zu einem großartigen Werkzeug für Unternehmen macht, die die Zeitsynchronisierungskomponente benötigen, um richtig zu funktionieren. Zu diesen Institutionen gehören Krankenhäuser, Finanzinstitute, Sicherheitsbehörden und Transport-/Verkehrskontrollsysteme wie die von Zügen und Flugzeugen.

Die Bedeutung von NTP und Zeitsynchronisierung

Kleine Timing-Unterschiede zwischen Geräten können Chaos verursachen. Genauigkeit ist eine lebenswichtige und unbezahlbare Anforderung, kein Luxus. Während dies unter anderen Umständen auftritt, veranschaulichen die folgenden drei die Bedeutung von NTP.

1. Sicherheit

Synchronisierte Zeit ist für Sicherheitssysteme erforderlich, um Straftaten sowohl abzuschrecken als auch zu bekämpfen, wenn sie auftreten. Es ist wesentlich einfacher, den Beweisen zu folgen und ein Verbrechen aufzuklären, wenn beispielsweise Sicherheitskameras Zeitstempel verwenden, um Ereignisse in Echtzeit zu erfassen. Für höchste Sicherheit ist die Zeitsynchronisation ein entscheidender Vorteil.

2. Zeitstempel in Protokollen

Je nachdem, wann sie in einem Computer abgelegt werden, haben Dateien wie Softwareprogramme Ablaufdaten oder Aktualisierungskalender, die für Garantien und Gewährleistungen mit einem Zeitstempel versehen sind.

Den verschlüsselten Anweisungen dieser Programme folgt die synchronisierte Zeit. Diese Richtlinie gilt auch für wartungsbezogene automatische Dateisystemaktualisierungen und Fehlerkorrekturen, die zu einem festgelegten Zeitpunkt über ein Netzwerk von Computern hinweg ausgeführt werden können.

3. Organisation im zeitbezogenen Betrieb

Projekte mit naturgemäßen Verfahren müssen in einer bestimmten Reihenfolge abgeschlossen werden. Wenn die Prozesse auf mehrere Teammitglieder verteilt werden, die am selben Projekt arbeiten, ist die synchronisierte Zeit entscheidend für den Erfolg. Einige oder alle Phasen können zeitkritisch sein.

4. Kommunikation und Nachrichtenübermittlung

Je nach Situation sind Zeitstempel in Komponenten wie E-Mails, SMS und Zustellberichten sehr wichtig. NTP ist auch in Rundfunk- und Telekommunikationssystemen sehr vorteilhaft.

5. Problemlösung

Die Verwendung von NTP und Zeitsynchronisierung bei der Netzwerkfehlersuche ist sehr vorteilhaft.

6. Fügt Klarheit und Genauigkeit hinzu

Für Präzision und Genauigkeit erfordern mehrere medizinische Operationen zeitgesteuerte medizinische Geräte. Leben und Tod können von der Existenz oder Abwesenheit einer synchronisierten Zeit abhängen.

7. Der Wert der Zeit in der realen Welt

Regionale Zeitzonen werden nicht direkt durch das NTP verursacht, aber die synchronisierte Zeit ermöglicht es regionalen Uhren, in Bezug auf die koordinierte Weltzeit (UTC) zu funktionieren. Beispielsweise sind die Ortszeit in Lagos und Tokio nicht gleich. Da die synchronisierte Zeit jedoch nützlich ist, können wir regionale Zeitunterschiede genau einhalten.

8. Verkehrsmanagement

Um Kollisionsunfälle zu vermeiden, sind empfindliche Infrastrukturen wie Eisenbahnen und die Flugsicherung stark auf synchronisierte Zeit für den planmäßigen Wechsel der Gleise (für Züge) und für die sichere Ausgabe von Anweisungen von Flugsicherungstürmen an Landflugzeuge angewiesen.

9. Bewertung und Inspektion

Glaubwürdige Audits oder forensische Ermittlungen jeglicher Art sind nur mit Hilfe der synchronisierten Zeit möglich.

10. Zuverlässige Zeit

Da nur wenige Gerätebenutzer technisch versiert genug sind, ihre Zeiteinstellung manuell zu ändern, um die tatsächliche Zeit genau und korrekt darzustellen, vereinfacht die automatische Zeitsynchronisierung die Angelegenheit für viele Gerätebenutzer.

Das Internet hängt vom Network Time Protocol ab

Ein Online-Protokoll namens Network Time Protocol erleichtert die Zeitsynchronisierung und Kommunikation zwischen Computern über Datennetzwerke. Es hat seit seiner Einführung im Jahr 1985 mehrere Änderungen erfahren, einschließlich der Einbeziehung von Schichtebenen. Mit den jüngsten technologischen Entwicklungen wird NTP bald im Metaverse- und Web3-Bereich eingesetzt, da seine Einsatzmöglichkeiten grenzenlos sind.