Co to jest protokół czasu sieciowego? Dlaczego to jest ważne?

Czy ten sam czas musi być używany przez wszystkie komputery?

Ponieważ planowanie, konserwacja, debugowanie i zabezpieczanie sieci wymaga określenia, kiedy zdarzenie miało miejsce i wymaga dokładnego czasu, synchronizacja czasu jest niezbędna w sieciach komputerowych. Jednak trudno jest zachować dokładny czas, ponieważ zegar komputera zmienia się o kilka minut lub sekund każdego dnia.

W rezultacie Network Time Protocol (NTP) jest używany przez routery, serwery, urządzenia i przełączniki do rozwiązania problemu synchronizacji czasu w sieci. Dlaczego jednak NTP ma kluczowe znaczenie i jak działa?

Protokół czasu sieciowego: co to jest?

Wszystkie urządzenia sieciowe TCP/IP mogą działać w tym samym czasie dzięki Network Time Protocol, protokołowi online, który synchronizuje taktowanie zegarów komputerów w sieci z dokładnością do kilku milisekund czasu UTC. Obejmuje to aplikacje i protokoły komputerowe typu klient-serwer. Stanowi podstawę synchronizacji czasu w sieciach i bardzo skutecznie rozwiązuje problemy z transmisją serwerów.

NTP został stworzony po raz pierwszy przez Dave'a Millsa w 1985 roku na Uniwersytecie w Delaware, ale obecnie jest szeroko stosowanym protokołem typu open source.

Czy wiesz, jak działa Network Time Protocol?

NTP używa trzech kroków do synchronizacji czasu:

• Klient protokołu prosi serwer czasu o udostępnienie danych.
• Klient określa jego przesunięcie i opóźnienie oraz ponownie dostosowuje, aby zsynchronizować się z czasem serwera.
• Aby zachować dokładność czasu zegara, musi nastąpić sześć wymian w ciągu 10 minut (lub czasami co godzinę). Komunikaty używają User Datagram Protocol (UDP) — Port 123 — do przeprowadzania modyfikacji.

Jak działają poziomy warstw?

Warstwy lub poziomy separacji źródła skoordynowanego czasu uniwersalnego (UTC) są ściśle ułożone w hierarchię.

System satelitarny stworzony specjalnie do komunikowania tego „prawdziwego czasu” wykorzystuje warstwę 0, która jest zegarem zerowym, do wysyłania prawdziwego czasu UTC. Z tego powodu zegary warstwy 0 służą jako podstawa i standard dla wszystkich innych zegarów. Zegar atomowy i zegar GPS to dwa przykłady.
Warstwa 1: Aby uzyskać dostęp do danych w czasie rzeczywistym, te systemy/sprzęt komputerowy są bezpośrednio podłączone do warstwy 0.
Warstwa 2: Właściwy czas dla tych serwerów czasu pochodzi z warstwy 1.
Warstwa 3: Te komputery są podłączone do serwerów Stratum 2, które dostarczają im dokładnych informacji o czasie.

Hierarchia NTP spada w dół, a wraz z tym spada dokładność czasu. Hierarchia NTP ma łącznie 16 warstw; warstwa 16 oznacza urządzenie, które nie jest zsynchronizowane.

Podczas konfigurowania serwera czasu dla sieci należy wziąć pod uwagę prawo Segala:

Mężczyzna noszący zegarek jest świadomy czasu. Ten, kto nosi dwa zegarki, nigdy nie jest pewien.

Zgodnie z tą zasadą posiadanie dwóch serwerów NTP utrudnia hakerom ustalenie, który z nich jest prawdziwy. Optymalną opcją jest użycie dwóch serwerów warstwy 0 ze względu na ich dużą dokładność, chociaż dobrze sprawdzi się również połączenie serwerów warstwy 0 i warstwy 1.

Charakterystyka sieciowego protokołu czasu

Chociaż NTP oferuje wiele funkcji, te dwie są najważniejsze:

UTC: NTP synchronizuje czas za pomocą UTC, a ten czas jest następnie udostępniany przez sieć. Wykorzystując serwery czasu, UTC może być dystrybuowany w sieciach.
Serwery czasu: „Serwery czasu” to określone komputery przeznaczone do synchronizacji czasu. Ponieważ niepraktyczne jest wyposażenie każdego komputera w odbiorniki, które mogą uzyskiwać dostęp do zegarów Atomic i GPS w celu odbierania i wysyłania czasu przez sieć, serwery czasu są wyspecjalizowane.

Inną cechą, o której warto wspomnieć, jest zdolność NTP do korygowania lub kompensowania błędów wymiany informacji na serwerze, niezależnie od tego, jak niewielka jest wada lub luka w zabezpieczeniach. Po drugie, utrzymuje niezwykle spójny i niezawodny czas, co czyni go doskonałym narzędziem dla firm, które potrzebują komponentu synchronizacji czasu do prawidłowego działania. Instytucje te obejmują szpitale, instytucje finansowe, agencje bezpieczeństwa oraz systemy kontroli transportu/ruchu, takie jak pociągi i samoloty.

Znaczenie NTP i synchronizacji czasu

Niewielkie różnice w czasie między urządzeniami mogą wywołać pandemonium. Dokładność jest niezbędnym i bezcennym wymogiem, a nie luksusem. Chociaż istnieją inne okoliczności, w których ma to miejsce, poniższe trzy ilustrują znaczenie NTP.

1. Bezpieczeństwo

Zsynchronizowany czas jest niezbędny, aby systemy bezpieczeństwa mogły zarówno odstraszać przestępczość, jak i zwalczać ją, gdy już się zdarzy. Znacznie łatwiej jest śledzić dowody i rozwiązywać przestępstwa, gdy na przykład kamery bezpieczeństwa wykorzystują znaczniki czasu do rejestrowania zdarzeń w czasie rzeczywistym. Dla zapewnienia najwyższego poziomu bezpieczeństwa kluczową zaletą jest synchronizacja czasu.

2. Znaczniki czasu w logach

W zależności od tego, kiedy zostaną umieszczone w komputerze, pliki, takie jak programy, mają daty wygaśnięcia lub kalendarze aktualizacji, które są oznaczone datą gwarancji i rękojmi.

Po zakodowanych instrukcjach tych programów następuje synchronizacja czasu. Ta wskazówka odnosi się również do związanych z konserwacją automatycznych aktualizacji systemu plików i poprawek błędów, które mogą mieć miejsce w sieci maszyn w określonym czasie.

3. Organizacja w operacjach czasowych

Projekty, które ze swej natury mają procedury, muszą być realizowane w określonej kolejności. Kiedy procesy są rozproszone na kilku członków zespołu pracujących nad tym samym projektem, zsynchronizowany czas ma kluczowe znaczenie dla sukcesu. Niektóre lub wszystkie fazy mogą być zależne od czasu.

4. Komunikacja i przesyłanie wiadomości

W zależności od sytuacji znaczniki czasu są dość ważne w elementach takich jak e-maile, SMS-y i raporty doręczenia. NTP jest również bardzo korzystny w systemach nadawczych i telekomunikacyjnych.

5. Rozwiązywanie problemów

Korzystanie z NTP i synchronizacji czasu w rozwiązywaniu problemów z siecią jest całkiem korzystne.

6. Dodaje klarowności i dokładności

Aby zapewnić precyzję i dokładność, kilka operacji medycznych wymaga sprzętu medycznego z pomiarem czasu. Życie i śmierć mogą zależeć od istnienia lub braku zsynchronizowanego czasu.

7. Wartość czasu w świecie rzeczywistym

Regionalne strefy czasowe nie są bezpośrednio spowodowane przez NTP, ale zsynchronizowany czas umożliwia działanie zegarów regionalnych w odniesieniu do uniwersalnego czasu koordynowanego (UTC). Na przykład czas lokalny w Lagos i Tokio nie jest taki sam. Ale ponieważ zsynchronizowany czas jest przydatny, możemy zachować precyzję regionalnych rozbieżności czasu.

8. Zarządzanie ruchem

Aby zapobiegać wypadkom kolizyjnym, delikatna infrastruktura, taka jak linie kolejowe i kontrola ruchu lotniczego, w dużym stopniu polega na zsynchronizowanym czasie dla zaplanowanej zmiany torów (dla pociągów) oraz dla bezpiecznego wydawania wskazówek z wież kontroli ruchu lotniczego do lądujących samolotów.

9. Ocena i inspekcja

Wiarygodny audyt lub dochodzenie kryminalistyczne dowolnego typu jest możliwe tylko przy pomocy zsynchronizowanego czasu.

10. Niezawodny czas

Ponieważ tylko nieliczni użytkownicy urządzeń są wystarczająco obeznani z technologią, aby ręcznie zmieniać ustawienia czasu, aby dokładnie i poprawnie przedstawiały rzeczywisty czas, automatyczna synchronizacja czasu upraszcza sprawy dla wielu użytkowników urządzeń.

Internet zależy od protokołu czasu sieciowego

Protokół online o nazwie Network Time Protocol ułatwia synchronizację czasu i komunikację między komputerami za pośrednictwem sieci danych. Od momentu powstania w 1985 r. przeszedł kilka zmian, w tym włączenie poziomów warstw. Dzięki najnowszym osiągnięciom technologicznym NTP będzie wkrótce używany w obszarze Metaverse i Web3, ponieważ jego potencjalne zastosowania są nieograniczone.