Sinkronizacija vremena ključna je u računalnim mrežama jer planiranje, upravljanje, otklanjanje pogrešaka i zaštita mreže podrazumijevaju utvrđivanje kada se događaj dogodio i zahtijevaju precizno vrijeme. Međutim, održavanje točnog vremena je izazovno jer se sat računala dnevno pomiče za nekoliko minuta ili sekundi.
Kao rezultat toga, usmjerivači, poslužitelji, uređaji i preklopnici koriste Network Time Protocol (NTP) za rješavanje problema mrežne sinkronizacije vremena. Ali zašto je NTP važan i kako funkcionira?
Što je mrežni vremenski protokol?
Network Time Protocol mrežni je protokol koji sinkronizira vremena računalnog sata u mreži na nekoliko milisekundi od UTC-a, omogućujući uređajima spojenim na TCP/IP mreža raditi u isto prilagođeno vrijeme. To uključuje protokole i programe klijent-poslužitelj za računala. Vrlo je učinkovit u ispravljanju pogrešaka u prijenosu poslužitelja i temelj je za sinkronizaciju vremena u mrežama.
NTP je prvi razvio Dave Mills 1985. godine na Sveučilištu Delaware, ali danas je protokol otvorenog koda i koristi se diljem svijeta.
Kako radi mrežni vremenski protokol?
NTP slijedi proces u tri koraka za sinkronizaciju vremena:
- Klijent protokola zahtijeva razmjenu s vremenskim poslužiteljem.
- Klijent izračunava svoje kašnjenje/pomak i ponovno ga prilagođava kako bi odgovarao satu poslužitelja.
- Mora postojati šest razmjena vremena unutar 10 minuta kako bi se sat ažurirao svakih 10 minuta (ili ponekad svakog sata) kako bi se održala točnost vremena. Poruke prenose ažuriranja putem protokola korisničkog datagrama (UDP)—priključak 123.
Što su stratumske razine?
Izvor koordiniranog univerzalnog vremena (UTC) ima stupnjeve razdvajanja poznate kao slojevi, koji slijede strogu hijerarhiju.
- Stratum 0: Ovo je nulti sat koji prima pravi UTC od satelitskog sustava dizajniranog posebno za to prenosi ovo "pravo vrijeme". Iz tog razloga, stratum 0 satovi su originalni i referentni satovi za sve satovi. Primjeri su atomski sat i GPS sat.
- Stratum 1: Ovo su računalni uređaji/sustavi koji su izravno povezani sa Stratumom 0 za primanje pravog vremena.
- Stratum 2: Ovi vremenski poslužitelji dobivaju svoje pravo vrijeme iz Stratuma 1.
- Stratum 3: Ovi računalni uređaji povezani su sa poslužiteljima Stratum 2 i dobivaju svoje pravo vrijeme.
NTP hijerarhija nastavlja se niz redove, a vremenska točnost se smanjuje kako napreduje niz redove. Postoji ukupno 16 slojeva u NTP hijerarhiji; sloj 16 označava nesinkronizirani uređaj.
Važno je uzeti u obzir Segalov zakon kada instalirate vremenski poslužitelj za mrežu:
Čovjek sa satom zna koliko je sati. Čovjek s dva sata nikad nije siguran.
Na temelju ovog zakona, održavanje dva NTP poslužitelja otežava hakerima da odluče koji je autentičan. Iako je odabir dvaju poslužitelja sloja 0 zbog njihove visoke preciznosti najbolji, kombinacija poslužitelja sloja 0 i sloja 1 također će učinkovito služiti.
Značajke mrežnog vremenskog protokola
NTP ima više značajki, ali ovo su dvije najvažnije značajke:
- UTC: NTP koristi UTC za sinkronizaciju vremena, a to sinkronizirano vrijeme postaje dostupno preko mreže. UTC se može distribuirati preko mreža pomoću vremenskih poslužitelja.
- Vremenski poslužitelji: Određena su računala specijalizirana za sinkronizaciju vremena i nazivaju se "vremenski poslužitelji". Vremenski poslužitelji su specijalizirani jer jesu nepraktično je opremiti sva računala prijemnicima koji mogu pristupiti Atomic i GPS satovima za primanje i prijenos vremena preko mreže.
Ostale značajke koje treba napomenuti uključuju sposobnost NTP-a da riješi ili prilagodi pogreške u razmjeni informacija poslužitelja, bez obzira na to koliko je neznatna greška ili ranjivost. Drugo, vrlo je dosljedan i pouzdan u mjerenju vremena, što ga čini vrijednim sredstvom za organizacije kojima je za uspješno funkcioniranje potreban element vremenske sinkronizacije. Takve organizacije uključuju sustave kontrole transporta/prometa, poput onih vlakova i zrakoplova, bolnica, financijskih institucija i sigurnosnih organizacija.
Zašto su NTP i sinkronizacija vremena važni
Minute odstupanja u vremenu među uređajima mogu dovesti do kaosa. Točnost nije luksuz već vrlo važna i vrijedna potreba. Iako postoji više scenarija u kojima se to događa, evo nekoliko koji pokazuju važnost NTP-a.
1. Sigurnost
Sigurnosni sustavi oslanjaju se na sinkronizirano vrijeme kako bi spriječili kriminal i suzbili ga ako se dogodi. Na primjer, uređaji kao što su sigurnosne kamere rade s vremenskim oznakama za snimanje događaja u stvarnom vremenu, što olakšava praćenje dokaza i rješavanje zločina. Sinkronizacija vremena je dragocjena prednost za optimalnu sigurnost.
2. Dnevnik vremenskih oznaka
Datoteke, kao što su softverske aplikacije, imaju vremenske oznake za jamstva i jamstva i nose datume isteka ili kalendare ažuriranja, ovisno o tome kada su instalirane na računalu.
Sinkronizirano vrijeme osigurava da se ove kodirane upute u aplikacijama slijede. Ovo pravilo vrijedi i za automatski ažuriranja datotečnog sustava i ispravke grešaka osmišljene za održavanje koje se može dogoditi u mreži računala u određeno vrijeme.
3. Urednost u vremenski ovisnim operacijama
Priroda projekata s procedurama je da zahtijevaju uzastopne korake kako bi ih ostvarili. Neki ili svi koraci mogu biti vremenski osjetljivi, a sinkronizirano vrijeme vrlo je važno za uspjeh, gdje se postupci distribuiraju različitim članovima tima koji rade na istom projektu.
4. Poruke i telekomunikacije
Vremenske oznake vrlo su relevantne u elementima kao što su e-pošta, SMS i izvješća o isporuci, ovisno o okolnostima. NTP je također vrlo koristan u okvirima telekomunikacija i emitiranja.
5. Rješavanje problema
NTP i sinkronizacija vremena vrlo su korisni u rješavanje mrežnih problema.
6. Daje točnost i preciznost
Neki medicinski postupci su vremenski ograničeni i koriste vremenski ograničenu medicinsku opremu za preciznost i točnost. Prisutnost ili odsutnost sinkroniziranog vremena mogla bi biti razlika između života i smrti.
7. Vremenska vrijednost u stvarnom svijetu
Dok NTP nije izravno odgovoran za regionalne vremenske zone, sinkronizirano vrijeme je razlog zašto regionalni satovi mogu raditi u odnosu na Koordinirano univerzalno vrijeme (UTC). Na primjer, lokalno vrijeme u Lagosu razlikuje se od lokalnog vremena u Tokiju. Međutim, možemo održavati točne vremenske razlike u regijama jer je sinkronizirano vrijeme funkcionalno.
8. Kontrola prometa
Osjetljiva infrastruktura poput vlakova ili kontrole zračnog prometa uvelike ovisi o sinkroniziranom vremenu radi sprječavanja sudara vremenskim prebacivanjem tračnica (za vlakove) i davanjem uputa s kontrolnih tornjeva zračnog prometa za sigurno slijetanje zrakoplova.
9. Analiza i revizija
Jedino je uz intervenciju sinkroniziranog vremena moguće provesti vjerodostojnu reviziju ili forenzičku analizu bilo koje vrste.
10. Točno vrijeme
Automatska sinkronizacija vremena olakšava stvari mnogim korisnicima uređaja budući da su samo neki dovoljno tehnički potkovani da ručno konfiguriraju svoju postavku vremena kako bi precizno i točno odražavali pravo vrijeme.
Mrežni vremenski protokol vitalan je za internet
Network Time Protocol mrežni je protokol koji pomaže računalima komunicirati i sinkronizirati vrijeme putem podatkovnih mreža. Od svog nastanka 1985. godine, prošao je kroz nekoliko razvoja, uključujući uključivanje razina slojeva. Uz nedavni napredak u tehnologiji, uskoro ćemo vidjeti primjenu NTP-a u metaverzumu i Web3 prostoru, jer primjena NTP-a ne poznaje granice.