Tidssynkronisering är kritisk i datornätverk eftersom planering, hantering, felsökning och skydd av ett nätverk allt innebär att fastställa när en händelse inträffade och kräver exakt tid. Det är dock svårt att hålla en exakt tid eftersom datorns klocka går några minuter eller sekunder dagligen.
Som ett resultat använder routrar, servrar, enheter och switchar Network Time Protocol (NTP) för att lösa problemet med nätverkstidssynkronisering. Men varför är NTP viktigt, och hur fungerar det?
Vad är Network Time Protocol?
Network Time Protocol är ett onlineprotokoll som synkroniserar datorklocktider i ett nätverk till inom några millisekunder av UTC, vilket gör att enheter anslutna till en TCP/IP-nätverk att arbeta på samma anpassade tid. Det inkluderar protokoll och klient-serverprogram för datorer. Det är mycket effektivt för att korrigera fel i serveröverföring och är grunden för tidssynkronisering över nätverk.
NTP utvecklades först av Dave Mills 1985 vid University of Delaware, men idag är protokollet öppen källkod och används över hela världen.
Hur fungerar Network Time Protocol?
NTP följer en process i tre steg för att synkronisera tid:
- Protokollklienten begär ett utbyte med tidsservern.
- Klienten beräknar sin fördröjning/offset och justerar för att matcha serverns klocka.
- Det måste finnas sex-tidsutbyten inom 10 minuter för att uppdatera klockan var 10:e minut (eller ibland varje timme) för att bibehålla tidsnoggrannheten. Meddelandena överför uppdateringarna via User Datagram Protocol (UDP)—Port 123.
Vad är stratumnivåer?
UTC-källan (Coordinated Universal Time) har separationsgrader som kallas strata, som följer en strikt hierarki.
- Stratum 0: Detta är jorden-noll-klockan som tar emot den sanna UTC från satellitsystemet som är speciellt utformat för överför denna "sanna tid". Av denna anledning är stratum 0-klockor original- och referensklockorna för alla klockor. Exempel är atomklockan och GPS-klockan.
- Stratum 1: Dessa är datorenheter/system direkt kopplade till Stratum 0 för att ta emot sanntid.
- Stratum 2: Dessa tidsservrar får sin sanna tid från Stratum 1.
- Stratum 3: Dessa datorenheter är länkade till och får sin sanna tid från Stratum 2-servrar.
NTP-hierarkin fortsätter nedåt i leden, och tidsnoggrannheten minskar när den går nedåt i leden. Det finns sammanlagt 16 strata i NTP-hierarkin; strata 16 indikerar en osynkroniserad anordning.
Det är viktigt att ta hänsyn till Segals lag när du installerar en tidsserver för ett nätverk:
En man med en klocka vet vad klockan är. En man med två klockor är aldrig säker.
Baserat på denna lag gör att underhålla två NTP-servrar det svårt för hackare att avgöra vilken som är autentisk. Även om det är bäst att välja två stratum 0-servrar på grund av deras höga precision, kommer en stratum 0- och stratum 1-server också att fungera effektivt.
Funktioner i Network Time Protocol
NTP har flera funktioner, men dessa är de två viktigaste funktionerna:
- UTC: NTP använder UTC för att synkronisera tid, och denna synkroniserade tid görs sedan tillgänglig över ett nätverk. UTC kan distribuera över nätverk med hjälp av tidsservrar.
- Tidsservrar: Vissa datorer är specialiserade för tidssynkronisering och kallas "tidsservrar". Tidsservrar är specialiserade för att det är det opraktiskt att utrusta alla datorer med mottagare som kan komma åt Atomic- och GPS-klockor för att ta emot och sända tid över ett nätverk.
Andra funktioner att notera inkluderar NTP: s förmåga att lösa eller justera för fel i serverinformationsutbytet, oavsett hur litet felet eller sårbarheten är. För det andra är den mycket konsekvent och pålitlig i tidtagning, vilket gör den till en värdefull tillgång för organisationer som kräver tidssynkroniseringselementet för att fungera framgångsrikt. Sådana organisationer inkluderar transport-/trafikkontrollsystem, såsom de för tåg och flygplan, sjukhus, finansiella institutioner och säkerhetsorganisationer.
Varför NTP och tidssynkronisering är viktiga
Små avvikelser i tid mellan enheter kan leda till kaos. Noggrannhet är inte en lyx utan en mycket viktig och värdefull nödvändighet. Även om det finns flera scenarier där detta utspelar sig, är här några som visar NTP: s betydelse.
1. säkerhet
Säkerhetssystem förlitar sig på synkroniserad tid för att förhindra brott och bekämpa det om det inträffar. Till exempel fungerar enheter som säkerhetskameror med tidsstämplar för att registrera händelser i realtid, vilket gör det mycket lättare att följa bevisen och lösa ett brott. Tidssynkronisering är en värdefull tillgång för optimal säkerhet.
2. Logga tidsstämplar
Filer, såsom programvaror, är tidsstämplade för garantier och garantier och har utgångsdatum eller uppdateringskalendrar beroende på när de är installerade i en dator.
Synkroniserad tid säkerställer att dessa kodade instruktioner i applikationerna följs. Denna regel gäller även för automatisk filsystemuppdateringar och buggfixar utformade för underhåll som kan inträffa över ett nätverk av datorer vid en bestämd tidpunkt.
3. Ordning i tidsberoende verksamhet
Naturen för projekt med procedurer är att de kräver steg i följd för att genomföra dem. Vissa eller alla steg kan vara tidskänsliga, och synkroniserad tid är mycket relevant för framgång, där procedurerna distribueras till olika teammedlemmar som arbetar med samma projekt.
4. Meddelanden och telekommunikation
Tidsstämplar är mycket relevanta i element som e-post, SMS och leveransrapporter beroende på omständigheterna. NTP är också mycket användbart i telekommunikations- och sändningsramverk.
5. Felsökning
NTP och tidssynkronisering är mycket användbara i felsöka nätverksproblem.
6. Ger noggrannhet och precision
Vissa medicinska procedurer är tidsinställda och använder tidsinställd medicinsk utrustning för precision och noggrannhet. Närvaron eller frånvaron av synkroniserad tid kan vara skillnaden mellan liv och död.
7. Tidsvärde i den verkliga världen
Även om NTP inte är direkt ansvarig för regionala tidszoner, är synkroniserad tid anledningen till att regionala klockor kan fungera med avseende på Koordinerad universell tid (UTC). Till exempel är den lokala tiden i Lagos annorlunda än den lokala tiden i Tokyo. Vi kan dock behålla exakta tidsskillnader i regioner eftersom synkroniserad tid är funktionell.
8. Trafik kontroll
Delikat infrastruktur som tåg eller flygledning är starkt beroende av synkroniserad tid för att förhindra kollisionsolyckor genom tidsinställd växling av räls (för tåg) och genom att ge instruktioner från flygledningstorn för att landa flygplan på ett säkert sätt.
9. Analys och revision
Det är endast möjligt att utföra trovärdig revision eller kriminalteknisk analys av något slag med ingripande av synkroniserad tid.
10. Exakt tid
Automatisk tidssynkronisering gör det enklare för många enhetsanvändare eftersom endast vissa är tekniskt kunniga nog att manuellt konfigurera sin tidsinställning för att exakt och exakt återspegla sann tid.
Network Time Protocol är avgörande för Internet
Network Time Protocol är ett onlineprotokoll som hjälper datorer att kommunicera och synkronisera tid över datanätverk. Sedan dess tillkomst 1985 har den genomgått flera utvecklingar, inklusive inkorporering av stratumnivåer. Med de senaste tekniska framstegen kommer vi på nolltid att se tillämpningen av NTP i metaversen och Web3-utrymmet, eftersom tillämpningen av NTP inte känner några gränser.
