סנכרון זמן הוא קריטי ברשתות מחשבים מכיוון שתכנון, ניהול, איתור באגים והגנה על רשת כרוכים כולם בבירור מתי התרחש אירוע ודורשים זמן מדויק. עם זאת, שמירה על זמן מדויק היא מאתגרת מכיוון שהשעון של המחשב גולש בכמה דקות או שניות מדי יום.
כתוצאה מכך, נתבים, שרתים, התקנים ומתגים משתמשים ב-Network Time Protocol (NTP) כדי לפתור את בעיית סנכרון זמן הרשת. אבל למה NTP חשוב, ואיך זה עובד?
מהו פרוטוקול זמן רשת?
Network Time Protocol הוא פרוטוקול מקוון המסנכרן את זמני השעון של המחשב ברשת עד כמה אלפיות שניות של UTC, ומאפשר להתקנים המחוברים ל- רשת TCP/IP לעבוד באותו זמן מותאם. זה כולל פרוטוקול ותוכניות שרת-לקוח למחשבים. זה יעיל מאוד בתיקון שגיאות בשידור שרת ומהווה את הבסיס לסנכרון זמן בין רשתות.
NTP פותח לראשונה על ידי דייב מילס בשנת 1985 באוניברסיטת דלאוור, אך כיום, הפרוטוקול הוא בקוד פתוח ונמצא בשימוש ברחבי העולם.
כיצד פועל פרוטוקול זמן רשת?
NTP עוקב אחר תהליך בן שלושה שלבים לסנכרון זמן:
- לקוח הפרוטוקול מבקש החלפה עם שרת הזמן.
- הלקוח מחשב את ההשהיה/היסט שלו ומתכוונן מחדש כך שיתאים לשעון של השרת.
- חייבות להיות החלפות שש פעמים בתוך 10 דקות כדי לעדכן את השעון כל 10 דקות (או לפעמים כל שעה) כדי לשמור על דיוק הזמן שלו. ההודעות מעבירות את העדכונים באמצעות פרוטוקול User Datagram (UDP) - יציאה 123.
מהן רמות שכבה?
למקור הזמן האוניברסלי המתואם (UTC) יש דרגות הפרדה הידועות בשם שכבות, העוקבות אחר היררכיה קפדנית.
- שכבה 0: זהו שעון הקרקע-אפס שמקבל את ה-UTC האמיתי ממערכת הלוויין שתוכננה במיוחד להעביר את ה"זמן האמיתי" הזה. מסיבה זו, שעוני שכבה 0 הם השעונים המקוריים והשעוני הייחוס עבור כולם שעונים. דוגמאות הן שעון אטומי ושעון GPS.
- שכבה 1: אלו הם התקני מחשב/מערכות המקושרים ישירות לשכבה 0 כדי לקבל זמן אמת.
- שכבה 2: שרתי זמן אלה מקבלים את הזמן האמיתי שלהם משכבה 1.
- שכבה 3: התקני מחשב אלו מקושרים ומקבלים את הזמן האמיתי שלהם משרתי שכבה 2.
היררכיית ה-NTP ממשיכה במורד הדרגות, ודיוק הזמן מופחת ככל שהיא מתקדמת במורד הדרגות. יש בסך הכל 16 שכבות בהיררכיית ה-NTP; שכבות 16 מציינת התקן לא מסונכרן.
חשוב לקחת בחשבון את חוק סגל בעת התקנת שרת זמן לרשת:
אדם עם שעון יודע מה השעה. גבר עם שני שעונים אף פעם לא בטוח.
בהתבסס על חוק זה, שמירה על שני שרתי NTP מקשה על האקרים להחליט איזה מהם הוא אותנטי. למרות שבחירה בשני שרתי שכבה 0 בגלל הדיוק הגבוה שלהם היא הטובה ביותר, גם שרת שכבה 0 ושכבה 1 יחד ישרת ביעילות.
תכונות של פרוטוקול זמן רשת
ל-NTP יש מספר תכונות, אך אלו הן שתי התכונות החשובות ביותר:
- UTC: NTP משתמש ב-UTC כדי לסנכרן זמן, והזמן המסונכרן הזה הופך זמין לרשת. UTC יכול להפיץ בין רשתות באמצעות שרתי זמן.
- שרתי זמן: מחשבים מסוימים מתמחים לסנכרון זמן ונקראים "שרתי זמן". שרתי זמן מתמחים בגלל זה לא מעשי לצייד את כל המחשבים במקלטים שיכולים לגשת לשעוני Atomic ו-GPS כדי לקבל ולשדר זמן ברשת.
תכונות נוספות שכדאי לשים לב אליהן כוללות את היכולת של NTP לפתור או להתאים לשגיאות בחילופי מידע שרתים, לא משנה כמה קלות התקלה או הפגיעות. שנית, הוא עקבי ואמין ביותר בקביעת זמן, מה שהופך אותו לנכס בעל ערך עבור ארגונים הדורשים את אלמנט סנכרון הזמן כדי לתפקד בהצלחה. ארגונים כאלה כוללים מערכות תחבורה/בקרת תנועה, כגון אלה של רכבות ומטוסים, בתי חולים, מוסדות פיננסיים וארגוני אבטחה.
מדוע NTP וסנכרון זמן חשובים
פערים קטנים בזמן בין מכשירים עלולים להוביל לכאוס. דיוק אינו מותרות אלא צורך חשוב ביותר ובעל ערך רב. למרות שיש מספר תרחישים שבהם זה מתרחש, הנה כמה תרחישים שמציגים את החשיבות של NTP.
1. בִּטָחוֹן
מערכות אבטחה מסתמכות על זמן מסונכרן כדי למנוע פשיעה ולהילחם בה אם היא מתרחשת. לדוגמה, מכשירים כמו מצלמות אבטחה עובדים עם חותמות זמן כדי לתעד אירועים בזמן אמת, מה שמקל בהרבה על מעקב אחר הראיות ופתרון פשע. סנכרון זמן הוא נכס יקר ערך לאבטחה מיטבית.
2. יומן חותמות זמן
קבצים, כגון יישומי תוכנה, מוטבעים בזמן עבור ערבויות ואחריות והם נושאים תאריכי תפוגה או עדכון לוחות שנה בהתאם למועד התקנתם במחשב.
זמן מסונכרן מבטיח שההוראות המקודדות הללו ביישומים מתבצעות. כלל זה חל גם על אוטומטי עדכוני מערכת קבצים ותיקוני באגים המיועדים לתחזוקה שעלולה להתרחש ברשת של מחשבים בזמן קבוע.
3. סדר בפעולות תלויות זמן
טבעם של פרויקטים עם נהלים הוא שהם דורשים שלבים עוקבים כדי לבצע אותם. חלק מהשלבים או כולם עשויים להיות רגישים לזמן, וזמן מסונכרן הוא רלוונטי ביותר להצלחה, כאשר הנהלים מופצים לחברי צוות שונים העובדים על אותו פרויקט.
4. הודעות ותקשורת
חותמות זמן רלוונטיות מאוד באלמנטים כמו מיילים, SMS ודוחות מסירה בהתאם לנסיבות. NTP שימושי מאוד גם במסגרות טלקומוניקציה ושידור.
5. פתרון תקלות
NTP וסנכרון זמן שימושיים מאוד ב פתרון בעיות ברשת.
6. מקנה דיוק ודיוק
חלק מההליכים הרפואיים מתוזמן ומשתמשים בציוד רפואי מתוזמן לצורך דיוק ודיוק. נוכחות או היעדרו של זמן מסונכרן יכול להיות ההבדל בין חיים למוות.
7. ערך זמן בעולם האמיתי
בעוד שה-NTP אינו אחראי ישירות לאזורי זמן אזוריים, זמן מסונכרן הוא הסיבה לכך ששעונים אזוריים יכולים לעבוד ביחס ל- זמן אוניברסלי מתואם (UTC). לדוגמה, השעה המקומית בלאגוס שונה מהזמן המקומי בטוקיו. עם זאת, אנו יכולים לשמור על הפרשי זמן מדויקים באזורים מכיוון שהזמן המסונכרן הוא פונקציונלי.
8. בקרת תנועה
תשתית עדינה כמו רכבות או בקרת תנועה אווירית תלויה מאוד בזמן מסונכרן כדי למנוע תאונות התנגשות באמצעות החלפת מסילות מתוזמנת (לרכבות) ובמתן הנחיות ממגדלי פיקוח אווירי להנחתת מטוסים בבטחה.
9. ניתוח וביקורת
ניתן לבצע ביקורת אמינה או ניתוח פורנזי מכל סוג שהוא רק בהתערבות של זמן מסונכרן.
10. זמן מדויק
סנכרון זמן אוטומטי מקל על משתמשי מכשירים רבים מכיוון שרק חלקם מתמצאים בטכנולוגיה מספיק כדי להגדיר באופן ידני את הגדרת הזמן שלהם כך שתשקף את הזמן האמיתי בצורה מדויקת ומדויקת.
פרוטוקול זמן רשת חיוני לאינטרנט
Network Time Protocol הוא פרוטוקול מקוון המסייע למחשבים לתקשר ולסנכרן זמן על גבי רשתות נתונים. מאז יצירתו בשנת 1985, הוא עבר מספר פיתוחים, כולל שילוב רמות שכבה. עם ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיה, תוך זמן קצר נראה את היישום של NTP במרחב metaverse ו-Web3, שכן היישום של NTP אינו יודע גבולות.
