Synchronizacja nowoczesnych sieci komputerowych ma ogromne znaczenie z wielu powodów, a także dzięki protokołowi czasowemu NTP (Network Time Protocol) jest to stosunkowo proste.

Protokół NTP jest algorytmicznym protokołem, który analizuje czas na różnych komputerach i porównuje go z pojedynczym odwołaniem do czasu i dostosowuje każdy zegar do dryfu, aby zapewnić synchronizację ze źródłem czasu. NTP jest tak zdolny do tego zadania, że ​​sieć zsynchronizowana za pomocą protokołu może realistycznie uzyskać dokładność milisekundową.

Wybór źródła czasu

Jeśli chodzi o ustalenie czasu odniesienia, nie ma alternatywy, aby znaleźć źródło UTC (Coordinated Universal Time). UTC to globalna skala czasowa, stosowana na całym świecie jako jedna oś czasu w sieciach komputerowych. UTC jest utrzymywane w dokładności dzięki konstelacji zegarów atomowych na całym świecie.

Synchronizacja z UTC

Podstawową metodą odbierania źródła czasu UTC jest korzystanie z internetowego serwera czasu 2. Są one uważane za warstwy 2, ponieważ rozpowszechniają czas po otrzymaniu go od Serwer NTP (warstwa 1), która jest połączona z zegarem atomowym (warstwa 0). Niestety nie jest to najdokładniejsza metoda odbioru UTC z powodu odległość, którą dane muszą przebyć od hosta do klienta.

Istnieją również problemy bezpieczeństwa związane z korzystaniem z internetowego źródła czasu 2, ponieważ zaporowy port UDP 123 musi pozostać otwarty na odbiór kodu czasowego, ale to otwieranie zapory ogniowej może i jest wykorzystywane przez złośliwych użytkowników.

Dedykowane serwery NTP

Dedykowane serwery czasu NTP, często określane jako sieciowe serwery czasu, są najbardziej dokładną i bezpieczną metodą synchronizacji sieci komputerowej. Działają zewnętrznie w sieci, więc nie ma problemów z firewallem. Te urządzenia 1 warstwy otrzymują czas UTC bezpośrednio ze źródła zegara atomowego przez transmisje radiowe fal długich lub Sieć GPS (Globalny System Pozycjonowania). Chociaż wymaga to anteny, która w przypadku GPS musi być umieszczona na dachu, sam serwer czasu automatycznie zsynchronizuje setki, a nawet tysiące różnych urządzeń w sieci.

Chociaż dostępnych jest kilka protokołów do synchronizacji czasu, większość czasu sieciowego jest synchronizowana za pomocą jednego z nich NTP lub SNTP.

Protokół NTP (Network Time Protocol) i protokół SNTP (Simple Network Time Protocol) istnieją od początku istnienia Internetu (w przypadku NTP, kilka lat wcześniej) i są zdecydowanie najbardziej popularnymi i szeroko rozpowszechnionymi protokołami synchronizacji czasu.

Jednak różnica między nimi jest niewielka i decyduje, który protokół jest najlepszy dla a serwer czasu NTP lub konkretna aplikacja do synchronizacji czasu może być kłopotliwa.

Jak sama nazwa wskazuje, SNTP to uproszczona wersja Network Time Protocol, ale często pojawia się pytanie: "czym dokładnie jest różnica?"

Główna różnica między dwiema wersjami protokołu polega na zastosowaniu algorytmu. Algorytm NTP może wykonywać kwerendy dla wielu zegarów referencyjnych i obliczyć, który jest najbardziej dokładny.

Wykorzystanie SNTP dla urządzeń o niskim przetwarzaniu - jest przystosowane do mniej wydajnych maszyn, nie wymaga wysokiej dokładności NTP. NTP może również monitorować wszelkie przesunięcia i fluktuacje (niewielkie zmiany kształtu fali wynikające z wahań napięcia zasilania, wibracji mechanicznych lub innych źródeł), podczas gdy SNTP tego nie robi.

Inną istotną różnicą jest sposób, w jaki te dwa protokoły dostosowują się do dryfu w urządzeniach sieciowych. NTP przyspieszy lub spowolni zegar systemowy, aby dopasować czas wejścia zegara referencyjnego do Serwer NTP (przesuwanie), podczas gdy SNTP będzie po prostu przesuwać do przodu lub do tyłu zegar systemowy.

To stopniowe wydłużanie czasu systemu może powodować potencjalne problemy z aplikacjami wrażliwymi na czas, zwłaszcza że krok jest dość duży.

Protokół NTP jest używany, gdy dokładność jest ważna, a aplikacje o znaczeniu krytycznym są zależne od sieci. Jednak jego złożony algorytm nie jest odpowiedni dla prostych maszyn lub tych z mniej wydajnymi procesorami. Z kolei SNTP najlepiej nadaje się do tych prostszych urządzeń, ponieważ zajmuje mniej zasobów komputerowych, jednak nie jest odpowiedni dla żadnego urządzenia, w którym dokładność jest krytyczna lub gdzie aplikacje o znaczeniu krytycznym są zależne od sieci.

Jest pewna ironia, że ​​komputer, który siedzi na biurku i może kosztować tyle, ile miesięczna pensja, będzie miał zegar na pokładzie, który jest mniej dokładny niż tani zegarek na rękę kupiony na stacji benzynowej lub benzynowej.

Problem nie polega na tym, że komputery są w szczególności wykonane z tanich podzespołów czasowych, ale każdy poważny pomiar czasu na komputerze można osiągnąć bez drogich lub zaawansowanych oscylatorów.

Oscylatory czasowe na większości komputerów PC są w rzeczywistości tylko kopią zapasową, aby synchronizować zegar komputera, gdy komputer jest wyłączony lub gdy informacja o taktowaniu sieci jest niedostępna.

Pomimo tych nieadekwatnych zegarów pokładowych, synchronizacja czasu w sieci komputerów z dokładnością do milisekund i siecią zsynchronizowaną z globalną skalą czasową UTC (Coordinated Universal Time) nie powinien w ogóle dryfować.

Powodem, dla którego ten wysoki poziom dokładności i synchronizacji można osiągnąć bez drogich oscylatorów, jest to, że komputery mogą korzystać z protokołu synchronizacji sieci (ang. Network Timing Protocol) (NTP), aby znaleźć i zachować dokładny czas.

NTP to algorytm, który dystrybuuje pojedyncze źródło czasu; może to być generowane przez wbudowany zegar komputera - chociaż widziałoby to każdą maszynę dryfującą w sieci, gdy sam zegar dryfuje - O wiele lepszym rozwiązaniem jest użycie NTP do dystrybucji stabilnego, dokładnego źródła czasu, a najlepiej do sieci prowadzące działalność w Internecie, źródło UTC.

Najprostszą metodą odbierania UTC - która jest zachowywana przez konstelację zegarów atomowych na całym świecie - jest użycie Dedykowany serwer czasu NTP. Serwery NTP korzystają z sygnałów satelitarnych GPS (Global Positioning System) lub transmisji fal długich (zwykle transmitowanych przez krajowe laboratoria fizyki, takie jak NPL lub NIST).

Po otrzymaniu Serwer NTP rozprowadza źródło taktowania w całej sieci i stale sprawdza każdą maszynę pod kątem dryfowania (w istocie połączona w sieć maszyna kontaktuje się z serwerem jako klient, a informacje są wymieniane za pośrednictwem protokołu TCP / IP.

Sprawia to, że wbudowane zegary samych komputerów stają się przestarzałe, chociaż po początkowym uruchomieniu maszyny lub w przypadku opóźnienia w kontaktach z Serwer NTP (jeśli jest wyłączony lub wystąpił tymczasowy błąd), wbudowany zegar jest używany do utrzymywania czasu, aż pełna synchronizacja będzie ponownie osiągalna.

Czas jest coraz ważniejszy dla systemów komputerowych. Obecnie prawie nie słyszymy, aby sieć komputerowa działała bez synchronizacji z UTC (Coordinated Universal Time). Nawet pojedyncze maszyny używane w domu są teraz wyposażone w automatyczną synchronizację. Najnowsze wcielenie systemu Windows, na przykład Windows 7, łączy się automatycznie ze źródłem taktowania (chociaż można tę aplikację wyłączyć ręcznie, uzyskując dostęp do preferencji czasu i daty).

Włączenie tych automatycznych narzędzi synchronizacji do najnowszych systemów operacyjnych jest wskazówką, jak ważne informacje o czasie stały się i kiedy bierzesz pod uwagę rodzaje aplikacji i transakcji, które są obecnie prowadzone w Internecie, nie jest to niespodzianką.

Bankowość internetowa, rezerwacje internetowe, aukcje internetowe, a nawet poczta e-mail może polegać na dokładnym czasie. Komputery używają znaczników czasu jako jedynego punktu odniesienia, który musi identyfikować, kiedy i kiedy nastąpiła transakcja. Błędy w informacji o czasie mogą powodować niewypowiedziane błędy i problemy, szczególnie w przypadku debugowania.

Internet jest pełen serwery czasu z ponad tysiącem źródeł czasowych dostępnych do synchronizacji online; dokładność i użyteczność tych internetowych źródeł czasu UTC zmienia się i pozostawia otwartą TCP / IP w zaporze, aby informacja o taktowaniu mogła pozostawić system podatny na ataki.

W przypadku systemów sieciowych, w których czas ma nie tylko kluczowe znaczenie, ale także bezpieczeństwo jest sprawą nadrzędną, dlatego internet nie jest preferowanym źródłem do odbierania informacji UTC i wymagane jest źródło zewnętrzne.

Podłączenie sieci NTP do zewnętrznego źródła czasu UTC jest względnie proste, jeśli sieciowy serwer czasu Jest używane. Te urządzenia, które są często określane jako Serwerów NTP, używaj zegarów atomowych na pokładach satelitów GPS (Global Positioning System) lub transmisji długofalowych nadawanych przez takie miejsca jak NIST or NPL.

Serwerów NTP są niezbędnymi urządzeniami do synchronizacji czasu sieci komputerowej. Zapewnienie sieci pokrywającej się z UTC (Coordinated Universal Time) ma kluczowe znaczenie w nowoczesnej komunikacji, takiej jak Internet i jest główną funkcją sieciowy serwer czasu (Serwer NTP).

Jak sama nazwa wskazuje, te serwery czasu używają protokołu NTP (Network Time Protocol) do obsługi żądań synchronizacji. NTP jest już zainstalowany w wielu systemach operacyjnych i synchronizacja jest możliwa bez serwera NTP przez wykorzystanie źródła czasu w Internecie, może to być niezabezpieczone i niedokładne w przypadku wielu potrzeb sieci.

Sieć serwerów czasu otrzymywać znacznie dokładniejszy i bezpieczniejszy sygnał czasu. Istnieją dwie metody odbierania czasu za pomocą serwera czasu: korzystanie z sieci GPS lub odbieranie transmisji radiowych długofalowych.

Obie te metody odbierania źródła czasu są bezpieczne, ponieważ są one zewnętrzne do dowolnej zapory sieciowej. Są one również dokładne, ponieważ oba źródła czasu generowane są bezpośrednio przez zegary atomowe, a nie przez zwykłą internetową usługę czasu Urządzenia NTP podłączony do zegara atomowego innej firmy.

Sieć GPS stanowi idealne źródło czasu dla serwerów NTP, ponieważ sygnały są dostępne w dowolnym miejscu. Jedyną wadą korzystania z sieci GPS jest to, że widok nieba jest wymagany do zablokowania satelity.

Źródła czasowe z odniesieniami radiowymi są bardziej elastyczne, ponieważ sygnał długofalowy może być odbierany w pomieszczeniach. Mają ograniczoną moc i nie każdy kraj ma sygnał czasowy, chociaż niektóre sygnały, takie jak niemiecki DCF i amerykański WVBB, są dostępne w sąsiednich państwach.

Mimo, że od ponad dwudziestu lat, obecny protokół czasu preferowanego przez większość sieci, NTP (Network Time Protocol) ma pewną konkurencję.

Obecnie NTP służy do synchronizacji sieci komputerowych za pomocą Sieć serwerów czasu (Serwerów NTP). Obecnie NTP może synchronizować sieć komputerową do kilku milisekund.

Precyzyjny protokół czasu (PTP) lub IEEE 1588 został opracowany dla lokalnych systemów wymagających bardzo wysokiej dokładności (do poziomu nano-sekundowego). Obecnie ten typ dokładności wykracza poza możliwości NTP.

PTP wymaga statku relacji master i slave w sieci. Aby zsynchronizować urządzenia za pomocą IEEE 1588 (PTP), wymagany jest dwustopniowy proces. Po pierwsze, konieczne jest określenie, które urządzenie jest urządzeniem nadrzędnym, a następnie mierzone są przesunięcia i naturalne opóźnienia w sieci. PTP wykorzystuje algorytm najlepszego zegara głównego (BMC), aby ustalić, który zegar w sieci jest najbardziej dokładny i staje się wzorcem, podczas gdy wszystkie inne zegary stają się urządzeniami podrzędnymi i synchronizowane z tym wzorcem.

IEEE (Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników) opisuje IEEE 1588 lub (PTP) jako zaprojektowane, aby "wypełnić niszę, która nie jest dobrze obsługiwana przez jeden z dwóch dominujących protokołów, NTP i GPS. IEEE 1588 jest przeznaczony do lokalnych systemów, które wymagają bardzo dużych dokładności poza tymi, które można uzyskać za pomocą NTP. Jest również przeznaczony dla aplikacji, które nie mogą ponosić kosztów odbiornika GPS w każdym węźle lub dla których sygnały GPS są niedostępne. "(Cytowane w Wikipedia)

PTP może zapewnić dokładność do kilku nanosekund, ale tego typu dokładność nie jest wymagana przez większość użytkowników sieci, jednak docelowym zastosowaniem PTP wydaje się być mobilna łączność szerokopasmowa i inne technologie mobilne, ponieważ PTP obsługuje informacje o czasie, używane przez funkcje raportowania rozliczeń i poziomu usług w sieciach komórkowych.

synchronizacja czasu jest kluczowym aspektem sieci komputerowych. Zapewnienie synchronizacji wszystkich komputerów w sieci z globalną skalą czasu, UTC (Coordinated Universal Time), w przeciwnym razie transakcje wrażliwe na czas z innymi sieciami byłyby niemożliwe.

Synchronizacja czasu jest łatwiejsza dzięki Network Time Protocol (NTP), który został opracowany we wczesnych dniach Internetu w tym właśnie celu. Działa na pojedynczym źródle czasu (zwykle UTC), które jest następnie rozprowadzane wśród wszystkich urządzeń w sieci Sieć NTP.

. Źródło czasu UTC jest często pobierany z Internetu w sieciach, w których bezpieczeństwo nie jest wielkim problemem, ale ponieważ wiąże się to z pozostawieniem otwartego portu w zaporze sieciowej w wielu sieciach, luka, która może z niego wyjść, nie jest warta ryzyka.

Dedykowane Sieć serwerów czasu (często określane jako Serwerów NTP) są używane przez wiele sieci jako bezpieczna i jeszcze dokładniejsza metoda odbioru UTC. Te urządzenia odbierają czas UTC bezpośrednio z atomowego źródła zegara.

Co więcej, te dedykowane serwery czasu działają poza firewallem i siecią i wykorzystują źródła, takie jak GPS lub częstotliwości radiowe do zbierania kodów czasowych.

Dla ułatwienia synchronizacji są różne oprogramowanie do synchronizacji czasu pakiety, które działają w parze z NTP i pozwalają, poprzez interfejsy przeglądarki, na łatwą konfigurację synchronizacji czasu w całej sieci.

Podczas gdy te pakiety oprogramowania do synchronizacji czasu nie są niezbędne do korzystania z większości Serwerów NTPstandardowe oprogramowanie instalowane w systemach operacyjnych często nie jest lub jest dość skomplikowane.

Większość wyspecjalizowanych producentów dedykowanych serwerów czasu sieciowego będzie produkować klienta usług czasu, aby umożliwić konfigurację i są prawdopodobnie najlepiej dostosowane do urządzenia od tego dostawcy. Istnieje jednak wiele pakietów oprogramowania do synchronizacji czasu freeware i open source, które są w większości kompatybilne z wieloma serwerami NTP.

Windows 7 to najnowsza odsłona rodziny systemów operacyjnych Microsoft. Podążając za mocno okaleczonym Windows Vista, Windows 7 ma o wiele cieplejszy odbiór od krytyków i konsumentów.

Synchronizacja czasu w systemie Windows 7 jest wyjątkowo prosta jak protokół NTP (Network Time Protocol) jest wbudowany w system Windows 7, a system operacyjny automatycznie synchronizuje zegar komputera, łącząc się z usługą czasu Microsoft time.windows.com.

Jest to przydatne dla wielu użytkowników domowych, ale synchronizacja w Internecie nie jest wystarczająco bezpieczna dla sieci komputerowej z następującego powodu:

Aby połączyć się z dowolnym źródłem czasu w Internecie, takim jak time.windows.com, post musi być otwarty w zaporze sieciowej. Podobnie jak w przypadku każdego otwartego portu w zaporze sieciowej, może to być wykorzystane jako punkt wejścia przez złośliwego użytkownika lub złośliwe oprogramowanie.

Funkcja synchronizacji czasu w systemie Windows 7 może zostać wyłączona i można ją łatwo zrobić, otwierając okno dialogowe czasu i daty i odznacz pole synchronizacji.

Jednak synchronizacja czasu w sieci jest niezbędna, więc jeśli usługa czasu internetowego jest wyłączona, należy ją zastąpić bezpiecznym i dokładnym źródłem czasu.

Zdecydowanie najlepszym sposobem na to jest użycie źródła czasu zewnętrznego poza siecią (i zaporą ogniową).

Najprostszym, najbezpieczniejszym i najdokładniejszym sposobem synchronizacji sieci Windows 7 jest użycie dedykowanego Serwer NTP. Urządzenia te wykorzystują odniesienie czasowe z częstotliwości radiowej (zwykle dystrybuowanej przez krajowe laboratoria fizyki, takie jak brytyjskie NPL i amerykańskie) NIST) lub z sieci satelitarnej GPS.

Ponieważ oba te źródła referencyjne pochodzą z atomowych źródeł zegarowych, są również niezwykle dokładne, a sieć Windows 7 składająca się z setek maszyn może być zsynchronizowana w ciągu kilku milisekund czasu globalnego UTC (Coordinated Universal Time) dzięki wykorzystaniu tylko jednego Serwer czasu NTP.

Satelitarne systemy nawigacyjne lub nawigacje satelitarne zmieniły sposób, w jaki poruszamy się po drogach. Dawno minęły czasy, kiedy podróżni musieli mieć schowek pełen map i odeszli, to jest konieczność zatrzymania się i poprosić lokalnego o wskazówki.

Nawigacja satelitarna oznacza, że ​​teraz przechodzimy z punktu A do punktu B, który jest przekonany, że nasze systemy nas tam zawierują, a systemy nawigacji satelitarnej nie są głupim dowodem (musimy przeczytać wszystkie historie osób jadących klifami i rzekami itp.). z pewnością nas zrewolucjonizował Wayfinding.

Obecnie istnieje tylko jeden Globalny System Nawigacji Satelitarnej (GNSS) amerykański system Globalnego Pozycjonowania (ang. Global Positioning System) (GPS). Chociaż konkurencyjny system europejski (Galileo) ma działać w Internecie po 2012-ie, a jednocześnie rozwijany jest zarówno system rosyjski (GLONASS), jak i chiński (COMPASS).

Jednak wszystkie te sieci GNSS będą działać w oparciu o tę samą technologię, co w przypadku GPS, i faktycznie obecne systemy GPS powinny móc wykorzystywać te przyszłe systemy bez większych zmian.

System GPS to w zasadzie konstelacja satelitów (obecnie istnieje 27). Te satelity zawierają na pokładzie zegar atomowy (właściwie dwa są na większości satelitów GPS, ale dla celów tego wyjaśnienia należy wziąć pod uwagę tylko jeden). Sygnały przesyłane z satelity GPS zawierają kilka informacji wysłanych jako jedna liczba całkowita:

* Czas wysłania wiadomości

* Pozycja orbitalna satelity (zwana efemerydą)

* Ogólna kondycja systemu i orbity innych satelitów GPS (znane jako almanach)

Odbiornik nawigacji satelitarnej, taki jaki znajduje się na desce rozdzielczej twojego samochodu, odbiera tę informację, a wykorzystanie informacji o taktowaniu działa z dokładną odległością od odbiornika do satelity. Używając trzech lub więcej z tych sygnałów, dokładna pozycja może być triangulowana (w rzeczywistości wymagane są cztery sygnały, ponieważ należy również wyliczyć wysokość nad poziomem morza).

Ponieważ triangulacja działa, gdy sygnał czasu został wysłany i czas potrzebny na dotarcie do odbiornika, sygnały muszą być niewiarygodnie dokładne. Nawet jedna sekunda niedokładności może zobaczyć dane nawigacyjne, ale tysiące kilometrów jako światło, a zatem sygnały radiowe, mogą podróżować prawie 300,000 km na sekundę.

Obecnie sieć satelitarna GPS może zapewnić dokładność nawigacji w obrębie mierników 5, co pokazuje, w jaki sposób dokładne zegary atomowe może być.

Jednym z najważniejszych aspektów pracy w sieci jest synchronizacja wszystkich urządzeń we właściwym czasie. Błędny czas sieci a brak synchronizacji może powodować spustoszenie w procesach systemowych i może prowadzić do niezliczonych błędów i problemów przy debugowaniu.

Brak sprawdzenia, czy urządzenia są stale sprawdzane, aby zapobiec dryfowi, może również prowadzić do tego, że zsynchronizowana sieć powoli stanie się niezsynchronizowana i doprowadzi do wspomnianych wyżej problemów.

Jednak zapewnienie, że sieć ma nie tylko prawidłowy czas, ale że ten czas nie dryfuje, osiąga się za pomocą protokołu czasu NTP.

Protokół NTP (Network Time Protocol) nie jest jedynym protokołem synchronizacji czasu, ale jest on zdecydowanie najczęściej wykorzystywany. Jest to protokół open source, ale jest stale aktualizowany przez dużą społeczność posiadaczy czasu w Internecie.

Protokół NTP opiera się na algorytmie, który może wyliczyć poprawny i najdokładniejszy czas z wielu źródeł. Protokół NTP pozwala jednemu źródłu czasu korzystać z sieci setek i tysięcy komputerów i może zachować dokładność każdego z tych źródeł czasu w ciągu kilku milisekund.

Najprostszym sposobem synchronizacji sieci z NTP jest użycie a Serwer czasu NTP, Znany także jako sieciowy serwer czasu.

Serwery NTP korzystają z zewnętrznego źródła czasu, zarówno z sieci GPS (Global Positioning System), jak iz transmisji z krajowych laboratoriów fizycznych, takich jak NIST w USA lub NPL W Wielkiej Brytanii.

Te sygnały czasowe generowane są przez zegary atomowe, które są wielokrotnie dokładniejsze niż zegary na komputerach i serwerach. NTP rozdzieli ten atomowy czas zegarowy na wszystkie urządzenia w sieci, a następnie będzie sprawdzał każde urządzenie, aby upewnić się, że nie ma dryfowania i korygowania urządzenia, jeśli jest.