پروتکل زمان شبکه چیست؟ چرا مهم است؟

آیا واقعاً همه رایانه ها نیاز به استفاده همزمان دارند؟

همگام سازی زمان در شبکه های کامپیوتری بسیار مهم است زیرا برنامه ریزی، مدیریت، اشکال زدایی و حفاظت از یک شبکه مستلزم تعیین زمان وقوع یک رویداد و نیاز به زمان دقیق است. با این حال، حفظ زمان دقیق چالش برانگیز است زیرا ساعت کامپیوتر روزانه چند دقیقه یا چند ثانیه تغییر می کند.

در نتیجه، روترها، سرورها، دستگاه‌ها و سوئیچ‌ها از پروتکل زمان شبکه (NTP) برای حل مشکل همگام‌سازی زمان شبکه استفاده می‌کنند. اما چرا NTP مهم است و چگونه کار می کند؟

پروتکل زمان شبکه چیست؟

پروتکل زمان شبکه یک پروتکل آنلاین است که زمان‌های ساعت رایانه را در شبکه با چند میلی ثانیه UTC همگام‌سازی می‌کند و به دستگاه‌های متصل به شبکه TCP/IP اجازه می‌دهد در زمان تنظیم‌شده یکسانی کار کنند. این شامل پروتکل و برنامه های سرویس گیرنده-سرور برای رایانه ها است. در تصحیح خطاها در انتقال سرور بسیار مؤثر است و پایه ای برای همگام سازی زمان در بین شبکه ها است.

NTP اولین بار توسط دیو میلز در سال 1985 در دانشگاه دلاور توسعه یافت، اما امروزه، این پروتکل منبع باز است و در سراسر جهان استفاده می شود.

پروتکل زمان شبکه چگونه کار می کند؟

NTP یک فرآیند سه مرحله ای را برای همگام سازی زمان دنبال می کند:

1. کلاینت پروتکل درخواست تبادل با سرور زمان می کند.
2. کلاینت تأخیر/افست آن را محاسبه می کند و برای مطابقت با ساعت سرور دوباره تنظیم می کند.
3. باید در عرض 10 دقیقه 6 بار تبادل وجود داشته باشد تا ساعت هر 10 دقیقه (یا گاهی اوقات هر ساعت) به روز شود تا دقت زمانی آن حفظ شود. پیام‌ها به‌روزرسانی‌ها را از طریق پروتکل Datagram کاربر (UDP) – پورت 123 منتقل می‌کنند.

سطوح لایه چیست؟

منبع زمان جهانی هماهنگ (UTC) دارای درجات جدایی است که به عنوان طبقات شناخته می شوند، که از سلسله مراتب دقیقی پیروی می کنند.

1. لایه 0: این ساعت زمین صفر است که UTC واقعی را از سیستم ماهواره ای که به طور خاص برای انتقال این “زمان واقعی” طراحی شده است دریافت می کند. به همین دلیل، ساعت های لایه 0، ساعت های اصلی و مرجع برای همه ساعت ها هستند. به عنوان مثال می توان به ساعت اتمی و ساعت GPS اشاره کرد.
2. لایه 1: اینها دستگاه ها/سیستم های رایانه ای هستند که مستقیماً به Stratum 0 برای دریافت زمان واقعی مرتبط هستند.
3. Stratum 2: این سرورهای زمانی زمان واقعی خود را از Stratum 1 دریافت می کنند.
4. Stratum 3: این دستگاه های کامپیوتری به سرورهای Stratum 2 متصل شده و زمان واقعی خود را دریافت می کنند.

سلسله مراتب NTP همچنان در رده‌ها پایین می‌آید و دقت زمانی کاهش می‌یابد که در رتبه‌ها به سمت پایین پیش می‌رود. در مجموع 16 طبقه در سلسله مراتب NTP وجود دارد. لایه 16 یک دستگاه غیرهمگام را نشان می دهد.

در نظر گرفتن قانون سگال هنگام نصب سرور زمان برای یک شبکه مهم است:

مردی که ساعت دارد می داند ساعت چند است. مردی با دو ساعت هرگز مطمئن نیست.

بر اساس این قانون، نگهداری دو سرور NTP، تصمیم گیری معتبر بودن کدام یک را برای هکرها دشوار می کند. اگرچه انتخاب دو سرور لایه 0 به دلیل دقت بالایی که دارند بهترین است، سرور لایه 0 و لایه 1 ترکیبی نیز به طور موثر عمل می کند.

ویژگی های پروتکل زمان شبکه

NTP چندین ویژگی دارد، اما این دو ویژگی مهم هستند:

1. UTC: NTP از UTC برای همگام‌سازی زمان استفاده می‌کند و این زمان همگام‌سازی شده در سراسر شبکه در دسترس قرار می‌گیرد. UTC می تواند با استفاده از سرورهای زمان در بین شبکه ها توزیع کند.
2. سرورهای زمان: کامپیوترهای خاصی برای همگام سازی زمان تخصصی هستند و “سرور زمان” نامیده می شوند. سرورهای زمان تخصصی هستند زیرا تجهیز همه رایانه ها به گیرنده هایی که می توانند به ساعت های Atomic و GPS برای دریافت و انتقال زمان در یک شبکه دسترسی داشته باشند، غیر عملی است.

ویژگی های دیگری که باید به آن توجه کرد عبارتند از توانایی NTP برای حل یا تنظیم خطاها در تبادل اطلاعات سرور، صرف نظر از اینکه چقدر نقص یا آسیب پذیری جزئی باشد. ثانیاً، در زمان‌بندی بسیار سازگار و قابل اعتماد است، که آن را به یک دارایی ارزشمند برای سازمان‌هایی تبدیل می‌کند که برای عملکرد موفقیت‌آمیز به عنصر همگام‌سازی زمان نیاز دارند. چنین سازمان هایی شامل سیستم های حمل و نقل/کنترل ترافیک، مانند قطارها و هواپیماها، بیمارستان ها، مؤسسات مالی و سازمان های امنیتی است.

چرا NTP و همگام سازی زمان مهم هستند

اختلافات دقیقه ای در زمان بین دستگاه ها می تواند منجر به هرج و مرج شود. دقت یک امر تجملی نیست بلکه یک ضرورت بسیار مهم و ارزشمند است. در حالی که سناریوهای متعددی وجود دارد که این اتفاق می افتد، در اینجا چند مورد وجود دارد که اهمیت NTP را نشان می دهد.

1. امنیت

سیستم‌های امنیتی برای پیشگیری از جرم و مبارزه با آن در صورت وقوع، به زمان هماهنگ متکی هستند. به عنوان مثال، دستگاه‌هایی مانند دوربین‌های امنیتی با مهرهای زمانی کار می‌کنند تا رویدادها را در زمان واقعی ثبت کنند و پیگیری شواهد و حل یک جرم را بسیار آسان‌تر می‌کنند. همگام سازی زمان یک دارایی ارزشمند برای امنیت مطلوب است.

2. ثبت مهرهای زمانی

فایل‌ها، مانند برنامه‌های نرم‌افزاری، دارای مهر زمانی برای ضمانت‌ها و ضمانت‌نامه‌ها هستند و بسته به زمانی که در رایانه نصب شده‌اند، تاریخ انقضا یا تقویم‌های به‌روزرسانی دارند.

زمان هماهنگ تضمین می کند که این دستورالعمل های کدگذاری شده در برنامه ها دنبال می شوند. این قانون همچنین در مورد به روز رسانی خودکار سیستم فایل و رفع اشکال طراحی شده برای تعمیر و نگهداری که ممکن است در یک شبکه از رایانه ها در یک زمان ثابت رخ دهد، اعمال می شود.

3. نظم در عملیات وابسته به زمان

ماهیت پروژه های دارای رویه این است که برای انجام آنها به مراحل متوالی نیاز دارند. برخی یا همه مراحل ممکن است به زمان حساس باشند، و زمان همگام شده برای موفقیت بسیار مرتبط است، جایی که رویه‌ها بین اعضای مختلف تیمی که روی یک پروژه کار می‌کنند توزیع می‌شود.

4. پیام رسانی و مخابرات

مهرهای زمانی در عناصری مانند ایمیل، پیامک و گزارش های تحویل بسته به شرایط بسیار مرتبط هستند. NTP همچنین در چارچوب های مخابراتی و پخش بسیار مفید است.

5. عیب یابی

NTP و همگام سازی زمان در عیب یابی مشکلات شبکه بسیار مفید هستند.

6. ایجاد دقت و دقت

برخی از روش های پزشکی زمان بندی شده هستند و از تجهیزات پزشکی زمان بندی شده برای دقت و صحت استفاده می کنند. وجود یا عدم وجود زمان هماهنگ می تواند تفاوت بین زندگی و مرگ باشد.

7. ارزش زمان در دنیای واقعی

در حالی که NTP مستقیماً مسئول مناطق زمانی منطقه ای نیست، زمان همگام شده به این دلیل است که ساعت های منطقه ای می توانند با توجه به زمان جهانی هماهنگ (UTC) کار کنند. به عنوان مثال، زمان محلی در لاگوس با زمان محلی توکیو متفاوت است. با این حال، ما می‌توانیم تفاوت‌های زمانی دقیق را در مناطق حفظ کنیم زیرا زمان همگام‌سازی شده کاربردی است.

8. کنترل ترافیک

زیرساخت‌های ظریف مانند قطار یا کنترل ترافیک هوایی برای جلوگیری از تصادفات تصادفی از طریق تعویض زمان‌بندی شده ریل‌ها (برای قطارها) و ارائه دستورالعمل‌هایی از برج‌های کنترل ترافیک هوایی برای فرود ایمن هواپیماها، به شدت به زمان هماهنگ شده وابسته است.

9. تجزیه و تحلیل و حسابرسی

انجام ممیزی معتبر یا تحلیل پزشکی قانونی از هر نوعی فقط با مداخله زمان هماهنگ امکان پذیر است.

10. زمان دقیق

همگام‌سازی خودکار زمان کارها را برای بسیاری از کاربران دستگاه آسان‌تر می‌کند، زیرا فقط برخی از آن‌ها به اندازه کافی با فناوری آشنا هستند تا تنظیمات زمان خود را به صورت دستی پیکربندی کنند تا زمان واقعی را به طور دقیق و دقیق منعکس کنند.

پروتکل زمان شبکه برای اینترنت حیاتی است

پروتکل زمان شبکه یک پروتکل آنلاین است که به رایانه‌ها کمک می‌کند تا زمان را از طریق شبکه‌های داده ارتباط برقرار کرده و همگام‌سازی کنند. از زمان پیدایش آن در سال 1985، آن را دستخوش تحولات متعددی، از جمله ترکیب سطوح لایه. با پیشرفت‌های اخیر در فناوری، ما به زودی شاهد استفاده از NTP در فضای متاورس و Web3 نخواهیم بود، زیرا استفاده از NTP هیچ حد و مرزی ندارد.

منبع مقاله