Đồng bộ hóa thời gian là rất quan trọng trong các mạng máy tính vì việc lập kế hoạch, quản lý, gỡ lỗi và bảo vệ mạng đều đòi hỏi phải thiết lập thời điểm xảy ra sự kiện và yêu cầu thời gian chính xác. Tuy nhiên,việc duy trì thời gian chính xác là một thử thách vì đồng hồ của máy tính trôi đi vài phút hoặc vài giây mỗi ngày.
Do đó,bộ định tuyến, máy chủ, thiết bị và bộ chuyển mạch sử dụng Network Time Protocol(NTP) để giải quyết vấn đề đồng bộ hóa thời gian mạng. Nhưng tại sao NTP lại quan trọng và nó hoạt động như thế nào?
Network Time Protocol là gì?
Network Time Protocol là một giao thức trực tuyến đồng bộ hóa thời gian của đồng hồ máy tính trong mạng trong vòng vài mili giây tính theo giờ UTC, cho phép các thiết bị được kết nối với mạng TCP/IP hoạt động ở cùng thời gian đã điều chỉnh. Đó là bao gồm các chương trình giao thức và client-server cho máy tính. Nó có hiệu quả cao trong việc sửa lổi trong đường truyền của máy chủ và là nền tảng cho việc đồng bộ hóa thời gian giữa các mạng.
NTP được Dave Mills phát triển lần đầu vào năm 1985 tại Đại học Daleware, nhưng ngày nay, giao thức này là mã nguồn mở và được sử dụng trên toàn thế giới.
Giao thức thời gian mạng hoạt động như thế nào?
NTP tuân theo quy trình 3 bước để đồng bộ hóa thời gian:
- Client yêu cầu trao đổi thời gian với server.
- Client tính toán độ trễ/độ lệch của nó và điều chỉnh lại để phù hợp với đồng hồ của server.
- Phải có 6 lần trao đổi trong vòng 10 phút để cập nhật đồng hồ cứ sau 10 phút (hoặc đôi khi hàng giờ) để duy trì độ chính xác về thời gian của nó. Các thông giao dịch các bản cập nhật thông qua User Datagram Protocol (UDP) – Port 123.
Stratrum Levels là gì?
Coordinated Universal Time (UTC) Source có các mức độ phân tách được gọi là Stratrum (Tầng), tuân theo một hệ thống phân cấp nghiêm ngặt.
- Stratrum 0: Đây là đồng hồ mặt đất nhận UTC thực từ hệ thống vệ tinh được thiết kế đặc biệt để truyền “true time”. Vì lý do này, đồng hồ tầng 0 là đồng hồ gốc và đồng hồ tham chiếu cho tất cả đồng hồ. Ví dụ như Atomic Clock và GPS Clock.
- Stratrum 1: Đây là những thiết bị/hệ thống máy tính được liên kết trực tiếp với Stratrum 0 để nhận thời gian thực.
- Stratrum 2: Những máy chủ thời gian này lấy thời gian thực từ Stratrum 1.
- Stratrum 3: Các thiết bị máy tính này được liên kết và nhận thời gian thực từ máy chủ Stratrum 2.
Hệ thống phân cấp NTP tiếp tục đi xuống các cấp bậc và độ chính xác về thời gian bị giảm khi nó tiến xuống các cấp bậc. Có tất cả 16 tầng trong hệ thống phân cấp NTP, tầng 16 chỉ ra một thiết bị không đồng bộ.
Điều quan trọng là phải xem xét Định luật Segal khi cài đặt máy chủ thời gian cho mạng:
“A man with a watch knows what time it is. A man with two watches is never sure”
Dựa trên luật này, việc duy trì 2 máy chủ NTP khiến tin tặc khó quyết định máy chủ nào là xác thực. Mặc dù chọn hai máy chủ tầng 0 vì độ chính xác cao của chúng là tốt nhất, nhưng kết hợp máy chủ tầng 0 và tầng 1 cũng sẽ phục vụ hiệu quả.
Các tính năng của Network Time Protocol
NTP có nhiều tính năng, nhưng đây là hai tính năng quan trọng nhất:
- UTC: NTP sử dụng UTC để đồng bộ hóa thời gian và thời gian được đồng bộ hóa này sau đó được cung cấp trên mạng. UTC có thể phân phối trên các mạng bằng máy chủ thời gian.
- Time Servers: Một số máy tính chuyên dùng để đồng bộ hóa thời gian và được gọi là “Time Server”. Các máy chủ thời gian được chuyên biệt hóa vì việc trang bị cho tất cả các máy tính bộ thu có thể truy cập đồng hồ Atomic và GPS Clocks để nhận và truyền thời gian qua mạng là không thực tế.
Các tính năng khác cần lưu ý bao gồm khả năng của NTP để giải quyết hoặc điều chỉnh các lỗi trong trao đổi thông tin máy chủ, bất kể lỗi hoặc lỗ hổng nhỏ như thế nào. Thứ hai, nó có tính nhất quán cao và đáng tin cậy trong việc chấm công, khiến nó trở thành một tài sản quý giá cho các tổ chức yêu cầu yếu tố đồng bộ hóa thời gian hoạt động thành công. Các tổ chức như vậy bao gồm các hệ thống kiểm soát giao thông, chẳng hạn như hệ thống tàu hỏa và máy bay, bệnh viện, tổ chức tài chính và tổ chức an ninh.
Tại sao NTP và đồng bộ hóa thời gian lại quan trọng?
Sự khác biệt nhỏ về thời gian giữa các thiết bị có thể dẫn đến sự hỗn loạn. Độ chính xác không phải là một điều xa xỉ mà là một điều cần thiết rất quan trọng và có giá trị. Mặc dù có nhiều tình huống mà điều này xảy ra, đây là một số tình huống cho thấy tầm quan trọng của NTP.
1. Bảo mật
Các hệ thống an ninh dựa vào thời gian được đồng bộ hóa để ngăn tội phạm mạng và chống lại tội phạm nếu nó xảy ra. Ví dụ: các thiết bị như camera an ninh hoạt động với tem thời gian để ghi lại các sự kiện trong thời gian thực, giúp việc theo dõi bằng chứng và giải quyết tội phạm dễ dàng hơn nhiều. Đồng bộ hóa thời gian là một tài sản quý giá để bảo mật tối ưu.
2. Đăng nhập dấu thời gian
Các tệp, chẳng hạn như ứng dụng phần mềm, được đánh dấu thời gian để đảm bảo và bảo hành, đồng thời ngày hết hạn hoặc lịch cập nhật tùy thuộc vào thời điểm chúng được cài đặt trong máy tính.
Thời gian được đồng bộ hóa đảm bảo rằng các hướng dẫn được mã hóa này trong các ứng dụng được tuân theo. Quy tắc này cũng áp dụng cho các bản cập nhật hệ thống tệp tự động và sửa lỗi được thiết kế để bảo trì có thể xảy ra trên mạng máy tính vào một thời điểm cố định.
3. Tính trật tự trong các hoạt động phục thuộc vào thời gian
Bản chất của các dự án có thủ tục là chúng yêu cầu các bước tuần tự để hoàn thành chúng. Một số hoặc tất cả các bước có thể nhạy cảm về thời gian, và thời gian được đồng bộ hóa rất phù hợp để thành công, trong đó các quy trình được phân phối cho các thành viên nhóm khác nhau làm việc trong cùng một dự án.
4. Tin nhắn và Viễn thông
Dấu thời gian có liên quan cao trong các yếu tố như email, SMS và báo cáo gửi tùy thuộc vào hoàn cảnh. NTP cũng rất hữu ích trong các khung viễn thông và phát sóng.
5. Khắc phục sự cố
NTP và đồng bộ thời gian rất hữu ích trong việc khắc phục sự cố mạng.
6. Truyền đạt độ chính xác
Một số thủ tục y tế được tính thời gian và sử dụng thiết bị y tế được tính thời gian để đảm bảo độ chính xác. Sự hiện diện hay vắng mặt của thời gian đồng bộ có thể là sự khác biệt giữa sống và chết.
7. Giá trị thời gian trong thế giới thực
Mặc dù NTP không chịu trách nhiệm trực tiếp về múi giờ khu vực, nhưng thời gian được đồng bộ hóa là lý do tại sao đồng hồ khu vực có thể hoạt động theo Coordinated Universal Time (UTC).
8. Kiểm soát giao thông
Cơ sở hạ tầng mỏng manh như tàu hỏa hoặc kiểm soát không lưu phụ thuộc rất nhiều vào thời gian được đồng bộ hóa để ngăn ngừa tai nạn va chạm thông qua việc chuyển đổi đường ray theo thời gian và đưa ra hướng dẫn từ tháp kiểm soát không lưu để máy bay hạ cánh an toàn.
9. Phân tích và Kiểm toán
Chỉ có việc thực hiện kiểm toán đáng tin cậy hoặc phân tích pháp y dưới bất kỳ hình thức nào với sự can thiệp của thời gian đồng bộ.
10. Thời gian chính xác
Đồng bộ hóa thời gian tự động giúp nhiều người dùng thiết bị làm mọi việc dễ dàng hơn vì chỉ một số người đủ hiểu biết về công nghệ mới có thể định cấu hình cài đặt thời gian của họ theo cách thủ công để phản ánh đúng và chính xác thời gian thực.
Network Time Protocol là quan trọng đối với Internet
Network Time Protocol là một giao thức trực tuyến giúp máy tính giao tiếp và đồng bộ hóa thời gian qua mạng dữ liệu. Kể từ khi ra đời vào năm 1985, nó đã trải qua một số bước phát triển, bao gồm cả việc kết hợp các mức tầng. Với những tiến bộ gần đây trong công nghệ,
Cộng Đồng