التقنيةشبكات الحاسوب

خصائص بروتوكول وقت الشبكة Network Time Protocol

يسعى “NTP” إلى مزامنة جميع أجهزة الحاسوب المشتركة في غضون بضعة أجزاء من الألف من الثانية من التوقيت العالمي المنسق “UTC”، وعن طريق الاستعلام عن خادم رئيسي للوقت الحالي ثم إعادة ضبط الساعة المحلية الخاصة به لتتطابق، كما يستخدم “NTP” خوارزميات محددة لتنسيق الوقت بشكل صحيح بين خوادم وقت الاستضافة وضبط معايير التوقيت المحلي مع متغيرات مثل زمن انتقال الشبكة.

 

ما هو بروتوكول وقت الشبكة NTP

 

بروتوكول وقت الشبكة (NTP): هو بروتوكول يساعد أجهزة الكمبيوتر على مزامنة أوقات الساعة في الشبكة، وهذا البروتوكول هو بروتوكول تطبيق مسؤول عن مزامنة الأجهزة المضيفة على شبكة “TCP” أو “IP”، كما تم تطويره بواسطة “David Mills” في عام 1981م وهذا مطلوب في آلية الاتصال بحيث يوجد اتصال سلس بين أجهزة الكمبيوتر.

 

  • “TCP” هي اختصار لـ “Transmission Control Protocol”.

 

  • “IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.

 

  • “UTC” هي اختصار لـ “Universal Time Coordinated “.

 

  • “NTP” هي اختصار لـ “Network Time Protocol”.

 

أساسيات بروتوكول وقت الشبكة NTP

 

“NTP” كحل هو الأكثر شيوعاً لنموذج خادم العميل ولكن يمكن تنفيذه باستخدام تقنية نظير إلى نظير “p2P” وحتى البث والبث المتعدد لضمان تشغيل جميع أجهزة الحوسبة في نفس الوقت، وإذا كانت هناك أي أجهزة خارج المزامنة فقد لا تواجه البيئات تحديات تشغيلية فحسب بل قد تعرض أيضاً مخاطر غير ضرورية للأمن السيبراني.

 

فمثلاً يقوم أحد التطبيقات بإنشاء ملف سجل أثناء العمليات العادية، وبداخله يحتوي كل سجل حدث على طابع تاريخ زمني يتوافق مع الإدخال، وإذا لم تتم مزامنة الأصل مع الوقت مع الموارد الأخرى في البيئة فقد تكون الانحرافات في إدخالات وقت السجل بضع ثوانٍ أو ساعات أو حتى أيام، وفي أسوأ السيناريوهات قد يكون العام غير صحيح إمّا لأنّه تم ضبطه بشكل غير صحيح أو أنّ النظام لم يكن قادراً على الحفاظ على الوقت المناسب عندما تم إيقاف تشغيله بالكامل.

 

وهذا مشابه لفقدان الطاقة في الموقد أو الميكروويف وإعادة ضبط الساعة بعد انقطاع التيار الكهربائي وما يجعل هذه المشكلة أكثر انجرافاً، وساعات الكمبيوتر الحديثة ليست مثالية فهي تنحرف ببطء عن الوقت المناسب بالثواني أو حتى الدقائق في الشهر، وإذا كان النظام يعمل لفترة طويلة دون إعادة ضبط الساعة فيمكن أن تتضاعف الانحرافات.

 

  • “p2P” هي اختصار لـ “peer-to-peer”.

 

ميزات بروتوكول NTP

 

  • تتمتع خوادم “NTP” بإمكانية الوصول إلى الساعات الذرية وساعات وحدة معالجة الرسومات عالية الدقة.

 

  • يستعمل التوقيت العالمي المنسق “UTC” لمزامنة وقت ساعة وحدة المعالجة المركزية.

 

 

 

  • يوفر مزامنة الإنترنت بين الأجهزة.

 

  • يوفر حماية معززة داخل المبنى.

 

  • يتم استخدامه في أنظمة المصادقة مثل “Kerberos”.

 

  • يوفر تسريع الشبكة ممّا يساعد في استكشاف المشكلات وإصلاحها.

 

  • تستخدم في أنظمة الملفات التي يصعب مزامنة الشبكة.

 

مبدأ عمل بروتوكول NTP

 

“NTP” هو بروتوكول يقوم على طبقة التطبيق ويعتمد نظاماً هرمياً لموارد الوقت ويتيح المزامنة داخل خوادم الطبقة، وعلى أعلى مستوى هناك موارد زمنية دقيقة للغاية مثل الساعات الذرية أو “GPS” كما تسمى موارد الساعة هذه بخوادم الطبقة 0 وهي مرتبطة بخادم “NTP”، كما توفر هذه الخوادم بعد ذلك التاريخ والوقت الدقيقين بحيث تتم مزامنة المضيفين المتصلين مع بعضهم البعض.

 

  • “GPS” هي اختصار لـ “Global Positioning System”.

 

تطبيقات بروتوكول NTP

 

  • تستخدم في نظام إنتاج، حيث يتم تسجيل الصوت الحي.

 

  • تستخدم في تطوير البنى التحتية للبث.

 

عيوب بروتوكول NTP

 

  • عندما تكون الخوادم معطلة يتأثر وقت المزامنة عبر اتصال قيد التشغيل.

 

  • الخوادم عرضة للخطأ بسبب مناطق زمنية مختلفة وقد يحدث تعارض.

 

  • الحد الأدنى من دقة الوقت.

 

  • عندما يتم زيادة حزم “NTP” تتعارض المزامنة.

 

  • يمكن إجراء التلاعب في المزامنة.

 

أسباب استخدام خادم وقت الشبكة

 

1- منافذ NTP المتعددة

 

يُعد استعمال خادم الوقت الذي يتيح عدة منافذ “NTP” يدعم الشبكات الحديثة وما هي شبكات طبقة “NTP”، والتي تتم مزامنتها باستعمال منفذ بروتوكول “NTP” مع خادم الوقت في بيئة آمنة تسعى إلى الترقية.

 

2- ترقية الساعة الذرية

 

يجب أن تستعمل خوادم الوقت التي تستعمل إشارات “GPS” لعنوان خادم “NTP” مذبذب ذري “atomic oscillator” داخلي “Rubidium”، والذي يعيق فقدان الدقة عند تشويش إشارة “GPS” أو خسارتها مع الحفاظ على الوقت الدقيق على خادم وقت عميل “NTP”.

 

3- مصادر الوقت المتكررة

 

يجب أن تكون الشبكة متزامنة مع خادم وقت الشبكة المحدد لمصدر الساعة المرجعية للابتعاد عن التكرار والتأكد من أن الشبكة تعكس الوقت الدقيق.

 

4- التحقق المتقاطع من الوقت

 

  • يجب أن يتضمن فحوصات تلقائية لساعة النظام مقابل ساعة جهة خارجية.

 

  • عندما يكون خادم مزامنة الوقت “NTP” خارج الحدود المعينة، فإنّه يعدل الوقت إلى أفضل قيمة مرجعية أثناء إخطار المستخدم عبر “SNMP”.

 

ملاحظة: “SNMP” هي اختصار لـ “Simple Network Management Protocol”.

 

5- دقة “NTP” وسرعة الطلب

 

تمتلك شبكات “NTP” الكبيرة القدرة على مزامنة العديد من العملاء والتعامل مع تحميل الذروة المصادفة لطلبات “NTP”.

 

6- سهولة الاستخدام

 

تتميز لوحات المفاتيح بسهولة الإعداد والاستخدام بينما يضمن توفير “SNMP” إشعارات سريعة وتسمح واجهة المتصفح بالوصول السهل عن بُعد.

 

7- توقيت هوائي واحد للقمر الصناعي أو النافذة

 

في البيئات الحضرية حيث يكون الوصول إلى السطح محدوداً أو حيث قد تتأثر رؤية القمر الصناعي وتكون محدودة، فإنّ إتاحة وضع التوقيت التلقائي للقمر الصناعي الفردي على خادم “NTP” ويحافظ على الوقت الدقيق حتى مع إشارات الأقمار الصناعية المتقطعة، ومن خلال استعمال الهوائيات المثبتة على النوافذ لتتبع الأقمار الصناعية.

 

لماذا يجب مزامنة الوقت في بروتوكول NTP

 

الوقت عادة ما يتقدم فقط، وإذا كان لديك برامج اتصال تعمل على أجهزة كمبيوتر مختلفة فلا يزال من المفترض أن يتقدم الوقت إذا قمت بالتبديل من كمبيوتر إلى آخر، كما  أنّه إذا كان أحد الأنظمة متقدماً على الأنظمة الأخرى فإنّ الآخرين يقفون وراء ذلك النظام بعينه، ومن منظور مراقب خارجي فإنّ التبديل بين هذه الأنظمة من شأنه أن يتسبب في الوقت للقفز إلى الأمام والخلف وهو تأثير غير مرغوب فيه.

 

نتيجةً لذلك قد تعمل الشبكات المعزولة وقتها الخطأ ولكن بمجرد اتصالك بالإنترنت ستكون التأثيرات مرئية وحتى على جهاز كمبيوتر واحد تواجه بعض التطبيقات مشكلة عندما يقفز الوقت إلى الوراء، وعلى سبيل المثال ترغب أنظمة قواعد البيانات التي تستخدم المعاملات واسترداد الأعطال في معرفة وقت آخر حالة جيدة.

 

المميزات الأساسية لبرنامج NTP

 

  • يحتاج “NTP” إلى ساعة مرجعية تحدد الوقت الحقيقي للعمل، ويتم تعيين جميع الساعات في هذا الوقت الحقيقي.

 

  • يستخدم “NTP” التوقيت العالمي المنسق كوقت مرجعي.

 

  • “NTP” هو بروتوكول متسامح مع الأخطاء سيحدد تلقائياً أفضل مصادر الوقت المتاحة المتعددة للمزامنة معها، ويمكن دمج العديد من المرشحين لتقليل الخطأ المتراكم، وسيتم الكشف عن مصادر الوقت المجنونة بشكل مؤقت أو دائم وتجنبها.

 

  • “NTP” قابل للتوسع بدرجة كبيرة، وقد تتكون شبكة المزامنة من عدة ساعات مرجعية ويمكن لكل عقدة في هذه الشبكة تبادل معلومات الوقت إمّا ثنائية الاتجاه أو أحادية الاتجاه، ويشكل نشر الوقت من عقدة إلى أخرى رسماً بيانياً هرمياً بساعات مرجعية في الأعلى.

 

  • بعد توفر العديد من مصادر الوقت يمكن لبرنامج “NTP” اختيار أفضل المرشحين لبناء تقديره للوقت الحالي، والبروتوكول دقيق للغاية باستخدام دقة أقل من نانوثانية حوالي “2 ^ -32 ثانية”.

 

  • حتى في حالة عدم توفر اتصال الشبكة مؤقتاً، يمكن لـ “NTP” استخدام قياسات من الماضي لتقدير الوقت الحالي والخطأ.

 

  • سيحتفظ “NTP” بتقديرات لدقة التوقيت المحلي.

المصدر
COMPUTER NETWORKING / James F. Kurose & Keith W. RossComputer Networks - The Swiss BayCOMPUTER NETWORKS LECTURE NOTES / B.TECH III YEAR – II SEM (R15)An Introduction to Computer Networks / Peter L Dordal

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى