يسمح “NTP” للأجهزة المرتبطة بالشبكة مثل الساعات والهواتف وأجهزة الكمبيوتر بطلب الوقت واستلامه من خادم يتلقى بدوره وقتاً دقيقاً من مصدر زمني محدد مثل الساعة الذرية، كما تم تطوير “NTP” في الثمانينيات وهو الآن في الإصدار الرابع، ومنذ إطلاقه تم استخدامه لمزامنة الأنظمة المهمة للشركات والمؤسسات والحكومات في جميع أنحاء العالم.

 

ما هو بروتوكول NTP

 

بروتوكول وقت الشبكة “NTP”: هو وصف عام للبرنامج الموجود على خادم بروتوكول وقت الشبكة الذي يعمل على أي خادم أو نظام أساسي للكمبيوتر، كما يتم تطبيقه على جهاز الشبكة، والذي يكتسب ويستخدم الوقت من مصدر خارجي للحفاظ على الوقت خلال ساعته الداخلية المحلية، ثم توفير الوقت لشبكته المتصلة.

 

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

 

أساسيات بروتوكول وقت الشبكة

 

1- منافذ NTP المتعددة

 

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

 

2- ترقية الساعة الذرية

 

يجب أن تستخدم خوادم الوقت التي تستخدم إشارات “GPS” لعنوان خادم “NTP” مذبذب ذري داخلي “Rubidium”، والذي يمنع فقدان الدقة عند تشويش إشارة “GPS” أو فقدها مع الحفاظ على الوقت الدقيق على خادم وقت عميل “NTP”.

 

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

 

3- مصادر الوقت المتكررة

 

يجب أن تكون الشبكة متزامنة مع خادم وقت الشبكة المخصص لمصدر الساعة المرجعية؛ لتجنب التكرار والتأكد من أنّ الشبكة تعكس الوقت الدقيق.

 

4- التحقق المتقاطع من الوقت

 

يجب أن يتضمن فحوصات تلقائية لساعة النظام مقابل ساعة جهة خارجية، وعندما يكون خادم مزامنة الوقت “NTP” خارج الحدود المعينة، فإنّه يغير الوقت إلى أفضل قيمة مرجعية أثناء إخطار المستخدم عبر “SNMP”.

 

5- دقة NTP وسرعة الطلب

 

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

 

6- سهولة الاستخدام

 

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

 

  • “SNMP” هي اختصار لـ “Simple Network Management Protocol”.

 

7- توقيت هوائي واحد للقمر الصناعي أو النافذة

 

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

 

مبدأ عمل بروتوكول وقت الشبكة

 

يُعد بروتوكول وقت الشبكة وهو بروتوكول لشبكات “IP UDP”، كما يتم استخدامه لمزامنة ساعة أجهزة العميل مع ساعة خادم وقت الشبكة، و”NTP” كونه بروتوكول يحتاج إلى تطبيقات منفصلة للخادم والعميل لتنفيذه، حيث يعمل برنامج “NTP” في وضع الخادم أو العميل أو كليهما ويستخدم برنامج “NTP daemon”.

 

والغرض من “NTP” هو استخدام الساعة المحلية لخادم الوقت للكشف نسبياً عن إزاحة الساعة المحلية للعميل وتعيينها، حيث يرسل خادم العميل حزمة طلب وقت “UDP” إلى خادم “NTP” الخاص بوقت المضيف والذي يتم ختمه بالوقت ثم إعادته إلى العميل، ويحسب العميل-الخادم بعد ذلك إزاحة الساعة المحلية عليه باستعمال الطابع الزمني لخادم الوقت للقيام بالتعديلات.

 

كما تُعد خوارزمية “NTP” القوية معقدة للغاية وتحتوي على ميزات مثل تحديد أولويات الخوادم المتعددة والشفاء الذاتي والتكيف مع زمن انتقال الشبكة، وتم إطلاق الإصدار في عام 1985م، وفي مثال على كيفية تنفيذ “NTP” للخادم لتطبيق العميل الذي يعمل على محطات عمل “Linux” أو “Windows” استخدم حزم “NTP” لتبادل بيانات الطابع الزمني بين الخادم وخوادم وقت العميل، وبالتالي يضبط خادم الوقت ساعة العميل على جهاز خادم العميل بدقة شديدة لوقت خادم الوقت في عملية تسمى التزامن.

 

كما إنّ الغرض من “NTP” هو فقط الكشف عن الإزاحة على ساعة العميل وليس تسليم الوقت، ونظام التشغيل “OS” مسؤول عن التسليم في الوقت المحدد، كما يحتوي برنامج تطبيق “NTP” على خادم العميل على عمليات معقدة لحساب الإزاحة في الوقت المناسب ثم ضبط الساعة على خادم العميل حيث يختلف تطبيق الأجهزة للبروتوكول وساعات الكمبيوتر باختلاف أجهزة الكمبيوتر.

 

كما تستخدم معظم أجهزة الكمبيوتر التابعة لجهات خارجية خوادم “NTP” بساعة مدمجة، حيث إذا كان النظام عبارة عن نظام تشغيل غير مدرك لـ “NTP”، فسيحتاج المرء إلى تنزيل وتثبيت بروتوكول “NTP” أو “NTP UNIX” الذي يحتاج إلى إرشادات فنية وأفضل ما يقوم به محترف.

 

  • “OS” هي اختصار لـ “operating system”.

 

  • “UDP” هي اختصار لـ “User datagram protocol”.

 

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

 

دقة بروتوكول NTP

 

تعتمد الدقة على عدد القفزات التي تحدث بين عوامل زمن انتقال الخادم والعميل والشبكة، وعبر شبكات واسعة النطاق “WAN” يمكن أن يكون هذا من “1 مللي ثانية” إلى “10 مللي ثانية”، وعلى شبكة المنطقة المحلية “LAN” يتراوح من “0.5 مللي ثانية” إلى “2 مللي ثانية”، وعند استخدام “GPS” تكون دقة الساعة الداخلية أقل من “50 نانوثانية”، ومع إشارات “GPS” إلى “NTP” تقل دقة الطابع الزمني لمنفذ “NTP” عن “14 ميكروثانية” في ما هو “NTP”.

 

  • “LAN” هي اختصار لـ “local-area networks”.

 

  • “WAN” هي اختصار لـ “wide-area network”.

 

الاختلافات بين NTP وSNTP

 

يعتمد بروتوكول “SNTP” على خادم “SNTP RFC 1361/2030” الذي يحصل على وقته من خادم وقت محدد مسبقاً لجهاز محدد، كما لا يمكن تغيير البروتوكول الخاص به أو إعادة تكوينه للحصول على طوابع زمنية من خادم وقت مختلف عندما يكون خادم الوقت الأساسي معطلاً، ومن ثم يطلق عليه أيضاً إصدار “NTP” قصير من برنامج العميل.

 

يستخدم بروتوكول وقت الشبكة “NTP” خوارزميات مدمجة لتكوين وقت الشبكة والحصول عليه وتوزيعه بدقة “0.5 مللي ثانية” – “3 مللي ثانية”، والخوارزمية الخاصة به قابلة للتهيئة للحصول على طوابع زمنية من خادم وقت بديل في حالة عدم التزامن أو فشل الخادم الأصلي.

 

وإذا كان نظام التشغيل يحتوي على “NTP” مدمج فيمكن للمرء تمكين القدرة باستخدام البرنامج الخفي “NTP” على نظام “*nix”، لهذا لا يحتاج المرء إلى تشغيل الكمبيوتر “NIX” بل يستخدم برنامج عميل “NTP” لمزامنة خادم الوقت، كما تستخدم الإصدارات الحديثة من خوادم الوقت برنامج “NTP” الذي يوفر برنامج “Domain Time II” للمراقبة والإدارة ومزامنة العميل للوقت.

 

  • “SNTP” هي اختصار لـ “Simple Network Time Protocol”.

 

  • “NIX” هي اختصار لـ “Network for Internet Exchange”.

 

كيفية عمل NTP

 

  • يجعل “NTP UTC” متاحاً لمؤسسة عن طريق أخذ إشارة وقت من ساعة ذرية واحدة أو أكثر وتوزيعها على الأجهزة المتصلة بالشبكة.

 

  • تتكون شبكة “NTP” في أبسط صورها من الأجهزة المراد مزامنتها وخادم “NTP”، والذي يستقبل التوقيت العالمي المنسق “UTC” ويوفره للعملاء.

 

  • يتواصل العملاء والخادم في سلسلة من الطلبات والاستجابات، ويرسل العميل حزمة طلب “NTP” إلى خادم الوقت، ويختم الوقت كما يفعل ذلك الطابع الزمني الأصلي.

 

  • يختم الخادم وقت استلام حزمة الطلب أي الطابع الزمني للاستلام.

 

  • يقوم الخادم بختم الوقت مرة أخرى عندما يرسل حزمة استجابة مرة أخرى إلى العميل أي الطابع الزمني للإرسال.

 

  • يختم العميل وقت استلام حزمة الاستجابة.

 

  • قد تستغرق هذه العملية ميكروثانية فقط لكنّ الطوابع الزمنية تسمح للعميل بحساب تأخير رحلة الذهاب والإياب، والعمل على الفرق بين وقته الداخلي والوقت الذي يوفره الخادم، وضبط نفسه حسب الضرورة والحفاظ على المزامنة.