NTP Network Time Protocol

Esitys aiheesta: "NTP Network Time Protocol"— Esityksen transkriptio:

1 NTP Network Time Protocol
Miika Haapala

2 Mikä on NTP? protokolla, jota käytetään tietokoneen ajan synkronointiin tietokoneiden väillä ja täsmällisen ajan välittämiseen tietoliikenneverkoissa tarkkuudet jopa millisekuntien luokkaa pystyy huomioimaan verkon viiveet laajalle levinnyt protokolla sovelluksia monille eri käyttöjärjestelmille ja ympäristöille

3 NTP:n historia David L. Mills:in kehittämä ja edelleen ylläpitämä
NTP toiminut verkoissa jo vuodesta 1985 pisimpään pyörinyt, jatkuvasti toiminnassa ollut kaikkialla saatavilla läsnä oleva protokolla internetissä RFC 1305 NTP v.3 (1992) nykyisin käytössä jo versio 4

4 Miten NTP toimii? NIST, USNO ja muut järjestöt muissa maissa ylläpitävät monia primaarisia NTP palvelimia, jotka on synkronoitu atomikellojen ja satelliittivastaanotinten kanssa. primaarisia NTP palvelimia on jo ainakin 230 ja niitä löytyy ympäri maailmaa primaariset palvelimet ovat arvoltaan Stratum 1 seuraavat palvelimet hiearkiassa Stratum 2 jne.

5 Miten NTP toimii… primaariset palvelimet synkronoivat aikansa kansallisen ajan mukaiseksi radion ja sateliitin avulla toissijaiset palvelimet ja muut siitä edespäin eli Stratum –jäsenet NTP hierarkiassa synkronoivat itsensä ensisijaisten palvelinten kanssa hierarkkisen aliverkon avulla

6 NTP synkronointi palvelimissa toimiva NTP-prosessi vaihtaa aikaleimoja yhden tai useamman palvelimen kanssa, jolla määritetään kellojen väliset poikkeamat erilaisia algoritmeja käyttämällä saadut poikkeamat prosessoidaan ja niistä muodostetaan yhteinen poikkeama, jonka avulla voidaan paikallinen kello korjata oikeaan aikaan kellon poikkeama, kiertoaikaviive ja dispersio

7 NTP toimintamalli asiakas/palvelin –mallissa asiakas lähettää NTP viestin yhdelle tai useammalle palvelimelle ja prosessoi niiltä saadut vastaukset palvelin vaihtelee osoitteita ja portteja, ylikirjoittaa joitain viestin kenttiä, laskee uudelleen tarkistussumman ja palauttaa viestin välittömästi NTP viestin sisällä pitämien tietojen avulla asiakas pystyy päättelemään palvelimen ajan suhteessa paikalliseen kellon aikaan ja säätämään paikallista kelloa sen mukaisesti

8 NTP implementointimalli
kolme prosessia jakavat osioidun tietokannan lähetysprosessi kerää tietoa tietokannasta ja lähettää muille palvelimille NTP viestejä viesti sisältää aikaleiman siitä milloin viesti on lähetetty, aikaisemmin saapuneet aikaleimat sekä muuta tarvittavaa tietoa hierarkian päättelemiseksi sekä yhteyksien hallitsemiseksi

9 NTP implementointimalli
vastaanottoprosessi vastaanottaa NTP viestejä ja ehkä myös viestejä muista protokollista, sekä myös suoraan yhdistetyistä radiokelloista paikallisen kellon välinen poikkeama lasketaan ja sisällytetään tietokantaan yhdessä muiden hyödyllisten tietojen kanssa, joista voi olla apua virheiden havaitsemisessa tarpeeton data suodatetaan algoritmien avulla

10 NTP implementointimalli
päivitysprosessi käynnistetään viestin saapumisen yhteydessä se prosessoi jokaiselta palvelimelta saadun poikkeamadatan ja valitsee niistä parhaan algoritmin avulla paikallinen kello prosessi toimii hyödyntäen päivitysprosessin luomaa poikkeamadataa ja säätää paikallisen kellon vaiheen ja taajuuden tiettyjen mekanismien avulla

11 NTP implementointimalli

12 verkon konfigurointi synkronoitu aliverkko on yhdistetty verkko ensisijaisten ja toissijaisten aikapalvelimien, asiakkaiden sekä yhdistävien polkujen välillä ensisijainen palvelin synkronoidaan suoraan referenssilähteen kanssa, esim. atomikellon toissijainen aikapalvelin tekee synkronointinsa mahdollisesti toisen toissijaisen palvelimen kautta, ensisijaiselta palvelimelta verkon polkuja pitkin, jotka saattavat olla jaettuja muiden palvelujen kanssa

13 verkon konfigurointi yleensä synkronisointiin käytettävä ensi- ja toissijaisten palvelimien aliverkko pyritään muodostamaan niin, että ne noudattavat hierarkkista master/slave –konfiguraatiota ensisijaiset palvelimet sijaitsevat juuressa toissijaiset palvelimet tarkkuuden heikentyessä peräkkäisinä tasoina lehtiä kohti, kun hierarkiaa katsotaan puu-muodossa

14 verkon konfigurointi synkronointialiverkon topologia tulisi järjestää niin, että se tuottaa suurimman mahdollisen tarkkuuden, mutta se ei saa muodostaa silmukkaa Bellman-Ford –reititysalgoritmi laskee minimipainoiset virityspuut, joiden juuret ovat ensisijaisissa palvelimissa aliverkko uudelleenjärjestäytyy tarvittaessa

15 verkon konfigurointi

16 verkon konfigurointi monen ensisijaisen palvelimen tapauksessa, virityspuu yleensä valitsee sen palvelimen, jonka synkronisointivälimatka on lyhyin kun palvelimet ovat suunnilleen saman välimatkan päässä, laskenta saattaa johtaa satunnaiseen valintaan näiden välillä normaalien viiveiden perusteella. Yleensä tämä ei alenna tarkkuutta niin kauan kun eroavaisuudet ensisijaisten palvelimien välillä ovat pieniä verrattaessa synkronisointietäisyyteen algoritmit valitsevat parhaat saatavilla olevista palvelimista

17 NTP-paketin sisältö pääasiallinen sisältö aikaleimoja, jotka kooltaan 64 bittiä aikaleimat määritellään kopioimalla paikallisen kellon senhetkinen arvo aikaleimamuuttujaan, kun esim. viesti saapuu jos arvoa ei saatavilla, arvo on 0 on olemassa 232 picosekunnin intervalli, joka asettaa 136 vuoden välein 64 bittinen kentän nollaksi ja aiheuttaa näin ylivuodon

18 NTP-paketin otsikkorakenne

19 NTP:n asentaminen NTP:tä voidaan käyttää Linuxissa daemonina
asennus onnistuu esim. käskyllä: # apt-get install ntp-simple ntpdate konfigurointitiedosto löytyy nimellä /etc/ntp.conf sinne voi määrittää esim. halutut synkronisointiin käytettävät palvelimet esim. huuma.lnet.lut.fi ( ) ja ( )

20 NTP:n käyttäminen oman järjestelmän kellon voi asettaa samaan aikaan verkon aikapalvelimen kanssa esim. # ntpdate pelkän poikkeaman oman kellon ja aikapalvelimen välillä voi selvittää lisäämällä –q: # ntpdate -q lisää käyttötapoja löytyy man-tiedostoista ntpdate.man ja ntpd.man

21 Mitä hyötyä NTP:stä? tavalliselle käyttäjälle hyötynä lähinnä, että järjestelmän kello oikeassa voidaan hyödyntää aloilla, joilla tarvitaan erityisen tarkkoja ja yhtenäisiä aikamäärityksiä hajautettua tietokantaa käytettäessä osakemarkkinoilla ostamis- ja myyntikäskyihin Ilmailussa liikenteen valvontaan ja sijainnin raportointiin jne.

22 Mitä haittaa NTP:stä? ei varsinaisesti haittaa
ongelmakohtana saatetaan nähdä ylivuoto-ongelma bugeja toimivuudessa, jotka voivat esim. aiheuttaa datan hukkaamista

23 saatavuus ja kilpailijat
NTP on saatavissa monille alustoille ja laitteille Windows XP:ssä mukana NTP-clientti kilpailijat vähissä ja kilpailuun ei syytä vaihtoehtoisia ajan synkronointi ohjelmia toki on, kuten Dimension 4 (SNTP) tulevaisuudessa ei näkyvissä uhkia NTP:n kehitys ja ylläpito jatkuu

24 Yhteenveto NTP:tä käytetään järjestelmien ajan synkronointiin ja ajan välittämiseen verkossa tarkka ja tehokas monien algoritmien ansiosta laajalle levinnyt ja sovelluksia löytyy monipuolisesti helppo käyttää vaikka ei NTP:n sisällöstä mitään ymmärtäisikään ei varsinaisia uhkakuvia näkyvissä