Czy Na Wszystkich Serwerach Masz Ten Sam Czas?

Jakie ma to znaczenie?

Możliwe, iż po przeczytaniu tytułu tego artykułu zastanawiasz się, czy wszystkie serwery w systemie komputerowym mają ustawiony ten sam czas? Nie wiem, czy zdajesz sobie z tego sprawę, ale synchronizacja czasu jest w rzeczywistości bardzo istotna, aby system działał płynnie i bezpiecznie.

W tym artykule omówimy problem dryfu czasu serwera, techniki synchronizacji czasu oraz wypiszę najlepsze praktyki utrzymywania dokładnego czasu.

Wyjaśnienie znaczenia synchronizacji czasu w systemach komputerowych

Choć może się wydawać czymś nieistotnym, jednak synchronizacja czasu jest bardzo ważnym elementem każdego systemu komputerowego. Pomaga ona zapewnić harmonijną współpracę urządzeń oraz serwerów w sieci. Gdy tak jest, gdy są one ze sobą zsynchronizowane znacznie lepiej i dokładniej komunikują się ze sobą i między sobą udostępniają dane. Czas tak jak i w naszym życiu codziennym, tak i w systemach komputerowych wykorzystywany jest do wielu ważnych zadań. Jednak w odróżnieniu od naszego życia służy on do takich zadań jak rejestrowanie zdarzeń, planowanie zadań i zabezpieczenie transakcji. W życiu też staramy się dbać o własne bezpieczeństwo i też wykorzystujemy do tego czas. Wiem, iż można byłoby to bardziej życiowo opisać, jednak tym razem pozwolisz, iż wstrzymam się z takim opisem.

W przypadku gdy czas nie jest zsynchronizowany, może doprowadzić to do błędów, zamieszania, a nawet zagrożeń bezpieczeństwa. W ramach przykładu, jeżeli komputer rejestruje zdarzenie z niewłaściwą sygnaturą czasową, może to utrudnić rozwiązywanie problemów i powodować problemy podczas próby zidentyfikowania ich źródła. Innym dobrym przykładem są transakcje bankowe. Transakcje w bankowości, finansach i innych branżach często opierają się na dokładnych znacznikach czasu, aby zapewnić, iż są przeprowadzane bezpiecznie i bez żadnych oszukańczych działań. W tym przypadku brak synchronizacji czasu może powodować rozbieżności w dziennikach transakcji i doprowadzić do zablokowania takiej transakcji.

Krótki przegląd tego, jak czas jest mierzony i przechowywany na serwerach

Komputer mierzy czas dzięki zegara systemowego. To on śledzi bieżącą datę i godzinę. Zegar systemowy jest zwykle oparty na wewnętrznym oscylatorze kwarcowym, który generuje stały strumień impulsów elektronicznych, które służą do pomiaru czasu.

Oscylator kwarcowy to elektroniczne urządzenie, które generuje sygnał o częstotliwości bardzo dokładnie określonej przez drgania kwarcu. Jest to popularne urządzenie stosowane w elektronice, nie tylko w zegarach komputerowych, ale także w radiach, telewizorach, telefonach komórkowych, jak i również w systemach GPS i innych urządzeniach pomiarowych.

Zegar systemowy jest ustawiony i utrzymywany przez oprogramowanie współpracujące z oscylatorem kwarcowym. Wspomniane oprogramowanie co jakiś czas sprawdza go i dokonuje drobnych korekt, aby był jak najdokładniejszy. Korekty są wykonywane na podstawie takich czynników jak temperatura oscylatora kwarcowego czy też szybkość procesora komputerowego.

Drugim miejscem synchronizacji czasu, jakim serwery najczęściej się wspierają, są tak zwane serwery czasu. Są one wyspecjalizowanym serwisem służącym jako precyzyjne źródło informacji o czasie dla innych serwerów w sieci. Serwery czasu używają różnych protokołów, takich jak Network Time Protocol (NTP), do synchronizacji swoich zegarów.

Kolejnym miejscem, z jakiego serwery mogą korzystać, są odbiorniki GPS. Odbierają one sygnały z satelitów krążących wokół Ziemi i wykorzystują te informacje do obliczenia dokładnego czasu.

Problem przesuwania się (dryfu) czasu serwera

Dryf czasu serwera to problem, który pojawia się, gdy zegar systemowy na serwerze nie jest zsynchronizowany z innymi serwerami lub urządzeniami w sieci. Może się to zdarzyć z powodu kilku czynników, takich jak nieco szybszy lub wolniejszy zegar wewnętrzny niż mają inne zegary w sieci, lub zmiany temperatury wpływające na dokładność oscylatora kwarcowego.

Różne godziny na serwerach generują różne problemy z tym związane. W ramach przykładu, gdy dwa serwery rejestrują to samo zdarzenie z różnymi sygnaturami czasowymi, ustalenie, który sygnatura czasowa serwera jest prawidłowa, jest trudne. Może to prowadzić do błędów w systemie.

W celu zapobiegawczym wystąpienia dryfu serwera ważne jest korzystanie ze specjalistycznego systemu i protokołu jak na przykład Network Time Protocol (NTP). W ten sposób zapewnimy synchronizację zegarów na różnych serwerach. NTP działa poprzez okresowe wysyłanie komunikatów synchronizacji czasu do serwerów w sieci i odpowiednie ich dostosowywanie. Dryf czasu serwera może stanowić poważny problem dla systemów komputerowych, ale można temu w łatwy sposób zapobiec. Stosowanie NTP jest jednym z najczęściej wybieranych środków do tego celu. Dzięki temu utrzymamy dokładne i zsynchronizowane zegary, dzięki czemu serwery mogą komunikować się i udostępniać dane znacznie dokładniej.

Wyjaśnienie, dlaczego zegary serwerów mogą stać się niezsynchronizowane w czasie

Zegary serwera mogą z czasem stać się niezsynchronizowane z powodu dryfu czasu, o którym pisałem w poprzednim punkcie. Drugą przyczyną jest zmiana temperatury wpływająca na dokładność oscylatora kwarcowego. O tym, czym jest oscylator kwarcowy, powinieneś wiedzieć z jednego z poprzednich punktów. Natomiast same zmiany temperatury mogą wpływać na częstotliwość wspomnianych impulsów, co z czasem powoduje brak synchronizacji zegara.

Do innych czynników wpływających na proces przesunięcia czasu należy:

• szybkość procesora komputera;
• opóźnienia w sieci;
• wahania zasilania.

W każdym z tych przypadków najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie systemu NTP, które działa poprzez okresowe wysyłanie komunikatów synchronizacji czasu do serwerów w sieci i odpowiednie dostosowywanie ich zegarów, ale o tym już wiesz.

Przykłady negatywnych konsekwencji nie zsynchronizowanych zegarów serwera

Brak synchronizacji zegarów prowadzi do różnych negatywnych konsekwencji, jak na przykład może powodować błędy w systemie, co utrudni rozwiązywanie problemów. Poniżej podaję kilka przykładów:

Niespójności danych – jeżeli dwa serwery rejestrują to samo zdarzenie z różnymi sygnaturami czasowymi, prowadzi to do niespójności danych. Przykład tego zdarzenia podałem we wcześniejszych punktach.

Kwestie bezpieczeństwa – jeżeli zegary na różnych serwerach nie są zsynchronizowane, może to powodować problemy z bezpieczeństwem. Na przykład, jeżeli serwer zarejestruje nieudaną próbę logowania i zegar na serwerze uwierzytelniającym nie jest zsynchronizowany, określenie ważności próby logowania może być trudne. Może to ułatwić nieautoryzowanym użytkownikom uzyskanie dostępu do systemu.

Błędy systemowe – jeżeli zegary na różnych serwerach nie są zsynchronizowane, może to powodować błędy systemowe. Na przykład, jeżeli jeden serwer wyśle ​​żądanie do innego serwera ze znacznikiem czasu, który znacznie różni się od zegara drugiego serwera, może to spowodować odrzucenie żądania. Może to prowadzić do błędów w systemie i utrudniać komunikację między serwerami.

Techniki synchronizacji czasu serwera

Aby zapewnić synchronizację zegarów serwerów, można zastosować różne techniki i protokoły. Do tej pory opisałem tylko NTP. W tym punkcie chciałbym wypisać jeszcze inne możliwości.

Network Time Protocol (NTP) – o którym sporo pisałem. Przyznam, iż miałem zostawić tylko wzmiankę o tym jednak chcę, aby można było artykuł czytać wyrywkowo. Dlatego musisz mi wybaczyć to powtórzenie. NTP to protokół używany do synchronizacji zegarów na różnych serwerach. Działa poprzez okresowe wysyłanie komunikatów synchronizacji czasu do serwerów w sieci i odpowiednie dostosowywanie ich zegarów. NTP jest jednym z najczęściej używanych protokołów i jest obsługiwany przez większość systemów operacyjnych.

Precision Time Protocol (PTP) – jest bardziej precyzyjnym protokołem synchronizacji czasu niż NTP i jest używany w systemach o wysokiej precyzji, takich jak automatyka przemysłowa i badania naukowe. Wykorzystuje zegary sprzętowe i protokoły sieciowe do synchronizacji zegarów z dokładnością poniżej mikrosekundy.

Synchronizacja GPS – polega na użyciu odbiornika GPS do synchronizacji zegarów na różnych serwerach. GPS zapewnia niezwykle dokładne sygnały czasu, a informacje o nim można wykorzystać do synchronizacji zegarów na serwerach podłączonych do tego samego odbiornika GPS.

Algorytm Berkeley – to algorytm synchronizacji czasu opracowany na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Działa poprzez pomiar szybkości dryfowania zegara między serwerami. Algorytm jest często używany w połączeniu z NTP.

Chrony – to oparte na oprogramowaniu narzędzie do synchronizacji czasu, które podobne jest do NTP. Wykorzystuje kombinację algorytmów do synchronizacji zegarów na różnych serwerach i może osiągnąć wysoki poziom dokładności.

Omówienie zalet i wad każdego podejścia

Network Time Protocol (NTP) istnieje już od kilkudziesięciu lat. Jedną z jego głównych zalet jest niezawodność i dokładność, co sprawia, iż nadaje się do szerokiego zakresu zastosowań. Jednak NTP może być podatny na niektóre rodzaje ataków, takie jak ataki typu man-in-the-middle, które mogą zagrozić dokładności i bezpieczeństwu procesu synchronizacji czasu.

Precision Time Protocol (PTP) – jest dokładniejszy niż NTP i może synchronizować zegary z dokładnością poniżej mikrosekundy. Jednak PTP wymaga specjalistycznego sprzętu i jest bardziej złożony do wdrożenia niż NTP.

Synchronizacja GPS – może synchronizować zegary z dokładnością do nanosekund. Jednak ten typ synchronizacji wymaga dobrej widoczności nieba, przez co nie nadaje się do niektórych środowisk, takich jak wewnętrzne centra danych.

Algorytm Berkeleya – można używać go w połączeniu z NTP. Jedną z głównych zalet tego algorytmu jest to, iż może synchronizować zegary z dokładnością do kilku mikrosekund, dzięki czemu nadaje się do wielu zastosowań. Algorytm wymaga jednak specjalistycznego sprzętu, co może sprawić, iż wdrożenie będzie droższe.

Chrony – jest podobne do NTP. Wymaga mniej zasobów niż NTP i może osiągnąć wysoki poziom dokładności, co czyni go dobrym wyborem dla systemów o ograniczonych zasobach. Jednak Chrony może nie nadawać się do zastosowań wymagających wysokiej precyzji, które wymagają dokładności poniżej mikrosekundy.

Najlepsze praktyki dotyczące utrzymywania dokładnego czasu serwera

Oto kilka sprawdzonych sposobów utrzymywania dokładnego czasu serwera:

• Użyj niezawodnego protokołu synchronizacji czasu.
• Jeśli to możliwe, korzystaj ze źródła czasu GPS.
• Regularnie monitoruj czas serwera.
• Zapewnij prawidłową konfigurację sieci.
• Dbaj o aktualność sprzętu serwera.

• Regularnie testuj synchronizację czasu.

Stosując się do tych kilku zaleceń, możesz sprawić, iż serwer będzie adekwatnie zsynchronizowany i dzięki temu zapobiegniesz różnym problemom opisanych w tym artykule.

Zalecenia dotyczące konfiguracji ustawień synchronizacji czasu

Poniżej wypisuję listę z kilkoma zaleceniami dotyczącymi konfigurowania ustawień synchronizacji czasu:

1. Upewnij się, iż wszystkie serwery mają skonfigurowaną i działającą synchronizację czasu.

2. Wybierz niezawodne i dokładne źródło do synchronizacji czasu, takie jak na przykład GPS.

3. Skonfiguruj interwały synchronizacji czasu, aby zapewnić regularną synchronizację zegarów. Można to robić co godzinę, codziennie lub w dowolnym innym odpowiednim odstępie czasu.

4. Skonfiguruj priorytet synchronizacji czasu, aby najpierw było używane najdokładniejsze źródło czasu.

5. Upewnij się, iż synchronizacja czasu jest skonfigurowana na wszystkich urządzeniach sieciowych, w tym na routerach i przełącznikach.

6. Skonfiguruj rejestrowanie synchronizacji czasu, aby wszelkie problemy mogły być gwałtownie identyfikowane i rozwiązywane.

Porady dotyczące rozwiązywania problemów z synchronizacją czasu

Oto lista kilku wskazówek dotyczących rozwiązywania problemów z synchronizacją czasu:

1. Sprawdź, czy źródło czasu używane do synchronizacji jest niezawodne i dokładne lub też po prostu sprawdź czy działa.

2. Sprawdź, czy konfiguracja sieci jest zoptymalizowana pod kątem synchronizacji czasu. Upewnij się, iż zapory ogniowe i inne środki bezpieczeństwa nie zakłócają protokołów synchronizacji.

3. Sprawdź, czy nie występują problemy z oprogramowaniem lub sprzętem, które mogą wpływać na synchronizację. Obejmuje to sprawdzanie systemu lub sprzętu, który może nie być w stanie obsłużyć nowszych protokołów synchronizacji.

4. Sprawdź ustawienia synchronizacji czasu, aby upewnić się, iż są prawidłowo skonfigurowane. Obejmuje to sprawdzenie, czy używany jest prawidłowy protokół synchronizacji i czy używane jest odpowiednie źródło.

5. Monitoruj przesunięcie czasu, aby zidentyfikować wszelkie problemy z synchronizacją. Obejmuje to regularne sprawdzanie dokładności zegarów serwera i porównywanie ich z wiarygodnym źródłem czasu.

Podsumowanie

Synchronizacja czasu jest ważnym elementem bezpieczeństwa systemów komputerowych i urządzeń. W przypadku braku synchronizacji zegary serwerów mogą prowadzić do ogromnej ilości negatywnych skutków. Możesz utracić dane, doprowadzić do naruszeń bezpieczeństwa czy też problemów ze zgodnością. Dlatego ważne jest wybranie odpowiednio niezawodnego i dokładnego źródła czasu i je adekwatnie skonfigurować. W artykule starałem się przedstawić wszystko to, co przed chwilą w tym podsumowaniu napisałem. Mam nadzieję, iż informacje tutaj zawarte przydadzą się wam w codziennej trudnościach.