Original: https://www.eecis.udel.edu/~mills/book.html

Автор
Девід Л. Міллс, доктор філософії
Електрично та інженерного відділу і комп’ютерного відділу інформаційних систем
Університет штату Делавер, Ньюарк, DE 19716
[email protected] www.eecis.udel.edu/~mills

Д-р Девід Л. Міллс почесний професор електротехніки та обчислювальної техніки і комп’ютерних та інформаційних наук в Університеті штату Делавер. Він був активним учасником протягом багатьох років в області інтернет-технологій і, зокрема, синхронізація часу комп’ютерної мережі. Він є оригінальним розробником протоколу Network Time і є автором більше 30 статей і технічних доповідей з даного питання, в тому числі поточних оперативних документів по стандартизації. Його ступінь доктора філософії в галузі комп’ютерних наук була присвоєна в Університеті штату Мічиган в 1971 р Він є членом Національної інженерної академії та членом як в Асоціації обчислювальної техніки та Інституту електротехніки та електронної техніки.

Ця робота була частково фінансується за рахунок Лабораторії реактивного, Каліфорнійський технологічний інститут, в рамках контракту з Національним управлінням з аеронавтики і дослідженню космічного простору.

Передмова

Mumpsimus (п): Середній англійська іменник, що позначає невиправним догматичну старий кулон – жартома називають foolosopher про 1550 – який виріс, щоб включити будь-який невірний думку наполегливо чіплялися.
Джеффрі Kacirk Забутий англійська, 1997.

Ця книга все про сперечатися стадо мережевих комп’ютерів, так що все відображення правильного часу. Це може здатися дуже вузькому бізнес, але питання виходять далеко за рамки намотування годинник на дисплеї панелі завдань. Ретельно скоординовані, надійне і точний час має життєво важливе значення для управління рухом в повітрі і на землі, купувати і продавати речі і ТБ мережеве програмування. Ще гірше, нечесним час може привести до DNS кеша закінчується і весь Інтернет, щоб вибухати на кореневих серверах, які вважали серйозною загрозою на порозі тисячоліття в 1999 році критичних файлів даних може закінчитися, перш ніж вони будуть створені, і електронне повідомлення може прибути до відправки. Надійне і точний час комп’ютер необхідний для будь-якого реального часу розподілених комп’ютерних додатків, що і велика частина нашої громадської інфраструктури став.

Ця книга говорить про технологічну інфраструктуру часу поширення, розподілу і синхронізації, зокрема архітектури, протоколів і алгоритмів Network Time Protocol (NTP). NTP бере активну участь в тій чи іншій формі на протязі майже трьох десятиліть по мережі Інтернет спільного користування та численних приватних мереж на підземне стороні брандмауерів. Просто про все, що сьогодні може бути підключений до мережевого проводу має підтримку NTP – серверів друку, точок доступу Wi-Fi, маршрутизатори та принтери всіх мастей і навіть батареї системи резервного копіювання. NTP підмережа знаходяться в космосі, на морському дні, на борту кораблів і на кожному континенті, включаючи Антарктиду. NTP поставляється з більшістю різновидів Windows, а також для всіх різновидів Unix. Близько 25 мільйонів клієнтів розваляться на серверах часу NTP поодинці NIST.

Ця книга призначена в першу чергу як довідник, але підходить для спеціалізованого університетського курсу в старших і випускників рівні в обох обчислювальної техніки та інформатики відділів. А частина голів батьківських можуть піти вниз легше для інженера-електрика, особливо тих, які стосуються математичних понять; інші легше для комп’ютерного вченого, особливо тих, які стосуються теорії обчислень, але кожен з них буде вчитися в іншого. Є речі, для математиків, криптографами і spacefarers, навіть щось для істориків.

Ласкаво просимо на друге видання цієї книги. Оригінальні 16 глав першого видання залишаються, але деякі з них були переписані, оновлені і додані нові матеріали. Чотири нові глави були додані, два з яких обговорюють хронометражу в космічних польотах. Вистава починається в розділі 1 із загальним оглядом архітектури, протоколів і алгоритмів комп’ютерної мережі хронометражу. Це включає в себе, як час тече від національних стандартів часу по радіо, супутникової і телефонний модем на сотні первинних серверів часу, а потім за допомогою NTP подсетях мільйонам вторинних серверів і клієнтів на підвищення рівня страти. Глава 2 описує основні компоненти клієнта NTP і як він працює з резервними серверами і різноманітних мережевих шляхів. Глава 3 містить докладне опис критичних алгоритмів таких важливих для забезпечення узгодженості, точності і надійності, які будь-який хороший вчений смакуватиме.

Фактичний алгоритм використовується для установки годинника комп’ютера є настільки особливим, що глава 4 повністю присвячена його опису і експлуатації. У міру того як слово мережу є видним в назві цієї книги, в розділі 5 представлено огляд інженерних принципів, що визначають конфігурацію мережі і виявлення ресурсів.

Поряд про тепер, ви повинні запитати, наскільки добре працює хитре. Глава 6 оцінює ефективність типових подсетях NTP щодо змін затримки мережі і помилки тактовою частотою. Він показує результати опитування серверів і клієнтів NTP, щоб визначити типове час і розподілу помилок частоти. Потім він аналізує типові конфігурації NTP, щоб визначити такі речі, як процесор і мережеві накладні витрати і інженерних засобів захисту від атак переповнення.

Підмережі NTP в кінцевому рахунку, залежить від національних і міжнародних засобів для поширення стандартний час для населення в цілому, в тому числі інтернет-комп’ютерів. Глава 7 описує ряд систем і драйверів для поточних радіо, супутників і засобів поширення телефонних модемів. Глава 8 описує спеціалізоване програмне забезпечення ядро, яке використовується в деяких комп’ютерних системах для підвищення точності вимірювання часу та точність в кінцевому рахунку порядку наносекунд.

У сучасному досвіді ми дізналися, що комп’ютерна безпека є дуже серйозним бізнесом, і хронометражу мережі не звільняються. Що може бути різним для NTP подсетях є те, що за самою своєю природою, дані, що передаються суспільні цінності, що передаються з публічних серверів по мережах загального користування, тому сервери і клієнти мереж загального користування може розглядатися як дуже привабливим для цілей темпомірах терористів. Крім того, існують диявольськи складні проблеми, коли від матеріалу, таких як криптографічні сертифікати повинні бути перевірені відповідно до протоколу, який використовує їх. Глава 9 описує модель безпеки і аутентифікації протоколу NTP, який розділяє заголовки з NTP, а в главі 10 описується ряд криптографічних алгоритмів, розроблених, щоб довести членство промислового рівня групи.

Комп’ютерна мережа хронометраж, як і багато інших фізичних системи не без помилок, як детермінований і стохастичний. Глава 11 містить складний аналіз помилок, властивих при читанні системного годинника і дисциплінувати свій час і частоту щодо з годинником в іншому комп’ютері. Глава 12 є моделюванням і аналізом комп’ютерних годин, разом з математичним описом його характеристик. Хронометражу в глобальному масштабі є дисципліною все свої власні. Глава 13 описує, як ми вважаємо час відповідно до зірками і атомами. Це пояснює відносини між міжнародними TAI тимчасові рамки, і UTC JDN доріг фізиків і штурманів і шкали часу NTP. Якщо ми будемо використовувати NTP для історичного і майбутнього знайомства, є проблеми одночасного натискання клавіш і точності. Навіть календар отримує в акті, як астрономи мають свої шляхи і історики їх. Оскільки тема історії приходить, Глава 19 показує події історичного інтересу, так як комп’ютерна мережа хронометраж почалася майже три десятиліття тому. Нарешті, в главі 20 Бібліографія документів, звітів та інших документів, що мають відношення до комп’ютерної мережі хронометражу.

Хоча докладний опис еталонної реалізації NTP виходить за рамки цієї книги, це може бути якийсь інтерес, щоб вивчити його загальну архітектуру, організацію та функціонування. Глава 14 включає в себе набір блок-схем, змінних стану, процесів і процедур поточного здійснення громадського програмного забезпечення, разом з поясненням того, як вона працює.

Наступні чотири глави з 15 по 18 є новими для цього видання. Глава 15 включає в себе складний коктейль з апаратних і програмних алгоритмів для реалізації по-справжньому дивним і точно системний годинник. Він вводить поняття softstamp, drivestamp і hardstamp і включає в себе огляд IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP), і як він може взаємодіяти з NTP. У розділі 16 описані режими чергувати нові для NTP і як ці нові поняття можуть бути використані.

Наступні два розділи 17 і 18 мотивували підзаголовок цієї книги, “на Землі і в космосі”.

Глава 17 пояснює, чому хронометраж настільки відрізняється від землянам марсіанами, так як тепер ми повинні розглядати світло часу і релятивістських ефектів. У цьому розділі також розглядаються апаратні проблеми простору і протоколу простір каналу передачі даних Proximity-1. які могли б підвищити NTP на орбітальний флот Марс. Нарешті, в главі 18 розглядаються питання перенесення часу для далеких космічних польотів на Марс і за його межами.

Книга в цілому, безсумнівно, буде представляти інтерес для адміністратора NTP в якості довідкового томи. Це було б корисно як тематичного дослідження за участю широко розгорнуто, розподілених додатків за допомогою технології намальований від різноманітних міждисциплінарних областях. Алгоритми, описані в різних розділах можуть бути корисні в якості компаньйона до інформатики книги по алгоритмам. Як приклад в криптографічних методів, матеріал в розділах 9 і 10 має особливе значення, так як модель безпеки для NTP ускладнюється необхідністю перевірки автентичності сервера і відраховувати час одночасно. Астрономи і фізики знайдуть алгоритм годин дисципліни, описаної в розділі 4 аналогічно, але відмінною від алгоритмів вони звикли. Інженери знайдуть глави 4, 11 і 12, що мають відношення до курсу на системах зі зворотним зв’язком. Планетарні вчені і космічні мореплавці могли б знайти матеріал в главах 17 і 18 корисні при розробці нового обладнання та приладів космічних апаратів.

Розробка, впровадження та підтримання NTP в Інтернеті було складним завданням стало можливим завдяки більш як сорока добровольців з декількох професій і з декількох країн. ентузіасти NTP мають багато спільного з радіоаматорами (в тому числі і мене, W3HCF), навіть якщо бос не бачить необхідності до вітру годинник на наносекунди. Нам пощастило, що деякі виробники пожертвували радіо- і супутникові приймачі, комп’ютери і круті гаджети на протязі багатьох років. Особливо цінується є взаємна підтримка Джуди Levine в NIST і Річард Шмідт на USNO, безстрашні хронометристи в своєму власному праві. Велике спасибі Interneteers Денні Майер і Дейв Харт з NTP громадських послуг проекту, які розглянули всю книгу, а Саймон Ву і Джон Veregge НАСА Лабораторії реактивного руху, які були розглянуті нові глави. І, нарешті, кілька слів про секціях Фатальні постріли посипають в кінці більшості глав. У той час як основний текст досліджує Timescape до ріжучої кромки скелі, ці ділянки Раппель через край. Деякі з них є спекулятивними, інші пропонують пропозиції і ще інші представляють альтернативну точку зору. Загалом, вони були дуже весело.

Девід Л. Міллс
вересень 2009

Організаційно-правовий Зміст

1 Основні поняття
2 Як NTP Роботи
3 В утробі звіра
4 годин Дисципліна Алгоритм
5 NTP System Engineering і настройка
6 NTP Продуктивність в Інтернеті
7 Основні сервери і довідники Годинники
Підтримка 8 Ядро Timekeeping
9 криптографічного аутентифікації
10 Ідентичність Схеми
11 Аналіз помилок
12 Моделювання та аналіз комп’ютерних годин
13 Метрологія та Хронометрирование NTP шкалою часу
14 NTP Reference Implementation
15 15.3Precision Архітектура системи Clock
16 NTP Режими Interleaved
17 Час передачі для посилання космічних даних
18 Час передачі для глибоких космічних місій
19 Технічна Історія NTP
20 Бібліографія по синхронізації комп’ютерних мереж в часі