論計算機時間與NTP時間一致的重要性

　　我們過度的依賴網(wǎng)絡(luò)時間，一直都相信著網(wǎng)絡(luò)里的計算機都有精確的時間。然而我們不知道的是計算機時間與NTP時間往往很多都是不一致的對于一些獨立運行的系統(tǒng)不會有什么太大的影響，對于一個有著多種相互關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的供電企業(yè)而言，卻是致命的。

　　一方面是國網(wǎng)公司“SG186”工程要求，同一業(yè)務(wù)系統(tǒng)在上下級公司的縱向上要做到貫通，各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)在公司內(nèi)部的橫向上要做到集成。所以各業(yè)務(wù)系統(tǒng)傳遞的信息，在時間上必須保持高度一致，并準確地與北京時間同步。另一方面是一些自動化系統(tǒng)，如電能量采集系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)中的計費、維護、管理等功能，對時間的精確有著更苛刻的要求。

　　在我們依賴文件服務(wù)器、郵件服務(wù)器、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)以及其它無數(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的背后，存在一個基本的信任就是：網(wǎng)絡(luò)里的計算機都有精確的時間。隨著公司計算機應(yīng)用的廣度和深度不斷加大，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備種類和業(yè)務(wù)類型越來越多，服務(wù)器的數(shù)量也與日俱增。傳統(tǒng)上，各種服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用的時間都是由設(shè)備內(nèi)部時鐘來提供的。由于服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身的時鐘誤差是不可避免的，盡管這種誤差每天不大，但經(jīng)過一段時間的累積就會出現(xiàn)大的時間差，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中各服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時間不一致。伴隨著企業(yè)計算的引人注目的增長以及真正類似UNIX的多任務(wù)機制在PC上實現(xiàn)，相應(yīng)地，企業(yè)內(nèi)產(chǎn)生了同步所有計算機/工作站的需求。

　　數(shù)據(jù)共享、分布式軟件開發(fā)和安全是當今三個最常用的也是最容易遭受攻擊的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)管理員需要精確的時間信息來進行網(wǎng)絡(luò)操作，以確保這三種應(yīng)用以及其它關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的性能。一臺專門設(shè)計來在企業(yè)內(nèi)部發(fā)布精確時間信息的時間服務(wù)器（NTP）在今天的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)成為一個基本組成部分。

　　你的計算機有正確的時間嗎？

　　每周，計算機時鐘都會有幾秒鐘的漂移，包括復(fù)雜的基于UNIX的工作站也是這樣。因此，任意兩臺計算機的時間差都可能達到幾分鐘甚至幾個小時。看看你周圍的計算機，假如有兩臺計算機的時間是統(tǒng)一的、準確的時間，這將會是一件非常難得的事。

　　問題在于計算機只是機械的信任它處理的信息，就好像其它計算機知道準確的時間一樣。它們假設(shè)這是正確的，但是當假設(shè)錯誤時就會導(dǎo)致操作失敗。

　　網(wǎng)絡(luò)授時協(xié)議和GPS是救星

　　網(wǎng)絡(luò)授時協(xié)議使得網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的計算機有可能統(tǒng)一到準確的時間。NTP是互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議族的一部分，它把網(wǎng)絡(luò)里的計算機時間同步到共同的時間源。在大的企業(yè)網(wǎng)內(nèi)，有可能用到不同級別的時間服務(wù)器（NTP）來分發(fā)統(tǒng)一的時間。

　　有很多時間源可以來設(shè)置NTP的時間，精度由低到高包括：撥號連接，無線電接收機、互聯(lián)網(wǎng)NTP時間服務(wù)器（NTP）以及GPS衛(wèi)星系統(tǒng)?；ヂ?lián)網(wǎng)上有很多NTP服務(wù)器，但是它們的可靠性比較低，因為這取決于你的互聯(lián)網(wǎng)連接的可靠性、本地網(wǎng)的流量以及NTP服務(wù)器的可靠性和負載情況。而且，因為互聯(lián)網(wǎng)上的任何人都可以很容易的偽裝一個錯誤的時間，所以安全性降低了。GPS在世界任何地方都可以提供一個高可靠的時間標準給網(wǎng)絡(luò)管理員，GPS是設(shè)計來做導(dǎo)航和授時的，它由地球軌道上的帶有原子鐘的24顆衛(wèi)星組成。基于GPS的時間服務(wù)器（NTP）不但授時精度比互聯(lián)網(wǎng)上的時間服務(wù)器（NTP）高，而且時間還可以連續(xù)不斷的更新，就是說GPS時鐘可以每秒更新時間服務(wù)器（NTP）的時間，而不需要周期性的發(fā)送請求到其它時間服務(wù)器（NTP）請求時間，這只能在一個請求周期結(jié)束的時候才能更新本地時間服務(wù)器（NTP）的時間。

　　另一個網(wǎng)絡(luò)授時的重要問題是時間源的冗余。這在網(wǎng)絡(luò)分布比較廣闊的環(huán)境下很必要，比如分布在不同的建筑甚至在不同的大陸。數(shù)據(jù)流量很大的環(huán)境、從事重要任務(wù)的部門以及具有可疑可靠性數(shù)據(jù)鏈的網(wǎng)絡(luò)是另外一個問題，在這種場合冗余備份就更加重要。如果是在這種情況下，需要好幾個GPS時間服務(wù)器（NTP）提供必要的冗余，以確保即使網(wǎng)絡(luò)連接斷了也能使得所有的工作站保持時間同步。

　　依賴時間的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

　　有很多應(yīng)用依賴計算機間準確的時間才能運作正常，如果計算機間的時間誤差比較大，這些應(yīng)用和協(xié)議就可能完全失敗。

　　分布式軟件開發(fā)

　　網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)（NFS）是一個依賴時間的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，它完全依賴各個工作站給服務(wù)器上的文件提供時間戳。當一個文件被創(chuàng)建或者被修改了，終端工作站的時鐘被作為時間戳加在文件上。因此，如果客戶端的時鐘不同于服務(wù)器的時鐘，則文件的時間戳將有不同。很多應(yīng)用，從磁盤備份到生成程序都使用時間戳來確定哪個文件是最新的。在這種情況下，錯誤的時間戳意味著重大的文件損失，也就是工時和機時的損失。

　　計算機程序員經(jīng)常需要“make”程序來編譯代碼生成軟件應(yīng)用程序，“make”程序完全依賴各個文件的時間戳來確定哪個文件最近被修改了，隨后決定哪個文件需要重新生成。如果“make”程序在一個分布式文件系統(tǒng)中應(yīng)用，比如NFS，一臺終端標記的時間戳和其它終端標記的會有不同，除非時鐘是同步的。如果兩臺終端的時間不一致，這時運行“make”就會發(fā)生嚴重的錯誤。對于有些“make”程序，允許的時間偏差可以大一些，但是從典型意義上來說，與單獨一次編譯差不多，這段時間對于今天的計算機來說只不過是幾秒鐘而已。

　　很多情況下，有很多終端和一臺生成程序的主機。一個工程組可能保留一臺最快的計算機來生成所有的程序，或者可能是來自幾臺不同機器的同一個項目的很多程序員?？蛻舳耸褂米约旱挠嬎銠C編輯文件，而另外一臺計算機編譯這些文件。如果兩臺計算機的時間不同，導(dǎo)致的問題可能是好的話簡單的浪費了一臺計算機資源，或者嚴重的話就是不能包含一些最新生成的代碼。

　　安全

　　當你組織內(nèi)部的計算機網(wǎng)絡(luò)不斷擴大，更多的部門依賴互聯(lián)網(wǎng)上的資源的時候，我們更關(guān)心這個重要的資源的安全性。

　　有幾個新程序可以使你的內(nèi)部網(wǎng)更安全，他們的作用范圍從保護登錄名和口令信息到驗證分布式環(huán)境中至關(guān)重要的信息。下面討論幾個比較普遍的安全話題。

　　Kerberos是MIT開發(fā)的一個協(xié)議，用來在一個不安全的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，比如說一個大學網(wǎng)，發(fā)送加密的口令信息。Kerberos允許在互聯(lián)網(wǎng)上安全

　　通信而不需要防火墻，并且支持很多通用的TCP/IP應(yīng)用程序，例如telnet，ftp以及很多遠程過程調(diào)用RPC程序。

　　Kerberos允許用戶向Kerberos密鑰分發(fā)中心（KDC）服務(wù)器申請一個“加密票”，“加密票”包括用戶的口令和時間戳，兩者用計算機上常用的DES算法加密。時間戳用來防止網(wǎng)絡(luò)信息攔截機把攔截到的“加密票”偽裝成剛剛授權(quán)的“加密票”不斷的重復(fù)發(fā)送。“加密票”在一段時間內(nèi)有效，這就要求客戶端機器時鐘和Kerberos服務(wù)器時鐘在這一段時間內(nèi)同步。有代表性的，時間范圍是5分鐘，時間范圍越小網(wǎng)絡(luò)越安全。

　　如果時鐘漂移出允許的時間范圍，網(wǎng)絡(luò)上的用戶就不能使用Kerberos并且不能使用網(wǎng)絡(luò)。如果擴大時間范圍，則這個網(wǎng)絡(luò)對于網(wǎng)絡(luò)上的監(jiān)聽者來說就是容易攻破的。

　　和具有Kerberos的網(wǎng)絡(luò)一樣，安全的NFS和RPC程序運行允許DES密鑰通過以訪問文件服務(wù)器和做客戶端接入，雖然他們和Kerberos系統(tǒng)不同，但是他們使用相似的方法即在數(shù)據(jù)包內(nèi)加上時間戳。和具有Kerberos的網(wǎng)絡(luò)一樣，如果客戶端和服務(wù)器超出密鑰的時間范圍，鏈接將中斷，用戶就不能使用請求的資源。如果沒有精確的時間源，這種安全措施就不能成為被廣泛支持的協(xié)議。

　　診斷和性能

　　利用時間戳診斷優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)功能有好幾種方法，時間戳在這種情況下非常重要，可以確保網(wǎng)絡(luò)的最小標準和識別問題，這些會影響網(wǎng)絡(luò)的性能和效率。

　　電子郵件

　　電子郵件是計算機網(wǎng)絡(luò)中最重要的信息流，即使沒有本地網(wǎng)，許多公司也會利用MODEM在世界各地或者只是在一個房間內(nèi)的一組人之間利用電子郵件相互通信。

　　時間戳可以用來衡量郵件服務(wù)器的性能和可靠性，并且設(shè)置性能標準，測定瓶頸服務(wù)器，判定哪個鏈接需要更寬的帶寬。同樣的郵件服務(wù)器要有時鐘同步才行。

　　網(wǎng)絡(luò)管理

　　SNMP被廣泛的用來管理和控制遠程設(shè)備，SNMP代理可以是集線器、交換機、網(wǎng)橋、路由器甚至計算機。這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)的代理向網(wǎng)絡(luò)管理站（NMS）發(fā)送重要事件作為對故障和過載報警的響應(yīng)。NMS站從整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)收到數(shù)百的重要事件和報警，必須使得這些報警和時間相關(guān)聯(lián)。如果設(shè)備是錯誤的時間，則重大事件報告內(nèi)也是包含的錯誤時間，這就很難確定是什么原因引起這種狀況，觸發(fā)這些重大事件報告。

　　SNMP同樣包含遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控（RMON）標準，可以在分布式的監(jiān)控設(shè)備里有效的設(shè)置攔截包和極限重大事件。這個標準允許用戶攔截包和報警，記錄他們的時間戳并和其它RMON設(shè)備的結(jié)果相關(guān)聯(lián)。還有，如果每個RMON設(shè)備的時鐘沒有同步，比較的結(jié)果和相關(guān)性就沒有意義，甚至導(dǎo)致錯誤的結(jié)論。

　　總的說來，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的分布計算環(huán)境有許多非常依賴精確時間的應(yīng)用，包括電子郵件服務(wù)器、文件服務(wù)器以及C/S應(yīng)用。用時間來標記這些文件創(chuàng)建以及后來修改的情況。這些時間戳由很多不同的機器產(chǎn)生，他們的時間的可靠性經(jīng)常被忽略，等到發(fā)現(xiàn)有問題已經(jīng)晚了。