একটি সাধারণ NTP ক্লায়েন্ট লেখা

হ্যালো হ্যাব্রাসার্স। আজ আমি আপনার নিজের সহজ NTP ক্লায়েন্ট কিভাবে লিখতে সম্পর্কে কথা বলতে চাই. মূলত, কথোপকথনটি প্যাকেটের গঠন এবং NTP সার্ভার থেকে কীভাবে প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া করা হয় তার দিকে ফিরে যাবে। কোডটি পাইথনে লেখা হবে, কারণ, আমার মতে, এই ধরনের জিনিসের জন্য আর কোন ভালো ভাষা নেই। Connoisseurs ntplib কোডের সাথে কোডের মিলের দিকে মনোযোগ দেবেন - আমি এটি দ্বারা "অনুপ্রাণিত" হয়েছি।

তাই NTP কি যাইহোক? NTP হল সময় সার্ভারের সাথে যোগাযোগের জন্য একটি প্রোটোকল। এই প্রোটোকল অনেক আধুনিক মেশিনে ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, উইন্ডোজের w32tm পরিষেবা।

NTP প্রোটোকলের মোট 5 টি সংস্করণ রয়েছে। প্রথম, সংস্করণ 0 (1985, RFC958) বর্তমানে অপ্রচলিত বলে বিবেচিত হয়। নতুনগুলি বর্তমানে ব্যবহৃত হয়, 1ম (1988, RFC1059), 2য় (1989, RFC1119), 3য় (1992, RFC1305) এবং চতুর্থ (4, RFC1996)। সংস্করণ 2030-1 একে অপরের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, তারা শুধুমাত্র সার্ভারের অ্যালগরিদমে ভিন্ন।

প্যাকেট বিন্যাস

লিপ সূচক (সংশোধন সূচক) এমন একটি সংখ্যা যা লিপ সেকেন্ড সতর্কতা নির্দেশ করে। অর্থ:

• 0 - কোন সংশোধন নেই
• 1 - দিনের শেষ মিনিটে 61 সেকেন্ড থাকে
• 2 - দিনের শেষ মিনিটে 59 সেকেন্ড থাকে
• 3 - সার্ভার ব্যর্থতা (সিঙ্কের সময় শেষ)

সংস্করণ নম্বর (সংস্করণ নম্বর) – NTP প্রোটোকল সংস্করণ নম্বর (1-4)।

মোড (মোড) — প্যাকেট প্রেরকের অপারেশন মোড। মান 0 থেকে 7, সবচেয়ে সাধারণ:

• 3 - ক্লায়েন্ট
• 4 - সার্ভার
• 5 - সম্প্রচার মোড

স্ট্রেটাম (লেয়ারিং লেভেল) - সার্ভার এবং রেফারেন্স ঘড়ির মধ্যে মধ্যবর্তী স্তরের সংখ্যা (1 - সার্ভার সরাসরি রেফারেন্স ঘড়ি থেকে ডেটা নেয়, 2 - সার্ভারটি স্তর 1 সহ সার্ভার থেকে ডেটা নেয়, ইত্যাদি)।
পুল ক্রমাগত বার্তাগুলির মধ্যে সর্বাধিক ব্যবধানের প্রতিনিধিত্বকারী একটি স্বাক্ষরিত পূর্ণসংখ্যা। NTP ক্লায়েন্ট এখানে নির্দিষ্ট করে যে ব্যবধানে এটি সার্ভারে পোল করার আশা করে, এবং NTP সার্ভার সেই বিরতিটি নির্দিষ্ট করে যেখানে এটি পোল হওয়ার প্রত্যাশা করে। মানটি সেকেন্ডের বাইনারি লগারিদমের সমান।
স্পষ্টতা (নির্ভুলতা) হল একটি স্বাক্ষরিত পূর্ণসংখ্যা যা সিস্টেম ঘড়ির নির্ভুলতার প্রতিনিধিত্ব করে। মানটি সেকেন্ডের বাইনারি লগারিদমের সমান।
মূল বিলম্ব (সার্ভার লেটেন্সি) হল এনটিপি সার্ভারে পৌঁছতে ঘড়ির সময় লাগে, সেকেন্ডের একটি নির্দিষ্ট-বিন্দু সংখ্যা হিসাবে।
মূল বিচ্ছুরণ (সার্ভার স্ক্যাটার) - সেকেন্ডের একটি নির্দিষ্ট-বিন্দু সংখ্যা হিসাবে NTP সার্ভার ঘড়ির স্ক্যাটার।
রেফ আইডি (সোর্স আইডি) – ওয়াচ আইডি। যদি সার্ভারে স্ট্র্যাটাম 1 থাকে, তাহলে রেফ আইডি হল পারমাণবিক ঘড়ির নাম (4 ASCII অক্ষর)। যদি সার্ভার অন্য সার্ভার ব্যবহার করে, তাহলে রেফ আইডিতে এই সার্ভারের ঠিকানা থাকে।
শেষ 4টি ক্ষেত্র হল সময় - 32 বিট - পূর্ণসংখ্যা অংশ, 32 বিট - ভগ্নাংশ অংশ।
উল্লেখ - সার্ভারে সর্বশেষ ঘড়ি।
উৎপত্তি - প্যাকেট পাঠানোর সময় (সার্ভার দ্বারা পূর্ণ - নীচে এটি আরও)।
নিন - যখন প্যাকেট সার্ভার দ্বারা গৃহীত হয়.
প্রেরণ করা - যখন প্যাকেটটি সার্ভার থেকে ক্লায়েন্টের কাছে পাঠানো হয়েছিল (ক্লায়েন্ট দ্বারা ভরাট করা হয়েছিল, নীচে আরও কিছু)।

শেষ দুটি ক্ষেত্র বিবেচনা করা হবে না.

আমাদের প্যাকেজ লিখুন:

প্যাকেজ কোড

class NTPPacket:
    _FORMAT = "!B B b b 11I"

    def __init__(self, version_number=2, mode=3, transmit=0):
        # Necessary of enter leap second (2 bits)
        self.leap_indicator = 0
        # Version of protocol (3 bits)
        self.version_number = version_number
        # Mode of sender (3 bits)
        self.mode = mode
        # The level of "layering" reading time (1 byte)
        self.stratum = 0
        # Interval between requests (1 byte)
        self.pool = 0
        # Precision (log2) (1 byte)
        self.precision = 0
        # Interval for the clock reach NTP server (4 bytes)
        self.root_delay = 0
        # Scatter the clock NTP-server (4 bytes)
        self.root_dispersion = 0
        # Indicator of clocks (4 bytes)
        self.ref_id = 0
        # Last update time on server (8 bytes)
        self.reference = 0
        # Time of sending packet from local machine (8 bytes)
        self.originate = 0
        # Time of receipt on server (8 bytes)
        self.receive = 0
        # Time of sending answer from server (8 bytes)
        self.transmit = transmit

সার্ভারে একটি প্যাকেট পাঠাতে (এবং গ্রহণ করতে), আমাদের অবশ্যই এটিকে বাইটের অ্যারেতে পরিণত করতে সক্ষম হতে হবে।
এই (এবং বিপরীত) অপারেশনের জন্য, আমরা দুটি ফাংশন লিখব - pack() এবং unpack():

প্যাক ফাংশন

def pack(self):
        return struct.pack(NTPPacket._FORMAT,
                (self.leap_indicator << 6) + 
                    (self.version_number << 3) + self.mode,
                self.stratum,
                self.pool,
                self.precision,
                int(self.root_delay) + get_fraction(self.root_delay, 16),
                int(self.root_dispersion) + 
                    get_fraction(self.root_dispersion, 16),
                self.ref_id,
                int(self.reference),
                get_fraction(self.reference, 32),
                int(self.originate),
                get_fraction(self.originate, 32),
                int(self.receive),
                get_fraction(self.receive, 32),
                int(self.transmit),
                get_fraction(self.transmit, 32))

আনপ্যাক ফাংশন

def unpack(self, data: bytes):
        unpacked_data = struct.unpack(NTPPacket._FORMAT, data)

        self.leap_indicator = unpacked_data[0] >> 6  # 2 bits
        self.version_number = unpacked_data[0] >> 3 & 0b111  # 3 bits
        self.mode = unpacked_data[0] & 0b111  # 3 bits

        self.stratum = unpacked_data[1]  # 1 byte
        self.pool = unpacked_data[2]  # 1 byte
        self.precision = unpacked_data[3]  # 1 byte

        # 2 bytes | 2 bytes
        self.root_delay = (unpacked_data[4] >> 16) +
            (unpacked_data[4] & 0xFFFF) / 2 ** 16
         # 2 bytes | 2 bytes
        self.root_dispersion = (unpacked_data[5] >> 16) +
            (unpacked_data[5] & 0xFFFF) / 2 ** 16 

        # 4 bytes
        self.ref_id = str((unpacked_data[6] >> 24) & 0xFF) + " " + 
                      str((unpacked_data[6] >> 16) & 0xFF) + " " +  
                      str((unpacked_data[6] >> 8) & 0xFF) + " " +  
                      str(unpacked_data[6] & 0xFF)

        self.reference = unpacked_data[7] + unpacked_data[8] / 2 ** 32  # 8 bytes
        self.originate = unpacked_data[9] + unpacked_data[10] / 2 ** 32  # 8 bytes
        self.receive = unpacked_data[11] + unpacked_data[12] / 2 ** 32  # 8 bytes
        self.transmit = unpacked_data[13] + unpacked_data[14] / 2 ** 32  # 8 bytes

        return self

অলস লোকেদের জন্য, একটি অ্যাপ্লিকেশন হিসাবে - কোড যা প্যাকেজটিকে একটি সুন্দর স্ট্রিংয়ে পরিণত করে

def to_display(self):
        return "Leap indicator: {0.leap_indicator}n" 
                "Version number: {0.version_number}n" 
                "Mode: {0.mode}n" 
                "Stratum: {0.stratum}n" 
                "Pool: {0.pool}n" 
                "Precision: {0.precision}n" 
                "Root delay: {0.root_delay}n" 
                "Root dispersion: {0.root_dispersion}n" 
                "Ref id: {0.ref_id}n" 
                "Reference: {0.reference}n" 
                "Originate: {0.originate}n" 
                "Receive: {0.receive}n" 
                "Transmit: {0.transmit}"
                .format(self)

সার্ভারে একটি প্যাকেজ পাঠানো হচ্ছে

সার্ভারে ভরা ক্ষেত্র সহ একটি প্যাকেট পাঠান সংস্করণ, মোড и প্রেরণ করা। দ্য প্রেরণ করা আপনাকে অবশ্যই স্থানীয় মেশিনে বর্তমান সময় উল্লেখ করতে হবে (জানুয়ারি 1, 1900 থেকে সেকেন্ডের সংখ্যা), সংস্করণ - 1-4, মোড - 3 (ক্লায়েন্ট মোড)।

সার্ভার, অনুরোধ পাওয়ার পরে, NTP প্যাকেটে সমস্ত ক্ষেত্র পূরণ করে, ক্ষেত্রের মধ্যে অনুলিপি করে উৎপত্তি থেকে মান প্রেরণ করা, যা অনুরোধ এসেছিল. কেন ক্লায়েন্ট অবিলম্বে ক্ষেত্রে তার সময়ের মূল্য পূরণ করতে পারে না এটা আমার কাছে একটি রহস্য উৎপত্তি. ফলস্বরূপ, যখন প্যাকেটটি ফিরে আসে, তখন ক্লায়েন্টের 4টি সময়ের মান থাকে - অনুরোধটি পাঠানোর সময় (উৎপত্তি), যে সময় সার্ভার অনুরোধ পেয়েছিল (নিন), সার্ভার প্রতিক্রিয়া পাঠানোর সময় (প্রেরণ করা) এবং ক্লায়েন্ট দ্বারা একটি প্রতিক্রিয়া প্রাপ্তির সময় - পৌঁছা (প্যাকেজে নেই)। এই মান দিয়ে আমরা সঠিক সময় নির্ধারণ করতে পারি।

প্যাকেজ পাঠানো এবং কোড গ্রহণ

# Time difference between 1970 and 1900, seconds
FORMAT_DIFF = (datetime.date(1970, 1, 1) - datetime.date(1900, 1, 1)).days * 24 * 3600
# Waiting time for recv (seconds)
WAITING_TIME = 5
server = "pool.ntp.org"
port = 123
    
packet = NTPPacket(version_number=2, mode=3, transmit=time.time() + FORMAT_DIFF)
answer = NTPPacket()
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) as s:
    s.settimeout(WAITING_TIME)
    s.sendto(packet.pack(), (server, port))
    data = s.recv(48)
    arrive_time = time.time() + FORMAT_DIFF
    answer.unpack(data)

সার্ভার থেকে ডেটা প্রসেসিং

সার্ভার থেকে ডেটা প্রক্রিয়াকরণটি রেমন্ড এম. স্মলিয়ান (1978) এর পুরানো সমস্যা থেকে ইংরেজ ভদ্রলোকের ক্রিয়াকলাপের অনুরূপ: “এক ব্যক্তির হাতে ঘড়ি ছিল না, তবে বাড়িতে একটি সঠিক প্রাচীর ঘড়ি ছিল, যা তিনি মাঝে মাঝে বাতাস করতে ভুলে যাই। একদিন, আবার ঘড়ি চালু করতে ভুলে গিয়ে, সে তার বন্ধুর সাথে দেখা করতে গিয়েছিল, তার সাথে সন্ধ্যা কাটিয়েছিল, এবং যখন সে বাড়ি ফিরেছিল, সে ঘড়িটি সঠিকভাবে সেট করতে পেরেছিল। ভ্রমণের সময় আগে থেকে জানা না থাকলে তিনি কীভাবে এটি পরিচালনা করেছিলেন? উত্তরটি হল: "ঘর ছেড়ে, একজন ব্যক্তি ঘড়ির কাঁটা বন্ধ করে এবং হাতের অবস্থান মনে রাখে। বন্ধুর কাছে আসা এবং অতিথিদের বিদায়ের সময় তিনি তার আগমন এবং প্রস্থানের সময় নোট করেন। এটি তাকে খুঁজে বের করতে দেয় যে সে কতক্ষণ দূরে ছিল। বাড়িতে ফিরে এবং ঘড়ির দিকে তাকিয়ে একজন ব্যক্তি তার অনুপস্থিতির সময়কাল নির্ধারণ করে। এই সময় থেকে বিয়োগ করে তিনি যে সময়টা দেখতে গিয়েছিলেন, সেই ব্যক্তি সেখানে এবং পিছনের রাস্তায় কাটানো সময় খুঁজে বের করে। অতিথিদের বিদায়ের সময়ের সাথে রাস্তায় ব্যয় করা অর্ধেক সময় যোগ করে তিনি বাড়িতে আসার সময় খুঁজে বের করার এবং সেই অনুযায়ী তার ঘড়ির হাত সামঞ্জস্য করার সুযোগ পান।

সার্ভার অনুরোধে কাজ করার সময় খুঁজুন:

1. ক্লায়েন্ট থেকে সার্ভারে প্যাকেট ভ্রমণের সময় খোঁজা: ((আগমন - উৎপত্তি) - (ট্রান্সমিট - রিসিভ)) / 2
2. ক্লায়েন্ট এবং সার্ভার সময়ের মধ্যে পার্থক্য খুঁজুন:
   প্রাপ্তি - উৎপত্তি - ((আগমন - উৎপত্তি) - (পরিবহন - গ্রহণ)) / 2 =
   2 * প্রাপ্তি - 2 * উৎপত্তি - আগমন + উৎপত্তি + প্রেরণ - গ্রহণ =
   গ্রহণ - উৎপত্তি - আগমন + প্রেরণ

আমরা স্থানীয় সময়ের সাথে প্রাপ্ত মান যোগ করি এবং জীবন উপভোগ করি।

ফলাফল আউটপুট

time_different = answer.get_time_different(arrive_time)
result = "Time difference: {}nServer time: {}n{}".format(
    time_different,
    datetime.datetime.fromtimestamp(time.time() + time_different).strftime("%c"),
    answer.to_display())
print(result)

দরকারী লিংক.

উত্স: www.habr.com