Vi stoler på tiden for å holde våre dager planlagt. Armbåndsur, veggklokker og til og med DVD-spilleren forteller oss allikevel, men det er i enkelte tilfeller ikke akkurat nok, spesielt når tiden må synkroniseres.

Det er mange teknologier som krever ekstremt nøyaktig presisjon mellom systemer, fra satellittnavigasjon til mange internettprogrammer, nøyaktig tid blir stadig viktigere.

Imidlertid er oppnåelse av presisjon ikke alltid rett fremover, spesielt i moderne datanettverk. Mens alle datasystemer har innebygde klokker, er disse ikke nøyaktige tidsbrikker, men standard krystalloscillatorer, samme teknologi som brukes i andre elektroniske klokker.

Problemet med å stole på systemklokker som dette er at de er tilbøyelige til å drive og på et nettverk bestående av hundrevis eller tusenvis av maskiner, hvis klokkene kjører i en annen hastighet - kaos kan snart oppstå. E-postmeldinger mottas før de sendes og tidskritiske applikasjoner feiler.

Atomklokkene er de mest nøyaktige tidbitene rundt, men disse er laboratorieverktøy i stor skala og er upraktiske (og svært dyre) som skal brukes av datanettverk.

Men fysikklaboratorier som Nord-Amerika NIST (National Institute of Standards and Time) har atomklokker som de sender tidssignaler fra. Disse tidssignalene kan brukes av datanettverk for synkronisering.

I Nord-Amerika kalles NIST-utsendt tidskode WWVB og overføres fra Boulder, Colorado på lang bølge på 60Hz. Tidskoden inneholder år, dag, time, minutt, sekund, og som det er en kilde til UTC, noen hopp sekunder som er lagt til for å sikre paritet med jordens rotasjon.

Motta WWVB-signalet og bruke det til å synkronisere et datanettverk er enkelt å gjøre. Radio referanse nettverk tidsservere kan motta denne kringkasting over hele Nord-Amerika og ved hjelp av protokollen NTP (Network Time Protocol).

En dedikert Ntp tid som kan motta WWVB-signalet, kan synkronisere hundrevis og til og med tusenvis av forskjellige enheter til WWVB-signalet, slik at hver enkelt er innenfor noen få millisekunder av UTC.

Atomklokkene er det ultimate innen tidevannsenheter. Deres nøyaktighet er utrolig, fordi en atomur ikke vil drive så mye som et sekund i løpet av en million år, og når dette sammenlignes med de nest beste kronometrene, som for eksempel elektronisk klokke som kan drive med et sekund om en uke, en atomur er utrolig mer presis.

Atomsklokker brukes over hele verden og er hjertet i mange moderne teknologier som gjør det mulig for en rekke applikasjoner som vi tar for gitt. Internett-handel, satellittnavigasjon, flytrafikkontroll og internasjonal bank er alle bransjer som er avhengige av

De styrer også verdens tidsskala, UTC (Koordinert Universal Time), som holdes sant ved en konstellasjon av disse klokkene (selv om UTC må justeres for å imøtekomme bremsing av jordens rotasjon ved å legge til hopp sekunder).

Datamaskiner er ofte pålagt å kjøre synkronisert til UTC. Denne synkroniseringen er viktig i nettverk som utfører tidsfølsomme transaksjoner eller krever høy sikkerhet.

Et datanettverk uten tilstrekkelig tidssynkronisering kan forårsake mange problemer, blant annet:

Tap av data

• Vanskeligheter med å identifisere og logge feil
• Økt risiko for sikkerhetsbrudd.
• Kan ikke gjennomføre tidsfølsomme transaksjoner

Derfor må mange datanettverk synkroniseres til en kilde til UTC og holdes så nøyaktig som mulig. Og selv om atomklokker er store voluminøse enheter som holdes innenfor fysikklaboratorier, er det utrolig enkelt å bruke dem som kilden til tid.

Network Time Protocol (NTP) er en programvareprotokoll utviklet utelukkende for synkronisering av nettverk og datasystemer og ved bruk av a dedikert NTP-server tiden fra en atomur kan mottas av tidsserveren og distribueres rundt nettverket ved hjelp av NTP.

NTP-servere bruke radiofrekvenser og mer generelt GPS-satellittene signaler for å motta atomuretidingssignalene som deretter spredes over hele nettverket med NTP regelmessig å justere hver enhet for å sikre at den er så nøyaktig som mulig.

Synkronisering av moderne datanettverk er avgjørende for en rekke grunner, og takket være tidsprotokollen NTP (Network Time Protocol) dette er relativt grei.

NTP er en algoritmisk protokoll som analyserer tiden på forskjellige datamaskiner og sammenligner den med en enkelt referanse og justerer hver klokke for drift for å sikre synkronisering med tidskilden. NTP er så kapabel til denne oppgaven at et nettverk synkronisert ved hjelp av protokollen realistisk kan oppnå millisekunds nøyaktighet.

Velge tidskilden

Når det gjelder å etablere en tidsreferanse, er det egentlig ikke noe alternativ enn å finne en kilde til UTC (Coordinated Universal Time). UTC er den globale tidsskalaen som brukes over hele verden som en enkelt tidsskala av datanettverk. UTC holdes nøyaktig ved en konstellasjon av atomur over hele verden.

Synkroniserer til UTC

Den mest grunnleggende metoden for å motta en UTC Time-kilde er å bruke en stratum 2 Internett-tidsserver. Disse anses som lag 2 som de distribuerer tiden etter at de først mottok den fra a NTP server (stratum 1) som er koblet til en atomur (stratum 0). Dessverre er dette ikke den mest nøyaktige metoden for å motta UTC på grunn av avstanden dataene må reise fra vert til klienten.

Det er også sikkerhetsproblemer involvert i å bruke en Internett-stratum 2-tidskilde ved at brannmuren UDP-port 123 må stå åpen for å motta tidskoden, men denne brannmuren kan, og har blitt utnyttet av ondsinnede brukere.

Dedikerte NTP-servere

Dedikerte NTP-servere, ofte referert til som nettverksservere, er den mest nøyaktige og sikre metoden for å synkronisere et datanettverk. De opererer eksternt til nettverket, så det er ingen brannmurproblemer. Disse stratum 1-enhetene mottar UTC-tiden direkte fra en atomurkilde ved enten langbølge-radiotransmisjoner eller GPS-nettverk (Global Positioning System). Selv om dette krever en antenne, som i tilfelle av GPS skal plasseres på et tak, vil tidsserveren automatisk synkronisere hundrevis og faktisk tusenvis av forskjellige enheter på nettverket.

Nøyaktig tidtaking hvis det ganske ofte overses som en prioritet for nettverksadministratorer, er det imidlertid mange som risikerer både sikkerhet og datatap ved å ikke sikre at nettene synkroniseres så nøyaktig som mulig.

Datamaskiner har egne hardware klokker, men disse er ofte bare enkle elektroniske oscillatorer som finnes i digitale klokker, og dessverre er disse systemklokkene tilbøyelige til å drive, ofte med så mange som flere sekunder om en uke.

Å kjøre forskjellige maskiner på et nettverk som har forskjellige tidspunkter - selv om bare noen få sekunder - kan forårsake kaos fordi så mange datoperasjoner stole på tid. Tid, i form av tidsstempler, er den eneste referansedatamaskinen som brukes til å skille mellom ulike hendelser og manglende evne til å nøyaktig synkronisere et nettverk kan føre til alle slags utallige problemer.

Her er noen av de viktigste grunnene til at nettverket ditt skal synkroniseres med Network Time Protocol, prefasbly med a Ntp tid.

Data Backups - Avgjørende for å beskytte data i enhver bedrift eller organisasjon, kan mangel på synkronisering føre til at ikke bare backup-ups feiler, men eldre versjoner av filer som erstatter nyere versjoner.

Ondsinnede angrep - Uansett hvor sikkert et nettverk, noen, et eller annet sted, vil etter hvert få tilgang til nettverket ditt, men uten nøyaktig synkronisering kan det bli umulig å oppdage hvilke kompromisser som har skjedd, og det vil også gi uautoriserte brukere ekstra tid i et nettverk for å få ødeleggelse.

Feil pålogging - Når feil oppstår, og de uunngåelig gjør, inneholder systemloggene all informasjon for å identifisere og rette opp problemer. Men hvis systemloggene ikke synkroniseres, kan det noen ganger være umulig å finne ut hva som gikk galt og når.

Online Trading - Kjøp og salg på internett er nå vanlig, og i enkelte virksomheter utføres tusenvis av online-transaksjoner hvert sekund fra seteforespørsel til kjøp av aksjer og mangel på nøyaktig synkronisering kan resultere i alle slags feil i elektronisk handel, for eksempel at varer blir kjøpt eller solgt mer enn en gang.

Overholdelse og lovlighet - Mange industrielle reguleringssystemer krever en kontrollerbar og nøyaktig metode for timing. Et usynkronisert nettverk vil også være sårbart for juridiske problemer, da den nøyaktige tiden en hendelse påstås å ha funnet sted ikke kan bevises.

Når du regnet ned på nyttårsaften for å markere begynnelsen av neste år, begynte du på 10 eller 11? De fleste revelers ville ha telt ned fra ti, men de ville ha vært for tidlig i år, da det var et ekstra sekund lagt til i fjor - spranget andre.

Sprang sekunder settes normalt inn en eller to ganger i året (normalt på nyttårsaften og i juni) for å sikre den globale tidsskalaen UTC (Koordinert universell tid) sammenfaller med den astronomiske dagen.

Sprang sekunder har blitt brukt siden UTC ble først implementert, og de er et direkte resultat av vår nøyaktighet i tidsprosessen. Problemet er det moderne atomklokkene er langt mer nøyaktige timekeeping enheter enn selve jorden. Det ble lagt merke til at atomklokker først ble utviklet slik at lengden på en dag, en gang syntes å være nøyaktig 24 timer, varierte.

Variasjonene er forårsaket av jordens rotasjon som påvirkes av jordens tyngdekraft og tidevannskrefter, som alle minsker sakte jordens rotasjon.

Denne rotasjonssakket, mens det bare er lite, hvis det ikke er sjekket, vil UTC-dagen snart gå inn i den astronomiske natten (om enn i flere tusen år).

Beslutningen om det er behov for en Leap Second er oppgave av International Earth Rotation Service (IERS), men Leap Seconds er ikke populære hos alle, og de kan forårsake potensielle problemer når de blir introdusert.

UTC brukes av NTP-servere tid (Network Time Protocol) som en tidsreferanse for å synkronisere datanettverk og annen teknologi, og forstyrrelsen Leap sekunder kan forårsake, blir sett på som ikke verdt bryet.

Imidlertid sier andre, som astronomer, at det ikke er mulig å holde UTC i tråd med den astronomiske dagen, noe som gjør studien av himlene nesten umulig.

Det siste spranget som er satt inn før dette var i 2005, men det har vært totalt 23 sekunder lagt til UTC siden 1972.

Fortsatt ...

Det er imidlertid noen anledninger når en tidsserver kan miste forbindelsen med atomuret og ikke motta tidskoden over en lengre periode. Noen ganger kan dette skyldes nedetid av atomurkontrollerne for vedlikehold eller at nærliggende forstyrrelser blokkerer overføringen.

Tydeligvis jo lenger signalet er nede, desto mer potensiell drift kan forekomme på nettverket som krystalloscillatoren i NTP server er det eneste som holder tid. For de fleste bruksområder bør dette aldri være et problem, siden den lengste perioden nedetid normalt ikke er mer enn tre eller fire timer, og NTP-serveren ikke ville ha drevet mye i den tiden, og forekomsten av denne nedetiden er ganske sjelden (kanskje en gang eller to ganger i året).

Men for noen ultradefinerte applikasjoner med høye endringer, begynner rubidiumkrystalloscillatorer å bli brukt som de ikke driver så mye som kvarts. Rubidium (ofte brukt i atomklokkene seg i stedet for cesium) er langt mer nøyaktig en oscillator enn kvarts og gir bedre nøyaktighet for når det ikke er noe signal til en Ntp tid slik at nettverket kan opprettholde en mer nøyaktig tid.

Rubidium i seg selv er et alkalimetall, tilsvarende i egenskaper til kalium. Det er svært lite radioaktivt selv om det ikke utgjør noen risiko for menneskers helse (og brukes ofte i medisinsk avbildning ved å injisere det i en pasient). Den har en halv levetid på 49 milliarder år (tiden det tar å forfall med halvparten - i sammenligning har noen av de mest dødelige radioaktive stoffene halveringstid på under et sekund).

Den eneste virkelige faren som er forbundet med rubidium er at den reagerer ganske voldsomt mot vann og kan forårsake brann

Oscillatorer har vært avgjørende for utviklingen av klokker og kronologi. Oscillatorer er bare elektroniske kretser som produserer et repeterende elektronisk signal. Ofte blir krystaller som kvarts brukt til å stabilisere oscillasjonsfrekvensen,

Oscillatorer er den primære teknologien bak elektroniske klokker. Digitale klokker og batteridrevne analoge klokker styres av en oscillerende krets som vanligvis inneholder en kvartskrystall.

Og mens elektroniske klokker er mange ganger mer nøyaktige enn en mekanisk klokke, vil en kvartsoscillator fortsatt kjøre med et sekund eller to hver uke.

Atomklokkene selvfølgelig er det langt mer nøyaktig. De bruker likevel oscillatorer, vanligvis cesium eller rubidium, men de gjør det i en hyper fin tilstand ofte frosset i flytende nitrogen eller helium. Disse klokkene i forhold til elektroniske klokker vil ikke skyte med et sekund på enda en million år (og med de mer moderne atomklokkene 100 millioner år).

For å utnytte denne kronologiske nøyaktigheten en nettverkstidsserver som bruker NTP (Network Time Protocol) kan brukes til å synkronisere komplette datanettverk. NTP-servere bruk et tidssignal fra enten GPS eller langbølge-radio som kommer direkte fra en atomur (i tilfelle GPS genereres tiden i en klokke ombord på GPS-satellitten).

NTP-servere Kontroller denne kilden kontinuerlig og juster deretter enhetene på et nettverk for å matche den tiden. Mellom avstemninger (mottar tidskilden) brukes en standardoscillator av tidsserveren til å holde tid. Normalt er disse oscillatorene kvarts, men fordi tidsserveren er i jevn kommunikasjon med atomuren, sier hvert minutt eller to, er normal drift av en kvartsoscillator ikke et problem, da noen få minutter mellom avstemninger ikke ville føre til målbar drift.

To be continued ...

Uansett hvor vi er i verden, trenger vi alle å kjenne tiden på et tidspunkt i dagen, men mens hver dag varer i samme tid uansett hvor du er på jorden, blir ikke samme tidsskala brukt globalt.

Det upraktiske at australierne måtte våkne opp på 17.00 eller de som i USA måtte begynne å jobbe på 14.00, ville utelukke en enkelt tidsskala, selv om ideen ble diskutert da Greenwich ble kåret til den offisielle prime meridianen (der datelinjen offisielt er) for verden noen 125 år siden.

Mens ideen om en global tidsplan ble avvist av de ovennevnte grunnene, ble det senere bestemt at 24 langsgående linjer ville splitte verden opp i forskjellige tidssoner. Disse vil utgå fra GMT rundt med de på den motsatte siden av planeten er + 12 timer.

Imidlertid med 1970s vekst i global kommunikasjon betydde at en universell tidsskala endelig ble vedtatt og fortsatt er i stor grad i dag til tross for at mange mennesker aldri har hørt om det.

UTC, koordinert universell tid, er basert på GMT (Greenwich Meantime), men holdes av en konstellasjon av atomur. Det står også for variasjoner i jordens rotasjon med ytterligere sekunder kjent som "sprang sekunder" lagt en gang to ganger i året for å motvirke nedbremsing av jordens spinn forårsaket av gravitasjon og tidevannskrefter.

Mens de fleste aldri har hørt om UTC eller bruker det direkte, påvirkes dets innflytelse på våre liv i unødvendig med datanettverk alle synkronisert til UTC via NTP-servere tid (Network Time Protocol).

Uten denne synkroniseringen til en enkelt tidsskala vil mange av teknologiene og applikasjonene vi tar for gitt i dag være umulig. Alt fra global handel på aksjer og aksjer til internett shopping, e-post og sosialt nettverk er bare gjort mulig takket være UTC og Ntp tid.

DCF 77-signalet er en langbølgetransmisjonssending ved 77 KHz fra Frankfurt i Tyskland. DCF-77 overføres av Physikalisch-Technische Bundesanstalt, det tyske nasjonale fysikklaboratoriet.

DCF-77 er en nøyaktig kilde til UTC-tid og genereres av atomur som sikrer sin presisjon. DCF-77 er en nyttig kilde til tid som kan brukes over hele Europa av teknologier som trenger en nøyaktig tidsreferanse.

Radiostyrede klokker og nettverk tidsservere motta tidssignalet og i tilfelle tidsservere distribuere dette tidssignalet over et datanettverk. Det meste datanettverket bruker NTP til å distribuere DCF 77-tidssignalet.

Det er fordeler ved å bruke et signal som DCF for tidssynkronisering. DCF er langbølge og er derfor utsatt for interferens fra andre elektriske enheter, men de kan trenge inn i bygninger som gir DCF-signalet en fordel i forhold til den andre kilden til UTC-tid som vanligvis er tilgjengelig - GPS (Global Positioning System) - som krever en åpen visning av himmel for å motta satellittoverføringer.

Andre langbølge-radiosignaler er tilgjengelige i andre land som ligner DCF-77. I Storbritannia sendes MSF-60-signalet av NPL (National Physical Laboratory) fra Cumbria, mens i USA sender NIST (National Institute of Standards and Time) WVBB-signalet fra Boulder, Colorado.

NTP-servere tid er en effektiv metode for å motta disse lange bølgekraftene og deretter bruke tidskoden som en synkroniseringskilde. NTP-servere kan motta DCF, MSF og WVBB, så vel som mange av dem også kan motta GPS-signalet også.

Fra de tidlige dagene til den industrielle revolusjonen, da jernbanelinjer og telegrafer spredte seg over tidssoner, ble det klart at det var nødvendig med en global tidsskala som ville tillate det samme tidspunkt å bli brukt uansett hvor du var i verden.

Det første forsøket på en global tidsskala var GMT - Greenwich Meantime. Dette var basert på Greenwich Meridian hvor solen er direkte over på 12 middagstid. GMT ble valgt, hovedsakelig på grunn av påvirkning fra det britiske imperiet på resten om kloden.

Andre tidsskalaer hadde blitt utviklet slik britisk jernbanetid, men GMT var første gang et virkelig globalt system av tid ble brukt over hele verden.

GMT var som global tidsskala gjennom første halvdel av det tjuende århundre, selv om folk begynte å referere til som UT (Universal Time).

Men når atomklokker ble utviklet i midten av det tjuende århundre ble det snart klart at GMT ikke var nøyaktig nok. En global tidsskala basert på tiden som ble fortalt av atomklokker, var ønsket å representere disse nye nøyaktige kronometrene.

International Atomic Time (TAI) ble utviklet for dette formålet, men problemer med å bruke atomklokker ble snart synlige.

Det ble antatt at jordens revolusjon på sin akse var en eksakt 24-timer. Men takket være atomklokker ble det oppdaget at jordens spinn varierer, og siden 1970 har senket seg. Denne bremsing av jordens rotasjon måtte regnes for ellers kunne avvikene bygge seg opp, og natten ville sakte drifte inn i dag (om enn i tusen årtusener).

Coordinated Universal Time ble utviklet for å motvirke dette. Basert på både TAI og GMT, tillater UTC at bremsing av jordens rotasjon skjer ved å legge til hopp sekunder hvert år eller to (og noen ganger to ganger i året).

UTC er nå en virkelig global tidsplan og er vedtatt av nasjoner og teknologier over hele verden. Datanettverk er synkronisert til UTC via nettverk tidsservere og de bruker protokollen NTP for å sikre nøyaktighet.