Мы все полагаемся на время, чтобы наши дни были запланированы. Наручные часы, настенные часы и даже DVD-плеер все говорят нам о времени, но иногда это недостаточно точное, особенно когда необходимо синхронизировать время.

Существует много технологий, которые требуют чрезвычайно точной точности между системами, от спутниковой навигации до многих интернет-приложений, точное время становится все более важным.

Однако достижение точности не всегда прямолинейно, особенно в современных компьютерных сетях. Хотя все компьютерные системы имеют встроенные часы, это не точные фрагменты времени, а стандартные кварцевые генераторы, та же технология, что и в других электронных часах.

Проблема, связанная с такими системными часами, заключается в том, что они подвержены дрейфу и сети, состоящей из сотен или тысяч машин, если часы дрейфуют с другой скоростью - вскоре может произойти хаос. Письма принимаются до того, как они будут отправлены, а время, зависящее от времени, завершится неудачей.

Атомные часы являются наиболее точными фрагментами времени, но это крупномасштабные лабораторные инструменты и непрактичны (и очень дороги) для использования в компьютерных сетях.

Тем не менее, физические лаборатории, такие как североамериканские NIST (Национальный институт стандартов и времени) имеют атомные часы, с которых они передают сигналы времени. Эти сигналы времени могут использоваться компьютерными сетями для синхронизации.

В Северной Америке вызывается временной код NIST WWVB и передается из Боулдера, штат Колорадо, на длинной волне на 60Hz. Временной код содержит год, день, час, минуту, секунду и, поскольку он является источником UTC, любые секунды прыжка, которые добавляются для обеспечения паритета с вращением Земли.

Получение сигнала WWVB и его использование для синхронизации компьютерной сети просты. Радиорелейные сетевые серверы времени могут получать эту трансляцию по всей Северной Америке и используя протокол NTP (Network Time Protocol),.

Специальная NTP-сервер времени который может принимать сигнал WWVB, может синхронизировать сотни и даже тысячи разных устройств с сигналом WWVB, гарантируя, что каждый из них будет находиться в пределах нескольких миллисекунд UTC.

Атомные часы являются конечными в устройствах для учета времени. Их точность невероятна, поскольку атомные часы не дрейфуют на целых две секунды за миллион лет, и когда это сравнивается со следующими лучшими хронометрами, такими как электронные часы, которые могут дрейфовать на секунду за неделю, атомные часы невероятно точнее.

Атомные часы используются во всем мире и являются основой многих современных технологий, позволяющих использовать множество приложений, которые мы считаем само собой разумеющимися. Интернет-трейдинг, спутниковая навигация, управление воздушным движением и международный банкинг - это все отрасли, которые в значительной степени зависят от

Они также регулируют временные рамки мира, UTC (скоординированное универсальное время), которое сохраняется в созвездии этих часов (хотя UTC необходимо скорректировать, чтобы компенсировать замедление вращения Земли, добавляя секунды прыжка).

Часто требуется, чтобы компьютерные сети синхронизировались с UTC. Эта синхронизация имеет жизненно важное значение в сетях, которые проводят транзакции с учетом времени или требуют высокого уровня безопасности.

Компьютерная сеть без адекватной синхронизации времени может вызвать множество проблем, в том числе:

Потеря данных

• Трудности в выявлении и регистрации ошибок
• Повышенный риск нарушений безопасности.
• Невозможно проводить транзакции, чувствительные к времени

По этим причинам многие компьютерные сети должны быть синхронизированы с источником UTC и должны быть максимально точными. И хотя атомные часы - большие громоздкие устройства, хранящиеся в физических лабораториях, использование их в качестве источника времени невероятно просто.

Протокол сетевого времени (NTP) - это программный протокол, предназначенный исключительно для синхронизации сетей и компьютерных систем, и используя выделенный сервер NTP время от атомных часов может быть получено сервером времени и распределено по сети с использованием NTP.

NTP-серверы использование радиочастоты и, чаще всего, спутниковые сигналы GPS для приема сигналов синхронизации времени атома, которые затем распределяются по всей сети, при этом NTP регулярно корректирует каждое устройство, чтобы обеспечить его максимально точное.

Синхронизация современных компьютерных сетей жизненно важна по множеству причин и благодаря протоколу времени NTP (Network Time Protocol), это относительно просто.

NTP - это алгоритмический протокол, который анализирует время на разных компьютерах и сравнивает его с одной временной ссылкой и настраивает каждый такт для дрейфа, чтобы обеспечить синхронизацию с источником времени. NTP настолько способен на эту задачу, что сеть, синхронизированная с использованием протокола, может реально получить миллисекундную точность.

Выбор источника времени

Когда дело доходит до установления ссылки времени, действительно нет альтернативы, чтобы найти источник UTC (Всемирное координированное время). UTC - это глобальная шкала времени, используемая во всем мире как единая шкала времени в компьютерных сетях. UTC поддерживается точным созвездием атомных часов во всем мире.

Синхронизация с UTC

Самый простой способ получения источника времени UTC - использовать временный сервер времени XTUMX. Они считаются пластом 2, поскольку они распределяют время после первого получения его из NTP-сервером (stratum 1), который связан с атомными часами (слой 0). К сожалению, это не самый точный метод получения UTC из-за расстояние, на которое данные должны перемещаться от хоста к клиенту.

Существуют также проблемы с безопасностью, связанные с использованием источника времени 2 интернет-слоя, в котором для доступа к временному коду должен оставаться открытый UDP-порт брандмауэра 123, но это открытие брандмауэра может и было использовано злоумышленниками.

Выделенные серверы NTP

Выделенные серверы NTP время, часто называемые сетевыми серверами времени, являются наиболее точным и безопасным способом синхронизации компьютерной сети. Они работают извне в сеть, поэтому нет проблем с брандмауэром. Эти слоистые устройства 1 получают время UTC непосредственно от источника атомных часов с помощью либо длинноволновых радиопередач, либо Сеть GPS (Спутниковая система навигации). Хотя для этого требуется антенна, которая в случае GPS должна быть размещена на крыше, сам сервер времени будет автоматически синхронизировать сотни и даже тысячи различных устройств в сети.

Точная хронометраж если их часто упускают из виду как приоритет для сетевых администраторов, многие из них рискуют как безопасностью, так и потерей данных, не гарантируя, что их сети синхронизируются как можно точнее.

У компьютеров есть свои собственные аппаратные часы, но часто это просто простые электронные осцилляторы, например, существуют в цифровых часах, и, к сожалению, эти системные часы подвержены дрейфу, часто на целых несколько секунд в неделю.

Запуск различных машин в сети, которые имеют разное время - даже на несколько секунд - может привести к хаосу, так как многие компьютерные задачи зависят от времени. Время, в виде временных меток, является единственным эталонным компьютером, используемым для различения различных событий и сбоев точно синхронизировать сеть может привести к разного рода невыразимым проблемам.

Вот некоторые из основных причин, по которым ваша сеть должна быть синхронизирована с использованием Протокол сетевого времени, предварительно с NTP-сервер времени.

Резервные копии данных - жизненно важно для защиты данных в любом бизнесе или организации, отсутствие синхронизации может привести к не только резервным копиям, но и более старым версиям файлов, заменяющих более современные версии.

Злоумышленники - независимо от того, насколько безопасна сеть, кто-то, где-то, в конечном итоге, получит доступ к вашей сети, но без точной синхронизации может оказаться невозможным обнаружить, какие компромиссы произошли, а также предоставит любому неавторизованному пользователю дополнительное время внутри сети, чтобы нанести ущерб.

Регистрация ошибок - когда возникают сбои, и они неизбежно делают, системные журналы содержат всю информацию для выявления и устранения проблем. Однако, если системные журналы не синхронизированы, иногда бывает невозможно определить, что пошло не так и когда.

Интернет-трейдинг - Покупка и продажа в Интернете в настоящее время обычна, и в некоторых компаниях тысячи онлайн-транзакций проводятся каждую секунду с резервирования места на покупку акций и отсутствие точная синхронизация может привести к появлению всяких ошибок в онлайн-торговле, таких как предметы, которые покупаются или продаются более одного раза.

Соблюдение и законность - Многие системы промышленных регламентов требуют проверенного и точного метода времени. Несинхронизированная сеть также будет уязвима к юридическим вопросам, поскольку точное время, когда предполагаемое событие не может быть доказано, не может быть доказано.

Когда вы рассчитывали на Новый год, чтобы отметить начало следующего года, вы начали с 10 или 11? Большинство гуляков посчитали бы меньше десяти, но в этом году они были бы преждевременными, так как в прошлом году была добавлена ​​дополнительная секунда - секунда прыжка.

Времена прыжка обычно вставляются один или два раза в год (обычно в канун Нового года и в июне), чтобы обеспечить глобальную шкалу времени UTC (Скоординированное всеобщее время) совпадает с астрономическим днем.

Секундные секунды использовались с момента начала UTC, и они являются прямым результатом нашей точности в хронометрировании. Проблема в том, что современные атомные часы являются гораздо более точными устройствами для учета времени, чем сама земля. Это было замечено, когда атомные часы были сначала разработаны, что продолжительность дня, когда-то считавшаяся точно 24 часами, варьировалась.

Изменения вызваны вращением Земли, на которое влияют силы тяжести Луны и приливные силы Земли, все из которых резко замедляют вращение Земли.

Это вращательное замедление, хотя и незначительное, если оно не будет проверено, то день UTC скоро перейдет в астрономическую ночь (хотя и через несколько тысяч лет).

Решение о том, нужен ли второй прыжок, - это передача Международной службы вращения Земли (IERS), однако «Секунды» не пользуются популярностью у всех, и они могут вызывать потенциальные проблемы при их введении.

UTC используется NTP серверы времени (Network Time Protocol) в качестве временной привязки для синхронизации компьютерных сетей и других технологий и сбоя. Секунды, которые могут произойти, рассматриваются как не стоящие на стыке.

Однако другие, такие как астрономы, говорят, что неспособность поддерживать UTC в соответствии с астрономическим днем ​​сделает невозможным изучение небес.

Последний второй прыжок, вставленный перед этим, был в 2005, но в UTC с 23 было добавлено 1972 секунд.

Продолжение ...

Однако есть случаи, когда сервер времени может потерять связь с атомными часами и не получать временный код в течение длительного периода времени. Иногда это может быть из-за простоев с помощью диспетчеров атомных часов для обслуживания или что соседние помехи блокируют передачу.

Очевидно, чем дольше сигнал падает, тем больше потенциального дрейфа может произойти в сети, поскольку кварцевый генератор в NTP-сервером это единственное, что удерживает время. Для большинства приложений это никогда не должно быть проблемой, так как самый продолжительный период простоев обычно не превышает трех-четырех часов, и сервер NTP не мог бы сильно затормозить за это время, и возникновение этого простоев довольно редко (возможно, один раз или два раза в год).

Тем не менее, для некоторых ультра точных высокопроизводительных приложений начинают использоваться рубидиевые кварцевые генераторы, поскольку они не дрейфуют столько, сколько кварц. Рубидий (часто используется в атомные часы сами по себе вместо цезия) гораздо точнее осциллятора, чем кварц, и обеспечивает лучшую точность, когда отсутствует сигнал к NTP-сервер времени позволяя сети поддерживать более точное время.

Рубидий сам по себе является щелочным металлом, аналогичным по свойствам калия. Он очень слабо радиоактивен, хотя и не представляет опасности для здоровья человека (и часто используется при медикаментозной визуализации путем инъекции его пациенту). Он имеет период полураспада 49 миллиардов лет (время, затрачиваемое на разложение в два раза), в сравнении с некоторыми из наиболее смертоносных радиоактивных материалов периоды полураспада менее секунды).

Единственная реальная опасность, которую представляет рубидий, заключается в том, что она довольно сильно реагирует на воду и может вызвать пожар

Осцилляторы были необходимы в развитии часов и хронологии. Осцилляторы - это просто электронные схемы, которые генерируют повторяющийся электронный сигнал. Часто такие кристаллы, как кварц, используются для стабилизации частоты колебаний,

Осцилляторы являются основной технологией электронных часов. Цифровые часы и аналоговые часы с батарейным питанием управляются колебательной схемой, обычно содержащей кристалл кварца.

И хотя электронные часы во много раз точнее механических часов, кварцевый осциллятор будет по-прежнему дрейфовать на секунду или две каждую неделю.

Атомные часы конечно, гораздо точнее. Тем не менее, они все же используют осцилляторы, чаще всего цезий или рубидий, но они делают это в сверхтонком состоянии, часто замороженном в жидком азоте или гелии. Эти часы по сравнению с электронными часами не будут дрейфовать на секунду за миллион лет (а с более современными атомными часами 100 миллионов лет).

Чтобы использовать эту хронологическую точность, сетевой сервер времени, который использует NTP (Network Time Protocol) может использоваться для синхронизации полных компьютерных сетей. NTP-серверы используйте сигнал времени от GPS или длинноволновой радиостанции, которая поступает непосредственно от атомных часов (в случае GPS время генерируется в часах на борту спутника GPS).

NTP-серверы постоянно проверяйте этот источник времени и затем настраивайте устройства в сети в соответствии с этим временем. Между опросами (получение источника времени) стандартный генератор используется сервером времени для поддержания времени. Обычно эти осцилляторы являются кварцами, но поскольку сервер времени находится в регулярной связи с атомными часами, говорят каждую минуту или две, тогда нормальный дрейф кварцевого генератора не является проблемой, так как несколько минут между опросами не приведут к каким-либо измеримым дрейфам.

Продолжение следует ...

Независимо от того, где мы находимся в мире, всем нам нужно знать время в какой-то момент дня, но в то время как каждый день длится столько же времени, независимо от того, где вы находитесь на Земле, одинаковые временные рамки не используются во всем мире.

Непрактичность австралийцев, которые должны просыпаться в 17.00 или тех, кто в США должна начать работать в 14.00, исключила бы подачу иска в течение одного временного масштаба, хотя идея обсуждалась, когда Гринвич был назван официальным главным меридианом (где официально датируется) для мира несколько 125 лет назад.

Хотя идея глобальной шкалы времени была отвергнута по вышеуказанным причинам, позднее было решено, что продольные линии 24 разделили бы мир на разные временные интервалы. Это происходило бы из GMT, когда те, кто находится на противоположной стороне планеты, были + 12 часов.

Однако благодаря 1970 рост глобальных коммуникаций означал, что универсальная шкала времени была окончательно принята и по-прежнему пользуется большим спросом, несмотря на то, что многие люди никогда не слышали об этом.

UTC, Coordinated Universal Time, основан на GMT (Greenwich Meantime), но поддерживается созвездием атомных часов. Он также учитывает вариации вращения Земли с дополнительными секундами, известными как «прыгающие секунды», добавляемые один раз два раза в год, чтобы противодействовать замедлению вращения Земли, вызванному гравитационными и приливными силами.

В то время как большинство людей никогда не слышали о UTC или напрямую использовали его влияние на нашу жизнь в неоспоримых с компьютерными сетями, все синхронизированы с UTC через NTP серверы времени (Network Time Protocol),.

Без этой синхронизации с одним временным масштабом многие из технологий и приложений, которые мы считаем само собой разумеющимися, были бы невозможны. Все, начиная от глобальной торговли акциями и акциями до интернет-магазинов, электронной почты и социальных сетей, стало возможным благодаря UTC и NTP-сервер времени.

Сигнал DCN 77 представляет собой широковещательную передачу длинной волны на 77 KHz из Франкфурта в Германии. DCF -77 передается Национальной физиологической лабораторией Германии Physikalisch-Technische Bundesanstalt.

DCF-77 является точным источником времени UTC и генерируется атомными часами, которые обеспечивают его точность. DCF-77 - полезный источник времени, который может быть принят по всей Европе технологиями, требующими точной привязки времени.

Радиоуправляемые часы и сетевые серверы времени получать сигнал времени, а в случае серверов времени распространять этот сигнал времени в компьютерной сети. Большинство компьютерных сетей используют NTP для распространения сигнала DCN 77.

Существуют преимущества использования сигнала типа DCF для временной синхронизации. DCF является длинной волной и поэтому восприимчив к помехам от других электрических устройств, но они могут проникать в здания, которые дают DCF-сигнал преимущество над другим источником времени UTC, доступным в целом - GPS (Global Positioning System) - для этого требуется открытый вид для получения спутниковых передач.

Другие сигналы длинной волны доступны в других странах, которые похожи на DCF-77. В Великобритании сигнал MSF -60 транслируется NPL (Национальная физическая лаборатория) из Камбрии, а в США NIST (Национальный институт стандартов и времени) передает сигнал WVBB из Боулдера, штат Колорадо.

NTP серверы времени являются эффективным методом приема этих длинноволновых передач и затем использованием временного кода в качестве источника синхронизации. NTP-серверы могут принимать DCF, MSF и WVBB, а также многие из них также могут принимать сигнал GPS.

С первых дней промышленной революции, когда железнодорожные линии и телеграф распространялись по часовым поясам, стало очевидно, что требуется глобальная шкала времени, которая позволила бы использовать одно и то же время независимо от того, где вы были в мире.

Первая попытка глобального масштаба была GMT - Время по Гринвичу. Это было основано на Гринвичском Меридиане, где солнце находится прямо над 12 полдень. GMT был выбран, в первую очередь из-за влияния Британской империи на остальных, если глобус.

Другие временные рамки были разработаны таким британским временем железной дороги, но GMT был впервые, когда во всем мире использовалась по-настоящему глобальная система времени.

GMT оставался глобальным временным масштабом в первой половине двадцатого века, хотя люди стали называть UT (Universal Time).

Однако, когда атомные часы были разработаны в середине двадцатого века, вскоре стало очевидно, что GMT не был достаточно точным. Было бы желательно, чтобы глобальные временные рамки, основанные на времени, указанном атомными часами, представляли эти новые точные хронометры.

Для этой цели было разработано Международное атомное время (TAI), но вскоре стали очевидны проблемы с использованием атомных часов.

Считалось, что революция Земли на ее оси была точным временем 24. Но благодаря атомным часам было обнаружено, что вращение Земли меняется, а 1970 замедляется. Это замедление вращения Земли необходимо было учитывать, иначе могут возникнуть расхождения, и ночь будет медленно дрейфовать в течение дня (хотя и много тысячелетий).

Всемирное координированное время был разработан для противодействия этому. Основываясь как на TAI, так и на GMT, UTC позволяет замедлять вращение Земли, добавляя прыжки секунд каждый год или два (а иногда и два раза в год).

UTC теперь является поистине глобальным временным масштабом и принят странами и технологиями по всему миру. Компьютерные сети синхронизируются с UTC через сетевые серверы времени и они используют протокол NTP для обеспечения точности.