Синхронизация - это то, что мы знакомы с повседневной жизнью. От проезда по шоссе до идущей переполненной улицы; мы автоматически адаптируем наше поведение для синхронизации с окружающими нас. Мы едем в том же направлении или гуляем по тем же самым магистралям, что и другие пассажиры, поскольку это не сделает это намного сложнее (и опасно).

Когда речь идет о синхронизации, синхронизация еще важнее. Даже в наших повседневных отношениях мы ожидаем разумного количества синхронизации от людей. Когда встреча начинается в 10am, мы ожидаем, что все будут там в течение нескольких минут.

Однако, когда дело доходит до компьютерных транзакций по сети, точность синхронизации становится еще более важной, когда точность до нескольких секунд слишком неадекватна, и синхронизация с миллисекундой становится существенной.

Компьютеры используют время для каждой транзакции и процесса, которые они делают, и вам нужно только подумать о фуроре, вызванном ошибкой тысячелетия, чтобы оценить важность места компьютера вовремя. Когда не хватает точной синхронизации, тогда могут возникать всевозможные ошибки и проблемы, особенно при работе с чувствительными к времени транзакциями.

Это не просто транзакции, которые могут выйти из строя без надлежащей синхронизации, но метки времени используются в файлах журналов компьютера, поэтому, если что-то пойдет не так или если злоумышленник вторгся (что очень легко обойтись без надлежащей синхронизации), это может занять много времени, чтобы обнаружить что пошло не так и даже дольше, чтобы исправить проблемы.

Отсутствие синхронизации может также иметь другие эффекты, такие как потеря данных или неудачное извлечение, а также оставлять компанию беззащитной в любом потенциальном юридическом аргументе, поскольку плохо или несинхронизированная сеть может быть невозможна для аудита.

Миллисекундная синхронизация, однако, не является головной болью, которую многие администраторы предполагают, что это будет. Многие предпочитают использовать многие онлайн-таймеры, которые доступны в Интернете, но при этом могут создавать больше проблем, чем это решает, например, оставлять порт UDP открытым в брандмауэре (чтобы разрешить синхронизацию) не упоминать о гарантированном уровне точности сервер общественного времени.

Лучшее и простое решение - использовать сетевой сервер времени который использует протокол NTP (Сетевой протокол времени). NTP-сервер времени будет подключаться прямо в сеть и использовать GPS (Global Positioning System) или специализированные радиопередачи для получения времени непосредственно от атомных часов и распределения его между сетью.

Протокол сетевого времени является интернет-протоколом, используемым для синхронизации компьютерных часов со стабильной и точной привязкой по времени. NTP был первоначально разработан профессором Дэвидом Л. Миллсом в Университете штата Делавэр в 1985 и является стандартным протоколом Интернета и используется в большинстве сетевые серверы времени, отсюда и название NTP-сервером.

NTP был разработан для решения проблемы работы нескольких компьютеров, работающих вместе и имеющих разное время. Хотя время обычно просто продвигается, если программы работают на разных компьютерах, время должно продвигаться, даже если вы переключаетесь с одного компьютера на другой. Однако, если одна система опережает другую, переключение между этими системами приведет к переходу вперед и назад.

Как следствие, сети могут запускать свое время, но как только вы подключаетесь к Интернету, эффекты становятся видимыми. Просто сообщения электронной почты прибывают до того, как они были отправлены, и даже ответили, прежде чем они были отправлены по почте!

Хотя такая проблема может показаться безобидной, когда дело доходит до получения электронной почты, однако в некоторых средах отсутствие синхронизации может иметь катастрофические результаты, поэтому управление воздушным движением было одним из первых приложений для NTP.

NTP использует один источник времени и распространяет его среди всех устройств в сети, он делает это, используя алгоритм, который определяет, как настроить системные часы для обеспечения синхронизации.

NTP работает на иерархической основе, чтобы гарантировать отсутствие проблем с сетевым трафиком и пропускной способностью. Он использует один источник времени, обычно UTC (скоординированное универсальное время) и получает запросы времени от машин на вершине иерархии, которые затем передают время дальше по цепочке.

Большинство сетей, использующих NTP, будут использовать выделенный NTP-сервер времени для получения сигнала времени UTC. Они могут получать время от сети GPS или радиопередач, транслируемых национальными физическими лабораториями. Эти посвященные NTP серверы времени являются идеальными, поскольку они получают время непосредственно от источника атомных часов, которым они также безопасны, поскольку они расположены снаружи и поэтому не требуют прерываний в сетевом брандмауэре.

NTP был астрономическим успехом и теперь используется почти в 99 процентах устройств синхронизации времени, а версия его включена в большинство пакетов операционной системы.

NTP обязан большой частью своего успеха развитию и поддержке, которую он продолжает получать почти через три десятилетия после его создания, поэтому t теперь используется во всем мире в NTP-серверы.

NTP-сервер времени революционизировала синхронизацию компьютерных сетей за последние двадцать лет. NTP (Network Time Protocol) - это программное обеспечение, которое отвечает за распределение времени от сервера времени до всей сети, настройку машин для дрейфа и обеспечение точности.

NTP может надежно поддерживать системные часы с точностью до нескольких миллиметров UTC (Скоординированное универсальное время) или любой другой временной интервал.

Однако NTP может быть только настолько надежным, как источник времени, который он получает, а как UTC - глобальная шкала времени, зависящая от того, откуда приходит источник UTC.

Национальные временные и частотные передачи из физических лабораторий, таких как NIST в США или NPL в Великобритании являются чрезвычайно надежными источниками UTC и NTP серверы времени специально разработаны для них. Однако сигналы времени не гарантируются, они могут выпадать в течение дня и подвержены помехам; они также регулярно переворачиваются для обслуживания.

Для большинства приложений несколько часов вашей сети, основанной на кварцевых генераторах, вероятно, не вызовут слишком много проблем при синхронизации. Однако, GPS (Global Positioning System) - гораздо более надежный источник времени UTC, поскольку GPS-спутник всегда накладные. Они требуют приема прямой видимости, что означает, что антенна должна идти на крышу или снаружи открытого окна.

Для приложений, где важны точность и надежность, самым безопасным решением является инвестирование в двойную систему NTP-сервер времени, это устройство может принимать как радиопередачи, такие как MSF, DCF-77 или WWVB и сигнал GPS.

В двойной системе NTP-сервером, NTP будет использовать как источники времени, так и синхронизировать сеть с целью обеспечения большей точности и надежности.

УНИВЕРСАЛЬНОЕ ГЛОБАЛЬНОЕ ВРЕМЯ (Всемирное координированное время) является глобальным временным масштабом в мире и заменил старый стандарт времени GMT (Greenwich Meantime) в 1970.

В то время как GMT был основан на движении Солнца, UTC основан на времени, рассказанном атомные часы хотя он поддерживается в соответствии с GMT путем добавления «Leap Seconds», который компенсирует замедление вращения Земли, позволяя работать как UTC, так и GMT (GMT часто ошибочно называют UTC), хотя, поскольку нет фактического разница на самом деле не имеет значения).

В вычислениях UTC позволяет компьютерным сетям по всему миру синхронизировать с тем же временем, что делает возможным транзакцию с учетом времени со всего мира. Большинство компьютерных сетей сетевые серверы времени для синхронизации с источником времени UTC. Эти устройства используют протокол NTP (Network Time Protocol) для распределения времени по сетям и постоянно проверяют, чтобы избежать дрейфа.

Единственное затруднение в использовании выделенного NTP-сервер времени выбирает, откуда приходит источник времени, из которого будет определяться тип NTP-сервером вам нужно. Есть действительно три места, где источник времени UTC можно легко найти.

Первый - это Интернет. При использовании интернет-источника времени, такого как time.nist.gov или time.windows.com, выделенный NTP-сервером не обязательно требуется, поскольку в большинстве операционных систем уже установлена ​​версия NTP (в Windows просто дважды щелкните значок часов, чтобы просмотреть параметры времени в Интернете).

*NB следует отметить, что Microsoft, Novell и другие категорически не рекомендуют использовать источники времени в Интернете, если проблема безопасности. Источники времени в Интернете не могут быть аутентифицированы NTP и находятся за пределами брандмауэра, что может привести к угрозам безопасности.

Второй способ - использовать GPS NTP-сервером; эти устройства используют сигнал GPS (наиболее часто используемый для спутниковой навигации), который на самом деле является временным кодом, генерируемым атомными часами (с борта спутника). Хотя этот сигнал доступен в любом месте земного шара, GPS-антенна нуждается в четком просмотре неба, что является единственным недостатком в использовании GPS.

В качестве альтернативы, национальные физики многих стран, такие как NIST в США и NPL в Великобритании, передавать сигнал времени от своих атомных часов. Эти сигналы можно получить с помощью радиосвязи NTP-сервером хотя эти сигналы конечны и уязвимы для локальных помех и топографии.

В настоящее время существует только одна глобальная навигационная спутниковая система (GNSS), которая была открыта для гражданского использования с конца 1980.

Чаще всего Система GPS как полагают, обеспечивает навигационную информацию, позволяющую водителям, морякам и пилотам точно определять свое положение в любой точке мира.

Фактически, единственная информация, передаваемая спутником GPS, - это время, которое генерируется внутренними атомными часами спутников. Этот синхронизирующий сигнал настолько точен, что приемник GPS может использовать сигнал от трех спутников и точно определить местоположение в пределах нескольких метров, разработав, как долго каждый точный сигнал должен был прибыть.

В настоящее время GPS NTP-сервером может использовать эту информацию синхронизации для синхронизации целых компьютерных сетей с точностью до нескольких миллисекунд.

Тем не менее, Европейский Союз в настоящее время работает над собственной глобальной навигационной спутниковой системой, которая называется Galileo, которая будет конкурировать с сетью GPS, предоставляя собственную информацию о времени и местоположении.

Однако Galileo предназначен для взаимодействия с GPS, что означает, что текущий GPS NTP-сервером смогут получать оба сигнала, хотя может потребоваться внести некоторые корректировки программного обеспечения.

Эта функциональная совместимость обеспечит повышенную точность и может сделать национальные радиочастотные и частотные радиопередачи устаревшими, поскольку они не смогут обеспечить сопоставимую точность.

Кроме того, Россия, Китай и Индия в настоящее время планируют свои собственные системы GNSS, которые могут обеспечить еще большую точность. GPS уже произвела революцию в отношении того, как мир работает не только путем точного позиционирования, но также позволяет синхронизировать весь земной шар с тем же временным интервалом, используя GPS NTP-сервером, Ожидается, что еще больше достижений в области технологий появятся после того, как новое поколение GNSS начнет свои передачи.

Синхронизация компьютерной сети необходима в современном мире. Многие из компьютерных сетей мира синхронизированы с одним и тем же глобальным временем UTC (Всемирное координированное время).

Чтобы управлять синхронизацией протокола NTP (Network Time Protocol) используется в большинстве случаев, поскольку он способен надежно синхронизировать сеть с несколькими миллисекундами от UTC.

Тем не менее, точность синхронизации времени зависит исключительно от точности какой-либо временной привязки для распределения NTP, и здесь лежит одна из основных ошибок, возникающих при синхронизации компьютерных сетей.

Тем не менее, многие сетевые администраторы полагаются на ссылки на время в Интернете как источник времени UTC, помимо рисков безопасности, которые они представляют (поскольку они находятся на неправильной стороне сетевого брандмауэра), но также их точность не может быть гарантирована, а недавние исследования было установлено, что менее половины из них предоставляют любую полезную точность.

Для безопасного, точного и надежного метода UTC действительно есть только два варианта. Используйте сигнал времени из сети GPS или полагайтесь на передачи длинной волны, транслируемые национальными физическими лабораториями, такими как NPL и NIST.

Чтобы выбрать, какой метод лучше всего, единственным фактором, который следует учитывать, является местоположение NTP-сервером то есть получать сигнал времени.

GPS является наиболее гибким в том, что сигнал доступен буквально повсюду на планете, но единственным недостатком сигнала является то, что антенна GPS должна располагаться на крыше, так как ей требуется четкое представление о небе. Это может оказаться проблематичным, если Сервер времени расположен на нижних этажах небоскреба, но в целом большинство пользователей Время GPS сигналы обнаруживают, что они очень надежны и невероятно точны.

Если GPS нецелесообразно, то национальное время и частоты обеспечивают одинаково точный и безопасный метод времени UTC. Эти длинноволновые сигналы не транслируются каждой страной, однако, хотя сигнал WWVB США, транслируемый NIST в Колорадо, доступен в большинстве стран Северной Америки, включая Канаду.

Существуют различные версии этого сигнала, транслируемые по всей Европе, включая немецкий DCF и Великобритании MSF которые оказались самыми надежными и популярными. Эти сигналы часто можно встретить за пределами страны, хотя следует отметить, что передачи длинной волны уязвимы для локального вмешательства и топографии.

Для полного спокойствия, двойная система NTP-серверы которые получают сигналы как от GPS, так и от национальных лабораторий физики, хотя они, как правило, немного дороже, чем одиночные системы, хотя использование более одного сигнала времени делает их вдвойне надежными.

Является ли атомное время радиоактивным?

An Атомные часы сохраняет время лучше, чем любые другие часы. Они даже держат время лучше, чем вращение Земли и движение звезд. Без атомных часов GPS-навигация была бы невозможна, Интернет не синхронизировался, а положение планет не было бы известно с достаточной точностью для запуска космических зондов и посадочных аппаратов.

Атомные часы не являются радиоактивными, он не полагается на атомный распад. Скорее, атомные часы имеют колеблющуюся массу и пружину, как обычные часы.

Большая разница между стандартными часами в вашем доме и атомными часами заключается в том, что колебание в атомных часах находится между ядром атома и окружающими электронами. Это колебание не является точно параллельным балансовому колесу и волосам часовых часов, но факт заключается в том, что оба используют колебания, чтобы отслеживать время прохождения. Частоты колебаний в атоме определяются массой ядра, гравитационной и электростатической «пружиной» между положительным зарядом на ядре и окружающим его электронным облаком.

Каковы типы атомных часов?

Сегодня, хотя существуют разные типы атомных часов, принцип, лежащий в их основе, остается неизменным. Основное различие связано с используемым элементом и средством обнаружения, когда изменяется энергетический уровень. Различные типы атомных часов включают в себя:

В атомных часах цезия используется пучок атомов цезия. Часы отделяют атомы цезия разных уровней энергии магнитным полем.

Водородные атомные часы поддерживают атомы водорода на требуемом уровне энергии в контейнере со стенками специального материала, так что атомы не теряют свое более высокое энергетическое состояние слишком быстро.

В атомных часах Rubidium, простейших и самых компактных, используется стеклянная ячейка рубидиевого газа, которая меняет поглощение света на оптической частоте рубидия, когда окружающая микроволновая частота находится в правильном направлении.

Самые точные коммерческие атомные часы, доступные сегодня, используют атом цезия и нормальные магнитные поля и детекторы. Кроме того, атомы цезия прекращаются от застегивания назад и вперед лазерными лучами, уменьшая небольшие изменения частоты из-за эффекта Допплера.

Когда изобрели атомные часы? атомные часы

В 1945 профессор физики Колумбийского университета Исидор Раби предположил, что часы могут быть сделаны из техники, разработанной им в 1930, называемом магнитным резонансом атомного пучка. В 1949 Национальное бюро стандартов (НБС, ныне Национальный институт стандартов и технологий, NIST) объявила первые атомные часы в мире, используя молекулу аммиака в качестве источника вибраций, а 1952 объявила о первых атомных часах с использованием атомов цезия в качестве источника вибрации NBS-1.

В 1955 Национальная физическая лаборатория (NPL) в Англии построили первые атомные часы с цезием, используемые в качестве источника калибровки. В течение следующего десятилетия были созданы более совершенные формы атомных часов. В 1967 13th Генеральная конференция по весам и мерам определила SI секунду на основе колебаний атома цезия; система поддержания времени в мире больше не имела астрономической основы в этот момент! NBS-4, самые стабильные целые атомные часы цезия, был завершен в 1968 и использовался в 1990 как часть временной системы NPL.

В 1999 NPL-F1 начал работу с неопределенностью частей 1.7 в 10 до 15th мощности или точностью до примерно одной секунды за 20 миллионов лет, сделав ее наиболее точными атомными часами, когда-либо сделанными (различие, разделенное с аналогичным стандартом в Париж).

Как измеряется время атомных часов?

Правильная частота для конкретного резонанса цезия теперь определяется международным соглашением как 9,192,631,770 Гц, так что при делении на это число выход составляет точно 1 Гц или цикл 1 в секунду.

Долгосрочная точность, достигаемая современными атомными часами цезия (наиболее распространенный тип), лучше, чем одна секунда на миллион лет. Водородные атомные часы показывают лучшую кратковременную (одну неделю) точность, приблизительно в 10 раз превышающую точность атомных часов цезия. Поэтому атомные часы увеличили точность измерения времени примерно в миллион раз по сравнению с измерениями, выполненными с помощью астрономических методов.

Синхронизация с атомными часами

Самый простой способ синхронизировать с атомными часами - использовать выделенный сервер NTP, Эти устройства получат либо GPS-сигнал с тактовой частотой, либо радиоволны из таких мест, как NIST или NPL.

NTP зависит от опорных часов и всех часов на Сеть NTP синхронизируются с этим временем. Поэтому необходимо, чтобы опорные часы были максимально точными. Самые точные часы - это атомные часы. Эти большие физические лабораторные устройства могут поддерживать точное время в течение миллионов лет без потери секунды.

An NTP-сервером будет получать время от атомных часов либо через Интернет, сеть GPS или радиопередачи. При использовании атомных часов в качестве ссылки сеть NTP будет точной с точностью до нескольких миллисекунд глобального масштаба времени в мире UTC (Всемирное координированное время).

NTP - это иерархическая система. Чем ближе устройство к эталонному такту, тем выше его уровень. Контрольный такт атомных часов - это устройство 0 с пластом и NTP-сервером который получает время от него, является устройством 1 с пластом, клиентами сервера NTP являются устройства XTUMX и т. д.

Из-за этой иерархической системы устройства, расположенные ниже по слоям, также могут использоваться в качестве ссылки, которая позволяет огромным сетям работать при соединении только с одним NTP-сервер времени.

Протокол NTP является отказоустойчивым. NTP отслеживает ошибки и может обрабатывать несколько источников времени, и протокол автоматически выбирает наилучшее. Даже когда опорные часы временно недоступны, NTP может использовать прошлые измерения для оценки текущего времени.

Таким образом, вы решили синхронизировать свою сеть с UTC (Coordinated Universal Time), у вас есть сервер времени, который использует NTP (Network Time Protocol), теперь единственное, на что нужно решить, - это получить время.

NTP-серверы не генерируют время, они просто получают защищенный сигнал от атомных часов, но это постоянная проверка времени, которое сохраняет NTP-сервером точной и, в свою очередь, сети, которую он синхронизирует.

Получение сигнал атомного такта где сервер NTP приходит в свои руки. Существует много источников времени UTC через Интернет, но они не рекомендуются ни для корпоративного использования, ни для всякой безопасности, поскольку интернет-источники UTC являются внешними по отношению к брандмауэру и могут поставить под угрозу безопасность - мы обсудим это более подробно в будущем сообщения.

Обычно существует два типа сервера времени. Есть те, которые получают источник атомных часов времени UTC из радиовещания с длинной волной или тех, которые используют сеть GPS (Глобальная система позиционирования) в качестве источника.

Передачи длинной волны транслируются несколькими национальными физическими лабораториями. Наиболее распространенными сигналами являются WWVB США ( NIST - Национальный институт стандартов и времени), MSF Великобритании (транслируется Великобританией Национальная физическая лаборатория) и немецкий сигнал DCF (трансляция Немецкой национальной лаборатории физики).

Не каждая страна производит эти сигналы времени, а сигналы уязвимы для помех от топографии. Однако в США сигнал WWVB поступает в большинстве районов Северной Америки (включая Канаду), хотя уровень сигнала будет варьироваться в зависимости от местной географии, такой как горы и т. Д.

Сигнал GPS, с другой стороны, доступен буквально повсюду на планете, так же как антенна GPS, прикрепленная к GPS NTP-сервером может иметь ясный вид на небо.

Обе системы являются действительно надежным и точным методом времени UTC, и использование либо позволит синхронизировать компьютерную сеть в течение нескольких миллисекунд UTC.

Точность в рассказе о времени никогда не была так важна, как сейчас. Ультра точный атомные часы являются основой многих технологий и инноваций двадцатого века. Интернет, спутниковая навигация, управление воздушным движением и глобальное банковское обслуживание - всего лишь несколько приложений, которые зависят от особо точного учета времени.

Проблема, с которой мы столкнулись в современную эпоху, состоит в том, что наше понимание того, что время сильно изменилось за последнее столетие. Раньше считалось, что время было постоянным, неизменным и что мы путешествовали вперед вовремя с той же скоростью.

Измерение времени было прямым. Каждый день, управляемый революцией Земли, был разделен на 24 равных сумм - час. Однако, после открытий Эйнштейна в течение прошлого века, вскоре было обнаружено, что время не было постоянным и могло меняться для разных наблюдателей, поскольку скорость и даже гравитация могут замедлить его.

По мере того как наш хронометраж стал более точным, стала очевидной еще одна проблема, и это был старый метод отслеживания времени, используя вращение Земли, не был точным методом.

Из-за гравитационного влияния Луны на наши океаны спина Земли спорадична, иногда отстает от часа 24 и иногда работает дольше.

Атомные часы были разработаны, чтобы как можно точнее сохранить время. Они работают, используя неизменные колебания электрона атома при изменении орбиты. Это «тикание» атома происходит более девяти миллиардов раз в секунду в атомах цезия, что делает их идеальной основой для часов.

Это сверхточное время атомных часов (известное официально как Международное атомное время - TAI) является основой для официальных временных масштабов мира, хотя из-за необходимости сохранять временные рамки параллельно с вращением Земли (важно при работе с дополнительными наземными телами такие как астрономические объекты или даже спутники), добавленные секунды, известные как прыжок второй, добавляются в TAI, эта измененная временная шкала известна как UTC - Всемирное координированное время.

UTC - это шкала времени, используемая предприятиями, промышленностью и правительствами по всему миру. Поскольку это управляется атомными часами, это означает, что весь мир может обмениваться данными с использованием того же временного масштаба, управляемого сверхточными атомными часами. Компьютерные сети во всем мире получают это время, используя NTP-серверы (Network Time Protocol), гарантируя, что каждый будет иметь одно и то же время в течение нескольких миллисекунд.