Синхронизация времени чрезвычайно важна для современных компьютерных сетей. В некоторых отраслях временная синхронизация абсолютно необходима, особенно когда вы имеете дело с такими технологиями, как управление воздушным движением или морская навигация, где сотни жизней могут подвергаться риску из-за отсутствия точного времени.

Даже в финансовом мире правильная синхронизация времени жизненно важна, поскольку миллионы могут быть добавлены или стерты цены акций каждую секунду. По этой причине весь мир придерживается глобального масштаба времени, известного как скоординированное всеобщее время (UTC). Однако соблюдение UTC и точное соответствие UTC - это две разные вещи.

Большинство компьютерных часов - это простые генераторы, которые будут медленно дрейфовать либо быстрее, либо медленнее. К сожалению, это означает, что независимо от того, насколько точны они установлены в понедельник, они будут плыть к пятнице. Этот дрейф может составлять всего лишь часть секунды, но вскоре не займет много времени, поскольку исходное время UTC будет превышать вторую.

Во многих отраслях это может не означать жизнь и смерть потери миллионов акций и акций, но отсутствие синхронизации времени может иметь непредвиденные последствия, такие как отказ от компании, менее защищенной от мошенничества. Однако получение и поддержание истинного времени UTC довольно прямолинейно.

Посвященный сетевые серверы времени , которые используют протокол NTP (Network Time Protocol), чтобы постоянно проверять время сети против источника времени UTC. Эти устройства часто называют NTP-сервером, сервер времени или сервер времени сети. NTP-сервером постоянно настраивает все устройства в сети, чтобы гарантировать, что машины не дрейфуют с UTC.

UTC доступен из нескольких источников, включая сеть GPS. Это идеальный источник времени UTC, поскольку он безопасен, надежен и доступен повсюду на планете. UTC также доступен через специализированные национальные радиопередачи, которые транслируются с национальные лаборатории физики хотя они недоступны повсюду.

Когда мы взглянем на наши часы или часы в офисе, мы часто считаем само собой разумеющимся, что время, которое нам дано, является правильным. Мы можем заметить, что наши часы на десять минут бывают быстрые или медленные, но не прислушивайтесь, если они являются вторыми или двумя.

Однако в течение тысячелетий человечество стремилось все больше и больше точные часы преимущества которого сегодня многочисленны в наш век спутниковой навигации, NTP-серверы, Интернет и глобальные коммуникации.

Чтобы понять, как точное время может быть измерено, прежде всего важно понять понятие самого времени. Время, измеренное на Земле в течение тысячелетий, - это другое понятие времени, которое, как информировал нас Эйнштейн, было частью ткани самой Вселенной в том, что он назвал четырехмерным пространством-временем.

Тем не менее, мы исторически измеряли время, основанное не на прохождении времени, а на ротации нашей планеты по отношению к Солнцу и Луне. День делится на 24 равные части (часы), каждый из которых делится на 60 минут, а минута делится на 60 секунд.

Однако теперь стало понятным, что измерение времени таким образом нельзя считать точным, поскольку вращение Земли меняется изо дня в день. Всевозможные переменные, такие как приливные силы, ураганы, солнечные ветры и даже количество снега на полюсах, влияют на скорость вращения Земли. Фактически, когда динозавры впервые начали роуминг по Земле, продолжительность дня, когда мы измеряем его, теперь будет только 22 часов.

Теперь мы основываем наше время на переходе атомов, используя атомные часы со вторым на основе периодов 9,192,631,770 излучения, испускаемого сверхтонким переходом объединенного атома цезия в основном состоянии. Хотя это может показаться сложным, на самом деле это всего лишь атомный «тик», который никогда не изменяется и, следовательно, может дать очень точную ссылку, чтобы основывать наше время.

Атомные часы используют этот атомный резонанс и могут удержать время, которое так точно, второе не потеряно даже через миллиард лет. Современные технологии используют эту точность, позволяя многим коммуникациям и глобальной торговле, которые мы получаем сегодня, с использованием спутниковой навигации, NTP-серверы и управление воздушным движением меняет то, как мы живем.

В эпоху атомных часов и NTP-сервером время хранения теперь более точно, чем когда-либо с все большей точностью, позволив многим технологиям и системам, которые мы сейчас считаем само собой разумеющимися.

Хотя хронометраж всегда был предметом озабоченности человечества, только в последние несколько десятилетий истинная точность была возможна благодаря появлению Атомные часы.

До атомного времени электрические генераторы, подобные тем, которые были найдены в средних цифровых часах, были самым точным мерилом времени, а электронные часы, подобные этим, намного точнее, чем их предшественники - механические часы, они все равно могут дрейфовать до секунды в неделю ,

Но почему время должно быть настолько точным, в конце концов, насколько важна вторая? В повседневной жизни наша жизнь не так важна, и электронные часы (и даже механические) обеспечивают адекватное время для наших нужд.

В наших повседневных жизнях второй раз немного отличается, но во многих современных приложениях второй может быть возрастом.

Одним из примеров является современная спутниковая навигация. Эти устройства могут определять местоположение в любом месте на земле в пределах нескольких метров. Однако они могут сделать это только из-за сверхточной природы атомных часов, которые управляют системой, поскольку сигнал времени, отправленный с навигационных спутников, перемещается со скоростью света, которая составляет почти 300,000 км в секунду.

Поскольку свет может перемещаться на таком огромном расстоянии за секунду, любые атомные часы, управляющие спутниковой навигационной системой, которые были всего на одну секунду, было бы неточным позиционированием на тысячи миль, что сделало бы систему позиционирования бесполезной.

Существует много других технологий, которые требуют одинаковой точности, а также многие способы торговли и общения. Акции и акции колеблются вверх и вниз каждую секунду, и глобальная торговля требует, чтобы все во всем мире могли общаться в одно и то же время.

Большинство компьютерных сетей контролируются с помощью NTP-сервером (Сетевой протокол времени). Эти устройства позволяют компьютерным сетям использовать одни и те же часы с тактовой частотой UTC (согласованное универсальное время). Используя UTC через NTP-сервер, компьютерные сети могут быть синхронизированы в течение нескольких миллисекунд друг от друга.

Организация Strata

Уровни слоя описывают расстояние между устройством и опорным тактовым сигналом. Например, атомные часы, базирующиеся в физике или спутнике GPS, являются устройством 0. страт 1 устройство - это сервер времени, который получает время от устройства 0 страты, поэтому любое выделенное NTP-сервером это слой 1. Устройствами, которые получают время от сервера времени, такого как компьютеры и маршрутизаторы, являются устройства 2.

NTP может поддерживать до уровня 16 stratum, и, несмотря на то, что есть точность в выпадающем состоянии, вы еще больше уходите от уровня stratum, чтобы позволить огромным сетям получать время от одного NTP-сервера, не вызывая перегрузки сети или блокировки полосы пропускания ,

При использовании NTP-сервером важно не перегружать устройство запросами времени, поэтому сеть должна быть разделена на выбранное число машин, на которые поступают запросы от NTP-сервером (производитель NTP-сервера может рекомендовать количество запросов, которые он может обрабатывать). Эти слоистые устройства 2 могут использоваться в качестве ссылок на время для других устройств (которые становятся устройствами 3), а в очень больших сетях они могут быть использованы как ссылки времени.

NTP-серверы являются жизненно важным инструментом для любого бизнеса, который должен общаться глобально и безопасно. Серверы NTP распространяют скоординированное универсальное время (UTC), глобальную шкалу времени в мире, основанную на высокоточном времени, рассказанном атомными часами.

NTP (Network Time Protocol) - протокол, используемый для распространения времени UTC по сети, а также обеспечивает точное и стабильное время. Однако есть много ошибок при создании Сеть NTP, здесь наиболее распространены:

Использование правильного источника времени

Получение наиболее подходящего источника времени имеет основополагающее значение при настройке сети NTP. Источник времени будет распространяться среди всех машин и устройств в сети, поэтому важно, чтобы он был не только точным, но и стабильным и безопасным.

Многие системные администраторы срезают углы с источником времени. Некоторые из них решат использовать источник времени в Интернете, хотя они небезопасны, поскольку брандмауэр потребует открытия, а также многие интернет-источники либо полностью неточны, либо слишком далеко, чтобы обеспечить любую полезную точность.

Существует два высокозащищенных метода получения источника времени UTC. Во-первых, это использование сети GPS, которая, хотя и не передает UTC, Время GPS основан на международном атомном времени и поэтому легко конвертировать NTP. Сигналы времени GPS также легко доступны по всему миру.

Второй способ - использовать широковещательные радиосигналы длинной волны, передаваемые некоторыми национальные физические лаборатории, Однако эти сигналы недоступны в каждой стране, и они имеют ограниченный диапазон и подвержены помехам и местной топографии.

Протокол сетевого времени была разработана для синхронизации компьютеров. Все компьютеры подвержены дрейфу, и точное время очень важно для многих критически важных приложений.

Версия NTP установлена ​​на большинстве версий Windows (хотя урезанная версия под названием SNTP -Simplified NTP- находится в более старых версиях) и Linux, но доступна для загрузки с NTP.org.

При синхронизации сети aa предпочтительно использовать выделенный NTP-сервером который получает источник синхронизации из Атомные часы либо через специализированные радиопередачи, либо Сеть GPS, Тем не менее, многие ссылки на время в Интернете доступны, некоторые более надежные, чем другие, хотя следует отметить, что источники времени в Интернете не могут быть аутентифицированы NTP, что делает ваш компьютер уязвимым для угроз.

NTP является иерархическим и расположен в страте. Stratum 0 - это ссылка на время, а stratum 1 - это сервер, подключенный к источнику синхронизации 0, а страта 2 - это компьютер (или устройство), прикрепленный к серверу 1.

Базовая конфигурация NTP выполняется с использованием файла /etc/ntp.conf, который вы должны отредактировать, и поместите IP-адрес серверов 1 и stratum 2. Ниже приведен пример базового файла ntp.conf:

сервер xxx.yyy.zzz.aaa предпочитает (адрес сервера времени, такой как time.windows.com)

сервер 123.123.1.0

сервер 122.123.1.0 stratum 3

Driftfile / etc / ntp / drift

В самом базовом файле ntp.conf будут перечислены серверы 2, которые он хочет синхронизировать и IP-адрес для себя. Хорошее домашнее хозяйство имеет более одного сервера для справки в случае, если один снижается.

Сервер с тегом «предпочитает» используется для надежного источника, гарантируя, что NTP всегда будет использовать этот сервер, когда это возможно. IP-адрес будет использоваться в случае проблем, когда NTP будет синхронизироваться с самим собой. Файл дрифта - это где NTP строит запись скорости дрейфа системных часов и автоматически настраивается для него.

NTP будет корректировать ваше системное время, но только медленно. NTP будет ждать не менее десяти пакетов информации, прежде чем доверять источнику времени. Чтобы протестировать NTP, просто измените системные часы на полчаса в конце дня, а время утром должно быть правильным.

Точное время использования Атомные часы доступна в Северной Америке, используя WWVB Atomic Clock time сигнал, переданный из Форт-Коллинза, штат Колорадо; он обеспечивает возможность синхронизации времени на компьютерах и другом электрооборудовании.

Североамериканский сигнал WWVB NIST - Национальный институт стандартов и технологий. WWVB имеет высокую мощность передатчика (50,000 Вт), очень эффективную антенну и чрезвычайно низкую частоту (60,000 Гц). Для сравнения, обычная радиостанция AM транслируется с частотой 1,000,000 Гц. Сочетание высокой мощности и низкой частоты дает радиоволнам от WWVB много отскоков, и поэтому эта отдельная станция может охватить все континентальные США, а также большую часть Канады и Центральной Америки.

Временные коды отправляются из WWVB с использованием одной из самых простых систем и с очень низкой скоростью передачи данных в 1 бит в секунду. Сигнал 60,000 Hz всегда передается, но каждую секунду он значительно снижается в течение периода 0.2, 0.5 или 0.8 секунд: • 0.2 секунд пониженной мощности означает двоичный нуль. • 0.5 секунд пониженной мощности является двоичным. • 0.8 секунд пониженной мощности - это разделитель. Временной код отправляется в BCD (двоично-кодированное десятичное число) и указывает минуты, часы, день года и год, а также информацию о летнем времени и високосных годах.

Время передается с использованием бит 53 и разделителей 7, и поэтому для передачи требуется 60 секунд. Часы или часы могут содержать чрезвычайно маленькую и относительно простую антенну и приемник для декодирования информации в сигнале и точное время часов. Все, что вам нужно сделать, это установить часовой пояс, а атомные часы отобразят правильное время.

Посвященный NTP серверы времени которые настроены на получение сигнала времени WWVB. Эти устройства подключаются к компьютерной сети, как и любой другой сервер, только они получают сигнал синхронизации и распространяют его на другие компьютеры в сети, используя NTP (Network Time Protocol),.

В полночь сегодня вечером добавляется дополнительная секунда, как рекомендовано Международной службой по вращению Земли и справочным системам (IERS). Это означает, что за последнюю минуту 2008 будет 61 секунд.

Leap секунд были добавлены почти каждый год с момента создания UTC (Coordinated Universal Time) в 1970. Добавлена ​​дополнительная секунда для обеспечения синхронизации UTC с GMT (Greenwich Meantime или иногда называется UT1). GMT - традиционная система часов часов 24, где день определяется как вращение Земли, которое занимает 86,400 секунд для полной революции.

К сожалению, Земля может часто быть немного запоздалой в своем вращении, и если дополнительные секунды не были добавлены в конце года, чтобы в конечном итоге компенсировать, что две системы (UTC и GMT) будут дрейфовать друг от друга. В течение тысячелетия разница во времени будет всего лишь час, но многие утверждают, что система времени, которая не соответствует движению небес, была бы иррациональной, и занятия, такие как земледелие и астрономия, стали бы более сложными.

Однако не все так считают, что некоторые утверждают, что, поскольку компьютерные сети всего мира синхронизируются с UTC, используя NTP-серверы то промахивание дополнительной секунды вызывает неисчислимые проблемы.

Теперь группа в рамках Международного союза электросвязи, названная, рекомендовала отменить второй шаг. Член группы Elisa Felicitas Arias, член Международное бюро мер и весов в Париже, Франция, утверждает, что временные рамки, которые не нуждаются в регулярной настройке, необходимы во все более взаимосвязанном мире. Более того, говорит она, корабли и самолеты теперь перемещаются по GPS, а не по старой системе времени. GPS работает по версии атомное время.

В следующем году государства-члены МСЭ должны участвовать в голосовании по этому предложению. Если 70-процент поддерживает эту идею, официальное решение будет принято на Всемирной радиоконференции в 2011. Согласно докладу, соавтором которого является Фелиситас Ариас, большинство государств-членов поддерживают эту идею. Великобритания, однако, против пересмотра своих законов, в том числе солнечного временного масштаба по Гринвичу. Без отмены Великобритании может быть сложно, говорит Фелиситас Ариас.

«Теоретически добавление второго так же просто, как переключение переключателя; на практике это редко срабатывает именно так », - говорит Деннис Маккарти из Военно-морская исследовательская лаборатория США, который обеспечивает стандарт времени, используемый военными США. Скорее всего, будут затронуты ИТ-системы, которым требуется точность менее секунды. В 1998 - два прыжка секунд назад - связь сотового телефона захлестнула часть южной части США. Различные области обслуживания проскользнули в несколько раз, предотвращая надлежащую ретрансляцию сигналов.

Все цитаты, приписываемые BBC

До 1967 вторая была определена с помощью движения Земли, которое вращается один раз на своей оси каждые 24 часов, и в этот час есть 3,600 секунд и 86,400 в 24.

Это было бы хорошо, если бы земля была пунктуальной, но на самом деле это не так. Скорость вращения Земли меняется каждый день на тысячи наносекунд, и это в значительной степени связано с ветром и волнами, вращающимися вокруг Земли и вызывающими сопротивление.

В течение тысяч дней эти изменения скорости вращения могут привести к тому, что вращение Земли не синхронизируется с высокоточными атомными часами, которые мы используем для поддержания системы UTC (Всемирное координированное время) тикает. По этой причине вращение Земли контролируется и приурочено к далеким вспышкам от типа свернувшейся звезды, называемой квазаром, который вспыхивает с ультраточным ритмом на многие миллионы световых лет. Наблюдая за вращением Земли против этих отдаленных объектов, можно определить, насколько вращение замедляется.

После того, как была создана вторая из замедлений, Международная служба вращения Земли (IERS), рекомендует Второй прыжок которые будут добавлены, как правило, в конце года.

Другие осложнения возникают, когда дело доходит до синхронизирующий Земля до одной шкалы времени. В 1905 теория относительности Альберта Эйнштейна показала, что нет такого понятия, как абсолютное время. Каждые часы, повсюду во Вселенной, тикаются по-другому. Для GPS это огромная проблема, потому что получается, что часы на спутниках дрейфуют почти на 40,000 наносекундах в день относительно часов на земле, потому что они высоко над земной поверхностью (и, следовательно, в более слабом гравитационном поле) и движутся быстро относительно земли.

И поскольку свет может путешествовать сорок тысяч футов в то время, вы можете видеть проблему. Уравнения Эйнштейна, впервые записанные в 1905 и 1915, используются для коррекции этого сдвига во времени, позволяя GPS работать, самолеты безопасно перемещаются и GPS NTP-серверы для получения правильного времени.

Передача MSF от Анторна (широта 54 ° 55 'N, долгота 3 ° 15' W) является основным средством распространения национальных стандартов времени и частоты Великобритании, которые поддерживаются Национальной физической лабораторией. Эффективная мощность, излучаемая монополем, составляет 15 кВт, а антенна практически всенаправленная. Сила сигнала больше 10 мВ / м при 100 км и больше 100 мкВ / м при 1000 км от передатчика. Сигнал широко используется в Северной и Западной Европе. Частота несущей поддерживается на 60 кГц в пределах частей 2 в 1012.

Используется простая модуляция несущей несущей, времена нарастания и спада несущей определяются комбинацией антенны и передатчика. Сроки этих ребер регулируются секундами и минутами согласованного универсального времени (UTC), который всегда находится в пределах секунды от среднего времени по Гринвичу (GMT). Каждый второй UTC отмечен «выкл», которому предшествует хотя бы 500 ms несущей, и этот второй маркер передается с точностью лучше ± 1 ms.

Первая секунда минуты начинается с периода 500 ms с выключенным носителем, чтобы служить в качестве минутного маркера. Остальные 59 (или, в исключительных случаях, 60 или 58) секунд минуты всегда начинаются с по меньшей мере 100 ms 'off' и заканчиваются как минимум 700 ms несущей. Секунды 01-16 несут информацию за текущую минуту о разнице (DUT1) между астрономическим временем и атомным временем, а оставшиеся секунды передают код времени и даты. Информация о времени и дате всегда указывается в терминах времени и даты в Великобритании, что является UTC зимой и UTC + 1h, когда действует Летнее время, и относится к минуте, следующей за той, в которой она передается.

Выделенная MSF NTP-сервер доступны устройства, которые могут напрямую подключаться к передаче MSF.

Информация любезно предоставлена NPL