Sincronizzazione della rete del computer è spesso percepito come un mal di testa per molti amministratori di sistema, ma mantenere un tempo preciso è essenziale affinché qualsiasi rete rimanga sicura e affidabile. Se non si dispone di una rete sincronizzata precisa, è possibile che si verifichino tutti i tipi di errori quando si ha a che fare con transazioni time sensitive.

Il protocollo NTP (Network Time Protocol) è lo standard del settore per la sincronizzazione dell'ora. NTP distribuisce una singola origine volta a un'intera rete assicurando che tutte le macchine funzionino esattamente nello stesso momento.

Una delle aree più problematiche nella sincronizzazione di una rete è nella selezione dell'origine ora. Ovviamente se passi del tempo a sincronizzare una rete, allora la sorgente temporale dovrebbe essere un UTC (Coordinated Universal Time) in quanto è la scala temporale globale utilizzata dalle reti di computer in tutto il mondo.

L'UTC è disponibile su Internet, naturalmente, ma le fonti di tempo su Internet non sono solo notoriamente imprecise, ma l'uso di Internet come fonte di tempo lascerà il sistema informatico aperto alle minacce alla sicurezza poiché la fonte è esterna al firewall.

Un metodo molto migliore e sicuro è quello di utilizzare un dedicato NTP time server. Il Server NTP si trova all'interno del firewall e può ricevere un segnale orario sicuro da fonti altamente accurate. Il più comunemente usato in questi giorni è la rete GPS (Global Positioning System) perché il sistema GPS è disponibile letteralmente ovunque sul pianeta. Sfortunatamente richiede una visione chiara del cielo per garantire il GPS server NTP puo 'vedere' il satellite.

Esiste tuttavia un'altra alternativa, ossia l'uso delle trasmissioni nazionali di orario e di frequenza trasmesse da diversi laboratori nazionali di fisica. Questi hanno il vantaggio in quanto essendo segnali ad onde lunghe possono essere ricevuti al chiuso. Sebbene si debba notare che questi segnali non sono trasmessi in tutti i paesi e che la portata è limitata e suscettibile di interferenze e caratteristiche geografiche.

Alcune delle trasmissioni principali trasmesse sono conosciute come: il Regno Unito MSF segnale, Germania DCF-77 e gli Stati Uniti WWVB.

La orologio atomico è il culmine dell'ossessione del genere umano di raccontare il tempo preciso. Prima dell'orologio atomico e dell'accuratezza del nanosecondo, impiegavano scale temporali basate sui corpi celesti.

Tuttavia, grazie allo sviluppo dell'orologio atomico è stato ora realizzato che anche la Terra nella sua rotazione non è una misura del tempo tanto precisa quanto il orologio atomico in quanto perde o guadagna una frazione di secondo ogni giorno.

A causa della necessità di avere una scala temporale basata in qualche modo sulla rotazione terrestre (l'astronomia e l'agricoltura sono due ragioni) una scala cronologica che viene mantenuta dagli orologi atomici ma regolata per qualsiasi rallentamento (o accelerazione) nello spin della Terra. Questa scala cronologica è conosciuta come UTC (Coordinated Universal Time) come impiegato in tutto il mondo, garantendo che commercio e commercio utilizzino lo stesso tempo.

Uso delle reti informatiche Network Time Server per sincronizzare con l'ora UTC. Molte persone si riferiscono a questi dispositivi time server come orologi atomici, ma questo è inaccurato. Gli orologi atomici sono apparecchiature estremamente costose e altamente sensibili e si trovano solo di solito nelle università o nei laboratori nazionali di fisica.

Fortunatamente laboratori di fisica nazionale come NIST (Istituto nazionale per gli standard e il tempo - USA) e NPL (National Physical Laboratory - UK) trasmette il segnale orario dai loro orologi atomici. In alternativa, la rete GPS è un'altra buona fonte di tempo preciso dato che ogni satellite GPS ha il proprio orologio atomico.

La ora del server di rete riceve il tempo da un orologio atomico e lo distribuisce usando un protocollo come NTP (Network Time Protocol) per garantire che la rete di computer sia sincronizzata allo stesso tempo.

Perché Network Time Server sono controllati da orologi atomici che possono mantenere un tempo incredibilmente preciso; non perdere un secondo in centinaia se non migliaia di anni. Ciò garantisce che la rete di computer sia sicura e insensibile agli errori di temporizzazione poiché tutte le macchine avranno lo stesso tempo.

Ci sono diversi tempi usati in tutto il mondo. Maggior parte NTP server e altro Network Time Server usa l'UTC come fonte di base, tuttavia ce ne sono altri:

Quando ci viene chiesto il momento in cui è molto improbabile risponderemmo con "per quale scadenzario", tuttavia ci sono diverse scale temporali usate in tutto il mondo e ciascuna si basa su diversi metodi per tenere traccia del tempo.
GMT

Tempo medio di Greenwich (GMT) è l'ora locale sul meridiano di Greenwich basata sul sole medio ipotetico. Poiché l'orbita della Terra è ellittica e il suo asse è inclinato, la posizione reale del sole sullo sfondo delle stelle appare un po 'più avanti o dietro la posizione prevista. L'errore di cronometraggio accumulato varia durante l'anno in modo regolare e regolare fino a 14 minuti lenti a febbraio a 16 minuti veloci a novembre. L'uso di un ipotetico sole medio rimuove questo effetto. Prima che gli astronomi ei navigatori 1925 misurassero il GMT da mezzogiorno a mezzogiorno, iniziando il giorno 12 ore più tardi rispetto all'utilizzo civile che era anche comunemente definito GMT. Per evitare confusione gli astronomi concordarono in 1925 di cambiare il punto di riferimento da mezzogiorno a mezzanotte, e alcuni anni dopo adottò il termine Universal Time (UT) per il "nuovo" GMT. GMT rimane la base legale del tempo civile per il Regno Unito.

UT

Tempo universale (UT) è il tempo solare medio sul meridiano di Greenwich con 0 h UT a mezzanotte media e poiché 1925 ha sostituito il GMT a fini scientifici. A metà degli 1950 gli astronomi avevano molte prove delle fluttuazioni nella rotazione della Terra e decisero di dividere l'UT in tre versioni. Il tempo derivato direttamente dalle osservazioni si chiama UT0, applicando correzioni per i movimenti dell'asse terrestre o del movimento polare, fornisce UT1 e la rimozione delle variazioni stagionali periodiche genera UT2. Le differenze tra UT0 e UT1 sono dell'ordine di millesimi di secondo. Oggi, solo UT1 è ancora ampiamente utilizzato in quanto fornisce una misura dell'orientamento rotazionale della Terra nello spazio.

Lo standard del tempo mondiale (UTC):

Sebbene TAI fornisca una scala temporale continua, uniforme e precisa per scopi di riferimento scientifico, non è conveniente per l'uso quotidiano perché non è al passo con il tasso di rotazione della Terra. Una scala temporale che corrisponde all'alternanza di giorno e notte è molto più utile, e poiché 1972, tutti i servizi di tempo di trasmissione distribuiscono le scale temporali in base all'ora UTC (Coordinated Universal Time). UTC è una scala temporale atomica che viene mantenuta in accordo con Universal Time. I secondi di salto sono occasionalmente

Informazioni per gentile concessione del Laboratorio Nazionale di Fisica UK.

Network Time Protocol è stato sviluppato per mantenere sincronizzati i computer. Tutti i computer sono inclini alla deriva e la tempistica accurata è essenziale per molte applicazioni critiche.

Una versione di NTP è installata sulla maggior parte delle versioni di Windows (sebbene una versione ridotta di SNTP -Simplified NTP- sia nelle versioni precedenti) e Linux, ma è scaricabile gratuitamente da NTP.org.

Quando si sincronizza una rete, è preferibile utilizzare un indirizzo dedicato Server NTP che riceve una fonte temporale da un orologio atomico tramite trasmissioni radiofoniche specialistiche o il Rete GPS. Tuttavia, sono disponibili molti riferimenti temporali su Internet, alcuni più affidabili di altri, sebbene sia necessario notare che le origini dell'orario basate su Internet non possono essere autenticate da NTP, lasciando il computer vulnerabile alle minacce.

NTP è gerarchico e disposto in strato. Stratum 0 è un riferimento temporale, mentre lo strato 1 è un server collegato a una sorgente di temporizzazione 0 dello strato e uno strato 2 è un computer (o dispositivo) collegato a un server 1 di strato.

La configurazione di base di NTP viene eseguita utilizzando il file /etc/ntp.conf che deve essere modificato e posizionare l'indirizzo IP dei server stratum 1 e stratum 2. Ecco un esempio di un file ntp.conf di base:

il server xxx.yyy.zzz.aaa preferisce (indirizzo del server del tempo come time.windows.com)

Server 123.123.1.0

server 122.123.1.0 strato 3

Driftfile / etc / ntp / drift

Il file ntp.conf di base elenca i server 2, uno che desidera sincronizzare e un indirizzo IP per se stesso. È buona norma avere più di un server come riferimento nel caso uno vada giù.

Un server con il tag "prefer" viene utilizzato per una fonte attendibile che garantisce che NTP utilizzerà sempre quel server quando possibile. L'indirizzo IP verrà utilizzato in caso di problemi quando NTP si sincronizzerà con se stesso. Il file deriva è dove NTP costruisce un record del tasso di deriva dell'orologio di sistema e si regola automaticamente per questo.

NTP regolerà l'ora del tuo sistema ma solo lentamente. NTP attenderà almeno dieci pacchetti di informazioni prima di fidarsi dell'origine del tempo. Per testare l'NTP, è sufficiente cambiare l'orologio di sistema di mezz'ora alla fine della giornata e l'ora della mattina dovrebbe essere corretta.

Tempo preciso utilizzando Orologi atomici è disponibile in tutto il Nord America usando il WWVB Orologio atomico segnale trasmesso da Fort Collins, Colorado; fornisce la possibilità di sincronizzare l'ora su computer e altre apparecchiature elettriche.

Il segnale WWVB nordamericano è gestito da NIST - l'Istituto nazionale degli standard e della tecnologia. WWVB ha un'elevata potenza del trasmettitore (50,000 watt), un'antenna molto efficiente e una frequenza estremamente bassa (60,000 Hz). Per confronto, una tipica stazione radio AM trasmette ad una frequenza di 1,000,000 Hz. La combinazione di alta potenza e bassa frequenza dà alle onde radio di WWVB un grande balzo, e questa singola stazione può quindi coprire gli interi Stati Uniti continentali e gran parte del Canada e dell'America Centrale.

I codici temporali vengono inviati da WWVB utilizzando uno dei sistemi più semplici possibili e con una velocità di trasmissione dati molto bassa di un bit al secondo. Il segnale 60,000 Hz viene sempre trasmesso, ma ogni secondo viene significativamente ridotto in potenza per un periodo di 0.2, 0.5 o 0.8 secondi: • 0.2 secondi di potenza ridotta significa uno zero binario • 0.5 secondi di potenza ridotta sono binari. • 0.8 secondi di potenza ridotta è un separatore. Il codice temporale viene inviato in formato BCD (codice binario decimale) e indica i minuti, le ore, il giorno dell'anno e l'anno, insieme alle informazioni sull'ora legale e sugli anni bisestili.

Il tempo viene trasmesso usando i bit 53 e i separatori 7, e quindi richiede 60 secondi per trasmettere. Un orologio o un orologio può contenere un'antenna e un ricevitore estremamente piccoli e relativamente semplici per decodificare le informazioni nel segnale e impostare il tempo dell'orologio in modo accurato. Tutto ciò che devi fare è impostare il fuso orario e l'orologio atomico visualizzerà l'ora corretta.

dedito NTP time server che sono sintonizzati per ricevere il segnale orario WWVB sono disponibili. Questi dispositivi si connettono a una rete di computer come qualsiasi altro server solo questi ricevono il segnale di temporizzazione e lo distribuiscono ad altre macchine sulla rete usando NTP (Network Time Protocol).

I metodi per tenere traccia del tempo sono cambiati nel corso della storia con una precisione sempre crescente che è stato il catalizzatore del cambiamento.

La maggior parte dei metodi di misurazione del tempo sono stati tradizionalmente basati sul movimento della Terra attorno al Sole. Per millenni, un giorno è stato diviso in parti uguali di 24 che sono diventate note come ore. Basare i nostri tempi sulla rotazione della Terra è stato adeguato per la maggior parte dei nostri bisogni storici, tuttavia, con l'avanzare della tecnologia, è stata evidente la necessità di una tempistica sempre più accurata.

Il problema con i metodi tradizionali divenne evidente quando i primi orologi veramente accurati - l'orologio atomico fu sviluppato negli 1950. Dato che questi orologi si basavano sulla frequenza degli atomi ed erano precisi in un secondo ogni milione di anni, presto si scoprì che i nostri giorni, che avevamo sempre presunto essere precisamente 24, erano cambiati di giorno in giorno.

Gli effetti della gravità della Luna sui nostri oceani fanno rallentare e accelerare la Terra durante la sua rotazione: alcuni giorni sono più lunghi di 24 ore mentre altri sono più brevi. Mentre queste piccole differenze nella durata di un giorno hanno fatto poca differenza per la nostra vita quotidiana, questa inaccuratezza ha implicazioni per molte delle nostre moderne tecnologie come la comunicazione satellitare e il posizionamento globale.

È stata sviluppata una scala cronologica per far fronte alle inesattezze dello spin della Terra - Coordinated Universal Time (UTC). Si basa sulla rotazione terrestre tradizionale 24 ora conosciuta come Greenwich Meantime (GMT), ma tiene conto delle inesattezze nella rotazione della Terra facendo aggiungere (o sottrarre) i cosiddetti "secondi salti".

Poiché UTC è basato sul tempo indicato da orologi atomici è incredibilmente accurato e quindi è stato adottato come tempistica civile mondiale ed è utilizzato da aziende e commerci in tutto il mondo.

La maggior parte delle reti di computer può essere sincronizzata con UTC utilizzando un dedicato NTP time server.

Dire che il tempo non è così semplice come la maggior parte della gente pensa. In realtà la stessa domanda, 'qual è il tempo?' è una domanda alla quale anche la scienza moderna può non rispondere. Il tempo, secondo Einstein, è relativo; sta passando i cambiamenti per diversi osservatori, influenzati da cose come la velocità e la gravità.

Anche quando viviamo tutti sullo stesso pianeta e viviamo lo scorrere del tempo in modo simile, dire che il tempo può essere sempre più difficile. Da allora il nostro metodo originale di utilizzo della rotazione terrestre è stato scoperto come inaccurato poiché la gravità della Luna causa alcuni giorni per essere più lunghi di 24 ore e pochi per essere più brevi. In effetti, quando i primi dinosauri vagavano per la Terra un giorno era solo 22 ore!

Mentre gli orologi meccanici ed elettronici ci hanno fornito una certa precisione, le nostre moderne tecnologie hanno richiesto misurazioni del tempo molto più accurate. Il GPS, il commercio su Internet e il controllo del traffico aereo sono solo tre settori che sono stati suddivisi secondo i tempi è incredibilmente importante.

Quindi, come possiamo tenere traccia del tempo? L'uso della rotazione terrestre si è dimostrato inaffidabile, mentre gli oscillatori elettrici (orologi al quarzo) e gli orologi meccanici sono accurati solo per un secondo o due al giorno. Sfortunatamente per molte delle nostre tecnologie una seconda imprecisione può essere troppo lunga. Nella navigazione satellitare, la luce può percorrere 300,000 km in poco più di un secondo, rendendo inutile l'unità media del navigatore satellitare se ci fosse un secondo di imprecisione.

La soluzione per trovare un metodo accurato per misurare il tempo è stata quella di esaminare la molto piccola - meccanica quantistica. La meccanica quantistica è lo studio dell'atomo e le sue proprietà e il modo in cui interagiscono. È stato scoperto che gli elettroni, le minuscole particelle che orbitano atomi hanno cambiato il percorso che orbita e rilasciato una quantità precisa di energia quando lo fanno.

Nel caso dell'atomo di cesio questo si verifica quasi nove miliardi di volte al secondo e questo numero non si altera mai e quindi può essere usato come un metodo estremamente affidabile per tenere traccia del tempo. Gli atomi di cesio sono usati din orologi atomici e in effetti il ​​secondo è ora definito come appena sopra 9 miliardi di cicli di radiazione dell'atomo di cesio.

Gli orologi atomici sono la base di molte delle nostre tecnologie. L'intera economia globale conta su di loro con il tempo trasmesso da NTP time server su reti di computer o trasmesse via satellite tramite satelliti GPS; assicurare che tutto il mondo mantenga lo stesso tempo, preciso e stabile.

Una scala cronologica globale ufficiale, Coordinated Universal Time (UTC) è stata sviluppata grazie a orologi atomici che consentono al mondo intero di funzionare nello stesso tempo entro pochi millesimi di secondo l'uno dall'altro.

A ora del server è uno strumento di ufficio comune, ma a cosa serve?

Siamo tutti abituati ad avere un tempo diverso dal resto del mondo. Quando l'America si sta svegliando, Honk Kong andrà a letto ed è per questo che il mondo è diviso in fusi orari. Anche nella stessa fascia oraria ci possono ancora essere differenze. In Europa continentale, ad esempio, la maggior parte dei paesi è un'ora avanti rispetto al Regno Unito a causa del cambio stagionale della Gran Bretagna.

Tuttavia, quando si tratta di comunicazione globale, avere tempi diversi in tutto il mondo può causare problemi in particolare se si devono condurre transazioni sensibili al fattore tempo come l'acquisto o la vendita di azioni.

Per questo scopo è stato chiaro dai primi 1970 che era necessaria una scala cronologica globale. È stato introdotto su 1 gennaio 1972 ed è stato chiamato UTC - Coordinated Universal Time. UTC è tenuto da un orologio atomico ma è basato su Greenwich Meantime (GMT - spesso chiamato UT1) che è esso stesso una scala temporale basata sulla rotazione della Terra. Sfortunatamente la Terra varia nel suo giro in modo tale che l'UTC ne tiene conto aggiungendo un secondo una o due volte all'anno (Leap Second).

Nonostante siano controversi per molti, sono necessari secondi bisestili da parte di astronomi e altre istituzioni per evitare che la giornata scivoli via altrimenti sarebbe impossibile calcolare la posizione delle stelle nel cielo notturno.

UTC è ora utilizzato in tutto il mondo. Non solo è la scala cronologica globale ufficiale, ma è utilizzata da centinaia di migliaia di reti di computer in tutto il mondo.

Le reti di computer usano a ora del server di rete per sincronizzare tutti i dispositivi su una rete in UTC. La maggior parte dei server di tempo utilizza il protocollo NTP (Network Time Protocol) per distribuire il tempo.

I time server NTP ricevono il tempo dagli orologi atomici da trasmissioni radio a onde lunghe da laboratori nazionali di fisica o dalla rete GPS (Global Positioning System). I satelliti GPS portano tutti un orologio atomico a bordo che trasmette il tempo indietro sulla Terra. Anche se questo segnale orario non è strettamente UTC (è noto come tempo GPS) a causa della precisione della trasmissione è facilmente convertibile in UTC da un GPS server NTP.

Gli orologi atomici sono utilizzati per migliaia di applicazioni in tutto il mondo. Dal controllo dei satelliti alla sincronizzazione anche di una rete di computer utilizzando a Server NTP, gli orologi atomici hanno cambiato il modo in cui controlliamo e governiamo il tempo.

In termini di precisione, un orologio atomico non ha rivali. Gli orologi al quarzo digitali possono mantenere un tempo preciso per una settimana, senza perdere più di un secondo, ma un orologio atomico può mantenere il tempo per milioni di anni senza andare alla deriva.

Gli orologi atomici lavorare sul principio dei balzi quantici, un ramo della meccanica quantistica che afferma che un elettrone; una particella carica negativamente, orbiterà un nucleo di un atomo (il centro) in una certa pianura o livello. Quando assorbe o rilascia abbastanza energia, sotto forma di radiazione elettromagnetica, l'elettrone salterà su un piano diverso - il salto quantico.

Misurando la frequenza della radiazione elettromagnetica corrispondente alla transizione tra i due livelli, è possibile registrare il passaggio del tempo. Gli atomi di cesio (cesio 133) sono preferiti per i tempi poiché hanno cicli di radiazioni 9,192,631,770 ogni secondo. Poiché i livelli di energia dell'atomo di cesio (gli standard quantistici) sono sempre gli stessi ed è un numero così elevato, l'orologio atomico al cesio è incredibilmente preciso.

La forma più comune di orologio atomico usato nel mondo oggi è la fontana al cesio. In questo tipo di orologio una nuvola di atomi viene proiettata in una camera a microonde e lascia cadere la gravità. I raggi laser rallentano questi atomi e viene misurata la transizione tra i livelli di energia dell'atomo.

La prossima generazione di orologi atomici si sta sviluppando usando trappole ioniche piuttosto che una fontana. Gli ioni sono atomi caricati positivamente che possono essere intrappolati da un campo magnetico. Altri elementi come lo stronzio vengono utilizzati in questi orologi di prossima generazione e si stima che la potenziale precisione di un orologio a trappola ionica di stronzio potrebbe essere 1000 volte quella degli attuali orologi atomici.

Gli orologi atomici sono utilizzati da tutti i tipi di tecnologie; la comunicazione via satellite, il Global Positioning System e persino il trading su Internet dipendono dagli orologi atomici. La maggior parte dei computer si sincronizza indirettamente a un orologio atomico utilizzando a Server NTP. Questi dispositivi ricevono il tempo da un orologio atomico e si distribuiscono intorno alle loro reti garantendo un tempo preciso su tutti i dispositivi.

Gli orologi atomici sono l'apice dei dispositivi per il mantenimento del tempo. I moderni orologi atomici possono mantenere il tempo con una precisione tale che negli anni 100,000,000 (100 milioni) non perdono nemmeno un secondo nel tempo. A causa di questo alto livello di precisione, gli orologi atomici sono la base per i tempi del mondo.

Per consentire la comunicazione globale e le transazioni temporali come l'acquisto di pile e condivisioni di un tempo globale, basato sul tempo indicato dagli orologi atomici, è stato sviluppato in 1972. Questa scala cronologica, Coordinated Universal Time (UTC) è governata e controllata dal Ufficio internazionale dei pesi e misure (BIPM) che utilizzano una costellazione di oltre orologi atomici 230 dai laboratori 65 di tutto il mondo per garantire elevati livelli di precisione.

Gli orologi atomici si basano sulle proprietà fondamentali dell'atomo, noto come meccanica quantistica. La meccanica quantistica suggerisce che un elettrone (particella caricata negativamente) che orbita attorno al nucleo di un atomo possa esistere in diversi livelli o piani orbitali a seconda che assorbano o rilasciano la giusta quantità di energia. Una volta che un elettrone ha assorbito o rilasciato abbastanza energia in grado di "saltare" su un altro livello, questo è noto come salto quantico.

La frequenza tra questi due stati energetici è ciò che viene usato per mantenere il tempo. La maggior parte degli orologi atomici sono basati sull'atomo di cesio che ha periodi di radiazione 9,192,631,770 corrispondenti alla transizione tra i due livelli. A causa della precisione degli orologi al cesio, il BIPM considera ora un secondo definito come i cicli 9,192,631,770 dell'atomo di cesio.

Gli orologi atomici sono utilizzati in migliaia di diverse applicazioni in cui è essenziale un timing preciso. La comunicazione via satellite, il controllo del traffico aereo, il commercio via Internet e i GP richiedono tutti orologi atomici per mantenere il tempo. Gli orologi atomici possono anche essere usati come metodo di sincronizzazione delle reti di computer.

Una rete di computer che utilizza a NTP time server può utilizzare una trasmissione radio o i segnali trasmessi dai satelliti GPS (Global Positioning System) come fonte di temporizzazione. Il programma NTP (o demone) assicurerà quindi che tutti i dispositivi su quella rete saranno sincronizzati all'orario indicato dall'orologio atomico.

Utilizzando un Server NTP sincronizzato con un orologio atomico, una rete di computer può eseguire l'identico tempo universale coordinato di altre reti che consentono di effettuare transazioni time sensitive da tutto il mondo.