Quando consideriamo le invenzioni più importanti degli ultimi anni 100, pochissime persone penseranno a orologio atomico. Infatti, se chiedi a qualcuno di inventare una top ten di invenzioni e innovazioni, dubita che l'orologio atomico possa essere considerato.

Probabilmente non è difficile immaginare cosa le persone considerino le invenzioni che cambiano la vita: Internet, telefoni cellulari, sistemi di navigazione satellitare, lettori multimediali, ecc.

Tuttavia, quasi tutte queste tecnologie si basano su tempi precisi e precisi e non funzionerebbero senza di essa. Gli orologi atomici sono al centro di molte delle innovazioni, delle tecnologie e delle applicazioni moderne ad essi associate.

Prendiamo Internet come esempio. Internet è, nella sua forma più semplice, una rete globale di computer, e questa rete si estende su fusi orari e paesi. Consideriamo ora alcune delle cose che usiamo per Internet: aste online, servizi bancari via Internet o prenotazioni di posti per esempio. Queste transazioni non potrebbero essere possibili con un tempo e una sincronizzazione precisi e precisi.

Immagina di prenotare un posto su una compagnia aerea presso 10am e poi un altro cliente prova a prenotare lo stesso posto dopo averlo su un computer con un orologio più lento. Il computer ha solo il tempo di andare avanti, quindi considererà la persona che ha prenotato dopo essere stato il primo cliente perché l'orologio lo dice! Questo è il motivo per cui qualsiasi rete Internet che richiede transazioni time sensitive è connessa a a Server NTP ricevere e distribuire un segnale orario dell'orologio atomico.

E per altre tecnologie l'orologio atomico è ancora più cruciale. La navigazione satellitare (GPS) è un ottimo esempio. Il GPS (Global Positioning System) funziona triangolando i segnali di orologio atomico dai satelliti. A causa dell'elevata velocità delle onde radio, un'accuratezza di 1 secondo poteva vedere un dispositivo di navigazione satellitare fuori da 100,000 km.

Anche altre tecnologie, dalle reti di telefonia mobile ai sistemi di controllo del traffico aereo, sono completamente affidabili sugli orologi atomici dimostrando quanto sia sottovalutata questa tecnologia.

Per quelli di noi che vivono in Gran Bretagna, la telecamera CCTV (TV a circuito chiuso) sarà un sito familiare sulle strade principali. Oltre quattro milioni di telecamere sono in funzione in tutte le isole britanniche, con tutte le principali città monitorate da telecamere finanziate dallo stato che sono costate al contribuente britannico più di £ 200 milioni ($ 400 milioni).

Le ragioni per l'utilizzo di tale sorveglianza diffusa sono sempre state dichiarate per prevenire e individuare i reati. Tuttavia, i critici sostengono che ci sono poche prove che le telecamere CCTV abbiano fatto qualcosa per intaccare il crescente crimine di strada nelle strade del Regno Unito e che il denaro potrebbe essere meglio speso bene.

Uno dei problemi della CCTV è che molte città hanno entrambe le telecamere controllate da consigli locali e telecamere controllate privatamente. Quando si tratta di individuare il crimine, la polizia deve spesso ottenere il maggior numero di prove possibile che spesso significa combinare le diverse telecamere CCTV controllate dalle autorità locali con i sistemi a controllo privato.

Molte autorità locali sincronizzano le telecamere CCTV insieme, tuttavia, se la polizia deve ottenere immagini da un comune limitrofo o da una telecamera privata, queste potrebbero non essere affatto sincronizzate, se così fosse, sincronizzate in un tempo completamente diverso.

Qui è dove CCTV cade nella lotta contro il crimine. Immagina solo che un sospetto criminale venga individuato su una telecamera CCTV che commette un atto criminale. Il tempo sulla videocamera potrebbe dire 11.05pm, ma se la polizia seguisse i movimenti sospetti attraverso una città e usasse le riprese di una telecamera privata o di altri quartieri e mentre la telecamera CCTV che ha catturato il sospetto in atto potrebbe dire 11.05, l'altra la telecamera potrebbe individuare il sospetto qualche minuto più tardi solo per il tempo di essere ancora prima. Potresti immaginare un buon avvocato difensore che ne approfitti pienamente.

Per garantire il loro valore nella lotta contro la criminalità, è imperativo che le telecamere CCTV siano tempo sincronizzato usando un server orario di rete. Questi server orari assicurano che ogni dispositivo (in questo caso la fotocamera) funziona esattamente allo stesso tempo. Ma come possiamo garantire che tutte le telecamere siano sincronizzate con la stessa sorgente di tempo. Bene fortunatamente, una fonte di tempo globale conosciuta come UTC (coordinato Universal Time) è stato sviluppato per questo scopo esatto. UTC è ciò che governa le reti di computer, il controllo del traffico aereo e altre tecnologie sensibili al tempo.

Una telecamera CCTV usando un server NTP che riceve un Sorgente temporale UTC da un orologio atomico non sarà solo preciso, ma il tempo dedicato ai dispositivi sarà dimostrabile in tribunale e accurato fino a un millesimo di secondo (millisecondo).

Ricorda la svolta del millennio. Mentre molti di noi facevano il conto alla rovescia dei secondi fino a mezzanotte, c'erano amministratori di rete di tutto il mondo con le dita incrociate sperando che i loro sistemi di computer continuassero a funzionare dopo il nuovo millennio.

Il bug del millennio era il risultato dei primi pionieri del computer che progettavano sistemi con solo due cifre per rappresentare il tempo in cui la memoria del computer era molto scarsa al momento. Il problema non è sorto a causa della svolta del millennio, è sorto perché era la fine del secolo e l'anno a due cifre si spostava su 00 (che le macchine presumono era 1900)

Fortunatamente all'inizio del millennio la maggior parte dei computer è stata aggiornata e sono state prese abbastanza precauzioni che hanno significato che il Y2K l'insetto, come si è saputo, non ha causato il caos diffuso che si temeva prima.

Tuttavia, il bug di Y2K non è l'unico problema correlato al tempo a cui ci si può aspettare che i sistemi informatici facciano fronte, un altro problema con il modo in cui i computer dicono che il tempo è stato realizzato e molte altre macchine saranno interessate da 2038.

L'Unix Millennium Bug (o Y2K38) è simile al bug originale in quanto è un problema legato al modo in cui i computer dicono il tempo. Il problema 2038 si verificherà perché la maggior parte delle macchine utilizza un numero intero di bit 32 per calcolare il tempo. Questo numero di bit 32 viene impostato dal numero di secondi da 1 gennaio 1970, ma poiché il numero è limitato alle cifre 32 di 2038 non saranno più disponibili cifre per far fronte all'avanzamento del tempo.

Per risolvere questo problema, molti sistemi e linguaggi sono passati a una versione 64-bit, o alternative fornite che sono 64-bit e poiché il problema non si verificherà da quasi tre decenni c'è molto tempo per garantire che tutti i sistemi informatici possano essere protetti .

Tuttavia, questi problemi con i timestamp non sono gli unici errori relativi al tempo che possono verificarsi su una rete di computer. Una delle cause più comuni di errori di rete del computer è la mancanza di sincronizzazione temporale. Non riuscendo a garantire che ciascuna macchina stia funzionando allo stesso tempo usando a NTP time server può causare la perdita di dati, la rete è vulnerabile agli attacchi di utenti malintenzionati e può causare tutti i tipi di errori, come le e-mail che arrivano prima che siano state inviate.

Per garantire che la tua rete di computer sia adeguatamente sincronizzata e time server NTP esterno è raccomandato.

Non c'è niente di peggio che tornare alla tua auto solo per scoprire che il limite di tempo del tuo parchimetro è scaduto e hai un biglietto del parcheggio schiaffeggiato sul parabrezza.

Più spesso che non si tratta solo di essere un paio di minuti di ritardo prima che un addetto al parcheggio sovraccarica possa individuare il contatore o il biglietto scaduti e emettere una multa.

Tuttavia, come la gente di Chicago sta scoprendo, mentre un minuto può essere la differenza tra tornare in macchina in tempo o ricevere un biglietto, un minuto può anche essere la differenza tra diversi parchimetri.

Sembra che gli orologi sulle nuove cassette di pagamento 3000 per parcheggi a Cale, a Chicago, siano state scoperte come non sincronizzate. In effetti, delle quasi identiche caselle di pagamento 60 osservate, la maggior parte di esse si interrompe almeno un minuto e in alcuni casi quasi minuti 2 da quello che è il tempo "effettivo".

Questo ha rappresentato un problema per l'azienda responsabile del parcheggio nel distretto di Cale e potrebbero affrontare le sfide legali delle migliaia di automobilisti che hanno ricevuto i biglietti da queste macchine.

Il problema con il sistema di parcheggio Cale è che, mentre sostengono di calibrare regolarmente la macchina, non esiste una sincronizzazione precisa con un riferimento temporale comune. Nella maggior parte delle moderne applicazioni UTC (Coordinated Universal Time) viene utilizzato come base temporale e per sincronizzare i dispositivi, come i parchimetri di Cale, un Server NTP, collegato a un orologio atomico riceverà l'ora UTC e assicurerà che ogni dispositivo abbia l'ora esatta.

NTP server sono utilizzati nella taratura di non solo parchimetri ma anche semafori, controllo del traffico aereo e l'intero sistema bancario per citare solo alcune applicazioni e possono sincronizzare ogni dispositivo ad esso collegato entro pochi millisecondi di UTC.

Peccato che gli addetti al parcheggio di Cale non abbiano visto il valore di un server NTP dedicato: sono sicuro che si pentano di non averne uno adesso.

Time server NTP dedicato i dispositivi sono il metodo più semplice, accurato, affidabile e sicuro per ricevere una fonte di UTC time (Coordinated Universal Time) per la sincronizzazione di una rete di computer.

NTP server (Network Time Protocol) operano al di fuori del firewall e non dipendono da Internet, il che significa che sono altamente sicuri e non vulnerabili agli utenti malintenzionati che, nel caso delle fonti di tempo Internet possono utilizzare i segnali client NTP come metodo di accesso alla rete o penetrando nel firewall.

Un server NTP dedicato riceverà anche il suo time code direttamente da un orologio atomico, questo lo rende uno stratificato 1 time server rispetto ai time server online che sono time server 2 stratificati, cioè ricevono il tempo da uno strato 1 server e quindi non sono così precisi.

In utilizzando un server orario NTP c'è solo una decisione da prendere ed è così che deve essere ricevuto il segnale orario e per questo ci sono solo due scelte:

Il primo consiste nell'utilizzare le trasmissioni radio standard di tempo trasmesse dai laboratori nazionali di fisica come NIST negli Stati Uniti o nel Regno Unito NPL. Questi segnali (WWVB negli Stati Uniti, MSF nel Regno Unito) sono di portata limitata, sebbene il segnale USA sia disponibile in gran parte del Canada e dell'Alaska. Tuttavia, sono vulnerabili alle interferenze locali e alla topografia come lo sono altri segnali radio a onde lunghe.

L'alternativa al segnale WWVB / MSF è di utilizzare la rete satellitare GPS (Global Positioning System). Gli orologi atomici sono utilizzati dai satelliti GPS come base per le informazioni di navigazione utilizzate dai ricevitori satellitari. Questi orologi atomici possono essere utilizzati usando a Time server NTP dotato di antenna GPS.

Mentre il segnale orario GPS non è strettamente UTC- è 17 secondi indietro poiché i secondi intercalati non sono mai stati aggiunti all'ora GPS (poiché i satelliti non sono raggiungibili) ma NTP può tenerne conto (semplicemente aggiungendo 17 per interi secondi). Il vantaggio del GPS è che è disponibile ovunque sul pianeta finché l'antenna GPS ha una visione chiara del cielo.

Sono disponibili anche sistemi Duel che possono utilizzare entrambi i tipi di segnale.

Gli orologi atomici hanno, all'insaputa della maggior parte della gente, rivoluzionato la nostra tecnologia. Molti dei modi in cui commerciamo, comunichiamo e viaggiamo dipendono ora esclusivamente dalla tempistica delle fonti di orologi atomici.

Una comunità globale spesso significa che dobbiamo comunicare con persone in altre aree del mondo e in altri fusi orari. A tale scopo è stato sviluppato un fuso orario universale, noto come UTC (Coordinated Universal Time), che si basa sul tempo indicato dagli orologi atomici.

Gli orologi atomici sono incredibilmente accurati, perdendo solo un secondo ogni cento milioni di anni, il che è sbalorditivo quando lo si confronta con orologi digitali che perderanno molto tempo in una settimana.

Ma perché abbiamo bisogno di tale precisione nel cronometraggio? Gran parte della tecnologia che impieghiamo nei tempi moderni è progettata per la comunicazione globale. Internet è un buon esempio. Tanto commercio viene fatto attraverso i continenti in campi come la borsa, la prenotazione dei posti e le aste online che il tempo esatto è cruciale. Immagina che stai facendo un'offerta per un articolo su Internet e fai un'offerta pochi secondi prima della fine, l'ultima e l'offerta più alta, sarebbe giusto perdere l'oggetto perché l'orologio sul tuo ISP era un po 'veloce e il computer quindi pensavo che l'offerta fosse finita. O che dire della prenotazione del posto; se due persone su lati diversi del globo prenotano un posto nello stesso momento, chi prende posto. Questo è il motivo per cui UTC è vitale per Internet.

Anche altre tecnologie come il posizionamento globale e il controllo del traffico aereo dipendono dagli orologi atomici per garantire la precisione (e nel caso del traffico aereo è fondamentale per la sicurezza). Anche i semafori e gli autovelox devono essere calibrati con orologi atomici, altrimenti il ​​biglietto per eccesso di velocità potrebbe non essere valido in quanto potrebbero essere interrogati in tribunale.

Per i sistemi informatici NTP time server sono il metodo preferito per ricevere e distribuire una fonte di ora UTC.

Cos'è un server orario?

Un time server è un dispositivo che riceve e distribuisce una singola sorgente temporale su una rete di computer ai fini della sincronizzazione temporale. Questi dispositivi sono spesso indicati come a Server NTP, Time server NTP, ora del server di rete o time server dedicato.

E NTP?

NTP - Network Time Protocol è un insieme di istruzioni software progettate per trasferire e sincronizzare l'ora attraverso LAN (Local Area Network) o WANS (Wider Area Network). NTP è uno dei più vecchi protocolli noti oggi in uso ed è di gran lunga l'applicazione di sincronizzazione temporale più utilizzata.

Che tempistiche dovrei usare?

Coordinated Universal Time (UTC) è una scala cronologica globale basata sul tempo indicato dagli orologi atomici. UTC non tiene conto dei fusi orari ed è quindi ideale per le applicazioni di rete, in quanto, in linea di principio, sincronizzando una rete con UTC, la si sta effettivamente sincronizzando su ogni altra rete che utilizza UTC.

Da dove viene il tempo da cui riceve il tempo?

Un time server può utilizzare il tempo da qualsiasi luogo come un orologio da polso o un orologio da parete. Tuttavia, qualsiasi amministratore di rete ragionevole sceglierebbe di utilizzare una fonte di tempo UTC per garantire che la rete sia il più precisa possibile. UTC è disponibile da diverse fonti pronte. Il più usato è forse Internet. Esistono molti "server del tempo" su Internet che distribuiscono l'ora UTC. Sfortunatamente, molti non sono affatto precisi nell'usare un'origine dell'ora di Internet, si potrebbe lasciare la rete vulnerabile mentre gli utenti malintenzionati possono sfruttare la porta aperta nel firewall in cui scorre l'informazione temporale.

È molto meglio utilizzare un time server NTP dedicato che riceve il segnale orario UTC esterno alla rete e al firewall. Il modo migliore per farlo è utilizzare i segnali GPS trasmessi dallo spazio o le trasmissioni nazionali di tempo e di frequenza trasmesse da diversi paesi in onde lunghe.

Le reti di computer e Internet hanno cambiato radicalmente il modo in cui viviamo le nostre vite. I computer sono ora in costante comunicazione l'uno con l'altro rendendo possibili transazioni come lo shopping online, la prenotazione del posto e persino l'email.

Tuttavia, tutto questo è possibile solo grazie a sincronizzazione accurata della rete e in particolare l'uso di Network Time Protocol (NTP) utilizzato per garantire che tutte le macchine su una rete stiano funzionando contemporaneamente.

Sincronizzazione dei tempi è fondamentale per le reti di computer. I computer usano il tempo sotto forma di timestamp come unico indicatore per separare due eventi, senza che i computer di sincronizzazione abbiano difficoltà a stabilire l'ordine degli eventi o effettivamente se un evento è successo o meno.

La mancata sincronizzazione di una rete può avere effetti indicibili. Le e-mail possono arrivare prima che vengano inviate (secondo l'orologio del computer), i dati potrebbero andare persi o non essere memorizzati e, soprattutto, l'intera rete potrebbe essere vulnerabile a utenti malintenzionati e persino a truffatori.

Sincronizzazione con NTP è relativamente semplice in quanto la maggior parte dei sistemi operativi ha una versione del protocollo temporale già installata; tuttavia, scegliere un riferimento temporale per sincronizzare è più impegnativo.

UTC (Coordinated Universal Time) è un calendario globale governato da orologi atomici ed è utilizzato da quasi tutte le reti di computer in tutto il mondo. Sincronizzando con UTC una rete di computer sta essenzialmente sincronizzando l'ora della rete con qualsiasi altra rete di computer nel mondo che utilizza l'UTC.

Internet ha molte fonti di UTC disponibili ma i problemi di sicurezza con il firewall indicano che l'unico metodo sicuro per la ricezione di UTC è esternamente. Dedicato time server NTP può farlo utilizzando sia la radio a onde lunghe che le trasmissioni satellitari GPS.

ponte le reti di computer devono essere sincronizzate di qualche grado. Lasciare che gli orologi sui computer di una rete stiano raccontando diverse volte è davvero un problema. Si possono verificare errori di ogni genere, come le e-mail che non arrivano, i dati che si perdono e gli errori che passano inosservati mentre le macchine lottano per dare un senso ai paradossi che il tempo non sincronizzato può causare.

Il problema è che i computer usano il tempo sotto forma di timestamp come unico punto di riferimento tra diversi eventi. Se questi non corrispondono, allora i computer hanno difficoltà a stabilire non solo l'ordine degli eventi, ma anche se gli eventi hanno avuto luogo.

Sincronizzazione di una rete di computer insieme è estremamente semplice, grazie soprattutto al protocollo NTP (Network Time Protocol). NTP è installato sulla maggior parte dei sistemi operativi per computer, inclusi Windows e la maggior parte delle versioni di Linux.

NTP utilizza una singola origine oraria e garantisce che ogni dispositivo sulla rete sia sincronizzato fino a quel momento. Per molte reti questa singola origine temporale può essere qualsiasi cosa, dall'orologio da polso del responsabile IT all'orologio su una delle macchine desktop.

Tuttavia, per le reti che devono comunicare con altre reti, devono fare i conti con transazioni sensibili al fattore tempo o laddove sono richiesti elevati livelli di sicurezza sincronizzazione con una fonte UTC è un must.

Coordinated Universal Time (UTC) è una scala temporale globale utilizzata dall'industria in tutto il mondo. È governato da una costellazione di orologi atomici che lo rendono estremamente preciso (i moderni orologi atomici possono mantenere il tempo per 100 milioni di anni senza perdere un secondo).

Per una sincronizzazione sicura con l'UTC, c'è davvero solo un metodo e quello di usare a time server NTP dedicato. I server NTP online sono utilizzati da alcuni amministratori di rete, ma rischiano non solo l'accuratezza della sincronizzazione, ma anche la sicurezza, poiché gli utenti malintenzionati possono imitare il segnale orario NTP e penetrare nel firewall.

Come dedicato NTP server sono esterni al firewall, basandosi invece sul segnale satellitare GPS o sulle trasmissioni radio specialistiche sono molto più sicuri.

Siamo tutti consapevoli delle differenze nei fusi orari. Chiunque abbia attraversato l'Atlantico o il Pacifico sentirà gli effetti del jet lag causato dal dover regolare i nostri orologi interni. In alcuni paesi, come gli Stati Uniti, esistono diversi fusi orari in un solo paese, il che significa che ci sono diverse ore di differenza di tempo dalla costa orientale all'ovest.

Questa differenza di fuso orario può causare confusione anche se per i residenti dei paesi che si trovano a cavallo di più di un fuso orario si adattano presto alla situazione. Tuttavia, ci sono più tempistiche e differenze di tempo rispetto ai soli fusi orari.

Differenti standard temporali sono stati sviluppati per decenni per far fronte alle differenze di fuso orario e per consentire un singolo standard temporale che anche il mondo intero può sincronizzare. Sfortunatamente da quando sono stati sviluppati gli standard per la prima volta, come British Railway Time e Greenwich Mean Time, sono stati sviluppati altri standard per far fronte a diverse applicazioni.

Uno dei problemi nello sviluppare uno standard di tempo è scegliere su cosa basarlo. Tradizionalmente, tutti i sistemi di tempo sono stati sviluppati sulla rotazione della Terra (24 ore). Tuttavia, seguendo lo sviluppo di orologi atomici, è stato presto scoperto che non esistono due giorni della stessa lunghezza e molto spesso non riescono a superare le ore 24 previste.

Nuovi standard temporali dove poi si sono sviluppati basati su orologi atomici poiché si sono dimostrati molto più affidabili e precisi rispetto all'uso della rotazione terrestre come punto di partenza. Ecco una lista di alcuni degli standard temporali più comuni in uso. Sono divisi in due tipi, quelli che sono basati sulla rotazione terrestre e quelli che sono basati su orologi atomici:

Standard del tempo basati sulla rotazione terrestre
Il vero tempo solare è basato sul giorno solare - è il periodo tra un mezzogiorno solare e il successivo.

Il tempo siderale si basa sulle stelle. Un giorno siderale è il tempo che impiega la Terra per fare una rivoluzione rispetto alle stelle (non al sole).

Tempo medio di Greenwich (GMT) basato su quando il sole è più alto (mezzogiorno) sopra il meridiano principale (spesso chiamato meridiano di Greenwich). Il GMT era un tempo standard internazionale prima dell'avvento di orologi atomici precisi.

Standard del tempo basati su orologi atomici

International Atomic Time (TAI) è lo standard di tempo internazionale da cui vengono calcolati gli standard temporali di seguito, compreso l'UTC. TAI è basato su una costellazione di orologi atomici provenienti da tutto il mondo.

Tempo GPS Anche in base al TAI, l'ora GPS è l'ora indicata dagli orologi atomici a bordo dei satelliti GPS. Originariamente lo stesso di UTC, l'ora GPS è attualmente 17 secondi (precisamente) dietro poiché i secondi 17 sono stati aggiunti a UTC da quando sono stati lanciati i satelliti.
L'UTC (Coordinated Universal Time) è basato sia sul tempo atomico che sul GMT. I secondi di Salto addizionali vengono aggiunti all'UTC per contrastare l'imprecisione della rotazione terrestre, ma il tempo è derivato dal TAI rendendolo accurato.

UTC è la vera cronologia commerciale. I sistemi informatici di tutto il mondo si sincronizzano con l'UTC utilizzando i server di tempo NTP. Questi dispositivi dedicati ricevono il tempo da un orologio atomico (tramite GPS o trasmissioni radio specializzate da organizzazioni come NIST or NPL).