Gli orologi atomici hanno avuto un'enorme influenza sulla nostra vita moderna con molte delle tecnologie che hanno rivoluzionato il modo in cui viviamo le nostre vite facendo affidamento sulle loro abilità di conservazione del tempo ultra precise.

Gli orologi atomici sono molto diversi dagli altri cronometri; un normale orologio o orologio manterrà l'ora in modo abbastanza preciso ma perderà secondi o due al giorno. D'altro canto, un orologio atomico non perderà un secondo in milioni di anni.

In effetti è giusto dire che un orologio atomico non misura il tempo ma è il fondamento su cui basiamo le nostre percezioni del tempo. Lasciatemi spiegare, il tempo, come ha dimostrato Einstein, è relativo e l'unica costante nell'universo è la velocità della luce (sebbene sia un vuoto).

Misurare il tempo con una precisione reale è quindi difficile, perché anche la gravità della Terra distorce il tempo, rallentandolo. È anche quasi impossibile basare il tempo su qualsiasi punto di riferimento. Storicamente abbiamo sempre usato la rivoluzione della terra e il riferimento ai corpi celesti come base per il nostro tempo che racconta (24 ore in un giorno = una rivoluzione della Terra, 365 giorni = una rivoluzione della terra intorno al Sole ecc.).

Sfortunatamente la rotazione della Terra non è un preciso riferimento per basare il nostro tempo. La terra rallenta e accelera nella sua rivoluzione, il che significa che alcuni giorni sono più lunghi di altri.

Gli orologi atomici tuttavia, utilizzava la risonanza degli atomi (normalmente il cesio) in particolari stati energetici. Poiché questi atomi vibrano a frequenze esatte (o un numero esatto di volte) questo può essere usato come base per raccontare il tempo. Quindi, dopo lo sviluppo dell'orologio atomico, il secondo è stato definito come oltre 9 miliardi di "tick" di risonanza dell'atomo di cesio.

La natura ultra precisa degli orologi atomici è alla base di tecnologie come la navigazione satellitare (GPS), il controllo del traffico aereo e il commercio via Internet. È possibile utilizzare la natura precisa degli orologi atomici per sincronizzare anche le reti di computer. Tutto ciò che serve è a NTP time server (Network Time Protocol).
NTP server ricevere il tempo dagli orologi atomici tramite un segnale di trasmissione o la rete GPS, quindi distribuirlo tra una rete assicurando che tutti i dispositivi abbiano esattamente lo stesso tempo ultra preciso.

Ora ci sono tante auto sulla strada quante sono le famiglie e ci vuole solo un breve viaggio durante l'ora di punta per capire che questa affermazione è probabilmente vera.

La congestione è un problema enorme nelle nostre città e città e controllare questo traffico e mantenerlo in movimento è uno degli aspetti più essenziali per ridurre la congestione. La sicurezza è anche una preoccupazione per le nostre strade poiché le possibilità che tutti quei veicoli che viaggiano senza picchiarsi occasionalmente siano vicine allo zero, ma il problema può essere esemplificato da una cattiva gestione del traffico.

Quando si tratta di controllare i flussi di traffico delle nostre città non esiste un'arma più grande dell'umile semaforo. In alcune città questi dispositivi sono semplici luci temporizzate che fermano il traffico in un modo e ne consentono l'altro e viceversa.

Tuttavia, il potenziale del modo in cui i semafori possono ridurre la congestione viene ora realizzato e grazie alla sincronizzazione in millisecondi resa possibile con NTP server ora sta riducendo drasticamente la congestione è alcune delle principali città del mondo.

Piuttosto che semplici segmenti temporizzati di verde, ambra e rosso, i semafori possono rispondere alle esigenze della strada, consentendo a più automobili di muoversi in una direzione e riducendola in altre. Possono anche essere utilizzati in combinazione tra loro consentendo passaggi di luce verde per le auto nelle principali rotte.

Tuttavia, tutto questo è possibile solo se il sistema di semafori in tutta la città è sincronizzato insieme e ciò può essere raggiunto solo con a NTP time server.

NTP (Network Time Protocol) è semplicemente un algoritmo ampiamente utilizzato ai fini della sincronizzazione. UN Server NTP riceverà un segnale orario da una sorgente precisa (normalmente un orologio atomico) e il software NTP lo distribuirà tra tutti i dispositivi su una rete (in questo caso i semafori).

La Server NTP controllerà continuamente l'ora su ciascun dispositivo e assicurerà che corrisponda al segnale orario, assicurando che tutti i dispositivi (semafori) siano perfettamente sincronizzati tra loro, consentendo di gestire l'intero sistema a semaforo come un sistema di gestione del traffico unico e flessibile piuttosto che singole luci casuali .

La NTP time server (Network Time Protocol) è uno strumento essenziale per mantenere sincronizzate le reti. Senza un'adeguata sincronizzazione, le reti di computer possono essere lasciate vulnerabili a minacce alla sicurezza, perdita di dati, frodi e potrebbero non essere in grado di interagire con altre reti in tutto il mondo.

Le reti di computer sono normalmente sincronizzate con la scala cronologica globale UTC (Coordinated Universal Time) che consente loro di comunicare in modo efficiente con altre reti che eseguono anche UTC.

Mentre le fonti di orario UTC sono disponibili su Internet, queste non sono sicure (essendo al di fuori del firewall) e molte sono troppo lontane per fornire una precisione adeguata o sono troppo imprecise per cominciare.

I metodi più sicuri per la ricezione di una fonte di tempo UTC sono di utilizzare un dedicato NTP Time Server. Questi dispositivi possono ricevere un segnale orario sicuro e preciso sia dalla rete GPS (Global Positioning System) disponibile in tutto il mondo con una buona vista del cielo o attraverso la trasmissione radio specializzata trasmessa dai laboratori nazionali di fisica.

Negli Stati Uniti l'Istituto nazionale per gli standard e il tempo (NIST) trasmette un segnale orario da vicino a Fort Collins, in Colorado. Il segnale, noto come WWVB può essere ricevuto in tutto il Nord America (comprese molte parti del Canada) e fornisce un metodo accurato e sicuro per la ricezione di UTC.

Poiché il segnale deriva dagli orologi atomici situati nel sito di Fort Collins, WWVB è un metodo estremamente accurato per sincronizzare il tempo ed è anche sicuro poiché un time server NTP dedicato funge da fonte esterna.

La sicurezza è spesso l'aspetto più preoccupato della gestione di una rete di computer. Mantenere gli utenti indesiderati fuori mentre consente agli utenti di accedere alle applicazioni di rete è un lavoro a tempo pieno. Eppure molti amministratori di rete non prestano attenzione a uno degli aspetti più cruciali per mantenere una rete sicura - la sincronizzazione temporale.

Sincronizzazione oraria non è solo importante, ma è di vitale importanza per la sicurezza della rete, eppure è sbalorditivo il modo in cui molti amministratori di rete non lo rispettano o non riescono a sincronizzare correttamente i loro sistemi.

Assicurare lo stesso orario e l'ora esatta (idealmente UTC - Coordinated Universal Time) è su ogni macchina di rete è essenziale in quanto i ritardi possono essere una porta aperta per gli hacker per scivolare inosservati e ciò che è peggio se le macchine vengono hackerate non funzionano nello stesso tempo può essere quasi impossibile da rilevare, riparare e ottenere rete di backup e in esecuzione.

Tuttavia, la sincronizzazione dell'ora è uno dei compiti più semplici da utilizzare, in particolare poiché la maggior parte dei sistemi operativi ha una versione del protocollo NTP temporale (Network Time Protocol).

Trovare un time server preciso può a volte essere problematico, in particolare se la rete è sincronizzata su Internet in quanto ciò può sollevare altri problemi di sicurezza come avere una porta aperta nel firewall e una mancanza di autenticazione possibile da parte di NTP per garantire che il segnale sia attendibile.

Tuttavia, un metodo più semplice per la sincronizzazione dell'orario, sia accurato che sicuro, consiste nell'utilizzare un servizio dedicato NTP time server (noto anche come server di rete). Un Server NTP prenderà un segnale orario direttamente dal GPS o dall'ora nazionale e dalle trasmissioni radio di frequenza emesse da organizzazioni come NIST or NPL.

Usando un dedicato Server NTP la rete diventerà molto più sicura e se succede il peggio e il sistema diventa vittima di utenti malintenzionati, allora avere una rete sincronizzata farà sì che sia facilmente risolvibile.

UTC (Coordinated Universal Time) è la scala cronologica globale del mondo e ha sostituito il vecchio standard GMT (Greenwich Meantime) negli 1970.

Mentre GMT era basato sul movimento del Sole, l'UTC si basa sul tempo indicato da orologi atomici anche se è mantenuto in linea con GMT con l'aggiunta di "Leap Seconds" che compensa il rallentamento della rotazione della Terra permettendo sia all'UTC sia al GMT di correre fianco a fianco (il GMT viene spesso erroneamente definito come UTC - sebbene non ci sia effettivamente differenza non importa davvero).

Nell'ambito del computing, UTC consente alle reti di computer di tutto il mondo di sincronizzarsi allo stesso tempo, rendendo possibili transazioni sensibili in termini di tempo da tutto il mondo. La maggior parte delle reti di computer utilizzate è dedicata Network Time Server per sincronizzarsi con un'origine ora UTC. Questi dispositivi utilizzano il protocollo NTP (Network Time Protocol) per distribuire il tempo attraverso le reti e controllano continuamente per assicurarsi che non vi sia alcuna deriva.

L'unico dilemma nell'usare un dedicato NTP time server sta selezionando da dove viene la fonte temporale da cui dipende il tipo di Server NTP tu richiedi Ci sono davvero tre posti in cui una fonte di tempo UTC può essere facilmente localizzata.

Il primo è internet. Nell'utilizzare una fonte di tempo internet come time.nist.gov o time.windows.com è dedicato Server NTP non è necessariamente richiesto in quanto la maggior parte dei sistemi operativi ha già installata una versione di NTP (in Windows è sufficiente fare doppio clic sull'icona dell'orologio per visualizzare le opzioni di orario internet).

*Va notato che Microsoft, Novell e altri sconsigliano vivamente di utilizzare le fonti di tempo internet se la sicurezza è un problema. Le origini dell'orario Internet non possono essere autenticate dall'NTP e sono fuori dal firewall, il che può portare a minacce alla sicurezza.

Il secondo metodo è usare a GPS server NTP; questi dispositivi utilizzano il segnale GPS (più comunemente usato per la navigazione satellitare) che in realtà è un codice temporale generato da un orologio atomico (proveniente da bordo del satellite). Mentre questo segnale è disponibile in qualsiasi parte del mondo, un'antenna GPS ha bisogno di una visione chiara del cielo, che è l'unico inconveniente nell'uso del GPS.

In alternativa, molti laboratori nazionali di fisica di paesi come NIST negli Stati Uniti e NPL nel Regno Unito, trasmettono un segnale orario dai loro orologi atomici. Questi segnali possono essere raccolti con una radio referenziata Server NTP sebbene questi segnali siano limitati e vulnerabili alle interferenze e alla topografia locali.

La rete GPS (Global Positioning System) è comunemente nota come sistema di navigazione satellitare. Tuttavia, in realtà trasmette un segnale orario ultra preciso da un orologio atomico di bordo.

Quei pionieri cronologici a NIST hanno collaborato con l'Università del Colorado e hanno sviluppato l'orologio atomico più preciso al mondo fino ad oggi. L'orologio a base di stronzio è quasi due volte più preciso degli attuali orologi al cesio usati per governare UTC (Coordinated Universal Time) in quanto perde solo un secondo ogni 300 milioni di anni.

A base di stronzio orologi atomici vengono ora visti come la via da percorrere nel cronometraggio poiché sono ottenibili livelli superiori di accuratezza che non sono possibili con l'atomo di cesio. Gli orologi di stronzio, come i loro predecessori, agiscono sfruttando la vibrazione naturale degli atomi, ma altamente coerente.

Tuttavia, queste nuove generazioni di orologi utilizzano raggi laser e temperature estremamente basse prossime allo zero assoluto per controllare gli atomi e si spera che sia un passo avanti nella creazione di un orologio perfettamente preciso.

Questa estrema precisione può sembrare un passo troppo lungo e inutile, ma gli usi per tale precisione sono molti e quando si considerano le tecnologie sviluppate basate sulla prima generazione di orologi atomici come la navigazione GPS, Server NTP sincronizzazione e trasmissione digitale un nuovo mondo di tecnologia entusiasmante basato su questi nuovi orologi potrebbe essere proprio dietro l'angolo.

Mentre attualmente la scala cronologica globale del mondo, UTC, si basa sul tempo raccontato da una costellazione di orologi al cesio (e incidentalmente anche la definizione di un secondo come poco più di 9 miliardi di zecche al cesio), si pensa che quando il Comitato consultivo per Tempo e frequenza presso il Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) dopo si incontrerà discuterà se fare queste prossime generazioni di orologi atomici il nuovo standard.

Tuttavia, gli orologi di stronzio non sono l'unico metodo di tempo altamente preciso. L'anno scorso un orologio quantistico, sviluppato anche al NIST, ha gestito l'accuratezza di 1 secondo in 1 miliardi di anni. Tuttavia, questo tipo di orologio non può essere monitorato direttamente e richiede uno schema più complesso per monitorare il tempo.

A ora del server di rete può essere uno dei dispositivi più cruciali su una rete di computer poiché i timestamp sono vitali per la maggior parte delle applicazioni di computer dall'invio e dalla posta elettronica al debug di una rete.

Piccole inesattezze in un timestamp possono causare il caos su una rete, dalle e-mail che arrivano prima che siano state inviate tecnicamente, a lasciare un intero sistema vulnerabile alle minacce alla sicurezza e persino alle frodi.

Tuttavia, un server orario di rete è valido solo come l'ora sorgente a cui si sincronizza. Molti amministratori di rete scelgono di ricevere un codice di temporizzazione da Internet, tuttavia, molte fonti di orario Internet sono del tutto imprecise e spesso troppo lontane da un cliente per fornire un'accuratezza reale.

Inoltre, le fonti temporali basate su Internet non possono essere autenticate. L'autenticazione è una misura di sicurezza utilizzata da NTP (Network Time Protocol che controlla il time server di rete) per garantire che il time server sia esattamente quello che dice di essere).

Per garantire che il tempo esatto sia mantenuto, è fondamentale selezionare una sorgente temporale sicura e accurata. Esistono due metodi che possono garantire una precisione al millesimo di secondo (tempo universale coordinato - una scala cronologica globale basata sul tempo indicato dagli orologi atomici).

Il primo consiste nell'utilizzare una trasmissione nazionale specializzata in tempo e frequenza trasmessa in diversi paesi tra cui Regno Unito, Stati Uniti, Germania, Francia e Giappone. Sfortunatamente queste trasmissioni non possono essere rilevate ovunque, ma il secondo metodo consiste nell'utilizzare il segnale di temporizzazione trasmesso dalla rete GPS che è disponibile letteralmente ovunque sulla faccia del pianeta.

A ora del server di rete userà questo codice temporale e sincronizzerà un'intera rete utilizzando NTP, motivo per cui vengono spesso indicati come a Server NTP or NTP time server. NTP regola continuamente gli orologi della rete assicurandosi che non ci sia una deriva.

Attualmente esiste solo un Global Navigation Satellite System (GNSS) il NAVSTAR GPS che è stato aperto per uso civile dal 1980 recente.

Più comunemente, il Sistema GPS è pensato per fornire informazioni di navigazione che consentono a piloti, marinai e piloti di individuare la loro posizione in qualsiasi parte del mondo.

Infatti, l'unica informazione trasmessa da un satellite GPS è il tempo generato dall'orologio atomico interno dei satelliti. Questo segnale di cronometraggio è così preciso che un ricevitore GPS può utilizzare il segnale di tre satelliti e localizzare la posizione entro pochi metri, calcolando il tempo impiegato da ciascun segnale preciso per arrivare.

Attualmente a GPS server NTP può utilizzare queste informazioni di temporizzazione per sincronizzare intere reti di computer per fornire precisione entro pochi millisecondi.

Tuttavia, l'Unione europea sta attualmente lavorando al sistema di navigazione satellitare globale europeo chiamato Galileo, che rivaleggia con la rete GPS fornendo le proprie informazioni su tempi e posizione.

Tuttavia, Galileo è progettato per essere interoperabile con il GPS, ovvero con un GPS corrente Server NTP sarà in grado di ricevere entrambi i segnali, anche se potrebbero essere necessarie alcune regolazioni del software.

Questa interoperabilità fornirà una maggiore accuratezza e potrebbe rendere obsolete le trasmissioni radiofoniche nazionali in termini di tempo e frequenza, in quanto non saranno in grado di produrre un'accuratezza comparabile.

Inoltre, la Russia, la Cina e l'India stanno attualmente pianificando i propri sistemi GNSS che potrebbero fornire una precisione ancora maggiore. Il GPS ha già rivoluzionato il modo in cui il mondo funziona non solo consentendo un posizionamento preciso ma permettendo anche all'intero globo di sincronizzarsi con la stessa scala temporale utilizzando un GPS server NTP. Si prevede che ulteriori progressi tecnologici emergeranno non appena la prossima generazione di GNSS inizierà le loro trasmissioni.

La sincronizzazione della rete di computer è essenziale nel mondo moderno. Molte delle reti di computer del mondo sono tutte sincronizzate con la stessa scala temporale globale UTC (Coordinated Universal Time).

Governare la sincronizzazione del protocollo NTP (Network Time Protocol) viene utilizzato nella maggior parte dei casi in quanto è in grado di sincronizzare in modo affidabile una rete a pochi millisecondi rispetto all'ora UTC.

Tuttavia, la precisione della sincronizzazione temporale dipende esclusivamente dalla precisione di qualsiasi riferimento temporale selezionato per la distribuzione NTP e qui si trova uno degli errori fondamentali nella sincronizzazione delle reti di computer.

Molti amministratori di rete si affidano ai riferimenti orari di Internet come origine dell'ora UTC, tuttavia, a parte i rischi per la sicurezza che pongono (essendo come se si trovassero dalla parte sbagliata di un firewall di rete) ma anche la loro accuratezza non può essere garantita e gli studi recenti hanno trovato meno della metà di essi fornisce alcuna accuratezza utile a tutti.

Per un metodo sicuro, accurato e affidabile di UTC ci sono davvero solo due scelte. Utilizzare il segnale orario dalla rete GPS o affidarsi alle trasmissioni a onde lunghe trasmesse dai laboratori nazionali di fisica come NPL e NIST.

Per selezionare quale metodo sia il migliore, l'unico fattore da considerare è la posizione del file Server NTP cioè ricevere il segnale orario.

Il GPS è il più flessibile in quanto il segnale è disponibile letteralmente ovunque sul pianeta, ma l'unico lato negativo del segnale è che un'antenna GPS deve essere situata sul tetto in quanto ha bisogno di una chiara visione del cielo. Questo potrebbe rivelarsi problematico se il ora del server si trova nei piani inferiori di un raschietto del cielo, ma nel complesso più utenti di Ora GPS i segnali scoprono che sono molto affidabili e incredibilmente accurati.

Se il GPS non è pratico, l'ora e le frequenze nazionali forniscono un metodo altrettanto preciso e sicuro di tempo UTC. Tuttavia, questi segnali a onda lunga non vengono trasmessi da ogni paese, sebbene il segnale US WWVB trasmesso dal NIST in Colorado sia disponibile nella maggior parte del Nord America, incluso il Canada.

Ci sono varie versioni di questo segnale trasmesse in tutta Europa, incluso il tedesco DCF e il Regno Unito MSF che risultano essere i più affidabili e popolari. Questi segnali possono spesso essere rilevati al di fuori dei confini della nazione, anche se va notato che le trasmissioni a onde lunghe sono vulnerabili alle interferenze locali e alla topografia.

Per la massima tranquillità, doppio sistema NTP server che ricevono segnali sia dal laboratorio GPS sia dai laboratori nazionali di fisica, anche se tendono ad essere un po 'più costosi dei singoli sistemi, anche se l'utilizzo di più di un segnale temporale li rende doppiamente affidabili.