Non importa dove siamo nel mondo, tutti noi abbiamo bisogno di conoscere l'ora ad un certo punto della giornata, ma mentre ogni giorno dura per lo stesso tempo, non importa dove ti trovi sulla Terra, la stessa scala temporale non viene usata globalmente.

L'impraticabilità degli australiani che devono svegliarsi a 17.00 o quelli negli Stati Uniti che devono iniziare a lavorare su 14.00 escluderebbero di citare in giudizio una singola scala temporale, sebbene l'idea sia stata discussa quando il Greenwich è stato nominato il primo meridiano ufficiale (dove la linea di trasmissione è ufficialmente) per il mondo alcuni 125 anni fa.

Mentre l'idea di una scala cronologica globale è stata respinta per le ragioni sopra esposte, è stato successivamente deciso che le linee longitudinali 24 avrebbero diviso il mondo in diversi fusi orari. Questi provengono dal GMT in giro con quelli sul lato opposto del pianeta che sono + 12 ore.

Tuttavia, grazie alla crescita delle comunicazioni globali di 1970, è stata finalmente adottata una scala cronologica universale che è ancora oggi molto utile nonostante molte persone non ne abbiano mai sentito parlare.

UTC, Coordinated Universal Time, è basato sul GMT (Greenwich Meantime) ma è mantenuto da una costellazione di orologi atomici. Conta anche per le variazioni della rotazione terrestre con secondi aggiuntivi noti come "secondi bisestili" aggiunti una volta due volte l'anno per contrastare il rallentamento della rotazione terrestre causata da forze gravitazionali e di marea.

Mentre la maggior parte delle persone non ha mai sentito parlare di UTC o la usa direttamente sulla sua vita in innegabile con reti di computer tutte sincronizzate con UTC tramite NTP time server (Network Time Protocol).

Senza questa sincronizzazione a una singola scala temporale molte delle tecnologie e applicazioni che oggi diamo per scontate sarebbero impossibili. Tutto, dal trading globale su azioni e condivisioni, allo shopping su Internet, alla posta elettronica e ai social network, è reso possibile solo grazie a UTC e NTP time server.

Il segnale DCF 77 è una trasmissione a onde lunghe trasmessa da 77 KHz da Francoforte in Germania. DCF -77 è trasmesso da Physikalisch-Technische Bundesanstalt, il laboratorio nazionale tedesco di fisica.

DCF-77 è un'origine precisa dell'ora UTC ed è generata da orologi atomici che ne assicurano la precisione. DCF-77 è un'utile fonte di tempo che può essere adottata in tutta Europa con tecnologie che richiedono un riferimento temporale preciso.

Orologi radiocontrollati e Network Time Server ricevere il segnale orario e nel caso di time server distribuire questo segnale orario attraverso una rete di computer. La maggior parte della rete di computer utilizza NTP per distribuire il segnale orario DCF 77.

Ci sono vantaggi nell'utilizzare un segnale come DCF per la sincronizzazione dell'ora. DCF è un'onda lunga ed è quindi suscettibile alle interferenze di altri dispositivi elettrici, ma può penetrare negli edifici che danno al segnale DCF un vantaggio rispetto a quell'altra fonte di tempo UTC generalmente disponibile - GPS (Global Positioning System) - che richiede una visione aperta del cielo per ricevere trasmissioni satellitari.

Altri segnali radio a onde lunghe sono disponibili in altri paesi simili a DCF-77. Nel Regno Unito il segnale MSF -60 viene trasmesso da NPL (National Physical Laboratory) dalla Cumbria mentre negli Stati Uniti, il NIST (National Institute of Standards and Time) trasmette il segnale WVBB da Boulder, in Colorado.

NTP time server sono un metodo efficiente per ricevere queste trasmissioni a onda lunga e quindi utilizzare il time code come sorgente di sincronizzazione. NTP server può ricevere DCF, MSF e WVBB e molti di loro sono anche in grado di ricevere il segnale GPS.

Fin dai primi giorni della rivoluzione industriale, quando le linee ferroviarie e il telegrafo si estendevano attraverso i fusi orari, divenne chiaro che era necessario un lasso di tempo globale che consentisse di usare lo stesso tempo, indipendentemente da dove ti trovassi nel mondo.

Il primo tentativo in un tempo globale è stato GMT - Nel frattempo a Greenwich. Questo era basato sul meridiano di Greenwich dove il sole è direttamente sopra a 12 a mezzogiorno. Il GMT è stato scelto, principalmente per l'influenza dell'impero britannico sul resto del mondo.

Altri tempi erano stati sviluppati come British Railway Time, ma GMT era la prima volta che un sistema di tempo veramente globale veniva usato in tutto il mondo.

Il GMT rimase come la scala temporale globale nella prima metà del XX secolo, sebbene la gente iniziò a fare riferimento a UT (Universal Time).

Tuttavia, quando gli orologi atomici furono sviluppati nella metà del XX secolo, divenne presto chiaro che GMT non era abbastanza accurato. Per rappresentare questi nuovi cronometri accurati, era auspicabile una scala temporale globale basata sul tempo indicato dagli orologi atomici.

L'International Atomic Time (TAI) fu sviluppato per questo scopo ma presto divennero evidenti problemi nell'uso di orologi atomici.

Si pensava che la rivoluzione della Terra sul suo asse fosse esattamente una 24 ore. Ma grazie agli orologi atomici è stato scoperto che lo spin della Terra varia e dal momento che gli 1970 hanno rallentato. Questo rallentamento della rotazione terrestre doveva essere tenuto in conto altrimenti le discrepanze potrebbero accumularsi e la notte andrebbe lentamente alla deriva nel giorno (anche se in molti millenni).

Coordinated Universal Time è stato sviluppato per contrastare questo. Basato su TAI e GMT, UTC consente il rallentamento della rotazione della Terra aggiungendo secondi bisestili ogni anno o due (e talvolta due volte l'anno).

UTC è ora un vero calendario globale ed è adottato da nazioni e tecnologie in tutto il mondo. Le reti di computer sono sincronizzate con UTC tramite Network Time Server e usano il protocollo NTP per garantire la precisione.

Gli orologi atomici sono una meraviglia rispetto ad altre forme di cronometristi. Ci vorrebbe più di 100,000 anni per un orologio atomico per perdere un secondo di tempo, il che è sconcertante soprattutto quando lo si confronta con orologi digitali e meccanici che possono andare alla deriva così tanto in un giorno.

Ma orologi atomici non sono strumenti pratici da avere in giro per l'ufficio o casa. Sono ingombranti, costosi e richiedono condizioni di laboratorio per funzionare in modo efficace. Ma fare uso di un orologio atomico è abbastanza semplice, specialmente come i guardiani del tempo atomici NIST (Istituto nazionale degli standard e del tempo) e NPL (National Physical Laboratory) ha trasmesso il tempo raccontato dai loro orologi atomici sulla radio a onde corte.

Il NIST trasmette il suo segnale, noto come WWVB da Boulder, in Colorado, ed è trasmesso su una frequenza estremamente bassa (60,000 Hz). Le onde radio provenienti dalla stazione WWVB possono coprire tutti gli Stati Uniti continentali oltre a gran parte del Canada e dell'America centrale.

Il segnale NPL viene trasmesso in Cumbria nel Regno Unito e viene trasmesso lungo frequenze simili. Questo segnale, noto come MSF, è disponibile in gran parte del Regno Unito e sistemi simili sono disponibili in altri paesi come Germania, Giappone e Svizzera.

Gli orologi atomici radiocontrollati ricevono questi segnali a onda lunga e si correggono in base a qualsiasi deriva rilevata dall'orologio. Le reti di computer sfruttano anche questi segnali di orologi atomici e utilizzano il protocollo NTP (Network Time Protocol) e dedicato NTP time server sincronizzare centinaia e migliaia di computer diversi.

Sebbene siano disponibili diversi protocolli per la sincronizzazione dell'ora, la maggior parte del tempo di rete viene sincronizzata utilizzando entrambi NTP o SNTP.

Network Time Protocol (NTP) e Simple Network Time Protocol (SNTP) sono presenti sin dall'inizio di Internet (e nel caso di NTP, diversi anni prima) e sono di gran lunga i più diffusi e diffusi protocolli di sincronizzazione temporale.

Tuttavia, la differenza tra i due è minima e decidere quale sia il protocollo migliore per a NTP Time Server o una particolare applicazione di sincronizzazione dell'ora può essere fastidiosa.

Come suggerisce il nome, SNTP è una versione semplificata del Network Time Protocol ma viene spesso posta la domanda: "qual è esattamente la differenza?"

La principale differenza tra le due versioni del protocollo è nell'algoritmo che viene utilizzato. L'algoritmo di NTP può interrogare più orologi di riferimento e calcolare quale è il più preciso.

Uso SNTP per dispositivi con bassa elaborazione: è adatto a macchine meno potenti, non richiede l'elevata precisione di NTP. NTP può anche monitorare qualsiasi offset e jitter (piccole variazioni nella forma d'onda derivanti da fluttuazioni di tensione, vibrazioni meccaniche o altre fonti) mentre SNTP no.

Un'altra importante differenza sta nel modo in cui i due protocolli si adattano a qualsiasi deriva nei dispositivi di rete. NTP accelera o rallenta un orologio di sistema per far corrispondere il tempo dell'orologio di riferimento che entra nel Server NTP (rotazione) mentre SNTP semplicemente fa avanzare o retrocedere l'orologio di sistema.

Questo passaggio del tempo di sistema può causare potenziali problemi con applicazioni sensibili al fattore tempo, in particolare la fase è piuttosto ampia.

L'NTP viene utilizzato quando la precisione è importante e quando le applicazioni critiche nel tempo dipendono dalla rete. Tuttavia, il suo complesso algoritmo non è adatto a macchine semplici oa quelle con processori meno potenti. D'altra parte, l'SNTP è più adatto per questi dispositivi più semplici poiché richiede meno risorse del computer, tuttavia non è adatto per dispositivi in ​​cui la precisione è critica o in cui le applicazioni critiche per il tempo sono dipendenti dalla rete.

L'approvvigionamento dell'orario corretto per la sincronizzazione della rete è possibile solo grazie agli orologi atomici. Rispetto ai dispositivi di temporizzazione standard e orologio atomico è milioni di volte più accurato con gli ultimi design che forniscono un tempo preciso entro un secondo negli anni 100,000.

Gli orologi atomici usano la risonanza invariabile degli atomi durante diversi stati energetici per misurare il tempo fornendo una zecca atomica che si verifica quasi 9 miliardi di volte al secondo nel caso dell'atomo di cesio. In effetti la risonanza del cesio è ora la definizione ufficiale di un secondo che è stato adottato dal Sistema internazionale di unità (SI).

Gli orologi atomici sono gli orologi di base usati per il tempo internazionale, UTC (Coordinated Universal Time). E forniscono anche la base per NTP server sincronizzare reti di computer e tecnologie sensibili al tempo come quelle utilizzate dal controllo del traffico aereo e altre applicazioni sensibili al tempo ad alto livello.

Trovare una sorgente di clock atomico di UTC è una procedura semplice. In particolare con la presenza di fonti di tempo online come quelle fornite da Microsoft e il Istituto nazionale per gli standard e tempo (windows.time.com e nist.time.gov).

Tuttavia, questi NTP server sono quelli che sono noti come dispositivi 2 di uno strato, il che significa che sono collegati a un altro dispositivo che a sua volta ottiene il tempo da un orologio atomico (in altre parole una sorgente di seconda mano di UTC).

Sebbene l'accuratezza di questi server 2 sia insindacabile, può essere influenzata dalla distanza del client dai server del tempo, anche al di fuori del firewall, il che significa che qualsiasi comunicazione con un server di riferimento orario richiede un UDP (User Datagram Protocol) aperto. porta per consentire la comunicazione.

Ciò può causare vulnerabilità nella rete e non viene utilizzato per questo motivo in qualsiasi sistema che richiede una sicurezza completa. Un metodo più sicuro (e affidabile) per la ricezione di UTC consiste nell'utilizzare un servizio dedicato NTP time server. Questi dispositivi di sincronizzazione dell'ora ricevono il tempo direttamente dagli orologi atomici trasmessi su onde lunghe da luoghi come NIST o NPL (National Physical Laboratory - UK). In alternativa, l'UTC può essere derivata dal segnale GPS trasmesso dalla costellazione di satelliti nella rete GPS (Global Positioning System).

Uno dei più del mondo orologi atomici precisi deve essere lanciato in orbita e collegato alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) grazie ad un accordo firmato dall'agenzia spaziale francese.

L'orologio atomico PHARAO (Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite) è attaccato all'ISS nel tentativo di testare in modo più accurato la teoria di Einstein relativamente all'aumento dell'accuratezza del tempo universale coordinato (UTC) tra altri esperimenti di geodesia.

PHARAO è un orologio atomico al cesio di nuova generazione con una precisione che corrisponde a meno di un secondo di deriva ogni anno 300,000. PHARAO sarà lanciato dall'Agenzia spaziale europea (ESA) in 2013.

Gli orologi atomici sono i dispositivi di cronometraggio più precisi a disposizione dell'umanità, ma sono suscettibili di cambiamenti nell'attrazione gravitazionale, come previsto dalla teoria di Einstein, poiché il tempo stesso viene bloccato dall'attrazione della Terra. Posizionando questo accurato orologio atomico in orbita, l'effetto della gravità terrestre viene ridotto, consentendo a PHARAO di essere più preciso dell'orologio terrestre.

Mentre orologi atomici non sono nuovi in ​​orbita, come molti satelliti; anche la rete GPS (Global Positioning System) contiene orologi atomici, tuttavia, PHARAO sarà uno degli orologi più precisi mai lanciati nello spazio, consentendone l'utilizzo per analisi molto più dettagliate.

Gli orologi atomici sono in circolazione dagli 1960, ma il loro crescente sviluppo ha spianato la strada a tecnologie sempre più avanzate. Gli orologi atomici costituiscono la base di molte moderne tecnologie dalla navigazione satellitare per consentire alle reti di computer di comunicare efficacemente in tutto il mondo.

Reti di computer ricevere segnali orari da orologi atomici via NTP time server (Network Time Protocol) che può sincronizzare accuratamente una rete di computer in pochi millisecondi di UTC.

C'è una certa ironia nel fatto che il computer che si trova sul desktop e che potrebbe costare tanto quanto lo stipendio mensile avrà un orologio a bordo meno preciso di un orologio da polso economico acquistato in una stazione di benzina o di benzina.

Il problema non è che i computer siano particolarmente realizzati con componenti di temporizzazione a basso costo, ma che qualsiasi cronometraggio serio su un PC può essere raggiunto senza oscillatori costosi o avanzati.

Gli oscillatori di temporizzazione integrati sulla maggior parte dei PC sono in realtà solo un backup per mantenere sincronizzato l'orologio del computer quando il PC è spento o quando le informazioni sulla temporizzazione della rete non sono disponibili.

Nonostante questi orologi di bordo inadeguati, i tempi su una rete di PC possono essere raggiunti con precisione millisecondo e una rete sincronizzata con la scala temporale globale UTC (Coordinated Universal Time) non dovrebbe andare alla deriva.

Il motivo per cui questo alto livello di precisione e sincronicità può essere raggiunto senza costosi oscillatori è che i computer possono utilizzare il protocollo di sincronizzazione della rete (NTP) per trovare e mantenere l'ora esatta.

NTP è un algoritmo che distribuisce un'unica fonte di tempo; questo può essere generato dall'orologio di bordo di un PC - anche se questo vedrebbe ogni macchina sulla rete andare alla deriva mentre l'orologio stesso si sposta - Una soluzione molto migliore è usare NTP per distribuire una fonte di tempo stabile e accurata, e più preferibilmente per reti che conducono affari attraverso Internet, una fonte di UTC.

Il metodo più semplice per ricevere l'UTC, che è mantenuto fedele da una costellazione di orologi atomici in tutto il mondo, è utilizzare un time server NTP dedicato. I server NTP utilizzano segnali satellitari GPS (Global Positioning System) o trasmissioni radio a onde lunghe (generalmente trasmessi da laboratori nazionali di fisica come NPL o NIST).

Una volta ricevuto il Server NTP distribuisce la sorgente di temporizzazione attraverso la rete e controlla costantemente ogni deriva per ogni macchina (in sostanza, la macchina in rete contatta il server come client e le informazioni vengono scambiate via TCP / IP.

Ciò rende obsoleti gli orologi di bordo dei computer stessi, anche se le macchine vengono inizialmente avviate o se c'è stato un ritardo nel contattare Server NTP (se è giù o c'è un guasto temporaneo), l'orologio di bordo viene utilizzato per mantenere il tempo fino a quando la sincronizzazione completa è di nuovo ottenibile.

Il tempismo sta diventando sempre più cruciale per i sistemi informatici. Ora è quasi impossibile che una rete di computer funzioni senza sincronizzazione con l'UTC (Coordinated Universal Time). E persino le singole macchine utilizzate in casa sono ora dotate di sincronizzazione automatica. L'ultima versione di Windows, ad esempio, Windows 7, si collega automaticamente a un'origine temporale (sebbene questa applicazione possa essere disattivata manualmente accedendo alle preferenze di ora e data).

L'inclusione di questi strumenti di sincronizzazione automatica sui più recenti sistemi operativi è un'indicazione di quanto siano diventate importanti le informazioni temporali e quando si considerano i tipi di applicazioni e transazioni attualmente condotte su Internet non è una sorpresa.

Internet banking, prenotazioni online, aste su Internet e persino e-mail possono essere affidati a tempi precisi. I computer utilizzano timestamp come unico punto di riferimento che devono identificare quando e se una transazione si è verificata. Gli errori nelle informazioni sui tempi possono causare indicibili errori e problemi, in particolare con il debug.

Internet è pieno di time server con oltre un migliaio di fonti di tempo disponibili per la sincronizzazione online comunque; la precisione e l'utilità di queste fonti online di tempo UTC variano e lasciare un TCP / IP aperto nel firewall per consentire che le informazioni sulla tempistica possano lasciare un sistema vulnerabile.

Per i sistemi di rete in cui la tempistica non è solo cruciale, ma dove la sicurezza è anche un problema fondamentale, Internet non è una fonte preferita per ricevere le informazioni UTC e una fonte esterna è necessaria.

Connettere una rete NTP ad una fonte esterna di tempo UTC è relativamente semplice se a ora del server di rete si usa. Questi dispositivi che sono spesso indicati come NTP server, utilizzare gli orologi atomici a bordo di satelliti GPS (Global Positioning System) o trasmissioni a onde lunghe trasmessi da luoghi come NIST or NPL.

NTP server sono dispositivi essenziali per la sincronizzazione dell'ora della rete del computer. Garantire che una rete coincida con l'UTC (Coordinated Universal Time) è vitale nelle comunicazioni moderne come Internet ed è la funzione primaria del ora del server di rete (Server NTP).

Come suggerisce il nome, questi time server utilizzano il protocollo NTP (Network Time Protocol) per gestire le richieste di sincronizzazione. NTP è già installato in molti sistemi operativi e la sincronizzazione è possibile senza un server NTP utilizzando un'origine ora Internet, questo può essere non sicuro e inaccurato per molte esigenze di rete.

Network Time Server ricevere un segnale orario molto più accurato e sicuro. Esistono due metodi per ricevere l'ora utilizzando un server orario: utilizzando la rete GPS o ricevendo trasmissioni radio a onde lunghe.

Entrambi questi metodi di ricezione dell'orario sono sicuri in quanto esterni a qualsiasi firewall di rete. Sono anche accurati in quanto entrambe le fonti di tempo sono generate direttamente dagli orologi atomici piuttosto che da un servizio orario Internet che sono normalmente Dispositivi NTP collegato a un orologio atomico di terze parti.

La rete GPS fornisce una fonte ideale di tempo per i server NTP poiché i segnali sono disponibili ovunque. L'unico lato negativo dell'uso della rete GPS è che è necessaria una vista del cielo per il collegamento a un satellite.

Le fonti di tempo di riferimento radio sono più flessibili in quanto il segnale a onde lunghe può essere ricevuto all'interno. Hanno una forza limitata e non tutti i paesi hanno un segnale orario, anche se alcuni segnali come il DCF tedesco e il WVBB USA sono disponibili negli stati confinanti.