Noggrann tid är så viktig för moderna datorsystem att det nu är otänkbart för vilket nätverk som helst som administrerar för att konfigurera ett datorsystem utan hänsyn till synkronisering.

Se till att alla maskiner kör en exakt och exakt tid och att hela nätverket är synkroniserat tillsammans, kommer att förhindra problem som uppstår som dataförlust, misslyckande av tidskänsliga transaktioner och aktivera felsökning och felhantering som kan vara omöjligt för nätverk som saknar synkronisitet .

Det finns många källor till exakt tid för användning med NTP-tidsservrar (Network Time Protocol). NTP-servrar brukar använda tid som styrs av atomur för att säkerställa noggrannhet, och det finns fördelar och nackdelar för varje system.

Ideellt som en källa till tid vill du att den ska vara en källa till UTC (Koordinerad Universal Time), eftersom det här är den internationella tidsstandarden som används av datorsystem över hela världen. Men UTC är inte alltid tillgängligt men det finns ett alternativ.

GPS-tid

GPS-tid är tiden som omdirigeras av atomklockorna ombord på GPS-satelliter. Dessa klockor utgör grundtekniken för Global Positioning System och deras signaler är vad som används för att utarbeta positiv information.

Men GPS-tidssignaler kan också ge en exakt tidskälla för datanätverk, även om GPS-tiden strikt skiljer sig från UTC.

Inga språng sekunder

GPS-tid sänds som ett heltal. Signalen innehåller antalet sekunder från när GPS-klockorna slogs på (januari 1980).

Ursprungligt GPS-tid var inställd på UTC men sedan GPS-satelliten har varit i rymden de senaste trettio åren, till skillnad från UTC, har det inte skett någon ökning för att ta hänsyn till språng sekunder - så för närvarande körs GPS exakt 17 sekunder bakom UTC.

Konvertering

Även om GPS-tid och UTC inte är strikt samma som de ursprungligen baserades på samma gång, och endast bristen på språng sekunder som inte läggs till i GPS gör skillnaden, och eftersom detta är exakt i sekunder är omvandling av GPS-tid enkel.

Många GPS NTP-servrar kommer att konvertera GPS-tid till UTC-tid (och lokal tid om du vill), så att du alltid kan ha en korrekt, stabil, säker och pålitlig källa till klockan baserat på klockan.

Du behöver inte att jag berättar för dig hur viktigt datanätets synkronisering är. Om du läser detta är du noga medveten om vikten av att alla dina datorer, routrar och enheter i ditt nätverk körs samtidigt.

Misslyckande med att synkronisera ett nätverk kan orsaka alla möjliga problem, även om det saknas synkronisitet kan problemen bli obemärkta eftersom felfel och felsökning av ett nätverk kan vara omöjligt utan en synkroniserad tid.

Det finns flera alternativ för att hitta en källa till korrekt tid också. De flesta tidskällor som används för synkronisering är en källa till UTC (Coordinated Universal Time) som är den internationella tidsplanen.
Det finns dock pro och con till alla källor:

Internet tid

Det finns ett oändligt antal källor till UTC-tid på internet. Några av dessa tidskällor är helt ogynnsamma och opålitliga men det finns vissa betrodda källor som utges av människor som NIST (National Institute for Standards and Time) och Microsoft.

Oavsett hur betrodat tidskällan är det dock två problem med internetkällor. För det första är en Internet-tidsserver faktiskt en stratum 2-enhet. Med andra ord är en internet-tidsserver ansluten till en annan tidsserver som får sin tid från en atomklocka, vanligtvis från en av källorna nedan. Så en internetkälla kommer aldrig att vara lika exakt eller exakt som att använda en stratum 1-tidsserver själv.

För det andra, och ännu viktigare, drivs internetkällor genom brandväggen så att en eventuell säkerhetsbrott är tillgänglig för alla skadliga användare som vill utnyttja de öppna portarna.

GPS-tid

GPS-tiden är mycket säkrare. Det är inte bara en GPS-tidssignal tillgänglig någonstans med en synvinkel av himlen, men även GPS-tidssignaler kan mottas externt till nätverket. Genom att använda en GPS-tidsserver GPS-tidssignalerna kan tas emot och med hjälp av NTP (Network Time Protocol) kan denna tid konverteras till UTC (GPS-tiden är för närvarande 17 sekunder exakt bakom GPS-tid) och distribueras sedan runt nätverket.

MSF / WWVB Time

Radiosändningar i långvåg överförs av flera nationella fysiklaboratorier. NIST och Storbritanniens NPL är två sådana organisationer och de sänder UTC-signalerna MSF (UK) och WWVB (USA) som kan tas emot och utnyttjas av en radio refererad NTP-server.

"Tiden är det som förhindrar allt att hända på en gång", säger den framstående fysikern John Wheeler. Och när det gäller datorer kunde hans ord inte vara mer relevanta.

Timestamps är den enda metoden som en dator måste fastställa om en händelse har inträffat, menas att det uppstår eller inte borde inträffa ännu. För en hemdator är datorn beroende av den inbyggda klockan som visar tiden på hörnet av operativsystemet, och för de flesta hemanvändningar är detta tillräckligt tillfredsställande.

Men för datanät som måste kommunicera med varandra kan förlängning i enskilda systemklockor orsaka otvunna problem:

Alla klockor går och datorklockor är inte annorlunda och problem uppstår när två maskiner drivs med olika hastigheter, eftersom tiden inte matchar. Det här utgör en överraskning för en dator eftersom det är osäkert om vilken tid att tro och tidskritiska händelser kan misslyckas och även enkla uppgifter som att skicka ett e-postmeddelande kan orsaka förvirring på ett nätverk.

Av dessa anledningar, tidsservrar brukar användas för att ta emot tiden från en extern källa och distribuera den runt nätverket. De flesta av dessa enheter använder protokollet NTP (Network Time Protocol) som är utformat för att tillhandahålla en metod för synkronisering av tid på ett nätverk.

Tidsservrar är dock bara lika bra som den tidskälla som de litar på och när det finns ett problem med den källan, kommer synkroniseringen att misslyckas och problemen ovan kan uppstå.

Den vanligaste orsaken till misslyckad tidsserver eller felaktighet är beroende av internetbaserade tidskällor. Dessa kan inte verifieras av NTP eller garanteras vara exakta och de kan också leda till säkerhetsproblem med brandväggintrång och andra skadliga attacker.

Säkerställa NTP tidsserver fortsätter att få en källa med mycket exakt tid är ganska rakt framåt och handlar helt enkelt om att välja en exakt, pålitlig och säker tidskälla.

I de flesta delar av världen finns det två metoder som kan ge en säker och pålitlig källa till tid:

• GPS tidssignaler
• Radio refererade tidssignaler

GPS-signaler finns tillgängliga var som helst på planeten och är baserade på GPS-tid som genereras av atomklockor ombord på satelliterna.

Radio refererade signaler som MSF och WWVB sänds på långvåg från fysiklaboratorier som NIST och NPL.

Den efterlängtade europeiska rival till USA Global Positioning System, Galileo, har tagit ett steg framåt för att förverkliga med leverans av nyttolasten för första satellit.

Nyttolasten, som innehåller "hjärnor" av Galileosatelliten, innehåller atomur som ligger till grund för alla globala satellitbaserade navigationssystem (GNSS) och ger både positing information och GPS-tidssignal som används av så många GPS NTP tid servrar för synkronisering nätverk.

Galileo är inställd på att inte bara konkurrera nuvarande amerikanska kör GPS-systemet, men för tidssynkronisering applikationer förväntas fungera tillsammans säkerställer ännu större noggrannhet för dem som söker en källa till UTC-tid.

Galileo har genomgått en hel del osäkerhet eftersom flera miljarder Euro projektet utformades först över ett decennium sedan, men leveransen av den första satellitens nyttolast till Rom, där utrustningen är att färdigställas i förberedelse för lansering i början av nästa år, är en riktig välsignelse till projekt som ofta har fallit i tvivel.

Precis som GPS kommer Galileo att vara en helt operation navigationssatellitsystemet men kommer att erbjuda ännu större noggrannhet som dess åldrande föregångare och förse Europa med sina egna navigationssystem som inte ägs och kontrolleras av den amerikanska militären.

Samt sättande information som kommer att användas av bilister, piloter och andra resenärer, kommer Galileo också ge en säker och korrekt källa tid för världens datanät och tekniker för att säkerställa synkronisering.

För närvarande är GPS ensam i att tillhandahålla denna säker tjänst, även om radiosändningar i vissa länder ger ett alternativ till GPS-tidsserver signaler, trots att de inte är så stor spridning som GPS.

Den första Galileo förväntas nå omloppsbana i början 2011, med hela nätverket planeras att operationen i 2014 - även om tidigare erfarenheter med projektet är något att gå på - du kan förvänta dig åtminstone några förseningar.

Noggrann tid är nödvändig i den moderna världen av internetbank, onlineauktioner och global finans. Alla datanätverk som är inblandade i global kommunikation måste ha en exakt källa till den globala tidsskala UTC (Koordinerad universell tid) för att kunna prata med andra nätverk.

Ta emot UTC är enkelt nog. Den är tillgänglig från flera källor men vissa är mer tillförlitliga än andra:

Internet tidskällor

Internet är överflödigt med tidskällor. Dessa varierar i tillförlitlighet och noggrannhet, men vissa betrodda organisationer som NIST (National Institute of Standards and Time) och Microsoft. Det finns dock nackdelar med internetkällor:

Pålitlighet - Efterfrågan på internetkällor i UTC betyder ofta att det kan vara svårt att komma åt dem

Noggrannhet - De flesta internettidsservrar är stratum 2-enheter vilket innebär att de är beroende av en tidskälla. Ofta kan fel uppstå och många tidskällor kan vara mycket felaktiga.

säkerhet - Kanske är det största problemet med internetkällor den risk de ställer för säkerheten. För att få en tidsstämpel från över internet måste brandväggen ha en öppning för att låta signalerna passera igenom; Detta kan leda till att skadliga användare utnyttjar.

Radio refererade tidsservrar.

En säker metod för att ta emot UTC-tidsstämplar är tillgänglig med hjälp av a NTP tidsserver som kan ta emot radiosignaler från laboratorier som NIST och NPL (National Physical Laboratory. Många länder har dessa utsända tidssignaler som är mycket exakta, pålitliga och säkra.

GPS-tidsservrar

En annan källa för dedikerade tidsservrar är GPS. Den stora fördelen med a GPS NTP tidsserver är att tidskällan är tillgänglig överallt på planeten med en klar bild av himlen. GPS-tidsservrar är också mycket exakta, tillförlitliga och lika säkra som radio refererade tidsservrar.

GPS-systemet är bekant för de flesta människor. Många bilar har nu en GPS-satellitnavigationsenhet i sina bilar, men det finns mer till Global Positioning System än att bara hitta.

Global Positioning System är en konstellation av över trettio satelliter som springer runt om i världen. GPS-satellitnätverket har utformats så att det vid varje tillfälle finns minst fyra satelliter överhuvudtaget - oavsett var du befinner dig på jorden.

Ombord på varje GPS-satellit finns en mycket exakt atomur och det är informationen från den här klockan som skickas via GPS-överföringarna, vilket via triangulering (med hjälp av en signal från flera satelliter) kan en satellitnavigationsmottagare uträtta din position.

Men dessa ultimata precisa tidssignaler har en annan användning, okänd för många användare av GPS-system. Eftersom timing signalerar från GPS-klockor är så exakta, de ger en bra källa till tid för att synkronisera alla typer av teknik - från datanät till trafikkameror.

För att använda GPS-tidssignalerna används ofta en GPS-tidsserver. Dessa enheter använder NTP (Network Time Protocol) för att distribuera GPS-tidkälla till alla enheter på NTP-nätverket.

NTP kontrollerar regelbundet tiden på alla system i sitt nätverk och justerar den i enlighet därmed om den har drivit till vad den ursprungliga GPS-timingkällan är.

Eftersom GPS är tillgängligt var som helst på planeten ger det en väldigt användbar tidskälla för många tekniker och applikationer som garanterar att allt som är synkroniserat med GPS-timingskällan kommer att förbli så noggrann som möjligt.

En enda GPS NTP-server kan synkronisera hundratals och tusentals enheter, inklusive routrar, datorer och annan hårdvara så att hela nätverket kör perfekt koordinerad tid.

GPS är inte den enda tekniken som är beroende av atomur. De höga nivån av noggrannhet som levereras av atomur används i andra avgörande teknologier som vi tar för givet varje dag.

Flygledning Inte bara är alla flygplan och flyglinjer nu utrustade med GPS för att göra det möjligt för piloter och markpersonal att få veta deras exakta plats, men atomklockor används också av flygledare som behöver exakta och noggranna mätningar och tid mellan flygplan.

Trafikljus och vägkonstruktionssystem - Trafikljus är ett annat system som bygger på klocktidpunkten. Noggrannhet och synkronisering är avgörande för trafikljussystem eftersom små fel i synkronisering kan leda till dödsolyckor.

Kongestionskameror och andra system som parkeringsmätare använder också klockor som underlag för deras tidsåtgärder, eftersom det förhindrar juridiska problem vid utfärdande av straffmeddelanden.

CCTV - Klockradio är en annan storskalig användare av atomur. CCTV-kameror används ofta i kampen mot brottslighet men som bevis är de ineffektiva i en domstol om inte tidsinformationen på CCTV-kameran kan bevisas vara korrekt. Underlåtenhet att göra det kan leda till att brottslingar släpper ut åtal eftersom det trots att kameraet identifierat beviset att det var vid tidpunkten och datumet för brottet inte kan klargöras utan noggrannhet och synkronisering.

Internet - Många av de applikationer vi nu överlåter till internet är bara möjliga tack vare atomur. Online-handel, internetbank och till och med online-auktionshus behöver alla noggrann och synkroniserad tid.

Föreställ dig att ta dina besparingar från ditt bankkonto bara att du kan dra tillbaka dem igen, eftersom en annan dator har en långsammare klocka eller föreställer sig att bjuda på en auktionswebbplats för att få ditt bud avvisat av ett bud som kom före din, eftersom det gjordes på en dator med en långsammare klocka.

Att använda atomklockor som källa för tiden är relativt rakt fram för många teknologier. Radiosignaler och även GPS-överföringarna kan användas som källa till klocktid och för datorsystem, protokollet NTP (Network Time Protocol) kommer att se till att alla nätverksstorlekar synkroniseras perfekt tillsammans. Tillägnad NTP-tidsservrar används över hela världen i teknik och applikationer som kräver exakt tid.

Atomur är de mest korrekta tidsåtgärderna som man känner till. Det exakthet är oföränderligt med andra klockor och kronometrar i det medan även den mest sofistikerade elektroniska klockan kommer att drivas med en sekund varje vecka eller två, mest moderna atomur kan fortsätta springa i tusentals år och inte förlora ens en bråkdel av en sekund.

Noggrannheten hos en atomur är ned till vad de använder som grund för tidsmätning. I stället för att förlita sig på en elektronisk ström som går genom en kristall som en elektronisk klocka använder en atomur en hyperfineövergång av en atom i två energiländer. Även om detta kan låta komplicerat, är det bara en oförklarlig efterklang som "fläckar" över 9 miljarder gånger varje sekund, varje sekund.

Men varför en sådan noggrannhet är verkligen nödvändig och vilken teknik används klockor i?

Det är genom att undersöka den teknik som använder atomklockor som vi kan se varför så höga noggrannhet krävs.

GPS - Satellitnavigering

Satellitnavigering är en stor bransch nu. En gång bara en teknik för militären och flygare, GPS-satellitnavigering används nu av trafikanter över hela världen. Den navigationsinformation som tillhandahålls av satellitnavigationssystem som GPS beror emellertid enbart på noggrannheten hos atomur.

GPS fungerar genom att triangulera flera tidssignaler som distribueras från atomur över GPS-satelliterna. Genom att träna när tidssignalen släpptes från satelliten kan satellitnavigationsmottagaren precis hur långt det är från satelliten och genom att använda flera signaler beräkna var det befinner sig i världen.

På grund av dessa tidssignaler reser sig vid ljusets hastighet kan bara en sekunds felaktighet inom tidssignalerna leda till att den poserande informationen är tusentals miles ut. Det är bevis på noggrannheten hos GPS-klockor Det är för närvarande en satellitnavigationsmottagare som är korrekt inom fem meter.

Fråga någon nätverksadministratör eller IT-ingenjör och fråga dem hur viktigt nätverkssynkronisering är och du får normalt samma svar - mycket.

Tiden används i nästan alla aspekter av databehandling för loggning när händelser har hänt. I själva verket är tidsstämplar den enda referens som en dator kan använda för att hålla spår av uppgifter som den har gjort och de som den ännu har att göra.

När nätverken är osynkroniserad kan resultatet bli en verklig huvudvärk för någon som har problem med att felsöka dem. Data kan ofta gå vilse, program misslyckas, felloggning är nästan omöjligt, för att inte tala om säkerhetsproblem som kan uppstå om det inte finns någon synkroniserad nätverkstid.

NTP (Network Time Protocol) är det ledande tidssynkroniseringsprogrammet som har funnits sedan 1980: s. Det har ständigt utvecklats och används av nästan alla datanätverk som kräver korrekt tid.

De flesta operativsystem har en version av NTP redan installerad och använder den för att synkronisera en enda dator är relativt rakt fram genom att använda alternativen i klockinställningarna eller aktivitetsfältet.

Genom att använda den inbyggda NTP-applikationen eller demonen på en dator kommer det emellertid att resultera i att enheten använder en källa för internettid som en referensreferens. Det här är bra och bra för enkla skrivbordsmaskiner, men på ett nätverk krävs en säkrare lösning.

Det är viktigt i alla datanätverk att det inte finns några sårbarheter i brandväggen som kan leda till attacker från skadliga användare. Att hålla en port öppen för att kommunicera med en internetkälla är en metod som en angripare kan använda för att skriva in ett nätverk.

Lyckligtvis finns det alternativ till att använda internet som en tidskälla. Atomisk klocktid signalerar kan tas emot med hjälp av långvågradio eller GPS-överföringar.

Dedikerad NTP tidsserver enheter finns tillgängliga som gör processen med tidssynkronisering extremt lätt som NTP-servrar tar emot tiden (externt till brandväggen) och kan sedan distribueras till alla maskiner i ett nätverk - det görs säkert och korrekt med de flesta nätverk som synkroniseras till en NTP-server som arbetar inom några millisekunder av varandra.

Kommande rymden väder kan påverka GPS-enheter inklusive satellitnavigering och NTP GPS tid servrar.

Medan många av oss måste klara av extremt väder förra vintern är ytterligare stormer på väg - den här gången från rymden.

Solstormar är en vanlig förekomst på solens yta. Även om forskare inte är helt säkra på vad som orsakar dem, vet vi två saker om solfläckar: - de är cykliska - och är relaterade till solfläcksaktivitet.

Under de senaste elva åren har solens solskyddspotential - små mörka fördjupningar som syns på solens yta - varit mycket minimal. Men den här elvaårscykeln har upphört och solfläckar har stigit i slutet av förra året vilket betyder att 2010 kommer att bli ett stötfångareår för både solstrålar och solfläckar.

Men det finns ingen anledning att oroa sig för att bli rostat av solstrålar eftersom dessa utbrott av heta gaser som strömmar från solen aldrig blir tillräckligt långt för att nå jorden, men de kan påverka oss på olika sätt.

Solstrålar är energisprängningar och avger sålunda strålning och hög energi partiklar. På jorden skyddas vi av dessa explosioner av energi och strålning från jordens magnetfält och jonosfär, men satellitkommunikation är inte och detta kan leda till problem.

Medan effekten av solstrålningsstrålning är mycket svag kan den sakta ner och reflektera radiovågor när de reser genom jonosfären mot jorden. Denna störning kan orsaka GPS-satelliter i synnerhet extrema problem eftersom de är beroende av noggrannhet för att ge navigationsinformation.

Medan effekterna av solfläckar är milda, är det möjligt att GPS-enheter kommer att stöta på korta perioder utan signal och även problemet med felaktiga signaler som innebär att information kan bli otillförlitlig.

Detta påverkar inte bara navigationen, eftersom GPS-systemet används av hundratals och tusentals datanät som en källa till pålitlig tid.

Medan de flesta är dedikerade GPS-tid-servrar bör kunna klara av instabilitetsperioder utan att förlora precision, för oroliga nätverksadministratörer som inte vill gå in i jobbet för att hitta sina system har kraschat på grund av en brist på synkronisering kanske vill överväga att använda en radio refererad nätverks tidsserver som använder sändningssändning såsom MSF eller WVBB.

Dual NTP-tidsservrar (Network Time Protocol) är också tillgängliga som kan ta emot både radio och GPS, så att en källa till tid alltid är tillgänglig.