Exakt och exakt tid blir alltmer en nödvändighet för datorsystem. Från företagsnätverk till allmännyttiga teknologier som bankomat, trafikljus eller CCTV-kameror - exakt tid är det som håller dem tjuka.

Felaktig eller osynkroniserad tid är grundorsaken för många tekniska nedbrytningar och fel. Om du inte synkroniserar ett trafikljussystem kan till exempel allvarlig förvirring av ljuset byta vid fel tid - och konsekvenserna för system som hör till industrier som flygkontroll kan bli ännu värre.

Och till och med ett vanligt datanätverk som det som används på de flesta kontor kräver korrekt synkronisering för att förhindra fel, aktivera felsökning och för att säkerställa att systemet är säkert.

De flesta systemadministratörer är nu medvetna om vikten av noggrann och exakt tidssynkronisering, men att få en källa till korrekt tid är ofta där många människor gör misstag.

Många nätverksadministratörer är medvetna om tidsprotokollet NTP (Network Time Protocol) som används för att säkerställa korrekt synkronisering mellan datorer.

Men många administratörer gör misstaget att använda en källa till tid från över internet för att distribuera med NTP - en vanlig fallgrop som kan få katastrofala följder.

Internet är inte den bästa källan till tine. Medan det är sant, många online NTP-servrar finns som källa till atomtid eller UTC (koordinerad universell tid) men är de korrekta. Sanningen är att det är nästan omöjligt att veta. Internet tidskällor kan påverkas av kundens avstånd (nätverket) från tidskällan - det kan inte heller verifieras av NTP.

Ännu viktigare, internetkällor fungerar via brandväggen som kan tillåta att tidssignalen kapras av skadliga program.

Den enda säkra och korrekta metoden för att synkronisera ett datornätverk eller annat tekniskt system är att använda en NTP-server. Dessa enheter mottar en extern klocktidssignal ofta med GPS eller till och med via radiosändningar.

Dessa signaler kommer direkt från atomur så är mycket exakta de kan inte heller kapas eftersom de inte är anslutna till internet.

Tidsynkronisering är en kritisk aspekt för modern databehandling, särskilt när datorer är på ett nätverk eller behöver kommunicera med andra nätverksmaskiner.

Timestämplar är avgörande för datorerna att erkänna när en händelse inträffade och det är den enda informationen de måste kontrollera om en händelse har inträffat. Utan exakta tidsstämplar kan konsekvenserna innefatta:

• Förlust av data
• Svårt att logga fel
• Svårt att felsöka
• Underlåtenhet att spara
• Tidskänsliga program kan misslyckas

Moderna operativsystem som Windows 7 har automatisk synkroniseringsprogram installerad. W32Time har varit en del av Microsofts olika generationer av operativsystem under en tid men i Windows 7 är den inställd på att vara på (istället för att användaren måste ställa in den) - synkronisera din dator rakt ur rutan.

Med en sådan NTP (Network Time Protocol) -baserad synkronisering tillgänglig med hjälp av internettidsservrar (vanligtvis Microsoft och NIST) kan många undra om en dedikerad tidsserver fortfarande krävs.

Problem med Internet Time Servers

Det finns flera nackdelar med att använda denna Internet-tid som källa till UTC (Koordinerad Universal Time - den globala tidsskala kallas ofta GMT).

Den första och viktigaste nackdelen med internet-tidsservrar är deras plats genom brandväggen. Att behöva förlita sig på en källa över internet innebär att TCP-porten är öppen - en viktig säkerhetssvaghet som kan användas av skadliga användare eller bots.

En annan nackdel med internettidsservrar är deras brist på garanterad noggrannhet. Medan platser som NIST (National Institute for Standards and Time) och Microsoft har tillförlitliga och korrekta tidsservrar - kan noggrannheten vara beroende av hur långt du befinner dig från. Och många andra tidsservrar som är tillgängliga som källa till internettid är mindre tillförlitliga - och eftersom NTP inte kan autentisera en tidssignal från hela internet kan det vara svårt att bedöma.

Fördelar med en extern NTP-server

Dedikerad externa NTP-servrar är mycket säkrare. De får sin koppling från GPS-satelliter av Long Wave-överföringar så att signalerna inte kan avlyssas av datorhackare eller skadlig programvara. NTP kan också autentisera signalerna så att du vet var de kommer ifrån och hur exakta de är.

Med tiden som är så viktig på moderna nätverksdatorer kan risken med internettiden kosta mycket mer än någon mindre investering i en dedikerad NTP tidsserver.

Skriven av Richard N Williams för Galleon Systems

Sedan dess släppt till den civila befolkningen har Global Positioning System (GPS) förbättrats och förbättrat vår värld kraftigt. Från satellitnavigering till exakt tid som används av NTP-servrar (Network Time Protocol) och mycket eller vår moderna världs teknik.

Och GPS har under flera år varit Global Navigation Satellite Systems (GNSS) och används över hela världen, men tiden förändras nu.

Det finns nu tre andra GNSS-system i horisonten som inte bara fungerar som konkurrens för GPS men kommer också att öka dess precision och noggrannhet.

Glonass är ett ryskt GNSS-system som utvecklades under det kalla kriget. Men efter Sovjetunionens fall föll systemet i förfall, men det har äntligen blivit ombyggt och är nu upp och tillbaka.

Glonass-systemet används nu som ett navigationshjälpmedel från ryska flygbolag och deras akuttjänster med GNSS-mottagare i bilen rullas också ut för att den allmänna befolkningen kan använda. Och Glonass-systemet tillåter också tidssynkronisering med NTP-tidsservrar eftersom den använder samma atomurteknik som GPS.

Och Glonass är inte den enda konkurrensen om GPS heller. Det europeiska Galileo-systemet är på spår med de första satelliterna som förväntas lanseras i slutet av 2010 och det kinesiska kompasssystemet förväntas också vara online snart vilket kommer att göra fyra helt operativa GNSS-system som kretsar över jordens bana.

Och det här är bra nyheter för dem som är intresserade av ultrasnittsynkronisering, eftersom systemen borde vara interoperabla, vilket innebär att alla som tittar på GNSS-satelliter kan använda flera system för att säkerställa ännu högre noggrannhet.

Det förväntas att driftskompatibelt GNSS NTP-tidsservrar kommer snart att finnas tillgänglig för att utnyttja denna nya teknik.

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.

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.

De National Physical Laboratory har meddelat planerat underhåll denna vecka (torsdag) vilket betyder att MSF60kHz-tiden och frekvenssignalen kommer att stängas tillfälligt för att underhållet ska kunna utföras i säkerhet vid Anthorns radiostation i Cumbria.

Normalt varar dessa schemalagda underhållsperioder bara några timmar och bör inte orsaka störningar för någon som lita på MSF-signalen för tidsapplikationer.
NTP (Network Time Protocol) är väl lämpad för dessa temporära förluster av signal och lite om ingen drift skulle upplevas av någon NTP tidsserver användaren.

Det finns emellertid vissa högnivåanvändare av nätverks-tidsservrar eller kan ha problem med exaktheten hos deras teknik under dessa schemalagda perioder utan signal. Det finns en annan lösning för att säkerställa en kontinuerlig, säker och lika korrekt tidssignal används alltid.

GPS, som oftast används för navigering och wayfinding det faktiskt en atomurbaserad teknik. Var och en av GPS-satelliterna sänder en signal från sin inbyggda atomur som används av satellitnavigationsenheter som utreder läget genom triangulering.

Dessa GPS-signaler kan också tas emot av a GPS NTP tidsserver. Precis som MSF eller andra radiosignaltidsservrar mottar den externa signalen från Anthorn-sändaren kan GPS-tidsservrarna få denna exakta och externa signal från satelliterna.

Till skillnad från radiosändningarna bör GPS aldrig gå ner men det kan ibland vara opraktiskt att ta emot signalen eftersom en GPS-antenn behöver en klar bild av himlen och bör därför helst vara på taket.

För dem som vill göra tvivelvis är det aldrig en period när en signal inte mottas av NTP-server, en dubbel tidsserver kan användas. Dessa plockar upp både radio och GPS-överföringar och NTP-demonen ombord beräknar den mest exakta tiden från dem båda.

En ökning av GPS-attackerna har orsakat viss oro bland det vetenskapliga samfundet. GPS, medan ett mycket noggrant och pålitligt system för överföring av tid och positiv information, är beroende av väldigt svaga signaler som hindras av störningar från jorden.

Både oavsiktlig störning, t.ex. från piratradiostationer eller avsiktlig avsiktlig jamming av brottslingar, är fortfarande sällsynt, men eftersom tekniken som kan hindra GPS-signaler blir mer lättillgänglig förväntas situationen förvärras.

Och även om effekterna av signalfel i GPS-systemet kan ha uppenbara resultat för personer som använder den för navigering (slutar på fel plats eller gå vilse) kan det få allvarligare och djupare följder för tekniken som bygger på GPS för tiden signaler.

Som så många tekniker bygger nu på GPS-tidssignaler från telefonnät, internet, bank- och trafikljus och till och med vårt elnät eventuellt signalfel, oavsett hur kort det är, kan orsaka allvarliga problem.

Huvudproblemet med GPS-signalen är att det är mycket svagt och som det kommer från rymdbundna satelliter, kan lite göras för att öka signalen så att någon liknande frekvens som sänds i ett lokalt område lätt kan dränka ut GPS.

GPS är dock inte den enda exakta och säkra metoden för att ta emot tiden från en klocka med klockan. Många nationella fysiklaboratorier från hela världen skickar atomvågssignaler via radiovågor (vanligtvis långvåg). I USA sänds dessa signaler av NIST (National Institute for Standards and Time (känd som WWVB) medan i Storbritannien är det MSF-signalen sänds av NPL (National Physical Laboratory).

Dual-tidsservrar som kan ta emot båda signalerna är tillgängliga och är en säkrare satsning för alla högteknologiska företag som inte har råd att riskera att förlora en tidssignal.

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.

Någon nätverksadministratör berättar hur viktigt det är tidssynkronisering är för ett modernt datornätverk. Datorer är beroende av tiden för nästan allt, speciellt i dagens ålder av online-handel och global kommunikation där precisionen är nödvändig.

Att misslyckas med att säkerställa att datorerna synkroniseras korrekt kan leda till alla slags problem: dataförlust, säkerhetsproblem, oförmåga att genomföra tidskänsliga transaktioner och problemfelsökning kan alla orsakas av brist på eller inte tillräckligt med tidssynkronisering.

Men att säkerställa att varje dator på ett nätverk har exakt samma gång är enkelt tack vare två teknologier: atomur och NTP server (Network Time Protocol).

Atomur är extremt korrekta kronometrar. De kan hålla tid och inte driva med så mycket av en sekund i tusentals år och det är denna noggrannhet som har gjort möjliga teknologier och applikationer som satellitnavigering, onlinehandel och GPS.

Tidsynkronisering för datanätverk styrs av nätverks-tidsservern, vanligen kallad NTP-servern efter det tidssynkroniseringsprotokoll som de använder, Network Time Protocol.
När det gäller att välja en tidsserver, finns det egentligen bara två riktiga typer - radio referens NTP tidsserver och den GPS NTP tidsserver.

Radio referens tidsservrar tar emot tiden från långvågsöverföring sändning av fysik laboratorier som NIST i Nordamerika eller NPL i UK. Dessa överföringar kan ofta hämtas över hela ursprungslandet (och därefter), även om lokal topografi och störningar från andra elektriska enheter kan störa signalen.

GPS-tid-servrar, å andra sidan, använda satellitnavigationssignalen överförd från GPS-satelliter. GPS-överföringarna genereras av atomklockor ombord på satelliterna, så att de är en mycket exakt tidskälla precis som atomklockan genererad tid sänds av fysiklaboratorierna.

Bortsett från nackdelen med att ha en takantenn (GPS fungerar i synhåll, så är en klar bild av himlen nödvändig), kan GPS fås bokstavligen överallt på planeten.

Som båda typer av tidsserver kan ge en exakt källa till pålitlig tid, beslutet av vilken typ av tidsserver som ska baseras på tillgängligheten av långvågssignaler eller om det är möjligt att installera en tak-GPS-antenn.