Datornätverkssynkronisering uppfattas ofta som huvudvärk för många systemadministratörer men att hålla en exakt tid är avgörande för att ett nätverk ska förbli säkert och pålitligt. Att inte ha ett korrekt synkroniserat nätverk kan leda till alla möjliga fel vid hantering av tidskänsliga transaktioner.

Protokollet NTP (Network Time Protocol) är branschstandarden för tidssynkronisering. NTP distribuerar en enda källa till ett helt nätverk så att alla maskiner körs exakt samma gång.

Ett av de mest problematiska områdena i synkronisering av ett nätverk är i urvalet av tidskälla. Självklart om du spenderar tid att få ett nätverk synkroniserat så måste kilden vara UTC (UTC)Koordinerad universell tid) eftersom det här är den globala tidsskala som används av datanät över hela världen.

UTC är naturligtvis tillgängligt över internet, men internetkällor är inte bara notoriskt felaktiga, men med hjälp av internet som tidskälla kommer datorn att vara öppen för säkerhetshot eftersom källan är extern mot brandväggen.

En mycket bättre och säker metod är att använda en dedikerad NTP tidsserver. De NTP-server sitter inuti brandväggen och kan få en säker tidssignal från mycket noggranna källor. Den vanligaste användningen av dessa dagar är GPS-nätverket (Global Positioning System), det beror på att GPS-systemet är tillgängligt bokstavligen var som helst på planeten. Tyvärr krävs det en klar utsikt över himlen för att säkerställa GPS NTP-server kan "se" satelliten.

Det finns dock ett annat alternativ, och det är att använda de nationella tid- och frekvensöverföringar som sänds av flera nationella fysiklaboratorier. Dessa har fördelen med att de är långvågssignaler som de kan tas emot inomhus. Även om det måste noteras är dessa signaler inte sända i alla länder och intervallet är ändamålsenligt och mottagligt för störningar och geografiska egenskaper.

Några av de viktigaste sändningarna sänds är kända som: Storbritanniens MSF signal, tyskland DCF-77 och USA: s WWVB.

De atomklocka är kulminationen av mänsklighetens besatthet att berätta rätt tid. Före atomuret och nanosekundens noggrannhet användes tidskalor baserade på himmelska kropparna.

Men tack vare atomvaktens utveckling har det nu uppnåtts att även jorden i sin rotation är inte lika exakt ett mått av tid som atomklocka som det förlorar eller får en bråkdel av en sekund varje dag.

På grund av behovet av att ha en tidsplan baserad något på jordens rotation (astronomi och jordbruk är två orsaker) en tidsplan som hålls av atomur men justeras för någon saktning (eller acceleration) i jordens spinn. Denna tidsskala är känd som UTC (Coordinated Universal Time) som anställd över hela världen och säkerställer handel och handel samtidigt.

Användning av datanät nätverk tidsservrar för att synkronisera till UTC-tid. Många människor hänvisar till dessa tidsserverenheter som atomur men det är felaktigt. Atomklockor är extremt dyra och mycket känsliga utrustningar och finns oftast bara i universitet eller nationella fysiklaboratorier.

Lyckligtvis gillar nationella fysiklaboratorier NIST (National Institute for Standards and Time - USA) och NPL (National Physical Laboratory - UK) sänder tidssignalen från sina atomur. Alternativt är GPS-nätverket en annan bra källa till exakt tid eftersom varje GPS-satellit har sitt eget atomklocka.

De nätverk tidsserver tar emot tiden från en atomur och distribuerar den med ett protokoll som NTP (Network Time Protocol) så att datornätet synkroniseras samtidigt.

Därför att nätverk tidsservrar styrs av atomur, de kan hålla otroligt noggrann tid; inte förlora en sekund i hundratals om inte tusentals år. Detta säkerställer att datornätverket är både säkert och oanvändbart för tidsfel eftersom alla maskiner kommer att ha exakt samma tid.

Det finns flera tidsskrifter som används över hela världen. Mest NTP-servrar och andra nätverk tidsservrar använd UTC som baskälla men det finns andra:

När vi blir frågan om tiden är det mycket osannolikt att vi skulle svara med "för vilken tidsplan" men det finns flera tidsskala som används över hela världen och varje bygger på olika metoder för att hålla reda på tiden.
GMT

Greenwich Mean Time (GMT) är lokal tid på Greenwich-meridianen baserat på den hypotetiska medeloljen. Eftersom jordens bana är elliptisk och sin axel lutas framstår solens verkliga position mot bakgrunden av stjärnor lite framåt eller bakom den förväntade positionen. Det ackumulerade tidsfelet varierar genom året på ett smidigt sätt med upp till 14 minuter långsamt i februari till 16 minuter snabbt i november. Användningen av en hypotetisk medelolja tar bort denna effekt. Innan 1925 astronomer och navigatörer uppmätta GMT från middagstid till middag, började dagen 12 timmar senare än i civilt bruk vilket också vanligen kallades GMT. För att undvika förvirring bestämde sig astronomer i 1925 för att ändra referenspunkten från middag till midnatt, och några år senare antog termen Universal Time (UT) för den "nya" GMT. GMT är den rättsliga grunden för den civila tiden för Storbritannien.

UT

Universal Time (UT) är genomsnittlig soltid på Greenwich meridianen med 0 h UT vid midnatt, och sedan 1925 har ersatt GMT för vetenskapliga ändamål. Vid mitten av 1950 hade astronomer mycket bevis på fluktuationer i jordens rotation och bestämde sig för att dela ut UT i tre versioner. Tid som härstammar direkt från observationer kallas UT0, tillämpar korrigeringar för rörelser på jordens axel, eller polär rörelse, ger UT1, och borttagande av periodiska säsongsvariationer genererar UT2. Skillnaderna mellan UT0 och UT1 är i storleksordningen tusentals sekunder. Idag används endast UT1 allmänt, eftersom det ger ett mått på jordens rotationsorientering i rymden.

Världstidens standard (UTC):

Även om TAI ger en kontinuerlig, enhetlig och exakt tidsskala för vetenskapliga referensändamål, är det inte lämpligt för vardagligt bruk eftersom det inte stämmer överens med jordens rotationshastighet. En tidsskala som motsvarar växlingen av dag och natt är mycket mer användbar, och sedan 1972 distribuerar alla sändningstidstjänster tidskalor baserat på koordinerad universell tid (UTC). UTC är en atomskala som hålls i överensstämmelse med Universal Time. Språng sekunder är ibland

Information med tillstånd av National Physical Laboratory STORBRITANNIEN.

Network Time Protocol har utvecklats för att hålla datorer synkroniserade. Alla datorer är benägna att drifta och exakt timing är viktigt för många kritiska applikationer.

En version av NTP är installerad på de flesta versioner av Windows (även om en avkortad version som heter SNTP-Simplified NTP-är i äldre versioner) och Linux men kan laddas ner från NTP.org.

När du synkroniserar ett nätverk är det bättre att använda en dedikerad NTP-server som tar emot en tidskälla från en atomklocka antingen via specialradioöverföringar eller GPS-nätverk. Men många Internet-referenser är tillgängliga, lite mer tillförlitliga än andra, även om det måste noteras att internetbaserade tidskällor inte kan verifieras av NTP, vilket gör att datorn är utsatt för hot.

NTP är hierarkisk och ordnad i stratum. Stratum 0 är timingreferens, medan stratum 1 är en server ansluten till en stratum 0-tidkälla och ett stratum 2 är en dator (eller en enhet) som är ansluten till en stratum 1-server.

Den grundläggande konfigurationen för NTP görs med hjälp av filen /etc/ntp.conf som du måste redigera och placera IP-adressen för stratum 1 och stratum 2-servrar. Här är ett exempel på en grundläggande ntp.conf-fil:

server xxx.yyy.zzz.aaa föredrar (tidsserveradress som time.windows.com)

123.123.1.0 server

server 122.123.1.0-stratum 3

Driftfile / etc / ntp / drift

Den mest grundläggande ntp.conf-filen kommer att lista 2-servrar, en som den vill synkronisera med och en IP-adress för sig själv. Det är bra hushållning att ha mer än en server för referens om man går ner.

En server med taggen "preference" används för en pålitlig källa, så att NTP alltid använder den där servern när det är möjligt. IP-adressen kommer att användas vid problem när NTP ska synkronisera med sig själv. Driftfilen är där NTP bygger en registrering av systemklockans drifthastighet och justerar automatiskt för den.

NTP kommer att justera din systemtid men bara långsamt. NTP väntar åtminstone tio informationspaket innan du litar på tidskällan. För att testa NTP ändras helt enkelt systemklockan med en halvtimme i slutet av dagen och tiden på morgonen ska vara korrekt.

Exakt tid att använda Atomur finns tillgänglig i hela Nordamerika med hjälp av WWVB Atomic Clock tid signal överförd från Fort Collins, Colorado; Det ger möjlighet att synkronisera tiden på datorer och annan elektrisk utrustning.

Den nordamerikanska WWVB-signalen drivs av NIST - Statens institut för standarder och teknik. WWVB har hög sändareffekt (50,000 watt), en mycket effektiv antenn och en extremt låg frekvens (60,000 Hz). För jämförelse sänder en typisk AM-radiostation vid en frekvens av 1,000,000 Hz. Kombinationen av hög effekt och låg frekvens ger radiovågorna från WWVB en hel del studsa, och den här stationen kan därför täcka hela kontinentala USA plus mycket av Kanada och Centralamerika.

Tidskoderna skickas från WWVB med hjälp av ett av de enklaste systemen, och med en mycket låg datahastighet på en bit per sekund. 60,000 Hz-signalen överförs alltid, men varje sekund reduceras den kraftigt under en period av 0.2, 0.5 eller 0.8 sekunder: • 0.2 sekunder med reducerad effekt betyder en binär noll. • 0.5 sekunder med reducerad effekt är en binär. • 0.8 sekunder med reducerad effekt är en separator. Tidskoden skickas i BCD (Binary Coded Decimal) och anger minuter, timmar, årstid och år samt information om sommartid och språngår.

Tiden överförs med hjälp av 53-bitar och 7-separatorer, och tar därför 60 sekunder att sända. En klocka eller klocka kan innehålla en extremt liten och relativt enkel antenn och mottagare för att avkoda informationen i signalen och ställa in klockans tid exakt. Allt du behöver göra är att ställa in tidszonen, och klockan visar rätt tid.

Dedikerad NTP-tidsservrar som är inställda för att ta emot WWVB-tidssignalen finns tillgängliga. Dessa enheter kopplar ihop ett datornätverk som en annan server, endast dessa tar emot tidssignalen och distribuerar den till andra maskiner på nätverket med NTP (Network Time Protocol).

Metoder för att hålla reda på tiden har förändrats genom historien med allt större noggrannhet har varit katalysatorn för förändring.

De flesta tidsåtgärder har traditionellt varit baserade på jordens rörelse runt solen. Under årtusenden har en dag uppdelats i 24 lika delar som har blivit kända som timmar. Att basera våra tidsskalor på jordens rotation har varit tillräcklig för de flesta av våra historiska behov, men som tekniken går framåt har behovet av en allt mer exakt tidsplan blivit tydlig.

Problemet med de traditionella metoderna blev tydligt när de första riktigt korrekta klockorna - klockan utvecklades i 1950: s. Eftersom dessa klockor var baserade på atomfrekvensen och var korrekta inom en sekund varje miljon år upptäcktes snart att vår dag, som vi alltid hade antagit som exakt 24 timmar, förändrades från dag till dag.

Människans tyngdkrafts påverkan på våra oceaner orsakar att jorden sakta och snabbare under sin rotation - vissa dagar är längre än 24 timmar medan andra är kortare. Även om denna minutskillnad på längden på en dag har gjort en liten skillnad i våra dagliga liv, har denna felaktighet konsekvenser för många av vår moderna teknik, såsom satellitkommunikation och global positionering.

En tidsplan har utvecklats för att hantera felaktigheter i jordens spin-coordinated universal time (UTC). Den är baserad på den traditionella 24-timmars rotation som kallas Greenwich Meantime (GMT) men står för felaktigheter i jordens snurrning genom att lägga till så kallade "Leap Seconds" (eller subtraheras).

Eftersom UTC är baserat på den tid som anges av atomur Det är otroligt noggrant och har därför antagits som världens civila tidsplan och används av näringsliv och handel över hela världen.

De flesta datornätverk kan synkroniseras till UTC med hjälp av en dedikerad NTP tidsserver.

Att räkna tiden är inte så rakt fram som de flesta tror. Faktum är själva frågan, "hur är tiden?" är en fråga som även modern vetenskap kan misslyckas med att svara på. Tid, enligt Einstein, är relativ; Det går förbi förändringar för olika observatörer, som påverkas av sådana saker som hastighet och tyngdkraft.

Även när vi alla bor på samma planet och upplever tidens gång på ett liknande sätt, kan tiden bli allt svårare att tala om. Vår ursprungliga metod för att använda jordens rotation har sedan dess visat sig vara felaktig, eftersom Månens gravitation får några dagar att vara längre än 24 timmar och några att vara kortare. Faktum är att de tidiga dinosaurerna roaming jorden en dag var bara 22 timmar lång!

Medan mekaniska och elektroniska klockor har givit oss viss grad av noggrannhet har vår moderna teknik krävt mycket mer exakta tidsmätningar. GPS, Internethandel och flygkontroll är bara tre industrier som delades i andra timing är otroligt viktigt.

Så hur håller vi koll på tiden? Att använda jordens rotation har visat sig otillförlitlig medan elektriska oscillatorer (kvartsklockor) och mekaniska klockor bara är korrekta till en sekund eller två per dag. Tyvärr för många av våra tekniker kan en andra felaktighet vara alltför lång. I satellitnavigering kan ljuset resa 300,000 km på drygt en sekund, vilket gör den genomsnittliga sat nav-enheten värdelös om det var en sekund av felaktighet.

Lösningen att hitta en exakt metod för att mäta tiden har varit att undersöka den mycket små kvantmekaniken. Kvantmekanik är studien av atomen och dess egenskaper och hur de interagerar. Det upptäcktes att elektroner, de små partiklarna som omloppat atomer ändrade banan som de kretsade och släppte en exakt mängd energi när de gjorde det.

När det gäller cesiumatomen sker detta nästan nio miljarder gånger i sekund och detta nummer ändras aldrig och kan så användas som en extremt pålitlig metod för att hålla reda på tiden. Cesiumatomer använder din atomur och i själva verket är den andra nu definierad som strax över 9-miljarder cyklar av strålning av cesiumatomen.

Atomur är grunden för många av våra teknologier. Hela den globala ekonomin bygger på dem med tiden som vidarebefordras NTP-tidsservrar på datanät eller strålade ner av GPS-satelliter; se till att hela världen håller samma, exakta och stabila tid.

En officiell global tidsplan, Coordinated Universal Time (UTC) har utvecklats tack vare atomur som gör att hela världen kan springa samtidigt inom några tusenedelar av en sekund från varandra.

A tidsserver är ett vanligt kontorsverktyg men vad är det för?

Vi har alla brukade ha en annan tid från resten av världen. När Amerika vaknar, går Honk Kong till sängs, varför världen är uppdelad i tidszoner. Även i samma tidszon kan det fortfarande finnas skillnader. På fastlandet är exempelvis de flesta länder en timme före Storbritannien på grund av Storbritanniens säsongsklockbyte.

Men när det gäller global kommunikation kan olika tidsperioder över hela världen orsaka problem, särskilt om du måste bedriva tidskänsliga transaktioner som att köpa eller sälja aktier.

För detta ändamål var det tydligt av de tidiga 1970-erna att en global tidsplan krävdes. Det introducerades på 1 januari 1972 och kallades UTC - Koordinerad universell tid. UTC hålls vid atomur men är baserad på Greenwich Meantime (GMT - ofta kallad UT1) som är en tidsplan baserad på jordens rotation. Tyvärr varierar jorden i sin tur så UTC beräknar detta genom att lägga till en sekund en eller två gånger om året (Leap Second).

Även om kontroversiella för många behövs, är det nödvändigt att språng sekunder av astronomer och andra institutioner för att förhindra att dagen går i drift annars skulle det vara omöjligt att utarbeta stjärnorna i natthimlen.

UTC används nu över hela världen. Det är inte bara det officiella globala tidsskalaet men används av hundratusentals datanät över hela världen.

Datornät använder a nätverk tidsserver för att synkronisera alla enheter i ett nätverk till UTC. De flesta tidsservrar använder protokollet NTP (Network Time Protocol) för att distribuera tiden.

NTP-tidsservrar tar emot tiden från atomur genom antingen långvågsradioöverföringar från nationella fysiklaboratorier eller från GPS-nätverket (Global Positioning System). GPS-satelliter har alla en inbyggd atomur som strålar tiden tillbaka till jorden. Medan denna tidssignal inte strängt är UTC (det kallas GPS-tid) på grund av överföringsnoggrannheten kan den lätt omvandlas till UTC med en GPS NTP-server.

Atomklockor används för tusentals applikationer över hela världen. Från att styra satelliter för att ens synkronisera ett datornätverk med hjälp av a NTP-serveratomklockor har förändrat hur vi kontrollerar och styr tid.

När det gäller noggrannhet är en atomur oöverträffad. Digitala kvartsklockor kan hålla rätt tid i en vecka, inte förlora mer än en sekund men en atomur kan hålla tid i miljontals år utan att driva lika mycket.

Atomur arbeta med principen om kvanthopp, en gren av kvantmekanik som säger att en elektron; en negativt laddad partikel, kommer att bana en kärna av en atom (mitten) i en viss slätt eller nivå. När det absorberar eller släpper ut tillräckligt med energi, i form av elektromagnetisk strålning, kommer elektronen att hoppa till ett annat plan - kvantesprånget.

Genom att mäta frekvensen för den elektromagnetiska strålningen som motsvarar övergången mellan de två nivåerna kan tidsförloppet registreras. Cesiumatomer (cesium 133) är föredragna för timing eftersom de har 9,192,631,770-cykler av strålning i varje sekund. Eftersom cesiumatomens energinivåer (kvantstandarderna) alltid är desamma och är så höga, är klockan cesium otroligt exakt.

Den vanligaste formen av atomur som används i världen idag är cesiumfontänen. I denna typ av klocka projiceras ett moln av atomer upp i en mikrovågskammare och får falla ner under tyngdkraften. Laserstrålar saktar ner dessa atomer och övergången mellan atomerens energinivåer mäts.

Nästa generation av atomklockor utvecklas använda jonfälla istället för en fontän. Ioner är positivt laddade atomer som kan fångas av ett magnetfält. Andra element som strontium används i dessa nästa generations klockor och det uppskattas att den potentiella noggrannheten hos en strontiumjonfälla klocka kan vara 1000 gånger den för de nuvarande atomklockorna.

Atomklockor utnyttjas av alla slags tekniker; satellitkommunikation, Global Positioning System och till och med Internethandel är beroende av atomur. De flesta datorer synkroniseras indirekt med en atomur genom att använda a NTP-server. Dessa enheter tar emot tiden från en atomur och distribuerar runt sina nätverk vilket garanterar exakt tid på alla enheter.

Atomur är toppen av tidhållande enheter. Moderna atomklockor kan hålla tiden till en sådan noggrannhet att de i 100,000,000 år (100 miljoner) inte förlorar ännu en sekund i tid. På grund av denna höga noggrannhet är atomklockor grunden för världens tidsskala.

För att möjliggöra global kommunikation och tidskänsliga transaktioner som inköp av staplar och delar en global tidsplan, baserat på tiden som atomklockor berättade, utvecklades i 1972. Denna tidsplan, koordinerad universell tid (UTC) styrs och kontrolleras av International Bureau of Weights and Measures (BIPM) som använder en konstellation av över 230 atomklockor från 65 laboratorier över hela världen för att säkerställa höga noggrannhet.

Atomklockor är baserade på atomens grundläggande egenskaper, känd som kvantmekanik. Kvantmekanik tyder på att en elektron (negativt laddad partikel) som kretsar en atoms kärna kan existera i olika nivåer eller cirkelplan beroende på om de absorberar eller släpper ut den rätta mängden energi. När en elektron har absorberat eller släppt tillräckligt med energi kan "hoppa" till en annan nivå, så kallas detta ett kvantesprång.

Frekvensen mellan dessa två energitillstånd är vad som används för att hålla tiden. De flesta atomklockor är baserade på cesiumatomen som har 9,192,631,770-strålningstider som motsvarar övergången mellan de två nivåerna. På grund av noggrannheten av cesiumklor anser BIPM nu en sekund som definieras som 9,192,631,770-cykler av cesiumatomen.

Atomklockor används i tusentals olika tillämpningar där exakt timing är nödvändig. Satellitkommunikation, flygledningskontroll, internethandel och allmänläkare kräver att atomur håller tid. Atomklockor kan också användas som en metod för synkronisera datornätverk.

Ett datanätverk med en NTP tidsserver kan använda antingen en radiotransmission eller de signaler som sänds av GPS-satelliter (Global Positioning System) som en tidskälla. NTP-programmet (eller demonen) kommer då att se till att alla enheter på det nätverket synkroniseras med tiden som beräknats av atomuret.

Genom att använda en NTP-server synkroniserad med en atomur kan ett datanätverk driva samma samordnade universella tid som andra nätverk som gör det möjligt att genomföra tidskänsliga transaktioner från hela världen.