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.

NTP-servrar används av datanät som en tidsreferens för synkronisering. En NTP-server är verkligen en kommunikationsenhet som tar emot tiden från en atomur och distribuerar den. NTP-servrar som tar emot en direkt atomurtid är kända som stratum 1 NTP-servrar.

En stratum 0-enhet är en atomur själv. Dessa är mycket dyra och känsliga maskiner och finns bara i storskaliga fysiklaboratorier. Tyvärr finns det många regler för vem som kan komma åt en stratum 1-server på grund av bandbreddsöverväganden. De flesta stratum 1 NTP-servrar ställs in av universitet eller andra ideella organisationer och måste därför begränsa vem som får tillgång till dem.

Lyckligtvis kan stratum 2-tidsservrar erbjuda noggrann noggrannhet som en tidkälla och vilken enhet som mottar en tidssignal kan själv användas som en tidsreferens (en mottagningstid från en stratum 2-enhet är en stratum 3-server. Apparater som tar emot tid från en stratum 3-server är stratum 4-enheter och så vidare).

Ntp.org, är det officiella hemmet för NTP-poolprojektet och det absolut bästa stället att gå för att hitta en offentlig NTP-server. Det finns två listor med offentliga servrar tillgängliga i poolen; primära servrar, som visar stratum 1-servrar (varav de flesta är stängda åtkomst) och sekundära som är alla stratum 2-servrar.

När du använder en offentlig NTP-server är det viktigt att följa åtkomstreglerna eftersom misslyckande att göra det kan leda till att servern blir igensatt av trafik och om problemen kvarstår, upphörde eventuellt eftersom de flesta offentliga NTP-servrar är inställda som generösa handlingar.

Det finns några viktiga punkter att komma ihåg när du använder en tidkälla från över Internet. För det första kan Internet-tidskällor inte verifieras. Autentisering är en inbyggd säkerhetsåtgärd som används av NTP men otillgänglig över nätet. För det andra behöver en öppen port i din brandvägg för att använda en Internet-tidkälla. Ett hål i en brandvägg kan användas av skadliga användare och kan låta ett system vara sårbart för attack.

För dem som kräver en säker tidkälla eller när noggrannhet är mycket viktigt, en dedikerad NTP-server som tar emot en tidssignal från antingen långvågsradioöverföringar eller GP-nätverket.

NTP (Network Time Protocol) är det mest använda tidssynkroniseringsprotokollet på Internet. Anledningen till framgången är att den är både flexibel och mycket exakt (såväl som fri). NTP är också inrättad i en hierarkisk struktur som gör det möjligt för tusentals maskiner att få en tidssignal från bara en NTP-server.

Om tusen maskiner på ett nätverk alla försökte ta emot en tidssignal från NTP-servern samtidigt skulle nätverket självklart bli flaskhalsat och NTP-servern skulle bli oanvändbar.

Av denna anledning finns NTP-stratumträdet. Överst på trädet är NTP-tidsservern som är en stratum 1-enhet (en stratum 0-enhet är atomklockan som servern tar emot sin tid från). Under NTP-serverflera servrar eller datorer får timinginformation från stratum 1-enheten. Dessa betrodda enheter blir stratum 2-servrar, som i sin tur distribuerar sin tidinformation till ett annat lager av datorer eller servrar. Dessa blir sedan stratum 3-enheter som i sin tur kan distribuera tidsinformation till lägre strata (stratum 4, stratum 5 etc).

I alla kan NTP stödja upp till nio stratumnivåer, men ju längre bort från den ursprungliga stratum 1-enheten är de mindre korrekta synkroniseringen. För ett exempel på hur en NTP-hierarki är inställd, se det här stratum träd

De WWVB-tidssignal är en dedikerad radiosändning som ger en korrekt och tillförlitlig källa till den amerikanska civiltiden, baserat på den globala tidsskalan UTC (koordinerad universell tid), sänds WWVB-signalen och underhålls av Förenta staternas NIST-laboratorium (National Institute for Standards and Tid).

WWVB-tidssignalen kan användas av alla som kräver noggrann timinginformation, men dess huvudsakliga användning är som en källa till UTC-tid för administratörer som synkroniserar ett datornätverk med en radioklocka. Radio klockor är verkligen en annan term för a nätverk tidsserver som använder en radiotransmission som en tidkälla.

De flesta radiobaserade nätverkstidsservrar använder NTP (Network Time Protocol) för att distribuera tidsinformationen i hela nätverket.

WWVB-signalen sänds från Fort Collins, Colorado. Den är tillgänglig 24 timmar om dagen över de flesta USA och Kanada, även om signalen är sårbar för störningar och lokal topografi. Användare av WWVB-tjänsten får övervägande en "ground wave" -signal. Det finns emellertid också en återstående "himmelvåg" som återspeglas från jonosfären och är mycket starkare på natten. Detta kan resultera i en total mottagen signal som är antingen starkare eller svagare.

WWVB-signalen bärs på en frekvens av 60 kHz (till inom 2-delar i 1012) och styrs av en cesium-atomklocka baserad vid NIST

Signalens fältstyrka överstiger 100 μV / m (mikrovolt en meter) på ett avstånd av 1000 km från Colorado - som täcker mycket av USA.

WWVB-signalen är i form av en enkel binär kod som innehåller information om tid och datum WWVB-tid och datumkod innehåller följande information: år, månad, dag månad, veckodag, timme, minut, sommartid (i kraft eller nära förestående).

NTP (Network Time Protocol) är den mest flexibla, exakta och populära metoden för att skicka tid över Internet. Det är kanske Internetets äldsta protokoll som har funnits i en eller annan form sedan mitten av 1980.

Huvudsyftet med NTP är att se till att alla enheter i ett nätverk synkroniseras samtidigt och för att kompensera för vissa nätverksfördröjningar. Över ett LAN eller WAN NTP lyckas upprätthålla en noggrannhet på några millisekunder (Över Internet, överföring av tid om det är långt mindre korrekt på grund av nätverkstrafik och avstånd).

NTP är det överlägset mest använda tidssynkroniseringsprotokollet (någonstans i regionen 95% av alla tidsservrar använder NTP) och den har stor framgång för sina kontinuerliga uppdateringar och dess flexibilitet. NTP kommer att köras på UNIX, LINUX och Windows-baserade operativsystem (det är också gratis, en annan möjlig orsak till dess stora framgång).

NTP använder en enda källa som den distribuerar bland alla enheter på ett nätverk. Det kontrollerar också varje enhet för drift (att få eller förlora tid) och justerar för varje. Det är också hierarkiskt eftersom bokstavligen tusentals maskiner kan styras med bara en NTP-server eftersom varje maskin i sig kan användas av grannmaskiner som tidsserver.

NTP är också mycket säker (när du använder en extern tidsreferens inte när du använder Internet för en tidkälla) med ett autentiseringsprotokoll som kan fastställa exakt var en tidkälla kommer ifrån.

För att ett nätverk ska bli riktigt effektivt använder de flesta NTP-tidsservrar en atomur som grund för sin tidssynkronisering. En internationell tidsplan baserad på den tid som atomklockor berättade har utvecklats för detta ändamål. UTC (Samordnad Universal Time).

Det finns verkligen två sätt att få en säker UTC atomur tidssignal som ska utnyttjas av NTP. Den första är tid- och frekvensöverföringen som flera nationella fysiklaboratorier sänder på långvåg runt om i världen. den andra (och överlägset mest lättillgängliga) är genom att använda tidsinformationen i GPS-satellitsändningarna. Dessa kan hämtas överallt på klotet och ge säker, säker och mycket exakt timinginformation.

NTP tidsserver (Network Time Protocol) missbruk är ganska ofta oavsiktligt och lyckligtvis tack vare NTP-poolen är mindre frekvent än det var trots att händelser fortfarande händer.

NTP-server missbruk är en handling som bryter mot åtkomstreglerna för en NTP-tidsserver eller en handling som skadar den på något sätt. Offentliga NTP-servrar är de servrar som kan nås från hela Internet av enheter och routrar att använda som en tidkälla för att synkronisera ett nätverk till. De flesta offentliga NTP-tidsservrar är icke-vinstdrivande och inrättas som generösa handlingar, främst av universitetets eller andra tekniska centra.

Av denna anledning måste åtkomstregler ställas in eftersom stora mängder trafik kan generera enorma bandbreddsräkningar och kan leda till att NTP-tidsservern stängs av permanent. Åtkomstregler används för att förhindra för mycket trafik från att få åtkomst till stratum 1-servrar. Enligt konventionen bör stratum 1-servrar endast nås av stratum 2-servrar som i sin tur kan överföra tidsinformationen längs linjen.

Men de värsta fallen med NTP-server missbruk har varit där tusentals enheter har skickat förfrågningar om tid, där det bara är nödvändigt med en hierarkisk natur för NTP.

Medan de flesta handlingar av NTP-missbruk är avsiktliga några av de värsta missbruken av NTP-tidsservrar har begåtts (om än oavsiktligt) av stora företag. Det första stora företaget som upptäcktes att ha gjort sig skyldig till NTP-missbruk var Netgear, som i 2003 släppte fyra routrar som alla var hårdkodade för att använda University of Wisconsin NTP-server, nådde den resulterande DDS (Distributed Denial of Service) nästan 150 megabits en andra.

Även nu, fem år på och trots att flera fläckar släpptes för att lösa problemet och universiteten kompenseras av Netgear fortsätter problemet fortfarande som vissa människor aldrig har patchat sina routrar.

Liknande incidenter har begåtts av SMC och D-Link. D-Link i synnerhet orsakade kontroverser som när frågan var uppmärksam på deras uppmärksamhet bestämde de sig för att få advokaterna in. Först efter det upptäcktes att de kränktes nästan 50 NTP-servrar försökte de lösa problemet de relent).

Det enklaste sättet att undvika sådana problem är att använda en dedikerad extern stratum 1-tidsserver. Dessa enheter är relativt billiga, enkla att installera och mycket mer exakta och säkra än NTP-servrar på nätet. Dessa enheter tar emot tiden från atomur antingen från GPS-nätverket (Global Positioning System).

Tid har alltid spelat en viktig roll i civilisationen. Förståelse och övervakningstid har varit en av människans pre-ockupationer sedan förhistoria och förmågan att hålla reda på tiden var lika viktig för de gamla som det är för oss.

Våra förfäder var tvungna att veta när den bästa tiden var att plantera grödor eller när man skulle samla för religiösa fester och veta att tiden betyder att det är samma som alla andra.

tids~~POS=TRUNC synkronisering~~POS=HEADCOMP är nyckeln till korrekt tidshållning, eftersom det är bara värt att ordna en händelse vid en viss tidpunkt om alla kör samtidigt. I den moderna världen, som företag har flyttat från ett pappersbaserat system till en elektronisk, är betydelsen av tidssynkronisering och sökandet efter allt bättre noggrannhet ännu viktigare.

Datornätverk kommunicerar nu med varandra från hela världen som genomför miljarder dollar för transaktioner varje sekund, millisekunds noggrannhet är nu en del av affärssuccesen.

Datornätverk kan bestå av hundratals och tusentals datorer, servrar och routrar och medan de alla har en intern klocka, om inte de synkroniseras helt tillsammans kan en mängd potentiella problem uppstå.

Säkerhetsöverträdelser, dataförluster, vanliga krascher och störningar, bedrägeri och kundtrovärdighet är alla potentiella faror för dålig datortidssynkronisering. Datorer är beroende av tid eftersom den enda referenspunkten mellan händelser och många applikationer och processer är tidsberoende.

Även avvikelser från några millisekunder mellan enheter kan orsaka problem i synnerhet i världen av global finans där miljontals vinst eller förlorad på en sekund. Därför styrs de flesta datornätverk av a tidsserver. Dessa enheter mottar en tidssignal från en atomur. Denna signal distribueras sedan till varje enhet i nätverket, vilket säkerställer att alla maskiner har samma tid.

De flesta synkroniseringsenheter styrs av datorprogrammet NTP (Network Time Protocol). Denna programvara kontrollerar regelbundet varje enhetens klocka för drift (saktar eller accelererar från önskad tid) och korrigerar det så att enheterna aldrig väntar från den synkroniserade tiden.