I den här artikeln beskrivs vad som hände när Europa antog den gregorianska kalendern och problemen vi fortfarande möter idag och försöker synkronisera med jordens rörelse.

Har du någonsin gått till sängs en natt och undrat precis var dagen gick? Tja, kan du tänka dig att vakna för att upptäcka att elva dagar hade försvunnit helt? Det var precis vad som hände i 1752 när hela invånarna i Storbritannien och Amerika gick till sängs på onsdag 2 september, bara för att vakna på torsdagen 14 September.

Det var emellertid inte en epidemi av sömnig sjukdom eller till och med en massdos av latskap som höll hela befolkningen i sängen, men bara myndigheterna försökte synkronisera med resten av världen genom att anta den gregorianska kalendern.

Den juliska kalendern (uppkallad efter Julius Caesar) hade varit i bruk sedan bibliska tider men slutligen avvecklades över hela Europa i 1582 men det tog de resoluta britterna och amerikanerna ytterligare tvåhundra år att följa efter.

Och om målaren Hogarth ska trott, tog befolkningen inte heller vänligt med det, med folk som tog på gatan och krävde återkomsten av deras saknade 11-dagar och till och med rapporter om rioting.

Varför ändra varför? Det var vad de brittiska myndigheterna hade sagt i tvåhundra år sedan Pope Gregory XIII hade ersatt den juliska kalendern i Europa två hundra år tidigare.

Orsaken till den ursprungliga förändringen var emellertid att den juliska kalendern inte möjliggjorde tillräckligt många springår (de utelämnades i år delbara av 100 men inte delbar av 400 - vad var romarna tänker?) Och årstiderna blev långsamt utav synkroniseras med kalendern. Situationen blev nu ännu mer oacceptabel i Storbritannien och utspelade sig för jordbrukare - som inte hade någon aning om att plantera sina grödor, äntligen skulle myndigheterna växla över och spola fram hela landet 11 dagar.

Men detta synkroniseringsproblem har alltid varit med oss. Vi har traditionellt försökt att basera våra kalendrar runt jordens rörelse så att vi kan förutsäga säsonger och vet när sommaren och vintern kommer att falla. Men vi kan ha sorterat ut språngåren (orsakad av att jorden tar 365 och kvart dagar att resa runt solen) men att försöka bygga en kalender runt jordens rörelse leder alltid till problem.

Den gregorianska kalendern fungerade bra tills 1950 var när atomuret utvecklades. Atomklockan fungerade så bra - tillhandahålla tidsinformationen noggrann till en sekund på flera miljoner år - som vi snart insåg att våra klockor nu var mycket mer exakta än själva jorden.

Jorden saktar faktiskt i rotation och om ingenting gjordes så skulle slutligen middag falla på natten och vice versa (om än inte för flera årtusenden) men oroa dig inte att du inte kommer att vakna i mitten av nästa vecka. Lösningen är att lägga till språng sekunder och 33 har slits in i slutet av våra år sedan 1970: s.

Beslutet att infoga en sekund tas vanligen sex månader före efter noggrann övervakning av jordens rotation. En kalender baserad på jordens rörelse kan verka mindre relevant idag, men med ett globalt positionssystem (GPS), en global tidsskala (samordnad universal tid) och datorer som alla synkroniseras runt om i världen med NTP-servrar (Network Time Protocol ) Det är absolut nödvändigt att vi alla kan berätta rätt tid.

Vad är klockan? En av de vanligaste frågorna yttrade sig runt om i världen, men vad frågar vi just nu? Du frågar någon i Kina vad tiden är då kommer du säkert att få ett annat svar om du frågar en amerikansk, självklart är deras tidszoner på motsatta sidan av världen.

Men vad händer om du frågar två personer i samma rum som du? Du kan få samma svar från dem båda men då kan en persons klocka vara en minut eller två snabbare.

När vi frågar tiden då är det som vi verkligen ber om en grov uppskattning av den tidszon vi är i. Vissa klockor är mer exakta än andra men det räcker ofta för våra dagliga behov.

Men vad händer om du behöver veta den exakta tiden och vad om du behöver veta vad den tiden är ett annat land för. Kanske har du köpt en flygbiljett; Det skulle vara en besvikelse att du bara kom upp på flygplatsen för att få veta att din biljett såldes till någon annan eftersom klockan på resebyrån var långsammare än den där du köpte din biljett.

Så hur håller global industri rätt tid med varandra? Svaret är ganska enkelt och det kallas koordinerad universell tid eller UTC.

International Bureau of Weights and Measures (BIPM) fungerar som officiell tidsbehållare för klotet och startade UTC i 1972 efter utvecklingen av atomur.

Atomklockan utvecklades först i slutet av 50 när det upptäcktes atomen cesium-133 resonerar vid en exakt frekvens av 9,192,631,770 varje sekund. Denna frekvens var så exakt att atomklockor utvecklade en noggrannhet på en sekund i 1.4million år och The International System of Units definierade den andra som frekvensen av cesium-133-atomen och en internationell enhet för mätning av tid föddes.

Klockor är dock ännu mer exakta än jorden själv som faktiskt saktar i sin rotation. Denna saktning är bara liten men om standardtidssystemet UTC, kompenserade inte för det, så skulle det i slutändan midnatt falla om mitten av dagen (även om det skulle ta ett årtusental eller två) så läggs springa sekunder om några år att kompensera.

Det enda problemet med UTC-timepieces är att atomklockor är enorma i både storlek och kostnad. Faktum är att de i allmänhet bara finns i storskaliga fysiklaboratorier som NPL (National Physics Laboratory, UK) eller MIT (Massachusetts Institute of Technology, USA).

Hur håller resten av världen reda på UTC-tiden? Tiden som berättas om dessa stora klockor sänds via radiosändningar eller GPS-satellitsystemet (Satellitnavigering är beroende av UTC, eftersom det inte finns en satellit som inte kan berätta exakt var en mottagare är).

De flesta datanätverk är synkroniserade till UTC-tid antingen via Internet (vilket inte är säkert och endast rekommenderat för hemmabruk) eller via specialiserade GPS- eller radiotidsservrar. Dessa tidsservrar använder sig av NTP (Network Time Protocol) som har utvecklats under de senaste 25-åren för att hålla datornätverk synkroniserade, så att de inte behöver förlita sig på sina felaktiga interna klockor.

NTP-servrar och UTC har gjort det möjligt för industrin att bli verkligt global och möjliggjorde möjliga teknologier som kommunikationssatelliter, mobiltelefoner, satellitnavigeringar och bankomater som vi alla tar för givet.

Network Time Protocol (NTP) är ett av Internetens äldsta protokoll och är fortfarande standarden för tidssynkronisering. Succesen för NTP stammar från dess konstanta utveckling (version 4 pågår för närvarande) och den noggrannhet som en NTP-tidsserver kan skryta i synkroniseringen av nätverk.

Samtidigt kan erhållas en noggrannhet på 1 / 5000th av en sekund i ett nätverk under rätt förhållanden, är denna noggrannhet enbart beroende av vad tidsreferens NTP använder för att synkronisera med. Denna källa kan naturligtvis vara opålitliga, som en klocka arbetsstation som realtids chips i de flesta datorer är benägna att driva och är mycket mindre exakt än den genomsnittliga digital klocka.

Alternativet är att använda en tillförlitlig UTC (Coordinated Universal Time) källa. UTC är standard för tidssynkronisering. Det startades i 1972 efter utvecklingen av atomur och låter hela världen för att synkronisera till samma absoluta tid. Detta har inte bara gjort teknik såsom Internet, GPS och kommunikationssatelliter möjligt, men också har gjort branscher som flygbolag och aktiemarknaden att handla globalt.

Det enklaste sättet att synkronisera ett nätverk till UTC har alltid varit att använda en Internet-tidsreferens. Det finns hundratals tillgängliga som nist.gov och de flesta Windows-program har en inbyggd verktyget Windows Time (win32.exe) synkronisera systemklockan till en referensklocka över Internet.

Men Microsoft och andra varnar för att använda en Internet källa som tidsreferens som autentisering är inte möjligt från dessa källor.

Autentisering är säkerhetsåtgärd som NTP använder för att säkerställa att en tidsreferens är betrodd. Utan autentiseringssystem är sårbara för angrepp som hackare som kunde justera en tidsstämpel att begå bedrägeri eller en DDoS-attack (Distributed Denial of Service oftast orsakas av skadliga program översvämma systemet).

Inte bara är Internet-tidskällor okontrollerade, men också en undersökning av Nelson Minar of MIT på över 900 Internet-tidreferenser, upptäckte att nästan hälften blev kompenserad av över tio sekunder (en av en svimlande 6-år - men det var lyckligtvis inte många kamrater) och mindre att en tredjedel var beskriven som "användbar".

Rapporten upptäckte också att många Internet tidsreferens värdar var för långt bort från sina kamrater för att möjliggöra noggrann tidssynkronisering.

Det finns dock flera sätt att se till att en NTP-server är synkroniserad till en pålitlig och stabil UTC-tidskälla som är både exakt och autentiserad.

Det finns två system som finns och båda använder relativt låg kostnad utrustning. Det första alternativet och ofta det enklaste, är att ansluta till en GPS-antenn och dedikerad GPS tidsserver i nätverket. Detta använder UTC-tid koden överförs av GPS-satelliterna, så länge antennen har en bra utsikt över himlen.

Alternativt specialiserade sändningssignaler sända en tidsstämpel i flera länder. I Storbritannien är det kallas MSF och broadcast från Cumbria av National Physics Laboratory vid 60 kHz men kan plockas upp så långt bort som 1000 km, även om liknande system verkar i Tyskland, Frankrike och USA. Dessa radio refererade NTP-servrar är sårbara för störningar men traditionellt var av en lägre kostnad än GPS-mottagare dock framsteg inom teknik betyda skillnaden är nu minimala.

Integriteten hos en tidskälla som används av en NTP-tidsserver är därför mycket viktig och whist-systemadministratörer är alltför villiga att investera i dyra brandväggar och antiviralprogramvara för att skydda sina nätverk många försummar sin tidsserver säkerhet, som trots allt kanske inte berätta för dem rätt tid ändå!

Network Time Protocol (NTP) är ett av Internetens äldsta protokoll som fortfarande används, uppfunnet av Dr David Mills från University of Delaware, det har använts sedan 1985. NTP är ett protokoll som är utformat för att synkronisera klockorna på datorer och nätverk över Internet eller lokala nätverk (LAN).

NTP (version 4) kan upprätthålla tiden över det publika Internet till inom 10 millisekunder (1 / 100th av en sekund) och kan utföra ännu bättre över LAN med noggrannhet 200 mikrosekunder (1 / 5000th av en sekund) under idealiska förhållanden.

NTP arbetar inom TCP / IP och förlitar sig på UDP, finns ett mindre komplex form av NTP kallas Simple Network Time Protocol (SNTP) som inte kräver lagring av information om tidigare kommunikation, som behövs av NTP. Det används i vissa enheter och applikationer där hög noggrannhet timing är inte lika viktigt.

Tidsynkronisering med NTP är relativt enkel, det synkroniserar tiden med hänvisning till en tillförlitlig klockkälla. Denna källa kan vara relativ (en dators interna klocka eller tiden på armbandsur) eller absolut (en UTC - Universal Coordinated Time-källa som är exakt som möjligt).

Atomklockor är de mest absoluta tidsbegränsande anordningarna; De är dock extremt dyra och finns i allmänhet bara i storskaliga fysiklaboratorier. NTP kan dock synkronisera nätverk till en atomur genom att använda antingen Global Positioning System (GPS), en specialradioöverföring eller via Internet. Det måste emellertid noteras att Microsoft rekommenderar starkt att en extern baserad tidpunkt ska användas snarare än Internetbaserad, eftersom dessa inte kan verifieras.

GPS är en idealisk tid och frekvenskälla eftersom den kan ge mycket exakt tid överallt i världen med relativt billiga komponenter. Varje GPS-satellit sänder i två frekvenser L2 för militär användning och L1 för användning av civila överförda på 1575 MHz. Lågpris GPS-antenner och mottagare är nu allmänt tillgängliga.

Signalen som sänds av satelliten kan passera genom fönster men kan blockeras av byggnader, så det ideala läget för en GPS-antenn ligger på taket med en bra utsikt över himlen. Ju fler satelliter den kan få från desto bättre signalen. Takmonterade antenner kan dock vara benägna att belysa strejker eller andra spänningsöverskott, så installationen av en undertryckare inline på GPS-kabeln rekommenderas starkt.

Kabeln mellan GPS-antenn och mottagare är också kritisk. Det maximala avståndet som en kabel kan köra normalt endast 20-30 meter, men en hög kvalitet koaxialkabel i kombination med en GPS-förstärkare placerade i linje för att öka förstärkningen hos antennen kan tillåta överstigande 100 meters kabeldragningar.

En GPS-mottagare avkodar sedan GPS-signal som sänds från antennen till ett datorläsbart protokoll som kan utnyttjas av de flesta tid servrar och operativsystem inklusive, Windows, Linux och Unix.

GPS-mottagaren utmatar också en exakt puls varje sekund som GPS-nätverkstidsprotokoll (NTP) -servrar och datortidsservrar kan utnyttja för att ge extremt exakt timing. Puls per sekund timing på de flesta mottagare är korrekt inom 0.001 av en sekund av UTC.

GPS är idealisk för att ge NTP tid servrar eller fristående datorer med en mycket exakt extern referens för synkronisering. Även med relativt låg kostnad utrustning, kan noggrannheten av hundra nanosekunder (en nanosekund = en miljarddels sekund) rimligen uppnås med användning av GPS som en extern referens.

Alla datorer behöver veta tiden. Många applikationer, från att skicka ett e-postmeddelande till lagringsinformation, är beroende av datorn och vet när händelsen ägde rum. I vissa miljöer är timing ännu viktigare där en enda sekund kan göra skillnaden mellan vinst och förlust - bara tänka på börsen.

De flesta datorer har interna klockor som är batteri backas, så att datorn kan fortfarande hålla tiden när maskinen är avstängd. Men dessa klockor verkligen så pålitlig? Svaret är naturligtvis nej.

Datorer är massmarknadsförs och designade för multifunktioner, tidpunkten är inte så hög på tillverkarens dagordning. De interna klockorna (kallad RTC-realtidschips) är normalt tillräckliga för hemberäkning eller när arbetsstationerna är ensamma. Men när datorer körs i ett nätverk kan en brist på synkronisering orsaka problem.

Det kan vara en liten sak som ett e-post anländer någonstans innan det skickades (enligt en PC klocka), men med vissa tidskänsliga transaktioner och applikationer, kan en brist på synkronisering orsaka tänkbara problem: Tänk att vrida upp på en flygplats bara för att upptäcka flygbolaget plats du hade köpt veckor innan var i själva verket säljs till någon annan efteråt som deras bokningsagent hade en långsammare klocka på sin dator!

För att komma runt dessa problem synkroniseras de flesta datorer i ett nätverk till en enstaka källa med hjälp av NTP (nätverkstidsprotokoll) den här kilden kan vara antingen relativ (en dators klocka eller armbandsur) eller en absolut källa som UTC.

UTC (Coordinated Universal Time) utvecklades efter uppkomsten av atomur och är en standard tidsskala används globalt, vilket gör att maskinerna över hela världen att använda en enda tidskälla.

Windows XP kan enkelt ställa in systemklockan för att använda UTC genom att gå en Internet-källa för UTC (antingen time.windows.com eller time.nist.gov). För att uppnå detta har ett användar bara att dubbelklicka på klockan på skrivbordet och justera inställningarna på fliken Internet Time.

Microsoft och andra operativsystemstillverkare rekommenderar dock starkt att externa tidsreferenser bör användas eftersom Internetkällor inte kan verifieras, vilket gör system sårbara för en skadlig attack.

Om du vill köra en nätverks tidsserver Windows XP, finns specialiserade NTP-servrar tillgängliga som kan få en tidsreferens via GPS-satellitsystemet eller nationella specialtransmissioner

För att Windows XP ska fungera som en nätverks-tidsserver måste NTP-tjänsten vara påslagen. För att aktivera NTP hittar du bara följande undernyckel i registret (regedit):
HKEY_LOCAL_MACHINE \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ Services \ W32Time \ TimeProviders \ NtpServer \
Högerklicka aktiverat (i det högra fönstret) och sedan Ändra. Redigera DWORD-värdet och skriv 1. Högerklicka på NtpServer, sedan Ändra och i Redigera DWORD-värdet under Valdatatypstart, klicka sedan på OK.

Avsluta registret och starta Windows-tidstjänsten genom att klicka på Start / Kör och skriva:
nätverksstopp w32time && net start w32time .; Därefter skriver du på varje dator på nätverket (annan än domänkontrollanten som inte kan synkroniseras med sig själv): W32tm / resync / rediscover.

NTP (Network Time Protocol) synkroniserar nätverk till en enda tidskälla med hjälp av tidsstämplar för att representera den aktuella tiden på dagen, är det viktigt för tidskänsliga transaktioner och många systemapplikationer som e-post.

NTP är därför sårbart för säkerhetshot, oavsett om det är en skadlig hackare som vill ändra tidstämpeln för att begå bedrägeri eller DDoS-attack (Distributed Denial of Service - normalt orsakad av skadlig skadlig kod som överskrider en server med trafik) som blockerar serverns åtkomst.

Men, som ett av Internetets äldsta protokoll och har utvecklats för över 25-åren, är NTP utrustad med egna säkerhetsåtgärder i form av autentisering.

Autentisering verifierar att varje tidsstämpel har kommit från den planerade tiden referens genom att analysera en uppsättning överenskomna krypteringsnycklar som skickas tillsammans med tidsinformation. NTP, använder Message Digest kryptering (MD5) till un-kryptera nyckeln, analyserar den och bekräftar om det har kommit från den betrodda tidskälla genom att verifiera den mot en uppsättning betrodda nycklar.

Trusted autentiseringsnycklar listas i NTP-servern konfigurationsfil (ntp.conf) och lagras normalt i ntp.keys filen. Nyckelfilen är normalt mycket stora men betrodda nycklar tala om NTP-server som uppsättning delmängd av nycklar är aktiv och som inte är det. Olika undergrupper kan aktiveras utan att redigera ntp.keys filen med betrodda-tangenterna config kommandot.

Autentisering är därför mycket viktigt för att skydda en NTP-server från skadlig attack. men det finns många tidsreferenser där autentisering inte kan lita på.

Microsoft, som har installerat en version av NTP i sina operativsystem sedan Windows 2000, rekommenderar starkt att en hårdvarukälla används som en tidsreferens eftersom Internetkällor inte kan verifieras.

NTP är avgörande för att nätverket ska synkroniseras men lika viktigt är det att systemen hålls säkra. Även om nätverksadministratörer spenderar tusentals i programvaran mot virus / malware, klarar många inte sårbarheten i sina tidsservrar.

Många nätverksadministratörer överlåter fortfarande Internetkällor för deras tidsreferens. Även om många ger en bra källa för UTC-tid (Koordinerad Universal Time - den internationella standarden), till exempel nist.gov, betyder bristen på autentisering att nätverket är öppet för missbruk.

Andra källor till UTC-tid är säkrare och kan användas med relativt låg kostnad utrustning. Det enklaste sättet är att använda en specialist NTP GPS tidsserver som kan ansluta till en GPS-antenn och få en bestyrkt tidsstämpel via satellit.

GPS-tidsservrar kan ge noggrannhet till UTC-tid till inom några nanosekunder så länge som antennen har en bra utsikt över himlen. De är relativt billiga och signalen är autentiserad och ger en säker tidsreferens.

Alternativt finns det flera nationella sändningar som sänder en tidsreferens. I Storbritannien detta sänds av National Physics Laboratory (NPL) i Cumbria. Liknande system är verksamma i Tyskland, Frankrike och USA. Även denna signal är autentiserad dessa radiosändningar är känsliga för störningar och har en begränsad räckvidd.

Autentisering för NTP har utvecklats för att förhindra skadlig manipulering med synkroniseringssystem precis som brandväggar har utvecklats för att skydda nätverk från angrepp men som med alla system för säkerhet det fungerar bara om det används.

Alla datorer och nätverksenheter använder klockor för att upprätthålla en intern systemtid. Dessa klockor, som kallas Real Time Clock chips (RTC), ger information om tid och datum. Flisorna är batteribackade, så att de även under strömavbrott kan behålla tiden. Personliga datorer är dock inte konstruerade för att vara perfekta klockor, deras design har optimerats för massproduktion och låg kostnad snarare än att behålla korrekt tid.

Dessa interna klockor är benägna att driva och även om det för många applikationer kan vara ganska adekvat, måste maskiner ofta arbeta tillsammans i ett nätverk och om datorerna går i olika takt kommer datorerna att synkronisera varandra och problem kan uppstå särskilt med tidskänsliga transaktioner.

Network Time Protocol (NTP) är ett av Internetens äldsta protokoll som fortfarande används, uppfunnet av Dr David Mills från University of Delaware, det har använts sedan 1985. NTP är ett protokoll som är utformat för att synkronisera klockorna på datorer och nätverk över Internet eller lokala nätverk (LAN).

NTP (version 4) kan upprätthålla tiden över det publika Internet till inom 10 millisekunder (1 / 100th av en sekund) och kan utföra ännu bättre över LAN med noggrannhet 200 mikrosekunder (1 / 5000th av en sekund) under idealiska förhållanden.

NTP arbetar inom TCP / IP och förlitar sig på UDP, finns ett mindre komplex form av NTP kallas Simple Network Time Protocol (SNTP) som inte kräver lagring av information om tidigare kommunikation, som behövs av NTP. Det används i vissa enheter och applikationer där hög noggrannhet timing är inte lika viktigt.

Många operativsystem inklusive Windows, UNIX och LINUX kan använda NTP och SNTP och tidssynkronisering med NTP är relativt enkel, det synkroniserar tiden med hänvisning till en tillförlitlig klockkälla. Denna källa kan vara relativ (en dators interna klocka eller tiden på armbandsur) eller absolut (en UTC - Universal Coordinated Time-källa som är exakt som möjligt).
Alla Microsoft Windows-versioner sedan 2000 inkluderar Windows tidstjänst (w32time.exe), som har förmågan att synkronisera datorns klocka till en NTP-server.
 
Det finns ett stort antal Internet-hostade NTP-servrar som synkroniseras med externa UTC-referenser som time.nist.gov eller ntp.my-inbox.co.uk men det måste noteras att Microsoft och andra rekommenderar att en extern källa används för att synkronisera dina maskiner, eftersom Internetbaserade referenser inte kan verifieras. Specialistiska NTP-tidsservrar finns tillgängliga som kan synkronisera tiden på nätverk med hjälp av antingen MSF (eller motsvarande) eller GPS-signal.

De mest använda är GPS-tidsservrarna som använder GPS-systemet för att reläera exakt tid. GPS-systemet består av ett antal satelliter som ger korrekt positionering och platsinformation. Varje GPS-satellit kan bara göra detta genom att använda en atomur som i sin tur kan användas som en referensreferens.

En typisk GPS-mottagare kan tillhandahålla tidsinformation till inom några få nanosekunder av UTC så länge som det finns en antenn belägen med en god sikt mot himlen.

Det finns ett antal nationella tid- och frekvensradioöverföringar som kan användas för att synkronisera en NTP-server. I Storbritannien sänds signalen (kallad MSF) av National Physics Laboratory i Cumbria som fungerar som Förenade kungarikets nationella tidsreferens. Det finns också liknande system i Colorado, USA (WWVB) och i Frankfurt, Tyskland (DCF-77). Dessa signaler ger UTC-tid till en noggrannhet av 100-mikrosekunder, men radiosignalen har ett begränsat intervall och är sårbart för störningar.

Atomklockor har funnits i över femtio år eller så. De är klockor som använder en atomresonansfrekvens som dess tidsåtgärdselement snarare än konventionella oscillerande kristaller såsom kvarts.

De flesta atomklockor använder resonansen hos atomen cesium-133 som resonanserar vid en exakt frekvens av 9,192,631,770 varje sekund. Sedan 1967 har det internationella systemet för enheter (SI) definierat det andra som det antal cykler från cesium-133 som gör atomklockor (ibland kallade cesiumoscillatorer) standarden för tidsmätningar.

Eftersom cesium-133-atomens resonans är så exakt, gör detta atomklockor exakt till mindre än 2 nanosekunder per dag, vilket motsvarar ungefär en sekund i 1.4million år.

Eftersom atomklockor är så exakta och kan upprätthålla en kontinuerlig och stabil tidsskala har en universell tid, UTC (Coordinated Universal Time eller Temps Universel Coordonné) utvecklats och stöttar sådana funktioner som språng sekunder - lagt till för att kompensera för saktning av Jordens rotation.

Klockor är dock extremt dyra och finns i allmänhet endast i storskaliga fysiklaboratorier. Men NTP (Network Time Protocol) kan standardmedlet för att uppnå tidssynkronisering i datornät synkronisera till en atomur genom att använda antingen Global Positioning System (GPS) eller specialradioöverföringar.

Den mest använda är GPS (Global Positioning System), utvecklat av USA: s militär. GPS innehåller minst 24-kommunikationssatelliter i hög omlopp som ger korrekt positionering och platsinformation. Varje GPS-satellit kan bara göra detta genom att använda en atomur som i sin tur kan användas som en referensreferens.

En GPS-tidsserver är en idealisk tid och frekvenskälla, eftersom den kan ge mycket exakt tid överallt i världen med relativt billiga komponenter. Varje GPS-satellit sänder i två frekvenser L2 för militär användning och L1 för användning av civila överförda på 1575 MHz. Lågpris GPS-antenner och mottagare är nu allmänt tillgängliga.

Det finns också ett antal nationella tid- och frekvensradioöverföringar som kan användas för att synkronisera en NTP-server. I Storbritannien sänds signalen (kallad MSF) av National Physics Laboratory i Cumbria som fungerar som Förenade kungarikets nationella tidsreferens. Det finns också liknande system i Colorado, USA (WWVB) och i Frankfurt, Tyskland (DCF-77). Dessa signaler ger UTC-tid till en noggrannhet av 100-mikrosekunder, men radiosignalen har ett begränsat intervall och är sårbart för störningar.

Med hjälp av en GPS NTP-server eller en radiobaserad NTP-tidsserver kan nätverksklienter synkroniseras till inom några millisekunder av UTC beroende på nätverkstrafik.

Ibland behöver vi alla veta tiden och vi har en mängd olika enheter för att berätta det för oss. från våra mobiltelefoner och armbandsur till kontorsväggur eller chimes på radionyheterna.

Men hur exakta är alla dessa klockor och spelar det roll om de alla talar olika gånger? För vår dagliga verksamhet är det nog inte så mycket om kontoret väggklockan är snabbare än din handled-watch, så kommer din chef förmodligen inte att avfyra dig för att vara en minuts sen.

Men i vissa miljöer är noggrannhet och synkronisering avgörande där en minut kan göra hela skillnaden i något som säljs eller inte eller ens blir stulen!

Tidssynkronisering i moderna datornätverk är avgörande. Det ger inte bara den enda referensramen mellan alla enheter, det är avgörande för allt från att säkra, planera och felsöka ett nätverk för att tillhandahålla en tidsstämpel för applikationer som datainsamling eller e-post.

De flesta klockor för datorer och nätverksenheter, som kallas Real Time Clock chips (RTC), ger information om tid och datum. Flisorna är batteribackade, så att de även under strömavbrott kan behålla tiden.

Personliga datorer är dock inte konstruerade för att vara perfekta klockor, deras design har optimerats för massproduktion och låg kostnad snarare än att behålla korrekt tid.

Därför är dessa interna klockor benägna att driva och även om det för många applikationer kan vara ganska adekvat, kommer ofta maskiner som arbetar tillsammans i ett nätverk att synkronisera varandra och problem kan uppstå speciellt med tidskänsliga transaktioner. Kan du tänka mig att köpa ett flygbolagssäte bara för att få veta på flygplatsen att biljetten såldes två gånger för att den köptes efteråt på en dator som hade en långsammare klocka?

NTP-tidsservrar (Network Time Protocol) använder en enda tidsreferens för att synkronisera alla maskiner i nätverket till den tiden. Denna tidsreferens kan vara antingen relativ (en dators interna klocka eller tiden på armbandsur) eller absolut som en atomur som reläerar UTC-tid (Universal Coordinated Time) och är lika exakt som möjligt.

Atomklockor är de absolutaste tidsbesparande enheterna noggranna till en sekund varje 1.4 miljoner år. Klockor är dock extremt dyra och finns i allmänhet endast i storskaliga fysiklaboratorier. NTP kan dock synkronisera nätverk till UTC-tid via en atomur genom att använda antingen Global Positioning System (GPS) eller specialradioöverföringar (MTF i Storbritannien).

Medan vissa organisationer måste synkronisera sina nätverk till UTC som flygbolag och börsen kan ett nätverk synkroniseras när som helst och fortfarande fungera, men det finns verkligen ingen ersättning för UTC-tid. Det är inte bara effektivare att nätverket är synkroniserat med resten av världen. En UTC-tidskälla är avgörande när det gäller att skydda mot bedrägeri, dataförlust och juridisk exponering och utan att organisationerna kan vara sårbara och förlora trovärdighet.

NTP (version 4) kan upprätthålla tiden över det publika Internet till inom 10 millisekunder (1 / 100th av en sekund) och kan utföra ännu bättre över LAN med noggrannhet 200 mikrosekunder (1 / 5000th av en sekund) under idealiska förhållanden.

Obs! Det rekommenderas starkt av Microsoft och andra att den externa baserade timingen ska användas snarare än Internetbaserad, eftersom dessa inte kan verifieras. Specialiserade NTP-servrar finns tillgängliga som kan synkronisera tiden på nätverk med antingen MSF-signalen (eller motsvarande) eller GPS-tidsservernsignalen.

Alla datorer och nätverksenheter använder klockor för att upprätthålla en intern systemtid. Dessa klockor, som kallas Real Time Clock chips (RTC), ger information om tid och datum. De är batteribackade så att de även under strömavbrott kan behålla tiden. Personliga datorer är dock inte konstruerade för att vara perfekta klockor - deras design har optimerats för massproduktion och låg kostnad snarare än att behålla en exakt tid.

Dessa interna klockor är benägna att drifta och även om det för många applikationer kan det vara ganska lämpligt för vissa applikationer, men maskiner på ett nätverk som driver olika hastigheter blir synkroniserade med varandra och problem kan uppstå, särskilt med tidskänslig transaktioner.

NTP-servrar (Network Time Protocol) använder en enda referens för att synkronisera alla maskiner i nätverket till en tidsreferens. Denna tidsreferens kan vara antingen relativ (en dators interna klocka eller tiden på armbandsur) eller absolut som en UTC (Universal Coordinated Time) klockkälla som en atomklocka som är lika exakt som mänskligt möjligt.

För vissa applikationer en relativ tidskälla är tillräcklig, men i många miljöer, såsom flygbolag och börsen är det viktigt för tid att vara absolut. Tänk dig att köpa en flygstol bara att få veta på flygplatsen att biljetten såldes två gånger eftersom den köptes efteråt på en dator som hade en långsammare klocka!

Atomur är de mest absoluta tidskontrollanordningar. De arbetar på principen att atomen, cesium-133 har ett exakt antal cykler av strålning varannan (9,192,631,770). Detta har visat sig vara så exakt det internationella enhetssystemet (SI) har nu definierat den andra som varaktigheten av 9,192,631,770 cykler av strålning av cesium-133 atom och utveckling av UTC (Coordinated Universal Time) nu betyder datorer över hela workld kan synkroniseras till samma tid.

Klockor är dock extremt dyra och finns i allmänhet endast i storskaliga fysiklaboratorier. NTP-servrar kan dock synkronisera nätverk till en atomur genom att använda antingen Global Positioning System (GPS) eller specialradioöverföringar (MTF i Storbritannien). Det måste noteras att Microsoft och andra starkt rekommenderar att externt baserad timing ska användas snarare än Internetbaserad, eftersom dessa inte kan verifieras. Specialiserade NTP-servrar finns tillgängliga som kan synkronisera tiden på nätverk med antingen MSF-signalen (eller motsvarande) eller GPS-tidsservernsignalen.

GPS är en idealisk tid och frekvenskälla eftersom den kan ge mycket exakt tid överallt i världen med relativt billiga komponenter. Varje GPS-satellit sänder i två frekvenser L2 för militär användning och L1 för användning av civila överförda på 1575 MHz. Lågpris GPS-antenner och mottagare är nu allmänt tillgängliga.

Radiosignalen som sänds av satelliten kan passera genom fönster men kan blockeras av byggnader så den idealiska platsen för en GPS-antenn är på ett hustak med en god sikt mot himlen. Ju fler satelliter den kan ta emot från desto bättre signal. Däremot kan takmonterade antenner vara benägna att blixtnedslag eller andra spänningsstötar så en suppressor starkt rekommenderar installeras inline på GPS-kabeln.

Kabeln mellan GPS-antenn och mottagare är också kritisk. Det maximala avståndet som en kabel kan köra normalt endast 20-30 meter, men en hög kvalitet koaxialkabel i kombination med en GPS-förstärkare placerade i linje för att öka förstärkningen hos antennen kan tillåta överstigande 100 meters kabeldragningar.

Det finns också ett antal nationella tid- och frekvensradioöverföringar som kan användas för att synkronisera en NTP-server. I Storbritannien sänds signalen (kallad MSF) av National Physics Laboratory i Cumbria som fungerar som Förenade kungarikets nationella tidsreferens. Det finns också liknande system i Colorado, USA (WWVB) och i Frankfurt, Tyskland (DCF-77).

Ett radiobaserat NTP-server består vanligen av en rack tidsserver, och en antenn, som består av en ferrit bar inuti ett plasthölje, som mottar radio tid och frekvens-sändning. Det bör alltid monteras horisontellt i rät vinkel mot transmission för optimal signalstyrka. Data sänds i pulser, 60 en andra. Dessa signaler ger UTC-tid med en noggrannhet av 100 mikrosekunder har emellertid radiosignalen ett ändligt intervall och är känsliga för störningar.

Både en GPS NTP-server och MSF-tidsservern kan erbjuda ett överkomligt och effektivt sätt att exakt synkronisera datornätverk med hjälp av NTP.