Niezależnie od tego, gdzie jesteśmy na świecie, wszyscy musimy znać czas w którymś momencie dnia, ale gdy każdy dzień trwa tyle samo czasu bez względu na to, gdzie jesteś na Ziemi, ta sama skala czasowa nie jest używana globalnie.

Niepraktyczność Australijczyków, którzy muszą się obudzić w 17.00 lub w Stanach Zjednoczonych, którzy muszą rozpocząć pracę w 14.00, wykluczałaby proces o jeden okres czasu, chociaż pomysł ten został omówiony, gdy Greenwich został nazwany oficjalnym południkiem głównym (oficjalnie oficjalnym dateline). dla świata jakieś 125 lata temu.

Chociaż idea globalnej skali czasu została odrzucona z powyższych powodów, później uznano, że podłużne linie 24 podzieliłyby świat na różne strefy czasowe. Będą one emanować z GMT, a te z przeciwnej strony planety będą wynosić + 12 godzin.

Jednak dzięki 1970 wzrost globalnej komunikacji oznaczał, że uniwersalna skala czasu została ostatecznie przyjęta i jest nadal w powszechnym użyciu, mimo że wielu ludzi nigdy o niej nie słyszało.

UTC, Coordinated Universal Time, opiera się na GMT (Greenwich Meantime), ale jest utrzymywany przez konstelację zegarów atomowych. Uwzględnia on również zmiany w obrocie Ziemi z dodatkowymi sekundami znanymi jako "sekundy przestępne" dodawane raz dwa razy w roku, aby przeciwdziałać spowolnieniu ziemskiego spinu wywołanego siłami grawitacyjnymi i pływowymi.

Podczas gdy większość ludzi nigdy nie słyszała o UTC lub używała go bezpośrednio, jego wpływ na nasze życie był niezaprzeczalny w sieciach komputerowych, zsynchronizowanych z UTC przez Serwery czasu NTP (Network Time Protocol).

Bez tej synchronizacji do jednej skali czasowej wiele technologii i aplikacji, które bierzemy dzisiaj za pewnik, byłoby niemożliwe. Wszystko, od globalnego handlu akcjami i udziałami, poprzez zakupy internetowe, pocztę e-mail i sieci społecznościowe, jest możliwe tylko dzięki UTC i sieciom Serwer czasu NTP.

Od pierwszych dni rewolucji przemysłowej, kiedy linie kolejowe i telegraf rozciągały się w różnych strefach czasowych, okazało się, że potrzebna jest globalna skala czasowa, która pozwoliłaby na wykorzystanie tego samego czasu bez względu na to, gdzie byłabyś na świecie.

Pierwsza próba na globalną skalę czasową GMT - Greenwich Meantime. Zostało to oparte na południku Greenwich, gdzie słońce jest bezpośrednio powyżej 12 w południe. GMT został wybrany, głównie ze względu na wpływ brytyjskiego imperium na resztę świata.

Inne czasy zostały opracowane, takie jak British Railway Time, ale GMT był po raz pierwszy prawdziwie globalny system czasu był używany na całym świecie.

GMT pozostał w skali globalnej przez pierwszą połowę XX wieku, chociaż ludzie zaczęli odnosić się do UT (Universal Time).

Jednakże, kiedy zegary atomowe zostały opracowane w połowie XX wieku, wkrótce stało się jasne, że GMT nie było wystarczająco dokładne. Aby przedstawić te nowe dokładne chronometry, potrzebna była globalna skala czasowa oparta na czasie określonym przez zegary atomowe.

W tym celu opracowano Międzynarodowy Czas Atomowy (TAI), ale wkrótce pojawiły się problemy z wykorzystaniem zegarów atomowych.

Uważano, że rewolucja ziemska na jego osi była dokładnie 24 godzin. Ale dzięki zegarom atomowym odkryto, że obrót Ziemi jest różny i odkąd 1970 zwalnia. To spowolnienie obrotu Ziemi wymagało wyjaśnienia, w przeciwnym razie rozbieżności mogły narastać, a noc powoli dryfowałaby do dnia dzisiejszego (choć w ciągu wielu tysiącleci).

Coordinated Universal Time został opracowany, aby temu przeciwdziałać. Oparte na obu TAI i GMT, UTC pozwala na spowolnienie obrotu Ziemi poprzez dodanie sekund przestępnych co roku lub dwa (a czasami dwa razy w roku).

UTC jest teraz prawdziwie globalną skalą czasową i jest adoptowane przez narody i technologie na całym świecie. Sieci komputerowe są zsynchronizowane z UTC za pośrednictwem Sieć serwerów czasu i używają protokołu NTP w celu zapewnienia dokładności.

Zegary atomowe są cudem w porównaniu z innymi formami chronometrażystów. Przerwanie czasu atomowego zajęłoby 100,000 lata, co jest oszałamiające, szczególnie gdy porównamy go do zegarów cyfrowych i mechanicznych, które mogą dryfować w ciągu dnia.

Ale zegary atomowe nie są praktycznymi elementami wyposażenia, które można mieć w biurze lub w domu. Są nieporęczne, drogie i wymagają warunków laboratoryjnych do skutecznego działania. Ale korzystanie z zegara atomowego jest dość proste, szczególnie jak pilnujący czasu atomowego NIST (Narodowy Instytut Standardów i Czasu) i NPL (Narodowe Laboratorium Fizyczne) transmituje czas, o którym mówią zegary atomowe w krótkofalowym radiu.

NIST transmituje swój sygnał, znany jako WWVB z Boulder, Colorado i jest nadawany na wyjątkowo niskiej częstotliwości (60,000 Hz). Fale radiowe ze stacji WWVB mogą obejmować wszystkie kontynenty Stanów Zjednoczonych oraz dużą część Kanady i Ameryki Środkowej.

Sygnał NPL jest nadawany w Cumbrii w Wielkiej Brytanii i transmitowany jest na podobnych częstotliwościach. Ten sygnał, znany jako MSF, jest dostępny w większości krajów w Wielkiej Brytanii, a podobne systemy są dostępne w innych krajach, takich jak Niemcy, Japonia i Szwajcaria.

Sterowane radiowo zegary atomowe odbierają sygnały o długich falach i korygują się zgodnie z dryftem wykrytym przez zegar. Sieci komputerowe wykorzystują również te sygnały zegarów atomowych i używają protokołu NTP (Network Time Protocol) i dedykowany Serwery czasu NTP do synchronizacji setek i tysięcy różnych komputerów.

Pozyskanie właściwego czasu na synchronizację sieci jest możliwe tylko dzięki zegarom atomowym. W porównaniu ze standardowymi urządzeniami do pomiaru czasu i zegar atomowy jest miliony razy dokładniejsza dzięki najnowszym projektom zapewniającym dokładny czas do sekundy w ciągu 100,000 lat.

Zegary atomowe wykorzystują niezmienny rezonans atomów w różnych stanach energetycznych, aby zmierzyć czas dostarczania atomowego tikku, który pojawia się prawie 9 miliard razy na sekundę w przypadku atomu cezu. W rzeczywistości rezonans cezu jest obecnie oficjalną definicją drugiego, przyjętą przez Międzynarodowy System Jednostek (SI).

Zegary atomowe to zegary bazowe używane w czasie międzynarodowym, UTC (Skoordynowany czas uniwersalny). I również stanowią podstawę Serwerów NTP w celu synchronizacji sieci komputerowych i technologii wrażliwych na czas, takich jak te stosowane w kontroli ruchu lotniczego i innych aplikacjach wrażliwych na czas wysokiego poziomu.

Znalezienie źródła UTC z zegarem atomowym to prosta procedura. Szczególnie w przypadku obecności źródeł czasu online, takich jak te dostarczane przez Microsoft i Narodowy Instytut Standardów i czasu (windows.time.com i nist.time.gov).

Jednak te Serwerów NTP są tak zwane urządzenia warstwy 2, które oznaczają, że są podłączone do innego urządzenia, które z kolei otrzymuje czas z zegara atomowego (innymi słowy źródło używane z UTC).

Chociaż dokładność tych serwerów 2 jest niekwestionowana, może być zależna od odległości klienta od serwerów czasu, są one również poza firewallem, co oznacza, że ​​każda komunikacja z serwerem czasu online wymaga otwartego UDP (User Datagram Protocol) port, aby umożliwić komunikację.

Może to powodować luki w zabezpieczeniach w sieci i nie jest z tego powodu wykorzystywane w żadnym systemie wymagającym pełnego bezpieczeństwa. Bardziej bezpieczną (i niezawodną) metodą odbioru UTC jest użycie dedykowanego Serwer czasu NTP. Te urządzenia do synchronizacji czasu odbierają czas bezpośrednio z zegarów atomowych nadawanych na długich falach przez miejsca takie jak NIST lub NPL (National Physical Laboratory - UK). Alternatywnie, UTC może pochodzić z sygnału GPS transmitowanego przez konstelację satelitów w sieci GPS (Global Positioning System).

Jest pewna ironia, że ​​komputer, który siedzi na biurku i może kosztować tyle, ile miesięczna pensja, będzie miał zegar na pokładzie, który jest mniej dokładny niż tani zegarek na rękę kupiony na stacji benzynowej lub benzynowej.

Problem nie polega na tym, że komputery są w szczególności wykonane z tanich podzespołów czasowych, ale każdy poważny pomiar czasu na komputerze można osiągnąć bez drogich lub zaawansowanych oscylatorów.

Oscylatory czasowe na większości komputerów PC są w rzeczywistości tylko kopią zapasową, aby synchronizować zegar komputera, gdy komputer jest wyłączony lub gdy informacja o taktowaniu sieci jest niedostępna.

Pomimo tych nieadekwatnych zegarów pokładowych, synchronizacja czasu w sieci komputerów z dokładnością do milisekund i siecią zsynchronizowaną z globalną skalą czasową UTC (Coordinated Universal Time) nie powinien w ogóle dryfować.

Powodem, dla którego ten wysoki poziom dokładności i synchronizacji można osiągnąć bez drogich oscylatorów, jest to, że komputery mogą korzystać z protokołu synchronizacji sieci (ang. Network Timing Protocol) (NTP), aby znaleźć i zachować dokładny czas.

NTP to algorytm, który dystrybuuje pojedyncze źródło czasu; może to być generowane przez wbudowany zegar komputera - chociaż widziałoby to każdą maszynę dryfującą w sieci, gdy sam zegar dryfuje - O wiele lepszym rozwiązaniem jest użycie NTP do dystrybucji stabilnego, dokładnego źródła czasu, a najlepiej do sieci prowadzące działalność w Internecie, źródło UTC.

Najprostszą metodą odbierania UTC - która jest zachowywana przez konstelację zegarów atomowych na całym świecie - jest użycie Dedykowany serwer czasu NTP. Serwery NTP korzystają z sygnałów satelitarnych GPS (Global Positioning System) lub transmisji fal długich (zwykle transmitowanych przez krajowe laboratoria fizyki, takie jak NPL lub NIST).

Po otrzymaniu Serwer NTP rozprowadza źródło taktowania w całej sieci i stale sprawdza każdą maszynę pod kątem dryfowania (w istocie połączona w sieć maszyna kontaktuje się z serwerem jako klient, a informacje są wymieniane za pośrednictwem protokołu TCP / IP.

Sprawia to, że wbudowane zegary samych komputerów stają się przestarzałe, chociaż po początkowym uruchomieniu maszyny lub w przypadku opóźnienia w kontaktach z Serwer NTP (jeśli jest wyłączony lub wystąpił tymczasowy błąd), wbudowany zegar jest używany do utrzymywania czasu, aż pełna synchronizacja będzie ponownie osiągalna.

Czas jest coraz ważniejszy dla systemów komputerowych. Obecnie prawie nie słyszymy, aby sieć komputerowa działała bez synchronizacji z UTC (Coordinated Universal Time). Nawet pojedyncze maszyny używane w domu są teraz wyposażone w automatyczną synchronizację. Najnowsze wcielenie systemu Windows, na przykład Windows 7, łączy się automatycznie ze źródłem taktowania (chociaż można tę aplikację wyłączyć ręcznie, uzyskując dostęp do preferencji czasu i daty).

Włączenie tych automatycznych narzędzi synchronizacji do najnowszych systemów operacyjnych jest wskazówką, jak ważne informacje o czasie stały się i kiedy bierzesz pod uwagę rodzaje aplikacji i transakcji, które są obecnie prowadzone w Internecie, nie jest to niespodzianką.

Bankowość internetowa, rezerwacje internetowe, aukcje internetowe, a nawet poczta e-mail może polegać na dokładnym czasie. Komputery używają znaczników czasu jako jedynego punktu odniesienia, który musi identyfikować, kiedy i kiedy nastąpiła transakcja. Błędy w informacji o czasie mogą powodować niewypowiedziane błędy i problemy, szczególnie w przypadku debugowania.

Internet jest pełen serwery czasu z ponad tysiącem źródeł czasowych dostępnych do synchronizacji online; dokładność i użyteczność tych internetowych źródeł czasu UTC zmienia się i pozostawia otwartą TCP / IP w zaporze, aby informacja o taktowaniu mogła pozostawić system podatny na ataki.

W przypadku systemów sieciowych, w których czas ma nie tylko kluczowe znaczenie, ale także bezpieczeństwo jest sprawą nadrzędną, dlatego internet nie jest preferowanym źródłem do odbierania informacji UTC i wymagane jest źródło zewnętrzne.

Podłączenie sieci NTP do zewnętrznego źródła czasu UTC jest względnie proste, jeśli sieciowy serwer czasu Jest używane. Te urządzenia, które są często określane jako Serwerów NTP, używaj zegarów atomowych na pokładach satelitów GPS (Global Positioning System) lub transmisji długofalowych nadawanych przez takie miejsca jak NIST or NPL.

Serwerów NTP są niezbędnymi urządzeniami do synchronizacji czasu sieci komputerowej. Zapewnienie sieci pokrywającej się z UTC (Coordinated Universal Time) ma kluczowe znaczenie w nowoczesnej komunikacji, takiej jak Internet i jest główną funkcją sieciowy serwer czasu (Serwer NTP).

Jak sama nazwa wskazuje, te serwery czasu używają protokołu NTP (Network Time Protocol) do obsługi żądań synchronizacji. NTP jest już zainstalowany w wielu systemach operacyjnych i synchronizacja jest możliwa bez serwera NTP przez wykorzystanie źródła czasu w Internecie, może to być niezabezpieczone i niedokładne w przypadku wielu potrzeb sieci.

Sieć serwerów czasu otrzymywać znacznie dokładniejszy i bezpieczniejszy sygnał czasu. Istnieją dwie metody odbierania czasu za pomocą serwera czasu: korzystanie z sieci GPS lub odbieranie transmisji radiowych długofalowych.

Obie te metody odbierania źródła czasu są bezpieczne, ponieważ są one zewnętrzne do dowolnej zapory sieciowej. Są one również dokładne, ponieważ oba źródła czasu generowane są bezpośrednio przez zegary atomowe, a nie przez zwykłą internetową usługę czasu Urządzenia NTP podłączony do zegara atomowego innej firmy.

Sieć GPS stanowi idealne źródło czasu dla serwerów NTP, ponieważ sygnały są dostępne w dowolnym miejscu. Jedyną wadą korzystania z sieci GPS jest to, że widok nieba jest wymagany do zablokowania satelity.

Źródła czasowe z odniesieniami radiowymi są bardziej elastyczne, ponieważ sygnał długofalowy może być odbierany w pomieszczeniach. Mają ograniczoną moc i nie każdy kraj ma sygnał czasowy, chociaż niektóre sygnały, takie jak niemiecki DCF i amerykański WVBB, są dostępne w sąsiednich państwach.

Mimo, że od ponad dwudziestu lat, obecny protokół czasu preferowanego przez większość sieci, NTP (Network Time Protocol) ma pewną konkurencję.

Obecnie NTP służy do synchronizacji sieci komputerowych za pomocą Sieć serwerów czasu (Serwerów NTP). Obecnie NTP może synchronizować sieć komputerową do kilku milisekund.

Precyzyjny protokół czasu (PTP) lub IEEE 1588 został opracowany dla lokalnych systemów wymagających bardzo wysokiej dokładności (do poziomu nano-sekundowego). Obecnie ten typ dokładności wykracza poza możliwości NTP.

PTP wymaga statku relacji master i slave w sieci. Aby zsynchronizować urządzenia za pomocą IEEE 1588 (PTP), wymagany jest dwustopniowy proces. Po pierwsze, konieczne jest określenie, które urządzenie jest urządzeniem nadrzędnym, a następnie mierzone są przesunięcia i naturalne opóźnienia w sieci. PTP wykorzystuje algorytm najlepszego zegara głównego (BMC), aby ustalić, który zegar w sieci jest najbardziej dokładny i staje się wzorcem, podczas gdy wszystkie inne zegary stają się urządzeniami podrzędnymi i synchronizowane z tym wzorcem.

IEEE (Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników) opisuje IEEE 1588 lub (PTP) jako zaprojektowane, aby "wypełnić niszę, która nie jest dobrze obsługiwana przez jeden z dwóch dominujących protokołów, NTP i GPS. IEEE 1588 jest przeznaczony do lokalnych systemów, które wymagają bardzo dużych dokładności poza tymi, które można uzyskać za pomocą NTP. Jest również przeznaczony dla aplikacji, które nie mogą ponosić kosztów odbiornika GPS w każdym węźle lub dla których sygnały GPS są niedostępne. "(Cytowane w Wikipedia)

PTP może zapewnić dokładność do kilku nanosekund, ale tego typu dokładność nie jest wymagana przez większość użytkowników sieci, jednak docelowym zastosowaniem PTP wydaje się być mobilna łączność szerokopasmowa i inne technologie mobilne, ponieważ PTP obsługuje informacje o czasie, używane przez funkcje raportowania rozliczeń i poziomu usług w sieciach komórkowych.

synchronizacja czasu jest kluczowym aspektem sieci komputerowych. Zapewnienie synchronizacji wszystkich komputerów w sieci z globalną skalą czasu, UTC (Coordinated Universal Time), w przeciwnym razie transakcje wrażliwe na czas z innymi sieciami byłyby niemożliwe.

Synchronizacja czasu jest łatwiejsza dzięki Network Time Protocol (NTP), który został opracowany we wczesnych dniach Internetu w tym właśnie celu. Działa na pojedynczym źródle czasu (zwykle UTC), które jest następnie rozprowadzane wśród wszystkich urządzeń w sieci Sieć NTP.

. Źródło czasu UTC jest często pobierany z Internetu w sieciach, w których bezpieczeństwo nie jest wielkim problemem, ale ponieważ wiąże się to z pozostawieniem otwartego portu w zaporze sieciowej w wielu sieciach, luka, która może z niego wyjść, nie jest warta ryzyka.

Dedykowane Sieć serwerów czasu (często określane jako Serwerów NTP) są używane przez wiele sieci jako bezpieczna i jeszcze dokładniejsza metoda odbioru UTC. Te urządzenia odbierają czas UTC bezpośrednio z atomowego źródła zegara.

Co więcej, te dedykowane serwery czasu działają poza firewallem i siecią i wykorzystują źródła, takie jak GPS lub częstotliwości radiowe do zbierania kodów czasowych.

Dla ułatwienia synchronizacji są różne oprogramowanie do synchronizacji czasu pakiety, które działają w parze z NTP i pozwalają, poprzez interfejsy przeglądarki, na łatwą konfigurację synchronizacji czasu w całej sieci.

Podczas gdy te pakiety oprogramowania do synchronizacji czasu nie są niezbędne do korzystania z większości Serwerów NTPstandardowe oprogramowanie instalowane w systemach operacyjnych często nie jest lub jest dość skomplikowane.

Większość wyspecjalizowanych producentów dedykowanych serwerów czasu sieciowego będzie produkować klienta usług czasu, aby umożliwić konfigurację i są prawdopodobnie najlepiej dostosowane do urządzenia od tego dostawcy. Istnieje jednak wiele pakietów oprogramowania do synchronizacji czasu freeware i open source, które są w większości kompatybilne z wieloma serwerami NTP.

Mówienie czasu jest czymś, czego możemy się nauczyć, gdy jesteśmy bardzo małymi dziećmi. Wiedza o tym, która jest godzina, jest istotną częścią naszego społeczeństwa i nie moglibyśmy bez niej funkcjonować. Wyobraź sobie, że nie powiedzieliśmy czasu - kiedy pójdziesz do pracy? Kiedy odejdziesz i jak można spotkać innych ludzi lub zorganizować jakąś funkcję.

Mówiąc, że czas jest dla nas ważny, jest on jeszcze ważniejszy dla komputerów, które wykorzystują czas jako jedyny punkt odniesienia i jeden z nich synchronizacja czasu sieci komputerowej to istotne. Bez rejestrowania upływu czasu komputery nie mogłyby funkcjonować, ponieważ nie byłoby odniesienia do programów i funkcji zleceń.
Ale sposób, w jaki komputery określają godzinę i datę, znacznie różni się od sposobu, w jaki ją nagrywamy. Zamiast zapisywać oddzielny czas, datę i rok - systemy komputerowe używają jednej liczby. Liczba ta jest oparta na liczbie sekund od nastawy czasu - znanej jako pierwsza epoka.

Kiedy ta epoka jest, zależy od systemu operacyjnego lub języka programowania, o którym mowa. Na przykład systemy uniksowe mają główną epokę, która zaczyna się od 1 January 1970, a liczba sekund z epoki jest zliczana w całkowitej liczbie 32. Inne systemy operacyjne, takie jak Windows, używają podobnego systemu, ale epoka jest inna (Windows uruchamia się na 1 January 1601).

Są jednak wady tego systemu liczb całkowitych. Na przykład, gdy system uniksowy jest 32-bitową liczbą całkowitą, która rozpoczęła się w 01 Jan 1970, przez 19 January 2038 liczba całkowita wyczerpałaby każdą możliwą liczbę i będzie musiała powrócić do zera. Może to powodować problemy z systemami zależnymi od systemu Unix w przypadku problemu przypominającego błąd Millennium.
Są też inne kwestie związane z czasem komputera. Ze względu na globalne wymagania Internetu cały czas komputerowy opiera się na UTC (Coordinated Universal Time). Czasami jednak UTC zmienia się, dodając sekundy skoku, aby zapewnić, że czas odpowiada rotacji Ziemi (obrót Ziemi nigdy nie jest dokładny ze względu na siły grawitacji), więc druga operacja skoku musi zostać objęta komputerowym systemem czasu.

Czas komputera jest często kojarzony z NTP (Network Time Protocol), który służy do synchronizowania komputerów często za pomocą sieciowy serwer czasu.