Oscylatory były niezbędne w opracowywaniu zegarów i chronologii. Oscylatory są po prostu obwodami elektronicznymi, które wytwarzają powtarzalny sygnał elektroniczny. Często do stabilizowania częstotliwości oscylacji wykorzystywane są kryształy takie jak kwarc,

Oscylatory są podstawową technologią zegarów elektronicznych. Zegarki cyfrowe i analogowy zegar zasilany bateryjnie są kontrolowane przez obwód oscylacyjny, zwykle zawierający kryształ kwarcu.

I choć zegary elektroniczne są wielokrotnie dokładniejsze niż zegar mechaniczny, oscylator kwarcowy będzie nadal dryfował o sekundę lub dwie w tygodniu.

Zegary atomowe oczywiście są znacznie dokładniejsze. Nadal jednak używają oscylatorów, najczęściej cezu lub rubidu, ale robią to w stanie hiper-fine, często zamrożonym w ciekłym azocie lub helu. Zegary te w porównaniu do zegarów elektronicznych nie dryfują o sekundę nawet o milion lat (i przy bardziej nowoczesnych zegarkach atomowych 100 milion lat).

Aby wykorzystać tę dokładność chronologiczną serwer czasu sieciowego, który używa NTP (Network Time Protocol) może być użyty do synchronizacji kompletnych sieci komputerowych. Serwerów NTP użyj sygnału czasu z odbiornika GPS lub radia długofalowego, które pochodzi bezpośrednio z zegara atomowego (w przypadku GPS czas jest generowany w zegarze na pokładzie satelity GPS).

Serwerów NTP ciągle sprawdzaj to źródło czasu, a następnie dostosuj urządzenia w sieci, aby pasowały do ​​tego czasu. Pomiędzy ankietami (odbierającymi źródło czasu), standardowy czasowy oscylator jest używany przez serwer czasu do utrzymywania czasu. Zwykle te oscylatory są kwarcowe, ale ponieważ serwer czasu jest w regularnej komunikacji z zegarem atomowym, co minutę lub dwie, to normalne dryfowanie oscylatora kwarcowego nie stanowi problemu, ponieważ kilka minut między sondami nie doprowadziłoby do żadnego mierzalnego dryfu.

Ciąg dalszy nastąpi ...

Chociaż dostępnych jest kilka protokołów do synchronizacji czasu, większość czasu sieciowego jest synchronizowana za pomocą jednego z nich NTP lub SNTP.

Protokół NTP (Network Time Protocol) i protokół SNTP (Simple Network Time Protocol) istnieją od początku istnienia Internetu (w przypadku NTP, kilka lat wcześniej) i są zdecydowanie najbardziej popularnymi i szeroko rozpowszechnionymi protokołami synchronizacji czasu.

Jednak różnica między nimi jest niewielka i decyduje, który protokół jest najlepszy dla a serwer czasu NTP lub konkretna aplikacja do synchronizacji czasu może być kłopotliwa.

Jak sama nazwa wskazuje, SNTP to uproszczona wersja Network Time Protocol, ale często pojawia się pytanie: "czym dokładnie jest różnica?"

Główna różnica między dwiema wersjami protokołu polega na zastosowaniu algorytmu. Algorytm NTP może wykonywać kwerendy dla wielu zegarów referencyjnych i obliczyć, który jest najbardziej dokładny.

Wykorzystanie SNTP dla urządzeń o niskim przetwarzaniu - jest przystosowane do mniej wydajnych maszyn, nie wymaga wysokiej dokładności NTP. NTP może również monitorować wszelkie przesunięcia i fluktuacje (niewielkie zmiany kształtu fali wynikające z wahań napięcia zasilania, wibracji mechanicznych lub innych źródeł), podczas gdy SNTP tego nie robi.

Inną istotną różnicą jest sposób, w jaki te dwa protokoły dostosowują się do dryfu w urządzeniach sieciowych. NTP przyspieszy lub spowolni zegar systemowy, aby dopasować czas wejścia zegara referencyjnego do Serwer NTP (przesuwanie), podczas gdy SNTP będzie po prostu przesuwać do przodu lub do tyłu zegar systemowy.

To stopniowe wydłużanie czasu systemu może powodować potencjalne problemy z aplikacjami wrażliwymi na czas, zwłaszcza że krok jest dość duży.

Protokół NTP jest używany, gdy dokładność jest ważna, a aplikacje o znaczeniu krytycznym są zależne od sieci. Jednak jego złożony algorytm nie jest odpowiedni dla prostych maszyn lub tych z mniej wydajnymi procesorami. Z kolei SNTP najlepiej nadaje się do tych prostszych urządzeń, ponieważ zajmuje mniej zasobów komputerowych, jednak nie jest odpowiedni dla żadnego urządzenia, w którym dokładność jest krytyczna lub gdzie aplikacje o znaczeniu krytycznym są zależne od sieci.

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).

Jeden z najbardziej na świecie dokładne zegary atomowe ma zostać uruchomiona na orbicie i przyłączona do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) dzięki umowie podpisanej przez francuską agencję kosmiczną.

Zegar atomowy PHARAO (Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite) jest przymocowany do ISS w celu dokładniejszego zbadania teorii względności Einsteina oraz zwiększenia dokładności skoordynowanego czasu uniwersalnego (UTC) wśród innych eksperymentów geodezyjnych.

PHARAO to zegar atomowy cez nowej generacji z dokładnością odpowiadającą mniej niż sekundowemu dryfowi co 300,000 lat. PHARAO ma zostać uruchomiony przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) w 2013.

Zegary atomowe są najdokładniejszymi urządzeniami do mierzenia czasu dostępnymi dla ludzkości, ale są podatne na zmiany siły przyciągania grawitacyjnego, zgodnie z przewidywaniami teorii Einsteina, ponieważ sam czas jest przesunięty przez przyciąganie Ziemi. Umieszczenie tego dokładnego zegara atomowego na orbicie zmniejsza wpływ grawitacji ziemskiej, dzięki czemu PHARAO może być dokładniejszy niż zegar oparty na Ziemi.

Kompletujemy wszystkie dokumenty (wymagana jest kopia paszportu i 4 zdjęcia) potrzebne do zegary atomowe nie są nowicjuszami na orbicie, jak wiele satelitów; w tym sieć GPS (Global Positioning System) zawiera zegary atomowe, jednak PHARAO będzie jednym z najdokładniejszych zegarów, jakie kiedykolwiek pojawiły się w kosmosie, dzięki czemu można go wykorzystać do znacznie bardziej szczegółowej analizy.

Zegary atomowe istnieją od czasów 1960-ów, ale ich rosnący rozwój utorował drogę dla coraz bardziej zaawansowanych technologii. Zegary atomowe stanowią podstawę wielu nowoczesnych technologii od nawigacji satelitarnej po umożliwienie sieciom komputerowym skutecznej komunikacji na całym świecie.

Sieć komputerowa odbiera sygnały czasu z zegarów atomowych przez Serwery czasu NTP (Network Time Protocol), który może dokładnie zsynchronizować sieć komputerową w ciągu kilku milisekund UTC.

Nie moglibyśmy żyć bez nich. Mają wpływ na niemal każdy aspekt naszego codziennego życia, a wiele technologii, które przyjmujemy za oczywiste w dzisiejszym świecie, nie mogło funkcjonować bez nich. W rzeczywistości, jeśli czytasz ten artykuł w Internecie, istnieje szansa, że ​​używasz go w tej chwili.

Nie wiedząc o tym, zegary atomowe rządzą nami wszystkimi. Z Internetu; do sieci telefonii komórkowej i nawigacji satelitarnej, bez zegarów atomowych żadna z tych technologii nie byłaby możliwa.

Zegary atomowe rządzą wszystkimi sieciami komputerowymi za pomocą protokołu NTP (protokół czasu sieci) i Sieć serwerów czasusystemy komputerowe na całym świecie pozostają w doskonałej synchronizacji.

I będą to robić przez kilka milionów lat, ponieważ zegary atomowe są tak dokładne, że mogą utrzymywać czas w ciągu sekundy przez ponad 100 milionów lat. Jednakże, zegary atomowe może być jeszcze bardziej dokładny i francuski zespół naukowców planuje to zrobić, uruchamiając zegar atomowy w kosmos.

Zegary atomowe są ograniczone do ich dokładności na Ziemi ze względu na wpływ grawitacyjnego przyciągania planety na samą porę; jak Einstein sugerował, że sam czas jest wypaczany przez grawitację, a to wypaczanie spowalnia czas na Ziemi.

Jednak nowy typ zegara atomowego o nazwie PHARAO (Projet d'Horloge Atomique i Refroidissement d'Atomes en Orbit) zostanie umieszczony na pokładzie ISS (międzynarodowej stacji kosmicznej) poza zasięgiem najgorszych skutków grawitacyjnego przyciągania Ziemi.

Ten nowy typ zegara atomowego pozwoli na bardzo dokładną synchronizację z innymi zegarami atomowymi, tu na Ziemi (co w efekcie spowoduje synchronizację z zegarem atomowym). Serwer NTP jeszcze bardziej precyzyjny).

Oczekuje się, że Pharao osiągnie dokładność około jednej sekundy, każdy 300 milionów lat i pozwoli na dalsze postępy w technologii zależnej od czasu.

Jednym z najważniejszych aspektów pracy w sieci jest synchronizacja wszystkich urządzeń we właściwym czasie. Błędny czas sieci a brak synchronizacji może powodować spustoszenie w procesach systemowych i może prowadzić do niezliczonych błędów i problemów przy debugowaniu.

Brak sprawdzenia, czy urządzenia są stale sprawdzane, aby zapobiec dryfowi, może również prowadzić do tego, że zsynchronizowana sieć powoli stanie się niezsynchronizowana i doprowadzi do wspomnianych wyżej problemów.

Jednak zapewnienie, że sieć ma nie tylko prawidłowy czas, ale że ten czas nie dryfuje, osiąga się za pomocą protokołu czasu NTP.

Protokół NTP (Network Time Protocol) nie jest jedynym protokołem synchronizacji czasu, ale jest on zdecydowanie najczęściej wykorzystywany. Jest to protokół open source, ale jest stale aktualizowany przez dużą społeczność posiadaczy czasu w Internecie.

Protokół NTP opiera się na algorytmie, który może wyliczyć poprawny i najdokładniejszy czas z wielu źródeł. Protokół NTP pozwala jednemu źródłu czasu korzystać z sieci setek i tysięcy komputerów i może zachować dokładność każdego z tych źródeł czasu w ciągu kilku milisekund.

Najprostszym sposobem synchronizacji sieci z NTP jest użycie a Serwer czasu NTP, Znany także jako sieciowy serwer czasu.

Serwery NTP korzystają z zewnętrznego źródła czasu, zarówno z sieci GPS (Global Positioning System), jak iz transmisji z krajowych laboratoriów fizycznych, takich jak NIST w USA lub NPL W Wielkiej Brytanii.

Te sygnały czasowe generowane są przez zegary atomowe, które są wielokrotnie dokładniejsze niż zegary na komputerach i serwerach. NTP rozdzieli ten atomowy czas zegarowy na wszystkie urządzenia w sieci, a następnie będzie sprawdzał każde urządzenie, aby upewnić się, że nie ma dryfowania i korygowania urządzenia, jeśli jest.

synchronizacja czasu ma kluczowe znaczenie dla wielu nowoczesnych aplikacji. Podczas gdy sieci komputerowe muszą działać w idealnym czasie, aby zapobiec błędom i zapewnić bezpieczeństwo, inne systemy wymagają synchronizacji czasu z powodów prawnych.

Kamery średniej prędkości, kamery sygnalizacyjne, CCTV, parkometry i systemy alarmowe to tylko niektóre z nich dokładna synchronizacja czasu nie tylko w celu zapewnienia prawidłowego działania systemów, ale także zapewnienia audytowej i legalnej ścieżki do wykorzystania w postępowaniach karnych.

Niespełnienie tego warunku może doprowadzić do tego, że system będzie całkowicie bezużyteczny, ponieważ każdy przypadek prawny oparty na tej technologii musiałby zostać udowodniony.

Na przykład, sieć CCTV, która nie jest zsynchronizowana, nie byłaby dopuszczalna w sądzie, a pozwany mógłby z łatwością twierdzić, że ich zdjęcie w kamerze nie może być nimi, ponieważ nie znajdowali się w pobliżu w tym czasie i chyba, że ​​system kamer może być poddane audytowi i udowodnione, że są dokładne, wówczas uzasadnione wątpliwości można by uznać za każdy przypadek odrzucenia podejrzanego.

Z tego powodu, systemy takie jak te wspomniane powyżej wymagają pełnej, kontrolowalnej synchronizacji czasu, którą można udowodnić poza uzasadnionymi wątpliwościami w systemie sądowym.

Audytowy system synchronizacji czasu jest możliwy tylko za pomocą dedykowanego Serwer czasu NTP (Network Time Protocol). Serwerów NTP nie tylko zapewnia dokładną dokładną metodę synchronizacji do kilku milisekund, ale również zapewnia pełną ścieżkę audytu, która nie może być kwestionowana.

Systemy serwerowe NTP korzystać z sieci GPS lub specjalistycznych przekazów radiowych, aby otrzymać czas atomowy, który jest tak dokładny, że jest nawet na sekundę od Czas UTC (Universal Coordinated Time) wynosi ponad 3 miliardów do jednego, który jest nawet większy niż dokładność innych dowodów prawnych, takich jak DNA.

Zapewnienie synchronizacji czasu w sieci komputerowej jest kluczowe w nowoczesnych sieciach komputerowych. Synchronizacja, a nie tylko między różnymi maszynami w sieci, ale również każda sieć komputerowa, która komunikuje się z innymi sieciami, również musi zostać zsynchronizowana z nimi.

UTC (Coordinated Universal Time) to globalna skala czasu, która umożliwia synchronizację sieci po drugiej stronie globu. Synchronizacja sieci z UTC jest stosunkowo łatwa dzięki NTP (Network Time Protocol) protokół oprogramowania przeznaczony do tego celu.

Większość systemów operacyjnych, w tym najnowsze wcielenie Microsoft Windows 7, ma wersję NTP (często w uproszczonej formie znanej jako SNTP), która pozwala na użycie jednorazowego źródła do synchronizacji każdego komputera i urządzenia w sieci.

Wybór źródła dla tego odniesienia czasowego jest jedyną trudnością w synchronizacji sieci. Istnieją trzy główne lokalizacje, w których czas UTC można dokładnie otrzymać z:

Czas internetowy

Istnieje wiele źródeł czasu internetowego, a najnowsza wersja systemu Windows (Windows 7) automatycznie synchronizuje się z serwerem czasu firmy Microsoft time.windows.com, więc jeśli czas internetowy jest odpowiedni, użytkownicy Windows 7 nie muszą zmieniać swoich ustawień. Jednak w przypadku sieci komputerowych, w których problemem jest bezpieczeństwo, źródła czasu w Internecie mogą pozostawić system podatny na zagrożenia, ponieważ czas musi zostać odebrany przez zaporę sieciową, zmuszając port UDP do pozostawienia otwartego. Może to zostać wykorzystane przez złośliwych użytkowników. Ponadto nie ma uwierzytelniania ze źródłem czasu w Internecie, więc kod czasowy może zostać przejęty zanim dotrze do Twojej sieci.

Czas GPS

Dostępny dosłownie wszędzie na całym świecie, GPS zapewnia 24-godzinne, 365 dni-rocznie źródło czasu UTC. Dostarczane zewnętrznie do zapory za pośrednictwem sygnału satelitarnego GPS, synchronizacja czasu z GPS jest dokładny i bezpieczny.

Transmisje radiowe

Zwykle transmitowane przez krajowe laboratoria fizyczne, takie jak NIST w USA i Wielkiej Brytanii NPL, sygnały czasu są odbierane przez longwave i są również zewnętrzne do firewalla, więc są bezpieczne i dokładne.

A Dedykowany serwer czasu NTP może odbierać zarówno sygnał radiowy, jak i GPS, gwarantując dokładność i bezpieczeństwo.

Czas rządzi naszym życiem, a bycie na bieżąco z nim jest niezbędne, jeśli chcemy dostać się do pracy na czas, udać się do domu na obiad lub obejrzeć nasze ulubione pokazy wieczoru.

Ma również kluczowe znaczenie dla systemów komputerowych. Komputery wykorzystują czas jako punkt odniesienia, a czas jest jedynym punktem odniesienia, który można wykorzystać do rozróżnienia dwóch zdarzeń i kluczowe jest, aby komputery pracujące w sieci były ze sobą zsynchronizowane.

Synchronizacja czasu ma miejsce, gdy wszystkie połączone ze sobą komputery działają w tym samym czasie. synchronizacja czasuJednak nie jest to łatwe do wdrożenia, przede wszystkim dlatego, że komputery nie są dobrą rozrywką.

Wszyscy jesteśmy przyzwyczajeni do czasu wyświetlanego w dolnej prawej części naszych komputerów stacjonarnych, ale ten czas jest zwykle generowany przez wbudowany oscylator kwarcowy (zwykle kwarc) na płycie głównej.

Niestety zegary pokładowe mają tendencję do dryfowania, a zegar komputerowy może stracić lub zyskać co najmniej sekundę każdego dnia. Chociaż może to nie brzmieć zbyt wiele, może wkrótce się zgromadzić, a w niektórych sieciach składających się z setek, a nawet tysięcy maszyn, jeśli wszystkie działają w różnym czasie, nie trudno wyobrazić sobie konsekwencje; e-maile mogą nadejść przed ich wysłaniem, dane mogą się nie powielić, pliki zostaną zgubione, a sieci będą miały problemy z pomyłkami i prawie niemożliwe do debugowania.

Aby zapewnić synchronizację w sieci, wszystkie urządzenia muszą łączyć się ze źródłem jednorazowym. NTP (Network Time Protocol) został opracowany do tego celu i może dystrybuować źródło czasu do wszystkich urządzeń i zapewnia, że ​​każdy dryf jest kontratakowany.

Dla prawdziwej dokładności źródłem jednorazowym powinno być źródło jednorazowe UTC (Coordinated Universal Time), który jest globalnym zakresem czasu, który jest używany na różnych kontynentach i nie uwzględnia stref czasowych, umożliwia to synchronizację sieci po przeciwnych stronach Ziemi.

Źródło UTC powinno być również sterowane zegarem atomowym, ponieważ jakikolwiek dryf w czasie będzie oznaczać, że twoja sieć będzie niezsynchronizowana z UTC. Zdecydowanie najłatwiejszą, najbardziej wydajną, bezpieczną, dokładną i niezawodną metodą odbierania atomowego źródła zegara UTC jest użycie a Dedykowany serwer czasu NTP. Serwery NTP odbierają czas UTC z sieci GPS (Global Positioning System) lub z transmisji radiowej transmitowanej przez krajowe laboratoria fizyczne, takie jak NIST or NPL.

Dla tych z nas, którzy mieszkają w Wielkiej Brytanii, kamera CCTV (telewizja zamknięta) będzie znanym miejscem na ulicach handlowych. Ponad cztery miliony kamer działają na Wyspach Brytyjskich, a każde większe miasto jest monitorowane przez finansowane przez państwo kamery, co kosztowało brytyjskiego podatnika ponad X mln milionów (200 milionów).

Powody stosowania takiego powszechnego nadzoru zawsze deklarowano w celu zapobiegania przestępstwom i ich wykrywania. Krytycy twierdzą jednak, że niewiele jest dowodów na to, że kamery CCTV zrobiły cokolwiek, co mogłoby zaszkodzić rosnącej przestępczości ulicznej na ulicach Wielkiej Brytanii i że pieniądze mogłyby być lepiej wydane.

Jednym z problemów CCTV jest to, że wiele miast ma kamery kontrolowane przez lokalne rady i kamery kontrolowane przez prywatność. Jeśli chodzi o wykrywanie przestępstw, policja często musi uzyskać jak najwięcej dowodów, co często oznacza połączenie różnych kontrolowanych przez lokalne władze kamer CCTV z prywatnymi systemami kontrolowanymi.

Wiele lokalnych władz synchronizuje swoje kamery CCTV razem, jednak jeśli policja będzie musiała uzyskać obrazy z sąsiedniej gminy lub z prywatnej kamery, mogą one nie być w ogóle zsynchronizowane, jeśli tak, zsynchronizowane w zupełnie innym czasie.

To tutaj sprowadza się CCTV w walce z przestępczością. Wyobraź sobie, że podejrzany przestępca został zauważony na jednym aparacie CCTV, który popełnił przestępstwo. Czas w aparacie może oznaczać 11.05pm, ale co, jeśli policja podąży za podejrzanymi ruchami przez miasto i wykorzysta materiał z kamery prywatnej lub z innych dzielnic, a kamera CCTV, która złapała podejrzanego w akcji, może powiedzieć 11.05, druga aparat mógł wykryć podejrzane minuty później, tylko po to, by czas był jeszcze wcześniejszy. Można sobie wyobrazić dobrego adwokata, który w pełni to wykorzysta.

Aby zapewnić ich wartość w walce z przestępczością, konieczne jest, aby kamery CCTV były czas synchronizowany za pomocą sieciowego serwera czasu. Serwery te razy zapewniają, że każde urządzenie (w tym przypadku kamera) działa dokładnie w tym samym czasie. Ale w jaki sposób zapewniamy synchronizację wszystkich kamer z tym samym źródłem czasu. Na szczęście, globalne źródło czasu znane jako UTC (skoordynowany czas uniwersalny) został opracowany do tego celu. UTC reguluje sieci komputerowe, kontrolę ruchu lotniczego i inne wrażliwe technologie.

Kamera CCTV przy użyciu serwera NTP który otrzymuje Źródło czasu UTC z zegara atomowego będzie nie tylko dokładny, ale także czas, jaki będzie na urządzeniach, dający się udowodnić w sądzie z dokładnością do jednej tysięcznej sekundy (milisekundy).