Do 1967 drugi został zdefiniowany za pomocą ruchu Ziemi, który obraca się raz na swojej osi co 24 godzin, a 3,600 sekund w tej godzinie i 86,400 w 24.

Byłoby dobrze, gdyby Ziemia była punktualna, ale w rzeczywistości tak nie jest. Współczynnik rotacji Ziemi zmienia się codziennie o tysiące nanosekund, co w dużej mierze wynika z wiatru i fal wirujących wokół Ziemi i powodujących opór.

W ciągu tysięcy dni te zmiany szybkości rotacji mogą spowodować, że spin Ziemi nie zostanie zsynchronizowany z precyzyjnymi zegarami atomowymi, których używamy do utrzymania systemu UTC (Coordinated Universal Time) Wybijając się. Z tego powodu rotacja Ziemi jest monitorowana i mierzona w czasie za pomocą odległych błysków od rodzaju zwiniętej gwiazdy nazywanej kwazarem, która błyska bardzo precyzyjnym rytmem w odległości wielu milionów lat świetlnych. Monitorując obrót Ziemi względem tych odległych obiektów, można obliczyć, o ile zwolnił obrót.

Po utworzeniu sekundy spowolnienia, Międzynarodowa Usługa Obrotu Ziemi (IERS), zaleca a Leap drugie do dodania, zwykle pod koniec roku.

Inne powikłania pojawiają się, jeśli chodzi o synchronizacja Ziemia do jednej skali czasowej. W 1905 teoria względności Alberta Einsteina pokazała, że ​​nie ma czegoś takiego jak czas absolutny. Każdy zegar, wszędzie we wszechświecie, tyka w różnym tempie. W przypadku GPS jest to ogromna kwestia, ponieważ okazuje się, że zegary na satelitach dryfują przez prawie 40,000 nanosekundy dziennie w stosunku do zegarów na ziemi, ponieważ są wysoko nad powierzchnią Ziemi (a zatem w słabszym polu grawitacyjnym) i poruszają się szybko w stosunku do ziemi.

A ponieważ światło może przemieścić Czterdzieści tysięcy stóp w tym czasie, możesz zobaczyć problem. Równania Einsteina zapisane najpierw w 1905 i 1915 są używane do skorygowania tego przesunięcia czasowego, pozwalając GPSowi pracować, samolotom bezpiecznie nawigować i Serwery NTP GPS aby otrzymać prawidłowy czas.

. Przesyłanie MSF z Anthorn (szerokość geograficzna 54 ° 55 'N, długość geograficzna 3 ° 15' W) jest głównym sposobem rozpowszechniania brytyjskich krajowych standardów czasu i częstotliwości, które są utrzymywane przez National Physical Laboratory. Efektywna moc promieniowania monopolu wynosi 15 kW, a antena jest zasadniczo wszechkierunkowa. Moc sygnału jest większa niż 10 mV / m przy 100 km i większa niż 100 μV / m przy 1000 km od nadajnika. Sygnał jest szeroko stosowany w Europie północnej i zachodniej. Częstotliwość nośna jest utrzymywana na 60 kHz do części 2 w 1012.

Zastosowano prostą modulację nośną typu on-off, czasy narastania i opadania nośnej są określane przez kombinację anteny i nadajnika. Czas tych krawędzi regulują sekundy i minuty Skoordynowanego czasu uniwersalnego (UTC), która zawsze mieści się w granicach sekundy czasu Greenwich (GMT). Każda sekunda UTC jest oznaczona przez "off" poprzedzoną co najmniej 500 ms nośnika, a ten drugi znacznik jest przesyłany z dokładnością lepszą niż ± 1 ms.

Pierwsza sekunda minuty zaczyna się od okresu 500 ms przy wyłączonym przewoźniku, który służy jako znacznik minutnika. Pozostałe 59 (lub wyjątkowo 60 lub 58) sekunda minuty zawsze zaczynają się od co najmniej 100 ms "off" i kończą się co najmniej 700 ms przewoźnika. Sekundy 01-16 przenoszą informacje o aktualnej minucie na temat różnicy (DUT1) między czasem astronomicznym i czasem atomowym, a pozostałe sekundy przekazują kod czasu i daty. Informacje o kodzie godziny i daty są zawsze podawane w czasie i godzinie zegara w Wielkiej Brytanii, czyli UTC zimą i UTC + 1h, gdy obowiązuje czas letni, i odnosi się do minuty następującej po tym, w którym jest transmitowany.

Dedykowane MSF NTP Server dostępne są urządzenia, które można podłączyć bezpośrednio do transmisji MSF.

Informacja dzięki uprzejmości NPL

Sieci rozproszone polegają całkowicie na właściwym czasie. Komputery potrzebują znaczników czasu do zamawiania zdarzeń, a gdy zbiór maszyn współpracuje, konieczne jest, aby działały w tym samym czasie.

Niestety współczesne komputery osobiste nie są zaprojektowane jako doskonałe czasomierze. Ich zegary systemowe są prostymi oscylatorami elektronicznymi i mają tendencję do dryfowania. Zazwyczaj nie stanowi to problemu, gdy maszyny działają niezależnie, ale gdy komunikują się przez sieć, mogą wystąpić różnego rodzaju problemy.

Od e-maili przybywających, zanim zostały wysłane do całych awarii systemu, brak synchronizacja może powodować nieopisane problemy w sieci, dlatego też sieciowe serwery czasu są używane w celu zapewnienia synchronizacji całej sieci.

Sieć serwerów czasu występują w dwóch formach - The Serwer czasu GPS i radiowy serwer czasu z odniesieniem. GPS NTP serwery wykorzystują sygnał czasu transmitowany z satelitów GPS. Jest to niezwykle dokładne, ponieważ jest generowane przez zegar atomowy na pokładzie satelity GPS. Radio referencyjne Serwer NTPs wykorzystują transmisję długofalową transmitowaną przez kilka krajowych laboratoriów fizycznych.

Obie te metody są dobrym źródłem Coordinated Universal Time (UTC) światowa globalna skala czasowa. UTC jest używane przez sieci na całym świecie, a synchronizacja z nim pozwala sieciom komputerowym na bezpieczną komunikację i uczestniczenie w transakcjach czasowych bezbłędnie.

Niektórzy administratorzy korzystają z Internetu, aby otrzymywać źródło czasu UTC. Chociaż dedykowany serwer czasu sieciowego nie jest wymagany, aby to zrobić, ma to pewne wady bezpieczeństwa, ponieważ port musi być pozostawiony otwarty w zaporze, aby komputer mógł komunikować się z Serwer NTPmoże to sprawić, że system będzie podatny na ataki i otwarty na ataki. Co więcej, internetowe źródła czasu są często niewiarygodne z wieloma, albo zbyt niedokładnymi, albo zbyt daleko, aby służyć jakiemukolwiek użytecznemu celowi.

Network Time Protocol jest protokołem internetowym służącym do synchronizacji zegarów komputerowych ze stabilnym i precyzyjnym czasem odniesienia. NTP został pierwotnie opracowany przez profesora Davida L. Millsa z University of Delaware w 1985 i jest standardowym protokołem internetowym.

NTP został opracowany w celu rozwiązania problemu wielu komputerów pracujących razem i mających inny czas. Podczas gdy czas zwykle się rozwija, jeśli programy są uruchomione na różnych komputerach, czas powinien się rozwinąć, nawet jeśli przełączysz się z jednego komputera na drugi. Jeśli jednak jeden system znajduje się przed drugim, przełączanie się między tymi systemami spowoduje przeskok czasu do przodu i do tyłu.

W konsekwencji sieci mogą działać we własnym czasie, ale gdy tylko połączymy się z Internetem, efekty stają się widoczne. Tylko wiadomości e-mail przychodzą, zanim zostały wysłane, a nawet odpowiedziano przed ich wysłaniem!

Chociaż ten rodzaj problemu może wydawać się nieszkodliwy, jeśli chodzi o odbieranie wiadomości e-mail, jednak w niektórych środowiskach brak synchronizacji może mieć katastrofalne skutki, dlatego kontrola ruchu lotniczego była jedną z pierwszych aplikacji NTP.

NTP korzysta z jednego źródła czasu i rozdziela je między wszystkie urządzenia w sieci, wykonując to za pomocą algorytmu, który sprawdza, jak dużo dostosować zegar systemowy, aby zapewnić synchronizację.

NTP działa w sposób hierarchiczny, aby zapewnić, że nie występują problemy z ruchem sieciowym i przepustowością. Korzysta z jednego źródła czasu, zwykle UTC (skoordynowanego czasu uniwersalnego) i odbiera żądania czasu od maszyn znajdujących się na szczycie hierarchii, które następnie przekazują czas dalej w dół łańcucha.

Większość sieci wykorzystujących NTP używa dedykowanego sieciowy serwer czasu aby otrzymać swój sygnał czasu UTC. Mogą one otrzymać czas od Sieć GPS lub transmisje radiowe nadawane przez krajowe laboratoria fizyczne. Te dedykowane Serwery czasu NTP są idealne, ponieważ otrzymują czas bezpośrednio ze źródła zegara atomowego, są również bezpieczne, ponieważ są umieszczone na zewnątrz, a zatem nie wymagają przerw w zaporze sieciowej.

Serwerów NTP są używane przez sieci komputerowe jako punkt odniesienia dla synchronizacji. Na Serwer NTP jest tak naprawdę urządzeniem komunikacyjnym, które odbiera czas z zegara atomowego i rozprowadza go. Serwery NTP, które odbierają bezpośredni czas atomowy, nazywane są serwerami NTP 1.

Warstwa 0 to sam zegar atomowy. Są to bardzo drogie i delikatne maszyny i można je znaleźć tylko w laboratoriach fizyki na dużą skalę. Niestety istnieje wiele reguł określających, kto może uzyskać dostęp do serwera warstwy 1 ze względu na kwestie przepustowości. Większość warstwowych serwerów 1 NTP jest konfigurowana przez uniwersytety lub inne organizacje non-profit i dlatego musi ograniczać dostęp do nich.

Na szczęście serwery czasu 2 oferują wystarczająco dobrą dokładność jako źródło taktowania, a każde urządzenie odbierające sygnał czasu może być używane jako odniesienie czasowe (urządzeniem odbierającym czas z urządzenia 2 jest serwer warstwy 3. serwer warstwy 3 to urządzenia warstwy 4 i tak dalej).

Ntp.org, jest oficjalnym domem projektu pool NTP i zdecydowanie najlepszym miejscem do znalezienia publiczny serwer NTP. W puli dostępne są dwie listy publicznych serwerów; serwery główne, które wyświetlają serwery warstwy 1 (z których większość ma dostęp zamknięty) i dodatkowe, które są serwerami 2 warstwy.

W przypadku korzystania z publicznego serwera NTP ważne jest przestrzeganie reguł dostępu, ponieważ niepowodzenie to może spowodować, że serwer zostanie zatkany przez ruch i jeśli problemy nadal będą się utrzymywać, ponieważ większość publicznych serwerów NTP jest skonfigurowana jako akty hojności.

Jest kilka ważnych punktów do zapamiętania podczas korzystania z źródła czasu z Internetu. Po pierwsze, źródła czasu internetowego nie mogą być uwierzytelniane. Uwierzytelnianie to wbudowany środek bezpieczeństwa wykorzystywany przez NTP, ale niedostępny w sieci. Po drugie, aby korzystać z internetowego źródła czasu, potrzebny jest otwarty port w zaporze sieciowej. Dziura w zaporze może być używana przez złośliwych użytkowników i może pozostawić system podatny na ataki.

Dla osób wymagających bezpiecznego źródła czasu lub gdy dokładność jest bardzo ważna, dedykowane Serwer NTP który odbiera sygnał taktowania z transmisji radiowej długofalowej lub z sieci GP.

Serwer czasu NTP (Network Time Protocol) Nadużywanie jest dość często niezamierzone i na szczęście dzięki puli NTP jest mniej częste niż było, chociaż incydenty nadal się zdarzają.

Serwer NTP Nadużycie to jakikolwiek czyn, który narusza zasady dostępu serwera czasu NTP lub akt, który je w jakikolwiek sposób uszkadza. Publicznymi serwerami NTP są te serwery, do których można uzyskać dostęp z Internetu przez urządzenia i routery, aby wykorzystać je jako źródło synchronizacji sieci. Większość publicznych serwerów czasu NTP nie jest nastawiona na zysk i działa jako hojność, głównie przez uniwersytet lub inne centra techniczne.

Z tego powodu zasady dostępu muszą być skonfigurowane, ponieważ duże ilości ruchu mogą generować gigantyczne rachunki za przepustowość i mogą doprowadzić do całkowitego wyłączenia serwera czasu NTP. Reguły dostępu są używane, aby uniemożliwić dostęp do serwerów warstwy 1 zbyt dużym obciążeniom, a konwencjonalne serwery 1 powinny być dostępne tylko dla serwerów warstwy 2, które z kolei mogą przekazywać informacje o taktowaniu w dół linii.

Jednak najgorsze przypadki nadużywania serwerów NTP polegały na tym, że tysiące urządzeń wysłało żądania na czas, gdzie w hierarchicznej naturze NTP potrzebny jest tylko jeden.

Podczas gdy większość aktów nadużycia NTP są zamierzone niektóre z najgorszych nadużyć Serwery czasu NTP zostały popełnione (choć nieumyślnie) przez duże firmy. Pierwszą dużą firmą, która odkryła, że ​​była winna nadużycia NTP, był Netgear, który w 2003 wypuścił cztery routery, które były mocno zakodowane do używania serwera NTP Uniwersytetu Wisconsin, a wynikowa DDS (Distributed Denial of Service) osiągnęła prawie 150 megabity druga.

Nawet teraz, po pięciu latach i pomimo wydania kilku poprawek do rozwiązania problemu, a Uniwersytet otrzymuje rekompensatę z Netgear, problem nadal trwa, ponieważ niektórzy ludzie nigdy nie załatali swoich routerów.

Podobne incydenty zostały popełnione przez SMC i D-Link. Zwłaszcza D-Link wywołał kontrowersje, gdy zwrócono uwagę na tę sprawę, postanowili sprowadzić prawników. Dopiero po tym, jak odkryto, że naruszają prawie serwery NTP 50, podjęli próbę rozwiązania problemu (i dopiero po zjadliwej prasie ustępują).

Najprostszym sposobem na uniknięcie takich problemów jest użycie dedykowanego zewnętrznego serwera czasu 1. Urządzenia te są stosunkowo niedrogie, proste w instalacji i znacznie bardziej dokładne i bezpieczne niż internetowe serwery NTP. Te urządzenia odbierają czas z zegarów atomowych z sieci GPS (Global Positioning System).

Czas zawsze odgrywał ważną rolę w cywilizacji. Zrozumienie i monitorowanie czasu było jedną z pre-okupacji ludzkości, ponieważ prehistoria i umiejętność śledzenia czasu były równie ważne dla starożytnych, jak dla nas.

Nasi przodkowie musieli wiedzieć, kiedy najlepiej jest sadzić rośliny lub kiedy gromadzić się na uroczystości religijne, a wiedza o czasie oznacza upewnienie się, że jest taki sam jak u wszystkich innych.

synchronizacja czasu jest kluczem do dokładnego utrzymywania czasu, ponieważ zorganizowanie wydarzenia w określonym czasie jest opłacalne tylko wtedy, gdy wszyscy pracują w tym samym czasie. We współczesnym świecie, gdy firma przestawiła się z systemu papierowego na elektroniczny, znaczenie synchronizacji czasu i poszukiwania coraz większej dokładności jest jeszcze ważniejsze.

Obecnie sieci komputerowe komunikują się ze sobą na całym świecie, przeprowadzając co sekundę transakcje o wartości miliardów dolarów, milisekundowa dokładność jest teraz częścią sukcesu biznesowego.

Sieci komputerowe mogą składać się z setek i tysięcy komputerów, serwerów i routerów, a wszystkie mają wewnętrzny zegar, o ile nie są idealnie zsynchronizowane razem, może wystąpić niezliczona liczba potencjalnych problemów.

Naruszenia bezpieczeństwa, utrata danych, częste awarie i awarie, oszustwa i wiarygodność klienta są potencjalnymi zagrożeniami związanymi z nieprawidłową synchronizacją czasu komputera. Komputery polegają na czasie, ponieważ jedyny punkt odniesienia między zdarzeniami a wieloma aplikacjami i procesami zależy od czasu.

Nawet rozbieżności kilku milisekund między urządzeniami mogą powodować problemy, szczególnie w świecie finansów globalnych, gdzie miliony są zyskiwane lub tracone w ciągu sekundy. Z tego powodu większość sieci komputerowych jest kontrolowana przez Serwer czasu. Te urządzenia odbierają sygnał czasu z zegara atomowego. Sygnał ten jest następnie dystrybuowany do każdego urządzenia w sieci, zapewniając, że wszystkie maszyny mają identyczny czas.

Większość urządzeń synchronizujących jest sterowanych przez program komputerowy NTP (Network Time Protocol). To oprogramowanie regularnie sprawdza zegar każdego urządzenia pod kątem dryfu (zwalnianie lub przyspieszanie od pożądanego czasu) i koryguje je, zapewniając, że urządzenia nigdy nie będą się wahać od zsynchronizowanego czasu.

. Sygnał czasu MSF jest dedykowaną transmisją radiową zapewniającą dokładne i wiarygodne źródło czasu brytyjskiego w oparciu o globalną skalę czasową UTC (Coordinated Universal Time), sygnał MSF jest nadawany i obsługiwany przez brytyjskie National Physical Laboratory (NPL).

Sygnał czasu MSF może być wykorzystany przez każdego, kto potrzebuje dokładnych informacji o taktowaniu, jednak jego głównym zastosowaniem jest źródło czasu UTC dla administratorów synchronizujących sieć komputerową z zegar radiowy. Zegary radiowe są naprawdę innym terminem dla sieciowego serwera czasu, który wykorzystuje transmisję radiową jako źródło taktowania.

Większość radia Sieć serwerów czasu posługiwać się NTP (Network Time Protocol), aby rozpowszechniać informacje o taktowaniu w całej sieci.

Sygnał MSF jest nadawany z stacji radiowej Anthorn w Cumbrii przez komunikację VT na podstawie umowy z NPL. Jest dostępny 24 godzin dziennie w całej Wielkiej Brytanii i poza nią, chociaż sygnał jest podatny na zakłócenia i lokalną topografię. Użytkownicy usługi MSF otrzymują głównie sygnał "fali naziemnej". Jednakże istnieje również rezydualna "fala nieba", która odbija się od jonosfery i jest znacznie silniejsza w nocy; może to spowodować otrzymanie całkowitego sygnału, który jest albo silniejszy, albo słabszy.

Sygnał MSF jest przenoszony na częstotliwości 60 kHz (do części 2 w 1012) i jest kontrolowany przez zegar atomowy cezu oparty na stacji radiowej.

Antena w Anthorn znajduje się na 54 ° 55 'N szerokości i 3 ° 15' W długości geograficznej. Natężenie sygnału sygnału przekracza 100 μV / m (mikro woltów na metr) w odległości 1000 km od Anthorn, obejmując całą Wielką Brytanię, a nawet można je odbierać w niektórych częściach północnej i zachodniej Europy.

MSF przesyła prosty kod binarny zawierający informacje o czasie i dacie Kod czasu i daty MSF zawiera następujące informacje: rok, miesiąc, dzień miesiąca, dzień tygodnia, godzina, minuta, brytyjski czas letni (w praktyce lub nieuchronny), DUT1 (parametr podający UT1-UTC)

GPS serwery czasu to sieciowe serwery czasu, które odbierają sygnał taktowania z sieci GPS i rozprowadzają go między wszystkimi urządzeniami w sieci, zapewniając synchronizację całej sieci.

GPS jest idealnym źródłem czasu, ponieważ sygnał GPS jest dostępny w dowolnym miejscu na świecie. GPS oznacza Global Positioning System, sieć GPS jest własnością amerykańskiej armii i jest kontrolowana przez amerykańskie siły powietrzne (skrzydło kosmiczne). Jest jednak, ponieważ późny 1980 został otwarty dla ludności cywilnej na świecie jako narzędzie wspomagające nawigację.

Sieć GPS jest w rzeczywistości konstelacją satelitów 32, które krążą wokół Ziemi, w rzeczywistości nie dostarczają informacji o położeniu (odbiorniki GPS to robią), ale wysyłają z pokładowych zegarów atomowych sygnał taktowania.

Ten sygnał taktowania służy do określenia pozycji globalnej poprzez triangulację sygnałów taktowania 3-4, a odbiornik może ustalić odległość i pozycję od satelity. W gruncie rzeczy globalny satelita pozycjonujący jest po prostu zegarem krąŜącym i to te informacje są nadawane, które mogą być odebrane przez serwer czasu GPS i rozprowadzone wśród sieci.

Podczas gdy ściśle mówiąc, czas GPS nie jest taki sam jak globalny zakres czasu UTC (skoordynowany czas uniwersalny), a Serwer czasu GPS automatycznie przekształci format czasu na UTC.

Serwer czasu GPS może zapewniać nieokiełznaną dokładność dzięki sieciom zapewniającym dokładność w ciągu kilku milisekund UTC.