Zegary atomowe mają ogromny wpływ na nasze współczesne życie dzięki wielu technologiom, które zrewolucjonizowały sposób, w jaki żyjemy, polegając na ich bardzo precyzyjnym utrzymywaniu czasu.

Zegary atomowe różnią się znacznie od innych chronometrów; normalny zegarek lub zegar będzie utrzymywać czas dość dokładnie, ale straci drugi lub dwa dziennie. Z drugiej strony zegar atomowy nie straci ani sekundy w ciągu milionów lat.

Właściwie można powiedzieć, że zegar atomowy nie mierzy czasu, ale jest fundamentem, na którym opieramy nasze postrzeganie czasu. Pozwólcie mi wyjaśnić, że czas, jak wykazał Einstein, jest względny i jedyną stałą we wszechświecie jest prędkość światła (choć próżnia).

Pomiar czasu z jakąkolwiek prawdziwą precyzją jest więc trudny, ponieważ nawet grawitacja na Ziemi skręca czas, spowalniając go. Niemożliwe jest również ustalenie czasu w dowolnym punkcie odniesienia. Historycznie zawsze używaliśmy rewolucji Ziemi i odniesienia do ciał niebieskich jako podstawy dla naszego opowiadania o czasie (24 godzin w ciągu dnia = jeden obrót Ziemi, 365 dni = jeden obrót Ziemi wokół Słońca itp.).

Niestety, obrót Ziemi nie jest dokładnym układem odniesienia, aby utrzymać nasz czas na utrzymaniu. Ziemia zwalnia i przyspiesza w swojej rewolucji, co oznacza, że ​​niektóre dni są dłuższe niż inne.

Zegary atomowe jednak użył rezonansu atomów (zwykle cezu) w poszczególnych stanach energetycznych. Ponieważ te atomy wibrują z dokładną częstotliwością (lub dokładną liczbę razy), można to wykorzystać jako podstawę do opowiedzenia czasu. Tak więc po opracowaniu zegara atomowego, drugi został zdefiniowany jako ponad 9 miliardowy rezonans "kleszczy" atomu cezu.

Bardzo precyzyjna natura zegarów atomowych jest podstawą technologii takich jak nawigacja satelitarna (GPS), kontrola ruchu lotniczego i handel internetowy. Możliwe jest wykorzystanie dokładnej natury zegarów atomowych do synchronizacji sieci komputerowych. Wszystko, co potrzebne, to Serwer czasu NTP (Network Time Protocol).
Serwerów NTP odbierają czas z zegarów atomowych za pośrednictwem sygnału rozgłoszeniowego lub sieci GPS, a następnie rozprowadzają je pomiędzy siecią, zapewniając, że wszystkie urządzenia mają dokładnie taki sam, bardzo dokładny czas.

Obecnie jest tak wiele samochodów na drodze, że są gospodarstwa domowe, a w pośpiechu wystarczy krótka podróż, aby zdać sobie sprawę z tego, że twierdzenie to jest prawdopodobnie prawdą.

Zatłoczenie jest ogromnym problemem w naszych miastach, a kontrolowanie tego ruchu i utrzymywanie go w ruchu jest jednym z najważniejszych aspektów zmniejszania zatłoczenia. Bezpieczeństwo jest również problemem na naszych drogach, ponieważ szanse na to, że wszystkie pojazdy podróżują bez okazjonalnego uderzenia w siebie, są bliskie zera, ale problemem może być złe zarządzanie ruchem.

Jeśli chodzi o kontrolowanie ruchu w naszych miastach, nie ma większej broni niż skromne światło. W niektórych miastach urządzenia te są prostymi światłami, które zatrzymują ruch w jedną stronę i pozwalają na to innym i odwrotnie.

Potencjał w jaki sposób sygnalizacja świetlna może zmniejszyć przeciążenie, jest obecnie realizowany i dzięki synchronizacji z milisekundą Serwerów NTP obecnie drastycznie zmniejsza zatory w niektórych z największych miast na świecie.

Zamiast prostych odcinków czasowych w kolorze zielonym, bursztynowym i czerwonym, sygnalizacja świetlna może reagować na potrzeby ruchu drogowego, umożliwiając przejechanie większej liczby samochodów w jednym kierunku i zmniejszenie w innych. Można je również stosować w połączeniu ze sobą, umożliwiając przejście z zielonymi światłami dla samochodów na głównych trasach.

Wszystko to jest jednak możliwe tylko wtedy, gdy system sygnalizacji świetlnej w całym mieście jest zsynchronizowany i można to osiągnąć tylko za pomocą Serwer czasu NTP.

NTP (Network Time Protocol) to po prostu algorytm, który jest szeroko stosowany do celów synchronizacji. ZA Serwer NTP otrzyma sygnał czasu z dokładnego źródła (zwykle z zegara atomowego), a oprogramowanie NTP rozprowadzi je następnie między wszystkimi urządzeniami w sieci (w tym przypadku na światłach).

. Serwer NTP będzie stale sprawdzał czas każdego urządzenia i upewniał się, że odpowiada on sygnałowi czasu, zapewniając, że wszystkie urządzenia (sygnalizacja świetlna) są idealnie zsynchronizowane, umożliwiając zarządzanie całym światłami jako pojedynczym, elastycznym systemem zarządzania ruchem zamiast pojedynczych losowych świateł .

. Serwer czasu NTP (Network Time Protocol) jest niezbędnym narzędziem do utrzymywania synchronizacji sieci. Bez odpowiedniej synchronizacji, sieci komputerowe mogą być narażone na zagrożenia bezpieczeństwa, utratę danych, oszustwa i mogą nie być w stanie współdziałać z innymi sieciami na całym świecie.

Sieci komputerowe są zwykle synchronizowane z globalną skalą czasową UTC (Skoordynowany czas uniwersalny), który umożliwia im efektywną komunikację z innymi sieciami, również z UTC.

Podczas gdy źródła czasu UTC są dostępne w Internecie, nie są one bezpieczne (będąc poza firewallem), a wiele z nich jest albo zbyt daleko, aby zapewnić odpowiednią precyzję, albo na początku są zbyt niedokładne.

Najbezpieczniejsze metody otrzymywania źródła czasu UTC to użycie dedykowanego Serwer czasu NTP. Urządzenia te mogą odbierać bezpieczny i dokładny sygnał czasu zarówno z sieci GPS (Global Positioning System) dostępnej w dowolnym miejscu na całym świecie, z dobrym widokiem nieba lub za pośrednictwem specjalistycznej transmisji radiowej transmitowanej przez krajowe laboratoria fizyki.

W USA Narodowy Instytut Norm i Czasu (NIST) nadawaj sygnał czasu z okolic Fort Collins w Kolorado. Sygnał, znany jako WWVB może być odbierany w całej Ameryce Północnej (w tym w wielu częściach Kanady) i zapewnia dokładną i bezpieczną metodę odbioru UTC.

Ponieważ sygnał pochodzi z zegarów atomowych zlokalizowanych na stronie Fort Collins, WWVB jest bardzo dokładną metodą synchronizacji czasu i jest również bezpieczny, ponieważ dedykowany serwer czasu NTP działa jako zewnętrzne źródło.

Bezpieczeństwo jest często najbardziej martwiącym się aspektem prowadzenia sieci komputerowej. Utrzymywanie niechcianych użytkowników przy jednoczesnym umożliwieniu użytkownikom dostępu do aplikacji sieciowych jest pracą pełnoetatową. Jednak wielu administratorów sieci nie zwraca uwagi na jeden z najważniejszych aspektów utrzymania bezpieczeństwa sieci - synchronizacji czasu.

Synchronizacja czasu jest nie tylko ważne, ale ma kluczowe znaczenie w bezpieczeństwie sieci, a jednocześnie jest oszałamiające, ilu administratorów sieci lekceważyło lub nie udało się zsynchronizować ich systemów.

Zapewnienie tego samego i właściwego czasu (najlepiej UTC - Coordinated Universal Time) na każdej maszynie sieciowej jest niezbędna, ponieważ wszelkie opóźnienia mogą stanowić otwarte drzwi dla hakerów, które mogą się wślizgnąć niewykryte, a co gorsza, jeśli maszyny zostaną zhakowane, nie działają w tym samym czasie, gdy może być prawie niemożliwe do wykrycia, naprawy i uzyskania sieć działa i działa.

Jednak synchronizacja czasu jest jednym z najprostszych zadań do wykonania, zwłaszcza że większość systemów operacyjnych posiada wersję protokołu czasowego NTP (Network Time Protocol).

Znalezienie dokładnego serwera czasu może czasami być problematyczne, szczególnie jeśli sieć jest zsynchronizowana w Internecie, ponieważ może to spowodować inne problemy bezpieczeństwa, takie jak posiadanie otwartego portu w zaporze sieciowej i brak możliwości uwierzytelnienia przez NTP, aby zapewnić, że sygnał jest zaufany.

Jednak łatwiejszą metodą synchronizacji czasu, zarówno dokładną, jak i bezpieczną, jest użycie dedykowanego Serwer czasu NTP (znany również jako serwer czasu sieciowego). Na Serwer NTP odbierze sygnał czasu bezpośrednio z GPS lub z krajowej transmisji radiowej w czasie i częstotliwości, emitowanej przez takie organizacje jak NIST or NPL.

Korzystając z dedykowanego Serwer NTP Sieć stanie się bezpieczniejsza, a jeśli stanie się najgorsza, a system padnie ofiarą szkodliwych użytkowników, posiadanie zsynchronizowanej sieci zagwarantuje, że będzie ona łatwa do rozwiązania.

UTC (Coordinated Universal Time) to światowa globalna skala czasowa i zastąpiła starą normę GMT (Greenwich Meantime) w 1970-ach.

Podczas gdy GMT opierało się na ruchu Słońca, UTC opiera się na czasie określonym przez zegary atomowe chociaż jest utrzymywany w linii z GMT przez dodanie "Leap Seconds", który kompensuje spowolnienie obrotu Ziemi, pozwalając jednocześnie UTC i GMT biegać obok siebie (GMT jest często mylnie określany jako UTC - chociaż nie ma faktycznego różnica tak naprawdę nie ma znaczenia).

W obliczeniach komputerowych UTC pozwala sieciom komputerowym na całym świecie na synchronizację w tym samym czasie, umożliwiając dokonywanie transakcji wrażliwych na czas z całego świata. Większość dedykowanych sieci komputerowych Sieć serwerów czasu aby zsynchronizować ze źródłem czasu UTC. Urządzenia te wykorzystują protokół NTP (Network Time Protocol) do rozłożenia czasu w sieci i ciągłego sprawdzania, czy nie ma dryfowania.

Jedyne dylematy w korzystaniu z dedykowanego Serwer czasu NTP wybiera, skąd pochodzi źródło czasu, które będzie regulowało typ Serwer NTP wymagasz. Istnieją naprawdę trzy miejsca, w których można łatwo zlokalizować źródło czasu UTC.

Pierwszym z nich jest internet. Korzystając z internetowego źródła czasu, takiego jak time.nist.gov lub time.windows.com, jest dedykowany Serwer NTP nie jest koniecznie wymagane, ponieważ większość systemów operacyjnych ma już zainstalowaną wersję NTP (w systemie Windows wystarczy dwukrotnie kliknąć ikonę zegara, aby zobaczyć opcje czasu internetowego).

*Uwaga: należy zauważyć, że Microsoft, Novell i inne firmy zdecydowanie odradzają wykorzystywanie źródeł czasu w Internecie, jeśli bezpieczeństwo jest problemem. Źródła czasu w Internecie nie mogą być uwierzytelniane przez NTP i znajdują się poza firewallem, co może prowadzić do zagrożeń bezpieczeństwa.

Druga metoda polega na użyciu a Serwer NTP GPS; urządzenia te używają sygnału GPS (najczęściej używanego do nawigacji satelitarnej), który jest w rzeczywistości czasem generowanym przez zegar atomowy (z satelity na pokładzie). Chociaż sygnał ten jest dostępny w dowolnym miejscu na świecie, antena GPS nie wymaga wyraźnego widoku nieba, co jest jedyną wadą korzystania z GPS.

Alternatywnie, krajowe laboratoria fizyki wielu krajów, takie jak NIST w USA i NPL w Wielkiej Brytanii przesyłają sygnał czasu z ich zegarów atomowych. Sygnały te można odbierać za pomocą radiotelefonu Serwer NTP chociaż sygnały te są skończone i podatne na lokalną interferencję i topografię.

Sieć GPS (Global Positioning System) jest powszechnie znana jako system nawigacji satelitarnej. Przekazuje jednak bardzo precyzyjny sygnał czasu z wbudowanego zegara atomowego.

Ci pionierzy chronologiczni w NIST połączyli siły z Uniwersytetem Kolorado i opracowali najdokładniejszy na świecie zegar atomowy. Zegar oparty na stroncie jest prawie dwa razy dokładniejszy niż obecne zegary cezu, którymi można rządzić UTC (Coordinated Universal Time), ponieważ traci tylko sekundę co 300 milionów lat.

Stront na bazie zegary atomowe są teraz postrzegane jako droga naprzód w mierzeniu czasu, ponieważ wyższe poziomy dokładności są osiągalne, co nie jest możliwe z atomem cezu. Zegary strontardowe, podobnie jak ich poprzednicy, wykorzystują naturalną, ale bardzo stałą wibrację atomów.

Jednak te nowe generacje zegarów wykorzystują wiązki laserowe i skrajnie niskie temperatury zbliżone do zera absolutnego, aby kontrolować atomy i mamy nadzieję, że jest to krok naprzód w kierunku stworzenia idealnie precyzyjnego zegara.

Ta skrajna dokładność może wydawać się o krok za daleko i niepotrzebna, ale zastosowania takiej precyzji są bardzo złożone i jeśli wziąć pod uwagę technologie, które zostały opracowane na podstawie pierwszej generacji zegarów atomowych, takich jak nawigacja GPS, Serwer NTP synchronizacja i transmisja cyfrowa Nowy świat ekscytującej technologii opartej na tych nowych zegarach może być tuż za rogiem.

Podczas gdy obecnie światowa globalna skala czasu, UTC, opiera się na czasie określonym przez konstelację zegarów cezowych (a przy okazji tak samo jest z definicją sekundy jako ponad 9 miliarda cezowych cezów), uważa się, że kiedy Komitet Konsultacyjny ds. Czas i częstotliwość w Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) Następnie spotka się z nim przedyskutuje, czy zrobić te następne pokolenie zegary atomowe nowy standard.

Jednak zegary strontu nie są jedyną metodą bardzo precyzyjnego czasu. W ubiegłym roku zegar kwantowy, opracowany również z dokładnością do zarządzania NIST 1 sekunda w 1 miliard lat. Jednak ten typ zegara nie może być bezpośrednio monitorowany i wymaga bardziej złożonego schematu monitorowania czasu.

A sieciowy serwer czasu może być jednym z najważniejszych urządzeń w sieci komputerowej, ponieważ znaczniki czasu są niezbędne dla większości aplikacji komputerowych, od wysyłania i wysyłania wiadomości e-mail do debugowania sieci.

Drobne niedokładności w sygnaturze czasowej mogą powodować spustoszenie w sieci, od e-maili przybywających, zanim zostaną technicznie wysłane, do pozostawienia całego systemu podatnego na zagrożenia bezpieczeństwa, a nawet oszustwo.

Jednak serwer czasu sieciowego jest tak dobry, jak źródło czasu, z którym jest synchronizowane. Wielu administratorów sieci decyduje się na otrzymanie kodu czasowego z Internetu, jednak wiele źródeł czasu w Internecie jest całkowicie niedokładnych i często zbyt daleko od klienta, aby zapewnić prawdziwą dokładność.

Ponadto internetowe źródła czasu nie mogą być uwierzytelniane. Uwierzytelnianie jest środkiem bezpieczeństwa używanym przez NTP (Network Time Protocol, który kontroluje serwer czasu w sieci), aby upewnić się, że serwer czasu jest dokładnie taki, jak jest to napisane).

Aby zapewnić dokładny czas, ważne jest, aby wybrać źródło czasu, które jest zarówno bezpieczne, jak i dokładne. Istnieją dwie metody, które mogą zapewnić dokładność milisekundy doUTC (skoordynowany czas uniwersalny - globalny zakres czasowy oparty na czasie określonym przez zegary atomowe).

Pierwszym z nich jest wykorzystanie wyspecjalizowanej krajowej transmisji czasu i częstotliwości w kilku krajach, w tym w Wielkiej Brytanii, USA, Niemczech, Francji i Japonii. Niestety, te transmisje nie mogą być odbierane wszędzie, ale drugą metodą jest wykorzystanie sygnału taktowania transmitowanego przez sieć GPS, która jest dostępna dosłownie wszędzie na powierzchni planety.

A sieciowy serwer czasu użyje tego kodu czasu i zsynchronizuje z nim całą sieć za pomocą NTP, dlatego często są one określane jako Serwer NTP or Serwer czasu NTP. NTP nieustannie dostosowuje zegary sieci, upewniając się, że nie ma dryfu.

Obecnie istnieje tylko jeden Globalny System Nawigacji Satelitarnej (GNSS) NAVSTAR GPS, który jest otwarty do użytku cywilnego od późnych 1980-ów.

Najczęściej System GPS Uważa się, że dostarcza informacji nawigacyjnych pozwalających kierowcom, marynarzom i pilotom na określenie swojej pozycji w dowolnym miejscu na świecie.

W rzeczywistości jedyną informacją przesyłaną z satelity GPS jest czas generowany przez wewnętrzny zegar atomowy satelity. Ten sygnał taktowania jest tak dokładny, że odbiornik GPS może wykorzystywać sygnał z trzech satelitów i wskazywać lokalizację z dokładnością do kilku metrów, określając, ile czasu potrzebował każdy dokładny sygnał.

Obecnie a Serwer NTP GPS może wykorzystać te informacje o taktowaniu, aby zsynchronizować całe sieci komputerowe z dokładnością w ciągu kilku milisekund.

Jednak Unia Europejska pracuje obecnie nad europejskim globalnym systemem nawigacji satelitarnej o nazwie Galileo, który będzie rywalizował z siecią GPS, dostarczając własne informacje dotyczące czasu i pozycji.

Jednak Galileo jest zaprojektowany do współdziałania z GPS, co oznacza obecny GPS Serwer NTP będzie w stanie odbierać oba sygnały, chociaż może zaistnieć konieczność wprowadzenia pewnych dostosowań oprogramowania.

Ta interoperacyjność zapewni większą dokładność i może sprawić, że krajowe nadawanie radiowe w czasie i częstotliwości stanie się przestarzałe, ponieważ nie będą w stanie zapewnić porównywalnej dokładności.

Ponadto Rosja, Chiny i Indie planują obecnie własne systemy GNSS, które mogą zapewnić jeszcze większą dokładność. GPS zrewolucjonizował sposób, w jaki świat działa nie tylko poprzez umożliwienie precyzyjnego pozycjonowania, ale także umożliwia całemu globusowi synchronizację w tej samej skali czasowej za pomocą Serwer NTP GPS. Oczekuje się, że nawet więcej postępów w technologii pojawi się po rozpoczęciu transmisji nowej generacji GNSS.

Synchronizacja sieci komputerowej jest niezbędna we współczesnym świecie. Wiele światowych sieci komputerowych jest zsynchronizowanych z tą samą globalną skalą czasową UTC (Skoordynowany czas uniwersalny).

Aby zarządzać synchronizacją protokołu NTP (Network Time Protocol) jest używany w większości przypadków, ponieważ jest w stanie niezawodnie synchronizować sieć z kilkoma milisekundami czasu UTC.

Dokładność synchronizacji czasu zależy jednak wyłącznie od dokładności, niezależnie od czasu, jaki jest wybierany dla dystrybucji NTP, a tutaj leży jeden z podstawowych błędów popełnionych przy synchronizacji sieci komputerowych.

Wielu administratorów sieci opiera się na danych czasowych w Internecie jako źródle czasu UTC, ale poza zagrożeniami bezpieczeństwa, które stanowią (będąc takimi, jakimi są po niewłaściwej stronie zapory sieciowej), ale ich dokładność nie może być zagwarantowana i najnowsze badania mają stwierdzili, że mniej niż połowa z nich zapewnia w ogóle jakąkolwiek użyteczną dokładność.

Dla bezpiecznej, dokładnej i niezawodnej metody UTC naprawdę istnieją tylko dwie możliwości. Wykorzystaj sygnał czasu z sieci GPS lub polegaj na transmisjach fal długich transmitowanych przez krajowe laboratoria fizyki, takie jak NPL i NIST.

Aby wybrać, która metoda jest najlepsza, jedynym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, jest lokalizacja Serwer NTP to jest otrzymanie sygnału czasu.

GPS jest najbardziej elastyczny pod tym względem, że sygnał jest dostępny dosłownie na całym świecie, ale jedyną wadą sygnału jest to, że antena GPS musi być umieszczona na dachu, ponieważ wymaga wyraźnego widoku nieba. Może to okazać się problematyczne, jeśli Serwer czasu znajduje się na niższych piętrach zgarniacza, ale na ogół większość użytkowników Czas GPS sygnały wskazują, że są one bardzo niezawodne i niewiarygodnie dokładne.

Jeśli GPS jest niepraktyczny, to czas i częstotliwości krajowe zapewniają równie dokładną i bezpieczną metodę czasu UTC. Te długie sygnały nie są nadawane przez wszystkie kraje, chociaż sygnał WWVB USA nadawany przez NIST w Kolorado jest dostępny w większości Ameryki Północnej, w tym w Kanadzie.

Istnieją różne wersje tego sygnału w całej Europie, w tym w języku niemieckim DCF i Wielkiej Brytanii MSF które okazują się najbardziej niezawodne i popularne. Sygnały te często mogą być odbierane również poza granicami kraju, chociaż należy zauważyć, że transmisje długofalowe są podatne na lokalną interferencję i topografię.

Dla pełnego spokoju ducha, podwójny system Serwerów NTP odbierające sygnały zarówno z GPS, jak i krajowych laboratoriów fizyki są dostępne, choć wydają się nieco droższe niż pojedyncze systemy, chociaż wykorzystanie więcej niż jednego sygnału czasu sprawia, że ​​są one podwójnie niezawodne.