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.

Sygnał DCF 77 jest transmisją długofalową z częstotliwością 77 KHz z Frankfurtu w Niemczech. DCF-77 jest transmitowany przez Physikalisch-Technische Bundesanstalt, niemieckie krajowe laboratorium fizyki.

DCF-77 jest dokładnym źródłem czasu UTC i jest generowany przez zegary atomowe, które zapewniają jego precyzję. DCF-77 jest przydatnym źródłem czasu, który można zastosować w całej Europie dzięki technologiom wymagającym dokładnego odniesienia do czasu.

Sterowane radiowo zegary i Sieć serwerów czasu odbiera sygnał czasu, a w przypadku serwerów czasu rozpowszechnia ten sygnał czasu w sieci komputerowej. Większość sieci komputerowych wykorzystuje NTP do dystrybucji sygnału czasu DCF 77.

Istnieją zalety korzystania z sygnału takiego jak DCF do synchronizacji czasu. DCF jest falą długą i dlatego jest podatny na zakłócenia ze strony innych urządzeń elektrycznych, ale może przeniknąć do budynków, które dają sygnał DCF przewagę nad innym powszechnie dostępnym czasem UTC - GPS (Global Positioning System) - który wymaga otwartego widoku niebo, aby odbierać transmisje satelitarne.

Inne sygnały radiowe o długich falach są dostępne w innych krajach, które są podobne do DCF-77. W Wielkiej Brytanii sygnał MSF-60 jest nadawany przez NPL (National Physical Laboratory) z Cumbrii, podczas gdy w USA NIST (National Institute of Standards and Time) transmituje sygnał WVBB z Boulder w stanie Kolorado.

Serwery czasu NTP są skuteczną metodą odbierania tych transmisji długofalowych, a następnie wykorzystują kod czasowy jako źródło synchronizacji. Serwerów NTP może odbierać DCF, MSF i WVBB, a także wiele z nich również może odbierać sygnał GPS.

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.

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.

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.