W tym artykule opisano, co się stało, gdy Europa przyjęła kalendarz gregoriański i problemy, które wciąż napotykamy dzisiaj, próbując zsynchronizować się z ruchem Ziemi.

Czy pewnego wieczoru położyłeś się spać i zastanawiałeś się, dokąd zmierza dzień? Czy możesz sobie wyobrazić budzenie się, aby odkryć, że jedenaście dni zniknęło całkowicie? Tak właśnie stało się w 1752, kiedy wszyscy mieszkańcy Wielkiej Brytanii i Ameryki poszli spać w środę, 2 września, tylko po to, aby obudzić się w czwartek, 14 września.

Jednak nie była to epidemia sennej choroby, a nawet masa lenistwa, która utrzymywała całą ludność w łóżku, a jedynie władze próbujące zsynchronizować się z resztą świata, przyjmując kalendarz gregoriański.

Kalendarz juliański (nazwany na cześć Juliusza Cezara) był używany od czasów biblijnych, ale został ostatecznie wycofany w całej Europie w 1582, ale zajęło zdecydowanych Brytyjczyków i Amerykanów kolejne dwieście lat, aby pójść w ich ślady.

A jeśli wierzyć malarzowi Hogarthowi, to ludność też nie przyjęła go zbyt pochlebnie, gdy ludzie wybrali się na ulicę, domagając się powrotu ich brakujących dni 11, a nawet doniesień o zamieszkach.

Więc po co zmieniać? Tak mówiły brytyjskie władze od dwustu lat, odkąd papież Grzegorz XIII zastąpił kalendarz juliański w Europie dwieście lat wcześniej.

Powodem pierwotnej zmiany było jednak to, że kalendarz juliański nie pozwalał na wystarczającą liczbę lat przestępnych (zostały one pominięte w latach podzielnych przez 100, ale nie podzielnych przez 400 - co myśleli Rzymianie?) I pory roku powoli wyparły synchronizacji z kalendarzem. Sytuacja stała się jeszcze bardziej nie do zniesienia w Wielkiej Brytanii, siejąc spustoszenie dla rolników - którzy nie mieli pojęcia, kiedy sadzić swoje plony, wreszcie władze przełączyły się i przyspieszyły cały kraj 11 dni.

Jednak ten problem z synchronizacją zawsze był z nami. Tradycyjnie próbowaliśmy oprzeć nasze kalendarze wokół ruchu Ziemi, aby umożliwić nam przewidywanie pór roku i wiedzieć, kiedy spadnie lato i zima. Mogliśmy jednak rozwiązać lata przestępne (spowodowane faktem, że Ziemia zabiera 365 i ćwierć dnia, aby podróżować po Słońcu), ale próba oparcia kalendarza wokół ruchu Ziemi zawsze prowadzi do problemów.

Kalendarz gregoriański działał dobrze aż do 1950-ów, kiedy opracowano zegar atomowy. Zegar atomowy działał tak dobrze - dostarczając informacji o czasie z dokładnością do sekundy w ciągu kilku milionów lat - wkrótce zdaliśmy sobie sprawę, że nasze zegary były teraz znacznie dokładniejsze niż sama Ziemia.

Ziemia faktycznie zwalnia w ruchu obrotowym i jeśli nic nie zostało zrobione, to w końcu południe spadnie w nocy i vice versa (choć nie przez kilka tysiącleci), ale nie martw się, że nie masz zamiaru obudzić się w środku przyszłego tygodnia. Rozwiązaniem jest dodanie sekund przestępnych, a 33 został dodany pod koniec naszych lat od czasu 1970-ów.

Decyzja o wstawieniu sekundy jest zwykle podejmowana sześć miesięcy wcześniej, po dokładnym monitorowaniu obrotu Ziemi. Kalendarz oparty na ruchu Ziemi może wydawać się mniej istotny dzisiaj, ale z Globalnym Systemem Pozycjonowania (GPS), globalną skalą czasu (Coordinated Universal Time) i komputerami zsynchronizowanymi razem na całym świecie przy użyciu serwerów NTP (Network Time Protocol ) konieczne jest, abyśmy wszyscy mogli powiedzieć właściwy czas.

Która godzina? Jednym z najczęstszych pytań na całym świecie, ale czego dokładnie pytamy? Pytasz kogoś w Chinach, jaka jest godzina, na pewno dostaniesz inną odpowiedź, jeśli zapytasz Amerykanina, oczywiście ich strefy czasowe są po przeciwnej stronie świata.

Ale co, jeśli poprosisz dwie osoby w tym samym pokoju co ty? Możesz otrzymać taką samą odpowiedź od nich obu, ale potem znowu zegarek jednej osoby może być minutę lub dwie szybciej.

Kiedy poprosimy o czas, to o co nam naprawdę chodzi, to szorstka ocena strefy czasowej, w jakiej się znajdujemy. Niektóre zegarki są dokładniejsze od innych, ale często wystarczy na nasze codzienne potrzeby.

Ale co jeśli musisz znać dokładny czas i co zrobić, jeśli musisz wiedzieć, co to czas jest innym krajem. Być może kupiłeś bilet lotniczy; Rozczarowanie mogłoby się zwrócić na lotnisku tylko po to, aby powiedzieć, że bilet został sprzedany komuś innemu, ponieważ zegar w ich biurze podróży był wolniejszy niż ten, w którym kupiłeś bilet.

W jaki sposób przemysł globalny zachowuje dokładny czas ze sobą? Odpowiedź jest dość prosta i nazywa się Coordinated Universal Time lub UTC.

Międzynarodowe Biuro Miar i Wagi (BIPM) działa jako oficjalny opiekun czasowy dla świata i rozpoczęło pracę w 1972 po opracowaniu zegarów atomowych.

Zegar atomowy opracowano po raz pierwszy w późnych 50-ach, kiedy odkryto, że atom cezu-133 rezonuje z dokładną częstotliwością 9,192,631,770 co sekundę. Ta częstotliwość była tak dokładna, że ​​zegary atomowe osiągnęły dokładność jednej sekundy w ciągu XNUM X milionów lat, a Międzynarodowy System Jednostek definiował drugi jako częstotliwość atomu cezu-1.4 i narodziła się międzynarodowa jednostka do pomiaru czasu.

Jednak zegary atomowe są nawet dokładniejsze niż sama Ziemia, która faktycznie spowalnia jej rotację. To spowolnienie jest niewielkie, ale jeśli standardowy system czasu, UTC, nie zrekompensowałby go, ostatecznie północy spadłoby w środku dnia (chociaż zajęłoby to tysiąclecia lub dwie), więc co kilka lat dodawane są kolejne sekundy zrekompensować.

Jedynym problemem z zegarem UTC jest to, że zegary atomowe są ogromne zarówno pod względem rozmiaru, jak i kosztu. W rzeczywistości są one powszechnie dostępne tylko w laboratoriach fizyki na dużą skalę, takich jak NPL (National Physics Laboratory, Wielka Brytania) czy MIT (Massachusetts Institute of Technology, USA).

Jak więc reszta świata śledzi czas UTC? Czas mówiony na tych rozległych zegarkach atomowych jest nadawany za pomocą audycji radiowych lub systemu satelitarnego GPS (Nawigacja satelitarna opiera się na UTC, ponieważ bez niego satelita nie jest w stanie dokładnie określić, gdzie znajduje się odbiornik).

Większość sieci komputerowych jest połączona z czasem UTC przez Internet (co nie jest bezpieczne i zalecane tylko dla użytkowników domowych) lub przez specjalistyczne serwery czasu GPS lub radiowe. Te serwery czasu korzystają z NTP (Network Time Protocol), który został opracowany w ciągu ostatnich 25 lat, aby utrzymać synchronizację sieci komputerowych, aby nie musiały polegać na swoich niedokładnych wewnętrznych zegarach.

Serwery NTP i UTC pozwoliły przemysłowi stać się prawdziwie globalnym i udostępnić technologie, takie jak satelity telekomunikacyjne, telefony komórkowe, satelity i bankomaty, które wszyscy uważamy za oczywiste.

Network Time Protocol (NTP) jest jednym z najstarszych protokołów internetowych i nadal jest standardem synchronizacji czasu. Sukces NTP wynika z ciągłego rozwoju (wersja 4 jest obecnie w toku) oraz dokładności, jaką serwer czasu NTP może pochwalić się synchronizacją sieci.

Chociaż dokładna dokładność 1 / 5000th sekundy może być uzyskana w sieci w odpowiednich warunkach, ta dokładność zależy wyłącznie od tego, ile czasu NTP używa do synchronizacji. Źródło to mogłoby oczywiście być niewiarygodne, podobnie jak zegar stacji roboczej, jako żetony czasu rzeczywistego w większości komputerów, są podatne na dryfowanie i są znacznie mniej dokładne niż średni zegarek cyfrowy.

Alternatywą jest użycie wiarygodnego źródła UTC (Coordinated Universal Time). UTC jest standardem synchronizacji czasu. Został on uruchomiony w 1972 po opracowaniu zegarów atomowych i pozwala na synchronizację całego świata do tego samego czasu bezwzględnego. To nie tylko umożliwiło realizację technologii, takich jak Internet, satelity GPS i komunikacyjne, ale także pozwoliłoby branżom takim jak linie lotnicze i giełdę na handel na całym świecie.

Najprostszym sposobem na zsynchronizowanie sieci z UTC było użycie odniesienia do czasu internetowego. Istnieją setki dostępnych, takich jak nist.gov i większość programów Windows ma wbudowany program narzędziowy, Windows Time (win32.exe), aby zsynchronizować zegar systemowy z zegarem referencyjnym przez Internet.

Jednak Microsoft i inni ostrzegają przed użyciem źródła internetowego jako referencyjnego czasu, ponieważ nie można ich uwierzytelnić z tych źródeł.

Uwierzytelnienie to środek bezpieczeństwa, który NTP używa, aby zapewnić wiarygodne odniesienie do czasu. Bez systemów uwierzytelniania są podatne na złośliwe ataki, takie jak hakerzy, którzy mogą wyznaczyć godzinę, aby popełnić oszustwo lub atak DDoS (Distributed Denial of Service, zwykle spowodowany przez złośliwe oprogramowanie zalewające system).

Nie tylko czasy Internetu są nieuwierzytelnione, ale również ankieta przeprowadzona przez Nelsona Minara z MIT na podstawie odniesień czasowych w Internecie 900, odkryta prawie połowa została zrekompensowana przez ponad dziesięć sekund (jedną przez oszałamiające lata 6 - ale na szczęście nie było wielu rówieśników) i mniej ta trzecia, gdzie jest opisana jako "użyteczna".

W raporcie stwierdzono również, że wiele referencyjnych hostów czasu internetowego było zbyt daleko od swoich rówieśników, aby umożliwić dokładną synchronizację czasu.

Istnieje jednak kilka sposobów zapewnienia synchronizacji serwera NTP z niezawodnym i stabilnym źródłem czasu UTC, które jest zarówno dokładne, jak i uwierzytelnione.

Istnieją dwa systemy dostępne i oba używają stosunkowo tanich urządzeń. Pierwsza opcja i często najłatwiejsza jest możliwość połączenia się z anteną GPS i dedykowanym serwerem czasu GPS do sieci. Wykorzystuje to kod czasu UTC przesyłany przez satelity GPS, o ile antena ma dobry widok na niebo.

Alternatywnie, specjalistyczne sygnały nadawcze przesyłają znacznik czasu w kilku krajach. W Wielkiej Brytanii jest on zwany MSF i emitowany z Cumbrii przez Narodowe Laboratorium Fizyki przy częstotliwości 60 kHz, ale można go odebrać tak daleko jak 1000 km, chociaż podobne systemy działają w Niemczech, Francji i USA. Serwery NTP z tym związane są narażone na zakłócenia, ale tradycyjnie miały niższe koszty niż odbiorniki GPS, jednak postęp technologiczny oznacza, że ​​różnica jest obecnie minimalna.

Integralność źródła czasu wykorzystywanego przez serwer czasu NTP jest zatem bardzo ważna, a administratorzy systemu whist są zbyt chętni do inwestowania w drogie zapory ogniowe i oprogramowanie antywirusowe, aby chronić swoje sieci, wiele z nich zaniedbuje swoje bezpieczeństwo serwera czasu, który w końcu może nie w każdym razie powiedz im odpowiedni czas!

Network Time Protocol (NTP) to jeden z najstarszych używanych protokołów internetowych, opracowany przez dr Davida Millsa z University of Delaware, który jest wykorzystywany od 1985. NTP to protokół przeznaczony do synchronizacji zegarów na komputerach i sieciach w Internecie lub w sieciach lokalnych (LAN).

NTP (wersja 4) może utrzymywać czasu przez Internet publicznego w ciągu milisekund 10 (1 / 100th sekundy) i może wykonywać jeszcze lepiej nad sieciami LAN z dokładnością 200 mikrosekund (1 / 5000th sekundy) w idealnych warunkach.

NTP działa w ramach pakietu TCP / IP i opiera się na UDP, mniej skomplikowana forma NTP istnieje nazywa Simple Network Time Protocol (SNTP), która nie wymaga przechowywania informacji o poprzednich komunikatach, potrzebnych NTP. Jest on stosowany w niektórych urządzeniach i aplikacjach gdzie wymagana jest wysoka dokładność synchronizacji nie jest tak ważne.

Synchronizacja czasu z NTP jest stosunkowo prosta, synchronizuje czas w odniesieniu do niezawodnego źródła zegara. To źródło może być względne (zegar wewnętrzny komputera lub czas na zegarze nadgarstka) lub bezwzględne (A UTC - Universal Coordinated Time - źródło zegara tak dokładne, jak to tylko możliwe).

Zegary atomowe są najbardziej bezwzględnymi urządzeniami do przechowywania czasu; są one jednak niezwykle kosztowne i zwykle można je znaleźć jedynie w laboratoriach fizyki na dużą skalę. Jednak NTP może synchronizować sieci z zegarem atomowym za pomocą sieci GPS (Global Positioning System), specjalistycznej transmisji radiowej lub Internetu. Należy jednak zauważyć, że firma Microsoft zdecydowanie zaleca stosowanie czasu zewnętrznego, a nie opartego na Internecie, ponieważ nie można ich uwierzytelnić.

GPS jest idealnym źródłem czasu i częstotliwości, ponieważ może zapewnić bardzo dokładny czas w dowolnym miejscu na świecie przy użyciu stosunkowo tanich komponentów. Każdy satelita GPS transmituje na dwóch częstotliwościach L2 do użytku wojskowego, a L1 do użytku przez cywilów transmitowanych na 1575 MHz, tanie anteny GPS i odbiorniki są teraz szeroko dostępne.

Sygnał przesyłany przez satelitę może przechodzić przez okna, ale może być blokowany przez budynki, więc idealne miejsce dla anteny GPS znajduje się na dachu z dobrym widokiem nieba. Im więcej satelitów może odbierać z lepszego sygnału. Jednak anteny dachowe mogą być podatne na uderzenia świetlne lub inne przepięcia, dlatego zaleca się instalację wbudowanego tłumika na kablu GPS.

Kabel między anteną i odbiornikiem GPS jest również krytyczne. Maksymalna odległość, które można uruchomić kabel jest zazwyczaj zaledwie kilka metrów 20-30 ale wysokiej jakości przewód koncentryczny w połączeniu ze wzmacniaczem GPS umieszczone w jednej linii, aby zwiększyć zysk anteny może pozwolić w nadmiarze 100 tras kablowych metr.

Następnie odbiornik GPS dekoduje sygnał GPS wysyłany z anteny do czytającego komputera protokołu, który może być wykorzystywany przez większość serwerów czasu i systemów operacyjnych, w tym Windows, LINUX i UNIX.

Odbiornik GPS wysyła co sekundę precyzyjny impuls, który może wykorzystywać serwery GPS Network Time Protocol (NTP) i komputerowe serwery czasu, aby zapewnić niezwykle precyzyjny pomiar czasu. Czas impulsowania na sekundę dla większości odbiorników jest dokładny w zakresie 0.001 sekundy UTC.

GPS jest idealny w dostarczaniu serwerów czasu NTP lub autonomicznych komputerów z wysoce dokładnym zewnętrznym odnośnikiem do synchronizacji. Nawet przy stosunkowo niskich kosztach, dokładność 100 nanosekund (nanosekunda = jedna miliardowa sekunda) można osiągnąć w sposób rozsądny przy użyciu GPS jako zewnętrznego odniesienia.

Wszystkie komputery muszą znać godzinę. Wiele aplikacji, od wysyłania wiadomości e-mail do przechowywania informacji, zależy od komputera, wiedząc, kiedy wydarzenie miało miejsce. W niektórych środowiskach czas jest jeszcze ważniejszy, gdy jedna sekunda może zdziałać różnicę między zyskiem a stratą - pomyśl tylko o giełdzie.

Większość komputerów posiada wewnętrzne zegary, które są zasilane bateryjnie, dzięki czemu komputer może utrzymać czas, gdy urządzenie jest wyłączone. Czy te zegary są naprawdę niezawodne? Odpowiedź oczywiście nie.

Komputery są masowo sprzedawane i zaprojektowane pod kątem wielu funkcji, a ich czas nie jest tak wysoki w programie producenta. Wewnętrzne zegary (zwane układami czasu rzeczywistego RTC) są zwykle odpowiednie dla komputerów domowych lub gdy stacje robocze działają samodzielnie. Jednak gdy komputery działają w sieci, brak synchronizacji może powodować problemy.

Może to być drobna sprawa, na przykład e-mail przybywający gdzieś przed jej wysłaniem (zgodnie z zegarem PC), ale z pewnymi czasowymi transakcjami i aplikacjami, brak synchronizacji może powodować wyobrażalne problemy: wyobraź sobie, że wyjdziesz na lotnisko tylko po to, Siedziba linii lotniczych, którą kupiłeś kilka tygodni wcześniej została w rzeczywistości sprzedana komuś innemu, ponieważ ich agent ds. Rezerwacji miał wolniejszy zegar na swoim komputerze!

Aby obejść te problemy, większość komputerów w sieci jest zsynchronizowana z jednym źródłem czasu za pomocą protokołu NTP (sieciowego protokołu czasu), tym razem źródło może być względne (zegar komputerowy lub zegarek na rękę) lub bezwzględne źródło czasu, takie jak UTC.

UTC (skoordynowany czas uniwersalny) został opracowany po pojawieniu się zegarów atomowych i jest standardową skalą czasu stosowaną globalnie, umożliwiając komputerom na całym świecie korzystanie z jednego źródła czasu.

System Windows XP może z łatwością ustawić zegar systemowy na czas UTC, uzyskując dostęp do internetowego źródła UTC (np .: time.windows.com lub time.nist.gov). Aby to osiągnąć, użytkownik musi jedynie dwukrotnie kliknąć zegar na pulpicie i dostosować ustawienia w karcie Internet Time.

Jednak Microsoft i inni producenci systemów operacyjnych zdecydowanie zalecają stosowanie zewnętrznych źródeł czasu, ponieważ źródła internetowe nie mogą być uwierzytelniane, co czyni systemy podatnymi na złośliwy atak.

Jeśli chcesz uruchomić sieciowy serwer czasu Windows XP, dostępne są specjalistyczne serwery NTP, które mogą odbierać odniesienia do czasu za pośrednictwem systemu satelitarnego GPS lub specjalistycznych transmisji krajowych

Aby umożliwić działanie Windows XP jako sieciowego serwera czasu, usługa NTP musi być włączona. Aby aktywować NTP wystarczy znaleźć następujący podklucz w edytorze rejestru (regedit):
HKEY_LOCAL_MACHINE \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ Services \ W32Time \ TimeProviders \ NtpServer \
Kliknij prawym przyciskiem myszy (w prawym oknie), a następnie Modyfikuj. Edytuj wartość DWORD i wpisz 1. Kliknij prawym przyciskiem myszy NtpServer, następnie Modyfikuj, a następnie w Edytowaniu wartości DWORD w obszarze Typ danych równych, a następnie kliknij przycisk OK.

Wyjdź z rejestru i uruchom usługę czasu Windows, klikając Start / Uruchom i wpisując:
net stop w32time && net start w32time .; Następnie na każdym komputerze w sieci (innym niż kontroler domeny, którego nie można zsynchronizować z samym sobą) wpisz: W32tm / resync / rediscover.

NTP (Network Time Protocol) synchronizuje sieci z jednego źródła czasu za pomocą znaczników czasu do reprezentowania aktualny czas w ciągu dnia, jest to niezbędne do transakcji wrażliwych czasowych i wielu aplikacji systemowych, takich jak e-mail.

NTP jest więc podatny na zagrożenia bezpieczeństwa, zarówno ze strony złośliwego hakera, który chce zmienić sygnaturę czasową w celu popełnienia oszustwa, jak i ataku DDoS (Rozproszona odmowa usługi - zwykle spowodowana złośliwym złośliwym oprogramowaniem, które zalewa serwer z ruchem), który blokuje dostęp do serwera.

Jednakże, będąc jednym z najstarszych protokołów internetowych i opracowanym przez ponad 25 lat, NTP jest wyposażony w własne zabezpieczenia w postaci uwierzytelniania.

Uwierzytelniania sprawdza, czy każdy timestamp ma pochodzić od zamierzonego czasu odniesienia poprzez analizę zestawu uzgodnionych kluczy szyfrujących, które są wysyłane wraz z informacją o czasie. NTP, przy użyciu szyfrowania Message Digest (MD5) un-szyfrowania klucza, analizuje je i potwierdza, czy ma ona pochodzić z zaufanego źródła czasu, sprawdzając go na zestaw zaufanych kluczy.

Klucze zaufanych uwierzytelniania się w pliku konfiguracji serwer NTP (ntp.conf) i są zapisane w pliku ntp.keys. Plik klucza jest zwykle bardzo duże, ale zaufane klucze powiedzieć serwer NTP, który zestaw podzbioru kluczy jest aktualnie aktywne, a które nie. Różne podzbiory mogą być aktywowane bez edycji pliku ntp.keys używając polecenia config-zaufanych kluczy.

Uwierzytelnienie jest zatem bardzo ważne w ochronie serwera NTP przed złośliwym atakiem; jednak istnieje wiele odniesień czasowych, których nie można zaufać uwierzytelnieniu.

Microsoft, który zainstalował wersję NTP w swoich systemach operacyjnych od czasu Windows 2000, zdecydowanie zaleca, aby źródło sprzętu było używane jako odniesienie czasowe, ponieważ źródła internetowe nie mogą być uwierzytelniane.

NTP ma zasadnicze znaczenie dla synchronizacji sieci, ale równie ważne jest zapewnienie bezpieczeństwa systemów. Podczas gdy administratorzy sieci wydają tysiące na oprogramowanie antywirusowe / złośliwe, wielu nie zauważa luki w ich serwerach czasu.

Wielu administratorów sieci wciąż powierza źródła internetowe dla ich odniesienia do czasu. Podczas gdy wiele z nich zapewnia dobre źródło czasu UTC (Coordinated Universal Time - międzynarodowy standard czasu), takie jak nist.gov, brak uwierzytelniania oznacza, że ​​sieć jest otwarta na nadużycia.

Inne źródła czasu UTC są bardziej bezpieczne i mogą być wykorzystane przy stosunkowo niskich kosztach sprzętu. Najprostszą metodą jest użycie specjalistycznego serwera czasu NTP GPS, który można podłączyć do anteny GPS i otrzymać uwierzytelnioną znacznika czasu przez satelitę.

Serwery czasu GPS mogą zapewnić dokładność czasu UTC w ciągu kilku nanosekund, o ile antena ma dobry widok na niebo. Są one stosunkowo tanie, a sygnał jest uwierzytelniany, zapewniając bezpieczne odniesienie do czasu.

Alternatywnie istnieje kilka transmisje krajowe, które przekazują do czasu odniesienia. W Wielkiej Brytanii ten nadawany jest przez National Physics Laboratory (NPL) w Cumbrii. Podobne systemy funkcjonują w Niemczech, Francji i USA. Podczas gdy ten sygnał jest uwierzytelniona, te transmisje radiowe są podatne na zakłócenia i mieć skończony zakres.

Uwierzytelnianie NTP został opracowany, aby zapobiec złośliwym manipulowanie synchronizacji systemu tak jak firewalle zostały opracowane w celu ochrony sieci przed atakiem, ale jak w każdym systemie bezpieczeństwa działa tylko wtedy, gdy jest ona wykorzystywana.

Wszystkie komputery i urządzenia sieciowe korzystają z zegarów, aby utrzymać wewnętrzny czas systemu. Te zegary, zwane układami zegara czasu rzeczywistego (RTC), dostarczają informacji o czasie i dacie. Chipy są zasilane bateryjnie, dzięki czemu nawet podczas przerw w zasilaniu mogą utrzymać czas. Jednak komputery osobiste nie są zaprojektowane jako idealne zegary, ich konstrukcja została zoptymalizowana pod kątem masowej produkcji i niskich kosztów, zamiast utrzymywania dokładnego czasu.

Te wewnętrzne zegary są podatne na dryfowanie i chociaż dla wielu zastosowań może to być całkiem odpowiednie, często maszyny muszą współpracować w sieci i jeśli komputery dryfują z różnymi prędkościami, komputery będą się zlewały ze sobą i mogą pojawić się problemy, szczególnie z transakcjami czasowymi.

Network Time Protocol (NTP) to jeden z najstarszych używanych protokołów internetowych, opracowany przez dr Davida Millsa z University of Delaware, który jest wykorzystywany od 1985. NTP to protokół przeznaczony do synchronizacji zegarów na komputerach i sieciach w Internecie lub w sieciach lokalnych (LAN).

NTP (wersja 4) może utrzymywać czasu przez Internet publicznego w ciągu milisekund 10 (1 / 100th sekundy) i może wykonywać jeszcze lepiej nad sieciami LAN z dokładnością 200 mikrosekund (1 / 5000th sekundy) w idealnych warunkach.

NTP działa w ramach pakietu TCP / IP i opiera się na UDP, mniej skomplikowana forma NTP istnieje nazywa Simple Network Time Protocol (SNTP), która nie wymaga przechowywania informacji o poprzednich komunikatach, potrzebnych NTP. Jest on stosowany w niektórych urządzeniach i aplikacjach gdzie wymagana jest wysoka dokładność synchronizacji nie jest tak ważne.

Wiele systemów operacyjnych, w tym Windows, UNIX i LINUX, może wykorzystywać NTP i SNTP, a synchronizacja czasu z NTP jest stosunkowo prosta, synchronizuje czas w odniesieniu do niezawodnego źródła zegara. To źródło może być względne (zegar wewnętrzny komputera lub czas na zegarze nadgarstka) lub bezwzględne (A UTC - Universal Coordinated Time - źródło zegara tak dokładne, jak to tylko możliwe).
Wszystkie wersje systemu Microsoft Windows od 2000 zawierają usługę czasu systemu Windows (w32time.exe), która umożliwia synchronizację zegara komputera z serwerem NTP.
 
Istnieje wiele hostowanych przez Internet serwerów NTP, które synchronizują się z zewnętrznymi odniesieniami UTC, takimi jak time.nist.gov lub ntp.my-inbox.co.uk, ale należy zauważyć, że Microsoft i inni zalecają, aby zewnętrzne źródło było używane do zsynchronizuj swoje maszyny, ponieważ referencje internetowe nie mogą być uwierzytelnione. Dostępne są specjalistyczne serwery czasu NTP, które mogą synchronizować czas w sieci przy użyciu MSF (lub odpowiednika) lub sygnału GPS.

Najczęściej używane są serwery czasu GPS, które korzystają z systemu GPS do przekazywania dokładnego czasu. System GPS składa się z wielu satelitów zapewniających dokładną lokalizację i informacje o położeniu. Każdy satelita GPS może to zrobić tylko przez użycie zegara atomowego, który z kolei może być użyty jako odniesienie czasowe.

Typowy odbiornik GPS może dostarczyć informacji o taktowaniu do kilku nanosekund UTC tak długo, jak jest antena położony z dobrym widokiem nieba.

Istnieje szereg krajowych transmisji radiowych w czasie i częstotliwościach, które można wykorzystać do synchronizacji serwera NTP. W Wielkiej Brytanii sygnał (zwany MSF) jest nadawany przez National Physics Laboratory w Cumbrii, który służy jako krajowe odniesienie czasowe w Wielkiej Brytanii, istnieją również podobne systemy w Kolorado, USA (WWVB) i we Frankfurcie w Niemczech (DCF-77). Sygnały te zapewniają czas UTC z dokładnością do mikrosekund 100, jednak sygnał radiowy ma skończony zakres i jest podatny na zakłócenia.

Zegary atomowe istnieją już od ponad pięćdziesięciu lat. Są to zegary, które wykorzystują częstotliwość rezonansu atomowego jako element pomiaru czasu, a nie konwencjonalne, oscylujące kryształy, takie jak kwarc.

Większość zegarów atomowych wykorzystuje rezonans atomu cezu-133, który rezonuje z dokładną częstotliwością 9,192,631,770 co sekundę. Ponieważ 1967, Międzynarodowy System Jednostek (SI) zdefiniował drugą liczbę cykli z cezu-133, który czyni zegary atomowe (czasami nazywane oscylatorami cezowymi) standardem dla pomiarów czasu.

Ponieważ rezonans atomu cezu-133 jest tak precyzyjny, czyni to zegary atomowe dokładniejszymi niż nanosekundy 2 dziennie, co odpowiada około jednej sekundzie w 1.4million lat.

Ponieważ zegary atomowe są tak dokładne i mogą utrzymywać ciągłą i stabilną skalę czasu, uniwersalny czas, UTC (Coordinated Universal Time lub Temps Universel Coordonné), został opracowany i obsługuje takie funkcje, jak sekundy przestępne - dodane w celu skompensowania spowolnienia Obrót Ziemi.

Jednak zegary atomowe są niezwykle drogie i zwykle można je znaleźć tylko w laboratoriach fizyki na dużą skalę. Jednak NTP (Network Time Protocol), standardowy sposób osiągnięcia synchronizacji czasu w sieciach komputerowych, może być synchronizowany z zegarem atomowym za pomocą sieci GPS (Global Positioning System) lub specjalistycznych transmisji radiowych.

Najczęściej stosowanym jest GPS (Global Positioning System) opracowany przez armię Stanów Zjednoczonych. GPS zawiera co najmniej satelity komunikacyjne 24 na dużej orbicie, zapewniając dokładne informacje o położeniu i lokalizacji. Każdy satelita GPS może to zrobić tylko przez użycie zegara atomowego, który z kolei może być użyty jako odniesienie czasowe.

Serwer czasu GPS jest idealnym źródłem czasu i częstotliwości, ponieważ może zapewnić bardzo dokładny czas w dowolnym miejscu na świecie przy użyciu stosunkowo tanich komponentów. Każdy satelita GPS transmituje na dwóch częstotliwościach L2 do użytku wojskowego, a L1 do użytku przez cywilów transmitowanych na 1575 MHz, tanie anteny GPS i odbiorniki są teraz szeroko dostępne.

Istnieje również szereg krajowych transmisji radiowych w czasie i częstotliwościach, które można wykorzystać do synchronizacji serwera NTP. W Wielkiej Brytanii sygnał (zwany MSF) jest nadawany przez National Physics Laboratory w Cumbrii, który służy jako krajowe odniesienie czasowe w Wielkiej Brytanii, istnieją również podobne systemy w Kolorado, USA (WWVB) i we Frankfurcie w Niemczech (DCF-77). Sygnały te zapewniają czas UTC z dokładnością do mikrosekund 100, jednak sygnał radiowy ma skończony zakres i jest podatny na zakłócenia.

Korzystając z serwera NTP GPS lub serwera czasu NTP opartego na łączności radiowej, klienci czasu sieciowego mogą być synchronizowani w ciągu kilku milisekund UTC w zależności od ruchu sieciowego.

Czasami wszyscy musimy znać czas i mamy wiele różnych urządzeń, aby nam to powiedzieć; od naszych telefonów komórkowych i zegarków do zegarów ściennych w biurze lub dzwonków w wiadomościach radiowych.

Ale jak dokładne są te wszystkie zegary i czy ma to znaczenie, jeśli wszystkie mówią o różnych czasach? Dla naszego codziennego biznesu prawdopodobnie nie ma większego znaczenia, jeśli zegar ścienny biura jest szybszy niż zegarek - twój szef prawdopodobnie nie zwolni cię za spóźnienie.

Jednak w niektórych środowiskach dokładność i synchronizacja są niezbędne, gdy tylko minuta może sprawić, że coś się sprzedaje, a nawet coś, co zostało skradzione!

Niezbędna jest synchronizacja czasu w nowoczesnych sieciach komputerowych. Zapewnia nie tylko jedyną ramkę odniesienia między wszystkimi urządzeniami, ale ma kluczowe znaczenie we wszystkim, od zabezpieczania, planowania i debugowania sieci do dostarczania znacznika czasu dla aplikacji, takich jak gromadzenie danych lub poczta elektroniczna.

Większość wewnętrznych zegarów komputerów i urządzeń sieciowych, zwanych układami zegara czasu rzeczywistego (RTC), zapewnia informacje o czasie i dacie. Chipy są zasilane bateryjnie, dzięki czemu nawet podczas przerw w zasilaniu mogą utrzymać czas.

Jednak komputery osobiste nie są zaprojektowane jako idealne zegary, ich konstrukcja została zoptymalizowana pod kątem masowej produkcji i niskich kosztów, zamiast utrzymywania dokładnego czasu.

Dlatego te wewnętrzne zegary są podatne na dryfowanie i chociaż dla wielu zastosowań może to być całkiem odpowiednie, często maszyny, które pracują razem w sieci, nie będą zsynchronizowane ze sobą, a problemy mogą powstać szczególnie w przypadku transakcji czasowo-czułych. Czy możesz sobie wyobrazić, że kupujesz fotel pasażerski tylko po to, by poinformować go na lotnisku, że bilet został sprzedany dwa razy, ponieważ został kupiony później na komputerze z wolniejszym zegarem?

Serwery czasu NTP (Network Time Protocol) używają pojedynczego odwołania czasowego do synchronizacji wszystkich komputerów w sieci do tego czasu. Odniesienie czasowe może być względne (zegar wewnętrzny komputera lub czas na zegarku) może być bezwzględne, takie jak zegar atomowy, który przekazuje czas UTC (Universal Coordinated Time) i jest tak dokładny, jak to tylko możliwe.

Zegary atomowe są najbardziej bezwzględnymi urządzeniami do pomiaru czasu z dokładnością co sekundę co 1.4 milionów lat. Jednak zegary atomowe są niezwykle drogie i zwykle można je znaleźć tylko w laboratoriach fizyki na dużą skalę. Jednak NTP może synchronizować sieci z czasem UTC za pomocą zegara atomowego, korzystając z sieci systemu GPS (Global Positioning System) lub specjalistycznych transmisji radiowych (MTF w Wielkiej Brytanii).

Podczas gdy niektóre organizacje muszą synchronizować swoje sieci z UTC, takie jak linie lotnicze i giełda, sieć może być zsynchronizowana w dowolnym czasie i nadal działać, ale tak naprawdę nie ma możliwości zastąpienia czasu UTC. Nie tylko skuteczniej jest zsynchronizować sieć z resztą świata, źródło czasu UTC ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia bezpieczeństwa przed oszustwami, utratą danych i narażeniem prawnym, a bez niego organizacje mogą być podatne na zagrożenia i tracić wiarygodność.

NTP (wersja 4) może utrzymywać czasu przez Internet publicznego w ciągu milisekund 10 (1 / 100th sekundy) i może wykonywać jeszcze lepiej nad sieciami LAN z dokładnością 200 mikrosekund (1 / 5000th sekundy) w idealnych warunkach.

Uwaga: zdecydowanie zalecane jest przez firmę Microsoft i inne firmy, że należy korzystać z czasu zewnętrznego, a nie z Internetu, ponieważ nie można ich uwierzytelnić. Dostępne są specjalistyczne serwery NTP, które mogą synchronizować czas w sieci przy użyciu sygnału MSF (lub odpowiednika) lub sygnału czasu GPS.

Wszystkie komputery i urządzenia sieciowe korzystają z zegarów, aby utrzymać wewnętrzny czas systemu. Te zegary, zwane układami zegara czasu rzeczywistego (RTC), dostarczają informacje o czasie i dacie. Są one zasilane bateryjnie, dzięki czemu nawet podczas przerw w zasilaniu mogą utrzymać czas. Komputery osobiste nie są jednak zaprojektowane jako idealne zegary - ich konstrukcja została zoptymalizowana pod kątem masowej produkcji i niskich kosztów, a nie w celu zachowania dokładnego czasu.

Te wewnętrzne zegary są podatne na dryfowanie i chociaż dla wielu aplikacji może to być całkiem odpowiednie dla niektórych aplikacji, ale maszyny w sieci, które dryfują z różną szybkością, stają się niezsynchronizowane ze sobą i mogą pojawić się problemy, w szczególności z uwzględnieniem czasu transakcje.

Serwery NTP (Network Time Protocol) używają pojedynczego odwołania czasowego do synchronizowania wszystkich komputerów w sieci z odwołaniem do czasu. Odniesienie czasowe może być względne (zegar wewnętrzny komputera lub czas na zegarze)) lub bezwzględne, takie jak zegar taktujący UTC (Universal Coordinated Time), który jest tak dokładny, jak to tylko możliwe.

Dla niektórych zastosowań krewny źródło czasu jest wystarczająca, jednak w wielu środowiskach, takich jak linie lotnicze i giełdzie jest ona niezbędna do czasu być absolutna. Wyobraźmy sobie, zakup miejsca w samolocie powiedział nam tylko na lotnisku, że bilet został sprzedany dwa razy, ponieważ został zakupiony później na komputerze, który miał wolniejszy zegar!

Zegary atomowe są najbardziej bezwzględnych czas utrzymywania urządzenia. Działają one na zasadzie, że atom cezu 133 miał ustaloną liczbę cykli promieniowania co drugi (9,192,631,770). Ta okazała się tak dokładne Międzynarodowego Układu Jednostek Miar (SI) jest teraz zdefiniowane drugie jako czas trwania 9,192,631,770 cykli promieniowania atomu cezu-133 i rozwoju UTC (Coordinated Universal Time) oznacza teraz komputery na całym workld puszka być synchronizowane w tym samym czasie.

Jednak zegary atomowe są niezwykle drogie i zwykle można je znaleźć tylko w laboratoriach fizyki na dużą skalę. Jednak serwery NTP mogą synchronizować sieci z zegarem atomowym, korzystając z sieci systemu GPS (Global Positioning System) lub specjalistycznych transmisji radiowych (MTF w Wielkiej Brytanii). Należy zauważyć, że Microsoft i inni zdecydowanie zalecają, aby korzystać z czasu zewnętrznego, a nie z Internetu, ponieważ nie można ich uwierzytelnić. Dostępne są specjalistyczne serwery NTP, które mogą synchronizować czas w sieci przy użyciu sygnału MSF (lub odpowiednika) lub sygnału czasu GPS.

GPS jest idealnym źródłem czasu i częstotliwości, ponieważ może zapewnić bardzo dokładny czas w dowolnym miejscu na świecie przy użyciu stosunkowo tanich komponentów. Każdy satelita GPS transmituje na dwóch częstotliwościach L2 do użytku wojskowego, a L1 do użytku przez cywilów transmitowanych na 1575 MHz, tanie anteny GPS i odbiorniki są teraz szeroko dostępne.

Sygnał radiowy nadawany przez satelitę mogą przejść przez okna, ale może być blokowany przez budynki więc idealnym miejscem dla anteny GPS jest na dachu z dobrym widokiem nieba. Im więcej satelitów może otrzymać z lepszym sygnałem. Jednak anteny dachowej może być skłonny do strajków oświetlenia lub innych przepięć tak tłumik jest wysoce zalecane jest zainstalowany na kablu inline GPS.

Kabel między anteną i odbiornikiem GPS jest również krytyczne. Maksymalna odległość, które można uruchomić kabel jest zazwyczaj zaledwie kilka metrów 20-30 ale wysokiej jakości przewód koncentryczny w połączeniu ze wzmacniaczem GPS umieszczone w jednej linii, aby zwiększyć zysk anteny może pozwolić w nadmiarze 100 tras kablowych metr.

Istnieje również szereg krajowych transmisji radiowych w czasie i częstotliwościach, które można wykorzystać do synchronizacji serwera NTP. W Wielkiej Brytanii sygnał (zwany MSF) jest nadawany przez National Physics Laboratory w Cumbrii, który służy jako krajowe odniesienie czasowe w Wielkiej Brytanii, istnieją również podobne systemy w Kolorado, USA (WWVB) i we Frankfurcie w Niemczech (DCF-77).

Serwer NTP radiowej oparte zazwyczaj składa się z serwerem czasu rack oraz antenę, składający się z ferrytu baru wewnątrz plastikowej obudowie, która odbiera czas transmisji radiowej i częstotliwości. Należy zawsze w pozycji poziomej pod kątem prostym w kierunku transmisji dla optymalnej sile sygnału. Dane są przesyłane w impulsach, 60 drugi. Sygnały te zapewnia czas UTC z dokładnością do mikrosekund 100 jednak sygnał radiowy ma skończony zasięg i jest podatny na zakłócenia.

Zarówno serwer NTP GPS, jak i serwer czasu MSF mogą zapewnić niedrogi i skuteczny sposób dokładnej synchronizacji sieci komputerowych za pomocą NTP.