tidssynkronisering er yderst vigtigt for moderne computernetværk. I nogle brancher er tidssynkronisering helt afgørende, især når du beskæftiger dig med teknologier som flyvekontrol eller sejlads, hvor hundredvis af liv kan blive truet på grund af mangel på præcis tid.

Selv i den finansielle verden er korrekt tidssynkronisering afgørende, da millioner kan tilføjes eller tørres af aktiekurser hvert sekund. Af denne grund overholder hele verden en global tidsplan kendt som koordineret universeltid (UTC). Men at holde fast ved UTC og holde UTC præcis er to forskellige ting.

De fleste computer ure er simple oscillatorer, der langsomt vil drive enten hurtigere eller langsommere. Desværre betyder det, at uanset hvor præcis de er sat på mandag, vil de være drevet af fredag. Denne drift kan kun være en brøkdel af et sekund, men det vil snart ikke vare lang tid for den oprindelige UTC-tid at være over et sekund ud.

I mange brancher kan det ikke betyde et spørgsmål om liv og død af tabet af millioner i aktier og aktier, men manglende tidssynkronisering kan have uforudsete konsekvenser som f.eks. At lade et selskab være mindre beskyttet mod bedrageri. Modtagelse og opbevaring af UTC-tid er dog ret lige fremad.

Dedikeret netværk tidsservere er tilgængelige, der bruger protokollen NTP (Network Time Protocol) for løbende at kontrollere tidspunktet for et netværk mod en kilde til UTC-tid. Disse enheder kaldes ofte som en NTP-server, tidsserver eller netværkstidsserver. Det NTP-server justerer konstant alle enheder på et netværk for at sikre, at maskinerne ikke kører fra UTC.

UTC er tilgængelig fra flere kilder, herunder GPS-netværket. Dette er en ideel kilde til UTC-tid, da den er sikker, pålidelig og tilgængelig overalt på planeten. UTC er også tilgængelig via specialiserede nationale radiosender, der sendes fra nationale fysik laboratorier selvom de ikke er tilgængelige overalt.

Når vi tager et kig på vores ure eller kontoruret, tager vi ofte for givet, at den tid, vi får, er korrekt. Vi kan se, om vores ure er ti minutter hurtigt eller langsomt, men vær opmærksom på, om de er et sekund eller to ud.

Men i tusindvis af år har menneskeheden stræbt efter at blive stadig mere og mere præcise ure fordelene deraf er rigelige i dag i vores alder af satellitnavigation, NTP-servere, internettet og global kommunikation.

For at forstå, hvordan præcis tid kan måles, er det først vigtigt at forstå begrebet tid selv. Tid som den er blevet målt på Jorden i årtusinder er et andet begreb til tiden selv, som som Einstein informerede os, var en del af selve universets stof i det, han beskrev som en fire-dimensionel rumtid.

Alligevel har vi historisk målt tidsbaseret ikke på tidenes forløb, men rotationen af ​​vores planet i forhold til Solen og Månen. En dag er opdelt i 24 lige dele (timer), der hver er opdelt i 60 minutter, og minut er opdelt i 60 sekunder.

Men det er nu blevet indset, at målingstiden på denne måde ikke kan betragtes som nøjagtig, da Jordens rotation varierer fra dag til dag. Alle former for variabel som tidevandsstyrker, orkaner, solvind og endog mængden af ​​sne i polerne påvirker jordens rotationshastighed. Faktisk, da dinosaurerne først begyndte at roaming jorden, ville længden af ​​en dag, som vi måler den nu, kun have været 22 timer.

Vi baserer nu vores tidsopgave på overgangen af ​​atomer ved hjælp af atomure med et sekund baseret på 9,192,631,770 perioder af strålingen udsendt af hyperfineovergangen af ​​et unioniseret cæsiumatom i jordtilstanden. Selvom det kan lyde kompliceret, er det bare en atomkryds, der aldrig ændrer sig og derfor kan give en meget præcis reference til at basere vores tid på.

Atomiske ure bruger denne atomresonans og kan holde tid, der er så præcis, at et sekund ikke går tabt i endda en milliard år. Moderne teknologier udnytter alle disse præcisioner, hvilket gør det muligt for mange af de kommunikation og globale handel, vi nyder godt af i dag, med udnyttelsen af ​​satellitnavigation, NTP-servere og flyvekontrol ændrer den måde, vi lever vores liv på.

I en alder af atomur og den NTP-server tidsopbevaring er nu mere præcis end nogensinde med stadig større præcision at have tilladt mange af de teknologier og systemer, vi nu tager for givet.

Mens timekeeping altid har været en bekymring for menneskeheden, har det kun været i de sidste par årtier, at sandt nøjagtighed har været muligt takket være fremkomsten af atomur.

Før atomtiden var elektriske oscillatorer som dem, der blev fundet i det gennemsnitlige digitale ur, det mest præcise tidsforløb, og mens elektroniske ure som disse er langt mere præcise end deres forgængere - de mekaniske ure kan de stadig køre med op til et sekund om ugen .

Men hvorfor skal tiden være så præcis, når alt kommer til alt, hvor vigtigt kan et sekund være? I den daglige drift af vores liv er et sekund ikke, at vigtige og elektroniske ure (og selv mekaniske) giver en passende tidspunkter for vores behov.

I vores daglige liv gør et sekund lidt forskel, men i mange moderne applikationer kan et sekund være en alder.

Moderne satellitnavigation er et eksempel. Disse enheder kan lokalisere et sted overalt på jorden til inden for få meter. Alligevel kan de kun gøre dette på grund af atomklokkenes ultraklare natur, der styrer systemet, da tidssignalet, der sendes fra navigationssatellitterne, bevæger sig ved lysets hastighed, som er næsten 300,000 km et sekund.

Da lyset kan rejse så langt i løbet af et sekund vil ethvert atomur, der styrer et satellitnavigationssystem, der kun var et sekund ud, ville positioneringen være unøjagtig ved tusindvis af miles, hvilket gør placeringssystemet ubrugeligt.

Der er mange andre teknologier, der kræver tilsvarende nøjagtighed og også mange af de måder, vi handler og kommunikerer. Aktier og aktier svinger op og ned hvert sekund, og global handel kræver, at alle over hele verden skal kommunikere på samme tid.

De fleste computernetværk styres ved at bruge en NTP-server (Network Time Protocol). Disse enheder tillader computernetværk til alle at bruge samme atomurbaserede tidsskala UTC (koordineret universeltid). Ved at udnytte UTC via en NTP-server kan computernetværk synkroniseres til inden for få millisekunder af hinanden.

Organisering af Strata

Stratumniveauer beskriver afstanden mellem en enhed og referenceuret. For eksempel er en atomur baseret på et fysiklaboratorium eller en GPS-satellit en stratum 0-enhed. EN stratum 1 Enheden er en tidsserver, der modtager tid fra en stratum 0 enhed, så enhver dedikeret NTP-server er stratum 1. Enheder, der modtager tiden fra tidsserveren, såsom computere og routere, er stratum 2-enheder.

NTP kan understøtte op til 16 stratum niveauer, og selvom der er en afvigelse i nøjagtighed, jo længere væk du går stratum niveauer er designet til at tillade store netværk til alle at modtage en tid fra en enkelt NTP server uden at forårsage netværksbelastning eller blokering i båndbredden .

Når der anvendes en NTP-server Det er vigtigt ikke at overbelaste enheden med tidsforespørgsler, så netværket skal opdeles med et valgt antal maskiner, der tager anmodninger fra NTP-server (NTP-serverproducenten kan anbefale antallet af anmodninger, det kan håndtere). Disse stratum 2-enheder kan ti bruges som tidsreferencer for andre enheder (som bliver stratum 3-enheder) på meget store netværk, som disse derefter kan bruges som tidsreferencer selv.

NTP-servere er et vigtigt værktøj til enhver virksomhed, der skal kommunikere globalt og sikkert. NTP-servere distribuerer koordineret universel tid (UTC), verdens globale tidsplan baseret på den meget præcise tid, som atomklockerne fortæller.

NTP (Network Time Protocol) er protokollen, der bruges til at distribuere UTC-tiden på tværs af et netværk, og det sikrer også, at hele tiden er nøjagtig og stabil. Der er dog mange faldgruber i at oprette en NTP netværk, her er de mest almindelige:

Brug af den korrekte tidskilde

At opnå den mest passende tidskilde er afgørende for oprettelsen af ​​et NTP-netværk. Tidskilden vil blive fordelt blandt alle maskiner og enheder på et netværk, så det er vigtigt, at det ikke kun er korrekt, men også stabilt og sikkert.

Mange systemadministratorer skærer hjørner med en tidskilde. Nogle vil beslutte at bruge en internetbaseret tidskilde, selv om disse ikke er sikre, da firewallen kræver en åbning, og også mange internetkilder er enten helt unøjagtige eller for langt væk for at give nogen brugbar præcision.

Der er to meget sikre metoder til at modtage en UTC-tidskilde. Den første er at udnytte GPS-nettet, som selvom ikke sender UTC, GPS-tid er baseret på international atomtid og er derfor let for NTP at konvertere. GPS-tidssignaler er også tilgængelige over hele kloden.

Den anden metode er at bruge de langsigtede radiosignaler, der udsendes af nogle nationale fysiske laboratorier. Disse signaler er dog ikke tilgængelige i alle lande, og de har et begrænset antal og er modtagelige for interferens og lokal topografi.

Network Time Protocol er udviklet for at holde computere synkroniseret. Alle computere er tilbøjelige til at drive og præcis timing er afgørende for mange kritiske applikationer.

En version af NTP er installeret på de fleste versioner af Windows (selv om en fjernet version kaldes SNTP-Forenklet NTP-er i ældre versioner) og Linux, men er gratis at downloade fra NTP.org.

Når du synkroniserer et netværk, er det bedst at bruge en dedikeret NTP-server der modtager en timing kilde fra en atomur enten via specialiserede radiosender eller GPS-netværk. Der er dog mange internettidsreferencer til rådighed, nogle mere pålidelige end andre, selvom det skal bemærkes, at internetbaserede tidskilder ikke kan godkendes af NTP, hvilket gør computeren udsat for trusler.

NTP er hierarkisk og arrangeret i stratum. Stratum 0 er timing reference, mens stratum 1 er en server forbundet til en stratum 0 timing kilde og et lag 2 er en computer (eller en enhed), der er knyttet til en stratum 1 server.

Grundlæggende konfiguration af NTP er udført ved hjælp af filen /etc/ntp.conf, du skal redigere den og placere IP-adressen til stratum 1 og stratum 2-servere. Her er et eksempel på en grundlæggende ntp.conf-fil:

server xxx.yyy.zzz.aaa foretrækker (tidsserveradresse som time.windows.com)

123.123.1.0 server

server 122.123.1.0 stratum 3

Driftfile / etc / ntp / drift

Den mest grundlæggende ntp.conf-fil vil liste 2-servere, en, som den ønsker at synkronisere og en IP-adresse for sig selv. Det er god husholdning at have mere end en server til reference, hvis man går ned.

En server med mærket 'foretrukne' bruges til en betroet kilde, der sikrer, at NTP altid bruger den server, når det er muligt. IP-adressen vil blive brugt i tilfælde af problemer, når NTP vil synkronisere med sig selv. Driftfilen er, hvor NTP bygger en oversigt over systemurets drifthastighed og justerer automatisk for den.

NTP vil justere dit system tid, men kun langsomt. NTP afventer mindst ti informationspakker, inden du har tillid til tidskilden. For at teste NTP ændres simpelthen dit systemur med en halv time i slutningen af ​​dagen, og klokken om morgenen skal være korrekt.

Nøjagtig tid ved brug Atomic Ure er tilgængelig i hele Nordamerika ved hjælp af WWVB Atomic Clock tid signal overført fra Fort Collins, Colorado; det giver mulighed for at synkronisere tiden på computere og andet elektrisk udstyr.

Det nordamerikanske WWVB signal drives af NIST - Statens institut for standarder og teknologi. WWVB har høj transmittereffekt (50,000 watt), en meget effektiv antenne og en ekstrem lav frekvens (60,000 Hz). Til sammenligning udsendes en typisk AM-radiostation med en frekvens på 1,000,000 Hz. Kombinationen af ​​høj effekt og lav frekvens giver radiobølgerne fra WWVB en masse spring, og denne enkelt station kan derfor dække hele kontinentale USA plus meget af Canada og Mellemamerika.

Tidskoderne sendes fra WWVB ved hjælp af et af de enkleste systemer, og med en meget lav datahastighed på en bit pr. Sekund. 60,000 Hz-signalet overføres altid, men hvert sekund reduceres det kraftigt i strøm i en periode på 0.2, 0.5 eller 0.8 sekunder: • 0.2 sekunder med reduceret effekt betyder et binært nul. • 0.5 sekunder med reduceret effekt er en binær. • 0.8 sekunder med reduceret effekt er en separator. Tidskoden sendes i BCD (Binary Coded Decimal) og angiver minutter, timer, år og år samt information om sommertid og springår.

Tiden overføres ved hjælp af 53 bits og 7 separatorer, og tager derfor 60 sekunder at transmittere. Et ur eller ur kan indeholde en ekstremt lille og relativt simpel antenne og modtager til at afkode informationen i signalet og indstille urets tid præcist. Alt du skal gøre er at indstille tidszonen, og atomuret viser den korrekte tid.

Dedikeret NTP tid servere der er indstillet til at modtage WWVB-tidssignalet er tilgængelige. Disse enheder forbinder et computernetværk som enhver anden server, der kun modtager timingsignalet og distribuerer det til andre maskiner på netværket ved hjælp af NTP (Network Time Protocol).

Ved midnat i aften tilføjes et ekstra sekund som anbefalet af International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS). Det betyder for sidste øjeblik af 2008, at der vil være 61 sekunder.

Leap Seconds er blevet tilføjet næsten hvert år siden starten af UTC (Koordineret Universal Time) i 1970'erne. Det ekstra sekund tilføjes for at sikre, at UTC holder synkroniseret med GMT (Greenwich Meantime eller undertiden kaldet UT1). GMT er det traditionelle 24-timers klokke system, hvor en dag er defineret som Jordens rotation, der tager 86,400 sekunder for en komplet revolution.

Desværre kan Jorden ofte være lidt tåget i dens spin, og hvis de ekstra sekunder ikke blev tilføjet i slutningen af ​​året for at kompensere i sidste ende, ville de to systemer (UTC og GMT) springe fra hinanden. I et årtusinde vil tidsforskellen kun være en time, men mange hævder at have et tidssystem, der ikke svarer til himlens bevægelse, være irrationel, og erhverv som landbrug og astronomi vil blive vanskeligere.

Men ikke alle ser det på den måde, at nogle argumenterer for, at som hele verdens computernet er synkroniseret til UTC ved hjælp af NTP-servere så forårsager fudging af det ekstra sekund utallige problemer.

Nu har en gruppe inden for den internationale telekommunikationsunion kaldet anbefalet at afskaffe springet andet. Gruppemedlem Elisa Felicitas Arias, af International Bureau of Weights and Measures i Paris, Frankrig, hævder, at en tidsskala, der ikke behøver regelmæssig tweaking, er afgørende i en stadig mere sammenkoblet verden. Desuden siger hun, at skibe og fly nu navigerer via GPS i stedet for det gamle tidssystem. GPS kører på en version af atom tid.

Næste år er ITU-medlemslandene afstemt om forslaget. Hvis 70 procent støtter ideen, vil en officiel beslutning blive truffet på World Radio Conference i 2011. Ifølge en rapport, der er medforfattet af Felicitas Arias, støtter de fleste medlemsstater ideen. Det Forenede Kongerige er imidlertid imod at omarbejde sine love, som omfatter solens tidsskala Greenwich Mean Time. Uden den britiske afskaffelse kan være svært, siger Felicitas Arias.

"I teorien er det lige så nemt at tilføje et sekund som at vende en switch; i praksis fungerer det sjældent sådan, "siger Dennis McCarthy fra US Naval Research Laboratory, som giver den tidsstandard, der anvendes af det amerikanske militær. Mest sandsynligt at blive påvirket er it-systemer, der har brug for præcision på mindre end et sekund. I 1998 - to skridt sekunder siden - mobilkommunikation svarte ud over en del af det sydlige USA. Forskellige serviceregioner havde slået ind i lidt forskellige tidspunkter, hvilket forhindrede korrekt udsendelse af signaler.

Alle citater tilskrives BBC

Indtil 1967 blev den anden defineret ved hjælp af Jordens bevægelse, der roterer en gang på sin akse hver 24 timer, og der er 3,600 sekunder i den time og 86,400 i 24.

Det ville være fint, hvis jorden var punktlig, men faktisk er det ikke. Jordens rotationshastighed ændres hver dag af tusindvis af nanosekunder, og det skyldes i vid udstrækning at vind og bølger springer rundt om Jorden og forårsager træk.

I løbet af tusindvis af dage kan disse ændringer i omdrejningshastigheden resultere i, at jordens spin bliver ude af synk med de meget præcise atomure, som vi bruger til at holde UTC-systemet (Koordineret Universal Time) tikker over. Af denne grund overvåges Jordens rotation og tidsindstillet ved hjælp af fjernlyset fra en slags sammenklappede stjerne kaldet en quasar, der blinker med en ultra præcis rytme mange millioner lysår væk. Ved at overvåge Jordens spin mod disse fjerntliggende objekter kan det udarbejdes, hvor meget rotationen er bremset.

Når et sekund af bremse er opbygget, har Den Internationale Jordrotationstjeneste (IERS) anbefaler en Leap Second at tilføjes, normalt i slutningen af ​​året.

Andre komplikationer opstår når det kommer til synkroniserings- Jorden til en timescale. I 1905 viste Albert Einsteins relativitetsteori, at der ikke er noget som absolut tid. Hvert ur, overalt i universet, krydser i en anden hastighed. For GPS er dette et enormt problem, fordi det viser sig, at klokkerne på satellitterne drev med næsten 40,000 nanosekunder om dagen i forhold til klokkerne på jorden, fordi de er høje over jordens overflade (og derfor i svagere gravitationsfelt) og bevæger sig hurtigt i forhold til jorden.

Og som lys kan rejse 40.000 fod i den tid, kan du se problemet. Einsteins ligninger, der først er skrevet ned i 1905 og 1915, bruges til at korrigere for denne tidsskifte, så GPS kan fungere, flyver til at navigere sikkert og GPS NTP-servere at modtage den korrekte tid.

Det MSF transmission fra Anthorn (bredde 54 ° 55 'N, længdegrad 3 ° 15' W) er det vigtigste middel til at formidle de britiske nationale standarder for tid og frekvens, som opretholdes af National Physical Laboratory. Den effektive monopole udstrålede effekt er 15 kW, og antennen er i det væsentlige omnidirektionel. Signalstyrken er større end 10 mV / m ved 100 km og større end 100 μV / m ved 1000 km fra senderen. Signalet er meget udbredt i Nord- og Vesteuropa. Bærefrekvensen opretholdes ved 60 kHz til inden for 2-dele i 1012.

Enkel på-off-bærermodulering anvendes, bærerens stignings- og faldstider bestemmes af kombinationen af ​​antenne og sender. Tidspunktet for disse kanter styres af sekunder og minutter af koordineret universel tid (UTC), som altid er inden for et sekund af Greenwich Mean Time (GMT). Hver UTC sekund er markeret med en "off" forud for mindst 500 ms fra carrier, og denne anden markør overføres med en nøjagtighed bedre end ± 1 ms.

Det første sekund af minutet begynder med en periode på 500 ms med bæreren fra, for at fungere som en minutmarkør. De andre 59 (eller undtagelsesvis 60 eller 58) sekunder af minuttet begynder altid med mindst 100 ms 'off' og slutter med mindst 700 ms fra carrier. Sekunder 01-16 bærer oplysninger for det aktuelle minut om forskellen (DUT1) mellem astronomisk tid og atomtid, og de resterende sekunder overfører tid og dato kode. Tids- og datokodeoplysningerne gives altid i UK-klokkeslæt og -dato, som er UTC om vinteren og UTC + 1h, når sommertid er i kraft, og det vedrører det minut, der følger efter det, hvor det sendes.

Dedikeret MSF NTP-server Der findes enheder, der kan tilsluttes direkte til MSF-overførslen.

Information Hilsen af NPL