A tidsserver er et fælles kontorværktøj, men hvad er det til?

Vi er alle vant til at have en anden tid fra resten af ​​verden. Når Amerika vågner, går Honk Kong i seng, hvorfor verden er opdelt i tidszoner. Selv i samme tidszone kan der stadig være forskelle. På fastlandet er for eksempel de fleste lande en time foran Storbritannien på grund af Storbritanniens sæsonbestemte urskift.

Men når det kommer til global kommunikation, har forskellige tidspunkter over hele verden problemer, især hvis du er nødt til at foretage tidsfølsomme transaktioner som at købe eller sælge aktier.

Til dette formål var det klart ved de tidlige 1970s, at en global tidsskala var påkrævet. Det blev introduceret på 1 januar 1972 og blev kaldt UTC - Koordineret universeltid. UTC holdes ved atomur men er baseret på Greenwich Meantime (GMT - ofte kaldet UT1), som selv er en tidsplan baseret på Jordens rotation. Uheldigvis varierer jorden i sin tur, så UTC står for dette ved at tilføje et sekund en eller to gange om året (Leap Second).

Selvom kontroversielle til mange, er det nødvendigt at springe sekunder af astronomer og andre institutioner for at forhindre dagen i at drifke ellers ville det være umuligt at udarbejde stjernernes position i nattehimlen.

UTC bruges nu over hele verden. Det er ikke kun det officielle globale tidsskala, men bruges af hundredtusinder af computernetværk over hele verden.

Computernetværk bruger a netværkstidsserver at synkronisere alle enheder på et netværk til UTC. De fleste tidsservere bruger protokollen NTP (Network Time Protocol) til at distribuere tiden.

NTP-tidsservere modtager tiden fra atomur ved enten langbølge-radiotransmissioner fra nationale fysiklaboratorier eller fra GPS-netværket (Global Positioning System). GPS-satellitter har alle et ombord atomur, der stråler tiden tilbage til Jorden. Mens dette tidssignal ikke er strengt taget UTC (det er kendt som GPS-tid) på grund af nøjagtigheden af ​​transmissionen, kan den nemt konverteres til UTC med en GPS NTP-server.

Atomiske ure anvendes til tusindvis af applikationer over hele verden. Fra at styre satellitter til selv at synkronisere et computernetværk ved hjælp af en NTP-serveratomklokker har ændret den måde, hvorpå vi styrer og styrer tiden.

Med hensyn til nøjagtighed er et atomur uovertruffen. Digitale kvartsklokke kan holde præcis tid i en uge og ikke tabe mere end et sekund, men et atomur kan holde tid i millioner af år uden at drive så meget.

Atomiske ure arbejde på princippet om kvantespring, en gren af ​​kvantemekanik, som siger at en elektron; en negativt ladet partikel, kredser en kernen af ​​et atom (midten) i en bestemt slette eller et niveau. Når den absorberer eller frigiver tilstrækkelig energi i form af elektromagnetisk stråling, vil elektronen hoppe til et andet plan - kvantespringet.

Ved måling af frekvensen af ​​den elektromagnetiske stråling svarende til overgangen mellem de to niveauer kan tidsforløbet registreres. Cæsiumatomer (cæsium 133) foretrækkes til timing, da de har 9,192,631,770-cyklusser af stråling i hvert sekund. Fordi energieniveauerne i cæsiumatomet (kvantestandarderne) altid er de samme og er et sådant højt tal, er cæsien atomklokken utrolig præcis.

Den mest almindelige form for atomur, der anvendes i verden i dag, er cæsiumfontenen. I denne type ur projiseres en mol af atomer op i et mikrobølgekammer og får lov at falde ned under tyngdekraften. Laserbjælker sænker disse atomer og overgangen mellem atomets energiniveauer måles.

Den næste generation af atomure er ved at blive udviklet, brug ionfælder i stedet for en springvand. Ioner er positivt ladede atomer, der kan fanges af et magnetfelt. Andre elementer såsom strontium anvendes i disse næste generationsklokke, og det anslås, at den potentielle nøjagtighed af et strontiumionfældningsklok kunne være 1000 gange det nuværende atomklok.

Atomiske ure anvendes af alle mulige teknologier; satellit kommunikation, Global Positioning System og endda internet handel er afhængig af atomur. De fleste computere synkroniseres indirekte med et atomur ved hjælp af a NTP-server. Disse enheder modtager tiden fra et atomur og distribuerer rundt om deres netværk, hvilket sikrer præcis tid på alle enheder.

Atomiske ure er toppen af ​​tidsholdende enheder. Moderne atomure kan holde tid til sådan nøjagtighed, at de i 100,000,000 år (100 millioner) ikke mister de endnu et sekund i tide. På grund af dette høje niveau af nøjagtighed er atomurerne grundlaget for verdens tidsplan.

For at tillade global kommunikation og tidsfølsomme transaktioner som f.eks. Køb af stakke og deler en global tidsskala, der er baseret på atomklockers tid, blev udviklet i 1972. Denne tidsplan, Koordineret Universal Time (UTC) styres og kontrolleres af International Bureau of Weights and Measures (BIPM), der bruger en konstellation af over 230 atomur fra 65 laboratorier over hele verden for at sikre høj nøjagtighed.

Atomiske ure er baseret på atomets grundlæggende egenskaber, kendt som kvantemekanik. Kvantemekanik tyder på, at en elektron (negativt ladet partikel), der kredser om et atoms kerne, kan eksistere i forskellige niveauer eller kredsløbsplaner, afhængigt af at de absorberer eller frigiver den korrekte mængde energi. Når en elektron har absorberet eller frigivet tilstrækkelig energi i kan 'hoppe' til et andet niveau, er dette kendt som et kvantespring.

Frekvensen mellem disse to energitilstand er, hvad der bruges til at holde tid. De fleste atomklokker er baseret på cæsiumatomet, der har 9,192,631,770-perioder af stråling svarende til overgangen mellem de to niveauer. På grund af nøjagtigheden af ​​cæsiumklokker betragter BIPM nu et sekund, der skal defineres som 9,192,631,770-cyklusser af cæsiumatomet.

Atomiske ure anvendes i tusindvis af forskellige applikationer, hvor præcis timing er afgørende. Satellit kommunikation, flyvekontrol, internet handel og praktiserende læger alle kræver atomur til at holde tid. Atomiske ure kan også bruges som en metode til synkronisere computernetværk.

Et computernetværk ved hjælp af en NTP tidsserver kan enten bruge en radiotransmission eller de signaler, der udsendes af GPS-satellitter (Global Positioning System) som en tidskilde. NTP-programmet (eller dæmonen) vil så sikre, at alle enheder på det pågældende netværk bliver synkroniseret til den tid, som atomklokken fortæller.

Ved hjælp af en NTP-server synkroniseret til et atomur, kan et computernetværk køre den identiske koordinerede universelle tid som andre netværk, der gør det muligt at gennemføre tidsfølsomme transaktioner fra hele verden.

NTP-servere bruges af computernetværk som en timingreference til synkronisering. en NTP-server er virkelig en kommunikationsenhed, der modtager tiden fra et atomur og distribuerer det. NTP-servere, der modtager en direkte atomurtid, er kendt som stratum 1 NTP-servere.

En stratum 0-enhed er et atomur selv. Disse er meget dyre og delikate maskiner og findes kun i storskala fysiklaboratorier. Desværre er der mange regler for hvem der kan få adgang til en stratum 1-server på grund af båndbredde overvejelser. De fleste stratum 1 NTP-servere er oprettet af universiteter eller andre almennyttige organisationer, og det er derfor nødvendigt at begrænse dem, der får adgang til dem.

Heldigvis kan stratum 2-tidsservere tilbyde anstændigt nok nøjagtighed som en timing-kilde, og enhver enhed, der modtager et tidssignal, kan selv bruges som en tidsreference (en enhed, der modtager tid fra en stratum 2-enhed, er en stratum 3-server. Enheder, der modtager tid fra en stratum 3-server er stratum 4-enheder og så videre).

Ntp.org, er det officielle hjem for NTP-poolprojektet og langt det bedste sted at gå for at finde en offentlig NTP-server. Der er to lister over offentlige servere tilgængelige i poolen; primære servere, der viser stratum 1 servere (hvoraf de fleste er lukket adgang) og sekundære som er alle stratum 2 servere.

Når du bruger en offentlig NTP-server, er det vigtigt at overholde adgangsreglerne, da det ikke er muligt at få serveren til at blive tilstoppet med trafik, og hvis problemerne vedvarer, ophører muligvis, da de fleste offentlige NTP-servere er oprettet som generøse handlinger.

Der er nogle vigtige punkter at huske, når du bruger en timing kilde fra over internettet. For det første kan internet timing kilder ikke godkendes. Autentificering er en indbygget sikkerhedsforanstaltning udnyttet af NTP, men utilgængelig over nettet. For det andet kræver brug af en internet timing kilde en åben port i din firewall. Et hul i en firewall kan bruges af ondsindede brugere og kan lade et system være sårbart over for angreb.

For dem der kræver en sikker timing kilde eller når nøjagtigheden er meget vigtigt, en dedikeret NTP-server der modtager et tidssignal fra enten langbølge-radiotransmissioner eller GP-netværket.

NTP (Network Time Protocol) er den mest udbredte tidssynkroniseringsprotokol på internettet. Årsagen til dens succes er, at det både er fleksibelt og yderst præcist (samt at være gratis). NTP er også indrettet i en hierarkisk struktur, der giver tusindvis af maskiner mulighed for at modtage et timingsignal fra kun en NTP-server.

Selv om tusind maskiner på et netværk alle forsøgte at modtage et timing-signal fra NTP-serveren på samme tid, ville netværket naturligvis blive flaskehalset, og NTP-serveren ville blive gjort ubrugelig.

Af denne grund findes NTP-stratum-træet. Øverst på træet er NTP-tidsserveren, som er en stratum 1-enhed (en stratum 0-enhed er det atomur, som serveren modtager sin tid fra). Under den NTP-serverflere servere eller computere modtager timingoplysninger fra stratum 1-enheden. Disse pålidelige enheder bliver stratum 2-servere, som igen distribuerer deres timingoplysninger til et andet lag af computere eller servere. Disse bliver derefter stratum 3 enheder, der igen kan distribuere timing information til lavere lag (stratum 4, stratum 5 osv.).

I alt kan NTP understøtte op til ni lagniveauer, selvom jo længere væk fra den oprindelige stratum 1-enhed de er mindre nøjagtige synkroniseringen. For et eksempel på hvordan et NTP-hierarki er konfigureret, se venligst dette stratum træ

Det WWVB-tidssignal er en dedikeret radioudsendelse, der giver en præcis og pålidelig kilde til USAs borgerlige tid, baseret på den globale tidsskala UTC (koordineret universel tid), udsendes WWVB-signalet og vedligeholdes af USA's NIST-laboratorium (National Institute for Standards and Tid).

WWVB-tidssignalet kan udnyttes af alle, der kræver præcise timingoplysninger, selvom hovedbrug er som en kilde til UTC-tid for administratorer, der synkroniserer et computernetværk med et radioklip. Radio ure er virkelig et andet begreb for a netværkstidsserver der udnytter en radiotransmission som en tidskilde.

De fleste radiobaserede netværkstidsservere bruger NTP (Network Time Protocol) til at distribuere timingoplysningerne i hele netværket.

WWVB-signalet sendes fra Fort Collins, Colorado. Det er tilgængeligt 24 timer om dagen på tværs af de fleste af USA og Canada, selv om signalet er sårbart over for interferens og lokal topografi. Brugere af WWVB-tjenesten modtager overvejende et "ground wave" -signal. Der er dog også en resterende "himmelbølge", som afspejles ud af ionosfæren og er meget stærkere om natten; dette kan resultere i et totalt modtaget signal, der er enten stærkere eller svagere.

WWVB-signalet bæres med en frekvens på 60 kHz (til inden for 2-dele i 1012) og styres af et cesium atomur baseret på NIST

Signalets feltstyrke overstiger 100 μV / m (mikrovolt en meter) i en afstand af 1000 km fra Colorado - der dækker meget af USA.

WWVB-signalet er i form af en simpel binær kode indeholdende oplysninger om tid og dato WWVB-tid og datokode indeholder følgende oplysninger: år, måned, dag i måned, dag for uge, time, minut, sommertid forestående).

NTP (Network Time Protocol) er den mest fleksible, nøjagtige og populære metode til at sende tid via internettet. Det er måske Internetets ældste protokol, der har eksisteret i en eller anden form siden midten af ​​1980.

Hovedformålet med NTP er at sikre, at alle enheder på et netværk synkroniseres til samme tid og for at kompensere for nogle netværksforsinkelser. På tværs af et LAN eller WAN NTP formår at opretholde en nøjagtighed på nogle få millisekunder (Over internettet overføres tiden, hvis den er langt mindre præcis som følge af netværkstrafik og afstand).

NTP er langt den mest anvendte tidssynkroniseringsprotokol (et sted i området 95% af alle tidsservere bruger NTP) og det skylder meget af sin succes for sine løbende opdateringer og dets fleksibilitet. NTP vil køre på UNIX, LINUX og Windows-baserede operativsystemer (det er også gratis, en anden mulig grund til dens enorme succes).

NTP bruger en enkeltkilde, som den distribuerer blandt alle enheder på et netværk; det kontrollerer også hver enhed for drift (den vinder eller taber tid) og justerer for hver. Det er også hierarkisk, idet tusindvis af maskiner bogstaveligt talt styres med kun en NTP-server da hver maskine i sig selv kan bruges af nabobiler som tidsserver.

NTP er også meget sikker (når du bruger en ekstern tidsreference, ikke når du bruger internettet til en timing-kilde) med en godkendelsesprotokol, der er i stand til at etablere præcis, hvor en timingkilde kommer fra.

For at et netværk skal være effektivt, bruger de fleste NTP-tidsservere et atomur som grundlag for deres tidssynkronisering. En international tidsskala baseret på den tid, som atomklockerne fortæller, er udviklet til dette formål. UTC (koordineret universeltid).

Der er virkelig to metoder til at modtage en sikker UTC atomur tids signal til brug for NTP. Den første er tid og frekvens transmissioner, som flere nationale fysik laboratorier udsendes på lang bølge rundt om i verden; den anden (og langt den mest lettilgængelige) er ved at bruge timing informationen i GPS satellit transmissioner. Disse kan hentes overalt på kloden og give sikker, sikker og meget præcis timing information.

NTP tidsserver (Network Time Protocol) misbrug er ganske ofte utilsigtet og heldigvis takket være NTP-poolen er mindre hyppig end det var selv om hændelser stadig sker.

NTP-server misbrug er enhver handling, der overtræder adgangsreglerne for en NTP-tidsserver eller en handling, der beskadiger det på nogen måde. Offentlige NTP-servere er de servere, der kan fås fra hele internettet af enheder og routere til at bruge som en tidskilde til at synkronisere et netværk til. De fleste offentlige NTP-tidsservere er non-profit og oprettet som generøse handlinger, hovedsagelig ved universitetets eller andre tekniske centre.

Af denne grund skal adgangsregler opstilles, da store mængder trafik kan generere kæmpe båndbredderegninger og kan føre til, at NTP-tidsserveren slås fra permanent. Adgangsregler bruges til at forhindre for meget trafik fra at få adgang til stratum 1-servere. Ved konventionen skal stratum 1-servere kun få adgang til stratum 2-servere, som igen kan videregive timingoplysningerne nede på linjen.

Men de værste tilfælde af NTP server misbrug har været hvor tusindvis af enheder har sendt anmodninger om tid, hvor i den hierarkiske natur NTP kun er en nødvendig.

Mens de fleste handlinger af NTP misbrug er forsætlige nogle af de værste misbrug af NTP tid servere er blevet begået (omend utilsigtet) af store virksomheder. Det første store firma, der opdagede at have været skyld i NTP-misbrug, var Netgear, der i 2003 udgav fire routere, der alle var hårdkodede for at bruge University of Wisconsin's NTP-server, nåede den resulterende DDS (Distributed Denial of Service) næsten 150 megabiter en anden.

Selv nu, fem år på og trods udgivelsen af ​​flere patches for at løse problemet og universitetet bliver kompenseret af Netgear fortsætter problemet stadig, da nogle mennesker aldrig har patchet deres routere.

Tilsvarende hændelser er begået af SMC og D-Link. D-Link i særdeleshed forårsagede kontroverser, som når sagen blev henledt til deres opmærksomhed, besluttede de at bringe advokaterne ind. Først efter at det blev opdaget, at de overtrådte næsten 50 NTP-servere, forsøgte de at løse problemet (og først efter afdæmpende pressedækning gjorde de relent).

Den nemmeste måde at undgå sådanne problemer på er at bruge en dedikeret ekstern stratum 1 tidsserver. Disse enheder er relativt billige, enkle at installere og langt mere præcise og sikre end online NTP-servere. Disse enheder modtager tiden fra atomur enten fra GPS-netværket (Global Positioning System).

Tid har altid spillet en vigtig rolle i civilisationen. Forståelse og overvågningstid har været et af menneskehedens præ-besættelser siden forhistorien, og evnen til at holde styr på tiden var lige så vigtig for de gamle, som det er for os.

Vores forfædre havde brug for at vide, hvornår den bedste tid var at plante afgrøder eller hvornår de skulle samles for religiøse festligheder og at vide, at tiden betyder, at det er det samme som alle andres.

tidssynkronisering er nøglen til præcis tidsoverholdelse, da arrangering af en begivenhed på et bestemt tidspunkt kun er umagen værd, hvis alle kører på samme tid. I den moderne verden, som virksomheden har flyttet fra et papirbaseret system til en elektronisk, er vigtigheden af ​​tidssynkronisering og søgen efter stadig bedre nøjagtighed endnu mere afgørende.

Computernetværk kommunikerer nu med hinanden fra hele verden, der udfører milliarder dollars værd for transaktioner hvert sekund, millisekundens nøjagtighed er nu en del af forretningssuccesen.

Computernetværk kan bestå af hundreder og tusindvis af computere, servere og routere, og mens de alle har et internt ur, medmindre de er synkroniseret perfekt sammen, kan der opstå et utal af potentielle problemer.

Sikkerhedsbrud, datatab, hyppige nedbrud og nedbrud, svindel og kunders troværdighed er alle mulige farer ved dårlig datatidsynkronisering. Computere er afhængige af tid, da det eneste tidsrum mellem begivenheder og mange applikationer og processer er tidsafhængig.

Selv uoverensstemmelser mellem nogle få millisekunder mellem enheder kan forårsage problemer især i verden af ​​global finansiering, hvor millioner bliver vundet eller tabt om et sekund. Af denne grund styres de fleste computernetværk af a tidsserver. Disse enheder modtager et tidssignal fra et atomur. Dette signal distribueres derefter til alle enheder på netværket og sikrer, at alle maskiner har samme tid.

De fleste synkroniseringsenheder styres af computerprogrammet NTP (Network Time Protocol). Denne software kontrollerer jævnligt hver enheds ur for drift (langsom eller accelererende fra den ønskede tid) og korrigerer det, så apparaterne aldrig vrimler fra den synkroniserede tid.