Sincronização de rede de computadores é muitas vezes percebido como uma dor de cabeça para muitos administradores de sistema, mas manter um tempo preciso é essencial para que qualquer rede permaneça segura e confiável. A falta de uma rede sincronizada precisa pode levar a todos os tipos de erros ao lidar com transações sensíveis ao tempo.

O protocolo NTP (Network Time Protocol) é o padrão da indústria para sincronização de tempo. O NTP distribui uma única fonte de tempo para uma rede inteira garantindo que todas as máquinas estejam sendo executadas exatamente na mesma hora.

Uma das áreas mais problemáticas na sincronização de uma rede está na seleção da fonte de tempo. Obviamente, se você estiver gastando tempo obtendo uma rede sincronizada, então a fonte do tempo teria que ser um UTC (Tempo Universal Coordenado), pois este é o cronograma global utilizado pelas redes de computadores em todo o mundo.

A UTC está disponível através da internet, é claro, mas as fontes de tempo da internet não são apenas notoriamente imprecisas, mas usar a internet como fonte de tempo deixará o sistema do computador aberto a ameaças de segurança, pois a fonte é externa ao firewall.

Um método muito melhor e seguro é usar um O servidor NTP. o NTP servidor fica dentro do firewall e pode receber um sinal de tempo seguro de fontes altamente precisas. O mais usado nos dias de hoje é a rede GPS (Sistema de Posicionamento Global) porque o sistema GPS está disponível literalmente em qualquer lugar do planeta. Infelizmente, exige uma visão clara do céu para garantir a GPS NTP servidor pode "ver" o satélite.

No entanto, existe outra alternativa, e é usar as transmissões nacionais de tempo e frequência transmitidas por vários laboratórios nacionais de física. Estes têm a vantagem de serem sinais de onda longa que podem ser recebidos dentro de casa. Embora seja preciso notar que esses sinais não são transmitidos em todos os países e o alcance é finito e suscetível a interferências e características geográficas.

Algumas das principais transmissões são conhecidas como: o Reino Unido MSF sinal da Alemanha DCF-77 e os EUA WWVB.

O relógio atômico é o culminar da obsessão da humanidade em contar um momento preciso. Antes do relógio atômico e da precisão de nanosegunda eles, empregam escalas de tempo baseadas nos corpos celestes.

No entanto, graças ao desenvolvimento do relógio atômico, percebeu-se que mesmo a Terra na sua rotação não é tão precisa quanto tempo relógio atômico como ele perde ou ganha uma fração de segundo por dia.

Devido à necessidade de ter uma escala de tempo baseada um pouco na rotação da Terra (astronomia e agricultura sendo duas razões), uma escala de tempo que é mantida por relógios atômicos, mas ajustada para qualquer desaceleração (ou aceleração) na rotação da Terra. Esta escala de tempo é conhecida como UTC (Tempo Universal Coordenado), empregados em todo o mundo garantindo que comércio e comércio utilizem o mesmo tempo.

Uso de redes de computadores tempo os servidores de rede para sincronizar com a hora UTC. Muitas pessoas se referem a esses dispositivos de servidor de tempo como relógios atômicos, mas isso é impreciso. Os relógios atômicos são extremamente caros e altamente sensíveis e apenas são encontrados em universidades ou laboratórios nacionais de física.

Felizmente, os laboratórios nacionais de física gostam NIST (Instituto Nacional de Padrões e Tempo - EUA) e NPL (National Physical Laboratory - UK) transmitem o sinal de tempo de seus relógios atômicos. Alternativamente, a rede de GPS é outra boa fonte de tempo preciso, já que cada satélite GPS tem a bordo próprio relógio atômico.

O servidor de tempo de rede recebe o tempo de um relógio atômico e distribui-lo usando um protocolo como NTP (Network Time Protocol) garantindo que a rede do computador seja sincronizada ao mesmo tempo.

Porque tempo os servidores de rede são controlados por relógios atômicos, eles podem manter um tempo incrivelmente preciso; não perdendo um segundo em centenas, senão milhares de anos. Isso garante que a rede de computadores seja segura e não susceptível de erros de temporização, pois todas as máquinas terão exatamente o mesmo tempo.

Existem vários tempos usados ​​em todo o mundo. A maioria Servidores NTP e outro tempo os servidores de rede use o UTC como fonte básica no entanto, existem outros:

Quando nos perguntam o tempo que é muito improvável, respondemos com "por qual escala de tempo", mas existem várias escalas de tempo usadas em todo o mundo e cada uma delas é baseada em diferentes métodos para acompanhar o tempo.
GMT

Horário de Greenwich (GMT) é a hora local no meridiano de Greenwich com base no hipotético sol médio. Como a órbita da Terra é elíptica e seu eixo está inclinado, a posição real do sol no fundo das estrelas aparece um pouco à frente ou atrás da posição esperada. O erro de temporização acumulado varia ao longo do ano de forma consistente e regular em até 14 minutos lentos em fevereiro para 16 minutos rápidos em novembro. O uso de um sol médio hipotético remove esse efeito. Antes que os astrônomos e navegadores da 1925 medissem GMT do meio dia ao meio-dia, começando o dia 12 horas mais tarde do que no uso civil, que também era comumente referido como GMT. Para evitar a confusão, os astrônomos concordaram em 1925 para mudar o ponto de referência de meio-dia para meia-noite, e alguns anos depois adotaram o termo Universal Time (UT) para o "novo" GMT. GMT continua a ser a base jurídica do tempo civil para o Reino Unido.

UT

Tempo Universal (UT) é o tempo solar médio no meridiano de Greenwich com 0 h UT na meia-noite média e, como a 1925 substituiu a GMT para fins científicos. Por meio dos 1950, os astrônomos tinham muita evidência de flutuações na rotação da Terra e decidiram dividir a UT em três versões. O tempo derivado diretamente das observações é chamado UT0, aplicando correções para movimentos do eixo da Terra, ou movimento polar, dá UT1 e a remoção de variações sazonais periódicas gera UT2. As diferenças entre UT0 e UT1 são da ordem dos milésimos de segundo. Hoje, apenas UT1 ainda é amplamente utilizado, pois fornece uma medida da orientação rotacional da Terra no espaço.

O padrão mundial de tempo (UTC):

Embora o TAI forneça uma escala de tempo contínua, uniforme e precisa para fins de referência científica, não é conveniente para o uso diário porque não está em sintonia com a taxa de rotação da Terra. Uma escala de tempo que corresponde à alternância de dia e noite é muito mais útil, e desde 1972, todos os serviços de tempo de transmissão distribuem escalas de tempo com base no Tempo Universal Coordenado (UTC). UTC é uma escala de tempo atômica que é mantida de acordo com o Tempo Universal. Poucos segundos são ocasionalmente

Informação cortesia do Laboratório Físico Nacional REINO UNIDO.

Network Time Protocol foi desenvolvido para manter os computadores sincronizados. Todos os computadores são propensos a drift e o tempo preciso é essencial para muitas aplicações de tempo crítico.

Uma versão do NTP está instalada na maioria das versões do Windows (embora uma versão despojada chamada SNTP - NTP simplificado esteja em versões mais antigas) e Linux, mas pode fazer o download gratuito do NTP.org.

Ao sincronizar uma rede aa é preferível usar uma NTP servidor que recebe uma fonte de tempo de um relógio atômico seja através de transmissões de rádio especializadas ou Rede de GPS. No entanto, muitas referências de tempo da Internet estão disponíveis, algumas mais confiáveis ​​do que outras, embora seja preciso notar que as fontes de tempo baseadas na Internet não podem ser autenticadas pelo NTP, deixando seu computador vulnerável a ameaças.

NTP é hierárquico e organizado em estrato. Stratum 0 é uma referência de tempo, enquanto o stratum 1 é um servidor conectado a uma fonte de temporização 0 do estrato e um estrato 2 é um computador (ou dispositivo) conectado a um servidor 1 do estrato.

A configuração básica do NTP é feita usando o arquivo /etc/ntp.conf, você deve editá-lo e colocar o endereço IP dos servidores 1 e stratum 2 do estrato. Aqui está um exemplo de um arquivo ntp.conf básico:

servidor xxx.yyy.zzz.aaa prefere (endereço do servidor de tempo, como time.windows.com)

servidor 123.123.1.0

servidor 122.123.1.0 stratum 3

Driftfile / etc / ntp / drift

O arquivo ntp.conf mais básico listará servidores 2, um que deseja sincronizar também e um endereço IP para si próprio. É bom arrumar para ter mais de um servidor para referência no caso de um cair.

Um servidor com a tag 'preferir' é usado para uma fonte confiável, garantindo que o NTP sempre use esse servidor quando possível. O endereço IP será usado em caso de problemas quando o NTP sincronizará consigo mesmo. O arquivo de deriva é onde o NTP cria uma gravação da taxa de deriva do relógio do sistema e ajusta-se automaticamente para isso.

O NTP irá ajustar a hora do sistema, mas apenas lentamente. O NTP aguardará pelo menos dez pacotes de informações antes de confiar na fonte do tempo. Para testar o NTP, basta alterar o relógio do sistema por meia hora no final do dia e a hora da manhã deve estar correta.

Tempo exato usando Os relógios atômicos está disponível em toda a América do Norte usando o Horário do relógio atômico da WWVB sinal transmitido de Fort Collins, Colorado; Ele oferece a capacidade de sincronizar o tempo em computadores e outros equipamentos elétricos.

O sinal WWVB norte-americano é operado por NIST - Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia. O WWVB possui alta potência do transmissor (50,000 watts), uma antena muito eficiente e uma freqüência extremamente baixa (60,000 Hz). Para comparação, uma estação de rádio AM típica transmite a uma freqüência de 1,000,000 Hz. A combinação de alta potência e baixa freqüência dá as ondas de rádio da WWVB muito bounce, e esta estação única pode, portanto, cobrir todo o continente dos Estados Unidos e muito do Canadá e da América Central.

Os códigos de tempo são enviados da WWVB usando um dos sistemas mais simples possíveis e com uma taxa de dados muito baixa de um bit por segundo. O sinal 60,000 Hz é sempre transmitido, mas a cada segundo é significativamente reduzido em potência por um período de segundos 0.2, 0.5 ou 0.8: • 0.2 segundos de potência reduzida significa um zero binário • 0.5 segundos de potência reduzida é binário. • 0.8 segundos de potência reduzida é um separador. O código de tempo é enviado em BCD (decimal codificado binário) e indica minutos, horas, dia do ano e ano, além de informações sobre o horário de verão e os anos bissextos.

O tempo é transmitido usando bits 53 e separadores 7 e, portanto, leva 60 segundos para transmitir. Um relógio ou relógio pode conter uma antena e um receptor extremamente pequenos e relativamente simples para decodificar a informação no sinal e ajustar o tempo do relógio com precisão. Tudo o que você precisa fazer é definir o fuso horário e o relógio atômico exibirá a hora correta.

Dedicado Servidores NTP tempo que estão sintonizados para receber o sinal de tempo WWVB estão disponíveis. Esses dispositivos conectam uma rede de computadores como qualquer outro servidor, somente estes recebem o sinal de temporização e distribuem-no para outras máquinas na rede usando NTP (Network Time Protocol).

Métodos de acompanhamento do tempo alteraram ao longo da história com uma precisão cada vez maior, sendo o catalisador da mudança.

A maioria dos métodos de cronograma tem sido tradicionalmente baseado no movimento da Terra ao redor do Sol. Por milênios, um dia foi dividido em partes iguais 24 que se tornaram conhecidas como horas. Basar nossos cronogramas na rotação da Terra foi adequado para a maioria de nossas necessidades históricas, no entanto, à medida que a tecnologia avança, a necessidade de uma escala de tempo cada vez mais precisa foi evidente.

O problema com os métodos tradicionais tornou-se aparente quando os primeiros relógios verdadeiramente precisos - o relógio atômico foi desenvolvido no 1950's. Como esses relógios foram baseados na freqüência de átomos e foram precisos dentro de um segundo a cada milhão de anos, logo descobriu-se que o nosso dia, que sempre presumimos como precisamente 24 horas, alterado do dia a dia.

Os efeitos da gravidade da Lua em nossos oceanos fazem com que a Terra diminua e acelere durante sua rotação - alguns dias são mais longos do que 24 horas enquanto outros são mais curtos. Embora essas diferenças minuciosas na duração de um dia tenham feito pouca diferença para nossas vidas diárias, essa imprecisão tem implicações para muitas das nossas tecnologias modernas, como a comunicação por satélite e o posicionamento global.

Uma escala de tempo foi desenvolvida para lidar com as imprecisões na rotação da Terra - Tempo Universal Coordenado (UTC). Baseia-se na tradicional rotação da Terra 24-hora conhecida como Greenwich Meantime (GMT), mas explica as imprecisões na rotação da Terra ao ter chamado "Leap Seconds" adicionado (ou subtraído).

Como a UTC é baseada no tempo contado por relógios atômicos é incrivelmente preciso e, portanto, foi adotado como escala de tempo civil do mundo e é usado pelos negócios e comércio em todo o mundo.

A maioria das redes de computadores pode ser sincronizada com a UTC usando uma O servidor NTP.

Dizer que o tempo não é tão direto como a maioria das pessoas pensa. Na verdade, a própria pergunta, "qual é a hora?" é uma questão que, mesmo a ciência moderna pode deixar de responder. O tempo, segundo Einstein, é relativo; Está passando mudanças para diferentes observadores, afetados por coisas como velocidade e gravidade.

Mesmo quando vivemos no mesmo planeta e experimentamos a passagem do tempo de forma semelhante, dizer que o tempo pode ser cada vez mais difícil. Nosso método original de usar a rotação da Terra desde então foi descoberto ser impreciso, pois a gravidade da Lua faz com que alguns dias sejam maiores do que as horas de 24 e alguns são mais curtos. Na verdade, quando os primeiros dinossauros estavam vagando pela Terra, um dia era apenas 22 horas!

Embora os relógios mecânicos e eletrônicos nos proporcionem alguma precisão, nossas modernas tecnologias exigiram medições de tempo muito mais precisas. GPS, Internet e controle de tráfego aéreo são apenas três indústrias foram divididas segundo tempo é incrivelmente importante.

Então, como podemos acompanhar o tempo? O uso da rotação da Terra mostrou-se não confiável enquanto os osciladores elétricos (relógios de quartzo) e os relógios mecânicos são apenas precisos a um segundo ou dois por dia. Infelizmente, para muitas das nossas tecnologias, uma segunda imprecisão pode ser muito longa. Na navegação por satélite, a luz pode percorrer o 300,000 km em pouco mais de um segundo, tornando a unidade média de sat-nav inútil se houver um segundo de imprecisão.

A solução para encontrar um método preciso de medir o tempo tem sido examinar a mecânica quântica muito pequena. A mecânica quântica é o estudo do átomo e suas propriedades e como eles interagem. Descobriu-se que os elétrons, as minúsculas partículas que orbitavam os átomos alteraram o caminho que eles orbitavam e liberavam uma quantidade precisa de energia quando o faziam.

No caso do átomo de césio, isso ocorre quase nove bilhões de vezes por segundo e esse número nunca se altera e, portanto, pode ser usado como um método ultra confiável de acompanhar o tempo. Os átomos de césio usam relógios atômicos e, de fato, o segundo agora é definido como apenas em 9 bilhões de ciclos de radiação do átomo de césio.

Os relógios atômicos são a base para muitas de nossas tecnologias. Toda a economia global depende deles com o tempo transmitido por Servidores NTP tempo em redes de computadores ou transmitidos por satélites GPS; garantindo que o mundo inteiro mantenha o mesmo, tempo preciso e estável.

Um cronograma global oficial, o Tempo Universal Coordenado (UTC) foi desenvolvido graças aos relógios atômicos, permitindo que o mundo inteiro funcione ao mesmo tempo dentro de alguns milésimos de segundo um do outro.

A servidor de tempo é uma ferramenta de escritório comum, mas o que é isso?

Estamos todos acostumados a ter um tempo diferente do resto do mundo. Quando a América está acordando, Honk Kong vai para a cama, e é por isso que o mundo está dividido em fusos horários. Mesmo no mesmo horário, ainda pode haver diferenças. Na Europa continental, por exemplo, a maioria dos países tem uma hora de antecedência do Reino Unido por causa da mudança do relógio sazonal da Grã-Bretanha.

No entanto, quando se trata de comunicação global, ter diferentes tempos em todo o mundo pode causar problemas, especialmente se você tiver que realizar transações sensíveis ao tempo, como comprar ou vender ações.

Para este efeito, ficou claro no início do 1970 que era necessária uma escala de tempo global. Foi introduzido no 1 janeiro 1972 e foi chamado UTC - Tempo Universal Coordenado. O UTC é mantido pelo relógio atômico, mas é baseado em Greenwich Meantime (GMT - muitas vezes chamado UT1), que é ele próprio um cronograma baseado na rotação da Terra. Infelizmente, a Terra varia em sua rotação, então o UTC conta para isso adicionando um segundo uma ou duas vezes por ano (Leap Second).

Embora seja controverso para muitos, são necessários segundos de salto pelos astrônomos e outras instituições para evitar que o dia flua, caso contrário, seria impossível determinar a posição das estrelas no céu noturno.

UTC agora é usado em todo o mundo. Não é apenas o cronograma global oficial, mas é usado por centenas de milhares de redes de computadores em todo o mundo.

As redes de computadores usam um servidor de tempo de rede para sincronizar todos os dispositivos em uma rede para UTC. A maioria dos servidores de horário usa o protocolo NTP (Network Time Protocol) para distribuir o tempo.

Os servidores de tempo do NTP recebem o tempo dos relógios atômicos através de transmissões de rádio de onda longa de laboratórios nacionais de física ou da rede GPS (Sistema de Posicionamento Global). Todos os satélites GPS carregam um relógio atômico a bordo que transmite o tempo de volta à Terra. Embora este sinal de tempo não seja estritamente falando UTC (é conhecido como tempo GPS) por causa da precisão da transmissão é facilmente convertida para UTC por um GPS NTP servidor.

Relógios atômicos são usados ​​para milhares de aplicativos em todo o mundo. Do controle de satélites para até mesmo sincronizar uma rede de computadores usando um NTP servidor, relógios atômicos mudaram a maneira como controlamos e governamos o tempo.

Em termos de precisão, um relógio atômico é incomparável. Os relógios digitais de quartzo podem manter um tempo preciso por uma semana, não perder mais de um segundo, mas um relógio atômico pode manter o tempo por milhões de anos sem derivar tanto.

Os relógios atômicos Trabalhe com o princípio dos saltos quânticos, um ramo da mecânica quântica que afirma que um elétron; uma partícula carregada negativamente, orbitará um núcleo de um átomo (o centro) em uma certa planície ou nível. Quando absorve ou libera energia suficiente, sob a forma de radiação eletromagnética, o elétron irá pular para um plano diferente - o salto quântico.

Ao medir a frequência da radiação eletromagnética correspondente à transição entre os dois níveis, a passagem do tempo pode ser registrada. Os átomos de césio (cesium 133) são preferidos para o tempo, pois eles têm ciclos 9,192,631,770 de radiação em cada segundo. Como os níveis de energia do átomo de césio (os padrões quânticos) são sempre os mesmos e é um número tão alto, o relógio atômico de césio é incrivelmente preciso.

A forma mais comum de relógio atômico usada hoje no mundo é a fonte de césio. Neste tipo de relógio, uma nuvem de átomos é projetada em uma câmara de microondas e é permitido cair sob a gravidade. Os raios laser retardam esses átomos e a transição entre os níveis de energia do átomo é medida.

A próxima geração de relógios atômicos está sendo desenvolvida usa armadilhas de íons em vez de uma fonte. Os íons são átomos carregados positivamente que podem ser presos por um campo magnético. Outros elementos como o estrôncio estão sendo usados ​​nestes relógios da próxima geração e estima-se que a precisão potencial de um relógio de tração de íons de estrôncio poderia ser 1000 vezes a dos relógios atômicos atuais.

Os relógios atômicos são utilizados por todos os tipos de tecnologias; a comunicação por satélite, o Sistema de Posicionamento Global e até mesmo a negociação na Internet dependem de relógios atômicos. A maioria dos computadores sincroniza indiretamente com um relógio atômico usando um NTP servidor. Esses dispositivos recebem o tempo de um relógio atômico e distribuem em torno de suas redes garantindo tempo preciso em todos os dispositivos.

Os relógios atômicos são o pináculo dos dispositivos que mantêm o tempo. Os relógios atômicos modernos podem manter tempo com tanta precisão que, nos anos 100,000,000 (100 milhões), eles não perdem nem um segundo no tempo. Devido a esse alto nível de precisão, os relógios atômicos são a base para a escala de tempo do mundo.

Para permitir a comunicação global e transações sensíveis ao tempo, como a compra de pilhas e compartilha um cronograma global, com base no tempo contado pelos relógios atômicos, foi desenvolvido em 1972. Este horário, Tempo Universal Coordenado (UTC) é governado e controlado pelo Escritório Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) que usam uma constelação de relógios atômicos 230 65 de laboratórios XNUMX em todo o mundo para garantir altos níveis de precisão.

Os relógios atômicos são baseados nas propriedades fundamentais do átomo, conhecido como mecânica quântica. A mecânica quântica sugere que um elétron (partícula carregada negativamente) que orbita o núcleo de um átomo pode existir em diferentes níveis ou planos de órbita dependendo se eles absorvem ou liberam a quantidade correta de energia. Uma vez que um elétron absorveu ou liberou energia suficiente, pode "pular" para outro nível, isso é conhecido como um salto quântico.

A freqüência entre esses dois estados de energia é o que é usado para manter o tempo. A maioria dos relógios atômicos baseia-se no átomo de césio que possui períodos 9,192,631,770 de radiação correspondentes à transição entre os dois níveis. Devido à precisão dos relógios de cesio, o BIPM agora considera um segundo a ser definido como os ciclos 9,192,631,770 do átomo de césio.

Os relógios atômicos são usados ​​em milhares de aplicações diferentes, onde o tempo preciso é essencial. Comunicação por satélite, controle de tráfego aéreo, internet trading e GPs exigem relógios atômicos para manter o tempo. Os relógios atômicos também podem ser usados ​​como um método de sincronizando redes de computadores.

Uma rede de computadores usando um O servidor NTP pode usar uma transmissão de rádio ou os sinais transmitidos por satélites de GPS (Sistema de Posicionamento Global) como fonte de tempo. O programa NTP (ou daemon) assegurará que todos os dispositivos nessa rede serão sincronizados com o tempo, conforme indicado pelo relógio atômico.

Ao usar um NTP servidor sincronizado com um relógio atômico, uma rede de computadores pode executar o tempo universal coordenado idêntico, como outras redes que permitem transações sensíveis ao tempo a serem realizadas em todo o mundo.