Sincronização de tempo é extremamente importante para redes de computadores modernos. Em alguns setores, a sincronização de tempo é absolutamente vital, especialmente quando se está lidando com tecnologias como o controle de tráfego aéreo ou a navegação marítima, onde centenas de vidas podem ser colocadas em risco pela falta de tempo preciso.

Mesmo no mundo financeiro, a sincronização correta do tempo é vital, pois milhões podem ser adicionados ou eliminados dos preços das ações a cada segundo. Por esta razão, o mundo inteiro adere a uma escala de tempo global conhecida como tempo universal coordenado (UTC). No entanto, aderir à UTC e manter a UTC precisa são duas coisas diferentes.

A maioria dos relógios de computador são osciladores simples que se movem lentamente mais rapidamente ou mais lentamente. Infelizmente, isso significa que, por mais precisos que sejam na segunda-feira, eles terão se desviado na sexta-feira. Esse desvio pode ser de apenas uma fração de segundo, mas logo não demorará muito para que a hora originalmente UTC seja mais de um segundo.

Em muitas indústrias isso pode não significar uma questão de vida ou morte da perda de milhões em ações e ações, mas a falta de sincronização de tempo pode ter consequências imprevistas, como deixar uma empresa menos protegida contra fraudes. No entanto, receber e manter a hora UTC verdadeira é bastante simples.

Dedicado tempo os servidores de rede estão disponíveis que usa o protocolo NTP (Network Time Protocol) para verificar continuamente a hora de uma rede em relação a uma fonte de hora UTC. Esses dispositivos são geralmente chamados de NTP servidor, servidor de horário ou servidor de horário de rede. o NTP servidor ajusta constantemente todos os dispositivos em uma rede para garantir que as máquinas não estejam saindo do UTC.

O UTC está disponível em várias fontes, incluindo a rede GPS. Esta é uma fonte ideal de tempo UTC, pois é segura, confiável e está disponível em todos os lugares do planeta. A UTC também está disponível através de transmissões de rádio nacionais especializadas que são transmitidas de Laboratórios nacionais de física embora eles não estejam disponíveis em todos os lugares.

Quando olhamos para os nossos relógios ou para o relógio do escritório, muitas vezes tomamos como certo que o tempo que nos é dado está correto. Podemos notar se os nossos relógios são dez minutos rápidos ou lentos, mas tomamos pouca atenção se estiverem um segundo ou dois fora.

No entanto, por milhares de anos a humanidade tem caminhado para se tornar cada vez mais relógios precisos cujos benefícios são abundantes hoje em nossa era de navegação por satélite, Servidores NTP, a Internet e as comunicações globais.

Para entender como o tempo exato pode ser medido, é importante primeiro entender o conceito de tempo em si. O tempo como foi medido na Terra por milênios é um conceito diferente do próprio tempo que, como Einstein nos informou, fazia parte do tecido do próprio universo no que ele descreveu como um espaço-tempo de quatro dimensões.

No entanto, historicamente medimos o tempo com base não apenas na passagem do tempo, mas na rotação do nosso planeta em relação ao Sol e à Lua. Um dia é dividido em 24 partes iguais (horas), cada uma das quais é dividida em 60 minutos e o minuto é dividido em 60 segundos.

No entanto, agora se percebeu que medir o tempo dessa maneira não pode ser considerado preciso, já que a rotação da Terra varia de dia para dia. Todos os tipos de variáveis, como forças de maré, furacões, ventos solares e até mesmo a quantidade de neve nos pólos, afetam a velocidade de rotação da Terra. Na verdade, quando os dinossauros começaram a vagar pela Terra, a duração de um dia, conforme medimos agora, seria de apenas 22 horas.

Agora baseamos nossa marcação de tempo na transição de átomos usando relógios atômicos com um segundo baseado em períodos 9,192,631,770 da radiação emitida pela transição hiperfina de um átomo de césio sindicalizado no estado fundamental. Embora isso possa parecer complicado, é apenas um 'tick' atômico que nunca altera e, portanto, pode fornecer uma referência altamente precisa para basear nosso tempo.

Relógios atômicos usam essa ressonância atômica e podem manter o tempo que é tão preciso que um segundo não é perdido em até um bilhão de anos. Todas as tecnologias modernas aproveitam essa precisão, permitindo muitas das comunicações e do comércio global dos quais nos beneficiamos hoje com a utilização da navegação por satélite, Servidores NTP e controle de tráfego aéreo mudando a maneira como vivemos nossas vidas.

Numa era de relógios atômicos e NTP servidor A manutenção do tempo é agora mais precisa que nunca, com uma precisão cada vez maior, tendo permitido muitas das tecnologias e sistemas que agora damos por certo.

Embora o tempo tenha sempre sido uma preocupação da humanidade, só foi nas últimas décadas que a verdadeira precisão foi possível graças ao advento da relógio atômico.

Antes do tempo atômico, os osciladores elétricos como os encontrados no relógio digital médio eram a medida mais precisa do tempo e, enquanto os relógios eletrônicos como estes são muito mais precisos do que seus predecessores - os relógios mecânicos, eles ainda podem drift até um segundo por semana .

Mas por que o tempo precisa ser tão preciso, afinal, quão importante pode ser um segundo? No dia-a-dia da vida, um segundo não é tão importante e os relógios eletrônicos (e até os mecânicos) proporcionam cronogramas adequados para nossas necessidades.

No nosso dia a dia, um segundo faz pouca diferença, mas em muitas aplicações modernas, um segundo pode ser uma idade.

A navegação por satélite moderna é um exemplo. Esses dispositivos podem identificar uma localização em qualquer lugar da Terra a poucos metros. No entanto, eles só podem fazer isso por causa da natureza ultra-precisa dos relógios atômicos que controlam o sistema à medida que o sinal de tempo enviado pelos satélites de navegação viaja à velocidade da luz, que é quase 300,000 km por segundo.

À medida que a luz pode percorrer uma distância tão grande em um segundo, qualquer relógio atômico que regula um sistema de navegação por satélite que fosse apenas um segundo, o posicionamento seria impreciso em milhares de quilômetros, tornando o sistema de posicionamento inútil.

Existem muitas outras tecnologias que requerem precisão semelhante e também muitas das formas de comércio e comunicação. As ações e as ações flutuam para cima e para baixo a cada segundo e o comércio global exige que todos em todo o mundo tenham que se comunicar usando o mesmo tempo.

A maioria das redes de computadores são controladas usando um NTP servidor (Network Time Protocol). Esses dispositivos permitem que as redes de computadores usem o mesmo cronograma horário baseado em relógio atômico (tempo universal coordenado). Ao utilizar UTC através de um servidor NTP, as redes de computadores podem ser sincronizadas dentro de alguns milissegundos umas das outras.

Estratégia de Estratos

Os níveis de estrato descrevem a distância entre um dispositivo e o relógio de referência. Por exemplo, um relógio atômico baseado em um laboratório de física ou satélite GPS é um dispositivo 0 de estrato. UMA estrato 1 O dispositivo é um servidor de tempo que recebe tempo de um dispositivo 0 de estrato, de modo que qualquer dispositivo dedicado NTP servidor é o estrato 1. Os dispositivos que recebem o tempo do servidor de tempo, como computadores e roteadores, são dispositivos 2 de estratos.

NTP pode suportar níveis de estrato 16 e, embora exista uma queda de precisão, quanto mais longe você vá, os níveis de estrato são projetados para permitir que grandes redes recebam um tempo de um único servidor NTP sem causar congestionamento de rede ou bloqueio na largura de banda .

Quando se utiliza um NTP servidor é importante não sobrecarregar o dispositivo com solicitações de tempo para que a rede seja dividida com um número seleto de máquinas que levam pedidos do NTP servidor (o fabricante do servidor NTP pode recomendar o número de solicitações que ele pode manipular). Esses dispositivos 2 de stratum podem ser usados ​​como referências de tempo para outros dispositivos (que se tornam dispositivos 3 de stratum) em redes muito grandes, que podem ser usadas como referências de tempo propriamente ditas.

Servidores NTP são uma ferramenta vital para qualquer empresa que precise se comunicar de forma global e segura. Os servidores NTP distribuem o Tempo Universal Coordenado (UTC), o cronograma global do mundo baseado no tempo altamente preciso contado pelos relógios atômicos.

NTP (Network Time Protocol) é o protocolo usado para distribuir o tempo UTC em uma rede, ele também garante que todo o tempo é preciso e estável. No entanto, existem muitas armadilhas na criação de um Rede NTP, aqui são os mais comuns:

Usando a fonte de tempo correta

Alcançar a fonte de tempo mais adequada é fundamental na criação de uma rede NTP. A fonte de tempo será distribuída entre todas as máquinas e dispositivos em uma rede por isso é vital que não seja apenas preciso, mas também estável e seguro.

Muitos administradores do sistema reduzem os cantos com uma fonte de tempo. Alguns decidirão usar uma fonte de tempo baseada na Internet, embora estes não sejam seguros, pois o firewall exigirá uma abertura e também muitas fontes de internet são totalmente imprecisas ou muito distantes para permitir qualquer precisão útil.

Existem dois métodos altamente seguros de receber uma fonte de hora UTC. O primeiro é utilizar a rede GPS que, embora não transmita UTC, Hora do GPS é baseado no tempo atômico internacional e, portanto, é fácil para o NTP converter. Os sinais de tempo GPS também estão disponíveis em todo o mundo.

O segundo método é usar os sinais de rádio de ondas longas transmitidos por alguns laboratórios físicos nacionais. Estes sinais, no entanto, não estão disponíveis em todos os países e têm um alcance finito e são susceptíveis de interferência e topografia local.

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).

À meia-noite, nesta noite, um segundo extra será adicionado conforme recomendado pelo Serviço Internacional de Rotação da Terra e Sistemas de Referência (IERS). Isso significa que para o último minuto do 2008 haverá 61 segundos.

Segundos bissextos foram adicionados quase todos os anos desde o início da UTC (Tempo Universal Coordenado) no 1970's. O segundo extra é adicionado para garantir que o UTC fique em sincronia com o GMT (Metais Greenwich ou às vezes chamado UT1). O GMT é o tradicional sistema de relógio da hora 24, onde um dia é definido como a rotação da Terra, que leva os segundos 86,400 para uma revolução completa.

Infelizmente, a Terra pode ser um pouco tardia em sua rotação e, se os segundos extras não foram adicionados no final do ano para compensar, eventualmente, os dois sistemas (UTC e GMT) se afastariam. Em um milênio, a diferença horária seria apenas uma hora, mas muitos argumentam que um sistema de tempo que não corresponde ao movimento dos céus seria irracional e as ocupações, como agricultura e astronomia, seriam mais difíceis.

No entanto, nem todo mundo vê da mesma forma que alguns argumentam que, à medida que as redes de computador do mundo inteiro são sincronizadas com a UTC usando Servidores NTP então o chicote do segundo extra causa quantidades incalculáveis ​​de problemas.

Agora, um grupo da União Internacional de Telecomunicações, chamado recomendou a abolição do segundo salto. A membro do grupo Elisa Felicitas Arias, do Escritório Internacional de Pesos e Medidas Em Paris, França, argumenta que uma escala de tempo que não precisa de ajustes regulares é essencial em um mundo cada vez mais interconectado. Além disso, ela diz, navios e aeronaves agora navegam via GPS em vez do sistema de tempo antigo. O GPS é executado em uma versão de tempo atômico.

No próximo ano, os Estados membros da UIT devem votar a proposta. Se 70 por cento apoiar a idéia, uma decisão oficial será tomada na Conferência Mundial de Rádio em 2011. De acordo com um relatório co-autor de Felicitas Arias, a maioria dos estados membros apoia a ideia. O Reino Unido, no entanto, está contra a reformulação de suas leis, que incluem o horário solar Greenwich Mean Time. Sem a abolição do Reino Unido pode ser difícil, diz Felicitas Arias.

"Em teoria, adicionar um segundo é tão fácil como lançar um interruptor; na prática, raramente funciona dessa maneira ", diz Dennis McCarthy, da US Naval Research Laboratory, que fornece o padrão de tempo usado pelos militares dos EUA. O mais provável de ser afetado são os sistemas de TI que precisam de precisão inferior a um segundo. No 1998 - dois segundos atrás - as comunicações de celulares ficaram escuras sobre uma parte do sul dos EUA. Diferentes regiões de serviço caíram em tempos ligeiramente diferentes, impedindo a retransmissão adequada dos sinais.

Todas as cotações atribuídas ao BBC

Até 1967, o segundo foi definido usando o movimento da Terra que gira uma vez em seu eixo a cada 24 horas, e há 3,600 segundos naquela hora e 86,400 em 24.

Isso seria bom se a Terra fosse pontual, mas na verdade não é. A taxa de rotação da Terra muda todos os dias por milhares de nanosegundos, e isso é devido em grande parte ao vento e às ondas que giram em torno da Terra e causando arrasto.

Ao longo de milhares de dias, essas mudanças na taxa de rotação podem resultar na rotação da Terra ficando sem sincronia com os relógios atômicos de alta precisão que usamos para manter o sistema UTC (Tempo Universal Coordenado) assinalando. Por esta razão, a rotação da Terra é monitorada e cronometrada usando os flashes distantes de um tipo de estrela colapsada chamada quasar que pisca com um ritmo ultra preciso a vários milhões de anos-luz de distância. Ao monitorar a rotação da Terra contra esses objetos distantes, pode-se descobrir o quanto a rotação diminuiu.

Uma vez que um segundo de desaceleração foi construído, o Serviço Internacional de Rotação da Terra (IERS), recomenda um Segundo Intercalar para ser adicionado, geralmente no final do ano.

Outras complicações surgem quando se trata de sincronizando a Terra até uma escala de tempo. Em 1905, a teoria da relatividade de Albert Einstein mostrou que não existe um tempo absoluto. Todo relógio, em todo o universo, marca uma taxa diferente. Para o GPS, esta é uma questão enorme, porque resulta que os relógios nos satélites derivam quase nanosegundos 40,000 por dia em relação aos relógios no chão porque estão acima da superfície da Terra (e, portanto, em um campo gravitacional mais fraco) e estão se movendo rapidamente em relação ao solo.

E como a luz pode viajar em quarenta mil pés nesse tempo, você pode ver o problema. As equações de Einstein primeiro escritas em 1905 e 1915 são usadas para corrigir esse tempo-turno, permitindo que o GPS funcione, aviões para navegar com segurança e GPS servidores NTP para receber a hora certa.

O Transmissão de MSF de Anthorn (latitude 54 ° 55 'N, longitude 3 ° 15' W) é o principal meio de disseminar os padrões nacionais de tempo e frequência do Reino Unido, que são mantidos pelo National Physical Laboratory. O poder irradiado monopômetro efetivo é 15 kW e a antena é substancialmente omnidirecional. A intensidade do sinal é maior do que 10 mV / m em 100 km e maior que 100 μV / m em 1000 km do transmissor. O sinal é amplamente utilizado na Europa do Norte e Ocidental. A freqüência portadora é mantida em 60 kHz para dentro de 2 partes em 1012.

É utilizada modulação de suporte simples on-off, os tempos de subida e queda do transportador são determinados pela combinação de antena e transmissor. O tempo dessas bordas é regido pelos segundos e minutos do Tempo Universal Coordenado (UTC), que está sempre dentro de um segundo do Greenwich Mean Time (GMT). Todo o segundo do UTC é marcado por um 'desligado' precedido por, pelo menos, 500 ms de operadora, e este segundo marcador é transmitido com uma precisão melhor do que ± 1 ms.

O primeiro segundo do minuto começa com um período de 500 ms com o operador desligado, para servir como um marcador de minutos. O outro 59 (ou, excepcionalmente, 60 ou 58), os segundos do minuto sempre começam com, pelo menos, 100 ms 'off' e terminam com pelo menos 700 ms de operadora. Seconds 01-16 carrega informações para o minuto atual sobre a diferença (DUT1) entre tempo astronômico e tempo atômico, e os segundos restantes transmitem o código de hora e data. As informações do código de hora e data sempre são fornecidas em termos de hora e data do relógio do Reino Unido, que é UTC no inverno e UTC + 1h quando o horário de verão está em vigor, e diz respeito ao minuto seguinte ao da transmissão.

MSF dedicado Servidor NTP Existem dispositivos disponíveis que podem se conectar diretamente à transmissão MSF.

Informação Cortesia de NPL