Sincronización de tiempo es extremadamente importante para las redes de computadoras modernas. En algunas industrias, la sincronización del tiempo es absolutamente vital, especialmente cuando se trata de tecnologías como el control del tráfico aéreo o la navegación marina, donde cientos de vidas podrían verse en peligro por falta de tiempo.

Incluso en el mundo financiero, la sincronización de tiempo correcta es vital ya que se pueden agregar millones o borrar los precios de las acciones cada segundo. Por esta razón, el mundo entero se adhiere a un calendario global conocido como tiempo universal coordinado (UTC) Sin embargo, adherirse a UTC y mantener UTC preciso son dos cosas diferentes.

La mayoría de los relojes de la computadora son osciladores simples que se moverán lentamente más rápido o más despacio. Desafortunadamente, esto significa que no importa cuán precisos sean los lunes, se habrán desviado el viernes. Esta deriva puede ser de solo una fracción de segundo, pero pronto no pasará mucho tiempo antes de que transcurra más de un segundo.

En muchas industrias esto puede no significar una cuestión de vida o muerte por la pérdida de millones en acciones y acciones, pero la falta de sincronización de tiempo puede tener consecuencias imprevistas, como dejar a una compañía menos protegida contra el fraude. Sin embargo, recibir y mantener el verdadero tiempo UTC es bastante sencillo.

Dedicado servidores de tiempo de red están disponibles que usa el protocolo NTP (Protocolo de tiempo de red) para verificar continuamente la hora de una red contra una fuente de tiempo UTC. Estos dispositivos a menudo se conocen como Servidor NTP, servidor de tiempo o servidor de tiempo de red. los Servidor NTP ajusta constantemente todos los dispositivos en una red para garantizar que las máquinas no se desvíen de UTC.

UTC está disponible en varias fuentes, incluida la red GPS. Esta es una fuente ideal de tiempo UTC ya que es segura, confiable y está disponible en todo el planeta. UTC también está disponible a través de transmisiones de radio nacionales especializadas que se transmiten desde laboratorios nacionales de física aunque no están disponibles en todas partes.

Cuando echamos un vistazo a nuestros relojes o al reloj de la oficina, solemos dar por hecho que el tiempo que nos dedicamos es el correcto. Podemos observar si nuestros relojes son diez minutos rápidos o lentos, pero presten poca atención si están un segundo o dos fuera.

Sin embargo, durante miles de años, la humanidad ha caminado para llegar cada vez más relojes precisos los beneficios de los cuales son abundantes hoy en nuestra era de navegación por satélite, NTP servidores, Internet y comunicaciones globales.

Para comprender cómo se puede medir el tiempo exacto, primero es importante comprender el concepto de tiempo en sí mismo. El tiempo como se ha medido en la Tierra durante milenios es un concepto diferente del tiempo mismo que, como nos informó Einstein, era parte de la estructura del universo en lo que describió como un espacio-tiempo tetradimensional.

Sin embargo, históricamente hemos medido el tiempo basado no en el paso del tiempo sino en la rotación de nuestro planeta en relación con el Sol y la Luna. Un día se divide en 24 partes iguales (horas), cada una de las cuales se divide en 60 minutos y el minuto se divide en 60 segundos.

Sin embargo, ahora se ha comprendido que medir el tiempo de esta manera no puede considerarse exacto ya que la rotación de la Tierra varía día a día. Todo tipo de variables como fuerzas de marea, huracanes, vientos solares e incluso la cantidad de nieve en los polos afecta la velocidad de rotación de la Tierra. De hecho, cuando los dinosaurios comenzaron a vagar por la Tierra, la duración de un día tal como la medimos ahora solo habría sido de 22 horas.

Ahora basamos nuestra cronometría en la transición de átomos usando relojes atómicos con un segundo basado en períodos 9,192,631,770 de la radiación emitida por la transición hiperfina de un átomo de cesio sin unión en el estado fundamental. Si bien esto puede sonar complicado, en realidad es solo un "tic" atómico que nunca se altera y, por lo tanto, puede proporcionar una referencia muy precisa para basar nuestro tiempo en.

Los relojes atómicos usan esta resonancia atómica y pueden mantener un tiempo tan preciso que un segundo no se pierde ni siquiera en mil millones de años. Todas las tecnologías modernas aprovechan esta precisión que permite muchas de las comunicaciones y el comercio mundial que nos beneficiamos hoy con la utilización de la navegación por satélite, NTP servidores y el control del tráfico aéreo cambiando la forma en que vivimos nuestras vidas.

En una era de relojes atómicos y Servidor NTP el mantenimiento del tiempo ahora es más preciso que nunca con una precisión cada vez mayor que permite muchas de las tecnologías y sistemas que ahora damos por sentados.

Mientras que el cronometraje ha sido siempre una preocupación de la humanidad, solo ha sido en las últimas décadas que la verdadera precisión ha sido posible gracias al advenimiento de la reloj atómico.

Antes del tiempo atómico, los osciladores eléctricos como los que se encuentran en el reloj digital promedio eran la medida más precisa del tiempo y, aunque los relojes electrónicos como estos son mucho más precisos que sus predecesores (los relojes mecánicos, todavía pueden desplazarse hasta un segundo por semana) .

Pero, ¿por qué el tiempo debe ser tan preciso, después de todo, qué tan importante puede ser un segundo? En el día a día de nuestras vidas, un segundo no es tan importante y los relojes electrónicos (e incluso mecánicos) proporcionan un cronometraje adecuado para nuestras necesidades.

En nuestra vida cotidiana, un segundo hace poca diferencia, pero en muchas aplicaciones modernas un segundo puede ser una edad.

La navegación por satélite moderna es un ejemplo. Estos dispositivos pueden ubicar una ubicación en cualquier lugar del planeta a unos pocos metros. Sin embargo, solo pueden hacerlo debido a la naturaleza ultraprecisa de los relojes atómicos que controlan el sistema, ya que la señal horaria enviada desde los satélites de navegación viaja a la velocidad de la luz, que es casi 300,000 km por segundo.

Como la luz puede recorrer una distancia tan grande en un segundo, cualquier reloj atómico que rija un sistema de navegación satelital que estaba a tan solo un segundo de distancia, el posicionamiento sería inexacto en miles de millas, haciendo que el sistema de posicionamiento sea inútil.

Hay muchas otras tecnologías que requieren una precisión similar y también muchas de las formas en que comerciamos y nos comunicamos. Las acciones y las acciones fluctúan hacia arriba y hacia abajo cada segundo y el comercio global requiere que todos en todo el mundo tengan que comunicarse al mismo tiempo.

La mayoría de las redes de computadoras se controlan usando un Servidor NTP (Protocolo de tiempo de red). Estos dispositivos permiten que las redes de computadoras utilicen la misma escala de tiempo basada en reloj atómico UTC (tiempo universal coordinado). Utilizando UTC a través de un servidor NTP, las redes de computadoras se pueden sincronizar en unos pocos milisegundos entre sí.

Organizando Estratos

Los niveles de estratos describen la distancia entre un dispositivo y el reloj de referencia. Por ejemplo, un reloj atómico basado en un laboratorio de física o un satélite de GPS es un dispositivo de estrato 0. UN estrato 1 dispositivo es un servidor de tiempo que recibe el tiempo de un dispositivo de estrato 0 por lo que cualquier Servidor NTP es el estrato 1. Los dispositivos que reciben el tiempo del servidor horario, como computadoras y enrutadores, son dispositivos 2 de estrato.

NTP puede admitir hasta niveles de estrato 16 y, aunque hay una disminución en la precisión, los niveles de estrato más alejados están diseñados para permitir que grandes redes reciban un tiempo de un único servidor NTP sin causar congestión en la red o un bloqueo en el ancho de banda .

Cuando se usa un Servidor NTP es importante no sobrecargar el dispositivo con solicitudes de tiempo, por lo que la red debe dividirse con un número selecto de máquinas que reciban solicitudes de la Servidor NTP (el fabricante del servidor NTP puede recomendar el número de solicitudes que puede manejar). Estos dispositivos 2 de estrato pueden usarse diez como referencias de tiempo para otros dispositivos (que se convierten en dispositivos 3 de estrato) en redes muy grandes, que luego pueden usarse como referencias de tiempo.

NTP servidores son una herramienta vital para cualquier empresa que necesita comunicarse de forma global y segura. Los servidores NTP distribuyen el Tiempo Universal Coordinado (UTC), la escala de tiempo global del mundo basada en el tiempo altamente preciso que cuentan los relojes atómicos.

NTP (Protocolo de tiempo de red) es el protocolo utilizado para distribuir la hora UTC a través de una red; también garantiza que todo el tiempo sea preciso y estable. Sin embargo, existen muchas dificultades para configurar una Red NTP, aquí están los más comunes:

Usar la fuente de tiempo correcta

Lograr la fuente de tiempo más adecuada es fundamental para configurar una red NTP. La fuente de tiempo se distribuirá entre todas las máquinas y dispositivos en una red, por lo que es vital que no solo sea precisa sino también estable y segura.

Muchos administradores de sistemas reducen las esquinas con una fuente de tiempo. Algunos decidirán utilizar una fuente de tiempo basada en Internet, aunque estos no son seguros ya que el firewall requerirá una apertura y también muchas fuentes de Internet son completamente inexactas o demasiado lejanas como para proporcionar una precisión útil.

Hay dos métodos altamente seguros de recibir una fuente de tiempo UTC. El primero es utilizar la red GPS que, si bien no transmite UTC, Tiempo de GPS se basa en el tiempo atómico internacional y, por lo tanto, es fácil de convertir para NTP. Las señales de tiempo GPS también están disponibles en todo el mundo.

El segundo método es usar las señales de radio de onda larga emitidas por algunos laboratorios físicos nacionales. Sin embargo, estas señales no están disponibles en todos los países y tienen un alcance finito y son susceptibles a la interferencia y la topografía local.

Network Time Protocol ha sido desarrollado para mantener las computadoras sincronizadas. Todas las computadoras son propensas a la deriva y el tiempo preciso es esencial para muchas aplicaciones de tiempo crítico.

Una versión de NTP está instalada en la mayoría de las versiones de Windows (aunque una versión simplificada llamada SNTP -Simplified NTP- está en versiones anteriores) y Linux, pero se puede descargar gratis desde NTP.org.

Al sincronizar una red, es preferible usar una red dedicada Servidor NTP que recibe una fuente de sincronización de un reloj atómico ya sea a través de transmisiones de radio especializadas o Red de GPS. Sin embargo, muchas referencias de tiempo de Internet están disponibles, algunas más confiables que otras, aunque debe tener en cuenta que las fuentes de tiempo basadas en Internet no pueden ser autenticadas por NTP, lo que deja su computadora vulnerable a las amenazas.

NTP es jerárquico y está ordenado en estrato. Stratum 0 es la referencia de tiempo, mientras que el estrato 1 es un servidor conectado a una fuente de temporización 0 de un estrato y un estrato 2 es una computadora (o dispositivo) conectada a un servidor 1 de estrato.

La configuración básica de NTP se hace usando el archivo /etc/ntp.conf, usted tiene que editarlo y colocar la dirección IP de los servidores de estrato 1 y de estrato 2. Aquí hay un ejemplo de un archivo ntp.conf básico:

el servidor xxx.yyy.zzz.aaa prefiere (la dirección del servidor de hora como time.windows.com)

servidor 123.123.1.0

servidor 122.123.1.0 estrato 3

Driftfile / etc / ntp / drift

El archivo ntp.conf más básico mostrará los servidores 2, uno que también desea sincronizar y una dirección IP. Es una buena limpieza tener más de un servidor como referencia en caso de que uno se caiga.

Un servidor con la etiqueta 'preferir' se usa para una fuente confiable que garantiza que NTP siempre use ese servidor cuando sea posible. La dirección IP se usará en caso de problemas cuando NTP se sincronizará consigo mismo. El archivo de deriva es donde NTP crea un registro de la tasa de deriva del reloj del sistema y lo ajusta automáticamente.

NTP ajustará el tiempo de su sistema pero solo lentamente. NTP esperará al menos diez paquetes de información antes de confiar en la fuente de tiempo. Para probar NTP simplemente cambie el reloj de su sistema por media hora al final del día y la hora de la mañana debería ser correcta.

Tiempo exacto usando Relojes atómicos está disponible en América del Norte utilizando el Hora del reloj atómico WWVB señal transmitida desde Fort Collins, Colorado; proporciona la capacidad de sincronizar el tiempo en computadoras y otros equipos eléctricos.

La señal WWVB de América del Norte es operada por NIST - el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. WWVB tiene una alta potencia de transmisión (50,000 vatios), una antena muy eficiente y una frecuencia extremadamente baja (60,000 Hz). A modo de comparación, una emisora ​​de radio AM típica emite a una frecuencia de 1,000,000 Hz. La combinación de alta potencia y baja frecuencia da a las ondas de radio de WWVB un gran rebote, y esta única estación puede, por lo tanto, cubrir todo el territorio continental de los Estados Unidos además de gran parte de Canadá y América Central.

Los códigos de tiempo se envían desde WWVB usando uno de los sistemas más simples posibles, y a una velocidad de datos muy baja de un bit por segundo. La señal 60,000 Hz siempre se transmite, pero cada segundo se reduce significativamente en potencia durante un período de 0.2, 0.5 o 0.8 segundos: • 0.2 segundos de potencia reducida significan un cero binario • 0.5 segundos de potencia reducida es uno binario. • 0.8 segundos de potencia reducida es un separador. El código de tiempo se envía en BCD (decimal codificado en binario) e indica los minutos, las horas, el día del año y el año, junto con la información sobre el horario de verano y los años bisiestos.

El tiempo se transmite usando los bits 53 y los separadores 7, y por lo tanto toma 60 segundos para transmitir. Un reloj o reloj puede contener una antena y un receptor extremadamente pequeños y relativamente simples para decodificar la información en la señal y establecer la hora del reloj con precisión. Todo lo que tienes que hacer es establecer la zona horaria, y el reloj atómico mostrará la hora correcta.

Dedicado Servidores de tiempo NTP que están sintonizados para recibir la señal de tiempo WWVB están disponibles. Estos dispositivos conectan una red informática como cualquier otro servidor, solo que estos reciben la señal de sincronización y la distribuyen a otras máquinas en la red usando NTP (Network Time Protocol).

A la medianoche de esta noche se agregará un segundo adicional según lo recomendado por el Servicio internacional de rotación de tierras y sistemas de referencia (IERS) Eso significa que en el último minuto de 2008 habrá 61 segundos.

Segundos bisiestos se han agregado casi todos los años desde el inicio de UTC (Tiempo universal coordinado) en el 1970. El segundo adicional se agrega para asegurar que UTC se mantenga sincronizado con GMT (Greenwich Meantime o algunas veces llamado UT1). GMT es el sistema tradicional de reloj de hora 24 en el que un día se define como la rotación de la Tierra, que lleva 86,400 segundos para una revolución completa.

Desafortunadamente la Tierra a menudo puede ser un poco tardía en su giro y si los segundos adicionales no se agregaran al final del año para compensar eventualmente los dos sistemas (UTC y GMT) se separarían. En un milenio la diferencia de tiempo sería solo de una hora, pero muchos argumentan que tener un sistema de tiempo que no se corresponda con el movimiento de los cielos sería irracional y ocupaciones como la agricultura y la astronomía serían más difíciles.

Sin embargo, no todo el mundo lo ve de esa manera y algunos argumentan que las redes informáticas de todo el mundo están sincronizadas a UTC usando NTP servidores luego, la falta de precisión del segundo adicional causa una cantidad incalculable de problemas.

Ahora un grupo dentro de la Unión Internacional de Telecomunicaciones, llamado ha recomendado abolir el segundo intercalar. Miembro del grupo Elisa Felicitas Arias, del Oficina Internacional de Pesas y Medidas en París, Francia, argumenta que un calendario que no necesita ajustes regulares es esencial en un mundo cada vez más interconectado. Lo que es más, dice, los barcos y las aeronaves ahora navegan a través de GPS en lugar del viejo sistema horario. El GPS se ejecuta en una versión de tiempo atómico.

El próximo año, los estados miembros de la UIT votarán sobre la propuesta. Si 70 por ciento apoya la idea, se tomará una decisión oficial en la Conferencia Mundial de Radio en 2011. Según un informe en coautoría de Felicitas Arias, la mayoría de los Estados miembros apoyan la idea. El Reino Unido, sin embargo, se opone a la revisión de sus leyes, que incluyen la escala de tiempo solar de Greenwich Mean Time. Sin la abolición del Reino Unido puede ser difícil, dice Felicitas Arias.

"En teoría, agregar un segundo es tan fácil como activar un interruptor; en la práctica, rara vez funciona de esa manera ", dice Dennis McCarthy de la Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. que proporciona el estándar de tiempo utilizado por el ejército de los EE. UU. Lo más probable es que se vean afectados por los sistemas de TI que necesitan una precisión de menos de un segundo. En 1998, hace dos segundos, las comunicaciones de teléfonos celulares se desvanecieron en una parte del sur de los Estados Unidos. Las diferentes regiones de servicio se habían deslizado en tiempos ligeramente diferentes, lo que impedía la retransmisión adecuada de las señales.

Todas las citas atribuidas a la BBC

Hasta 1967, el segundo se definió utilizando el movimiento de la Tierra que gira una vez sobre su eje cada 24 horas, y hay 3,600 segundos en esa hora y 86,400 en 24.

Eso estaría bien si la tierra fuera puntual, pero de hecho no lo es. La tasa de rotación de la Tierra cambia todos los días en miles de nanosegundos, y esto se debe en gran parte al viento y a las ondas que giran alrededor de la Tierra y causan resistencia.

En el transcurso de miles de días, estos cambios en la velocidad de rotación pueden provocar que el giro de la Tierra se desincronice con los relojes atómicos de alta precisión que usamos para mantener el sistema UTC (Tiempo Universal Coordinado) haciendo tictac. Por esta razón, la rotación de la Tierra es monitoreada y cronometrada utilizando los destellos lejanos de un tipo de estrella colapsada llamada quasar que parpadea con un ritmo ultra preciso a muchos millones de años luz de distancia. Al monitorear el giro de la Tierra contra estos objetos lejanos, se puede calcular cuánto se ha ralentizado la rotación.

Una vez que se ha acumulado un segundo de desaceleración, el Servicio Internacional de Rotación de la Tierra (IERS), recomienda una Segunda Salto para ser agregado, generalmente al final del año.

Otras complicaciones surgen cuando se trata de sincronizando la Tierra a una escala de tiempo. En 1905, la teoría de la relatividad de Albert Einstein mostró que no existe el tiempo absoluto. Cada reloj, en todas partes del universo, hace tictac a una velocidad diferente. Para el GPS, este es un problema enorme porque resulta que los relojes en los satélites fluyen casi 40,000 nanosegundos por día en relación con los relojes en el suelo porque están muy por encima de la superficie de la Tierra (y por lo tanto en un campo gravitacional más débil) y se mueven rápido en relación con el suelo.

Y como la luz puede viajar cuarenta mil pies en ese tiempo, puedes ver el problema. Las ecuaciones de Einstein escritas primero en 1905 y 1915 se usan para corregir este cambio de tiempo, permitiendo que el GPS funcione, que los aviones naveguen de forma segura y NTP GPS servidores para recibir la hora correcta.

La Página Web de Transmisión de MSF de Anthorn (latitud 54 ° 55 'N, longitud 3 ° 15' W) es el principal medio de difusión de los estándares nacionales del Reino Unido de tiempo y frecuencia que mantiene el National Physical Laboratory. La potencia radiada monopolar efectiva es 15 kW y la antena es sustancialmente omnidireccional. La intensidad de la señal es mayor que 10 mV / m en 100 km y mayor que 100 μV / m en 1000 km del transmisor. La señal es ampliamente utilizada en el norte y el oeste de Europa. La frecuencia portadora se mantiene en 60 kHz dentro de las partes 2 en 1012.

Se usa una modulación de portadora simple on-off, los tiempos de subida y bajada de la portadora están determinados por la combinación de antena y transmisor. El tiempo de estos bordes se rige por los segundos y minutos del Tiempo Universal Coordinado (UTC), que siempre está dentro de un segundo del tiempo medio de Greenwich (GMT). Cada segundo UTC está marcado por un 'apagado' precedido por al menos 500 ms de portadora, y este segundo marcador se transmite con una precisión mejor que ± 1 ms.

El primer segundo del minuto comienza con un período de 500 ms con el operador desactivado, para que sirva como marcador de minutos. Los otros segundos 59 (o, excepcionalmente, 60 o 58) del minuto siempre comienzan con al menos 100 ms 'off' y terminan con al menos 700 ms de carrier. Los segundos 01-16 llevan información del minuto actual sobre la diferencia (DUT1) entre el tiempo astronómico y el tiempo atómico, y los segundos restantes transmiten el código de hora y fecha. La información del código de hora y fecha siempre se proporciona en términos de hora y fecha del reloj del Reino Unido, que es UTC en invierno y UTC + 1h cuando está vigente el horario de verano, y se relaciona con el minuto siguiente al que se transmite.

MSF dedicado Servidor NTP Hay dispositivos disponibles que se pueden conectar directamente a la transmisión de MSF.

Información cortesía de NPL