|
Serwer czasu Serwer czasu – specjalizowany serwer komputerowy pobierający aktualny czas ze źródła referencyjnego i dystrybuujący te informacje do urządzeń końcowych używając sieci komputerowej. Serwery czasu mogą być używane jako serwery lokalne lub internetowe. Serwery czasu udostępniają precyzyjną informację o aktualnym czasie używając różnych mediów transmisyjnych i różnych protokołów komunikacyjnych. Jednym z najważniejszych protokołów używanych w synchronizacji czasu[1] w Internecie jest Network Time Protocol (NTP[2]), który pozwala na synchronizację wielu urządzeń do jednego lub wielu serwerów źródłowych zarówno w sieciach lokalnych jak i przez sieci rozległe (Internet). Innym powszechnie stosowanym w sieciach lokalnych i światłowodowych jest Precision Time Protocol (PTP[3][4] IEEE1588). Zapewnia on znacznie większą precyzję synchronizacji czasu urządzeń końcowych. Są to protokoły oparte na sieciach Ethernet. Serwery czasu najczęściej obsługują też inne rodzaje sygnałów synchronizacji takie jak: IRIG (wiele odmian), SyncE, 1PPS, 10MHz, ToD przez RS232 lub RS485 i wiele innych. Większość serwerów czasu obsługuje te rodzaje sygnałów. Jako źródło referencyjne wykorzystywane są najczęściej zewnętrzne serwery czasu wyższego poziomu (Stratum 0/1), odbiorniki czasu GNSS, oscylatory rubidowe, oscylatory cezowe, zegary wodorowe. Czasami jako źródło zapasowe używane są odbiorniki DCF77 lub PCSK225. Opracowanie odpowiednich systemów synchronizacji wraz z serwerami czasu było przedmiotem europejskiego projektu DEMETRA[5][6] realizowanego w ramach "Horizon 2020". W Polsce, podstawowym źródłem czasu urzędowego jest Główny Urząd Miar[7] - Laboratorium Czasu i Częstotliwości - system e-CzasPL. Zasada działania
Ta sekcja od 2024-10 wymaga zweryfikowania podanych informacji.
Serwer przekazuje informację o czasie, wykorzystując różne protokoły. Serwer najczęściej wyposażony jest w wyjścia Ethernet z protokołami NTP, SNTP, PTP (IEEE1588) oraz liczne dodatkowe interfejsy komunikacyjne: RS-232, RS422/RS485, 1PPS, IRIG-B, i inne. Wzorcowy czas pobierany jest bezpośrednio z zegarów atomowych lub za pośrednictwem satelitarnych systemów nawigacyjnych GNSS takich jak GPS, GALILEO, GLONASS, BeiDou . Zaletą serwerów czasu jest możliwość pobierania czasu z wielu źródeł referencyjnych jednocześnie np. GPS, DCF77, PCSK225. Serwer posiada specjalne wewnętrzne systemy synchronizacji i podtrzymywania czasu oparte na wysokiej jakości oscylatorach kwarcowych (np. OCXO, TCXO) lub generatorach rubidowych, opracowanych na wypadek awarii radiowych układów odbiorczych. Serwery dostarczają czas z precyzją lepszą niż 10 ms przez Internet i lepszą niż 100 ns w LAN, a ograniczenie to wynika wyłącznie z możliwości współczesnego, powszechnie dostępnego sprzętu sieciowego. Najnowsze wersje serwerów wyposażane są coraz częściej w Ethernet synchroniczny z obsługą protokołu PTP IEEE1588, oferując w tym standardzie precyzje rzędu części mikrosekund, a w przypadki tzw. znakowania sprzętowego (wymaga specjalnych kart Ethernet) precyzje mogą osiągać nawet poziom nanosekund. Specjalna najnowsza wersja PTP v2.1 udostępnia obecnie profil High Accuracy pozwalający na synchronizację z dokładnością pikosekund. Serwery czasu mają nadawany specjalny numer Stratum (1-15) oznaczający poziom pracy serwera, który należy rozumieć jako informacje, jak daleko od zegara atomowego znajduje się dany serwer w procesie synchronizacji czasu z użyciem protokołu NTP. Większość dedykowanych serwerów pracuje w poziomie Stratum 1. W Internecie można też spotkać wiele serwerów Stratum 2. Oznaczenia Stratum są zgodne z przyjętą w protokole NTP strukturą poziomów drzewa z wierzchołkiem Stratum 0 wskazującym zegar atomowy. W przypadku synchronizacji z użyciem protokołu PTP serwerom nadaje się atrybut MASTER. Możliwa jest również sytuacja, w której serwer czasu otrzymuje atrybut SLAVE PTP, a co oznacza jego synchronizację pośrednią do innego serwera pracującego w trybie MASTER PTP. Współczesne sieciowe serwery czasu obsługują jednocześnie protokoły NTP i PTP oraz umożliwiają konwersję między nimi.  ZastosowaniaSerwery czasu jako źródło do synchronizacji czasu wielu urządzeń znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach. Poniżej przedstawiono przykładowe zastosowania, które nie wyczerpują zakresu wszystkich możliwości. Sieci komputeroweKomputery i serwery w sieciach komputerowych powinny być zsynchronizowane ze skalą UTC[8]. Pozwala to na przykład na korelację danych w plikach dzienników, prawidłową pracę usług katalogowych, odpowiednie operacje plikowe w sieciowych systemach plików z wieloma użytkownikami. Zakupy w sklepach internetowych, systemy obsługi przetargów czy składanie dokumentów elektronicznych w obrocie prywatnym oraz publicznym, usługi notariuszy i wiele innych wymagają precyzyjnie zsynchronizowanego czasu poszczególnych elementów. Sieci telekomunikacyjneSieci telekomunikacyjne, w szczególności sieci bezprzewodowe wymagają dokładnej synchronizacji czasu do poprawnego działania. Wymagania dla sieci 5G sięgają już kilku nanosekund dokładności synchronizacji do skali UTC. Dlatego w tych sieciach stosuje się największe i najbardziej dokładne serwery czasu[9][10]. PrzemysłW wielu instalacjach i liniach produkcyjnych, szczególnie w obszarze Przemysł 4.0, synchronizacja czasu, a co za tym idzie uzycie precyzyjnych serwerów jest kluczowe dla działania. Systemy transportoweW drogownictwie serwery czasu służą do synchronizacji poszczególnych elementów infrastruktury - przykładem mogą być odcinkowe pomiary prędkości, fotoradary, tablice informacyjne, mierniki natężenia ruch drogowego. W kolejnictwie kluczowe jest znaczenie synchronizacji czasu w sterowaniu urządzeń infrastruktury kolejowej. Nawet zegary i tablice informacyjne na dworcach kolejowych muszą być zsynchronizowane ze skalą czasu[11]. Problemy z synchronizacją czasu mogą spowodować awarie jak np. w marcu 2022 roku w sieci PKP[12]. Badania naukoweW wielu projektach naukowych z zakresu fizyki, geofizyki i pokrewnych niezbędna jest synchronizacja czasu systemów pomiarowych. Tylko przy zachowaniu odpowiedniej precyzji stemplowania wyników pomiarowych można wyciągnąć z danych właściwe korelacje i wnioski. Na potrzeby CERN opracowano system synchronizacji "White Rabbit"[13] zapewniający sub-nanosekundową dokładność synchronizacji na wielkie odległości (z użyciem światłowodów). W geofizyce polski system FOSREM[14] wykorzystuje wbudowany serwer czasu PTP, używający danych GNSS do synchronizacji pomiaru wielu światłowodowych czujników rotacyjnych. Potrzeba synchronizacji czasuWraz z rozwojem Internetu zwiększa się liczba operacji i transakcji obsługiwanych drogą elektroniczną. Wymusza to konieczność uporządkowania zdarzeń i ich rejestrację zgodną z chronologią czasu. Elektroniczne systemy bilingowe, elektroniczna bankowość, obsługa giełd i sklepów to jedynie wybrane przykłady e-biznesu, w których czas jest krytyczny dla prawidłowego funkcjonowania całych rozwiązań. Niestety współczesne zegary komputerowe nie należą do dobrych mierników czasu i dlatego ich synchronizację coraz częściej powierza się publicznym serwerom czasu dostępnym w Internecie. Wiele firm i instytucji państwowych korzysta z własnych dedykowanych serwerów czasu. Ma to miejsce najczęściej, gdy stosowana polityka bezpieczeństwa zabrania wewnętrznym sieciom LAN korzystać z dostępu do Internetu. Serwery czasu są również podstawowym źródłem czasu dla procesu elektronicznej autoryzacji i certyfikacji, w tym dla podpisu elektronicznego, elektronicznego lakowania dokumentów oraz ich stemplowania czasem. Obecnie odnotowuje się największy wzrost znaczenia synchronizacji w informatyce, który postępuje wraz z zaostrzeniem rygoru precyzji. Zjawisko to ściśle wiąże się z trwającą czwartą rewolucją przemysłową, w której cybernetyczna wizja zautomatyzowanej rzeczywistości wymusza pracę wszystkich komunikujących się wzajemnie systemów w tzw. wspólnej domenie czasowej, zapewniającej zgodny czas z bardzo dużą dokładnością. Również inne dziedziny informatyki jak np. Big Data używają obecnie coraz częściej synchronizacji do analizy danych w tzw. domenie częstotliwości. Stabilność częstotliwości zapewniają w takim przypadku również serwery czasu. Oficjalne serwery NTP dostarczające urzędowy czas UTC(PL) w PolsceW Polsce oficjalnym źródłem urzędowego czasu UTC są publiczne serwery NTP Głównego Urzędu Miar[15]. Serwery te są bezpośrednio dołączone łączem 1PPS do zegara atomowego (5071A), którego wskazania są kontrolowane i korygowane do innych wzorców skali czasu atomowego tzw. TA. Serwery NTP grupy laboratoriów ds. porównań wzorców czasu
Pule serwerów NTPPoniższe nazwy wskazują losowo na serwery z puli udostępnionych publicznie serwerów NTP. Adresy IP serwerów zmieniają się co godzinę[18]. Polska
Europa
Świat
Zobacz też
Przypisy
Linki zewnętrzne |
