Zegary atomowe są cudem w porównaniu z innymi formami chronometrażystów. Przerwanie czasu atomowego zajęłoby 100,000 lata, co jest oszałamiające, szczególnie gdy porównamy go do zegarów cyfrowych i mechanicznych, które mogą dryfować w ciągu dnia.

Ale zegary atomowe nie są praktycznymi elementami wyposażenia, które można mieć w biurze lub w domu. Są nieporęczne, drogie i wymagają warunków laboratoryjnych do skutecznego działania. Ale korzystanie z zegara atomowego jest dość proste, szczególnie jak pilnujący czasu atomowego NIST (Narodowy Instytut Standardów i Czasu) i NPL (Narodowe Laboratorium Fizyczne) transmituje czas, o którym mówią zegary atomowe w krótkofalowym radiu.

NIST transmituje swój sygnał, znany jako WWVB z Boulder, Colorado i jest nadawany na wyjątkowo niskiej częstotliwości (60,000 Hz). Fale radiowe ze stacji WWVB mogą obejmować wszystkie kontynenty Stanów Zjednoczonych oraz dużą część Kanady i Ameryki Środkowej.

Sygnał NPL jest nadawany w Cumbrii w Wielkiej Brytanii i transmitowany jest na podobnych częstotliwościach. Ten sygnał, znany jako MSF, jest dostępny w większości krajów w Wielkiej Brytanii, a podobne systemy są dostępne w innych krajach, takich jak Niemcy, Japonia i Szwajcaria.

Sterowane radiowo zegary atomowe odbierają sygnały o długich falach i korygują się zgodnie z dryftem wykrytym przez zegar. Sieci komputerowe wykorzystują również te sygnały zegarów atomowych i używają protokołu NTP (Network Time Protocol) i dedykowany Serwery czasu NTP do synchronizacji setek i tysięcy różnych komputerów.

Chociaż dostępnych jest kilka protokołów do synchronizacji czasu, większość czasu sieciowego jest synchronizowana za pomocą jednego z nich NTP lub SNTP.

Protokół NTP (Network Time Protocol) i protokół SNTP (Simple Network Time Protocol) istnieją od początku istnienia Internetu (w przypadku NTP, kilka lat wcześniej) i są zdecydowanie najbardziej popularnymi i szeroko rozpowszechnionymi protokołami synchronizacji czasu.

Jednak różnica między nimi jest niewielka i decyduje, który protokół jest najlepszy dla a serwer czasu NTP lub konkretna aplikacja do synchronizacji czasu może być kłopotliwa.

Jak sama nazwa wskazuje, SNTP to uproszczona wersja Network Time Protocol, ale często pojawia się pytanie: "czym dokładnie jest różnica?"

Główna różnica między dwiema wersjami protokołu polega na zastosowaniu algorytmu. Algorytm NTP może wykonywać kwerendy dla wielu zegarów referencyjnych i obliczyć, który jest najbardziej dokładny.

Wykorzystanie SNTP dla urządzeń o niskim przetwarzaniu - jest przystosowane do mniej wydajnych maszyn, nie wymaga wysokiej dokładności NTP. NTP może również monitorować wszelkie przesunięcia i fluktuacje (niewielkie zmiany kształtu fali wynikające z wahań napięcia zasilania, wibracji mechanicznych lub innych źródeł), podczas gdy SNTP tego nie robi.

Inną istotną różnicą jest sposób, w jaki te dwa protokoły dostosowują się do dryfu w urządzeniach sieciowych. NTP przyspieszy lub spowolni zegar systemowy, aby dopasować czas wejścia zegara referencyjnego do Serwer NTP (przesuwanie), podczas gdy SNTP będzie po prostu przesuwać do przodu lub do tyłu zegar systemowy.

To stopniowe wydłużanie czasu systemu może powodować potencjalne problemy z aplikacjami wrażliwymi na czas, zwłaszcza że krok jest dość duży.

Protokół NTP jest używany, gdy dokładność jest ważna, a aplikacje o znaczeniu krytycznym są zależne od sieci. Jednak jego złożony algorytm nie jest odpowiedni dla prostych maszyn lub tych z mniej wydajnymi procesorami. Z kolei SNTP najlepiej nadaje się do tych prostszych urządzeń, ponieważ zajmuje mniej zasobów komputerowych, jednak nie jest odpowiedni dla żadnego urządzenia, w którym dokładność jest krytyczna lub gdzie aplikacje o znaczeniu krytycznym są zależne od sieci.

Pozyskanie właściwego czasu na synchronizację sieci jest możliwe tylko dzięki zegarom atomowym. W porównaniu ze standardowymi urządzeniami do pomiaru czasu i zegar atomowy jest miliony razy dokładniejsza dzięki najnowszym projektom zapewniającym dokładny czas do sekundy w ciągu 100,000 lat.

Zegary atomowe wykorzystują niezmienny rezonans atomów w różnych stanach energetycznych, aby zmierzyć czas dostarczania atomowego tikku, który pojawia się prawie 9 miliard razy na sekundę w przypadku atomu cezu. W rzeczywistości rezonans cezu jest obecnie oficjalną definicją drugiego, przyjętą przez Międzynarodowy System Jednostek (SI).

Zegary atomowe to zegary bazowe używane w czasie międzynarodowym, UTC (Skoordynowany czas uniwersalny). I również stanowią podstawę Serwerów NTP w celu synchronizacji sieci komputerowych i technologii wrażliwych na czas, takich jak te stosowane w kontroli ruchu lotniczego i innych aplikacjach wrażliwych na czas wysokiego poziomu.

Znalezienie źródła UTC z zegarem atomowym to prosta procedura. Szczególnie w przypadku obecności źródeł czasu online, takich jak te dostarczane przez Microsoft i Narodowy Instytut Standardów i czasu (windows.time.com i nist.time.gov).

Jednak te Serwerów NTP są tak zwane urządzenia warstwy 2, które oznaczają, że są podłączone do innego urządzenia, które z kolei otrzymuje czas z zegara atomowego (innymi słowy źródło używane z UTC).

Chociaż dokładność tych serwerów 2 jest niekwestionowana, może być zależna od odległości klienta od serwerów czasu, są one również poza firewallem, co oznacza, że ​​każda komunikacja z serwerem czasu online wymaga otwartego UDP (User Datagram Protocol) port, aby umożliwić komunikację.

Może to powodować luki w zabezpieczeniach w sieci i nie jest z tego powodu wykorzystywane w żadnym systemie wymagającym pełnego bezpieczeństwa. Bardziej bezpieczną (i niezawodną) metodą odbioru UTC jest użycie dedykowanego Serwer czasu NTP. Te urządzenia do synchronizacji czasu odbierają czas bezpośrednio z zegarów atomowych nadawanych na długich falach przez miejsca takie jak NIST lub NPL (National Physical Laboratory - UK). Alternatywnie, UTC może pochodzić z sygnału GPS transmitowanego przez konstelację satelitów w sieci GPS (Global Positioning System).

Jeden z najbardziej na świecie dokładne zegary atomowe ma zostać uruchomiona na orbicie i przyłączona do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) dzięki umowie podpisanej przez francuską agencję kosmiczną.

Zegar atomowy PHARAO (Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite) jest przymocowany do ISS w celu dokładniejszego zbadania teorii względności Einsteina oraz zwiększenia dokładności skoordynowanego czasu uniwersalnego (UTC) wśród innych eksperymentów geodezyjnych.

PHARAO to zegar atomowy cez nowej generacji z dokładnością odpowiadającą mniej niż sekundowemu dryfowi co 300,000 lat. PHARAO ma zostać uruchomiony przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) w 2013.

Zegary atomowe są najdokładniejszymi urządzeniami do mierzenia czasu dostępnymi dla ludzkości, ale są podatne na zmiany siły przyciągania grawitacyjnego, zgodnie z przewidywaniami teorii Einsteina, ponieważ sam czas jest przesunięty przez przyciąganie Ziemi. Umieszczenie tego dokładnego zegara atomowego na orbicie zmniejsza wpływ grawitacji ziemskiej, dzięki czemu PHARAO może być dokładniejszy niż zegar oparty na Ziemi.

Kompletujemy wszystkie dokumenty (wymagana jest kopia paszportu i 4 zdjęcia) potrzebne do zegary atomowe nie są nowicjuszami na orbicie, jak wiele satelitów; w tym sieć GPS (Global Positioning System) zawiera zegary atomowe, jednak PHARAO będzie jednym z najdokładniejszych zegarów, jakie kiedykolwiek pojawiły się w kosmosie, dzięki czemu można go wykorzystać do znacznie bardziej szczegółowej analizy.

Zegary atomowe istnieją od czasów 1960-ów, ale ich rosnący rozwój utorował drogę dla coraz bardziej zaawansowanych technologii. Zegary atomowe stanowią podstawę wielu nowoczesnych technologii od nawigacji satelitarnej po umożliwienie sieciom komputerowym skutecznej komunikacji na całym świecie.

Sieć komputerowa odbiera sygnały czasu z zegarów atomowych przez Serwery czasu NTP (Network Time Protocol), który może dokładnie zsynchronizować sieć komputerową w ciągu kilku milisekund UTC.

Nie moglibyśmy żyć bez nich. Mają wpływ na niemal każdy aspekt naszego codziennego życia, a wiele technologii, które przyjmujemy za oczywiste w dzisiejszym świecie, nie mogło funkcjonować bez nich. W rzeczywistości, jeśli czytasz ten artykuł w Internecie, istnieje szansa, że ​​używasz go w tej chwili.

Nie wiedząc o tym, zegary atomowe rządzą nami wszystkimi. Z Internetu; do sieci telefonii komórkowej i nawigacji satelitarnej, bez zegarów atomowych żadna z tych technologii nie byłaby możliwa.

Zegary atomowe rządzą wszystkimi sieciami komputerowymi za pomocą protokołu NTP (protokół czasu sieci) i Sieć serwerów czasusystemy komputerowe na całym świecie pozostają w doskonałej synchronizacji.

I będą to robić przez kilka milionów lat, ponieważ zegary atomowe są tak dokładne, że mogą utrzymywać czas w ciągu sekundy przez ponad 100 milionów lat. Jednakże, zegary atomowe może być jeszcze bardziej dokładny i francuski zespół naukowców planuje to zrobić, uruchamiając zegar atomowy w kosmos.

Zegary atomowe są ograniczone do ich dokładności na Ziemi ze względu na wpływ grawitacyjnego przyciągania planety na samą porę; jak Einstein sugerował, że sam czas jest wypaczany przez grawitację, a to wypaczanie spowalnia czas na Ziemi.

Jednak nowy typ zegara atomowego o nazwie PHARAO (Projet d'Horloge Atomique i Refroidissement d'Atomes en Orbit) zostanie umieszczony na pokładzie ISS (międzynarodowej stacji kosmicznej) poza zasięgiem najgorszych skutków grawitacyjnego przyciągania Ziemi.

Ten nowy typ zegara atomowego pozwoli na bardzo dokładną synchronizację z innymi zegarami atomowymi, tu na Ziemi (co w efekcie spowoduje synchronizację z zegarem atomowym). Serwer NTP jeszcze bardziej precyzyjny).

Oczekuje się, że Pharao osiągnie dokładność około jednej sekundy, każdy 300 milionów lat i pozwoli na dalsze postępy w technologii zależnej od czasu.

Windows 7 to najnowsza odsłona rodziny systemów operacyjnych Microsoft. Podążając za mocno okaleczonym Windows Vista, Windows 7 ma o wiele cieplejszy odbiór od krytyków i konsumentów.

Synchronizacja czasu w systemie Windows 7 jest wyjątkowo prosta jak protokół NTP (Network Time Protocol) jest wbudowany w system Windows 7, a system operacyjny automatycznie synchronizuje zegar komputera, łącząc się z usługą czasu Microsoft time.windows.com.

Jest to przydatne dla wielu użytkowników domowych, ale synchronizacja w Internecie nie jest wystarczająco bezpieczna dla sieci komputerowej z następującego powodu:

Aby połączyć się z dowolnym źródłem czasu w Internecie, takim jak time.windows.com, post musi być otwarty w zaporze sieciowej. Podobnie jak w przypadku każdego otwartego portu w zaporze sieciowej, może to być wykorzystane jako punkt wejścia przez złośliwego użytkownika lub złośliwe oprogramowanie.

Funkcja synchronizacji czasu w systemie Windows 7 może zostać wyłączona i można ją łatwo zrobić, otwierając okno dialogowe czasu i daty i odznacz pole synchronizacji.

Jednak synchronizacja czasu w sieci jest niezbędna, więc jeśli usługa czasu internetowego jest wyłączona, należy ją zastąpić bezpiecznym i dokładnym źródłem czasu.

Zdecydowanie najlepszym sposobem na to jest użycie źródła czasu zewnętrznego poza siecią (i zaporą ogniową).

Najprostszym, najbezpieczniejszym i najdokładniejszym sposobem synchronizacji sieci Windows 7 jest użycie dedykowanego Serwer NTP. Urządzenia te wykorzystują odniesienie czasowe z częstotliwości radiowej (zwykle dystrybuowanej przez krajowe laboratoria fizyki, takie jak brytyjskie NPL i amerykańskie) NIST) lub z sieci satelitarnej GPS.

Ponieważ oba te źródła referencyjne pochodzą z atomowych źródeł zegarowych, są również niezwykle dokładne, a sieć Windows 7 składająca się z setek maszyn może być zsynchronizowana w ciągu kilku milisekund czasu globalnego UTC (Coordinated Universal Time) dzięki wykorzystaniu tylko jednego Serwer czasu NTP.

Synchronizacja czasu może być problemem dla wielu administratorów sieci próbujących zsynchronizować sieć po raz pierwszy. Istnieje wiele pułapek, na które może natknąć się nieuświadamiany administrator sieci, próbując uzyskać synchronizację każdego komputera w sieci w tym samym czasie.

Pierwszym problemem, który stawia wielu administratorów sieci, jest wybór źródła czasu. UTC (Coordinated Universal Time) to globalna skala czasowa i jest stosowana na całym świecie jako podstawa synchronizacja czasu ponieważ nie polega na strefach czasowych umożliwiających globalnej społeczności opieranie się na jednej skali czasowej.

UTC jest również kontrolowane przez konstelację zegarów atomowych, co zapewnia jej dokładność; jednak jest regularnie dostosowywany, aby zapewnić, że dopasowuje średni czas słoneczny przez dodanie sekund przestępnych, które są dodawane w celu przeciwdziałania naturalnemu spowolnieniu obrotu Ziemi.

UTC jest łatwo dostępne jako odniesienie czasowe z wielu źródeł. Internet jest popularną lokalizacją, która otrzymuje źródło czasu UTC. Jednak internetowe źródło czasu znajduje się za pośrednictwem zapory sieciowej, a problemy bezpieczeństwa mogą wynikać z konieczności pozostawienia otwartego portu UDP, aby odbierać żądania czasu.

Internetowe źródła czasu mogą również być niedokładne, a ponieważ własny system zabezpieczeń NTP znany jako uwierzytelnianie NTP nie może działać w Internecie, mogą pojawić się dalsze problemy z bezpieczeństwem.

Znacznie lepszym rozwiązaniem dla uzyskania źródła UTC jest użycie systemu GPS (Global Positioning System) lub transmisji fal długich emitowanych przez kilka krajowych laboratoriów fizyki, takich jak NIST w USA i Wielkiej Brytanii NPL.

Dedykowane Serwery czasu NTP może odbierać te bezpieczne i uwierzytelnione sygnały, a następnie dystrybuować je między wszystkimi urządzeniami w sieci.

Satelitarne systemy nawigacyjne lub nawigacje satelitarne zmieniły sposób, w jaki poruszamy się po drogach. Dawno minęły czasy, kiedy podróżni musieli mieć schowek pełen map i odeszli, to jest konieczność zatrzymania się i poprosić lokalnego o wskazówki.

Nawigacja satelitarna oznacza, że ​​teraz przechodzimy z punktu A do punktu B, który jest przekonany, że nasze systemy nas tam zawierują, a systemy nawigacji satelitarnej nie są głupim dowodem (musimy przeczytać wszystkie historie osób jadących klifami i rzekami itp.). z pewnością nas zrewolucjonizował Wayfinding.

Obecnie istnieje tylko jeden Globalny System Nawigacji Satelitarnej (GNSS) amerykański system Globalnego Pozycjonowania (ang. Global Positioning System) (GPS). Chociaż konkurencyjny system europejski (Galileo) ma działać w Internecie po 2012-ie, a jednocześnie rozwijany jest zarówno system rosyjski (GLONASS), jak i chiński (COMPASS).

Jednak wszystkie te sieci GNSS będą działać w oparciu o tę samą technologię, co w przypadku GPS, i faktycznie obecne systemy GPS powinny móc wykorzystywać te przyszłe systemy bez większych zmian.

System GPS to w zasadzie konstelacja satelitów (obecnie istnieje 27). Te satelity zawierają na pokładzie zegar atomowy (właściwie dwa są na większości satelitów GPS, ale dla celów tego wyjaśnienia należy wziąć pod uwagę tylko jeden). Sygnały przesyłane z satelity GPS zawierają kilka informacji wysłanych jako jedna liczba całkowita:

* Czas wysłania wiadomości

* Pozycja orbitalna satelity (zwana efemerydą)

* Ogólna kondycja systemu i orbity innych satelitów GPS (znane jako almanach)

Odbiornik nawigacji satelitarnej, taki jaki znajduje się na desce rozdzielczej twojego samochodu, odbiera tę informację, a wykorzystanie informacji o taktowaniu działa z dokładną odległością od odbiornika do satelity. Używając trzech lub więcej z tych sygnałów, dokładna pozycja może być triangulowana (w rzeczywistości wymagane są cztery sygnały, ponieważ należy również wyliczyć wysokość nad poziomem morza).

Ponieważ triangulacja działa, gdy sygnał czasu został wysłany i czas potrzebny na dotarcie do odbiornika, sygnały muszą być niewiarygodnie dokładne. Nawet jedna sekunda niedokładności może zobaczyć dane nawigacyjne, ale tysiące kilometrów jako światło, a zatem sygnały radiowe, mogą podróżować prawie 300,000 km na sekundę.

Obecnie sieć satelitarna GPS może zapewnić dokładność nawigacji w obrębie mierników 5, co pokazuje, w jaki sposób dokładne zegary atomowe może być.

Wygląda na to, że prawie na każdym desce rozdzielczej samochodu znajduje się odbiornik GPS umieszczony na górze. Stały się niezwykle popularne jako narzędzie nawigacyjne, a wielu ludzi polega na nich wyłącznie po to, aby poruszać się po sieci dróg.

. Globalny System Pozycjonowania istnieje już od kilku lat, ale został pierwotnie zaprojektowany i zbudowany dla amerykańskich zastosowań wojskowych, ale został rozszerzony do użytku cywilnego po katastrofie lotniczej.

Chociaż jest to niezwykle przydatne i wygodne narzędzie, systemy GPS są stosunkowo proste w działaniu. Nawigacja działa z wykorzystaniem konstelacji 30 lub podobnych satelitów (jest ich jeszcze więcej, ale już nie działają).

Sygnały wysyłane z satelitów zawierają trzy informacje, które są odbierane przez urządzenia nawigacji satelitarnej w naszych samochodach.

Informacje te obejmują:

* Czas wysłania wiadomości

* Pozycja orbitalna satelity (zwana efemerydą)

* Ogólna kondycja systemu i orbity innych satelitów GPS (znane jako almanach)

Sposób, w jaki opracowywane są informacje nawigacyjne, polega na wykorzystaniu informacji z czterech satelitów. Czas, w którym sygnały opuszczają każdy z satelitów, jest rejestrowany przez odbiornik nawigacji satelitarnej, a odległość od każdego satelity jest następnie obliczana za pomocą tej informacji. Korzystając z informacji z czterech satelitów, można dokładnie określić, gdzie znajduje się odbiornik satelitarny, proces ten nazywany jest triangulacją.

Jednak dokładna praca na świecie polega na dokładności sygnałów czasu nadawanych przez satelity. Ponieważ sygnały takie jak GPS poruszają się z prędkością światła (w przybliżeniu 300,000 km na sekundę przez próżnię) nawet jedna sekunda niedokładności może zobaczyć informacje o położeniu na 300 kilometrów! Obecnie system GPS ma dokładność do pięciu metrów, co pokazuje, jak dokładna jest informacja o taktowaniu transmitowana przez satelity.

Ten wysoki poziom dokładności jest możliwy, ponieważ każdy satelita GPS zawiera zegary atomowe. Zegary atomowe są niewiarygodnie dokładne, opierając się na niezachwianych oscylacjach atomów, aby utrzymać czas - w rzeczywistości każdy satelita GPS będzie działał przez ponad milion lat, zanim będzie dryfował aż o sekundę (w porównaniu do przeciętnego zegarka elektronicznego, który dryfuje o sekundę w tydzień lub dwa)

Z powodu tego wysokiego poziomu dokładności zegary atomowe na satelitach GPS mogą być wykorzystane jako źródło dokładnego czasu dla synchronizacja sieci komputerowych i inne urządzenia wymagające synchronizacji.

Odebranie tego sygnału czasu wymaga użycia a Serwer NTP GPS synchronizuje się z satelitą i rozdziela czas na wszystkie urządzenia w sieci.

Windows 7, najnowszy system operacyjny firmy Microsoft, to także ich pierwszy system operacyjny, który automatycznie synchronizuje zegar komputera z internetowym źródłem Czas UTC (Skoordynowany czas uniwersalny). Od momentu włączenia komputera Windows 7 i połączenia z Internetem, będzie on żądał sygnałów czasowych z usługi czasu Microsoft - time.windows.com.

Podczas gdy dla wielu użytkowników domowych zaoszczędzi to im kłopotów z ustawianiem i korygowaniem ich zegara w miarę dryfowania, dla użytkowników biznesowych może to być problematyczne, ponieważ źródła czasu w Internecie nie są bezpieczne, a odebranie źródła czasu przez port UDP na zaporze może doprowadzić do naruszenia bezpieczeństwa, a źródła czasu w Internecie nie mogą być uwierzytelniane przez NTP (Network Time Protocol) sygnały mogą zostać przejęte przez złośliwych użytkowników.

To internetowe źródło czasu można dezaktywować, otwierając okno dialogowe zegara i daty, otwierając kartę Czas internetowy, klikając przycisk "Zmień" i odznaczając "Synchronizacja z internetowym serwerem czasu<opcja. '

Podczas gdy nie będziesz mieć pewności, że niepożądany ruch nie przejdzie przez twoją zaporę, będzie to również oznaczać, że maszyna Windows 7 nie będzie zsynchronizowana z UTC, a jej liczenie będzie zależało od zegara na płycie głównej, który ostatecznie ulegnie dryfowaniu.

Aby zsynchronizować sieć Windows 7 z dokładnym i bezpiecznym źródłem UTC, najbardziej praktycznym i najprostszym rozwiązaniem jest podłączenie Dedykowany serwer czasu NTP. Łączą się one bezpośrednio z routerem lub przełącznikiem i umożliwiają bezpieczne odbieranie atomowego źródła czasu.

Serwery czasu NTP korzystać z bardzo dokładnego i bezpiecznego sygnału GPS (Global Positioning System) dostępnego na całym świecie lub z większej liczby zlokalizowanych długofalowych sygnałów radiowych przesyłanych przez kilka krajowych laboratoriów fizyki, takich jak NIST i NPL.