Dokładny czas jest niezbędny we współczesnym świecie bankowości internetowej, aukcji internetowych i globalnych finansów. Każda sieć komputerowa zaangażowana w globalną komunikację musi mieć dokładne źródło globalnej skali czasowej UTC (Coordinated Universal Time), aby móc rozmawiać z innymi sieciami.

Odbieranie UTC jest dość proste. Jest dostępny z wielu źródeł, ale niektóre są bardziej niezawodne niż inne:

Internetowe źródła czasu

Internet jest zalany źródłami czasu. Różnią się one niezawodnością i dokładnością, ale niektóre zaufane organizacje, takie jak NIST (National Institute of Standards and Time) i Microsoft. Istnieją jednak wady dotyczące źródeł czasu w Internecie:

niezawodność - Popyt na internetowe źródła UTC często oznacza, że ​​dostęp do nich może być utrudniony

Dokładność - większość internetowych serwerów czasu to urządzenia warstwy 2, co oznacza, że ​​same korzystają z własnego źródła czasu. Często mogą występować błędy i wiele źródeł czasu może być bardzo niedokładnych.

bezpieczeństwo - Być może największym problemem ze źródłami czasu w Internecie jest ryzyko, jakie stwarzają dla bezpieczeństwa. Aby otrzymać sygnaturę czasową z całego Internetu, zapora musi mieć otwór umożliwiający przejście sygnałów; może to prowadzić do wykorzystywania złośliwych użytkowników.

Serwery czasu z referencjami radiowymi.

Bezpieczna metoda otrzymywania znaczników czasu UTC jest dostępna za pomocą Serwer czasu NTP który może odbierać sygnały radiowe z takich laboratoriów jak NIST i NPL (Krajowe Laboratorium Fizyczne Wiele krajów posiada nadawane sygnały czasu, które są bardzo dokładne, niezawodne i bezpieczne.

Serwery czasu GPS

Innym źródłem dedykowanych serwerów czasu jest GPS. Dużą zaletą a NTP serwer czasu GPS jest to, że źródło czasu jest dostępne wszędzie na planecie z wyraźnym widokiem nieba. Serwery czasu GPS są również bardzo dokładne, niezawodne i tak samo bezpieczne, jak serwery czasu z odniesieniami radiowymi.

System GPS jest znany większości ludzi. Wiele samochodów ma teraz w swoich samochodach urządzenie do nawigacji satelitarnej GPS, ale w Globalnym Systemie Pozycjonowania jest coś więcej niż tylko wskazanie drogi.

Global Positioning System to konstelacja ponad trzydziestu satelitów obracających się po całym świecie. Sieć satelitarna GPS została zaprojektowana tak, aby w dowolnym momencie nad głowami znajdowały się co najmniej cztery satelity - bez względu na to, gdzie jesteś na świecie.

Na pokładzie każdego satelity GPS znajduje się bardzo precyzyjny zegar atomowy, a informacje z tego zegara są wysyłane za pomocą transmisji GPS, które dzięki triangulacji (za pomocą sygnału z wielu satelitów) odbiornik nawigacji satelitarnej może ustalić swoją pozycję.

Ale te ultra precyzyjne sygnały czasowe mają inne zastosowanie, bez wiedzy wielu użytkowników systemów GPS. Ponieważ sygnały czasowe z Zegary atomowe GPS są tak precyzyjne, że są dobrym źródłem czasu na synchronizację wszelkiego rodzaju technologii - od sieci komputerowych po kamery drogowe.

Aby korzystać z sygnałów taktowania GPS, często używany jest serwer czasu GPS. Te urządzenia używają NTP (Network Time Protocol) do dystrybucji Źródło czasu GPS do wszystkich urządzeń w sieci NTP.

NTP regularnie sprawdza czas we wszystkich systemach w swojej sieci i odpowiednio je dostosowuje, jeśli dryfował do źródła oryginalnego źródła GPS.

Ponieważ GPS jest dostępny w dowolnym miejscu na świecie, zapewnia on bardzo przydatne źródło czasu dla wielu technologii i aplikacji zapewniających, że wszystko, co jest zsynchronizowane ze źródłem taktowania GPS, pozostanie tak dokładne, jak to tylko możliwe.

Pojedynczy Serwer NTP GPS potrafi zsynchronizować setki i tysiące urządzeń, w tym routery, komputery i inny sprzęt, zapewniając, że cała sieć działa idealnie skoordynowany czas.

Nadchodząca pogoda kosmiczna może wpływać na urządzenia GPS, w tym nawigację satelitarną i GPS serwerów czasu NTP.

Podczas gdy wielu z nas musiało radzić sobie z ekstremalną pogodą ostatniej zimy, kolejne burze są już w drodze - tym razem z kosmosu.

Flary słoneczne występują regularnie na powierzchni Słońca. Podczas gdy naukowcy nie są całkowicie pewni, co je powoduje, wiemy dwie rzeczy na temat rozbłysków słonecznych: - mają charakter cykliczny - i są związane z aktywności plam słonecznych.

Przez ostatnie jedenaście lat aktywność słoneczna plam słonecznych - małe ciemne zagłębienia, które pojawiają się na powierzchni Słońca - była bardzo minimalna. Ale ten jedenastoletni cykl dobiegł końca, a pod koniec zeszłego roku nastąpił wzrost ilości plam słonecznych, co oznacza, że ​​2010 będzie rokiem zdumiewającym zarówno dla plam słonecznych, jak i rozbłysków słonecznych.

Ale nie ma potrzeby martwić się o to, że zostaną wzniesieni przez wybuchy słoneczne, ponieważ te wybuchy gorących gazów, które rozbłyskują ze Słońca, nigdy nie sięgają wystarczająco daleko, by dotrzeć do Ziemi, ale mogą nas wpływać na różne sposoby.

Rozbłyski słoneczne są wybuchami energii i jako takie emitują promieniowanie i cząstki o wysokiej energii. Na Ziemi jesteśmy chronieni przez te wybuchy energii i promieniowania przez ziemskie pole magnetyczne i jonosferę, jednak komunikacja satelitarna nie jest i może to prowadzić do kłopotów.

Podczas gdy efekt promieniowania rozbłysków słonecznych jest bardzo słaby, może spowolnić i odbijać fale radiowe podczas podróży przez jonosferę w kierunku Ziemi. Ta interferencja może powodować satelity GPS w szczególności ekstremalnych problemów, ponieważ są one uzależnione od dokładności w celu dostarczenia informacji nawigacyjnych.

Chociaż efekty rozbłysków słonecznych są łagodne, możliwe jest, że urządzenia GPS napotkają krótkie okresy braku sygnału, a także problem niedokładnych sygnałów, co oznacza, że ​​informacja o postawie może stać się zawodna.

Dotyczy to nie tylko nawigacji, ponieważ system GPS jest używany przez setki tysięcy sieci komputerowych jako źródło niezawodnego czasu.

Podczas gdy najbardziej oddany GPS serwery czasu powinien być w stanie poradzić sobie z okresami niestabilności, nie tracąc precyzji, ponieważ zmartwieni administratorzy sieci, którzy nie chcą iść do pracy, aby znaleźć swoje systemy, które uległy awarii z powodu braku synchronizacji, mogą chcieć rozważyć użycie radiowego sieciowego serwera czasu, który wykorzystuje transmisję takie jak MSF lub WVBB.

Podwójne serwery czasu NTP (Network Time Protocol) są również dostępne, które mogą odbierać zarówno radio, jak i GPS, zapewniając, że źródło czasu jest zawsze stale dostępne.

Każdy administrator sieci powie Ci, jak ważne synchronizacja czasu jest dla nowoczesnej sieci komputerowej. Komputery polegają na czasie niemal we wszystkim, szczególnie w dzisiejszym świecie handlu online i komunikacji globalnej, gdzie niezbędna jest dokładność.

Niepowodzenie w dokładnym synchronizowaniu komputerów może prowadzić do różnego rodzaju problemów: utraty danych, luk w zabezpieczeniach, niemożności przeprowadzenia czasochłonnych transakcji i trudności w debugowaniu może być spowodowane brakiem lub niewystarczającą wystarczającą synchronizacją czasu.

Jednak zapewnienie, że każdy komputer w sieci ma dokładnie ten sam czas, jest proste dzięki dwóm technologiom: zegarowi atomowemu i zegarowi NTP serwer (Network Time Protocol).

Zegary atomowe są niezwykle dokładnymi chronometrami. Mogą utrzymywać czas i nie dryfować nawet o jedną sekundę od tysięcy lat i właśnie ta dokładność umożliwiła zastosowanie technologii i aplikacji, takich jak nawigacja satelitarna, handel online i GPS.

Synchronizacja czasu w sieciach komputerowych jest kontrolowana przez serwer czasu sieciowego, nazywany zwykle serwerem NTP po protokole synchronizacji czasu, którego używa, Network Time Protocol.
Jeśli chodzi o wybór serwera czasu, tak naprawdę istnieją tylko dwa prawdziwe typy - referencje radiowe Serwer czasu NTP oraz NTP serwer czasu GPS.

Radiowe serwery czasu odniesienia odbierają czas z transmisji długofalowej transmitowanej przez laboratoria fizyki, takie jak NIST w Ameryce Północnej lub NPL w UK. Transmisje te można często odbierać w całym kraju pochodzenia (i poza nim), chociaż lokalna topografia i zakłócenia od innych urządzeń elektrycznych mogą zakłócać sygnał.

GPS serwery czasu, z drugiej strony, używaj sygnału nawigacji satelitarnej transmitowanego z satelitów GPS. Transmisje GPS są generowane przez zegary atomowe na satelitach, dzięki czemu są bardzo dokładnym źródłem czasu, podobnie jak zegar atomowy generowany w czasie nadawanym przez laboratoria fizyki.

Poza wadą konieczności posiadania anteny na dachu (GPS działa przez linię wzroku, tak, że niezbędny jest czysty widok nieba), GPS można uzyskać dosłownie wszędzie na świecie.

Zarówno jako rodzaje serwera czasu może dostarczyć dokładnego źródła niezawodnego czasu na decyzję, który typ serwera czasu powinien być oparty na dostępności sygnałów długofalowych lub czy można zainstalować antenę GPS na dachu.

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.

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.

Po latach kłótni i niepewności, europejski odpowiednik GPS (Global Positioning System) wreszcie zaczyna nabierać kształtu. Europejski system Galileo, który uzupełni obecny system USA, jest o krok bliżej ukończenia.

Galileo, który będzie pierwszym operacyjnym globalnym systemem nawigacji satelitarnej (GNSS) poza Stanami Zjednoczonymi, będzie dostarczać informacje o położeniu dla nawigacji satelitarnej i informacji o czasie dla Serwery NTP GPS (Network Time Protocol).

System, zaprojektowany i wyprodukowany przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) i Unię Europejską (UE), a także działający, powinien poprawić dostępność i dokładność sygnałów czasowych i nawigacyjnych przesyłanych z kosmosu.

System ten był zawzięty w politycznym sporze i niepewności od momentu jego powstania prawie dziesięć lat temu. Zastrzeżenia ze strony USA, że utracą zdolność do wyłączenia GPS w czasach potrzeb wojskowych; i ograniczenia ekonomiczne w całej Europie oznaczały, że projekt był kilkakrotnie prawie odkładany na półkę.

Jednak pierwsze cztery satelity są sfinalizowane w laboratorium w południowej Anglii. Te satelity walidujące orbitę (IOV) stworzą mini konstelację na niebie i udowodnią koncepcję Galileo, przekazując pierwsze sygnały, aby system europejski mógł stać się rzeczywistością.

Reszta sieci satelitarnej powinna nastąpić wkrótce po. Galileo powinien ostatecznie obejmować ponad 30, co oznacza, że ​​użytkownicy systemów nawigacji satelitarnej GPS serwery czasu NTP powinni otrzymać szybsze poprawki, aby móc zlokalizować swoje pozycje z błędem jednego metra w porównaniu z obecnym błędem tylko pięciu GPS.

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.

Dedykowany serwer czasu NTP urządzenia są najłatwiejszą, najdokładniejszą, niezawodną i bezpieczną metodą otrzymywania źródła UTC time (Coordinated Universal Time) do synchronizacji sieci komputerowej.

Serwerów NTP (Network Time Protocol) działają poza firewallem i nie są uzależnione od Internetu, co oznacza, że ​​są bardzo bezpieczne i nie są podatne na szkodliwych użytkowników, którzy w przypadku internetowych źródeł czasu mogą używać sygnałów klienta NTP jako metody dostępu do sieci lub przeniknąć do ściany ogniowej.

Dedykowany serwer NTP otrzyma również kod czasu bezpośrednio z zegara atomowego, co czyni go serwerem czasu 1, w odróżnieniu od serwerów czasu w czasie rzeczywistym, które są serwerami czasowymi 2, czyli pobierają czas z serwera warstwy 1, a więc nie są tak dokładne.

In przy użyciu serwera czasu NTP jest tylko jedna decyzja, którą należy podjąć, i tak należy odbierać sygnał czasu, a do tego są tylko dwie możliwości:

Pierwszym jest wykorzystanie standardowych transmisji radiowych transmitowanych przez krajowe laboratoria fizyki, takie jak NIST w USA lub w Wielkiej Brytanii NPL. Sygnały te (WWVB w USA, MSF w Wielkiej Brytanii) mają ograniczony zasięg, chociaż sygnał USA jest dostępny w większości rejonów Kanady i Alaski. Są jednak podatne na lokalną interferencję i topografię, podobnie jak inne sygnały radiowe długofalowe.

Alternatywą dla sygnału WWVB / MSF jest wykorzystanie sieci satelitarnej GPS (Global Positioning System). Zegary atomowe są wykorzystywane przez satelity GPS jako podstawa informacji nawigacyjnych wykorzystywanych przez odbiorniki satelitarne. Te zegary atomowe mogą być używane za pomocą Serwer czasu NTP wyposażony w antenę GPS.

Podczas gdy sygnał czasu GPS jest ściśle mówiąc nie UTC - jest to 17 sekund po tym, jak sekundy przestępne nigdy nie zostały dodane do czasu GPS (ponieważ satelity są nieosiągalne), ale NTP może to wyjaśnić (po prostu dodając 17 całe sekundy). Zaletą GPS jest to, że jest dostępny w dowolnym miejscu na świecie, tak długo, jak antena GPS ma dobry widok na niebo.

Dostępne są również systemy pojedynków, które mogą wykorzystywać oba typy sygnałów.

GPS (Globalny System Pozycjonowania) systemy zrewolucjonizowały nawigację dla pilotów, marynarzy i kierowców. Prawie każdy nowy samochód jest sprzedawany z już zainstalowanym wbudowanym systemem nawigacji satelitarnej, a podobne odłączalne urządzenia sprzedają się w milionach.

Jednak system GPS jest narzędziem wielofunkcyjnym, głównie dzięki technologii, którą wykorzystuje do dostarczania informacji nawigacyjnych. Każdy satelita GPS zawiera zegar atomowy który sygnał jest używany do triangulacji informacji o położeniu.

GPS działa już od późnych 1970-ów, ale dopiero w 1983-ie przestał być czysto narzędziem wojskowym i został otwarty, aby umożliwić swobodny dostęp do komercyjnego miejsca po przypadkowym zestrzeleniu pasażerskiego samolotu pasażerskiego.

Aby wykorzystać system GPS jako punkt odniesienia, a Zegar GPS or Serwer czasu GPS jest wymagane. Urządzenia te zwykle polegają na protokole czasu NTP (Network Time Protocol) w celu dystrybucji sygnału czasu GPS, który dociera za pośrednictwem anteny GPS.

Czas GPS nie jest taki sam jak czas UTC (Coordinated Universal Time), który jest zwykle używany NTP do synchronizacji czasu za pośrednictwem transmisji radiowych lub internetu. Czas GPS początkowo zgadzał się z czasem UTC w 1980, ale był to czas, w którym do UTC dodano sekundy przestępne, aby przeciwdziałać zmianom obrotu Ziemi, jednak zegary satelitarne na pokładzie są korygowane, aby zrekompensować różnicę między czasem GPS a czasem UTC, czyli 17seconds, od 2009.

Korzystając z Serwer czasu GPS cała sieć komputerowa może być zsynchronizowana w ciągu kilku milisekund UTC, zapewniając, że wszystkie komputery są bezpieczne i mogą skutecznie radzić sobie z transakcjami wrażliwymi na czas.