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.

Po ustawieniu zegarka na prawdopodobnie zegar mówiący lub czas w Internecie, czy zastanawiałeś się kiedyś, kto to jest, który ustawia te zegary i sprawdza, czy są one dokładne?

Nie ma jednego głównego zegara używanego do pomiaru czasu na świecie, ale istnieje konstelacja zegarów, które są używane jako podstawa do uniwersalnego systemu pomiaru czasu, znanego jako UTC (Coordinated Universal Time).

UTC pozwala wszystkim światowym sieciom komputerowym i innym technologiom rozmawiać ze sobą w doskonałej synchronizacji, która jest niezbędna w nowoczesnym świecie handlu internetowego i globalnej komunikacji.

Ale jak już wspomniano, kontrolowanie UTC nie odbywa się do jednego głównego zegara, a zamiast tego poważnie bardzo precyzyjne zegary atomowe z różnych krajów współpracują ze sobą, aby wytworzyć źródło taktowania, które jest oparte na czasie, który im wszystkim opowiadamy.

Te chronometrażyści UTC obejmują tak znaczące organizacje jak Amerykański Narodowy Instytut Standardów i Czasu (NIST) oraz brytyjskie krajowe laboratorium fizyczne (NPL) wśród innych.

Organizacje te nie tylko pomagają zapewnić, że UTC jest tak dokładne, jak to tylko możliwe, ale również zapewniają źródło czasu UTC dostępne dla światowych sieci komputerowych i technologii.

Aby otrzymać czas od tych organizacji, Serwer czasu NTP (Network Time Server) jest wymagany. Urządzenia te odbierają transmisje z miejsc takich jak NIST i NPL za pomocą transmisji fal długich. The Serwer NTP następnie dystrybuuje sygnał taktowania w sieci, dostosowując indywidualne zegary systemowe, aby zapewnić, że są one tak dokładne dla UTC, jak to możliwe.

Pojedynczy dedykowany serwer NTP może zsynchronizować sieć komputerową złożoną z setek, a nawet tysięcy maszyn, a dokładność sieci bazującej w czasie UTC z transmisji NIST i NPL również będzie bardzo precyzyjna.

Sygnał taktowania NIST jest znany jako WWVB i jest nadawany z Boulder Colorado w sercu USA, podczas gdy brytyjski sygnał NPL jest nadawany w Cumbrii na północy Anglii i jest znany jako MSF - inne kraje mają podobne systemy, w tym DSTransmisja sygnału F z Frankfurtu w Niemczech.

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.

Zegary atomowe są bez wątpienia najdokładniejszymi fragmentami czasu na powierzchni planety. W rzeczywistości dokładność zegara atomowego nieporównywalna z jakimkolwiek innym chronometrem, zegarem czy zegarem.

Choć zegar atomowy nie straci nawet sekundy w ciągu tysięcy lat, przeciętny cyfrowy zegarek może stracić sekundę w ciągu zaledwie kilku dni, co po kilku tygodniach lub miesiącach będzie oznaczać, że zegarek działa wolno lub szybko o kilka minut.

To samo można powiedzieć o zegarze systemowym, który steruje komputerem, a jedyną różnicą jest to, że komputery polegają na czasie znacznie silniej niż my sami.

Prawie wszystko, co robi komputer, polega na sygnaturach czasowych, od zapisywania pracy, po aplikacje, debugowanie, a nawet e-maile są zależne od znaczników czasu, co może stanowić problem, jeśli zegar na komputerze działa zbyt szybko lub wolno, ponieważ często występują błędy. zwłaszcza jeśli komunikujesz się z innym komputerem lub urządzeniem.

Na szczęście większość komputerów PC jest łatwo zsynchronizowana z zegarem atomowym, co oznacza, że ​​mogą być dokładne, ponieważ te potężne urządzenia pozwalają na zachowanie czasu, więc wszelkie zadania wykonywane przez komputer mogą być w doskonałej synchronizacji z każdym urządzeniem, z którym się komunikujesz.

W większości systemów operacyjnych na komputery PC wbudowany protokół (NTP) umożliwia komunikację komputera z serwerem czasu połączonym z zegarem atomowym. W większości wersji systemu Windows jest to dostępne poprzez ustawienie daty i czasu (podwójne kliknięcie zegara w prawym dolnym rogu).

Jednak w przypadku komputerów lub sieci biznesowych, które wymagają bezpiecznej i dokładnej synchronizacji czasu, serwery czasu online są po prostu mało bezpieczne i wystarczająco dokładne, aby zapewnić, że twoja sieć nie jest podatna na wady bezpieczeństwa.

Jednakże, Serwery czasu NTP które otrzymują czas bezpośrednio z zegarów atomowych, które mogą synchronizować całe sieci. Urządzenia te otrzymują rozsyłany znacznik czasu dystrybuowany przez krajowe laboratoria fizyczne lub za pośrednictwem sieci satelitarnej GPS.

Serwerów NTP umożliwić całej sieci wszystkim dokładnie dokładnie zsynchronizowany czas, który jest tak dokładny i bezpieczny, jak to tylko możliwe.

Zegary atomowe Są to niedoceniane technologie, które zrewolucjonizowały sposób, w jaki żyjemy i pracujemy, i stworzyliśmy technologie, które bez nich byłyby niemożliwe.

Nawigacja satelitarna, telefony komórkowe, GPS, Internet, kontrola ruchu lotniczego, sygnalizacja świetlna, a nawet kamery CCTV są zależne od ultra precyzyjny pomiar czasu zegara atomowego.

Dokładność zegara atomowego jest nieporównywalna z innymi urządzeniami utrzymującymi czas, ponieważ nie dryfują nawet przez sekundę od setek tysięcy lat.

Ale zegary atomowe są dużymi wrażliwymi urządzeniami, które potrzebują zespołu doświadczonych techników i optymalnych warunków, takich jak te znajdujące się w laboratorium fizyki. Jak więc wszystkie te technologie korzystają z wysokiej precyzji zegara atomowego?

Odpowiedź jest dość prosta: kontrolery zegarów atomowych, zwykle krajowe laboratoria fizyki, nadają za pośrednictwem fal radiowych sygnały czasu, które wytwarzają ich ultra dokładne zegary.

Aby odbierać te sygnały czasu, serwery korzystające z protokołu synchronizacji czasu NTP (Network Time Protocol) są wykorzystywane do odbierania i dystrybucji tych znaczników czasu.

Serwery czasu NTP, często określane jako sieciowe serwery czasu, są bezpieczną i dokładną metodą zapewnienia, że ​​każda technologia wykonuje dokładne zegary atomowe. Te urządzenia do synchronizacji czasu mogą synchronizować pojedyncze urządzenia lub całe sieci komputerów, routerów i innych urządzeń.

Serwery NTP, które używają sygnałów GPS do odbierania czasu z satelitów z zegarem atomowym, są również powszechnie używane. Te GPS serwerów czasu NTP są tak dokładne, jak te, które otrzymują czas z laboratoriów fizyki, ale wykorzystują słabszy, liniowy sygnał GPS jako źródło.

GPS nie jest jedyną technologią zależną od zegarów atomowych. Wysoki poziom dokładności dostarczany przez zegary atomowe są wykorzystywane w innych kluczowych technologiach, które bierzemy za pewnik każdego dnia.

Kontrola ruchu lotniczego Nie tylko wszystkie samoloty i samoloty są teraz wyposażone w GPS, aby umożliwić pilotom i personelowi naziemnemu poznanie ich dokładnej lokalizacji, ale zegary atomowe są również używane przez kontrolerów ruchu lotniczego, którzy potrzebują precyzyjnych i dokładnych pomiarów oraz czasu między samolotami.

Światła drogowe i systemy ograniczające drogi - Sygnalizacja świetlna to inny system, który opiera się na taktowaniu zegara atomowego. Dokładność i synchronizacja są niezbędne dla systemów sygnalizacji świetlnej, ponieważ niewielkie błędy synchronizacji mogą prowadzić do śmiertelnych wypadków.

Kamery przeciążeniowe i inne systemy, takie jak parkometry, również wykorzystują zegary atomowe jako podstawę ich pomiaru czasu, ponieważ zapobiega to wszelkim problemom prawnym przy wydawaniu kar.

CCTV - Telewizja przemysłowa to kolejny duży użytkownik zegarów atomowych. Kamery CCTV są często wykorzystywane w walce z przestępczością, ale jako dowód są nieskuteczne w sądzie, chyba że informacje dotyczące czasu na kamerach CCTV mogą być udowodnione. Nieprzestrzeganie tego może doprowadzić do tego, że przestępcy uciekną przed ściganiem, ponieważ pomimo identyfikacji dokonanej przez kamerę, dowód, że był w czasie i dniu przestępstwa, nie może zostać wyjaśniony bez dokładności i synchronizacji.

Internet - Wiele aplikacji, które teraz powierzamy internetowi, jest możliwe tylko dzięki zegarom atomowym. Handel online, bankowość internetowa, a nawet domy aukcyjne online wymagają dokładnego i zsynchronizowanego czasu.

Wyobraź sobie, że bierzesz oszczędności ze swojego konta bankowego i odkrywasz, że możesz je wycofać, ponieważ inny komputer ma wolniejszy zegar lub wyobrazić sobie licytowanie na stronie aukcji internetowej tylko po to, aby Twoja oferta została odrzucona przez licytację, która pojawiła się przed tobą, ponieważ została wykonana na komputer z wolniejszym zegarem.

Używanie zegarów atomowych jako źródła czasu jest stosunkowo proste dla wielu technologii. Sygnały radiowe, a nawet transmisje GPS mogą być wykorzystywane jako źródło czasu atomowego i dla systemów komputerowych, protokół NTP (Network Time Protocol) zapewni idealnie zsynchronizowane sieci dowolnej wielkości. Dedykowane Serwery czasu NTP są używane na całym świecie w technologiach i aplikacjach wymagających precyzyjnego czasu.

Zegary atomowe są najdokładniejszymi urządzeniami do pomiaru czasu, znanymi człowiekowi. Jego dokładność jest nieporównywalna z innymi zegarami i chronometrami, podczas gdy nawet najbardziej wyrafinowany zegar elektroniczny będzie dryfował o sekundę co tydzień lub dwa, najbardziej nowoczesne zegary atomowe może działać przez tysiące lat i nie stracić nawet ułamka sekundy.

Dokładność zegara atomowego zależy od tego, co jest podstawą pomiaru czasu. Zamiast polegać na elektronicznym prądzie płynącym przez kryształ jak zegar elektroniczny, zegar atomowy wykorzystuje przemianę nadsubtelną atomu w dwóch stanach energetycznych. Choć może to brzmieć skomplikowanie, jest to po prostu niewiarygodny pogłos, który "tyka" ponad 9 miliard razy na sekundę, co sekundę.

Ale dlaczego taka dokładność jest naprawdę potrzebna i jakich technologii używają zegary atomowe?

Analizując technologie wykorzystujące zegary atomowe, widzimy, dlaczego tak wysoki poziom dokładności jest wymagany.

GPS - nawigacja satelitarna

Nawigacja satelitarna to obecnie ogromny przemysł. Będąc już tylko technologią dla wojska i lotników, nawigacja satelitarna GPS jest obecnie wykorzystywana przez użytkowników dróg na całym świecie. Jednak informacje nawigacyjne dostarczane przez systemy nawigacji satelitarnej, takie jak GPS, zależą wyłącznie od dokładności zegarów atomowych.

GPS działa poprzez triangulację kilku sygnałów taktowania, które są rozmieszczone z zegarów atomowych na satelitach GPS. Po ustaleniu, kiedy sygnał taktowania został zwolniony z satelity, odbiornik nawigacji satelitarnej może po prostu odległy od satelity i za pomocą wielu sygnałów obliczyć, gdzie znajduje się na świecie.

Ze względu na to, że te sygnały czasowe poruszają się z prędkością światła, tylko jedna sekunda niedokładności w sygnale taktowania może doprowadzić do tego, że informacja o pozycji jest oddalona o tysiące mil. To jest świadectwo dokładności Zegary atomowe GPS że obecnie odbiornik nawigacji satelitarnej ma dokładność do pięciu metrów.

Zegar atomowy nie jest najnowszym wynalazkiem. Opracowany w 1950 tradycyjny zegar atomowy na bazie cezu zapewnia nam dokładny czas od pół wieku.

. zegar atomowy cezu stał się podstawą naszego czasu - dosłownie. The Międzynarodowy system jednostek (SI) definiują sekundę jako pewną liczbę oscylacji atomu cezu, a zegary atomowe regulują wiele technologii, z których korzystamy na co dzień: Internet, nawigacja satelitarna, kontrola ruchu lotniczego i sygnalizacja świetlna, aby wymienić tylko kilka.

Jednak ostatnie postępy w optycznych zegarach kwantowych, które wykorzystują pojedyncze atomy metali, takich jak aluminium czy stront, są tysiące razy dokładniejsze niż tradycyjne zegary atomowe. Aby to ująć, najlepszy zegar atomowy cezu używany przez instytuty takie jak NIST (Narodowy Instytut Standardów i Czasu) lub NPL (National Physical Laboratory) do zarządzania globalną skalą światową UTC (Skoordynowany Czas Uniwersalny), z dokładnością do jednej sekundy za każdy 100 milionów lat. Jednak te nowe kwantowe zegary optyczne są dokładne co sekundę co XUM miliarda lat - prawie tak długo, jak Ziemia jest stara.

Dla większości ludzi ich jedyne spotkanie z zegarem atomowym odbiera swój sygnał czasu to sieciowy serwer czasu or Urządzenie NTP (Network Time Protocol) w celu synchronizacji urządzeń i sieci oraz te atomowe sygnały zegarowe są generowane przy użyciu zegarów cezowych.

Dopóki światowi naukowcy nie zgodzą się na pojedynczy atom, który zastąpi cez i pojedynczy projekt zegara do utrzymania UTC, nikt z nas nie będzie w stanie wykorzystać tej niewiarygodnej dokładności.

Podobnie jak w przypadku zaawansowanej technologii komputerowej, która wydaje się wykładniczo zwiększać możliwości każdego roku, zegary atomowe również wydają się drastycznie zwiększać swoją dokładność z roku na rok.

Teraz, ci pionierzy technologii zegara atomowego, Amerykański Narodowy Instytut Standardów Czasowych (NIST), ogłosili, że udało im się wyprodukować zegar atomowy z dokładnością dwukrotnie większą niż w przypadku zegarów, które były wcześniej używane.

Zegar opiera się na pojedynczym atomie glinu, a NIST twierdzi, że może pozostać dokładny bez utraty sekundy w ciągu 3.7 miliarda lat (mniej więcej tyle samo czasu, ile życie istniało na Ziemi).

Poprzedni najdokładniejszy zegar został opracowany przez niemiecki Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) i był zegarem optycznym opartym na atomie strontu i był dokładny do sekundy od ponad miliarda lat. Ten nowy zegar atomowy NIST jest również zegarem optycznym, ale bazuje na atomach glinu, co według badań NIST z tym zegarem jest znacznie dokładniejsze.

Zegary optyczne wykorzystują lasery do zatrzymywania atomów i różnią się od tradycyjnych zegarów atomowych wykorzystywanych przez sieci komputerowe Serwerów NTP (Network Time Protocol) i inne technologie oparte na zegarach fontannowych. Te tradycyjne zegary fontannowe nie tylko używają cezu jako atomu czasu, ale zamiast laserów wykorzystują super chłodzone ciecze i odkurzacze do kontrolowania atomów.

Dzięki pracy NIST, PTB i Wielkiej Brytanii NPL (National Physical Laboratory) zegary atomowe nadal postępują w postępie geometrycznym, jednak te nowe optyczne zegary atomowe oparte na atomach takich jak aluminium, rtęć i stront są dalekie od wykorzystania jako podstawa do UTC (Skoordynowany czas uniwersalny).

UTC jest sterowane konstelacją zegarowych fontann cezowych, które mimo że są dokładne do sekundy w 100,000, są zdecydowanie mniej precyzyjne niż te zegary optyczne i bazują na technologii sprzed pięćdziesięciu lat. I niestety, dopóki światowa społeczność naukowa nie zgodzi się na to, by projekt atomów i zegarów był używany na całym świecie, te precyzyjne zegary atomowe pozostaną jedynie grą społeczności naukowej.

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.