Od nawigacji satelitarnej po Serwer czasu NTPzegary atomowe są używane na całym świecie.

Wszyscy jesteśmy przyzwyczajeni do naszych zegarków i zegarów działających minutę lub dwie szybko lub wolno. Jednak ta dziwna minuta nie wpływa zbytnio na nasze życie i możemy przetrwać. Jednak w przypadku niektórych technologii i aplikacji potrzebna jest znacznie większa dokładność. Zegary atomowe są najbardziej precyzyjnym urządzeniem do utrzymywania czasu na ziemi. Zostały one wynalezione ponad pięćdziesiąt lat temu, kiedy odkryto, że oscylacje pewnych atomów na poszczególnych poziomach energii nigdy się nie zmieniły i wibrują z tak wysoką częstotliwością (ponad X try trykiona razy na sekundę dla cezu).

Nowoczesne zegary atomowe są tak dokładne, że nie stracą tyle co sekundę w ciągu 100 milionów lat, ale kto na ziemi wymagałby takiej dokładności? Zegary atomowe stanowią podstawę wielu nowoczesnych zastosowań i technologii, a także pomagają w zrozumieniu fizycznego wszechświata.

Zegary atomowe stanowią podstawę systemu nawigacji satelitarnej GPS, którego używamy w naszych samochodach. Sygnały z zegarów atomowych na pokładzie satelitów są wykorzystywane do precyzyjnego pozycjonowania. Można to zrobić tylko z powodu bardzo precyzyjnej natury sygnałów czasu. Jedna sekunda niedokładności a Zegar GPS Mogłoby zobaczyć dane wyjściowe przez 100,000 km, ponieważ światło może jechać tak daleko w tym czasie.

Zegary atomowe były również używane jako metoda testowania teorii przez Einsteina i innych. Za pomocą zegarów atomowych możemy dokładnie zmierzyć grawitację i jej wpływ na czas. Nowoczesne zegary są tak dokładne, że naukowcy mogą nawet zmierzyć różnicę w grawitacji (a tym samym czasie) w każdym kolejnym calu nad powierzchnią ziemi. Mogą być również używane do pomiaru wolno poruszających się procesów, takich jak dryf kontynentalny lub niewielkie zmiany obrotu Ziemi.

Inne zastosowania, w których niezbędna jest dokładność, również opierają się na zegarach atomowych, takich jak kontrola ruchu lotniczego, gdzie dokładny charakter umożliwia bezpieczne monitorowanie ruchu lotniczego. Systemy ruchu drogowego, takie jak sygnalizacja świetlna, są coraz częściej za pomocą serwerów czasu podłączony do zegarów atomowych, aby zapewnić doskonałą synchonizację. Nawet internet Internet opiera się na zegarkach atomowych, szczególnie gdy jest używany do transakcji czasowych, takich jak bankowość, handel akcjami i udziałami, a nawet rezerwacja miejsc online. Bez dokładności w czasie takie aplikacje nie byłyby możliwe, ponieważ mogłyby wystąpić błędy, takie jak podwójne rezerwacje miejsc, akcje sprzedane przed ich zakupem.

Sieć komputerowa synchronizuj z zegarami atomowymi za pomocą sieciowych serwerów czasu. Często te urządzenia używają protokół NTP i odbierać atomowy czas zegarowy z systemu GPS lub z transmisji radiowej. Serwery czasu NTP monitorują i dostosowują wszystkie zegary na urządzeniach w sieci komputerowej w celu dopasowania czasu atomowego zegara.

Serwer czasu NTP jest bardzo źle rozumianym elementem wyposażenia. Są to dość proste urządzenia w tym sensie, że są używane do celów synchronizacji czasu, odbierając zewnętrzne źródło czasu, które następnie dystrybuowane jest w sieci komputerowej za pomocą NTP (Network Time Protocol).

Jednak z mnóstwem "wolnych" serwerów czasu dostępnych w Internecie wielu administratorów sieci podejmuje decyzję, że serwery czasu NTP nie są niezbędnymi urządzeniami i że ich sieć może się bez nich obyć. Istnieje jednak ogromna liczba pułapek polegających na poleganiu na Internecie jako czasie odniesienia; Laboratorium fizyki Microsoft i USA NIST (Narodowy Instytut Standardów i Czasu) bardzo polecam zewnętrzne serwery czasu NTP raczej niż dostawcy internetu.

Oto co Microsoft mówi:
"Zdecydowanie zalecamy skonfigurowanie autorytatywnego serwera czasu do zbierania czasu ze źródła sprzętowego. Po skonfigurowaniu autorytatywny serwer czasu do synchronizacji z internetowym źródłem czasu, nie ma uwierzytelniania. "

Uwierzytelnianie to środek bezpieczeństwa wdrażany przez NTP w celu zapewnienia, że ​​wysyłany sygnał czasu pochodzi z miejsca, z którego twierdzi, że pochodzi. Innymi słowy, uwierzytelnianie jest pierwszą linią obrony w zakresie ochrony przed złośliwymi użytkownikami. Są też inne problemy związane z bezpieczeństwem korzystania z Internetu jako źródła czasu, ponieważ jakakolwiek komunikacja ze źródłem czasu w Internecie będzie wymagać pozostawienia otwartego portu TCP / IP w zaporze ogniowej, co może być również manipulowane przez złośliwych użytkowników.

NIST też rozpoznaje znaczenie serwera czasu NTP systemy do zapobiegania i wykrywania zagrożeń bezpieczeństwa w swoim Przewodniku po zarządzaniu dziennikami bezpieczeństwa komputera, które sugerują:
"Organizacje powinny w miarę możliwości wykorzystywać technologie synchronizacji czasu, takie jak serwery NTP (Network Time Protocol), aby zapewnić spójność zegarów źródeł logów".

synchronizacja czasu ma kluczowe znaczenie dla wielu aplikacji, które obecnie wykonujemy w Internecie; bankowość internetowa, rezerwacja online, a nawet aukcje online wymagają synchronizacji czasu w sieci.

Niewykonanie odpowiedniej synchronizacji serwerów oznacza, że ​​wiele z tych aplikacji byłoby niemożliwe do osiągnięcia; rezerwacje miejsc mogą być sprzedawane więcej niż raz, niższe stawki mogą wygrać aukcje internetowe i będzie można wypłacić ci dwa razy oszczędności na życie z banku, jeśli nie mają odpowiedniej synchronizacji (nie dla banku).

Nawet sieci komputerowe, które nie są zależne od transakcji wrażliwych na czas, również muszą być odpowiednio zsynchronizowane, ponieważ wykrycie błędów lub ochrona systemu przed złośliwymi atakami może być prawie niemożliwa, jeśli znaczniki czasu różnią się na różnych komputerach w sieci. .

Wiele organizacji decyduje się na użycie serwery czasu w Internecie jako źródło UTC (Coordinated Universal Time) - globalnej skali czasu sterowanej zegarem atomowym. Chociaż istnieje wiele problemów związanych z bezpieczeństwem, takich jak pozostawienie dziury w zaporze ogniowej do komunikowania się z serwerem czasu i braku uwierzytelnienia dla protokołu synchronizacji czasu NTP (Network Time Protocol).

Jednakże, mówiąc, że wielu administratorów sieci nadal decyduje się na używanie serwerów czasu online jako źródła UTC niezależnie od wpływu na bezpieczeństwo, chociaż istnieją inne problemy, o których powinni wiedzieć administratorzy. W Internecie istnieją dwa rodzaje serwerów czasu - warstwa 1 i warstwa 2. Serwery 1 Stratum otrzymują sygnał czasu bezpośrednio z zegara atomowego, podczas gdy serwery warstwy 2 odbierają sygnał czasu z serwera warstwy 1. Większość internetowych serwerów 1 jest zamknięta - niedostępna dla większości administratorów i może występować pewien brak precyzji w korzystaniu z serwera warstwy 2.

Aby uzyskać najbardziej dokładne, bezpieczne i dokładne informacje o czasie zewnętrzne serwery czasu NTP są najlepszą opcją, ponieważ są to urządzenia XUMUMX warstwy, które mogą synchronizować setki maszyn w sieci z dokładnie tym samym czasem UTC.

Mierzenie upływu czasu było zaabsorbowaniem ludzi od zarania cywilizacji. Mówiąc ogólnie, pomiar czasu wymaga użycia pewnej formy powtarzalnego cyklu, aby określić, ile czasu minęło. Tradycyjnie ten powtarzalny cykl opiera się na ruchu niebios, takim jak dzień będący rewolucją Ziemi, miesiącem będącym całkowitą orbitą Ziemi przez księżyc i rokiem, który jest ziemską orbitą Słońca.

W miarę postępu naszej technologii byliśmy w stanie mierzyć czas w mniejszych i mniejszych przyrostach od zegarów słonecznych, które pozwalały nam liczyć godziny, mechaniczne zegary, które pozwalają nam monitorować minuty, elektroniczne zegary, które pozwalają, po raz pierwszy dokładnie zapisują sekundy do bieżących wiek zegarów atomowych, gdzie czas można zmierzyć do nanosekundy.

Wraz z rozwojem chronologii, która doprowadziła do technologii takich jak Zegary NTP, serwery czasu, zegary atomowe, satelity GPS i współczesna globalna komunikacja, to kolejna zagadka: kiedy zaczyna się dzień i kiedy się kończy.

Większość ludzi zakłada, że ​​dzień trwa 24 godzin i trwa od północy do północy. Jednak zegary atomowe ujawniły nam, że dzień nie jest 24 godzin i w rzeczywistości długość dnia zmienia się (i faktycznie rośnie stopniowo wraz z upływem czasu).

Po opracowaniu zegarów atomowych pojawił się telefon z wielu sektorów, który przedstawił globalną skalę czasową. Jeden używający ultra precyzyjna natura zegarów atomowych zmierzyć jego przejście, ale także ten, który uwzględnia obrót Ziemi. Nieuwzględnienie zmiennego charakteru długości dnia oznaczałoby, że statyczna skala czasu ostatecznie dryfowałaby z dniem powoli dryfującym w nocy.

Aby to zrekompensować, światowa globalna skala czasu, zwana UTC (skoordynowanym czasem uniwersalnym), ma dodane dodatkowe sekundy (sekundy przestępne), aby zapewnić, że nie ma dryfu. Czas UTC jest zachowywany przez konstelację atomowych zegarów i jest wykorzystywany przez współczesnych technologie takie jak serwer czasu NTP co zapewnia, że ​​sieci komputerowe działają dokładnie w tym samym dokładnym czasie.

Po sukcesie duńskich naukowców współpracujących z NIST (Narodowy Instytut Standardów i Czasu), który na początku bieżącego roku zaprezentował najdokładniejszy zegar atomowy na świecie; Niemiecki naukowiec wziął udział w wyścigu, aby zbudować najbardziej precyzyjny zegarek świata.

Badacze z Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) w Niemczech używają nowych metod spektroskopii do badania układów atomowych i molekularnych i mają nadzieję na opracowanie zegara opartego na pojedynczym atomie glinu.

most zegary atomowe używany do nawigacji satelitarnej (GPS) jako odniesienie dla sieci komputerowej Serwerów NTP a kontrola ruchu lotniczego tradycyjnie opiera się na atomie cezu. Jednak następna generacja zegarów atomowych, takich jak ta odkryta przez NIST, która jest uważana za dokładną w ciągu sekundy co 300 milionów lat, wykorzystuje atomy z innych materiałów, takich jak stront, które według naukowców mogą być potencjalnie bardziej dokładne niż cezu. .

Naukowcy z PTB zdecydowali się na użycie pojedynczych atomów aluminium i są przekonani, że są na najlepszej drodze do opracowania najdokładniejszego zegara i wierzą, że istnieje ogromny potencjał, aby takie urządzenie pomogło nam zrozumieć niektóre z bardziej skomplikowanych aspektów fizyki.

Obecne zbiory zegarów atomowych umożliwiają korzystanie z takich technologii, jak nawigacja satelitarna, kontrola ruchu lotniczego i synchronizacja czasu sieciowego Serwerów NTP ale uważa się, że zwiększenie dokładności następnej generacji zegarów atomowych może być wykorzystane do ujawnienia niektórych z bardziej enigmatycznych cech kwantowej nauki, takich jak teoria strun.

Naukowcy twierdzą, że nowe zegary zapewnią taką dokładność, że będą nawet w stanie zmierzyć niewielkie różnice w grawitacji w obrębie każdego centymetra nad poziomem morza.

Opowiadanie czasu może wydawać się obecnie prostą sprawą z liczbą urządzeń, które pokazują nam czas iz niewiarygodną dokładnością urządzeń takich jak zegary atomowe i Sieć serwerów czasu łatwo zrozumieć, w jaki sposób chronologia została przyjęta za pewnik.

Nanosekundowa dokładność, która napędza technologie, takie jak system GPS, kontrola ruchu lotniczego i Serwer NTP (Network Time Protocol) to długa droga od pierwszych kawałków, które zostały wynalezione i były napędzane ruchem słońca przez niebiosa.

Zegary słoneczne były rzeczywiście pierwszymi prawdziwymi zegarkami, ale najwyraźniej miały swoje wady - na przykład nie pracowały w nocy lub przy pochmurnej pogodzie, jednak umiejętność rzetelnego określenia czasu była całkowitą innowacją cywilizacji i pomogła bardziej zorganizowanym społeczeństwom.

Jednak poleganie na ciałach niebieskich, aby śledzić czas, tak jak robiliśmy to przez tysiące lat, nie okazałoby się być wiarygodną podstawą do pomiaru czasu, jaki odkryto dzięki wynalazkowi zegar atomowy.

Przed zegarami atomowymi zegary elektroniczne zapewniały najwyższy poziom dokładności. Zostały one wynalezione na przełomie ubiegłego stulecia i chociaż były one wielokrotnie bardziej niezawodne niż zegary mechaniczne, nadal dryfowały i traciły co sekundę lub dwa co tydzień.

Zegary elektroniczne działały przy użyciu oscylacji (wibracje pod energią) kryształów takich jak kwarc, jednak zegary atomowe wykorzystują rezonans pojedynczych atomów, takich jak cez, który jest tak dużą liczbą wibracji na sekundę, co czyni niesamowitą dokładność (nowoczesne zegary atomowe) nie dryfuj nawet o sekundę co 100 milionów lat).

Po odkryciu dokładności czasu tego rodzaju okazało się, że nasza tradycja używania rotacji Ziemi jako sposobu określania czasu nie była tak dokładna jak te zegary atomowe. Dzięki ich dokładności wkrótce odkryto, że obrót Ziemi nie był dokładny i spowalniałby i przyspieszał (w ciągu minuty) każdego dnia. Aby zrekompensować to światowa globalna skala czasowa UTC (Coordinated Universal Time) ma dodatkowe sekundy dodane do niego raz lub dwa razy w roku (sekundy przestępne).

Zegary atomowe stanowią podstawę UTC, z którego korzystają tysiące Serwerów NTP zsynchronizować sieci komputerowe z.

Chronologia - badanie czasu - zapewniło nauce i technologii kilka niewiarygodnych innowacji i możliwości. Od zegary atomowe, Serwerów NTP a system GPS, prawdziwa i dokładna chronologia zmieniła kształt świata.

Czas i sposób, w jaki jest liczony, był przedmiotem troski ludzkości od najwcześniejszych cywilizacji. Wcześni chronologowie spędzali czas na tworzeniu kalendarzy, ale okazało się, że jest to bardziej skomplikowane, niż pierwotnie wyobrażano sobie, ponieważ ziemia potrzebuje kwadransa dłużej niż 365 dni na orbitowanie Słońca.

Ustalenie odpowiedniej liczby dni przestępnych było jednym z pierwszych wyzwań, a kilka kalendarzy musiało być podejmowanych do czasu, aż nowoczesny kalendarz gregoriański zostanie przyjęty przez globus.

Jeśli chodzi o czas monitorowania na mniejszym poziomie, wielkie postępy poczyniły Galileo Galilei kto zbudowałby pierwszy zegar wahadłowy, gdyby tylko jego śmierć nie przerwała jego planów. Pendulum zostały ostatecznie wymyślone przez Christiaan Huygens i dostarczył pierwszy prawdziwy rzut dokładnego monitorowania czasu w ciągu dnia.

Następne kroki w chronologii nie mogłyby się jednak odbyć, dopóki nie będziemy lepiej rozumieć czas. niuton (Sir Isaac) miał pierwsze idee i miał pojęcie czas był absolutny "i płynął" w równym stopniu "dla wszystkich obserwatorów. Byłby to oczywisty pomysł dla Newtona, ponieważ wielu z nas uważa czas za niezmienny, ale taki był Einstein w swojej szczególnej teorii względności zaproponował, że w rzeczywistości czas nie był stały i byłby różny dla wszystkich obserwatorów.

Pomysły Einsteina okazały się słuszne, a jego model czasu i przestrzeni utorował drogę wielu współczesnym technologiom, które dziś uważamy za oczywiste, takie jak zegar atomowy.

Jednak chronologia na tym nie kończy, chronometrażyści nieustannie szukają sposobów zwiększenia dokładności przy użyciu nowoczesnych zegarów atomowych, tak precyzyjnych, że nie stracą ani sekundy w ciągu milionów lat.

Są też inne godne uwagi postacie we współczesnym świecie chronologii. Profesor David Mills z Uniwersytetu Delaware opracował protokół w 1980-ach, aby zsynchronizować sieci komputerowe.

Jego Network Time Protocol (NTP) jest obecnie używany w systemach komputerowych i sieciach na całym świecie Serwery czasu NTP, ZA Serwer NTP zapewnia, że ​​komputery po przeciwnych stronach kuli ziemskiej mogą działać dokładnie w tym samym czasie.

To jedna z najbardziej znanych ikon na świecie. Stojąc dumnie nad Izbami Parlamentu, Big Ben obchodzi swoje urodziny XUM. Jednak pomimo życia w epoce zegarów atomowych i Serwery czasu NTPJest to jeden z najczęściej używanych zegarków na świecie, w którym setki tysięcy Londyńczyków polegają na swoich dzwonkach, aby ustawić zegarki.

Big Ben to nazwa głównego dzwonka wewnątrz zegara, który tworzy ćwierćogodzinny dzwonek, ale dzwonek nie zaczął bić po pierwszym zegarze. Zegar zaczął utrzymywać czas na 31 May 1859, podczas gdy dzwon nie uderzył po raz pierwszy do lipca 11.

Niektórzy twierdzą, że dzwon dwanaście ton został nazwany po Sir Benjamin Hall Naczelny Komisarz Prac, który pracował nad projektem zegarowym (i podobno był człowiekiem o wielkim obwodzie). Inni twierdzą, że dzwon został nazwany po bokserze wagi ciężkiej Ben Caunt który walczył pod pseudonimem Big Ben.

Pięciotonowy mechanizm zegarowy działa jak gigantyczny zegarek i jest nawijany trzy razy w tygodniu. Jego dokładność, jeśli jest dostrojona przez dodanie lub usunięcie starych monet na wahadle, które są dość odległe od dokładności, że nowoczesne zegary atomowe i Serwer NTP systemy generują z dokładnością prawie nanosekundową.

Podczas gdy Big Ben jest zaufany przez dziesiątki tysięcy Londyńczyków, aby zapewnić dokładny czas, nowoczesny zegar atomowy jest używany przez miliony ludzi każdego dnia, nie zdając sobie z tego sprawy. Zegary atomowe są podstawą systemów nawigacji satelitarnej GPS, które mamy w naszych samochodach, a także zapewniają synchronizację Internetu za pomocą Serwer czasu NTP (Network Time Protocol).

Każda sieć komputerowa może być zsynchronizowana z zegarem atomowym za pomocą dedykowanego Serwer NTP. Te urządzenia odbierają czas z zegara atomowego, za pośrednictwem systemu GPS lub specjalistycznych transmisji radiowych.

Broń jądrowa, komputery, GPS, zegary atomowe i datowanie węglem - atomów jest znacznie więcej niż myślisz.

Od początku XX wieku ludzkość miała obsesję na punkcie atomów i drobiazgów naszego wszechświata. W dużej części pierwszej części ubiegłego wieku ludzkość miała obsesję na punkcie wykorzystania ukrytej mocy atomu, ujawnionej nam przez dzieło Alberta Einsteina i sfinalizowanej przez Roberta Oppenheimera.

Jednak nasza eksploracja atomu była znacznie większa niż sama broń. Studiowanie atomów (mechanika kwantowa) stanowi podstawę większości naszych nowoczesnych technologii, takich jak komputery i Internet. Jest również w czołówce chronologii - pomiaru czasu.

Atom odgrywa kluczową rolę w prognozowaniu czasu i czasu. Zegar atomowy, wykorzystywany na całym świecie przez sieci komputerowe Serwerów NTP oraz inne systemy techniczne, takie jak kontrola ruchu lotniczego i nawigacja satelitarna.

Zegary atomowe działa poprzez monitorowanie oscylacji o bardzo wysokiej częstotliwości poszczególnych atomów (tradycyjnie cezu), które nigdy nie zmieniają się w poszczególnych stanach energetycznych. Ponieważ atomy cezu rezonują przez 9 miliard razy na sekundę i nigdy nie zmieniają jego częstotliwości, czyni to m bardzo dokładnym (tracąc mniej niż sekundę co 100 milionów lat)

Ale atomy mogą być również wykorzystywane do wypracowania nie tylko dokładnego i dokładnego czasu, ale mogą być również wykorzystane do ustalenia wieku obiektów. Datowanie węglowe to nazwa nadana tej metodzie, która mierzy naturalny rozpad atomów węgla. Wszyscy jesteśmy stworzeni głównie z węgla i podobnie jak inne elementy rozpadu węgla w czasie, w którym atomy tracą energię emitując cząstki jonizujące i promieniowanie.

W niektórych atomach, takich jak uran, dzieje się to jednak bardzo szybko, jednak inne atomy, takie jak żelazo, są bardzo stabilne i rozpadają się bardzo, bardzo powoli. Węgiel, który rozpada się szybciej niż żelazo, wciąż traci powoli energię, ale strata energii jest dokładna w miarę upływu czasu, więc analizując atomy węgla i mierzymy ich siłę, można dokładnie ustalić, kiedy węgiel pierwotnie się uformował.

Znajomi najnowsze doniesienia medialne o braku inwestycji w amerykański Globalny System Nawigacji Satelitarnej - GPS (Global Positioning System) i potencjalne awarie odbiorników nawigacyjnych w ostatnich latach, specjaliści od synchronizacji czasu, Galleon Systems, chcieliby zapewnić wszystkim swoim klientom awarię GPS sieć nie wpłynie na aktualny GPS serwery czasu NTP.

Ostatnie doniesienia medialne po badaniu przeprowadzonym przez rząd USA (GAO), który stwierdził, że złe zarządzanie i brak inwestycji sprawiły, że obecna liczba satelitów operacyjnych 31 może czasami spadać poniżej 24 w 2011 i 2012, co utrudniałoby ich dokładność.

Jednakże Brytyjskie krajowe laboratorium fizyczne są przekonani, że wszelkie potencjalne problemy z urządzeniami do nawigacji GPS nie wpłyną na informacje dotyczące taktowania wykorzystywane przez Serwery NTP GPS.

Rzecznik brytyjskiego National Physical Laboratory potwierdził, że potencjalna awaria satelitów nie powinna mieć wpływu na czas.

"Szacuje się, że istnieje ryzyko 20%, że w 2011-2012 liczba satelitów w konstelacji GPS może czasami spadać poniżej 24.

"Jeśli tak się stanie, może nastąpić nieznaczne zmniejszenie dokładności pozycji odbiorników GPS w niektórych okresach, w szczególności może zająć więcej czasu, aby uzyskać poprawkę w niektórych lokalizacjach przy pierwszym uruchomieniu. Jednak nawet wówczas efektem byłaby degradacja wydajności, a nie całkowity brak działania.

"Odbiornik GPS ma małe szanse na znaczny wpływ, ponieważ po ustaleniu swojej pozycji po włączeniu każdy obserwowany satelita dostarcza przydatnych informacji o taktowaniu. Niewielkie zmniejszenie liczby satelitów nie powinno znacznie pogorszyć jego wydajności. "