Gli orologi atomici sono una meraviglia rispetto ad altre forme di cronometristi. Ci vorrebbe più di 100,000 anni per un orologio atomico per perdere un secondo di tempo, il che è sconcertante soprattutto quando lo si confronta con orologi digitali e meccanici che possono andare alla deriva così tanto in un giorno.

Ma orologi atomici non sono strumenti pratici da avere in giro per l'ufficio o casa. Sono ingombranti, costosi e richiedono condizioni di laboratorio per funzionare in modo efficace. Ma fare uso di un orologio atomico è abbastanza semplice, specialmente come i guardiani del tempo atomici NIST (Istituto nazionale degli standard e del tempo) e NPL (National Physical Laboratory) ha trasmesso il tempo raccontato dai loro orologi atomici sulla radio a onde corte.

Il NIST trasmette il suo segnale, noto come WWVB da Boulder, in Colorado, ed è trasmesso su una frequenza estremamente bassa (60,000 Hz). Le onde radio provenienti dalla stazione WWVB possono coprire tutti gli Stati Uniti continentali oltre a gran parte del Canada e dell'America centrale.

Il segnale NPL viene trasmesso in Cumbria nel Regno Unito e viene trasmesso lungo frequenze simili. Questo segnale, noto come MSF, è disponibile in gran parte del Regno Unito e sistemi simili sono disponibili in altri paesi come Germania, Giappone e Svizzera.

Gli orologi atomici radiocontrollati ricevono questi segnali a onda lunga e si correggono in base a qualsiasi deriva rilevata dall'orologio. Le reti di computer sfruttano anche questi segnali di orologi atomici e utilizzano il protocollo NTP (Network Time Protocol) e dedicato NTP time server sincronizzare centinaia e migliaia di computer diversi.

Sebbene siano disponibili diversi protocolli per la sincronizzazione dell'ora, la maggior parte del tempo di rete viene sincronizzata utilizzando entrambi NTP o SNTP.

Network Time Protocol (NTP) e Simple Network Time Protocol (SNTP) sono presenti sin dall'inizio di Internet (e nel caso di NTP, diversi anni prima) e sono di gran lunga i più diffusi e diffusi protocolli di sincronizzazione temporale.

Tuttavia, la differenza tra i due è minima e decidere quale sia il protocollo migliore per a NTP Time Server o una particolare applicazione di sincronizzazione dell'ora può essere fastidiosa.

Come suggerisce il nome, SNTP è una versione semplificata del Network Time Protocol ma viene spesso posta la domanda: "qual è esattamente la differenza?"

La principale differenza tra le due versioni del protocollo è nell'algoritmo che viene utilizzato. L'algoritmo di NTP può interrogare più orologi di riferimento e calcolare quale è il più preciso.

Uso SNTP per dispositivi con bassa elaborazione: è adatto a macchine meno potenti, non richiede l'elevata precisione di NTP. NTP può anche monitorare qualsiasi offset e jitter (piccole variazioni nella forma d'onda derivanti da fluttuazioni di tensione, vibrazioni meccaniche o altre fonti) mentre SNTP no.

Un'altra importante differenza sta nel modo in cui i due protocolli si adattano a qualsiasi deriva nei dispositivi di rete. NTP accelera o rallenta un orologio di sistema per far corrispondere il tempo dell'orologio di riferimento che entra nel Server NTP (rotazione) mentre SNTP semplicemente fa avanzare o retrocedere l'orologio di sistema.

Questo passaggio del tempo di sistema può causare potenziali problemi con applicazioni sensibili al fattore tempo, in particolare la fase è piuttosto ampia.

L'NTP viene utilizzato quando la precisione è importante e quando le applicazioni critiche nel tempo dipendono dalla rete. Tuttavia, il suo complesso algoritmo non è adatto a macchine semplici oa quelle con processori meno potenti. D'altra parte, l'SNTP è più adatto per questi dispositivi più semplici poiché richiede meno risorse del computer, tuttavia non è adatto per dispositivi in ​​cui la precisione è critica o in cui le applicazioni critiche per il tempo sono dipendenti dalla rete.

L'approvvigionamento dell'orario corretto per la sincronizzazione della rete è possibile solo grazie agli orologi atomici. Rispetto ai dispositivi di temporizzazione standard e orologio atomico è milioni di volte più accurato con gli ultimi design che forniscono un tempo preciso entro un secondo negli anni 100,000.

Gli orologi atomici usano la risonanza invariabile degli atomi durante diversi stati energetici per misurare il tempo fornendo una zecca atomica che si verifica quasi 9 miliardi di volte al secondo nel caso dell'atomo di cesio. In effetti la risonanza del cesio è ora la definizione ufficiale di un secondo che è stato adottato dal Sistema internazionale di unità (SI).

Gli orologi atomici sono gli orologi di base usati per il tempo internazionale, UTC (Coordinated Universal Time). E forniscono anche la base per NTP server sincronizzare reti di computer e tecnologie sensibili al tempo come quelle utilizzate dal controllo del traffico aereo e altre applicazioni sensibili al tempo ad alto livello.

Trovare una sorgente di clock atomico di UTC è una procedura semplice. In particolare con la presenza di fonti di tempo online come quelle fornite da Microsoft e il Istituto nazionale per gli standard e tempo (windows.time.com e nist.time.gov).

Tuttavia, questi NTP server sono quelli che sono noti come dispositivi 2 di uno strato, il che significa che sono collegati a un altro dispositivo che a sua volta ottiene il tempo da un orologio atomico (in altre parole una sorgente di seconda mano di UTC).

Sebbene l'accuratezza di questi server 2 sia insindacabile, può essere influenzata dalla distanza del client dai server del tempo, anche al di fuori del firewall, il che significa che qualsiasi comunicazione con un server di riferimento orario richiede un UDP (User Datagram Protocol) aperto. porta per consentire la comunicazione.

Ciò può causare vulnerabilità nella rete e non viene utilizzato per questo motivo in qualsiasi sistema che richiede una sicurezza completa. Un metodo più sicuro (e affidabile) per la ricezione di UTC consiste nell'utilizzare un servizio dedicato NTP time server. Questi dispositivi di sincronizzazione dell'ora ricevono il tempo direttamente dagli orologi atomici trasmessi su onde lunghe da luoghi come NIST o NPL (National Physical Laboratory - UK). In alternativa, l'UTC può essere derivata dal segnale GPS trasmesso dalla costellazione di satelliti nella rete GPS (Global Positioning System).

Uno dei più del mondo orologi atomici precisi deve essere lanciato in orbita e collegato alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) grazie ad un accordo firmato dall'agenzia spaziale francese.

L'orologio atomico PHARAO (Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite) è attaccato all'ISS nel tentativo di testare in modo più accurato la teoria di Einstein relativamente all'aumento dell'accuratezza del tempo universale coordinato (UTC) tra altri esperimenti di geodesia.

PHARAO è un orologio atomico al cesio di nuova generazione con una precisione che corrisponde a meno di un secondo di deriva ogni anno 300,000. PHARAO sarà lanciato dall'Agenzia spaziale europea (ESA) in 2013.

Gli orologi atomici sono i dispositivi di cronometraggio più precisi a disposizione dell'umanità, ma sono suscettibili di cambiamenti nell'attrazione gravitazionale, come previsto dalla teoria di Einstein, poiché il tempo stesso viene bloccato dall'attrazione della Terra. Posizionando questo accurato orologio atomico in orbita, l'effetto della gravità terrestre viene ridotto, consentendo a PHARAO di essere più preciso dell'orologio terrestre.

Mentre orologi atomici non sono nuovi in ​​orbita, come molti satelliti; anche la rete GPS (Global Positioning System) contiene orologi atomici, tuttavia, PHARAO sarà uno degli orologi più precisi mai lanciati nello spazio, consentendone l'utilizzo per analisi molto più dettagliate.

Gli orologi atomici sono in circolazione dagli 1960, ma il loro crescente sviluppo ha spianato la strada a tecnologie sempre più avanzate. Gli orologi atomici costituiscono la base di molte moderne tecnologie dalla navigazione satellitare per consentire alle reti di computer di comunicare efficacemente in tutto il mondo.

Reti di computer ricevere segnali orari da orologi atomici via NTP time server (Network Time Protocol) che può sincronizzare accuratamente una rete di computer in pochi millisecondi di UTC.

Non potremmo vivere le nostre vite senza di loro. Influenzano quasi ogni aspetto della nostra vita quotidiana e molte delle tecnologie che diamo per scontate nel mondo di oggi, semplicemente non potrebbero funzionare senza di loro. In effetti, se stai leggendo questo articolo su Internet, c'è una possibilità che tu stia usando uno in questo momento.

Senza saperlo, gli orologi atomici governano tutti noi. Da Internet; alle reti di telefonia mobile e alla navigazione satellitare, senza orologi atomici nessuna di queste tecnologie sarebbe possibile.

Gli orologi atomici governano tutte le reti di computer che utilizzano il protocollo NTP (protocollo orario di rete) e Network Time Serveri sistemi informatici di tutto il mondo rimangono in perfetta sincronizzazione.

E continueranno a farlo per diversi milioni di anni poiché gli orologi atomici sono così precisi da poter mantenere il tempo entro un secondo per oltre 100 milioni di anni. Però, orologi atomici può essere reso ancora più accurato e un team di scienziati francesi ha in programma di fare proprio questo, lanciando un orologio atomico nello spazio.

Gli orologi atomici sono limitati alla loro precisione sulla Terra a causa degli effetti dell'attrazione gravitazionale del pianeta sul tempo stesso; come Einstein ha suggerito che il tempo stesso è deformato dalla gravità e questa deformazione rallenta il tempo sulla Terra.

Tuttavia, un nuovo tipo di orologio atomico chiamato PHARAO (Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes in Orbit) deve essere collocato a bordo della ISS (stazione spaziale internazionale) fuori dalla portata dei peggiori effetti della forza gravitazionale della Terra.

Questo nuovo tipo di orologio atomico consentirà una sincronizzazione iperaccurata con altri orologi atomici, qui sulla Terra (che in effetti renderà la sincronizzazione ad un Server NTP ancora più preciso).

Si prevede che il faraone raggiunga un'accuratezza di circa un secondo ogni 300 milioni di anni e consentirà ulteriori progressi nelle tecnologie che dipendono dal tempo.

Windows 7 è l'ultima versione della famiglia di sistemi operativi Microsoft. A seguito del tanto infastidito Windows Vista, Windows 7 ha un'accoglienza molto più calorosa da parte di critici e consumatori.

La sincronizzazione dell'ora su Windows 7 è estremamente semplice come protocollo NTP (Network Time Protocol) è integrato in Windows 7 e il sistema operativo sincronizza automaticamente l'orologio del computer collegandosi al servizio orario Microsoft time.windows.com.

Questo è utile per molti utenti domestici, ma la sincronizzazione su Internet non è abbastanza sicura per una rete di computer per il seguente motivo:

Per connettersi a qualsiasi sorgente oraria di Internet come time.windows.com è necessario lasciare un post nel firewall. Come con qualsiasi porta aperta in un firewall di rete, questo può essere utilizzato come punto di ingresso da un utente malintenzionato o da un software dannoso.

La funzione di sincronizzazione dell'ora in Windows 7 può essere disattivata ed è piuttosto semplice da fare aprendo la finestra di dialogo di data e ora e deseleziona la casella di sincronizzazione.

Tuttavia, la sincronizzazione dell'ora su una rete è fondamentale, quindi se il servizio Ora Internet è spento, è necessario sostituirlo con una fonte di tempo sicura e accurata.

Di gran lunga il modo migliore per farlo è usare un'origine temporale esterna alla rete (e al firewall).

Il modo più semplice, più sicuro e più accurato per sincronizzare una rete Windows 7 consiste nell'utilizzare un sistema dedicato Server NTP. Questi dispositivi utilizzano un riferimento temporale da una radiofrequenza (generalmente distribuito da laboratori nazionali di fisica come NPL britannico e America's NIST) o dalla rete satellitare GPS.

Poiché entrambe queste fonti di riferimento provengono da sorgenti di clock atomici, sono incredibilmente accurate e una rete Windows 7 che consiste di centinaia di macchine può essere sincronizzata in pochi millisecondi della scala cronologica globale UTC (Coordinated Universal Time) utilizzando solo una NTP time server.

La sincronizzazione dell'ora può essere un problema per molti amministratori di rete che tentano di sincronizzare una rete per la prima volta. Ci sono molte insidie ​​in cui un amministratore di rete inconsapevole può cadere quando tenta di far sincronizzare tutti i computer su una rete allo stesso tempo.

Il primo problema che fanno molti amministratori di rete è la selezione dell'origine ora. UTC (Coordinated Universal Time) è una scala temporale globale e viene utilizzata in tutto il mondo come base sincronizzazione temporale in quanto non si basa su fusi orari che consentono alla comunità globale di basarsi su una scala temporale.

L'UTC è anche controllata da una costellazione di orologi atomici che ne garantisce l'accuratezza; tuttavia, viene regolarmente regolato per garantire che corrisponda al tempo solare medio con l'aggiunta di secondi intercalari, che vengono aggiunti per contrastare il naturale rallentamento della rotazione terrestre.

UTC è prontamente disponibile come riferimento temporale da un certo numero di fonti. Internet è un luogo popolare per ricevere una fonte di tempo UTC. Tuttavia, l'origine del tempo di Internet si trova attraverso il firewall di rete e possono sorgere problemi di sicurezza dovendo lasciare aperta la porta UDP per ricevere le richieste di tempo.

Anche le fonti di orario Internet possono essere inaccurate e poiché il sistema di sicurezza NTP noto come autenticazione NTP non può funzionare su Internet, possono sorgere ulteriori problemi di sicurezza.

Una soluzione molto migliore per ottenere una fonte di UTC è utilizzare il Global Positioning System (GPS) o le trasmissioni radio a onde lunghe trasmesse da diversi laboratori nazionali di fisica come NIST negli Stati Uniti e nel Regno Unito NPL.

dedito NTP time server può ricevere questi segnali sicuri e autenticati e quindi distribuirli tra tutti i dispositivi su una rete.

I sistemi di navigazione satellitare, o navigatori satellitari, hanno cambiato il nostro modo di navigare intorno alle strade principali. Sono finiti i giorni in cui i viaggiatori dovevano avere una scatola a guanti piena di mappe e se ne andava anche il bisogno di fermarsi e chiedere a un locale indicazioni stradali.

Navigazione satellitare significa che ora andiamo dal punto A al punto B fiduciosi che i nostri sistemi ci porteranno lì e mentre i sistemi di navigazione satellitare non sono infallibili (dobbiamo leggere tutti i racconti di persone che guidano su rupi e fiumi ecc.), ha sicuramente rivoluzionato il nostro wayfinding.

Attualmente esiste un solo Global Navigational Satellite System (GNSS) il sistema di posizionamento globale gestito in America (GPS). Anche se un sistema europeo rivale (Galileo) è online per andare online dopo che 2012 e un sistema sia russo (GLONASS) che cinese (COMPASS) sono in fase di sviluppo.

Tuttavia, tutte queste reti GNSS funzioneranno utilizzando la stessa tecnologia utilizzata dal GPS e, in effetti, gli attuali sistemi GPS dovrebbero essere in grado di utilizzare questi sistemi futuri senza molte alterazioni.

Il sistema GPS è fondamentalmente una costellazione di satelliti (attualmente ci sono 27). Questi satelliti contengono ciascuno a bordo di un orologio atomico (in realtà due sono sulla maggior parte dei satelliti GPS, ma ai fini di questa spiegazione è necessario prendere in considerazione solo uno). I segnali che vengono trasmessi dal satellite GPS contengono diverse informazioni inviate come un intero:

* L'ora in cui il messaggio è stato inviato

* La posizione orbitale del satellite (nota come effemeride)

* La salute generale del sistema e le orbite degli altri satelliti GPS (noto come l'almanacco)

Un ricevitore di navigazione satellitare, il tipo trovato sul dashbopard della tua auto, riceve queste informazioni e utilizzando le informazioni di temporizzazione funziona la distanza esatta dal ricevitore al satellite. Usando tre o più di questi segnali, la posizione esatta può essere triangolata (sono effettivamente necessari quattro segnali poiché deve essere elaborata anche l'altezza sopra il livello del mare).

Poiché la triangolazione funziona quando è stato inviato il segnale orario e quanto tempo ci è voluto per arrivare al ricevitore, i segnali devono essere incredibilmente accurati. Anche un secondo di imprecisione potrebbe vedere le informazioni di navigazione fuori ma migliaia di chilometri come luce, e quindi i segnali radio, possono percorrere quasi 300,000 km al secondo.

Attualmente la rete satellitare GPS può fornire precisione di navigazione entro i contatori 5, il che indica esattamente come orologi atomici precisi può essere.

Sembra che quasi ogni cruscotto dell'auto abbia un ricevitore GPS appollaiato in alto. Sono diventati incredibilmente popolari come strumento di navigazione con molte persone che fanno affidamento su di loro esclusivamente per aggirare le reti stradali.

La Global Positioning System è in circolazione da diversi anni ma è stato originariamente progettato e costruito per applicazioni militari statunitensi, ma è stato esteso per uso civile a seguito di un disastro aereo.

Mentre è incredibilmente utile e conveniente uno strumento, i sistemi GPS sono relativamente semplici nel suo funzionamento. La navigazione funziona utilizzando una costellazione di 30 o così satelliti (ce ne sono parecchi in orbita ma non più operativi).

I segnali inviati dai satelliti contengono tre informazioni che vengono ricevute dai dispositivi di navigazione satellitare nelle nostre auto.

Queste informazioni includono:

* L'ora in cui il messaggio è stato inviato

* La posizione orbitale del satellite (nota come effemeride)

* La salute generale del sistema e le orbite degli altri satelliti GPS (noto come l'almanacco)

Il modo in cui vengono elaborate le informazioni di navigazione è utilizzando le informazioni di quattro satelliti. Il tempo in cui i segnali hanno lasciato ciascuno dei satelliti viene registrato dal ricevitore satellitare e la distanza da ciascun satellite viene quindi elaborata utilizzando queste informazioni. Usando le informazioni di quattro satelliti è possibile capire esattamente dove si trova il ricevitore satellitare, questo processo è noto come triangolazione.

Tuttavia, lavorare esattamente dove ti trovi nel mondo fa affidamento sulla completa precisione dei segnali temporali trasmessi dai satelliti. Poiché segnali come il GPS viaggiano alla velocità della luce (circa 300,000 km al secondo attraverso il vuoto), anche un'accuratezza di un secondo potrebbe vedere le informazioni di posizionamento fuori dai chilometri 300! Attualmente il sistema GPS ha una precisione di cinque metri che dimostra quanto accurate siano le informazioni di temporizzazione trasmesse dai satelliti.

Questo alto livello di precisione è possibile perché ogni satellite GPS contiene orologi atomici. Gli orologi atomici sono incredibilmente accurati facendo affidamento sulle oscillazioni incrostanti degli atomi per mantenere il tempo - in effetti ogni satellite GPS funzionerà per oltre un milione di anni prima che deriverà di almeno un secondo (rispetto all'orologio elettronico medio che andrà alla deriva di un secondo in una settimana o due)

A causa di questo alto livello di precisione, gli orologi atomici a bordo dei satelliti GPS possono essere utilizzati come fonte di tempo preciso per il sincronizzazione delle reti di computer e altri dispositivi che richiedono la sincronizzazione.

La ricezione di questo segnale orario richiede l'uso di a Server NTP GPS che si sincronizzerà con il satellite e distribuirà il tempo a tutti i dispositivi su una rete.

Windows 7, l'ultimo sistema operativo di Microsoft, è anche il loro primo sistema operativo che sincronizza automaticamente l'orologio del PC con una fonte internet di Ora UTC (Coordinated Universal Time). Dal momento in cui un computer Windows 7 è acceso e connesso a Internet, richiederà i segnali orari dal servizio orario di Microsoft - time.windows.com.

Mentre per molti utenti domestici questo li salverà la seccatura di impostare e correggere il loro orologio mentre va alla deriva, per gli utenti aziendali potrebbe essere problematico in quanto le fonti di tempo internet non sono sicure e ricevere una sorgente di tempo attraverso la porta UDP sul firewall potrebbe portare a violazioni della sicurezza e come fonti di tempo di Internet non possono essere autenticati da NTP (Network Time Protocol) i segnali possono essere dirottati da utenti malintenzionati.

L'origine dell'ora di Internet può essere disattivata aprendo la finestra di dialogo dell'orologio e della data e aprendo la scheda Ora Internet, facendo clic sul pulsante "Modifica" e deselezionando la casella "Sincronizzazione con un server orario di Internet<opzione. '

Anche se questo non avrà la certezza che non ci sarà traffico indesiderato attraverso il firewall, ciò significherà anche che la macchina 7 di Windows non sarà sincronizzata con UTC e il suo cronometraggio dipenderà dall'orologio della scheda madre, che alla fine andrà alla deriva.

Per sincronizzare una rete di macchine Windows 7 con una fonte precisa e sicura di UTC, la soluzione più pratica e più semplice è quella di collegare un time server NTP dedicato. Questi si collegano direttamente a un router o switch e abilitano la ricezione sicura di una sorgente dell'orologio atomico.

NTP time server utilizzare il segnale GPS altamente accurato e sicuro (Global Positioning System) disponibile ovunque sul pianeta o più segnali radio localizzati a onde lunghe trasmessi da diversi laboratori nazionali di fisica come NIST e NPL.