La orologio atomico è il culmine dell'ossessione del genere umano di raccontare il tempo preciso. Prima dell'orologio atomico e dell'accuratezza del nanosecondo, impiegavano scale temporali basate sui corpi celesti.

Tuttavia, grazie allo sviluppo dell'orologio atomico è stato ora realizzato che anche la Terra nella sua rotazione non è una misura del tempo tanto precisa quanto il orologio atomico in quanto perde o guadagna una frazione di secondo ogni giorno.

A causa della necessità di avere una scala temporale basata in qualche modo sulla rotazione terrestre (l'astronomia e l'agricoltura sono due ragioni) una scala cronologica che viene mantenuta dagli orologi atomici ma regolata per qualsiasi rallentamento (o accelerazione) nello spin della Terra. Questa scala cronologica è conosciuta come UTC (Coordinated Universal Time) come impiegato in tutto il mondo, garantendo che commercio e commercio utilizzino lo stesso tempo.

Uso delle reti informatiche Network Time Server per sincronizzare con l'ora UTC. Molte persone si riferiscono a questi dispositivi time server come orologi atomici, ma questo è inaccurato. Gli orologi atomici sono apparecchiature estremamente costose e altamente sensibili e si trovano solo di solito nelle università o nei laboratori nazionali di fisica.

Fortunatamente laboratori di fisica nazionale come NIST (Istituto nazionale per gli standard e il tempo - USA) e NPL (National Physical Laboratory - UK) trasmette il segnale orario dai loro orologi atomici. In alternativa, la rete GPS è un'altra buona fonte di tempo preciso dato che ogni satellite GPS ha il proprio orologio atomico.

La ora del server di rete riceve il tempo da un orologio atomico e lo distribuisce usando un protocollo come NTP (Network Time Protocol) per garantire che la rete di computer sia sincronizzata allo stesso tempo.

Perché Network Time Server sono controllati da orologi atomici che possono mantenere un tempo incredibilmente preciso; non perdere un secondo in centinaia se non migliaia di anni. Ciò garantisce che la rete di computer sia sicura e insensibile agli errori di temporizzazione poiché tutte le macchine avranno lo stesso tempo.

La orologio atomico è il punto culminante della capacità dell'umanità di mantenere il tempo che ha attraversato diversi millenni. Gli umani sono sempre stati preoccupati di tenere traccia del tempo fin da quando l'uomo ha notato la regolarità dei corpi celesti.

Il sole, la luna, le stelle e i pianeti divennero presto la base per i tempi con periodi di tempo come anni, mesi, giorni e ore basati esclusivamente sulla regolazione della rotazione terrestre.

Ciò ha funzionato per migliaia di anni come guida affidabile per quanto tempo è passato, ma negli ultimi secoli gli umani hanno fatto grandi passi per trovare metodi ancora più affidabili per tenere traccia del tempo. Mentre il Sole ed i corpi celesti erano un modo affettivo, le meridiane non funzionavano nei giorni nuvolosi e poiché i giorni e le notti sono cambiati durante l'anno, solo mezzogiorno (quando il sole è al suo massimo) si potrebbe ragionevolmente fare affidamento.

La prima incursione in un orologio preciso che non dipendeva da corpi celesti e non era un tempo semplice (come un cono di candela o un orologio ad acqua), ma in realtà indicava il tempo per un periodo prolungato era l'orologio meccanico.

Questi primi dispositivi risalenti fino al dodicesimo secolo erano meccanismi rozzi che utilizzavano uno scappatoio di bordo e foliato (un ingranaggio e una leva) per controllare le zecche dell'orologio. Dopo alcuni secoli e una miriade di disegni, l'orologio meccanico fece il suo prossimo passo in avanti con il pendolo. Il pendolo dava agli orologi la loro prima vera accuratezza controllando con più precisione le zecche dell'orologio.

Tuttavia, non è stato fino al ventesimo secolo quando gli orologi sono entrati nell'era elettronica sono diventati veramente accurati. L'orologio digitale ed elettronico aveva le sue zecche controllate usando l'oscillazione di un cristallo di quarzo (il suo stato energetico modificato quando si attraversa una corrente) che si è dimostrato così preciso che raramente un secondo alla settimana è stato perso.

Lo sviluppo di orologi atomici negli 1950 è stata utilizzata l'oscillazione di un singolo atomo che genera oltre 9 miliardi di zecche al secondo e può mantenere un tempo preciso per milioni di anni senza perdere un secondo. Questi orologi ora formano la base delle nostre tempistiche con il mondo intero sincronizzato con loro usando NTP server, garantendo un tempo completamente preciso e affidabile.

La sincronizzazione di una rete è spesso considerata un problema dagli amministratori di rete che temono che sbagliare possa portare a risultati disastrosi e mentre non si può negare che la mancanza di sincronizzazione possa causare problemi imprevisti, in particolare con transazioni e sicurezza time-sensitive, la sincronizzazione perfetta è semplice se questi passaggi sono seguiti:

1. Usa un dedicato Server NTP. Il Server NTP è un dispositivo che riceve una singola origine temporale quindi lo distribuisce tra una rete di computer utilizzando il protocollo NTP (Network Time Protocol) uno dei più vecchi protocolli basati su Internet e di gran lunga il software di sincronizzazione dell'ora più utilizzato. NTP è spesso confezionato con sistemi operativi moderni come Windows o Linux, sebbene non vi sia alcun sostituto per un dispositivo NTP dedicato.

2. Usa sempre a Sorgente orario UTC (Coordinated Universal Time). UTC è basato su GMT (Greenwich Meantime) e International Atomic Time (TAI) ed è altamente accurato. UTC viene utilizzato dalle reti di computer di tutto il mondo per garantire che il commercio e gli scambi utilizzino tutti la stessa tempistica.

3. Utilizzare un segnale orario sicuro e preciso. Sebbene i segnali orari siano disponibili su Internet, sono imprevedibili nella loro accuratezza e mentre alcuni possono offrire una precisione abbastanza decente, un server orario Internet si trova all'esterno di un firewall di rete che se lasciato aperto per ricevere un codice temporale causerà vulnerabilità nella sicurezza della rete. O GPS (sistema di posizionamento globale) o un segnale radio dedicato come quelli trasmessi dai laboratori nazionali di fisica (come ad es MSF - UK, WWVB - USA, DCF -Germania) offrono metodi sicuri e affidabili per ricevere un segnale orario sicuro e preciso.

4. Organizza una rete in strati, livelli. Gli strati assicurano che il Server NTP non è inondato di richieste di tempo e che la larghezza di banda della rete non diventa congestionata. Uno stratum tree è organizzato da alcune macchine selezionate che sono dispositivi 2 stratum in quanto ricevono un segnale orario dal Server NTP (dispositivo stratum 1) questi a loro volta distribuiscono il tempo ad altri dispositivi (strato 3) e così via.

5. Assicurarsi che tutte le macchine utilizzino UTC e Albero del server NTP. Un errore comune nella sincronizzazione dell'ora è quello di non garantire che tutte le macchine siano sincronizzate correttamente, solo una macchina che esegue un tempo impreciso può avere conseguenze impreviste.

Ci sono diversi tempi usati in tutto il mondo. Maggior parte NTP server e altro Network Time Server usa l'UTC come fonte di base, tuttavia ce ne sono altri:

Quando ci viene chiesto il momento in cui è molto improbabile risponderemmo con "per quale scadenzario", tuttavia ci sono diverse scale temporali usate in tutto il mondo e ciascuna si basa su diversi metodi per tenere traccia del tempo.
GMT

Tempo medio di Greenwich (GMT) è l'ora locale sul meridiano di Greenwich basata sul sole medio ipotetico. Poiché l'orbita della Terra è ellittica e il suo asse è inclinato, la posizione reale del sole sullo sfondo delle stelle appare un po 'più avanti o dietro la posizione prevista. L'errore di cronometraggio accumulato varia durante l'anno in modo regolare e regolare fino a 14 minuti lenti a febbraio a 16 minuti veloci a novembre. L'uso di un ipotetico sole medio rimuove questo effetto. Prima che gli astronomi ei navigatori 1925 misurassero il GMT da mezzogiorno a mezzogiorno, iniziando il giorno 12 ore più tardi rispetto all'utilizzo civile che era anche comunemente definito GMT. Per evitare confusione gli astronomi concordarono in 1925 di cambiare il punto di riferimento da mezzogiorno a mezzanotte, e alcuni anni dopo adottò il termine Universal Time (UT) per il "nuovo" GMT. GMT rimane la base legale del tempo civile per il Regno Unito.

UT

Tempo universale (UT) è il tempo solare medio sul meridiano di Greenwich con 0 h UT a mezzanotte media e poiché 1925 ha sostituito il GMT a fini scientifici. A metà degli 1950 gli astronomi avevano molte prove delle fluttuazioni nella rotazione della Terra e decisero di dividere l'UT in tre versioni. Il tempo derivato direttamente dalle osservazioni si chiama UT0, applicando correzioni per i movimenti dell'asse terrestre o del movimento polare, fornisce UT1 e la rimozione delle variazioni stagionali periodiche genera UT2. Le differenze tra UT0 e UT1 sono dell'ordine di millesimi di secondo. Oggi, solo UT1 è ancora ampiamente utilizzato in quanto fornisce una misura dell'orientamento rotazionale della Terra nello spazio.

Lo standard del tempo mondiale (UTC):

Sebbene TAI fornisca una scala temporale continua, uniforme e precisa per scopi di riferimento scientifico, non è conveniente per l'uso quotidiano perché non è al passo con il tasso di rotazione della Terra. Una scala temporale che corrisponde all'alternanza di giorno e notte è molto più utile, e poiché 1972, tutti i servizi di tempo di trasmissione distribuiscono le scale temporali in base all'ora UTC (Coordinated Universal Time). UTC è una scala temporale atomica che viene mantenuta in accordo con Universal Time. I secondi di salto sono occasionalmente

Informazioni per gentile concessione del Laboratorio Nazionale di Fisica UK.

A parte le solite celebrazioni e festeggiamenti, la fine di dicembre ha portato con l'aggiunta di un altro secondo salto a UTC tempo (Coordinated Universal Time).

UTC è la scala cronologica globale utilizzata dalle reti di computer in tutto il mondo garantendo che tutti mantengano lo stesso tempo. Leap Seconds viene aggiunto a UTC dal servizio International Earth Rotation (IERS) in risposta al rallentamento della rotazione terrestre dovuto alle forze di marea e ad altre anomalie. Se non si inserisce un secondo intercalare, l'UTC si allontanerebbe dal GMT (Greenwich Meantime), spesso denominato UT1. Il GMT si basa sulla posizione dei corpi celesti, quindi a mezzogiorno il sole è al di sopra del meridiano di Greenwich.

Se UTC e GMT dovessero separarsi, renderebbe la vita difficile a persone come astronomi e agricoltori e alla fine la notte e il giorno andrebbero alla deriva (anche se tra mille anni o giù di lì).

Normalmente i secondi bisestili vengono aggiunti all'ultimo minuto di dicembre 31 ma occasionalmente se ne viene richiesto più di uno in un anno, viene aggiunto in estate.

I secondi di salto, tuttavia, sono controversi e possono anche causare problemi se l'apparecchiatura non è progettata pensando ai secondi bisestili. Ad esempio, il secondo più recente è stato aggiunto su 31 di dicembre e ha causato il fallimento del servizio cluster Cluster Ready di Oracle. Il sistema si è riavviato automaticamente a Capodanno.

Leap Seconds può anche causare problemi se le reti sono sincronizzate utilizzando le origini dell'orario di Internet o dispositivi che richiedono l'intervento manuale. Fortunatamente più dedicato NTP server sono progettati pensando a Leap Seconds. Questi dispositivi non richiedono alcun intervento e regoleranno automaticamente l'intera rete al momento giusto quando c'è un secondo salto.

Un dedicato Server NTP non è solo autoregolante e non richiede alcun intervento manuale, ma è anche estremamente accurato per i server 1 stratificati (la maggior parte delle fonti di tempo Internet sono dispositivi 2 stratificati, in altre parole dispositivi che ricevono segnali orari dai dispositivi 1 dello strato, quindi lo emettono). sicuro essendo i dispositivi esterni non necessari per essere dietro il firewall.

Sincronizzazione oraria è estremamente importante per le moderne reti di computer. In alcuni settori la sincronizzazione temporale è assolutamente vitale soprattutto quando si tratta di tecnologie come il controllo del traffico aereo o la navigazione marittima, dove centinaia di vite potrebbero essere messe a rischio per mancanza di tempo preciso.

Anche nel mondo finanziario, la sincronizzazione dell'ora corretta è vitale in quanto milioni possono essere aggiunti o cancellati ogni volta dai prezzi delle azioni. Per questo motivo il mondo intero aderisce a una scala temporale globale conosciuta come tempo universale coordinato (UTC). Tuttavia, aderendo a UTC e mantenendo UTC precisi sono due cose diverse.

La maggior parte degli orologi per computer sono semplici oscillatori che andranno lentamente alla deriva più velocemente o più lentamente. Sfortunatamente questo significa che, non importa quanto siano precisi il lunedì, saranno svaniti entro venerdì. Questa deriva potrebbe essere solo una frazione di secondo, ma presto non ci vorrà molto perché l'ora UTC sia di circa un secondo.

In molti settori questo non può significare una questione di vita o di morte per la perdita di milioni di azioni e azioni, ma la mancanza di sincronizzazione temporale può avere conseguenze impreviste, come lasciare un'azienda meno protetta dalle frodi. Tuttavia, ricevere e mantenere il tempo UTC reale è abbastanza semplice.

dedito Network Time Server sono disponibili che utilizza il protocollo NTP (Network Time Protocol) per controllare continuamente l'ora di una rete rispetto a una fonte di ora UTC. Questi dispositivi sono spesso indicati come un Server NTP, time server o time server di rete. Il Server NTP regola costantemente tutti i dispositivi su una rete per garantire che le macchine non stiano andando alla deriva da UTC.

UTC è disponibile da diverse fonti tra cui la rete GPS. Questa è una fonte ideale di tempo UTC in quanto è sicura, affidabile e disponibile in tutto il mondo. UTC è disponibile anche tramite trasmissioni radiofoniche nazionali specializzate trasmesse da laboratori di fisica nazionale anche se non sono disponibili ovunque.

Quando diamo uno sguardo ai nostri orologi o all'orologio dell'ufficio spesso diamo per scontato che il tempo che ci viene dato sia corretto. Potremmo notare se i nostri orologi sono dieci minuti veloci o lenti, ma prestate poca attenzione se sono un secondo o due fuori.

Eppure per migliaia di anni l'umanità ha fatto grandi passi per ottenere sempre più orologi precisi i cui benefici sono abbondanti oggi nella nostra era di navigazione satellitare, NTP server, Internet e comunicazioni globali.

Per capire come misurare il tempo in modo accurato, è prima importante capire il concetto di tempo stesso. Il tempo, così come è stato misurato sulla Terra per millenni, è un concetto diverso dal tempo stesso che, come Einstein ci ha informato, era parte della trama dell'universo stesso in quello che descriveva come uno spazio-tempo quadridimensionale.

Tuttavia, abbiamo misurato storicamente il tempo basato non sul passare del tempo stesso ma sulla rotazione del nostro pianeta in relazione al Sole e alla Luna. Un giorno è diviso in parti uguali (ore) 24 ciascuna delle quali è divisa in 60 minuti e il minuto è diviso in 60 secondi.

Tuttavia, è stato ora realizzato che misurare il tempo in questo modo non può essere considerato accurato poiché la rotazione della Terra varia da un giorno all'altro. Tutti i tipi di variabili come le forze di marea, gli uragani, i venti solari e persino la quantità di neve ai poli influenza la velocità della rotazione terrestre. Infatti, quando i dinosauri hanno iniziato a vagabondare per la Terra, la durata di un giorno misurata ora sarebbe stata solo di 22 ore.

Ora basiamo il nostro cronometraggio sulla transizione degli atomi usando orologi atomici con un secondo basato su periodi 9,192,631,770 della radiazione emessa dalla transizione iperfina di un atomo di cesio unionizzato nello stato fondamentale. Anche se questo può sembrare complicato, in realtà è solo un "tick" atomico che non si altera mai e quindi può fornire un riferimento estremamente preciso su cui basare il nostro tempo.

Gli orologi atomici usano questa risonanza atomica e possono mantenere un tempo così preciso che un secondo non si perde nemmeno tra un miliardo di anni. Le moderne tecnologie traggono vantaggio da questa precisione consentendo a molte delle comunicazioni e del commercio globale di trarre vantaggio da oggi con l'utilizzo della navigazione satellitare, NTP server e il controllo del traffico aereo che cambia il modo in cui viviamo le nostre vite.

Network Time Protocol è stato sviluppato per mantenere sincronizzati i computer. Tutti i computer sono inclini alla deriva e la tempistica accurata è essenziale per molte applicazioni critiche.

Una versione di NTP è installata sulla maggior parte delle versioni di Windows (sebbene una versione ridotta di SNTP -Simplified NTP- sia nelle versioni precedenti) e Linux, ma è scaricabile gratuitamente da NTP.org.

Quando si sincronizza una rete, è preferibile utilizzare un indirizzo dedicato Server NTP che riceve una fonte temporale da un orologio atomico tramite trasmissioni radiofoniche specialistiche o il Rete GPS. Tuttavia, sono disponibili molti riferimenti temporali su Internet, alcuni più affidabili di altri, sebbene sia necessario notare che le origini dell'orario basate su Internet non possono essere autenticate da NTP, lasciando il computer vulnerabile alle minacce.

NTP è gerarchico e disposto in strato. Stratum 0 è un riferimento temporale, mentre lo strato 1 è un server collegato a una sorgente di temporizzazione 0 dello strato e uno strato 2 è un computer (o dispositivo) collegato a un server 1 di strato.

La configurazione di base di NTP viene eseguita utilizzando il file /etc/ntp.conf che deve essere modificato e posizionare l'indirizzo IP dei server stratum 1 e stratum 2. Ecco un esempio di un file ntp.conf di base:

il server xxx.yyy.zzz.aaa preferisce (indirizzo del server del tempo come time.windows.com)

Server 123.123.1.0

server 122.123.1.0 strato 3

Driftfile / etc / ntp / drift

Il file ntp.conf di base elenca i server 2, uno che desidera sincronizzare e un indirizzo IP per se stesso. È buona norma avere più di un server come riferimento nel caso uno vada giù.

Un server con il tag "prefer" viene utilizzato per una fonte attendibile che garantisce che NTP utilizzerà sempre quel server quando possibile. L'indirizzo IP verrà utilizzato in caso di problemi quando NTP si sincronizzerà con se stesso. Il file deriva è dove NTP costruisce un record del tasso di deriva dell'orologio di sistema e si regola automaticamente per questo.

NTP regolerà l'ora del tuo sistema ma solo lentamente. NTP attenderà almeno dieci pacchetti di informazioni prima di fidarsi dell'origine del tempo. Per testare l'NTP, è sufficiente cambiare l'orologio di sistema di mezz'ora alla fine della giornata e l'ora della mattina dovrebbe essere corretta.

Tempo preciso utilizzando Orologi atomici è disponibile in tutto il Nord America usando il WWVB Orologio atomico segnale trasmesso da Fort Collins, Colorado; fornisce la possibilità di sincronizzare l'ora su computer e altre apparecchiature elettriche.

Il segnale WWVB nordamericano è gestito da NIST - l'Istituto nazionale degli standard e della tecnologia. WWVB ha un'elevata potenza del trasmettitore (50,000 watt), un'antenna molto efficiente e una frequenza estremamente bassa (60,000 Hz). Per confronto, una tipica stazione radio AM trasmette ad una frequenza di 1,000,000 Hz. La combinazione di alta potenza e bassa frequenza dà alle onde radio di WWVB un grande balzo, e questa singola stazione può quindi coprire gli interi Stati Uniti continentali e gran parte del Canada e dell'America Centrale.

I codici temporali vengono inviati da WWVB utilizzando uno dei sistemi più semplici possibili e con una velocità di trasmissione dati molto bassa di un bit al secondo. Il segnale 60,000 Hz viene sempre trasmesso, ma ogni secondo viene significativamente ridotto in potenza per un periodo di 0.2, 0.5 o 0.8 secondi: • 0.2 secondi di potenza ridotta significa uno zero binario • 0.5 secondi di potenza ridotta sono binari. • 0.8 secondi di potenza ridotta è un separatore. Il codice temporale viene inviato in formato BCD (codice binario decimale) e indica i minuti, le ore, il giorno dell'anno e l'anno, insieme alle informazioni sull'ora legale e sugli anni bisestili.

Il tempo viene trasmesso usando i bit 53 e i separatori 7, e quindi richiede 60 secondi per trasmettere. Un orologio o un orologio può contenere un'antenna e un ricevitore estremamente piccoli e relativamente semplici per decodificare le informazioni nel segnale e impostare il tempo dell'orologio in modo accurato. Tutto ciò che devi fare è impostare il fuso orario e l'orologio atomico visualizzerà l'ora corretta.

dedito NTP time server che sono sintonizzati per ricevere il segnale orario WWVB sono disponibili. Questi dispositivi si connettono a una rete di computer come qualsiasi altro server solo questi ricevono il segnale di temporizzazione e lo distribuiscono ad altre macchine sulla rete usando NTP (Network Time Protocol).

Fino a 1967 il secondo era definito usando il movimento della Terra che ruota una volta sul suo asse ogni 24 ore, e ci sono 3,600 secondi in quell'ora e 86,400 in 24.

Sarebbe bene se la terra fosse puntuale, ma in realtà non lo è. La velocità di rotazione della Terra cambia ogni giorno di migliaia di nanosecondi, e questo è dovuto in gran parte al vento e alle onde che ruotano attorno alla Terra e causano la resistenza.

Nel corso di migliaia di giorni, questi cambiamenti nella velocità di rotazione possono far sì che la rotazione della Terra non si sincronizzi con gli orologi atomici ad alta precisione che usiamo per mantenere il sistema UTC (Coordinated Universal Timespuntando. Per questo motivo la rotazione della Terra viene monitorata e sincronizzata usando i lampi lontani da un tipo di stella collassata chiamata quasar che lampeggia con un ritmo ultra preciso a molti milioni di anni luce di distanza. Monitorando lo spin della Terra contro questi oggetti lontani si può capire quanto la rotazione abbia rallentato.

Una volta che è stato creato un secondo di rallentamento, The International Earth Rotation Service (IERS), raccomanda a Leap Second da aggiungere, di solito alla fine dell'anno.

Altre complicazioni sorgono quando si tratta di sincronizzazione la Terra in una scala temporale. In 1905, la teoria della relatività di Albert Einstein ha dimostrato che non esiste una cosa come il tempo assoluto. Ogni orologio, in ogni parte dell'universo, fa tic tac ad una velocità diversa. Per il GPS, questo è un problema enorme perché si scopre che gli orologi sui satelliti si spostano di quasi 40,000 al nanosecondo al giorno rispetto agli orologi a terra perché sono alti sopra la superficie terrestre (e quindi in un campo gravitazionale più debole) e si muovono velocemente rispetto al terreno.

E dato che la luce può viaggiare a quarantamila piedi in quel momento, puoi vedere il problema. Le equazioni di Einstein scritte per la prima volta in 1905 e 1915 vengono utilizzate per correggere questo time-shift, consentendo al GPS di funzionare, agli aerei di navigare in sicurezza e GPS server NTP per ricevere l'ora esatta