Protocollo di tempo di rete (NTP) è utilizzato come strumento di sincronizzazione dalla maggior parte delle reti di computer. NTP distribuisce una singola sorgente temporale attorno a una rete e assicura che tutti i dispositivi siano in esecuzione in sincronizzazione con esso. NTP è altamente preciso e in grado di mantenere tutte le macchine su una rete entro pochi millisecondi della fonte di tempo. Tuttavia, quando questa origine di tempo proveniente può portare a problemi nella sincronizzazione temporale all'interno di una rete. (More ...)

Leap Seconds è in uso dallo sviluppo di orologi atomici e dall'introduzione della scala cronologica globale UTC (Coordinated Universal Time). I secondi bisestili impediscono il tempo reale indicato dagli orologi atomici e il tempo fisico, governato dal massimo del sole a mezzogiorno, dall'andare alla deriva.

Da quando UTC è iniziato negli 1970 quando è stato introdotto UTC, sono stati aggiunti 24 Leap Seconds. I secondi di salto sono un punto di polemica, ma senza di loro, il giorno andrebbe lentamente alla deriva nella notte (anche se dopo molti secoli); tuttavia, causano problemi per alcune tecnologie.

NTP server (Network Time Protocol) implementa Leap Seconds ripetendo l'ultimo secondo del giorno in cui viene introdotto un secondo salto. Mentre l'introduzione di Leap Second è un evento raro, che si verifica solo una o due volte l'anno, per alcuni sistemi complessi che elaborano migliaia di eventi al secondo questa ripetizione causa problemi.

Per i giganti dei motori di ricerca, Google, Leap Seconds può far sì che i loro sistemi non funzionino durante questo secondo, come in 2005 quando alcuni dei suoi sistemi in cluster smettevano di accettare il lavoro. Mentre questo non ha portato al loro sito di andare giù, Google ha voluto affrontare il problema per prevenire eventuali problemi futuri causati da questo fudge cronologico.

La sua soluzione era di scrivere un programma che essenzialmente ha mentito ai loro server di computer durante il giorno di un secondo salto, facendo credere ai sistemi che il tempo era leggermente superiore a quello NTP server lo stavo dicendo

Questa graduale accelerazione ha significato che alla fine di un giorno, quando viene aggiunto un secondo Leap, i timeserver di Google non devono ripetere il secondo extra poiché il tempo sui suoi server sarebbe già un secondo indietro rispetto a quel punto.

Galleon GPS NTP server

Sebbene la soluzione di Google a Leap Second sia geniale, per la maggior parte dei sistemi di computer Leap Seconds non causa alcun problema. Con una rete di computer sincronizzata con un server NTP, Leap Seconds viene regolato automaticamente alla fine della giornata e si verifica solo raramente, quindi la maggior parte dei sistemi informatici non si accorge mai di questo piccolo inconveniente nel tempo.

La maggior parte delle persone hanno sentito parlare di orologi atomici, la maggior parte delle persone, probabilmente senza rendersene conto hanno addirittura utilizzato; Tuttavia, dubito che molte persone che leggono questo avranno mai visto uno. Gli orologi atomici sono altamente sofisticate e complesse di macchine. Basandosi su aspiratori, super-refrigeranti come l'azoto liquido e laser anche, la maggior parte orologi atomici sono presenti solo nei laboratori come NIST (Istituto Nazionale di Standard e tempo) negli Stati Uniti, o NPL (National Physical Laboratory) nel Regno Unito.

Orologio atomico di NPL

Nessun altro tipo di cronometraggio è così preciso come un orologio atomico. Gli orologi atomici sono alla base della scala temporale globale del mondo UTC (Coordinated Universal Time). Anche la lunghezza rotazione terrestre richiede la manipolazione mediante aggiunta di secondo salto a UTC per mantenere il giorno sincronizzato.

Gli orologi atomici lavorare in base alle variazioni oscillanti di atomi durante i diversi stati energetici. Cesio è l'atomo preferito utilizzato in orologi atomici, che oscilla volte 9,192,631,770 al secondo. Questo è un effetto costante troppo, tanto che un secondo è ora definita da questo molte oscillazioni dell'atomo di cesio.

Louis Essen costruito il primo preciso orologio atomico in 1955 presso il National Physical Laboratory nel Regno Unito, da orologi atomici allora sono diventati sempre più precisi con moderni orologi atomici in grado di mantenere il tempo per oltre un milione di anni senza mai perdere un secondo.

In 1961, UTC è diventato globale tempi del mondo, e 1967, il Sistema Internazionale di unità ha adottato la frequenza di cesio come secondo ufficiale.

Da allora, gli orologi atomici sono diventati parte della tecnologia moderna. A bordo di ogni satellite GPS, segnali di tempo orologi atomici trave a terra, consentendo sistemi di navigazione satellitare in auto, barche e aerei a giudicare le loro posizioni con precisione.

Ora UTC è essenziale anche per il commercio nel mondo moderno. Con le reti di computer a parlare gli uni agli altri attraverso i fusi orari, con gli orologi atomici come riferimento evitare errori, garantisce la sicurezza e garantisce un trasferimento dati affidabile.

Ricezione di un segnale da un orologio atomico per la sincronizzazione tempo-macchina è incredibilmente facile. NTP time server che ricevono il segnale orario dai satelliti GPS, o quelli trasmessi su onde radio da luoghi NPL e NIST, attivare reti di computer in tutto il mondo per tenere il tempo sicuro e preciso.

I ricercatori hanno scoperto che l'orologio atomico britannico controllato dal National Physical Laboratory del Regno Unito (NPL) è il più preciso al mondo.

L'orologio atomico a fontana di cesio CsF2 di NPL è così preciso che non si sposterebbe di un secondo in 138 milioni di anni, quasi il doppio della precisione di prima.

I ricercatori hanno ora scoperto che l'orologio è preciso in una parte di 4,300,000,000,000,000, rendendolo il più preciso orologio atomico al mondo.

L'orologio CsF2 utilizza lo stato energetico degli atomi di cesio per mantenere il tempo. Con una frequenza di picchi e avvallamenti 9,192,631,770 ogni secondo, questa risonanza governa ora lo standard internazionale per un secondo ufficiale.

Lo standard internazionale del tempoUTC-è governato da sei orologi atomici, tra cui il CsF2, due orologi in Francia, uno in Germania e uno negli Stati Uniti, quindi questo aumento inaspettato dell'accuratezza significa che la scala cronologica globale è ancora più affidabile di quanto si pensasse.

L'UTC è essenziale per le tecnologie moderne, in particolare con una comunicazione e un commercio globali in corso su Internet, oltre i confini e attraverso i fusi orari.

UTC consente a reti informatiche separate in diverse parti del mondo di mantenere esattamente lo stesso tempo e, data la sua importanza, è essenziale precisione e precisione, specialmente considerando i tipi di transazioni ora condotte online, come l'acquisto di azioni e azioni e banca globale.

La ricezione di UTC richiede l'uso di un server orario e del protocollo NTP (Network Time Protocol). Tempo di server ricevere una fonte di UTC direttamente da fonti di orologi atomici come NPL, che trasmette un segnale orario su una radio a onde lunghe e la rete GPS (tutti i satelliti GPS trasmettono segnali orari dell'orologio atomico, ovvero come i sistemi di navigazione satellitare calcolano la posizione elaborando la differenza di tempo tra più segnali GPS).

NTP mantiene accurati tutti i computer in UTC controllando continuamente ogni orologio del sistema e regolando la deriva rispetto al segnale orario UTC. Usando un NTP time server, una rete di computer è in grado di rimanere entro pochi millisecondi di UTC prevenendo eventuali errori, garantendo sicurezza e fornendo una fonte attendibile di tempo preciso.

Il computer hacking è un argomento comune nelle notizie. Alcune delle più grandi aziende sono state vittime di hacker e per una miriade di ragioni. Protezione delle reti di computer dall'invasione da parte di utenti malintenzionati è un settore costoso e sofisticato in quanto gli hacker utilizzano molti metodi per invadere un sistema.

Esistono varie forme di sicurezza per difendersi dall'accesso non autorizzato a reti di computer come software antivirus e firewall.

Un'area spesso trascurata, tuttavia, è da dove una rete di computer riceve la fonte di tempo, che può essere spesso un aspetto vulnerabile di una rete e un modo per gli hacker.

La maggior parte delle reti di computer utilizza NTP (Network Time Protocol) come metodo per mantenere la sincronizzazione. L'NTP è eccellente nel mantenere i computer allo stesso tempo, spesso entro pochi millisecondi, ma dipende da un'unica fonte di tempo.

Poiché le reti di computer di diverse organizzazioni devono comunicare tra loro, avere la stessa fonte di tempo ha senso, che è la ragione per cui la maggior parte delle reti di computer si sincronizzano con una sorgente di UTC (Coordinated Universal Time).

UTC, la scala cronologica globale del mondo, è mantenuta fedele orologi atomici e sono disponibili vari metodi di utilizzo di UTC.

Molto spesso, le reti di computer utilizzano una sorgente di tempo internet per ottenere UTC, ma spesso si verificano problemi di sicurezza.

L'uso di fonti di tempo internet lascia una rete di computer aperta a diverse vulnerabilità. In primo luogo, per consentire l'accesso all'origine dell'orario internet, è necessario mantenere una porta aperta nel firewall di sistema (UDP 123). Come con qualsiasi porta aperta, gli utenti non autorizzati potrebbero trarne vantaggio, usando la porta aperta come un modo per entrare nella rete.

In secondo luogo, se l'origine dell'ora di Internet stessa fosse manomessa, ad esempio tramite BGP injection (Border Gateway Protocol), ciò potrebbe portare a tutti i tipi di problemi. Dicendo ai server di internet time era una data o una data diversa, un grande caos poteva derivare dal fatto che i dati si perdevano, crash di sistema, un tipo di effetto Y2K!

Infine, i server orari di Internet non possono essere autenticati da NTP e possono anche essere inaccurati. Vulnerabile alla latenza e interessato dalla distanza, possono verificarsi anche errori; all'inizio di quest'anno alcuni server di tempo affidabili hanno perso diversi minuti, portando a migliaia di reti di computer che hanno ricevuto il tempo sbagliato.

Per garantire una protezione completa, time server dedicati ed esterni, come ad esempio Di Galleon NTS 6001 sono l'unico metodo sicuro per la ricezione di UTC. Utilizzando il GPS (o una trasmissione radio) un esterno NTP time server non può essere manipolato da utenti malintenzionati, è accurato per pochi millisecondi, non può andare alla deriva e non è suscettibile di errori di temporizzazione.

L'orologio parlante della Gran Bretagna celebra il suo 75^th compleanno questa settimana, con il servizio che offre ancora il tempo per oltre 30 milioni di chiamanti all'anno.

Il servizio, disponibile componendo 123 su qualsiasi rete fissa BT (British Telecom), è iniziato in 1936 quando il General Post Office (GPO) controllava la rete telefonica. A quei tempi, la maggior parte delle persone utilizzava orologi meccanici, che erano inclini alla deriva. Oggi, nonostante la prevalenza di orologi digitali, telefoni cellulari, computer e una miriade di altri dispositivi, l'orologio parlante BT offre ancora il tempo a 30 milioni di chiamanti all'anno, e altre reti implementano i propri sistemi di oratori parlanti.

Gran parte del successo continuo dell'orologio parlante dipende forse dalla precisione che mantiene. L'orologio parlante moderno ha una precisione di cinque millisecondi (5 / 1000ths di secondo) e viene mantenuto preciso dai segnali dell'orologio atomico forniti da NPL (National Physical Laboratory) e la rete GPS.

Ma l'annunciatore che dichiara il tempo "dopo il terzo colpo" fornisce alle persone una voce umana, qualcosa che altri metodi di rilevazione del tempo non forniscono e potrebbero avere qualcosa a che fare con il perché così tante persone lo usano ancora.

Quattro persone hanno avuto l'onore di fornire la voce dell'orologio parlante; la voce attuale dell'orologio BT è Sara Mendes da Costa, che ha fornito la voce da 2007.

Certo, molte moderne tecnologie richiedono una fonte di tempo accurata. Le reti di computer che devono essere sincronizzate, per ragioni di sicurezza e per evitare errori, richiedono una fonte di tempo di orologio atomico.

Server temporali di rete, comunemente chiamati NTP server dopo il Network Time Protocol che distribuisce il tempo attraverso i computer su una rete, utilizzare i segnali GPS, che contengono segnali orari dell'orologio atomico, o segnali radio trasmessi da luoghi come NPL e NIST (Istituto nazionale per gli standard e il tempo) negli Stati Uniti.

Se hai mai provato a tenere traccia del tempo senza un orologio o un orologio, ti renderai conto di quanto possa essere difficile. Nel giro di poche ore, potresti arrivare a mezz'ora dal momento giusto, ma è difficile misurare con precisione un orario preciso senza una qualche forma di dispositivo cronologico.

Prima dell'uso degli orologi, mantenere il tempo era incredibilmente difficile, e persino perdere la traccia dei giorni degli anni è diventato facile da fare a meno che non si mantenga il conto giornaliero. Ma lo sviluppo di orologi accurati ha richiesto molto tempo, ma diversi passaggi chiave della cronologia si sono evoluti consentendo misure del tempo sempre più vicine.

Oggi, con il beneficio degli orologi atomici, NTP server e Sistemi di orologio GPSil tempo può essere monitorato entro un miliardesimo di secondo (nanosecondo), ma questo tipo di accuratezza ha richiesto all'umanità migliaia di anni di realizzarsi.

Cronometraggio antico di Stonehenge

Stonehenge

Senza appuntamenti da tenere o la necessità di arrivare al lavoro in orario, l'uomo preistorico aveva poco bisogno di sapere l'ora del giorno. Ma quando iniziò l'agricoltura, sapere quando piantare le colture divenne essenziale per la sopravvivenza. Si ritiene che i primi dispositivi cronologici come Stonehenge siano stati costruiti per tale scopo.

Identificare i giorni più lunghi e più brevi dell'anno (i solstizi) ha permesso ai primi agricoltori di calcolare quando piantare le loro colture e probabilmente ha fornito un significato spirituale molto importante a tali eventi.

meridiane

Il fornito i primi tentativi di tenere traccia del tempo durante il giorno. L'uomo in anticipo ha realizzato che il sole ha spostato attraverso il cielo ai percorsi normali in modo da lo hanno usato come metodo di cronologia. Le meridiane erano di ogni sorta, dagli obelischi che proiettavano enormi ombre a piccole meridiane ornamentali.

Orologio meccanico

Il primo vero tentativo di utilizzare gli orologi meccanici apparve nel XIII secolo. Questi usavano meccanismi di scappamento e pesi per mantenere il tempo, ma la precisione di questi primi orologi significava che avrebbero perso più di un'ora al giorno.

pendola

Gli orologi divennero prima affidabili e precisi quando i pendoli iniziarono ad apparire nel diciassettesimo secolo. Mentre sarebbero ancora alla deriva, il peso oscillante dei pendoli significava che questi orologi potevano tenere traccia dei primi minuti, e quindi i secondi man mano che l'ingegneria si sviluppava.

Orologi elettronici

Gli orologi elettronici che utilizzavano quarzo o altri minerali hanno consentito la precisione a parti di un secondo e hanno consentito il ridimensionamento di orologi precisi in base alle dimensioni dell'orologio da polso. Mentre gli orologi meccanici esistevano, si spostavano troppo e richiedevano un avvolgimento costante. Con gli orologi elettronici, per la prima volta, è stata raggiunta la massima accuratezza senza problemi.

Orologi atomici

Il tempo a migliaia, milioni e persino miliardi di parti di secondo arrivò quando il primo orologi atomici arrivato in 1950. Gli orologi atomici erano ancora più accurati della rotazione della Terra, quindi i secondi bisestili dovevano essere sviluppati per assicurarsi che il tempo globale basato sugli orologi atomici, il tempo universale coordinato (UTC) corrispondesse al percorso del sole attraverso il cielo.

Lo sviluppo dell'accuratezza dell'orologio sembra aumentare in modo esponenziale. Dai primi orologi meccanici, ci sono stati solo approssimativamente circa mezz'ora al giorno, a orologi elettronici sviluppati all'inizio del secolo che si sono spostati solo di un secondo. Con gli 1950, sono stati sviluppati orologi atomici che sono diventati precisi per millesimi di secondo e anno dopo anno sono diventati sempre più precisi.

Attualmente, l'orologio atomico più preciso esistente, sviluppato da NIST (National Institute for Standards and Time) perde un secondo ogni 3.7 miliardi di anni; tuttavia, utilizzando nuovi calcoli i ricercatori suggeriscono possono ora arrivare a un calcolo che potrebbe portare a un orologio atomico che sarebbe così preciso da perdere un secondo solo ogni 37 miliardi di anni (tre volte più lungo di quanto l'universo sia esistito).

Questo renderebbe il orologio atomico Precisione fino a quintillionesimo di secondo (1,000,000,000,000,000,000th di secondo o 1x 10¹⁸). I nuovi calcoli che potrebbero aiutare lo sviluppo di questo tipo di precisione sono stati sviluppati studiando gli effetti della temperatura sugli atomi e sugli elettroni minuscoli utilizzati per mantenere il "ticchettio" degli orologi atomici. Elaborando gli effetti di variabili come la temperatura, i ricercatori affermano di essere in grado di migliorare l'accuratezza dei sistemi di orologio atomico; tuttavia, quali usi possibili ha questa precisione?

L'accuratezza dell'orologio atomico sta diventando sempre più rilevante nel nostro mondo di alta tecnologia. Non solo tecnologie come il GPS e flussi di dati a banda larga si basano su un preciso clock dell'orologio atomico, ma lo studio della fisica e della meccanica quantistica richiede alti livelli di precisione che consentono agli scienziati di comprendere le origini dell'universo.

Per utilizzare una sorgente temporale dell'orologio atomico, per tecnologie precise o la sincronizzazione della rete di computer, la soluzione più semplice è usare a ora del server di rete; questi dispositivi ricevono un timestamp direttamente da una sorgente di clock atomico, come segnali GPS o radio trasmessi da artisti del calibro di NIST o NPL (National Physical Laboratory).

Queste i server di riferimento orario utilizzano NTP (Network Time Protocol) per distribuire il tempo attorno a una rete e assicurarsi che non vi sia alcuna deriva, rendendo possibile che la rete del computer sia mantenuta precisa entro i millisecondi di una sorgente di clock atomico.

Network Time Server

L'isola del Pacifico di Samoa, una volta l'ultimo posto sulla Terra per vedere il tramonto, è quello di spostare l'intera nazione nel futuro entro le ore 24!

Naturalmente, i Samoani non hanno scoperto i segreti del viaggio nel tempo, ma stanno saltando un'intera giornata per far cadere la loro nazione dall'altra parte dell'International Date Line (IDL).

La Linea di data internazionale (IDL) la linea longitudinale immaginaria sulla superficie della Terra in cui la data cambia quando una nave o un aeroplano viaggia verso est o verso ovest attraverso di essa. Dal momento che 1892, Samoa si è seduto sul lato orientale dell'IDL, ma ora è Primo Ministro del paese, Tuilaepa Sailele Malielegaoi intende spostare la nazione verso il lato occidentale, in pratica saltando un giorno, rendendo più facile il commercio con l'Australia e la Nuova Zelanda vicine.

Quando il cambiamento andrà avanti alla fine dell'anno, la popolazione di Samoa di 180,000 perderà un giorno, passando da 29 dicembre direttamente a 31 dicembre (il 30 dicembre è stato scelto in modo presumibile che Samoan possa ancora festeggiare l'ultimo dell'anno).

Samoa non è l'unico paese a saltare in avanti in tempo. Passando dal calendario giuliano al gregoriano in 1752, l'impero britannico ha dovuto saltare i giorni 11, mentre la Russia, l'ultimo paese europeo ad adottare il calendario gregoriano, ha dovuto saltare i giorni 13 (interessante questo fa ricadere l'anniversario della rivoluzione d'ottobre su 7 novembre).

Difficoltà con i fusi orari

Mentre il difficile commercio di Samoa ha reso necessario questo cambiamento, un'economia globale significa che è necessario un sistema temporale universale per la comunicazione tra paesi in fusi orari diversi.

UTC-Coordinated Universal Time è stato creato proprio per questo scopo. Gestito da orologi atomici, gli orologi più accurati del mondo, UTC consente di sincronizzare il mondo intero allo stesso tempo.

L'UTC viene spesso utilizzata da tecnologie come le reti di computer per consentire comunicazioni in tutto il mondo, evitando errori e problemi di comunicazione. La maggior parte delle tecnologie utilizza NTP server (Network Time Protocol) per ricevere una sorgente di tempo UTC - da Internet, segnali GPS o frequenze radio - e la distribuisce intorno alla rete del computer per garantire che ogni dispositivo sia sincronizzato allo stesso tempo.

Samoa si sposta dall'altra parte dell'International Date Line

Un nuovo orologio atomico accurato come qualsiasi prodotto è stato sviluppato dall'Università di Tokyo, che è così preciso da poter misurare le differenze nel campo gravitazionale terrestre - riporta la rivista Nature Photonics.

Mentre gli orologi atomici sono estremamente precisi e vengono utilizzati per definire la scala internazionale UTC (Coordinated Universal Time), su cui molte reti di computer si affidano per sincronizzarsi NTP server a, sono finiti nella loro accuratezza.

L'orologio atomico utilizza le oscillazioni degli atomi emessi durante il cambiamento tra due stati energetici, ma attualmente sono limitati dall'effetto Dick, dove il rumore e le interferenze generate dai laser utilizzati per leggere la frequenza dell'orologio, influenzano gradualmente il tempo.

I nuovi orologi a reticolo ottico, sviluppati dal professor Hidetoshi Katori e dal suo team presso l'Università di Tokyo, aggirano questo problema intrappolando gli atomi oscillanti in un reticolo ottico prodotto da un campo laser. Ciò rende l'orologio estremamente stabile e incredibilmente preciso.

In effetti, l'orologio è così accurato che il professor Katori e il suo team suggeriscono che non solo i futuri sistemi GPS potranno essere accurati entro un paio di centimetri, ma possono anche misurare la differenza nella gravità della Terra.

Come scoperto da Einstein nelle sue teorie della relatività speciale e generale, il tempo è influenzato dalla forza dei campi gravitazionali. Più forte è la gravità di un corpo, più tempo e spazio sono piegati, rallentando il tempo.

Il professor Katori e il suo team suggeriscono che questo significa che i loro orologi potrebbero essere usati per trovare giacimenti di petrolio al di sotto della Terra, poiché il petrolio è una densità inferiore e quindi ha una gravità più debole della roccia.

Nonostante l'effetto Dick, i tradizionali orologi atomici attualmente usati per governare l'UTC e per sincronizzare le reti di computer tramite NTP time server, sono ancora molto precisi e non si spostano di un secondo in oltre 100,000 anni, ancora abbastanza precisi per la maggior parte dei precisi requisiti di tempo.

Tuttavia, un secolo fa l'orologio più preciso disponibile era un orologio al quarzo elettronico che avrebbe dovuto essere spostato di un secondo al giorno, ma poiché la tecnologia aveva bisogno di tempi sempre più precisi, in futuro è altamente possibile che queste nuove generazioni di orologi atomici sarà la norma.