Per ricevere e distribuire e autenticare l'origine ora UTC ci sono attualmente due tipi di NTP server, il GPS server NTP e il server NTP di riferimento radio. Mentre entrambi questi sistemi distribuiscono l'UTC in modi identici, il modo in cui ricevono le informazioni sul tempo differisce.

A GPS NTP time server è una fonte ideale di tempo e frequenza perché può fornire tempi estremamente precisi in qualsiasi parte del mondo utilizzando componenti relativamente economici. Ogni satellite GPS trasmette in due frequenze L2 per uso militare e L1 per l'utilizzo da parte di civili trasmessi a 1575 MHz, le antenne e i ricevitori GPS a basso costo sono ora ampiamente disponibili.

Il segnale radio trasmesso dal satellite può passare attraverso le finestre, ma può essere bloccata da edifici quindi la posizione ideale per un'antenna GPS è su un tetto con una buona vista del cielo. I più satelliti può ricevere dal migliore è il segnale. Tuttavia, le antenne sul tetto possono essere soggette a fulmini o altre sovratensioni così un soppressore è altamente suggerisce installato in linea sul cavo GPS.

Anche il cavo tra l'antenna GPS e il ricevitore è fondamentale. La massima distanza percorribile da un cavo è normalmente solo per i misuratori 20-30, ma un cavo coassiale di alta qualità combinato con un amplificatore GPS posizionato in linea per aumentare il guadagno dell'antenna può consentire di superare i cavi del misuratore 100. Questo può fornire difficoltà nell'installazione in edifici più grandi se il server è troppo lontano dall'antenna.

Una soluzione alternativa è usare una radio referenziata NTP time server. Questi si basano su un numero di trasmissioni radio nazionali di tempo e frequenza che trasmettono l'ora UTC. In Gran Bretagna il segnale (chiamato MSF) è trasmesso dal National Physics Laboratory in Cumbria, che funge da riferimento temporale nazionale del Regno Unito, ci sono anche sistemi simili negli Stati Uniti (WWVB) e in Francia, Germania e Giappone.

Una radio basata Server NTP di solito consiste in un time server montabile su rack e un'antenna, costituita da una barra di ferrite all'interno di un involucro di plastica, che riceve l'ora della radio e la trasmissione di frequenza. Dovrebbe essere sempre montato orizzontalmente ad angolo retto verso la trasmissione per ottenere una potenza del segnale ottimale. I dati vengono inviati in impulsi, 60 al secondo. Questi segnali forniscono all'ora UTC una precisione di microsecondi 100, tuttavia il segnale radio ha una portata limitata ed è vulnerabile alle interferenze.

Le celebrazioni per il nuovo anno dovranno aspettare un altro secondo quest'anno, in quanto il servizio internazionale di rotazione e sistemi di riferimento della terra (IERS) ha deciso che 2008 avrà aggiunto il secondo salto.

IERS ha annunciato a Parigi a luglio che un secondo Leap positivo è stato aggiunto a 2008, il primo da dicembre 31, 2005. Leap Seconds è stato introdotto per compensare l'imprevedibilità della rotazione terrestre e per mantenere l'UTC (Coordinated Universal Time) con GMT (Greenwich Meantime).

Il nuovo extra extra verrà aggiunto l'ultimo giorno di quest'anno alle ore 23, 59 minuti e 59 secondi Coordinated Universal Time - 6: 59: 59 pm Eastern Standard Time. 33 Leap Seconds sono stati aggiunti da 1972

Server NTP i sistemi che controllano la sincronizzazione dell'ora sulle reti di computer sono tutti regolati da UTC (Coordinated Universal Time). Quando alla fine dell'anno viene aggiunto un secondo aggiuntivo, l'UTC verrà automaticamente modificato come secondo aggiuntivo. #

Se a Server NTP riceve un segnale orario da trasmissioni come MSF, WWVB o DCF o dalla rete GPS il segnale trasporterà automaticamente l'annuncio Leap Second.

Avviso di salto in secondo luogo dal servizio internazionale di rotazione e di riferimento dei sistemi di terra (IERS)

SERVIZIO INTERNATIONAL DE LA ROTATION TERRESTRE ET DES SYSTEMES DE REFERENCE

SERVICE DE LA ROTATION TERRESTRE
OSSERVATOIRE DE PARIS
61, Av. de l'Observatoire 75014 PARIS (Francia)
Tel. : 33 (0) 1 40 51 22 26
FAX: 33 (0) 1 40 51 22 91
e-mail: services.iers@obspm.fr
https://hpiers.obspm.fr/eop-pc

Parigi, 4 luglio 2008

Bollettino C 36

Alle autorità responsabili della misurazione e della distribuzione del tempo

UTC TIME STEP
sulla 1st di gennaio 2009

Un secondo salto positivo sarà introdotto alla fine di dicembre 2008.
La sequenza di date dei secondi marcatori UTC sarà:

2008 dicembre 31, 23h 59m 59s
2008 dicembre 31, 23h 59m 60s
2009 gennaio 1, 0h 0m 0s

La differenza tra UTC e TAI International Atomic Time è:

da 2006 gennaio 1, 0h UTC, a 2009 gennaio 1 0h UTC: UTC-TAI = - 33s
da 2009 gennaio 1, 0h UTC, fino a nuovo avviso: UTC-TAI = - 34s

I secondi di salto possono essere introdotti in UTC alla fine dei mesi di dicembre

I metodi per tenere traccia del tempo sono cambiati nel corso della storia con una precisione sempre crescente che è stato il catalizzatore del cambiamento.

La maggior parte dei metodi di misurazione del tempo sono stati tradizionalmente basati sul movimento della Terra attorno al Sole. Per millenni, un giorno è stato diviso in parti uguali di 24 che sono diventate note come ore. Basare i nostri tempi sulla rotazione della Terra è stato adeguato per la maggior parte dei nostri bisogni storici, tuttavia, con l'avanzare della tecnologia, è stata evidente la necessità di una tempistica sempre più accurata.

Il problema con i metodi tradizionali divenne evidente quando i primi orologi veramente accurati - l'orologio atomico fu sviluppato negli 1950. Dato che questi orologi si basavano sulla frequenza degli atomi ed erano precisi in un secondo ogni milione di anni, presto si scoprì che i nostri giorni, che avevamo sempre presunto essere precisamente 24, erano cambiati di giorno in giorno.

Gli effetti della gravità della Luna sui nostri oceani fanno rallentare e accelerare la Terra durante la sua rotazione: alcuni giorni sono più lunghi di 24 ore mentre altri sono più brevi. Mentre queste piccole differenze nella durata di un giorno hanno fatto poca differenza per la nostra vita quotidiana, questa inaccuratezza ha implicazioni per molte delle nostre moderne tecnologie come la comunicazione satellitare e il posizionamento globale.

È stata sviluppata una scala cronologica per far fronte alle inesattezze dello spin della Terra - Coordinated Universal Time (UTC). Si basa sulla rotazione terrestre tradizionale 24 ora conosciuta come Greenwich Meantime (GMT), ma tiene conto delle inesattezze nella rotazione della Terra facendo aggiungere (o sottrarre) i cosiddetti "secondi salti".

Poiché UTC è basato sul tempo indicato da orologi atomici è incredibilmente accurato e quindi è stato adottato come tempistica civile mondiale ed è utilizzato da aziende e commerci in tutto il mondo.

La maggior parte delle reti di computer può essere sincronizzata con UTC utilizzando un dedicato NTP time server.

Dire che il tempo non è così semplice come la maggior parte della gente pensa. In realtà la stessa domanda, 'qual è il tempo?' è una domanda alla quale anche la scienza moderna può non rispondere. Il tempo, secondo Einstein, è relativo; sta passando i cambiamenti per diversi osservatori, influenzati da cose come la velocità e la gravità.

Anche quando viviamo tutti sullo stesso pianeta e viviamo lo scorrere del tempo in modo simile, dire che il tempo può essere sempre più difficile. Da allora il nostro metodo originale di utilizzo della rotazione terrestre è stato scoperto come inaccurato poiché la gravità della Luna causa alcuni giorni per essere più lunghi di 24 ore e pochi per essere più brevi. In effetti, quando i primi dinosauri vagavano per la Terra un giorno era solo 22 ore!

Mentre gli orologi meccanici ed elettronici ci hanno fornito una certa precisione, le nostre moderne tecnologie hanno richiesto misurazioni del tempo molto più accurate. Il GPS, il commercio su Internet e il controllo del traffico aereo sono solo tre settori che sono stati suddivisi secondo i tempi è incredibilmente importante.

Quindi, come possiamo tenere traccia del tempo? L'uso della rotazione terrestre si è dimostrato inaffidabile, mentre gli oscillatori elettrici (orologi al quarzo) e gli orologi meccanici sono accurati solo per un secondo o due al giorno. Sfortunatamente per molte delle nostre tecnologie una seconda imprecisione può essere troppo lunga. Nella navigazione satellitare, la luce può percorrere 300,000 km in poco più di un secondo, rendendo inutile l'unità media del navigatore satellitare se ci fosse un secondo di imprecisione.

La soluzione per trovare un metodo accurato per misurare il tempo è stata quella di esaminare la molto piccola - meccanica quantistica. La meccanica quantistica è lo studio dell'atomo e le sue proprietà e il modo in cui interagiscono. È stato scoperto che gli elettroni, le minuscole particelle che orbitano atomi hanno cambiato il percorso che orbita e rilasciato una quantità precisa di energia quando lo fanno.

Nel caso dell'atomo di cesio questo si verifica quasi nove miliardi di volte al secondo e questo numero non si altera mai e quindi può essere usato come un metodo estremamente affidabile per tenere traccia del tempo. Gli atomi di cesio sono usati din orologi atomici e in effetti il ​​secondo è ora definito come appena sopra 9 miliardi di cicli di radiazione dell'atomo di cesio.

Gli orologi atomici sono la base di molte delle nostre tecnologie. L'intera economia globale conta su di loro con il tempo trasmesso da NTP time server su reti di computer o trasmesse via satellite tramite satelliti GPS; assicurare che tutto il mondo mantenga lo stesso tempo, preciso e stabile.

Una scala cronologica globale ufficiale, Coordinated Universal Time (UTC) è stata sviluppata grazie a orologi atomici che consentono al mondo intero di funzionare nello stesso tempo entro pochi millesimi di secondo l'uno dall'altro.

A ora del server è uno strumento di ufficio comune, ma a cosa serve?

Siamo tutti abituati ad avere un tempo diverso dal resto del mondo. Quando l'America si sta svegliando, Honk Kong andrà a letto ed è per questo che il mondo è diviso in fusi orari. Anche nella stessa fascia oraria ci possono ancora essere differenze. In Europa continentale, ad esempio, la maggior parte dei paesi è un'ora avanti rispetto al Regno Unito a causa del cambio stagionale della Gran Bretagna.

Tuttavia, quando si tratta di comunicazione globale, avere tempi diversi in tutto il mondo può causare problemi in particolare se si devono condurre transazioni sensibili al fattore tempo come l'acquisto o la vendita di azioni.

Per questo scopo è stato chiaro dai primi 1970 che era necessaria una scala cronologica globale. È stato introdotto su 1 gennaio 1972 ed è stato chiamato UTC - Coordinated Universal Time. UTC è tenuto da un orologio atomico ma è basato su Greenwich Meantime (GMT - spesso chiamato UT1) che è esso stesso una scala temporale basata sulla rotazione della Terra. Sfortunatamente la Terra varia nel suo giro in modo tale che l'UTC ne tiene conto aggiungendo un secondo una o due volte all'anno (Leap Second).

Nonostante siano controversi per molti, sono necessari secondi bisestili da parte di astronomi e altre istituzioni per evitare che la giornata scivoli via altrimenti sarebbe impossibile calcolare la posizione delle stelle nel cielo notturno.

UTC è ora utilizzato in tutto il mondo. Non solo è la scala cronologica globale ufficiale, ma è utilizzata da centinaia di migliaia di reti di computer in tutto il mondo.

Le reti di computer usano a ora del server di rete per sincronizzare tutti i dispositivi su una rete in UTC. La maggior parte dei server di tempo utilizza il protocollo NTP (Network Time Protocol) per distribuire il tempo.

I time server NTP ricevono il tempo dagli orologi atomici da trasmissioni radio a onde lunghe da laboratori nazionali di fisica o dalla rete GPS (Global Positioning System). I satelliti GPS portano tutti un orologio atomico a bordo che trasmette il tempo indietro sulla Terra. Anche se questo segnale orario non è strettamente UTC (è noto come tempo GPS) a causa della precisione della trasmissione è facilmente convertibile in UTC da un GPS server NTP.

Gli orologi atomici sono utilizzati per migliaia di applicazioni in tutto il mondo. Dal controllo dei satelliti alla sincronizzazione anche di una rete di computer utilizzando a Server NTP, gli orologi atomici hanno cambiato il modo in cui controlliamo e governiamo il tempo.

In termini di precisione, un orologio atomico non ha rivali. Gli orologi al quarzo digitali possono mantenere un tempo preciso per una settimana, senza perdere più di un secondo, ma un orologio atomico può mantenere il tempo per milioni di anni senza andare alla deriva.

Gli orologi atomici lavorare sul principio dei balzi quantici, un ramo della meccanica quantistica che afferma che un elettrone; una particella carica negativamente, orbiterà un nucleo di un atomo (il centro) in una certa pianura o livello. Quando assorbe o rilascia abbastanza energia, sotto forma di radiazione elettromagnetica, l'elettrone salterà su un piano diverso - il salto quantico.

Misurando la frequenza della radiazione elettromagnetica corrispondente alla transizione tra i due livelli, è possibile registrare il passaggio del tempo. Gli atomi di cesio (cesio 133) sono preferiti per i tempi poiché hanno cicli di radiazioni 9,192,631,770 ogni secondo. Poiché i livelli di energia dell'atomo di cesio (gli standard quantistici) sono sempre gli stessi ed è un numero così elevato, l'orologio atomico al cesio è incredibilmente preciso.

La forma più comune di orologio atomico usato nel mondo oggi è la fontana al cesio. In questo tipo di orologio una nuvola di atomi viene proiettata in una camera a microonde e lascia cadere la gravità. I raggi laser rallentano questi atomi e viene misurata la transizione tra i livelli di energia dell'atomo.

La prossima generazione di orologi atomici si sta sviluppando usando trappole ioniche piuttosto che una fontana. Gli ioni sono atomi caricati positivamente che possono essere intrappolati da un campo magnetico. Altri elementi come lo stronzio vengono utilizzati in questi orologi di prossima generazione e si stima che la potenziale precisione di un orologio a trappola ionica di stronzio potrebbe essere 1000 volte quella degli attuali orologi atomici.

Gli orologi atomici sono utilizzati da tutti i tipi di tecnologie; la comunicazione via satellite, il Global Positioning System e persino il trading su Internet dipendono dagli orologi atomici. La maggior parte dei computer si sincronizza indirettamente a un orologio atomico utilizzando a Server NTP. Questi dispositivi ricevono il tempo da un orologio atomico e si distribuiscono intorno alle loro reti garantendo un tempo preciso su tutti i dispositivi.

Gli orologi atomici sono l'apice dei dispositivi per il mantenimento del tempo. I moderni orologi atomici possono mantenere il tempo con una precisione tale che negli anni 100,000,000 (100 milioni) non perdono nemmeno un secondo nel tempo. A causa di questo alto livello di precisione, gli orologi atomici sono la base per i tempi del mondo.

Per consentire la comunicazione globale e le transazioni temporali come l'acquisto di pile e condivisioni di un tempo globale, basato sul tempo indicato dagli orologi atomici, è stato sviluppato in 1972. Questa scala cronologica, Coordinated Universal Time (UTC) è governata e controllata dal Ufficio internazionale dei pesi e misure (BIPM) che utilizzano una costellazione di oltre orologi atomici 230 dai laboratori 65 di tutto il mondo per garantire elevati livelli di precisione.

Gli orologi atomici si basano sulle proprietà fondamentali dell'atomo, noto come meccanica quantistica. La meccanica quantistica suggerisce che un elettrone (particella caricata negativamente) che orbita attorno al nucleo di un atomo possa esistere in diversi livelli o piani orbitali a seconda che assorbano o rilasciano la giusta quantità di energia. Una volta che un elettrone ha assorbito o rilasciato abbastanza energia in grado di "saltare" su un altro livello, questo è noto come salto quantico.

La frequenza tra questi due stati energetici è ciò che viene usato per mantenere il tempo. La maggior parte degli orologi atomici sono basati sull'atomo di cesio che ha periodi di radiazione 9,192,631,770 corrispondenti alla transizione tra i due livelli. A causa della precisione degli orologi al cesio, il BIPM considera ora un secondo definito come i cicli 9,192,631,770 dell'atomo di cesio.

Gli orologi atomici sono utilizzati in migliaia di diverse applicazioni in cui è essenziale un timing preciso. La comunicazione via satellite, il controllo del traffico aereo, il commercio via Internet e i GP richiedono tutti orologi atomici per mantenere il tempo. Gli orologi atomici possono anche essere usati come metodo di sincronizzazione delle reti di computer.

Una rete di computer che utilizza a NTP time server può utilizzare una trasmissione radio o i segnali trasmessi dai satelliti GPS (Global Positioning System) come fonte di temporizzazione. Il programma NTP (o demone) assicurerà quindi che tutti i dispositivi su quella rete saranno sincronizzati all'orario indicato dall'orologio atomico.

Utilizzando un Server NTP sincronizzato con un orologio atomico, una rete di computer può eseguire l'identico tempo universale coordinato di altre reti che consentono di effettuare transazioni time sensitive da tutto il mondo.

NTP server sono utilizzati dalle reti di computer come riferimento temporale per la sincronizzazione. Un Server NTP è davvero un dispositivo di comunicazione che riceve il tempo da un orologio atomico e lo distribuisce. I server NTP che ricevono un tempo di clock atomico diretto sono noti come server 1 NTP di strato.

Un dispositivo 0 dello strato è un orologio atomico stesso. Si tratta di macchine molto costose e delicate e si trovano solo nei laboratori di fisica su larga scala. Sfortunatamente ci sono molte regole che governano chi può accedere ad un server 1 di uno strato a causa di considerazioni sull'ampiezza di banda. La maggior parte dei server 1 NTP stratificati sono creati da università o altre organizzazioni senza scopo di lucro e devono quindi limitare chi li accede.

Fortunatamente i server di tempo 2 stratum possono offrire un'accuratezza decente come una sorgente di temporizzazione e qualsiasi dispositivo che riceve un segnale orario può essere utilizzato come riferimento temporale (un dispositivo che riceve il tempo da uno strato 2 è un server 3 stratificato. uno strato 3 server sono dispositivi 4 stratum e così via).

Ntp.org è la sede ufficiale del progetto del pool NTP e di gran lunga il miglior posto dove andare per trovare un server NTP pubblico. Ci sono due elenchi di server pubblici disponibili nel pool; server primari, che visualizza i server 1 di strato (la maggior parte dei quali sono ad accesso chiuso) e secondario che sono tutti server 2 stratum.

Quando si utilizza un server NTP pubblico è importante rispettare le regole di accesso in quanto l'impossibilità di farlo può causare l'intasamento del traffico del server e se i problemi persistono eventualmente interrotti poiché la maggior parte dei server NTP pubblici sono configurati come atti di generosità.

Ci sono alcuni punti importanti da ricordare quando si utilizza una sorgente di temporizzazione da Internet. Innanzitutto, le fonti di cronometraggio su Internet non possono essere autenticate. L'autenticazione è una misura di sicurezza integrata utilizzata da NTP ma non disponibile in rete. In secondo luogo, per utilizzare una sorgente di sincronizzazione di Internet è necessaria una porta aperta nel firewall. Un buco in un firewall può essere utilizzato da utenti malintenzionati e può lasciare un sistema vulnerabile agli attacchi.

Per quelli che richiedono una fonte di temporizzazione sicura o quando la precisione è molto importante, un dedicato Server NTP che riceve un segnale di temporizzazione dalle trasmissioni radio a onde lunghe o dalla rete GPs.

NTP (Network Time Protocol) è il protocollo di sincronizzazione temporale più utilizzato su Internet. Il motivo del suo successo è che è flessibile e molto preciso (oltre ad essere gratuito). NTP è anche organizzato in una struttura gerarchica che consente a migliaia di macchine di essere in grado di ricevere un segnale di temporizzazione da uno solo Server NTP.

Ovviamente, se un migliaio di macchine su una rete tentassero tutti di ricevere un segnale di temporizzazione dal server NTP allo stesso tempo, la rete diventerebbe un collo di bottiglia e il server NTP sarebbe reso inutilizzabile.

Per questo motivo, esiste lo strato dell'albero NTP. Nella parte superiore dell'albero si trova il server temporale NTP che è un dispositivo 1 di strato (un dispositivo 0 di strato è l'orologio atomico dal quale il server riceve il proprio tempo). Sotto il Server NTP, diversi server o computer ricevono informazioni sulla temporizzazione dal dispositivo 1 dello strato. Questi dispositivi fidati diventano server 2 stratosferici, che a loro volta distribuiscono le informazioni di temporizzazione a un altro livello di computer o server. Questi diventano quindi dispositivi 3 dello strato che a loro volta possono distribuire le informazioni di cronometraggio agli strati più bassi (strato 4, strato 5 ecc.).

In tutti gli NTP è possibile supportare fino a nove livelli di strato, anche se più distanti dal dispositivo 1 dello strato originale sono meno sincronizzati. Per un esempio di come è impostata la gerarchia NTP, vedere questo albero di fusto