Атомные часы является кульминацией одержимости человечества рассказывать точное время. До атомных часов и наносекундной точности они использовали временные шкалы, основанные на небесных телах.

Однако, благодаря развитию атомных часов, теперь было осознано, что даже Земля в ее вращении не является столь точной мерой времени, как Атомные часы поскольку он теряет или получает долю секунды каждый день.

Из-за необходимости иметь временную шкалу, основанную несколько на вращении Земли (астрономия и фермерство - две причины), временные рамки, которые хранятся атомными часами, но приспособленные для любого замедления (или ускорения) вращения Земли. Эта временная шкала известна как UTC (Скоординированное универсальное время), используемое во всем мире, что обеспечивает коммерческую и торговую деятельность в одно и то же время.

Использование компьютерных сетей сетевые серверы времени для синхронизации с временем UTC. Многие люди ссылаются на эти серверные устройства времени как на атомные часы, но это неточно. Атомные часы - чрезвычайно дорогостоящие и высокочувствительные части оборудования, и их обычно можно найти только в университетах или национальных лабораториях физики.

К счастью, национальным физическим лабораториям нравится NIST (Национальный институт стандартов и времени - США) и NPL (Национальная физическая лаборатория - Великобритания) транслировали сигнал времени от своих атомных часов. В качестве альтернативы, сеть GPS является еще одним хорошим источником точного времени, так как каждый GPS-спутник имеет собственные Атомные часы.

сетевой сервер времени получает время от атомных часов и распределяет его с использованием протокола, такого как NTP (Network Time Protocol), обеспечивающий синхронизацию компьютерной сети в одно и то же время.

Потому как сетевые серверы времени контролируются атомными часами, они могут сохранять невероятно точное время; не теряя второй сотни, если не тысячи лет. Это гарантирует, что компьютерная сеть защищена и невосприимчива к ошибкам синхронизации, так как все машины будут иметь одинаковое время.

Атомные часы является кульминацией способности человечества сохранить время, которое охватывает несколько тысячелетий. Люди всегда были озабочены отслеживанием времени с тех пор, как рано человек заметил закономерность небесных тел.

Солнце, луна, звезды и планеты вскоре стали основой для временных шкал с периодами времени, такими как годы, месяцы, дни и часы, основанные исключительно на регулировании вращения Земли.

Это работало тысячи лет как надежный путеводитель по тому, сколько времени прошло, но за последние несколько веков люди стремились найти еще более надежные методы для отслеживания времени. В то время как Солнце и небесные тела были аффективным способом, солнечные часы не работали в пасмурные дни, и, поскольку дни и ночи, измененные в течение года, только полдень (когда солнце находится на самом высоком уровне) можно было разумно полагаться.

Первый набег на точные часы, не зависящие от небесных тел, и не был простым временем (например, свечей или часами воды), но на самом деле время в течение длительного времени было механическим.

Эти первые устройства, датируемые еще в двенадцатом веке, были грубыми механизмами, использующими граничный и фолиевый спусковой механизм (механизм и рычаг) для контроля тиков часов. После нескольких столетий и множества конструкций механические часы сделали свой следующий шаг вперед с маятником. Маятник дал часам свою первую истинную точность, поскольку он контролировал с большей точностью тики часов.

Однако только в двадцатом веке, когда часы вошли в электронный век, они стали действительно точными. Цифровые и электронные часы имели свои тики, управляемые с помощью колебаний кварцевого кристалла (его измененное энергетическое состояние при прохождении тока), который оказался настолько точным, что редко терялась секунда в неделю.

Развитие атомные часы в 1950 используется колебание одного атома, который генерирует более 9 миллиардов клещей в секунду и может поддерживать точное время в течение миллионов лет без потери секунды. Эти часы теперь составляют основу наших временных рамок со всем миром, синхронизированным с ними, используя NTP-серверы, обеспечивая полностью точное и надежное время.

Синхронизация сети часто считается головной болью сетевых администраторов, которые опасаются, что ошибочные результаты могут привести к катастрофическим результатам, и, хотя нет никаких сомнений в том, что отсутствие синхронизации может вызвать непредвиденные проблемы, в частности, с учетом времени транзакций и безопасности, идеальная синхронизация проста, если эти шаги выполняются:

1. Используйте специальный NTP-сервером, NTP-сервером это устройство, которое получает один источник времени, затем распределяет его между сетью компьютеров, используя протокол NTP (Network Time Protocol) - один из старейших интернет-протоколов и, безусловно, наиболее широко используемое программное обеспечение для синхронизации времени. NTP часто упаковывается в современные операционные системы, такие как Windows или Linux, хотя нет замены специального устройства NTP.

2. Всегда используйте Источник времени UTC (Всемирное координированное время). UTC основан на GMT (Greenwich Meantime) и Международном атомном времени (TAI) и является очень точным. UTC используется компьютерными сетями по всему миру, гарантируя, что торговля и торговля используют одни и те же временные рамки.

3. Используйте безопасный точный сигнал времени. Хотя сигналы времени доступны по всему Интернету, они непредсказуемы по своей точности, и, хотя некоторые из них могут обеспечить достаточно высокую точность, сервер интернет-времени находится за пределами сетевого брандмауэра, который, если он оставлен открытым для получения временного кода, приведет к уязвимостям в безопасности сети. Любой GPS (глобальная система позиционирования) или специальный радиосигнал, например, переданный национальными физическими лабораториями (например, MSF - ВЕЛИКОБРИТАНИЯ, WWVB - USA, DCF -Germany) предлагают надежные и надежные методы получения безопасного и точного сигнала времени.

4. Организовать сеть в страты, уровни. Страты обеспечивают, чтобы NTP-сервером не заполняется запросами времени и что пропускная способность сети не перегружается. Дерево страты организовано несколькими выбранными машинами, являющимися стратовыми устройствами 2, поскольку они получают сигнал времени от NTP-сервером (stratum 1), они, в свою очередь, распределяют время на другие устройства (слой 3) и так далее.

5. Убедитесь, что все машины используют UTC и Дерево сервера NTP, Общей ошибкой во временной синхронизации является не обеспечение того, чтобы все машины были правильно синхронизированы, только одна машина, работающая с неточным временем, может иметь непредвиденные последствия.

Существует несколько временных шкал, используемых во всем мире. Наиболее NTP-серверы и другие сетевые серверы времени используйте UTC в качестве базового источника, однако есть и другие:

Когда нас спрашивают о времени, в котором маловероятно, мы ответим «на какой временной шкале», но есть несколько временных шкал, используемых во всем мире, и каждый из них основан на разных методах отслеживания времени.
GMT

Время по Гринвичу (GMT) является местным временем на гринвичском меридиане на основе гипотетического среднего солнца. Поскольку орбита Земли эллиптична и ее ось наклона, фактическое положение Солнца на фоне звезд кажется немного впереди или позади ожидаемого положения. Накопившаяся временная ошибка меняется в течение года плавно, вплоть до 14 минут медленно в феврале до 16 минут в ноябре. Использование гипотетического среднего солнца устраняет этот эффект. До 1925 астрономы и навигаторы измеряли GMT с полудня до полудня, начиная день 12 часов позже, чем в гражданском использовании, которое также обычно упоминалось как GMT. Чтобы избежать путаницы, астрономы согласились в 1925 изменить точку отсчета с полудня до полуночи, а через несколько лет утвердили термин «универсальное время» (UT) для «нового» GMT. GMT остается правовой основой гражданского времени для Великобритании.

UT

Универсальное время (UT) является средним солнечным временем на гринвичском меридиане с 0 h UT в средней полуночи, и поскольку 1925 заменил GMT для научных целей. К середине 1950s астрономы имели много свидетельств колебаний в ротации Земли и решили разделить UT на три версии. Время, полученное непосредственно из наблюдений, называется UT0, применяя поправки для движений земной оси или полярного движения, дает UT1, а удаление периодических сезонных колебаний генерирует UT2. Различия между UT0 и UT1 составляют тысячные доли секунды. Сегодня только UT1 по-прежнему широко используется, поскольку он обеспечивает измерение вращательной ориентации Земли в космосе.

Мировой стандарт времени (UTC):

Хотя TAI обеспечивает непрерывную, однородную и точную временную шкалу для научных справочных целей, это не удобно для повседневного использования, поскольку оно не находится в шаге от скорости вращения Земли. Шкала времени, которая соответствует чередованию дня и ночи, гораздо более полезна, и с 1972 все службы эфирного вещания распределяют временные масштабы на основе скоординированного универсального времени (UTC). UTC - это атомный масштаб времени, который поддерживается в соответствии с Универсальным временем. Время от времени

Информация любезно предоставлена Национальная физическая лаборатория ВЕЛИКОБРИТАНИЯ.

Помимо обычных праздников и веселья в конце декабря, с добавлением еще одного UTC время (согласованное универсальное время).

UTC - это глобальная шкала времени, используемая компьютерными сетями по всему миру, гарантирующая, что все будут соблюдать одно и то же время. Временные секунды добавляются в UTC Международной службой вращения Земли (IERS) в ответ на замедление вращения Земли из-за приливных сил и других аномалий. Неспособность вставить секунду прыжка означает, что UTC будет отклоняться от GMT (Greenwich Meantime) - часто упоминается как UT1. GMT основан на положении небесных тел, поэтому в полдень солнце находится на высоте выше Гринвичского меридиана.

Если бы UTC и GMT могли дрейфовать друг от друга, это сделало бы жизнь трудной для людей, таких как астрономы и фермеры, и в конечном итоге ночь и день дрейфовали (хотя бы через тысячу лет или около того).

Обычно прыгающие секунды добавляются к последней минуте декабря 31, но иногда, если в течение года требуется более одного, то добавляется летом.

Однако прыжки секунд являются спорными и могут также вызвать проблемы, если оборудование не предназначено с учетом прыжковых секунд. Например, самый последний шаг скачка был добавлен в декабре 31, и это вызвало сбои в работе базы данных Oracle Oracle Cluster Ready Service. Это привело к тому, что система автоматически перезагрузилась в Новый год.

Секунды прыжка также могут вызывать проблемы, если сети синхронизируются с использованием источников времени в Интернете или устройств, для которых требуется ручное вмешательство. К счастью, большинство посвященных NTP-серверы спроектированы с учетом прыжков в секунду. Эти устройства не требуют вмешательства и будут автоматически настраивать всю сеть на правильное время, когда есть прыжок в секунду.

Специальная NTP-сервером не только самонастраивающийся, не требующий ручного вмешательства, но также и высокоточные серверы XTUMX (большинство источников времени в Интернете - это устройства 1 с пластовым слоем, другими словами, устройства, которые принимают сигналы времени от устройств 2 от Stratum, затем переиздают его), но они также высоко чтобы быть внешними устройствами, которые не должны находиться за брандмауэром.

Синхронизация времени чрезвычайно важна для современных компьютерных сетей. В некоторых отраслях временная синхронизация абсолютно необходима, особенно когда вы имеете дело с такими технологиями, как управление воздушным движением или морская навигация, где сотни жизней могут подвергаться риску из-за отсутствия точного времени.

Даже в финансовом мире правильная синхронизация времени жизненно важна, поскольку миллионы могут быть добавлены или стерты цены акций каждую секунду. По этой причине весь мир придерживается глобального масштаба времени, известного как скоординированное всеобщее время (UTC). Однако соблюдение UTC и точное соответствие UTC - это две разные вещи.

Большинство компьютерных часов - это простые генераторы, которые будут медленно дрейфовать либо быстрее, либо медленнее. К сожалению, это означает, что независимо от того, насколько точны они установлены в понедельник, они будут плыть к пятнице. Этот дрейф может составлять всего лишь часть секунды, но вскоре не займет много времени, поскольку исходное время UTC будет превышать вторую.

Во многих отраслях это может не означать жизнь и смерть потери миллионов акций и акций, но отсутствие синхронизации времени может иметь непредвиденные последствия, такие как отказ от компании, менее защищенной от мошенничества. Однако получение и поддержание истинного времени UTC довольно прямолинейно.

Посвященный сетевые серверы времени , которые используют протокол NTP (Network Time Protocol), чтобы постоянно проверять время сети против источника времени UTC. Эти устройства часто называют NTP-сервером, сервер времени или сервер времени сети. NTP-сервером постоянно настраивает все устройства в сети, чтобы гарантировать, что машины не дрейфуют с UTC.

UTC доступен из нескольких источников, включая сеть GPS. Это идеальный источник времени UTC, поскольку он безопасен, надежен и доступен повсюду на планете. UTC также доступен через специализированные национальные радиопередачи, которые транслируются с национальные лаборатории физики хотя они недоступны повсюду.

Когда мы взглянем на наши часы или часы в офисе, мы часто считаем само собой разумеющимся, что время, которое нам дано, является правильным. Мы можем заметить, что наши часы на десять минут бывают быстрые или медленные, но не прислушивайтесь, если они являются вторыми или двумя.

Однако в течение тысячелетий человечество стремилось все больше и больше точные часы преимущества которого сегодня многочисленны в наш век спутниковой навигации, NTP-серверы, Интернет и глобальные коммуникации.

Чтобы понять, как точное время может быть измерено, прежде всего важно понять понятие самого времени. Время, измеренное на Земле в течение тысячелетий, - это другое понятие времени, которое, как информировал нас Эйнштейн, было частью ткани самой Вселенной в том, что он назвал четырехмерным пространством-временем.

Тем не менее, мы исторически измеряли время, основанное не на прохождении времени, а на ротации нашей планеты по отношению к Солнцу и Луне. День делится на 24 равные части (часы), каждый из которых делится на 60 минут, а минута делится на 60 секунд.

Однако теперь стало понятным, что измерение времени таким образом нельзя считать точным, поскольку вращение Земли меняется изо дня в день. Всевозможные переменные, такие как приливные силы, ураганы, солнечные ветры и даже количество снега на полюсах, влияют на скорость вращения Земли. Фактически, когда динозавры впервые начали роуминг по Земле, продолжительность дня, когда мы измеряем его, теперь будет только 22 часов.

Теперь мы основываем наше время на переходе атомов, используя атомные часы со вторым на основе периодов 9,192,631,770 излучения, испускаемого сверхтонким переходом объединенного атома цезия в основном состоянии. Хотя это может показаться сложным, на самом деле это всего лишь атомный «тик», который никогда не изменяется и, следовательно, может дать очень точную ссылку, чтобы основывать наше время.

Атомные часы используют этот атомный резонанс и могут удержать время, которое так точно, второе не потеряно даже через миллиард лет. Современные технологии используют эту точность, позволяя многим коммуникациям и глобальной торговле, которые мы получаем сегодня, с использованием спутниковой навигации, NTP-серверы и управление воздушным движением меняет то, как мы живем.

Протокол сетевого времени была разработана для синхронизации компьютеров. Все компьютеры подвержены дрейфу, и точное время очень важно для многих критически важных приложений.

Версия NTP установлена ​​на большинстве версий Windows (хотя урезанная версия под названием SNTP -Simplified NTP- находится в более старых версиях) и Linux, но доступна для загрузки с NTP.org.

При синхронизации сети aa предпочтительно использовать выделенный NTP-сервером который получает источник синхронизации из Атомные часы либо через специализированные радиопередачи, либо Сеть GPS, Тем не менее, многие ссылки на время в Интернете доступны, некоторые более надежные, чем другие, хотя следует отметить, что источники времени в Интернете не могут быть аутентифицированы NTP, что делает ваш компьютер уязвимым для угроз.

NTP является иерархическим и расположен в страте. Stratum 0 - это ссылка на время, а stratum 1 - это сервер, подключенный к источнику синхронизации 0, а страта 2 - это компьютер (или устройство), прикрепленный к серверу 1.

Базовая конфигурация NTP выполняется с использованием файла /etc/ntp.conf, который вы должны отредактировать, и поместите IP-адрес серверов 1 и stratum 2. Ниже приведен пример базового файла ntp.conf:

сервер xxx.yyy.zzz.aaa предпочитает (адрес сервера времени, такой как time.windows.com)

сервер 123.123.1.0

сервер 122.123.1.0 stratum 3

Driftfile / etc / ntp / drift

В самом базовом файле ntp.conf будут перечислены серверы 2, которые он хочет синхронизировать и IP-адрес для себя. Хорошее домашнее хозяйство имеет более одного сервера для справки в случае, если один снижается.

Сервер с тегом «предпочитает» используется для надежного источника, гарантируя, что NTP всегда будет использовать этот сервер, когда это возможно. IP-адрес будет использоваться в случае проблем, когда NTP будет синхронизироваться с самим собой. Файл дрифта - это где NTP строит запись скорости дрейфа системных часов и автоматически настраивается для него.

NTP будет корректировать ваше системное время, но только медленно. NTP будет ждать не менее десяти пакетов информации, прежде чем доверять источнику времени. Чтобы протестировать NTP, просто измените системные часы на полчаса в конце дня, а время утром должно быть правильным.

Точное время использования Атомные часы доступна в Северной Америке, используя WWVB Atomic Clock time сигнал, переданный из Форт-Коллинза, штат Колорадо; он обеспечивает возможность синхронизации времени на компьютерах и другом электрооборудовании.

Североамериканский сигнал WWVB NIST - Национальный институт стандартов и технологий. WWVB имеет высокую мощность передатчика (50,000 Вт), очень эффективную антенну и чрезвычайно низкую частоту (60,000 Гц). Для сравнения, обычная радиостанция AM транслируется с частотой 1,000,000 Гц. Сочетание высокой мощности и низкой частоты дает радиоволнам от WWVB много отскоков, и поэтому эта отдельная станция может охватить все континентальные США, а также большую часть Канады и Центральной Америки.

Временные коды отправляются из WWVB с использованием одной из самых простых систем и с очень низкой скоростью передачи данных в 1 бит в секунду. Сигнал 60,000 Hz всегда передается, но каждую секунду он значительно снижается в течение периода 0.2, 0.5 или 0.8 секунд: • 0.2 секунд пониженной мощности означает двоичный нуль. • 0.5 секунд пониженной мощности является двоичным. • 0.8 секунд пониженной мощности - это разделитель. Временной код отправляется в BCD (двоично-кодированное десятичное число) и указывает минуты, часы, день года и год, а также информацию о летнем времени и високосных годах.

Время передается с использованием бит 53 и разделителей 7, и поэтому для передачи требуется 60 секунд. Часы или часы могут содержать чрезвычайно маленькую и относительно простую антенну и приемник для декодирования информации в сигнале и точное время часов. Все, что вам нужно сделать, это установить часовой пояс, а атомные часы отобразят правильное время.

Посвященный NTP серверы времени которые настроены на получение сигнала времени WWVB. Эти устройства подключаются к компьютерной сети, как и любой другой сервер, только они получают сигнал синхронизации и распространяют его на другие компьютеры в сети, используя NTP (Network Time Protocol),.

До 1967 вторая была определена с помощью движения Земли, которое вращается один раз на своей оси каждые 24 часов, и в этот час есть 3,600 секунд и 86,400 в 24.

Это было бы хорошо, если бы земля была пунктуальной, но на самом деле это не так. Скорость вращения Земли меняется каждый день на тысячи наносекунд, и это в значительной степени связано с ветром и волнами, вращающимися вокруг Земли и вызывающими сопротивление.

В течение тысяч дней эти изменения скорости вращения могут привести к тому, что вращение Земли не синхронизируется с высокоточными атомными часами, которые мы используем для поддержания системы UTC (Всемирное координированное время) тикает. По этой причине вращение Земли контролируется и приурочено к далеким вспышкам от типа свернувшейся звезды, называемой квазаром, который вспыхивает с ультраточным ритмом на многие миллионы световых лет. Наблюдая за вращением Земли против этих отдаленных объектов, можно определить, насколько вращение замедляется.

После того, как была создана вторая из замедлений, Международная служба вращения Земли (IERS), рекомендует Второй прыжок которые будут добавлены, как правило, в конце года.

Другие осложнения возникают, когда дело доходит до синхронизирующий Земля до одной шкалы времени. В 1905 теория относительности Альберта Эйнштейна показала, что нет такого понятия, как абсолютное время. Каждые часы, повсюду во Вселенной, тикаются по-другому. Для GPS это огромная проблема, потому что получается, что часы на спутниках дрейфуют почти на 40,000 наносекундах в день относительно часов на земле, потому что они высоко над земной поверхностью (и, следовательно, в более слабом гравитационном поле) и движутся быстро относительно земли.

И поскольку свет может путешествовать сорок тысяч футов в то время, вы можете видеть проблему. Уравнения Эйнштейна, впервые записанные в 1905 и 1915, используются для коррекции этого сдвига во времени, позволяя GPS работать, самолеты безопасно перемещаются и GPS NTP-серверы для получения правильного времени.