Как и с развитием компьютерных технологий, которые кажутся экспоненциально увеличивающимися в потенциале каждый год, атомные часы тоже, похоже, значительно увеличиваются в своей точности в годовом исчислении.

Теперь, те пионеры атомных часов технологии, США Национальный институт стандартов времени (NIST), объявили, что им удалось создать Атомные часы с точностью в два раза больше, чем у всех предыдущих часов.

Часы основаны в одном атоме алюминия и NIST утверждают, что он может оставаться точным, не теряя второй за более чем 3.7 миллиардов лет (примерно столько же времени, сколько и существовала Земля).

Предыдущие наиболее точные часы были разработаны немецким физико-техническим бундестанстальтом (PTB) и был оптическим часовым механизмом на основе атома стронция и был точным до секунды за более чем миллиард лет. Эти новые атомные часы NIST также являются оптическими часами, но основаны на атомах алюминия, которые, согласно исследованиям NIST с этими часами, намного точнее.

Оптические часы используют лазеров для хранения атомов и отличаются традиционными атомными часами, используемыми компьютерными сетями, используя NTP-серверы (Network Time Protocol) и другие технологии, основанные на фонтанных часах. Эти традиционные фонтанные часы не только используют цезий в качестве времени для хранения атома, но вместо лазеров они используют сверхохлаждаемые жидкости и пылесосы для управления атомами.

Благодаря работе NIST, PTB и Великобритании NPL (National Physical Laboratory) атомные часы продолжают экспоненциально возрастать, однако эти новые оптические атомные часы, основанные на атомах, таких как алюминий, ртуть и стронций, далеко не используются в качестве основы для UTC (Всемирное координированное время).

UTC регулируется созвездием цезиевых фонтанных часов, которые, хотя все еще точны до секунды в 100,000, намного менее точны, чем эти оптические часы, и основаны на технологии более пятидесяти лет. И, к сожалению, пока мировое научное сообщество не сможет договориться о том, что атомный и часовой дизайн будет использоваться на международном уровне, эти точные атомные часы останутся игральной частью только научного сообщества.

Точность становится все более важной в современных технологиях и не более, чем точность во времени. От интернета до спутниковой навигации точная и точная синхронизация жизненно важна в современную эпоху.

На самом деле многие из технологий, которые мы считаем само собой разумеющимися в современном мире, были бы невозможны, если бы не были изобретены самые точные машины - Атомные часы.

Атомные часы - это просто устройства для учета времени, такие как часы или часы. Но то, что стоит на них, - это точность, которую они могут достичь. В качестве грубого примера ваши стандартные механические часы, такие как башня с часами в центре города, будут дрейфовать на столько же, сколько в секунду в день. Электронные часы, такие как цифровые часы или радиочасы, более точны. Эти типы часов дрейфуют секунду примерно через неделю.

Однако, когда вы сравниваете точность атомных часов, в которых вторая не будет потеряна или получена в 100,000 лет или более, точность этих устройств несравнима.

Атомные часы могут достичь этой точности с помощью осцилляторов, которые они используют. Почти все типы часов имеют генератор. В общем, осциллятор - это просто цепь, которая регулярно клеится.

Механические часы используют маятники и пружины, чтобы обеспечить правильное колебание, в то время как электронные часы имеют кристалл (обычно кварц), который при прохождении электрического тока обеспечивает точный ритм.

Атомные часы используют колебания атомов в разных энергетических состояниях. Часто используется цезий 133 (а иногда и рубидий), поскольку его сверхтонкое переходное колебание превышает 9 миллиардов раз в секунду (9,192,631,770), и это никогда не меняется. Фактически, Международная система единиц (SI) теперь официально рассматривает вторую по времени как 9,192,631,770 циклы излучения атома цезия.

Атомные часы обеспечивают основу для мирового масштаба времени - UTC (Coordinated Universal Time). И компьютерные сети по всему миру остаются в синхронизации, используя сигналы времени, транслируемые атомными часами, и NTP серверы времени (Network Time Server).

Мы все полагаемся на время, чтобы наши дни были запланированы. Наручные часы, настенные часы и даже DVD-плеер все говорят нам о времени, но иногда это недостаточно точное, особенно когда необходимо синхронизировать время.

Существует много технологий, которые требуют чрезвычайно точной точности между системами, от спутниковой навигации до многих интернет-приложений, точное время становится все более важным.

Однако достижение точности не всегда прямолинейно, особенно в современных компьютерных сетях. Хотя все компьютерные системы имеют встроенные часы, это не точные фрагменты времени, а стандартные кварцевые генераторы, та же технология, что и в других электронных часах.

Проблема, связанная с такими системными часами, заключается в том, что они подвержены дрейфу и сети, состоящей из сотен или тысяч машин, если часы дрейфуют с другой скоростью - вскоре может произойти хаос. Письма принимаются до того, как они будут отправлены, а время, зависящее от времени, завершится неудачей.

Атомные часы являются наиболее точными фрагментами времени, но это крупномасштабные лабораторные инструменты и непрактичны (и очень дороги) для использования в компьютерных сетях.

Тем не менее, физические лаборатории, такие как североамериканские NIST (Национальный институт стандартов и времени) имеют атомные часы, с которых они передают сигналы времени. Эти сигналы времени могут использоваться компьютерными сетями для синхронизации.

В Северной Америке вызывается временной код NIST WWVB и передается из Боулдера, штат Колорадо, на длинной волне на 60Hz. Временной код содержит год, день, час, минуту, секунду и, поскольку он является источником UTC, любые секунды прыжка, которые добавляются для обеспечения паритета с вращением Земли.

Получение сигнала WWVB и его использование для синхронизации компьютерной сети просты. Радиорелейные сетевые серверы времени могут получать эту трансляцию по всей Северной Америке и используя протокол NTP (Network Time Protocol),.

Специальная NTP-сервер времени который может принимать сигнал WWVB, может синхронизировать сотни и даже тысячи разных устройств с сигналом WWVB, гарантируя, что каждый из них будет находиться в пределах нескольких миллисекунд UTC.

Атомные часы являются конечными в устройствах для учета времени. Их точность невероятна, поскольку атомные часы не дрейфуют на целых две секунды за миллион лет, и когда это сравнивается со следующими лучшими хронометрами, такими как электронные часы, которые могут дрейфовать на секунду за неделю, атомные часы невероятно точнее.

Атомные часы используются во всем мире и являются основой многих современных технологий, позволяющих использовать множество приложений, которые мы считаем само собой разумеющимися. Интернет-трейдинг, спутниковая навигация, управление воздушным движением и международный банкинг - это все отрасли, которые в значительной степени зависят от

Они также регулируют временные рамки мира, UTC (скоординированное универсальное время), которое сохраняется в созвездии этих часов (хотя UTC необходимо скорректировать, чтобы компенсировать замедление вращения Земли, добавляя секунды прыжка).

Часто требуется, чтобы компьютерные сети синхронизировались с UTC. Эта синхронизация имеет жизненно важное значение в сетях, которые проводят транзакции с учетом времени или требуют высокого уровня безопасности.

Компьютерная сеть без адекватной синхронизации времени может вызвать множество проблем, в том числе:

Потеря данных

• Трудности в выявлении и регистрации ошибок
• Повышенный риск нарушений безопасности.
• Невозможно проводить транзакции, чувствительные к времени

По этим причинам многие компьютерные сети должны быть синхронизированы с источником UTC и должны быть максимально точными. И хотя атомные часы - большие громоздкие устройства, хранящиеся в физических лабораториях, использование их в качестве источника времени невероятно просто.

Протокол сетевого времени (NTP) - это программный протокол, предназначенный исключительно для синхронизации сетей и компьютерных систем, и используя выделенный сервер NTP время от атомных часов может быть получено сервером времени и распределено по сети с использованием NTP.

NTP-серверы использование радиочастоты и, чаще всего, спутниковые сигналы GPS для приема сигналов синхронизации времени атома, которые затем распределяются по всей сети, при этом NTP регулярно корректирует каждое устройство, чтобы обеспечить его максимально точное.

Пользователи Национальной физической лаборатории (NPL) Сигнал времени и частоты MSF, вероятно, знает, что сигнал иногда выводится в эфир для планового технического обслуживания.

NPL опубликовали запланированное техническое обслуживание для 2010, где сигнал будет временно снят с эфира. Обычно запланированное время простоя длится менее четырех часов, но пользователи должны знать, что в то время как NPL и VT Communications, обслуживающие антенну, прилагают все усилия, чтобы обеспечить передачу передатчика на короткое время, возможно, задержек ,

И в то время как NPL хочет, чтобы все пользователи сигнала MSF выдвинули предупреждение о возможных отключениях, аварийный ремонт и другие проблемы могут привести к незапланированным отключениям. Любой пользователь, получающий проблемы с получением сигнала MSF, должен проверить Веб-сайт NPL в случае незапланированного обслуживания, прежде чем обращаться к поставщику серверного времени.

Даты и время запланированных периодов обслуживания для 2010 следующие:

* 11 March 2010 от 10: 00 UTC до 14: 00 UTC

* 10 Июнь 2010 от 10: 00 BST до 14: 00 BST (UTC + 1 hr)

* 9 Сентябрь 2010 от 10: 00 BST до 14: 00 BST (UTC + 1 hr)

* 9 Декабрь 2010 от 10: 00 UTC до 14: 00 UTC

Поскольку эти запланированные отключения должны длиться не более четырех часов, пользователи серверов MSF, на которые ссылаются серверы времени, не должны замечать снижения точности своей сети, поскольку их не должно хватить времени для любого дрейфа устройства.

Однако для тех пользователей, которые обеспокоены точностью или требуют NTP-сервер времени (Network Time Server), который не поддается регулярным отключениям, они, возможно, пожелают рассмотреть возможность инвестирования в GPS сервером времени.

Серверы времени GPS получают время от орбитальных навигационных спутников. Поскольку они доступны в любом месте земного шара, и сигналы никогда не опускаются, они могут обеспечить постоянный точный сигнал времени (время GPS не то же самое, что и UTC, но легко преобразуется NTP, так как это точно соответствует 17 секундам из-за прыжковых секунд добавляется в UTC, а не GPS).

Синхронизация современных компьютерных сетей жизненно важна по множеству причин и благодаря протоколу времени NTP (Network Time Protocol), это относительно просто.

NTP - это алгоритмический протокол, который анализирует время на разных компьютерах и сравнивает его с одной временной ссылкой и настраивает каждый такт для дрейфа, чтобы обеспечить синхронизацию с источником времени. NTP настолько способен на эту задачу, что сеть, синхронизированная с использованием протокола, может реально получить миллисекундную точность.

Выбор источника времени

Когда дело доходит до установления ссылки времени, действительно нет альтернативы, чтобы найти источник UTC (Всемирное координированное время). UTC - это глобальная шкала времени, используемая во всем мире как единая шкала времени в компьютерных сетях. UTC поддерживается точным созвездием атомных часов во всем мире.

Синхронизация с UTC

Самый простой способ получения источника времени UTC - использовать временный сервер времени XTUMX. Они считаются пластом 2, поскольку они распределяют время после первого получения его из NTP-сервером (stratum 1), который связан с атомными часами (слой 0). К сожалению, это не самый точный метод получения UTC из-за расстояние, на которое данные должны перемещаться от хоста к клиенту.

Существуют также проблемы с безопасностью, связанные с использованием источника времени 2 интернет-слоя, в котором для доступа к временному коду должен оставаться открытый UDP-порт брандмауэра 123, но это открытие брандмауэра может и было использовано злоумышленниками.

Выделенные серверы NTP

Выделенные серверы NTP время, часто называемые сетевыми серверами времени, являются наиболее точным и безопасным способом синхронизации компьютерной сети. Они работают извне в сеть, поэтому нет проблем с брандмауэром. Эти слоистые устройства 1 получают время UTC непосредственно от источника атомных часов с помощью либо длинноволновых радиопередач, либо Сеть GPS (Спутниковая система навигации). Хотя для этого требуется антенна, которая в случае GPS должна быть размещена на крыше, сам сервер времени будет автоматически синхронизировать сотни и даже тысячи различных устройств в сети.

Точная хронометраж если их часто упускают из виду как приоритет для сетевых администраторов, многие из них рискуют как безопасностью, так и потерей данных, не гарантируя, что их сети синхронизируются как можно точнее.

У компьютеров есть свои собственные аппаратные часы, но часто это просто простые электронные осцилляторы, например, существуют в цифровых часах, и, к сожалению, эти системные часы подвержены дрейфу, часто на целых несколько секунд в неделю.

Запуск различных машин в сети, которые имеют разное время - даже на несколько секунд - может привести к хаосу, так как многие компьютерные задачи зависят от времени. Время, в виде временных меток, является единственным эталонным компьютером, используемым для различения различных событий и сбоев точно синхронизировать сеть может привести к разного рода невыразимым проблемам.

Вот некоторые из основных причин, по которым ваша сеть должна быть синхронизирована с использованием Протокол сетевого времени, предварительно с NTP-сервер времени.

Резервные копии данных - жизненно важно для защиты данных в любом бизнесе или организации, отсутствие синхронизации может привести к не только резервным копиям, но и более старым версиям файлов, заменяющих более современные версии.

Злоумышленники - независимо от того, насколько безопасна сеть, кто-то, где-то, в конечном итоге, получит доступ к вашей сети, но без точной синхронизации может оказаться невозможным обнаружить, какие компромиссы произошли, а также предоставит любому неавторизованному пользователю дополнительное время внутри сети, чтобы нанести ущерб.

Регистрация ошибок - когда возникают сбои, и они неизбежно делают, системные журналы содержат всю информацию для выявления и устранения проблем. Однако, если системные журналы не синхронизированы, иногда бывает невозможно определить, что пошло не так и когда.

Интернет-трейдинг - Покупка и продажа в Интернете в настоящее время обычна, и в некоторых компаниях тысячи онлайн-транзакций проводятся каждую секунду с резервирования места на покупку акций и отсутствие точная синхронизация может привести к появлению всяких ошибок в онлайн-торговле, таких как предметы, которые покупаются или продаются более одного раза.

Соблюдение и законность - Многие системы промышленных регламентов требуют проверенного и точного метода времени. Несинхронизированная сеть также будет уязвима к юридическим вопросам, поскольку точное время, когда предполагаемое событие не может быть доказано, не может быть доказано.

Когда вы рассчитывали на Новый год, чтобы отметить начало следующего года, вы начали с 10 или 11? Большинство гуляков посчитали бы меньше десяти, но в этом году они были бы преждевременными, так как в прошлом году была добавлена ​​дополнительная секунда - секунда прыжка.

Времена прыжка обычно вставляются один или два раза в год (обычно в канун Нового года и в июне), чтобы обеспечить глобальную шкалу времени UTC (Скоординированное всеобщее время) совпадает с астрономическим днем.

Секундные секунды использовались с момента начала UTC, и они являются прямым результатом нашей точности в хронометрировании. Проблема в том, что современные атомные часы являются гораздо более точными устройствами для учета времени, чем сама земля. Это было замечено, когда атомные часы были сначала разработаны, что продолжительность дня, когда-то считавшаяся точно 24 часами, варьировалась.

Изменения вызваны вращением Земли, на которое влияют силы тяжести Луны и приливные силы Земли, все из которых резко замедляют вращение Земли.

Это вращательное замедление, хотя и незначительное, если оно не будет проверено, то день UTC скоро перейдет в астрономическую ночь (хотя и через несколько тысяч лет).

Решение о том, нужен ли второй прыжок, - это передача Международной службы вращения Земли (IERS), однако «Секунды» не пользуются популярностью у всех, и они могут вызывать потенциальные проблемы при их введении.

UTC используется NTP серверы времени (Network Time Protocol) в качестве временной привязки для синхронизации компьютерных сетей и других технологий и сбоя. Секунды, которые могут произойти, рассматриваются как не стоящие на стыке.

Однако другие, такие как астрономы, говорят, что неспособность поддерживать UTC в соответствии с астрономическим днем ​​сделает невозможным изучение небес.

Последний второй прыжок, вставленный перед этим, был в 2005, но в UTC с 23 было добавлено 1972 секунд.

Продолжение ...

Однако есть случаи, когда сервер времени может потерять связь с атомными часами и не получать временный код в течение длительного периода времени. Иногда это может быть из-за простоев с помощью диспетчеров атомных часов для обслуживания или что соседние помехи блокируют передачу.

Очевидно, чем дольше сигнал падает, тем больше потенциального дрейфа может произойти в сети, поскольку кварцевый генератор в NTP-сервером это единственное, что удерживает время. Для большинства приложений это никогда не должно быть проблемой, так как самый продолжительный период простоев обычно не превышает трех-четырех часов, и сервер NTP не мог бы сильно затормозить за это время, и возникновение этого простоев довольно редко (возможно, один раз или два раза в год).

Тем не менее, для некоторых ультра точных высокопроизводительных приложений начинают использоваться рубидиевые кварцевые генераторы, поскольку они не дрейфуют столько, сколько кварц. Рубидий (часто используется в атомные часы сами по себе вместо цезия) гораздо точнее осциллятора, чем кварц, и обеспечивает лучшую точность, когда отсутствует сигнал к NTP-сервер времени позволяя сети поддерживать более точное время.

Рубидий сам по себе является щелочным металлом, аналогичным по свойствам калия. Он очень слабо радиоактивен, хотя и не представляет опасности для здоровья человека (и часто используется при медикаментозной визуализации путем инъекции его пациенту). Он имеет период полураспада 49 миллиардов лет (время, затрачиваемое на разложение в два раза), в сравнении с некоторыми из наиболее смертоносных радиоактивных материалов периоды полураспада менее секунды).

Единственная реальная опасность, которую представляет рубидий, заключается в том, что она довольно сильно реагирует на воду и может вызвать пожар

Осцилляторы были необходимы в развитии часов и хронологии. Осцилляторы - это просто электронные схемы, которые генерируют повторяющийся электронный сигнал. Часто такие кристаллы, как кварц, используются для стабилизации частоты колебаний,

Осцилляторы являются основной технологией электронных часов. Цифровые часы и аналоговые часы с батарейным питанием управляются колебательной схемой, обычно содержащей кристалл кварца.

И хотя электронные часы во много раз точнее механических часов, кварцевый осциллятор будет по-прежнему дрейфовать на секунду или две каждую неделю.

Атомные часы конечно, гораздо точнее. Тем не менее, они все же используют осцилляторы, чаще всего цезий или рубидий, но они делают это в сверхтонком состоянии, часто замороженном в жидком азоте или гелии. Эти часы по сравнению с электронными часами не будут дрейфовать на секунду за миллион лет (а с более современными атомными часами 100 миллионов лет).

Чтобы использовать эту хронологическую точность, сетевой сервер времени, который использует NTP (Network Time Protocol) может использоваться для синхронизации полных компьютерных сетей. NTP-серверы используйте сигнал времени от GPS или длинноволновой радиостанции, которая поступает непосредственно от атомных часов (в случае GPS время генерируется в часах на борту спутника GPS).

NTP-серверы постоянно проверяйте этот источник времени и затем настраивайте устройства в сети в соответствии с этим временем. Между опросами (получение источника времени) стандартный генератор используется сервером времени для поддержания времени. Обычно эти осцилляторы являются кварцами, но поскольку сервер времени находится в регулярной связи с атомными часами, говорят каждую минуту или две, тогда нормальный дрейф кварцевого генератора не является проблемой, так как несколько минут между опросами не приведут к каким-либо измеримым дрейфам.

Продолжение следует ...