Точное время имеет важное значение в современном мире интернет-банкинга, онлайн-аукционов и глобальных финансов. Любая компьютерная сеть, которая участвует в глобальной коммуникации, должна иметь точный источник глобального времени UTC (Всемирное координированное время), чтобы иметь возможность разговаривать с другими сетями.

Получение UTC достаточно просто. Он доступен из нескольких источников, но некоторые из них более надежны, чем другие:

Источники времени в Интернете

Интернет наводнен источниками времени. Они отличаются надежностью и точностью, но некоторые доверенные организации, такие как NIST (Национальный институт стандартов и времени) и Microsoft. Однако есть недостатки в источниках времени в Интернете:

надежность - Потребность в интернет-источниках UTC часто означает, что с ними может быть трудно получить доступ

точность - большинство интернет-серверов времени - это устройства 2, которые означают, что они сами полагаются на источник времени. Часто могут возникать ошибки, и многие источники времени могут быть очень неточными.

Безопасность - Возможно, самая большая проблема с источниками интернет-времени - это риск, который они представляют для безопасности. Чтобы получить отметку времени со всего Интернета, брандмауэр должен иметь отверстие, позволяющее передавать сигналы; это может привести к использованию злонамеренных пользователей.

Радиорелейные серверы времени.

Безопасный способ получения штампов времени UTC доступен с помощью NTP-сервер времени которые могут принимать радиосигналы от лабораторий, таких как NIST и NPL (Национальная физическая лаборатория. Многие страны имеют эти широковещательные сигналы времени, которые являются высокоточными, надежными и безопасными.

GPS-серверы времени

Другим источником для выделенных серверов времени является GPS. Большое преимущество GPS NTP-сервер времени что источник времени доступен повсюду на планете с ясным видом на небо. Серверы времени GPS также являются высокоточными, надежными и надежными, такими как серверы времени, на которые ссылаются радиостанции.

Когда вы устанавливаете часы на говорящие часы или время в Интернете, вы когда-нибудь задумывались, кто это, устанавливает ли эти часы и проверяет, что они точны?

Для мирового времени нет единого главного тактового сигнала, но есть созвездие часов, которые используются в качестве основы для универсальной системы синхронизации, известной как UTC (Всемирное координированное время).

UTC позволяет всем компьютерным сетям мира и другим технологиям общаться друг с другом в идеальной синхронности, которая жизненно важна в современном мире интернет-торговли и глобальной коммуникации.

Но, как упоминалось, контроль UTC не сводится к одному мастер-часу, вместо этого серьезные высокоточные атомные часы, базирующиеся в разных странах, все работают вместе, чтобы создать источник синхронизации, основанный на времени, рассказанном ими всеми.

Эти хронометристы UTC включают такие известные организации, как Национальный институт стандартов и времени США (NIST) и Национальной физической лаборатории Великобритании (NPL) среди других.

Эти организации не просто помогают гарантировать, что UTC является настолько точным, насколько это возможно, но они также обеспечивают источник времени UTC, доступный для компьютерных сетей и технологий в мире.

Чтобы получить время от этих организаций, NTP-сервер времени (Network Time Server). Эти устройства получают широковещательные передачи из таких мест, как NIST и NPL, посредством широковещательных радиопередач. NTP-сервером затем распределяет синхронизирующий сигнал по сети, настраивая отдельные системные часы, чтобы гарантировать, что они максимально точны для UTC.

Один выделенный NTP-сервер может синхронизировать компьютерную сеть сотен и даже тысяч машин, а точность сети, использующая время UTC из передач по NIST и NPL, также будет очень точной.

Сигнал синхронизации NIST известен как WWVB и транслируется из Боулдера-Колорадо в самом сердце США, в то время как сигнал NPL Великобритании транслируется в Камбрии на севере Англии и известен как MSF - в других странах существуют аналогичные системы, включая DSF из Франкфурта, Германия.

Система GPS знаком большинству людей. Многие автомобили теперь имеют GPS-навигационное устройство в своих автомобилях, но для Глобальной системы позиционирования больше, чем просто для поиска.

Глобальная система позиционирования представляет собой совокупность более тридцати спутников, вращающихся вокруг земного шара. Спутниковая сеть GPS спроектирована таким образом, что в любой момент времени накладные расходы по меньшей мере на четыре спутника - независимо от того, где вы находитесь на земном шаре.

На борту каждого GPS-спутника есть высокоточные атомные часы, и это информация с этих часов, которая отправляется через GPS-передачи, которые посредством триангуляции (используя сигнал от нескольких спутников) спутниковый навигационный приемник может выработать ваше положение.

Но эти сверхточные точные сигналы синхронизации имеют другое применение, без ведома для многих пользователей GPS-систем. Поскольку временные сигналы от GPS атомные часы настолько точны, что они создают хороший источник времени для синхронизации всех видов технологий - от компьютерных сетей до транспортных камер.

Для использования сигналов синхронизации GPS часто используется сервер времени GPS. Эти устройства используют NTP (Network Time Protocol) для распространения Источник синхронизации GPS для всех устройств в сети NTP.

NTP регулярно проверяет время на всех системах в своей сети и соответственно корректирует его, если он дрейфовал к исходному источнику синхронизации GPS.

Поскольку GPS доступен в любой точке планеты, он обеспечивает очень удобный источник времени для многих технологий и приложений, гарантируя, что все, что синхронизировано с источником синхронизации GPS, останется как можно точнее.

Одного GPS NTP-сервером может синхронизировать сотни и тысячи устройств, включая маршрутизаторы, ПК и другое оборудование, обеспечивающее бесперебойную работу всей сети.

Атомные часы несомненно, являются наиболее точными фрагментами времени на лице планеты. Фактически точность атомных часов в несравнимом с любым другим хронометром, часами или часами.

В то время как атомные часы не теряют даже секунды во времени в тысячах и тысячах лет, вы, средние цифровые часы, возможно, потеряете секунду всего за несколько дней, которые через несколько недель или месяцев означают, что ваши часы работают медленно или быстро на несколько минут.

То же самое можно сказать и о системных часах, которые управляют вашим компьютером, единственное различие заключается в том, что компьютеры полагаются еще больше на время, чем мы сами.

Почти все, что делает компьютер, зависит от временных меток, от экономии работы до выполнения приложений, отладки и даже электронной почты зависят от временных меток, которые могут быть проблемой, если часы на вашем компьютере работают слишком быстро или медленно, так как ошибки могут часто возникать, особенно если вы общаетесь с другим компьютером или устройством.

К счастью, большинство ПК легко синхронизируются с атомными часами, что означает, что они могут быть точными, как эти мощные устройства хранения времени, поэтому любые задачи, выполняемые вашим компьютером, могут быть в идеальной синхронности с любым устройством, с которым вы общаетесь.

В большинстве операционных систем ПК встроенный протокол (NTP) позволяет ПК взаимодействовать с сервером времени, который подключен к атомным часам. В большинстве версий Windows это доступно через настройку даты и времени (двойной щелчок по часам в правом нижнем углу).

Тем не менее, для бизнес-машин или сетей, требующих безопасной и точной синхронизации времени, серверы онлайн-времени просто не являются безопасными или точными, чтобы ваша сеть не была уязвима к недостаткам безопасности.

Однако, NTP серверы времени которые получают время от атомных часов, которые могут синхронизировать целые сети. Эти устройства получают широковещательную временную метку, распространяемую либо национальными физическими лабораториями, либо через спутниковую сеть GPS.

NTP-серверы позволяют всем целым сетям обеспечить точно синхронизированное время, которое является таким же точным и безопасным, насколько это возможно по-человечески.

Атомные часы являются очень недооцененными технологиями, их развитие революционизировало то, как мы живем и работаем, и сделало возможные технологии невозможными без них.

Спутниковая навигация, мобильные телефоны, GPS, интернет, управление воздушным движением, светофоры и даже камеры видеонаблюдения зависят от ультра точный хронометраж атомных часов.

Точность атомных часов несравнима с другими устройствами, удерживающими время, поскольку они не дрейфуют даже через секунду за сотни тысяч лет.

Но атомные часы - это большие чувствительные устройства, которым нужна команда опытных техников и оптимальные условия, такие как лаборатории физики. Итак, как все эти технологии выигрывают от высокой точности атомных часов?

Ответ довольно прост: контроллеры атомных часов, как правило, национальных лабораторий физики, транслируются по длинной волне радиосигналов, сигнализируя о том, что их сверхточные часы производят.

Чтобы получать эти сигналы времени, серверы, использующие протокол синхронизации времени NTP (Network Time Protocol) используются для приема и распространения этих временных меток.

NTP серверы времени, часто называемые сетевыми серверами времени, являются безопасным и точным методом обеспечения любой технологии, выполняющей точное время атомных часов. Эти устройства синхронизации времени могут синхронизировать отдельные устройства или целые сети компьютеров, маршрутизаторов и других устройств.

Также широко используются серверы NTP, которые используют сигналы GPS для получения времени от атомных тактовых спутников. Эти NTP GPS время серверов так же точны, как те, которые получают время от физических лабораторий, но используют слабый, прямой видимый GPS-сигнал в качестве источника.

GPS - это не единственная технология, которая зависит от атомных часов. Высокие уровни точности, обеспечиваемые атомные часы используются в других важнейших технологиях, которые мы принимаем как должное каждый день.

Управление воздушным движением Мало того, что все самолеты и авиалайнеры теперь оснащены GPS, чтобы пилоты и наземный персонал знали свое точное местоположение, но атомные часы также используются диспетчерами воздушного движения, которым нужны точные и точные измерения и время между самолетами.

Светофоры и дорожные системы - Светофоры - это еще одна система, которая опирается на синхронизацию атомных часов. Точность и синхронизация важны для систем светофора, поскольку небольшие ошибки синхронизации могут привести к несчастным случаям со смертельным исходом.

Камеры перегрузки и другие системы, такие как парковочные счетчики, также используют атомные часы в качестве основы для их хронометража, поскольку это предотвращает любые юридические проблемы при выдаче штрафных уведомлений.

кабельное телевидение - Закрытое телевидение - еще один крупный пользователь атомных часов. Камеры видеонаблюдения часто используются в борьбе с преступностью, но в качестве доказательств они неэффективны в суде, если информация о времени на видеокамере не может быть доказана. Несоблюдение этого требования может привести к тому, что преступники избегут судебного преследования, потому что, несмотря на идентификацию камеры, доказательство того, что оно было в момент и в день преступления, невозможно прояснить без точности и синхронизации.

интернет - Многие из приложений, которые мы теперь передаем в Интернет, становятся возможными благодаря атомным часам. Интернет-трейдинг, интернет-банкинг и даже онлайн-аукционные дома нуждаются в точном и синхронизированном времени.

Представьте себе, что ваши сбережения на вашем банковском счете обнаруживаются только при условии, что вы можете снова их снять, потому что на другом компьютере есть более медленные часы или представьте, что вы делаете ставку на интернет-аукционе только для того, чтобы отклонить вашу ставку по заявке, которая была до вас, потому что она была сделана на компьютер с более медленными часами.

Использование атомных часов в качестве источника времени относительно прямо для многих технологий. Радиосигналы и даже GPS-передачи могут использоваться как источник времени атомных часов, а для компьютерных систем - протокол NTP (Network Time Protocol) гарантирует, что всякая сеть будет синхронизирована идеально. Преданный NTP серверы времени используются во всем мире в технологиях и приложениях, требующих точного времени.

Атомные часы являются наиболее точными приборами для учета времени, известными человеку. Точность несравнима с другими часами и хронометрами, в то время как даже самые сложные электронные часы будут дрейфовать на секунду каждую неделю или две, наиболее современные атомные часы может продолжать работать в течение тысяч лет и не потерять даже доли секунды.

Точность атомных часов сводится к тому, что они используют в качестве основы для измерения времени. Вместо того, чтобы полагаться на электронный ток, протекающий через кристалл, подобно электронным часам, атомные часы используют сверхтонкий переход атома в двух энергетических состояниях. Хотя это может показаться сложным, это просто неослабевающая реверберация, которая «гасит» по 9 миллиардам раз в секунду, каждую секунду.

Но почему такая точность действительно необходима и какие технологии используют атомные часы?

Это изучение технологий, использующих атомные часы, которые мы можем понять, почему требуются такие высокие уровни точности.

GPS - Спутниковая навигация

Спутниковая навигация - огромная индустрия. Как только технология для военных и авиаторов, спутниковая навигационная система GPS теперь используется пользователями дорог по всему миру. Однако навигационная информация, предоставляемая системами спутниковой навигации, такими как GPS, основана исключительно на точности атомных часов.

GPS работает путем триангуляции нескольких сигналов синхронизации, которые развернуты из атомных часов на борту спутников GPS. Разрабатывая, когда синхронизирующий сигнал был освобожден от спутника, спутниковый навигационный приемник может только как далеко от него со спутника, так и с помощью нескольких сигналов вычислить, где он находится в мире.

Из-за того, что эти сигналы синхронизации движутся со скоростью света, только одна секунда неточности в сигналах синхронизации может привести к тому, что информация о местоположении будет на тысячи миль. Это свидетельствует о точности GPS атомные часы что в настоящее время приемник спутниковой навигации с точностью до пяти метров.

Атомные часы - не недавнее изобретение. Разработанные в 1950, традиционные атомные часы на основе цезия предоставили нам точное время в течение полувека.

цезиевые атомные часы стала основой нашего времени - буквально. Международная система единиц (SI) определяют вторую, поскольку определенное количество колебаний атомного цезия и атомных часов управляют многими технологиями, которые мы живем с ежедневным использованием: Интернет, спутниковая навигация, управление воздушным движением и светофоры, чтобы назвать, но немного.

Однако последние разработки в оптических квантовых часах, которые используют одиночные атомы металлов, таких как алюминий или стронций, в тысячи раз точнее, чем традиционные атомные часы. Чтобы представить это в перспективе, лучшие атомные часы цезия, используемые институтами, такими как NIST (Национальный институт стандартов и времени) или NPL (Национальная физическая лаборатория) для управления глобальным временным масштабом в мире UTC (Coordinated Universal Time), с точностью до секунды каждые 100 миллионов лет. Однако эти новые квантовые оптические часы точны до секунды каждые 3.4 миллиардов лет - почти до тех пор, пока земля устарела.

Для большинства людей их единственная встреча с атомными часами - получение сигнала времени - это сетевой сервер времени or Устройство NTP (Network Time Protocol) для синхронизации устройств и сетей, и эти атомные тактовые сигналы генерируются с использованием цезиевых часов.

И пока ученые мира не смогут договориться о единственном атоме, который заменит цезий и единый дизайн часов для поддержания UTC, никто из нас не сможет воспользоваться этой невероятной точностью.

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.

Любой администратор сети скажет вам, насколько важно Синхронизация времени для современной компьютерной сети. Компьютеры полагаются на время почти для всего, особенно в сегодняшнем возрасте онлайн-торговли и глобальной коммуникации, где точность важна.

Неспособность убедиться, что компьютеры точно синхронизированы вместе, может привести к возникновению всех проблем: потеря данных, уязвимости в системе безопасности, неспособность проводить транзакции, чувствительные к времени, и трудности с отладкой могут быть вызваны отсутствием или недостаточно адекватной временной синхронизацией.

Но обеспечение каждого компьютера в сети имеет то же самое время, просто благодаря двум технологиям: атомным часам и NTP сервер (протокол сетевого времени).

Атомные часы являются чрезвычайно точные хронометры. Они могут удержать время, а не дрейфовать на столько секунды за тысячи лет, и именно эта точность сделала возможными технологии и приложения, такие как спутниковая навигация, онлайн-торговля и GPS.

Синхронизация времени для компьютерных сетей контролируется сетевым сервером времени, обычно называемым NTP-сервером после используемого протокола синхронизации времени, Network Time Protocol.
Когда дело доходит до выбора сервера времени, на самом деле существует только два реальных типа - ссылка на радио NTP-сервер времени и GPS NTP-сервер времени.

Радиорежимные серверы времени получают время от широковещательной передачи длинной волны физическими лабораториями, такими как NIST в Северной Америке или NPL в Великобритании. Эти передачи часто можно получить во всей стране происхождения (и за ее пределами), хотя местная топография и помехи от других электрических устройств могут помешать сигналу.

Серверы GPS время, с другой стороны, использовать сигнал спутниковой навигации, передаваемый со спутников GPS. Передачи GPS генерируются атомными часами на борту спутников, поэтому они являются очень точным источником времени, точно так же, как время, созданное атомными часами, транслируемое физическими лабораториями.

Помимо недостатка наличия антенны на крыше (GPS работает по прямой видимости, поэтому необходим четкий вид на небо), GPS можно получить буквально повсюду на планете.

Как оба типы сервера времени может обеспечить точный источник надежного времени, решение о том, какой тип сервера времени должен быть основан на наличии сигналов длинной волны или можно установить антенну GPS на крыше.