Jam atom adalah satu kejutan berbanding dengan bentuk pemantau masa yang lain. Ia akan mengambil alih masa 100,000 untuk jam atom yang kehilangan masa kedua yang mengagumkan terutama apabila anda membandingkannya dengan jam digital dan mekanikal yang boleh melayang jauh dalam satu hari.

Tetapi jam atom bukan keping peralatan praktikal untuk di sekitar pejabat atau rumah. Mereka adalah besar, mahal dan memerlukan syarat-syarat makmal untuk beroperasi dengan berkesan. Tetapi menggunakan jam atom cukup mudah terutama seperti penjaga masa atom seperti NIST (Institut Standard dan Masa Kebangsaan) dan NPL (Makmal Fizikal Kebangsaan) menyiarkan masa seperti yang diberitahu oleh jam atom mereka pada radio gelombang pendek.

NIST menghantar isyaratnya, yang dikenali sebagai WWVB dari Boulder, Colorado dan ia disiarkan pada frekuensi yang sangat rendah (60,000 Hz). Gelombang radio dari stesen WWVB boleh merangkumi semua benua Amerika Syarikat serta banyak Kanada dan Amerika Tengah.

Isyarat NPL disiarkan di Cumbria di UK dan ia dihantar melalui frekuensi yang sama. Isyarat ini, yang dikenali sebagai MSF boleh didapati di seluruh kebanyakan UK dan sistem yang serupa boleh didapati di negara-negara lain seperti Jerman, Jepun dan Switzerland.

Jam radio yang dikawal oleh radio menerima isyarat gelombang panjang ini dan membetulkan diri mereka mengikut mana-mana aliran yang mengesan masa. Rangkaian komputer juga mengambil kesempatan daripada isyarat jam atom dan menggunakan protokol NTP (Protokol Masa Rangkaian) dan didedikasikan pelayan masa NTP untuk menyegerakkan beratus-ratus dan beribu-ribu komputer yang berbeza.

Walaupun terdapat beberapa protokol yang tersedia untuk penyegerakan masa, majoriti masa rangkaian disegerakkan menggunakan sama ada NTP atau SNTP.

Protokol Masa Rangkaian (NTP) dan Protokol Masa Rangkaian Sederhana (SNTP) telah wujud sejak penubuhan Internet (dan dalam kes NTP, beberapa tahun sebelum ini) dan merupakan protokol penyegerakan masa yang paling popular dan meluas.

Walau bagaimanapun, perbezaan antara kedua-dua adalah sedikit dan menentukan protokol mana yang terbaik untuk a pelayan masa NTP atau aplikasi penyegerakan masa tertentu boleh menyusahkan.

Seperti namanya, SNTP adalah versi ringkas Protokol Masa Rangkaian tetapi soalannya sering ditanya: 'apakah sebenarnya perbezaannya?'

Perbezaan utama antara dua versi protokol adalah dalam algoritma yang digunakan. Algoritma NTP boleh menanyakan pelbagai jam rujukan yang menghitung yang paling tepat.

Penggunaan SNTP untuk peranti pemprosesan yang rendah - ia sesuai untuk mesin kurang berkuasa, tidak memerlukan ketepatan peringkat tinggi NTP. NTP juga boleh memantau sebarang offset dan jitter (variasi kecil dalam bentuk gelombang akibat daripada turun naik bekalan voltan, getaran mekanik atau sumber lain) sementara SNTP tidak.

Satu lagi perbezaan utama adalah dengan cara kedua-dua protokol itu menyesuaikan diri dengan apa-apa hanyut dalam peranti rangkaian. NTP akan mempercepatkan atau memperlahankan jam sistem untuk menyesuaikan masa jam rujukan yang masuk ke dalam Pelayan NTP (slewing) sementara SNTP hanya akan melangkah maju atau mundur jam sistem.

Langkah melangkah masa sistem ini boleh menyebabkan masalah yang berpotensi dengan aplikasi sensitif masa terutamanya langkah yang agak besar.

NTP digunakan apabila ketepatan adalah penting dan apabila aplikasi kritikal masa bergantung pada rangkaian. Walau bagaimanapun, algoritma kompleksnya tidak sesuai dengan mesin mudah atau mereka yang mempunyai pemproses yang kurang berkuasa. SNTP sebaliknya paling sesuai untuk peranti mudah ini kerana ia memerlukan sedikit sumber komputer, namun ia tidak sesuai untuk mana-mana peranti di mana ketepatan adalah kritikal atau dimana aplikasi kritikal bergantung pada rangkaian.

Membekalkan masa yang tepat untuk penyegerakan rangkaian hanya mungkin terima kasih kepada jam atom. Berbanding dengan peranti pemasaan standard dan jam atom berjuta-juta kali lebih tepat dengan reka bentuk terkini menyediakan masa yang tepat untuk satu saat dalam tahun 100,000.

Jam atom menggunakan resonans atom yang tidak berubah semasa keadaan tenaga yang berbeza untuk mengukur masa menyediakan tanda atom yang berlaku hampir 9 bilion kali sesaat dalam kes atom sesium. Malah resonans cesium kini merupakan definisi rasmi yang kedua telah diterima pakai oleh Sistem Antarabangsa Unit (SI).

Jam atom adalah jam asas yang digunakan untuk masa antarabangsa, UTC (Selaras Masa Sejagat). Dan mereka juga menyediakan asas untuk Pelayan NTP untuk menyegerakkan rangkaian komputer dan teknologi sensitif masa seperti yang digunakan oleh kawalan lalu lintas udara dan aplikasi sensitif masa tahap tinggi yang lain.

Mencari sumber jam atom UTC adalah prosedur mudah. Terutama dengan kehadiran sumber masa dalam talian seperti yang disediakan oleh Microsoft dan Institut Kebangsaan untuk Piawaian dan Masa (windows.time.com dan nist.time.gov).

Walau bagaimanapun, ini Pelayan NTP adalah apa yang dikenali sebagai peranti 2 stratum yang bermakna ia disambungkan ke peranti lain yang seterusnya mendapat masa dari jam atom (dengan kata lain sumber kedua UTC).

Walaupun ketepatan pelayan 2 ini tidak dapat dipertikaikan, ia boleh dipengaruhi oleh jarak pelanggan dari pelayan masa, mereka juga di luar firewall yang bermaksud bahawa sebarang komunikasi dengan pelayan masa dalam talian memerlukan UDP terbuka (User Datagram Protocol) pelabuhan untuk membenarkan komunikasi.

Ini boleh menyebabkan kelemahan dalam rangkaian dan tidak digunakan untuk sebab ini dalam mana-mana sistem yang memerlukan keselamatan yang lengkap. Cara yang lebih selamat (dan boleh dipercayai) menerima UTC adalah dengan menggunakan khusus NTP server masa. Peranti penyegerakan masa ini menerima masa langsung dari jam atom sama ada disiarkan pada gelombang panjang oleh tempat-tempat seperti NIST atau NPL (Makmal Fizikal Kebangsaan - UK). Sebagai alternatif UTC boleh diperoleh daripada isyarat GPS yang disiarkan oleh buruj satelit di rangkaian GPS (Global Positioning System).

Salah satu yang paling banyak di dunia jam atom yang tepat akan dilancarkan ke orbit dan dilampirkan ke Stesen Angkasa Antarabangsa (ISS) terima kasih kepada perjanjian yang ditandatangani oleh agensi ruang angkasa Perancis.

Jam atom PHARAO (Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite) dilampirkan kepada ISS dalam usaha untuk mengetes teori Einstein secara relatif dengan lebih tepat dan meningkatkan ketepatan Waktu Bersama SelarasUTC) di antara eksperimen geodesi lain.

PHARAO adalah jam atom cesium generasi akan datang dengan ketepatan yang sepadan dengan kurang dari satu saat yang hanyut setiap tahun 300,000. PHARAO akan dilancarkan oleh Agensi Angkasa Eropah (ESA) di 2013.

Jam atom adalah peranti pengawasan yang paling tepat untuk manusia tetapi mereka mudah terdedah kepada perubahan tarikan graviti, seperti yang diramalkan oleh teori Einstein, kerana masa itu sendiri telah dibunuh oleh tarikan Bumi. Dengan meletakkan jam atom yang tepat ini ke orbit kesan graviti bumi berkurang membolehkan PHARAO menjadi lebih tepat daripada jam berasaskan Bumi.

Manakala jam atom tidak baru ke orbit, seperti banyak satelit; termasuk rangkaian GPS (Global Positioning System) yang mengandungi jam atom, bagaimanapun, PHARAO akan menjadi antara jam paling tepat yang pernah dilancarkan ke ruang angkasa, yang membolehkan ia digunakan untuk analisis yang lebih terperinci.

Jam atom telah ada sejak 1960 tetapi pembangunan yang semakin meningkat telah membuka jalan untuk teknologi yang lebih maju dan lebih maju. Jam atom membentuk asas banyak teknologi moden dari navigasi satelit untuk membolehkan rangkaian komputer berkomunikasi dengan berkesan di seluruh dunia.

Jaringan komputer menerima isyarat masa dari jam atom melalui pelayan masa NTP (Protokol Masa Rangkaian) yang boleh menyegerakkan rangkaian komputer dengan tepat dalam beberapa milisaat UTC.

Kita tidak dapat hidup tanpa mereka. Mereka menjejaskan hampir setiap aspek kehidupan seharian kita dan banyak teknologi yang kita ambil begitu sahaja di dunia hari ini, tidak dapat berfungsi tanpa mereka. Malah, jika anda membaca artikel ini di Internet, ada kemungkinan anda menggunakannya sekarang.

Tanpa mengetahui, jam atom mengawal semua kita. Dari Internet; untuk rangkaian telefon mudah alih dan navigasi satelit, tanpa jam atom tiada teknologi ini akan dapat dilakukan.

Jam atom mengawal semua rangkaian komputer menggunakan protokol NTP (protokol masa rangkaian) dan pelayan masa rangkaian, sistem komputer di seluruh dunia kekal dalam penyegerakan yang sempurna.

Dan mereka akan terus berbuat demikian selama beberapa juta tahun apabila jam atom begitu tepat sehingga mereka dapat mengekalkan masa untuk satu detik selama lebih dari 100 juta tahun. Walau bagaimanapun, jam atom boleh dibuat lebih tepat dan pasukan saintis Perancis merancang untuk melakukan itu dengan melancarkan jam atom ke angkasa lepas.

Jam atom adalah terhad kepada ketepatan mereka di Bumi kerana kesan tarikan graviti pada planet pada masa itu sendiri; seperti yang dicadangkan oleh Einstein masa itu sendiri digerakkan oleh graviti dan pergerakan ini melambatkan masa di Bumi.

Walau bagaimanapun, jenis jam atom baru bernama PHARAO (Projet d'Horloge Atomique di Refroidissement d'Atoms en Orbit) akan diletakkan di atas ISS (stesen angkasa antarabangsa) daripada jangkauan dari kesan terburuk tarikan graviti Bumi.

Jenis jam atom baru ini akan membolehkan penyegerakan tepat hyper dengan jam atom lain, di sini di Bumi (yang pada dasarnya akan membuat penyegerakan kepada Pelayan NTP lebih tepat lagi).

Pharao dijangka dapat mencapai ketepatan kira-kira satu saat setiap juta tahun 300 dan akan membolehkan kemajuan dalam teknologi yang bergantung pada masa.

Windows 7 adalah ansuran terkini dalam keluarga sistem operasi Microsoft. Berikutan dari Windows Vista yang sangat jahat, Windows 7 mempunyai sambutan hangat daripada pengkritik dan pengguna.

Penyegerakan masa pada Windows 7 sangat lurus ke hadapan sebagai protokol NTP (Protokol Masa Rangkaian) terbina dalam kepada Windows 7 dan sistem operasi menyegerakkan jam komputer secara automatik dengan menyambungkan masa perkhidmatan Microsoft time.windows.com.

Ini berguna untuk banyak pengguna di rumah tetapi penyegerakan merentas Internet tidak cukup selamat untuk rangkaian komputer kerana sebab berikut:

Untuk menyambung kepada sebarang sumber waktu Internet seperti time.windows.com siaran diperlukan untuk dibiarkan terbuka dalam firewall. Seperti mana-mana pelabuhan terbuka dalam firewall rangkaian ini boleh digunakan sebagai titik masuk oleh pengguna yang berniat jahat atau beberapa perisian berniat jahat.

Kemudahan penyegerakan masa di Windows 7 boleh dimatikan dan cukup mudah dilakukan dengan membuka kotak dialog waktu dan tarikh dan hapus centang kotak penyegerakan.

Walau bagaimanapun, penyegerakan masa pada rangkaian adalah penting jadi jika perkhidmatan waktu Internet dimatikan, ia perlu diganti dengan sumber masa yang selamat dan tepat.

Setakat ini cara terbaik untuk melakukan ini adalah dengan menggunakan sumber masa yang bersebelahan dengan rangkaian (dan firewall).

Cara yang paling mudah, paling selamat dan paling tepat untuk menyegerakkan rangkaian Windows 7 adalah dengan menggunakan khusus Pelayan NTP. Peranti ini menggunakan rujukan masa dari sama ada frekuensi radio (biasanya diedarkan oleh makmal fizik kebangsaan seperti NPL Britain dan Amerika Syarikat NIST) atau dari rangkaian satelit GPS.

Oleh kerana kedua sumber rujukan ini berasal dari sumber jam atom, mereka juga sangat tepat dan rangkaian Windows 7 yang terdiri daripada beratus-ratus mesin boleh disegerakkan dalam beberapa milisaat UTC waktu global (Coordinated Universal Time) dengan menggunakan hanya satu NTP server masa.

Penyegerakan masa boleh menjadi sakit kepala untuk banyak pentadbir rangkaian yang cuba menyegerakkan rangkaian untuk kali pertama. Terdapat banyak perangkap bahawa pentadbir rangkaian yang tidak diketahui boleh jatuh ketika cuba untuk mendapatkan setiap mesin pada rangkaian untuk menyegerakkan pada masa yang sama.

Masalah pertama yang banyak pentadbir rangkaian dibuat ialah pemilihan sumber waktu. UTC (Coordinated Universal Time) adalah skala masa global dan digunakan di seluruh dunia sebagai asas untuk penyegerakan masa kerana ia tidak bergantung pada zon masa yang membolehkan komuniti global meletakkan dirinya pada satu skala masa.

UTC juga dikawal oleh sebuah konstelasi jam atom yang memastikan ketepatannya; Walau bagaimanapun, ia diselaraskan secara kerap untuk memastikan bahawa ia sepadan dengan masa solar yang bermakna dengan penambahan detik lompat yang ditambah untuk mengimbangi perlambatan semulajadi putaran bumi.

UTC sedia ada sebagai rujukan masa dari sejumlah sumber. Internet adalah lokasi yang popular untuk menerima sumber waktu UTC. Walau bagaimanapun, sumber masa internet terletak melalui firewall rangkaian dan isu keselamatan boleh timbul daripada harus meninggalkan pelabuhan UDP terbuka untuk menerima permintaan masa.

Sumber masa internet juga boleh tidak tepat dan sebagai sistem keselamatan NTP sendiri yang dikenali sebagai pengesahan NTP tidak dapat berfungsi di seluruh Internet isu-isu keselamatan boleh timbul.

Penyelesaian yang jauh lebih baik untuk mendapatkan sumber UTC adalah menggunakan Sistem Positioning Global (GPS) atau transmisi radio gelombang panjang yang disiarkan oleh beberapa makmal fizik kebangsaan seperti NIST di Amerika Syarikat dan di UK NPL.

Dedicated pelayan masa NTP boleh menerima isyarat selamat dan disahkan ini dan kemudian mengedarkannya di antara semua peranti pada rangkaian.

Sistem navigasi satelit, atau tayar duduk, telah mengubah cara kami menavigasi jalan di sekitar jalan raya yang tinggi. Berlaku adalah hari-hari apabila pelancong terpaksa mempunyai kotak sarung penuh dengan peta dan pergi juga adalah keperluan untuk berhenti dan meminta tempatan untuk arahan.

Navigasi satelit bermaksud bahawa kita sekarang pergi dari titik A ke titik B yakin sistem kami akan membawa kita ke sana dan sementara sistem nav duduk tidak bukti palsu (kita mesti semua membaca kisah orang yang memandu di atas tebing dan ke sungai dan lain-lain), ia sudah pasti merevolusikan kami cara mengatasi jalan.

Pada masa ini hanya terdapat satu Sistem Satelit Navigasi Global (GNSS) Sistem Kedudukan Global Amerika yang dijalankan (GPS). Walau bagaimanapun, satu sistem Eropah saingan (Galileo) dijangka akan turun dalam talian selepas 2012 dan kedua-dua sistem Rusia (GLONASS) dan Cina (COMPASS) sedang dibangunkan.

Walau bagaimanapun, semua rangkaian GNSS ini akan beroperasi menggunakan teknologi yang sama seperti yang digunakan oleh GPS, dan pada hakikatnya, sistem GPS semasa harus dapat menggunakan sistem masa depan ini tanpa banyak perubahan.

Sistem GPS pada dasarnya adalah konstelasi satelit (kini terdapat 27). Satelit ini masing-masing mengandungi onboard an jam atom (sebenarnya dua adalah pada kebanyakan satelit GPS tetapi untuk tujuan penjelasan ini hanya satu yang perlu dipertimbangkan). Isyarat yang dihantar dari satelit GPS mengandungi beberapa maklumat yang dihantar sebagai satu integer:

* Masa mesej dihantar

* Kedudukan orbit satelit (dikenali sebagai ephemeris)

* Kesihatan sistem umum dan orbit satelit GPS lain (dikenali sebagai almanak)

Penerima navigasi satelit, jenis yang ditemui di dashbopard kereta anda, menerima maklumat ini dan menggunakan maklumat masa bekerja jarak yang tepat dari penerima ke satelit. Dengan menggunakan tiga atau lebih isyarat ini, kedudukan yang tepat boleh disahkan (empat isyarat sebenarnya diperlukan kerana ketinggian di atas paras laut juga perlu dilakukan).

Kerana triangulasi berfungsi apabila isyarat masa telah dihantar dan berapa lama ia diperlukan untuk tiba di penerima, isyarat-isyarat tersebut harus sangat tepat. Malah kedua ketidaktepatan dapat melihat maklumat navigasi tetapi beribu-ribu kilometer sebagai cahaya, dan dengan itu isyarat radio, boleh mengembara hampir 300,000 km setiap saat.

Pada masa ini, rangkaian satelit GPS boleh memberikan ketepatan navigasi ke dalam meter 5 yang menunjukkan betapa caranya jam atom yang tepat boleh jadi.

Nampaknya hampir setiap papan pemuka kereta mempunyai penerima GPS bertengger di bahagian atas. Mereka telah menjadi sangat popular sebagai alat navigasi dengan banyak orang yang bergantung kepada mereka semata-mata untuk bekerja di sekitar rangkaian jalan raya.

Oleh yang demikian Sistem Kedudukan Global telah wujud selama beberapa tahun sekarang tetapi pada asalnya direka dan dibina untuk aplikasi ketenteraan AS tetapi diperluaskan untuk kegunaan awam berikutan bencana penerbangan.

Walaupun alat ini amat berguna dan mudah, sistem GPS agak mudah dalam operasinya. Navigasi berfungsi dengan menggunakan konstanta 30 atau lebih satelit (terdapat beberapa lagi yang mengorbit tetapi tidak lagi beroperasi).

Isyarat yang dihantar dari satelit mengandungi tiga helai maklumat yang diterima oleh peranti nav duduk di dalam kereta kami.

Maklumat itu termasuk:

* Masa mesej dihantar

* Kedudukan orbit satelit (dikenali sebagai ephemeris)

* Kesihatan sistem umum dan orbit satelit GPS lain (dikenali sebagai almanak)

Cara maklumat navigasi dilakukan dengan menggunakan maklumat dari empat satelit. Masa isyarat meninggalkan setiap satelit direkodkan oleh penerima sat nav dan jarak dari setiap satelit kemudiannya digunakan menggunakan maklumat ini. Dengan menggunakan maklumat dari empat satelit, mungkin untuk menyelesaikan dengan tepat di mana penerima satelit, proses ini dikenali sebagai triangulasi.

Walau bagaimanapun, bekerja dengan tepat di mana anda berada di dunia bergantung pada ketepatan yang lengkap dalam isyarat masa yang disiarkan oleh satelit. Sebagai isyarat seperti perjalanan GPS pada kelajuan cahaya (kira-kira 300,000 km sesaat melalui vakum) bahkan ketidakakuratan satu saat dapat melihat kedudukan kedudukan oleh 300 kilometer! Pada masa ini sistem GPS adalah tepat hingga lima meter yang menunjukkan betapa tepatnya maklumat masa yang disiarkan oleh satelit.

Tahap ketepatan yang tinggi ini mungkin kerana setiap satelit GPS mengandungi jam atom. Jam atom sangat tepat bergantung kepada ayunan atom yang teguh untuk menjaga masa - sebenarnya setiap satelit GPS akan berjalan selama sejuta tahun sebelum ia akan hanyut sebanyak sejam (berbanding dengan jam tangan elektronik purata yang akan hanyut satu saat satu atau dua minggu)

Kerana ketepatan tinggi ini jam atom di papan satelit GPS dapat digunakan sebagai sumber waktu yang tepat untuk penyegerakan rangkaian komputer dan peranti lain yang memerlukan penyegerakan.

Menerima isyarat masa ini memerlukan penggunaan a Pelayan GPS NTP yang akan disegerakkan dengan satelit dan mengedarkan masa kepada semua peranti pada rangkaian.

Windows 7, sistem pengendalian terbaru dari Microsoft juga merupakan sistem operasi pertama mereka yang secara automatik menyegerakkan jam PC ke sumber internet Waktu UTC (Selaras Masa Sejagat). Dari saat komputer Windows 7 dihidupkan dan disambungkan ke Internet, ia akan meminta isyarat waktu dari perkhidmatan waktu Microsoft - time.windows.com.

Walaupun bagi banyak pengguna di rumah ini, mereka akan dapat menyelamatkan mereka daripada menetapkan dan membetulkan jam mereka kerana ia hanyut, bagi pengguna perniagaan, ia mungkin bermasalah kerana sumber masa internet tidak selamat dan menerima sumber masa melalui port UDP di firewall boleh membawa kepada pelanggaran keselamatan dan sebagai sumber masa Internet tidak dapat disahkan oleh NTP (Protokol Masa Rangkaian) isyarat boleh dirampas oleh pengguna yang berniat jahat.

Sumber masa internet ini boleh dinyahaktifkan dengan membuka kotak dialog jam dan tarikh, dan membuka tab Waktu Internet, mengklik butang tetapan 'Perubahan' dan nyahtanda 'Segerakkan dengan pelayan waktu Internet<pilihan. '

Walaupun ini tidak pasti tiada trafik yang tidak diingini akan datang melalui firewall anda, ia juga akan bermakna bahawa mesin Windows 7 tidak akan disegerakkan ke UTC dan timekeeping akan bergantung pada jam motherboard, yang akhirnya akan hanyut.

Untuk menyegerakkan rangkaian mesin Windows 7 ke sumber UTC yang tepat dan selamat maka penyelesaian yang paling praktikal dan paling mudah adalah memasangkan pelayan masa NTP berdedikasi. Ini menyambung terus ke penghala atau suis dan membolehkan penerimaan selamat dari sumber jam jam atom.

pelayan masa NTP menggunakan isyarat GPS yang sangat tepat dan selamat (Global Positioning System) yang boleh didapati di mana-mana di planet ini atau lebih banyak isyarat gelombang gelombang tempatan yang dihantar oleh beberapa makmal fizik kebangsaan seperti NIST dan NPL.