Seperti kemajuan teknologi komputer yang seolah-olah meningkat secara eksponen keupayaan setiap tahun, jam atom juga kelihatan meningkat dengan ketara pada tahun ketepatan mereka pada tahun.

Kini, para perintis teknologi jam atom, Institut Masa Piawai Kebangsaan AS (NIST), telah mengumumkan bahawa mereka telah berjaya menghasilkan jam atom dengan ketepatan dua kali pada setiap jam yang telah ada sebelumnya.

Jam didasarkan pada atom aluminium tunggal dan tuntutan NIST ia boleh tetap tepat tanpa kehilangan sejuta di lebih dari 3.7 bilion tahun (kira-kira tempoh masa yang sama bahawa kehidupan telah wujud Bumi).

Jam yang paling tepat sebelum ini dibuat oleh Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) dan jam optik berdasarkan atom strontium dan tepat pada satu detik dalam lebih satu bilion tahun. Jam atom baru ini oleh NIST juga jam optik tetapi berdasarkan atom aluminium, yang menurut penyelidikan NIST dengan jam ini, jauh lebih tepat.

Jam optik menggunakan laser untuk memegang atom tetap dan berbeza dengan jam atom tradisional yang digunakan oleh rangkaian komputer menggunakan Pelayan NTP (Protokol Masa Rangkaian) dan teknologi lain yang berdasarkan jam air pancut. Bukan sahaja jam air tradisional menggunakan Cesium sebagai atom masa mereka tetapi sebaliknya laser mereka menggunakan cecair dan kekosongan yang sangat sejuk untuk mengawal atom-atom.

Terima kasih kepada kerja oleh NIST, PTB dan UK NPL (Makmal Fizikal Kebangsaan) jam atom terus maju dengan pesat, bagaimanapun, ini jam atom optik baru berdasarkan atom seperti aluminium, raksa dan strontium adalah jauh dari digunakan sebagai asas untuk UTC (Selaras Masa Sejagat).

UTC ditadbir oleh sebuah konstelasi jam air pancut cesium yang sementara masih tepat untuk satu detik dalam tahun 100,000 adalah jauh lebih tepat daripada jam optik ini dan berdasarkan teknologi lebih daripada lima puluh tahun. Dan sayangnya sehingga komuniti sains dunia boleh bersetuju dengan reka bentuk atom dan jam untuk digunakan di peringkat antarabangsa, jam atom yang tepat ini akan menjadi satu perkara utama dalam komuniti saintifik sahaja.

Ketepatan menjadi semakin penting dalam teknologi moden dan tidak lebih daripada ketepatan dalam menjaga masa. Dari internet ke navigasi satelit, sinkronisme yang tepat dan tepat sangat penting dalam zaman moden.

Sebenarnya banyak teknologi yang kita ambil begitu sahaja di dunia hari ini, tidak akan mungkin jika ia bukan untuk mesin yang paling tepat dicipta - yang jam atom.

Jam Atom adalah alat-alat seperti jam tangan atau jam tangan yang lain. Tetapi apa yang membezakannya adalah ketepatan yang boleh mereka capai. Sebagai contoh kasar jam mekanikal piawai anda, seperti menara jam pusat bandar, akan hanyut sebanyak sejam sehari. Jam elektronik seperti jam tangan digital atau radio jam lebih tepat. Jenis jam ini hanyut satu saat dalam seminggu.

Walau bagaimanapun, apabila anda membandingkan ketepatan jam atom di mana kedua tidak akan hilang atau diperoleh dalam 100,000 tahun atau lebih ketepatan peranti ini tidak boleh dibandingkan.

Jam atom boleh mencapai ketepatan ini dengan pengayun yang mereka gunakan. Hampir semua jenis jam mempunyai pengayun. Secara umum, pengayun hanyalah satu litar yang selalu kutu.

Jam mekanikal menggunakan pendulums dan springs untuk menyediakan ayunan tetap manakala jam elektronik mempunyai kristal (biasanya kuarza) yang apabila arus elektrik dijalankan melalui, memberikan irama yang tepat.

Jam atom menggunakan ayunan atom semasa keadaan tenaga yang berlainan. Selalunya cesium 133 (dan kadang-kadang rubidium) digunakan sebagai ayunan peralihan hiperfinnya melebihi 9 bilion kali sesaat (9,192,631,770) dan ini tidak pernah berubah. Malah, Sistem Unit Antarabangsa (SI) kini secara rasmi menganggap kedua dalam masa sebagai kitaran sinaran 9,192,631,770 dari atom sesium.

Jam atom menyediakan asas untuk skala masa dunia global - UTC (Waktu Bersama Selaras). Dan rangkaian komputer di seluruh dunia tetap disegerakkan dengan menggunakan isyarat masa yang disiarkan oleh jam atom dan dijemput pelayan masa NTP (Server Masa Rangkaian).

Kita semua bergantung pada masa untuk memastikan hari-hari kita dijadualkan. Jam tangan jam tangan, jam dinding dan pemain DVD semua memberitahu kami masa tetapi kadang-kadang, ini tidak cukup tepat, terutamanya apabila masa perlu disegerakkan.

Terdapat banyak teknologi yang memerlukan ketepatan yang sangat tepat antara sistem, dari navigasi satelit ke banyak aplikasi internet, masa yang tepat menjadi semakin penting.

Walau bagaimanapun, pencapaian ketepatan tidak selalu lurus ke hadapan, terutamanya dalam rangkaian komputer moden. Walaupun semua sistem komputer mempunyai jam terbina, ini bukan kepingan masa yang tepat tetapi pengayun kristal piawai, teknologi yang sama digunakan dalam jam elektronik yang lain.

Masalah dengan bergantung pada jam sistem seperti ini adalah mereka terdedah kepada hanyut dan pada rangkaian yang terdiri daripada ratusan atau ribuan mesin, jika jam hanyut pada kadar yang berbeza - huru-hara tidak lama lagi boleh berlaku. E-mel diterima sebelum dihantar dan permohonan kritikal masa gagal.

Jam atom adalah masa yang paling tepat di sekeliling tetapi ini adalah alat makmal skala besar dan tidak praktikal (dan sangat mahal) untuk digunakan oleh rangkaian komputer.

Bagaimanapun, makmal fizik seperti Amerika Utara NIST (Institut Standard dan Masa Kebangsaan) mempunyai jam atom yang menyiarkan isyarat masa dari. Isyarat masa ini boleh digunakan oleh rangkaian komputer untuk tujuan penyegerakan.

Di Amerika Utara, kod masa yang disiarkan NIST dipanggil WWVB dan dihantar dari Boulder, Colorado pada gelombang panjang di 60Hz. Kod masa mengandungi tahun, hari, jam, minit, kedua, dan kerana ia merupakan sumber UTC, sebarang detik lompatan yang ditambah untuk memastikan pariti dengan putaran Bumi.

Menerima isyarat WWVB dan menggunakannya untuk menyegerakkan rangkaian komputer adalah mudah dilakukan. Pelayan masa rangkaian radio rujukan boleh menerima siaran ini di seluruh Amerika Utara dan dengan menggunakan protokol NTP (Protokol Masa Rangkaian).

Dedicated NTP server masa yang boleh menerima isyarat WWVB boleh menyegerakkan beratus-ratus dan bahkan beribu-ribu peranti yang berbeza untuk isyarat WWVB memastikan setiap satu adalah dalam beberapa milisaat UTC.

Jam atom adalah peranti utama dalam timekeeping. Ketepatan mereka adalah luar biasa kerana jam atom tidak akan hanyut sebanyak sejam dalam satu juta tahun, dan apabila ini dibandingkan dengan kronometers terbaik yang akan datang, seperti jam elektronik yang boleh hanyut satu saat dalam seminggu, jam atom adalah sangat tepat.

Jam atom digunakan di seluruh dunia dan merupakan inti dari banyak teknologi moden yang membuat banyak aplikasi yang kami ambil begitu sahaja. Perdagangan Internet, navigasi satelit, kawalan lalu lintas udara dan perbankan antarabangsa adalah semua industri yang sangat bergantung

Mereka juga memerintah skala waktu di dunia, UTC (Waktu Teratur Masa Sejagat) yang dijaga oleh konstelasi jam ini (walaupun UTC perlu disesuaikan untuk menampung perlambatan putaran bumi dengan menambahkan detik lompat).

Rangkaian komputer sering diperlukan untuk disegerakkan ke UTC. Penyegerakan ini penting dalam rangkaian yang mengendalikan transaksi sensitif masa atau memerlukan tahap keselamatan yang tinggi.

Rangkaian komputer tanpa penyegerakan masa yang mencukupi boleh menyebabkan banyak isu termasuk:

Kehilangan data

• Kesukaran dalam mengenal pasti dan membuat kesalahan log
• Peningkatan risiko pelanggaran keselamatan.
• Tidak dapat melakukan transaksi sensitif masa

Oleh sebab itu banyak rangkaian komputer perlu disegerakkan ke sumber UTC dan disimpan secepat mungkin. Dan walaupun jam atom adalah alat besar besar yang disimpan di dalam batasan makmal fizik, menggunakannya sebagai sumber waktu sangat mudah.

Protokol Masa Rangkaian (NTP) adalah protokol perisian yang direka semata-mata untuk penyegerakan rangkaian dan sistem komputer dan dengan menggunakan a pelayan NTP yang berdedikasi masa dari jam atom boleh diterima oleh pelayan masa dan diedarkan di sekitar rangkaian menggunakan NTP.

Pelayan NTP penggunaan kekerapan radio dan lebih sering isyarat satelit GPS untuk menerima isyarat masa jam atom yang kemudiannya tersebar di seluruh rangkaian dengan NTP kerap menyesuaikan setiap peranti untuk memastikan ia setepat mungkin.

Pengguna Makmal Fizikal Kebangsaan (NPL) Masa dan isyarat frekuensi MSF mungkin menyedari bahawa isyarat itu kadang-kadang diambil di luar udara untuk penyelenggaraan terjadual.

NPL telah menerbitkan penyelenggaraan berjadual untuk 2010 di mana isyarat akan dipindahkan buat sementara waktu. Biasanya downtimes dijadualkan berlangsung kurang dari empat jam tetapi pengguna perlu sedar bahawa walaupun NPL dan VT Communications, yang menyediakan perkhidmatan antena, berusaha untuk memastikan pemancar dimatikan untuk masa yang singkat, mungkin terdapat kelewatan .

Dan sementara NPL suka memastikan semua pengguna isyarat MSF telah memberi amaran lanjut mengenai gangguan yang mungkin, pembaikan kecemasan dan isu-isu lain boleh menyebabkan gangguan yang tidak berjadual. Mana-mana pengguna yang menerima masalah menerima isyarat MSF harus menyemak Laman web NPL dalam hal penyelenggaraan berjadual sebelum menghubungi penjual pelayan masa anda.

Tarikh dan masa tempoh penyelenggaraan yang dijadualkan untuk 2010 adalah seperti berikut:

* 11 Mac 2010 dari 10: 00 UTC ke 14: 00 UTC

* 10 Jun 2010 dari 10: 00 BST ke 14: 00 BST (UTC + 1 hr)

* 9 September 2010 dari 10: 00 BST ke 14: 00 BST (UTC + 1 hr)

* 9 Disember 2010 dari 10: 00 UTC ke 14: 00 UTC

Oleh kerana gangguan yang dijadualkan ini tidak mengambil masa lebih daripada empat jam, pengguna pelayan waktu yang dirujuk oleh MSF tidak perlu melihat apa-apa drop off dalam ketepatan rangkaian mereka kerana mereka tidak sepatutnya mencukupi untuk sebarang peranti hanyut.

Walau bagaimanapun, bagi pengguna yang berkenaan dengan ketepatan atau memerlukan a NTP server masa (Server Masa Rangkaian) yang tidak menyala dengan gangguan biasa, mereka mungkin ingin mempertimbangkan untuk melabur dalam pelayan masa GPS.

Pelayan masa GPS menerima masa dari satelit pelayaran yang mengorbit. Oleh kerana ini boleh didapati di mana-mana sahaja di dunia dan isyarat tidak pernah turun untuk pemadaman yang mereka dapat memberikan isyarat masa yang tepat tepat (masa GPS tidak sama dengan UTC tetapi mudah ditukar oleh NTP kerana ia adalah tepat 17 saat di belakang kerana lompatan detik ditambah ke UTC dan bukan GPS).

Penyegerakan rangkaian komputer moden amat penting untuk pelbagai sebab, dan terima kasih kepada protokol masa NTP (Protokol Masa Rangkaian) ini agak mudah.

NTP adalah protokol algoritma yang menganalisis masa pada komputer yang berbeza dan membandingkannya dengan rujukan masa tunggal dan menyesuaikan setiap jam untuk hanyut untuk memastikan penyegerakan dengan sumber masa. NTP begitu berkebolehan dalam tugas ini bahawa rangkaian yang diselaraskan menggunakan protokol boleh realistis memperoleh ketepatan milisaat.

Memilih sumber masa

Apabila datang untuk membuat rujukan masa ada benar-benar tidak ada alternatif daripada mencari sumber UTC (Masa Universal yang diselaraskan). UTC adalah skala masa global, yang digunakan di seluruh dunia sebagai satu skala masa tunggal oleh rangkaian komputer. UTC disimpan dengan tepat oleh sebuah konstelasi jam atom di seluruh dunia.

Menyegerakkan ke UTC

Kaedah yang paling asas untuk menerima sumber Waktu UTC ialah dengan menggunakan pelayan waktu internet stratum 2. Ini dianggap sebagai lapisan 2 kerana mereka mengedarkan masa selepas mula menerima dari a Pelayan NTP (lapisan 1) yang disambungkan kepada jam atom (stratum 0). Malangnya ini bukan kaedah yang paling tepat untuk menerima UTC kerana jarak data harus pergi dari hos ke pelanggan.

Terdapat juga isu-isu keselamatan yang terlibat dalam menggunakan sumber masa stratum 2 internet di mana firewall UDP port 123 perlu dibiarkan terbuka untuk menerima kod masa tetapi pembukaan firewall ini boleh, dan telah dieksploitasi oleh pengguna yang berniat jahat.

Pelayan NTP yang Dedicated

Pelayan masa NTP yang berdedikasi, sering dirujuk sebagai pelayan masa rangkaian, adalah kaedah penyegerakan rangkaian komputer yang paling tepat dan selamat. Mereka beroperasi secara luaran ke rangkaian supaya tidak ada masalah firewall. Peranti 1 ini menerima masa UTC langsung dari sumber jam atom dengan sama ada transmisi radio gelombang panjang atau Rangkaian GPS (Sistem Kedudukan Global). Walaupun ini memerlukan antena, yang dalam hal GPS perlu diletakkan di atas bumbung, pelayan masa itu sendiri akan menyegerakkan secara automatik beratus-ratus dan bahkan beribu-ribu peranti yang berbeza di rangkaian.

Takat masa yang tepat jika agak sering diabaikan sebagai keutamaan untuk pentadbir rangkaian namun ramai yang mempertaruhkan kedua-dua keselamatan dan kehilangan data dengan tidak memastikan rangkaian mereka disegerakkan secepat mungkin.

Komputer mempunyai jam tangan mereka sendiri tetapi ini biasanya hanya pengayun elektronik yang mudah seperti wujud dalam jam tangan digital dan malangnya jam sistem ini terdedah kepada hanyut, selalunya sebanyak beberapa saat dalam seminggu.

Menjalankan mesin yang berbeza pada rangkaian yang mempunyai masa yang berlainan - walaupun hanya beberapa saat - boleh menyebabkan malapetaka kerana banyak tugas komputer bergantung pada masa. Masa, dalam bentuk cap waktu, adalah satu-satunya komputer rujukan yang digunakan untuk membezakan antara peristiwa yang berlainan dan kegagalan tepat menyegerakkan rangkaian boleh membawa kepada pelbagai masalah yang tidak terperi.

Berikut adalah beberapa sebab utama mengapa rangkaian anda perlu disegerakkan menggunakan Protokol Masa Rangkaian, prefasbly dengan a NTP server masa.

Backup Data - penting untuk melindungi data dalam mana-mana perniagaan atau organisasi, kekurangan penyegerakan boleh menyebabkan bukan sahaja sandaran gagal tetapi versi versi lama menggantikan versi yang lebih moden.

Serangan berniat jahat - tidak kira betapa selamat rangkaian, seseorang, di mana-mana akhirnya akan mendapat akses ke rangkaian anda tetapi tanpa penyegerakan yang tepat, mungkin menjadi mustahil untuk mengetahui apa kompromi yang telah berlaku dan ia juga akan memberi apa-apa masa yang tidak dibenarkan pengguna di dalam rangkaian untuk melampiaskan malapetaka.

Pembalakan ralat - Apabila kesalahan berlaku, dan mereka tidak dapat dielakkan, log sistem mengandungi semua maklumat untuk mengenal pasti dan membetulkan masalah. Walau bagaimanapun, jika log sistem tidak disegerakkan, kadangkala tidak mungkin untuk memikirkan apa yang salah dan kapan.

Trading Online - Membeli dan menjual di internet kini biasa dan dalam beberapa perniagaan beribu-ribu transaksi dalam talian dijalankan setiap saat dari tempahan tempat duduk untuk membeli saham dan kekurangan penyegerakan tepat boleh menyebabkan pelbagai kesilapan dalam perdagangan dalam talian seperti barangan yang dibeli atau dijual lebih daripada satu kali.

Pematuhan dan kesahan - Banyak sistem peraturan perindustrian memerlukan kaedah pemasaan masa yang tepat dan tepat. Rangkaian yang tidak disegerakan juga akan terdedah kepada isu-isu undang-undang kerana masa yang tepat peristiwa yang didakwa telah berlaku tidak dapat dibuktikan.

Apabila anda dikira pada Malam Tahun Baru untuk menandakan permulaan tahun depan anda bermula di 10 atau 11? Kebanyakan pengembara akan dikira dari sepuluh tetapi mereka akan menjadi pramatang pada tahun ini kerana ada peningkatan tambahan pada tahun lepas - kedua lompat.

Masa pelayaran biasanya dimasukkan sekali atau dua kali setahun (biasanya pada Malam Tahun Baru dan pada bulan Jun) untuk memastikan skala masa global UTC (Selaras Masa Sejagat) bertepatan dengan hari astronomi.

Lompat detik telah digunakan sejak UTC mula-mula dilaksanakan dan mereka adalah hasil langsung dari ketepatan kami dalam ketepatan waktu. Masalahnya ialah moden jam atom adalah alat-alat tepat waktu yang jauh lebih tepat daripada bumi itu sendiri. Ia diperhatikan apabila jam atom mula-mula dibangunkan bahawa panjang hari, sekali dianggap tepat pada jam 24, berbeza-beza.

Variasi disebabkan oleh putaran bumi yang dipengaruhi oleh graviti bulan dan daya pasang Bumi, yang semuanya perlahan-lahan melancarkan putaran bumi.

Ini perlancaran putaran, sementara hanya minuscule, jika tidak diperiksa maka hari UTC akan berlalu ke malam astronomi (walaupun dalam beberapa ribu tahun).

Keputusan mengenai sama ada Lompat Kedua diperlukan adalah penghantaran Perkhidmatan Putaran Bumi Antarabangsa (IERS), namun, Leap Seconds tidak popular dengan semua orang dan mereka boleh menyebabkan masalah yang berpotensi apabila diperkenalkan.

UTC digunakan oleh pelayan masa NTP (Protokol Masa Rangkaian) sebagai rujukan masa untuk menyegerakkan rangkaian komputer dan teknologi lain dan gangguan Lompatan detik boleh menyebabkan dilihat sebagai tidak bernilai kerumitan.

Walau bagaimanapun, yang lain, seperti ahli astronomi, mengatakan bahawa gagal untuk mengekalkan UTC sejajar dengan hari astronomi akan membuat kajian tentang langit hampir mustahil.

Lompat terakhir yang dimasukkan sebelum ini adalah 2005 tetapi terdapat sejumlah 23 saat ditambahkan ke UTC sejak 1972.

Bersambung ...

Walau bagaimanapun, terdapat beberapa keadaan apabila pelayan masa boleh kehilangan sambungan dengan jam atom dan tidak menerima kod masa untuk tempoh masa yang lama. Kadang-kadang ini mungkin kerana downtime oleh pengawal jam atom untuk penyelenggaraan atau gangguan yang berdekatan menghalang penghantaran.

Sudah tentu semakin lama isyarat turun drift yang lebih potensial mungkin berlaku di rangkaian sebagai pengayun kristal di Pelayan NTP adalah satu-satunya perkara yang menjaga masa. Bagi kebanyakan aplikasi ini tidak sepatutnya menjadi masalah kerana tempoh masa yang paling berpanjangan adalah tidak lebih dari tiga atau empat jam dan pelayan NTP tidak akan hanyut banyak pada masa itu dan berlakunya downtime ini agak jarang (mungkin sekali atau dua kali setahun).

Walau bagaimanapun, untuk beberapa aplikasi akhir tinggi ultra tepat, pengayun kristal rubidium mula digunakan kerana ia tidak hanyut sebanyak kuarza. Rubidium (sering digunakan dalam jam atom diri sendiri bukan cesium) jauh lebih tepat pengayun daripada kuarza dan memberikan ketepatan yang lebih baik apabila tidak ada isyarat kepada NTP server masa membenarkan rangkaian untuk mengekalkan masa yang lebih tepat.

Rubidium sendiri adalah logam alkali, yang serupa dengan sifat-sifat potassium. Ia sangat sedikit radioaktif walaupun tidak menimbulkan risiko kepada kesihatan manusia (dan sering digunakan dalam pengimejan perubatan dengan menyuntikkannya ke pesakit). Ia mempunyai separuh hayat 49 bilion tahun (masa yang diperlukan untuk kerosakan separuh - berbanding dengan beberapa bahan radioaktif yang paling mematikan mempunyai separuh hayat di bawah satu saat).

Satu-satunya bahaya sebenar yang ditimbulkan oleh rubidium ialah ia bertindak balas dengan hebat ke atas air dan boleh menyebabkan kebakaran

Pengayun penting dalam perkembangan jam dan kronologi. Oscillators hanya litar elektronik yang menghasilkan isyarat elektronik berulang. Selalunya kristal seperti kuarza digunakan untuk menstabilkan kekerapan ayunan,

Oscillators adalah teknologi utama di sebalik jam elektronik. Jam digital dan jam analog berkuasa bateri semuanya dikawal oleh litar berayun biasanya mengandungi kristal kuarza.

Dan sementara jam elektronik berkali-kali lebih tepat daripada jam mekanikal, pengayun kuarza masih akan hanyut satu atau dua kali setiap minggu.

Jam atom sudah tentu lebih tepat. Walau bagaimanapun, mereka masih menggunakan osilator, yang paling biasa cesium atau rubidium tetapi mereka melakukannya dalam keadaan halus yang kerap kali beku dalam nitrogen cair atau helium. Jam-jam ini berbanding dengan jam elektronik tidak akan hanyut oleh detik dalam satu juta tahun (dan dengan jam atom yang lebih moden 100 juta tahun).

Untuk menggunakan ketepatan kronologi ini, pelayan rangkaian rangkaian yang menggunakannya NTP (Protokol Masa Rangkaian) boleh digunakan untuk menyegerakkan rangkaian komputer lengkap. Pelayan NTP gunakan isyarat masa dari sama ada GPS atau radio gelombang panjang yang datang langsung dari jam atom (dalam kes GPS masa dihasilkan dalam jam di atas satelit GPS).

Pelayan NTP teruskan semak masa ini dan kemudian laraskan peranti pada rangkaian untuk menyesuaikan waktu itu. Di antara pemilihan (menerima sumber masa) pengayun standard digunakan oleh pelayan masa untuk menjaga masa. Biasanya pengayun ini adalah kuarza tetapi kerana pelayan masa berada dalam komunikasi biasa dengan jam atom mengatakan setiap minit atau dua, maka pengaliran normal pengayun kuarza tidak menjadi masalah kerana beberapa minit antara pemilihan tidak akan membawa kepada sebarang drift yang boleh diukur.

Bersambung ...