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.

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.

Tidak kira di mana kita berada di dunia, kita semua perlu mengetahui masa pada suatu ketika dalam sehari tetapi pada setiap hari bertahan untuk jumlah masa yang sama tidak kira di mana anda berada di Bumi sama sekali tidak digunakan di seluruh dunia.

The tidak praktikal warga Australia yang perlu bangun di 17.00 atau yang di Amerika Syarikat perlu memulakan kerja di 14.00 akan menolak menyaman satu skala masa, walaupun idea itu dibincangkan apabila Greenwich dinamakan meridian utama rasmi (di mana tarikh rasmi) untuk dunia beberapa tahun 125 yang lalu.

Walaupun idea skala masa global ditolak atas sebab-sebab di atas, ia kemudian memutuskan bahawa garis longitud 24 akan memecah dunia ke dalam masa yang berbeza. Ini akan datang dari GMT sekitar dengan orang-orang di seberang planet yang menjadi + jam 12.

Bagaimanapun, oleh pertumbuhan 1970 dalam komunikasi global bermakna skala masa sejagat akhirnya diterima pakai dan masih banyak digunakan hari ini walaupun ramai yang tidak pernah mendengarnya.

UTC, Waktu Bersama Seluruh Dunia, berdasarkan GMT (Greenwich Meantime) tetapi disimpan oleh rentang jam atom. Ia juga menyumbang kepada variasi dalam putaran bumi dengan detik tambahan yang dikenali sebagai 'detik melompat' yang ditambahkan sekali dua kali setahun untuk mengatasi perlambatan putaran bumi yang disebabkan oleh daya graviti dan pasang surut.

Walaupun kebanyakan orang tidak pernah mendengar UTC atau menggunakannya secara langsung pengaruhnya terhadap kehidupan kita dengan tidak dapat dinafikan dengan rangkaian komputer semua disegerakkan ke UTC melalui pelayan masa NTP (Protokol Masa Rangkaian).

Tanpa penyegerakan ini untuk satu kali skala banyak teknologi dan aplikasi yang kami ambil untuk diberikan hari ini tidak mungkin. Segala-galanya dari perdagangan global ke atas stok dan saham ke belanja internet, e-mel dan rangkaian sosial hanya dimungkinkan berkat UTC dan NTP server masa.

Isyarat DCF 77 adalah siaran penghantaran gelombang panjang di 77 KHz dari Frankfurt di Jerman. DCF-77 dipancarkan oleh Physikalisch-Technische Bundesanstalt, makmal fizik kebangsaan Jerman.

DCF-77 adalah sumber tepat waktu UTC dan dihasilkan oleh jam atom yang memastikan ketepatannya. DCF-77 adalah sumber masa yang berguna yang boleh diterima pakai di seluruh Eropah oleh teknologi yang memerlukan rujukan masa yang tepat.

Jam radio dikawal dan pelayan masa rangkaian menerima isyarat masa dan dalam kes pelayan masa mengedarkan isyarat masa ini merentasi rangkaian komputer. Kebanyakan rangkaian komputer menggunakan NTP untuk mengedarkan isyarat masa DCF 77.

Terdapat kelebihan menggunakan isyarat seperti DCF untuk penyegerakan masa. DCF adalah gelombang panjang dan oleh itu terdedah kepada gangguan daripada peranti elektrik lain tetapi mereka dapat menembusi bangunan yang memberikan isyarat DCF kelebihan berbanding sumber lain waktu UTC yang umumnya tersedia - GPS (Sistem Penentududukan Global) - yang memerlukan pandangan terbuka langit untuk menerima penghantaran satelit.

Isyarat radio gelombang panjang yang lain boleh didapati di negara lain yang serupa dengan DCF-77. Di UK, isyarat MSF-60 disiarkan oleh NPL (National Physical Laboratory) dari Cumbria manakala di Amerika Syarikat, NIST (Institut Standard dan Masa Kebangsaan) menghantar isyarat WVBB dari Boulder, Colorado.

pelayan masa NTP adalah kaedah yang cekap untuk menerima penghantaran gelombang panjang ini dan kemudian menggunakan kod masa sebagai sumber penyegerakan. Pelayan NTP boleh menerima DCF, MSF dan WVBB serta banyak daripada mereka juga dapat menerima isyarat GPS juga.

Dari zaman awal revolusi perindustrian, apabila jalur keretapi dan telegraf melangkaui zon masa, menjadi jelas bahawa skala masa global diperlukan yang membolehkan masa yang sama untuk digunakan di mana pun anda berada di dunia.

Percubaan pertama pada skala masa global adalah GMT - Greenwich Meantime. Ini berdasarkan Greenwich Meridian di mana matahari berada di atas di 12 tengah hari. GMT terpilih, terutamanya kerana pengaruh empayar Britania pada sisanya jika dunia.

Timex lain telah dibangunkan seperti Waktu Keretapi British tetapi GMT adalah kali pertama sistem masa benar global digunakan di seluruh dunia.

GMT kekal sebagai skala masa global melalui paruh pertama abad kedua puluh walaupun orang mula merujuk sebagai UT (Universal Time).

Walau bagaimanapun, apabila jam atom dibangunkan pada pertengahan abad kedua puluh, ia menjadi jelas bahawa GMT tidak cukup tepat. Skala masa global berdasarkan masa yang diberitahu oleh jam atom diingini untuk mewakili kronometers tepat yang baru ini.

Masa Atom Antarabangsa (TAI) telah dibangunkan untuk tujuan ini tetapi masalah penggunaan jam atom menjadi jelas.

Adalah difikirkan bahawa revolusi Bumi pada paksinya adalah jam 24 yang tepat. Tetapi terima kasih kepada jam atom, ia telah mendapati spin bumi berubah-ubah dan sejak 1970 telah semakin perlahan. Ini perlambatan putaran bumi perlu diambil kira jika tidak, percanggahan dapat membina dan malam perlahan akan hanyut ke hari (walaupun dalam ribuan tahun).

Masa Universal yang diselaraskan telah dibangunkan untuk mengatasi ini. Berdasarkan kedua-dua TAI dan GMT, UTC membolehkan perlambatan putaran bumi dengan menambah detik lompat setiap tahun atau dua (dan kadang-kadang dua kali setahun).

UTC sekarang adalah skala masa sebenar global dan diterima pakai oleh negara-negara dan teknologi di seluruh dunia. Rangkaian komputer disegerakkan ke UTC melalui pelayan masa rangkaian dan mereka menggunakan protokol itu NTP untuk memastikan ketepatan.

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.

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.

Meskipun terdapat lebih dari dua puluh tahun, protokol masa yang disukai oleh kebanyakan rangkaian, NTP (Network Time Protocol) mempunyai beberapa persaingan.

Pada masa ini NTP digunakan untuk menyatronkan rangkaian komputer menggunakan pelayan masa rangkaian (Pelayan NTP). Pada masa ini NTP boleh menyegerakkan rangkaian komputer kepada beberapa milisaat.

Protokol Masa Ketepatan (PTP) atau IEEE 1588 telah dibangunkan untuk sistem tempatan yang memerlukan ketepatan yang sangat tinggi (kepada tahap nano-kedua). Pada masa ini jenis ketepatan ini adalah di luar keupayaan NTP.

PTP memerlukan kapal hubungan tuan dan hamba dalam rangkaian. Proses dua langkah diperlukan untuk menyegerakkan peranti menggunakan IEEE 1588 (PTP). Pertama, penentuan peranti mana yang dikehendaki oleh tuan maka penangguhan dan penangguhan rangkaian semula jadi diukur. PTP menggunakan algoritma Jam Master Terbaik (BMC) untuk menentukan jam di rangkaian yang paling tepat dan ia menjadi tuan sementara semua jam lain menjadi hamba dan menyegerakkan kepada tuan ini.

IEEE (Institut Jurutera Elektrik dan Elektronik) menggambarkan IEEE 1588 atau (PTP) seperti yang direka untuk "mengisi niche yang tidak dilayan dengan baik oleh mana-mana dua protokol dominan, NTP dan GPS. IEEE 1588 direka untuk sistem tempatan yang memerlukan ketepatan yang sangat tinggi di luar yang boleh dicapai menggunakan NTP. Ia juga direka untuk aplikasi yang tidak dapat menanggung kos penerima GPS pada setiap nod, atau yang mana isyarat GPS tidak boleh diakses. "(Disebutkan dalam Wikipedia)

PTP boleh memberikan ketepatan kepada beberapa nano-saat tetapi ketepatan jenis ini tidak diperlukan oleh kebanyakan pengguna rangkaian namun penggunaan sasaran PTP nampaknya jalur lebar mudah alih dan teknologi mudah alih lain kerana PTP menyokong maklumat masa yang digunakan oleh fungsi pelaporan peringkat bil dan perkhidmatan dalam rangkaian mudah alih.

Dari jam tangan ke jam atom dan pelayan masa NTP, pemahaman masa telah menjadi penting bagi banyak teknologi moden seperti navigasi satelit dan komunikasi global.

Dari masa ke masa untuk kesan graviti pada masa, masa mempunyai banyak aspek yang aneh dan indah yang ahli-ahli sains hanya mula memahami dan menggunakan. Berikut adalah beberapa fakta yang menarik, aneh dan luar biasa mengenai masa:

• Masa tidak berasingan dari ruang angkasa, masa membuat Einstein memanggil masa empat dimensi ruang. Masa ruang boleh digerakkan oleh graviti yang bermaksud bahawa masa melambatkan pengaruh gravitasi yang lebih besar. Terima kasih kepada jam atom, masa di bumi boleh diukur pada setiap inci seterusnya di atas permukaan bumi. Ini bermakna bahawa setiap badan kaki lebih muda dari kepala mereka kerana masa berjalan lebih perlahan ke tanah yang anda dapatkan.

• Masa juga dipengaruhi oleh kelajuan. Satu-satunya pemalar di alam semesta ialah kelajuan cahaya (dalam vakum) yang sentiasa sama. Kerana teori relativiti terkenal Einstein, sesiapa yang bepergian dekat dengan kelajuan cahaya perjalanan ke pemerhati yang akan mengambil ribuan tahun akan berlalu dalam beberapa saat. Ini dipanggil dilancarkan masa.

• Tiada apa-apa dalam fizik kontemporari yang melarang masa perjalanan ke hadapan dan ke belakang dalam masa.

• Terdapat 86400 saat dalam sehari, 600,000 dalam seminggu, lebih daripada 2.6 juta dalam sebulan dan lebih daripada 31 juta dalam setahun. Sekiranya anda hidup berumur 70 maka anda akan hidup melalui lebih daripada 5.5 bilion saat.

• Satu nanodetik adalah satu bilion detik atau kira-kira masa yang diperlukan untuk cahaya untuk bergerak sekitar kaki 1 (30 cm).

• Sehari tidak pernah lama 24. Putaran bumi mempercepatkan secara beransur-ansur yang bermaksud waktu UTC UTC (diselaraskan waktu sejagat) harus mempunyai detik lompatan ditambahkan sekali atau dua kali setahun. Masa lompat ini diambil kira secara automatik dalam sebarang penyegerakan jam yang digunakan NTP (Protokol Masa Rangkaian) seperti a pelayan masa NTP berdedikasi.

Penyegerakan masa adalah penting untuk banyak aplikasi yang kita lakukan di internet pada hari ini; perbankan internet, tempahan dalam talian dan juga lelongan dalam talian semuanya memerlukan penyegerakan masa rangkaian.

Gagal memastikan pelayan mereka disegerakkan secukupnya bermakna banyak aplikasi ini tidak mungkin dicapai; tempat duduk boleh dijual lebih daripada sekali, tawaran yang lebih rendah boleh memenangi lelongan internet dan mungkin akan menarik balik simpanan nyawa anda dari bank dua kali jika mereka tidak mempunyai penyesuaian yang mencukupi (baik bagi anda bukan untuk bank).

Malah rangkaian komputer yang pada masa itu tidak bergantung pada transaksi sensitif masa juga perlu disegerakkan secukupnya kerana ia mungkin hampir mustahil untuk menjejaki kesilapan atau melindungi sistem dari serangan berniat jahat jika cap waktu pada berbeza pada pelbagai mesin pada rangkaian .

Banyak organisasi memilih untuk menggunakannya pelayan masa internet sebagai sumber UTC (Waktu Bersama Selaras) - jam atom dikendalikan pada skala masa global. Walaupun terdapat banyak masalah keselamatan dalam berbuat demikian seperti meninggalkan lubang di firewall untuk berkomunikasi dengan pelayan masa dan tidak mempunyai sebarang pengesahan untuk protokol penyegerakan masa NTP (Network Time Protocol).

Walau bagaimanapun, dengan mengatakan bahawa banyak pentadbir rangkaian masih memilih untuk menggunakan pelayan masa dalam talian sebagai sumber UTC tanpa mengira implikasi keselamatan walaupun ada isu lain yang perlu diketahui oleh pentadbir. Di internet terdapat dua jenis pelayan masa - lapisan 1 dan lapisan 2. Server Stratum 1 menerima isyarat masa langsung dari jam atom sementara pelayan 2 lapisan menerima isyarat masa dari pelayan 1 lapisan. Kebanyakan pelayan internet 1 ditutup - tidak tersedia untuk kebanyakan pentadbir dan mungkin ada kekurangan dalam ketepatan dalam menggunakan pelayan 2 lapisan.

Untuk maklumat masa yang paling tepat, selamat dan tepat pelayan masa NTP luaran adalah pilihan terbaik kerana ini adalah peranti 1 stratum yang boleh menyegerakkan beratus-ratus mesin pada rangkaian ke masa UTC yang sama.