penyegerakan masa sangat penting untuk rangkaian komputer moden. Dalam sesetengah industri, penyegerakan adalah sangat penting terutamanya apabila anda berhadapan dengan teknologi seperti kawalan trafik udara atau navigasi marin di mana beratus-ratus nyawa boleh diletakkan di risiko dengan kekurangan masa yang tepat.

Walaupun di dunia kewangan, penyegerakan masa yang betul sangat penting kerana berjuta-juta boleh ditambah atau dihapuskan harga saham setiap saat. Oleh sebab itu, seluruh dunia mematuhi skala masa global yang dikenali sebagai masa sejagat yang terkoordinasi (UTC). Walau bagaimanapun, mematuhi UTC dan memastikan UTC tepat adalah dua perkara yang berbeza.

Kebanyakan jam komputer adalah pengayun mudah yang perlahan akan hanyut sama ada lebih pantas atau lebih perlahan. Malangnya ini bermakna tidak kira betapa tepatnya mereka ditetapkan pada hari Isnin, mereka akan hanyut pada hari Jumaat. Hala ini mungkin hanya sebahagian kecil daripada satu saat tetapi tidak lama lagi tidak akan mengambil masa yang lama untuk waktu UTC pada awalnya.

Dalam banyak industri ini, ini tidak bermakna masalah kehidupan dan kematian kehilangan jutaan saham dan saham tetapi kekurangan penyegerakan masa boleh membawa akibat yang tidak dapat dijangka seperti meninggalkan syarikat yang kurang dilindungi dari penipuan. Walau bagaimanapun, menerima dan mengekalkan masa UTC sebenar adalah agak lurus ke hadapan.

Dedicated pelayan masa rangkaian boleh didapati yang menggunakan protokol NTP (Protokol Masa Rangkaian) untuk terus memeriksa masa rangkaian terhadap sumber waktu UTC. Peranti ini sering dirujuk sebagai Pelayan NTP, pelayan masa atau pelayan rangkaian masa. The Pelayan NTP sentiasa menyesuaikan semua peranti di rangkaian untuk memastikan mesin tidak hanyut dari UTC.

UTC tersedia dari beberapa sumber termasuk rangkaian GPS. Ini adalah sumber ideal masa UTC kerana ia selamat, boleh dipercayai dan boleh didapati di mana-mana di planet ini. UTC juga boleh didapati melalui penghantaran radio pakar nasional yang disiarkan dari makmal fizik kebangsaan walaupun mereka tidak boleh didapati di mana-mana.

Apabila kita melihat sepintas lalu di jam tangan atau jam pejabat, kami sering mengambil kesempatan bahawa masa yang diberikan adalah betul. Kami mungkin melihat jika jam tangan kami sepuluh minit cepat atau lambat tetapi mengambil sedikit perhatian sekiranya kedua atau kedua.

Tetapi selama beribu-ribu tahun umat manusia semakin maju untuk terus meningkat jam yang tepat faedah-faedahnya yang berlimpah hari ini dalam usia kita navigasi satelit, Pelayan NTP, Internet dan komunikasi global.

Untuk memahami betapa tepatnya masa yang boleh diukur, adalah penting untuk memahami konsep masa itu sendiri. Masa seperti yang telah diukur di Bumi selama beribu tahun adalah konsep yang berbeza untuk masa itu sendiri yang sebagai Einstein memberitahu kita adalah sebahagian daripada fabrik alam semesta itu sendiri dalam apa yang dia gambarkan sebagai ruang masa empat dimensi.

Namun, kita mempunyai masa yang diukur secara sejarah berdasarkan bukan pada masa berlalu sendiri tetapi putaran planet kita berhubung dengan Matahari dan Bulan. Satu hari dibahagikan kepada bahagian yang sama 24 (jam) yang masing-masing dibahagikan kepada minit 60 dan minit dibahagikan kepada 60 saat.

Walau bagaimanapun, kini telah menyedari bahawa masa mengukur cara ini tidak dapat dipertimbangkan dengan tepat kerana putaran bumi berubah dari hari ke hari. Segala macam pembolehubah seperti kuasa pasang surut, ribut taufan, angin suria dan juga jumlah salji di kutub yang memberi kesan kepada kelajuan putaran Bumi. Malah apabila dinosaur pertama mula merayau Bumi, panjang hari ketika kita mengukurnya sekarang hanya akan menjadi jam 22.

Kami sekarang menetapkan ketepatan masa kami mengenai peralihan menggunakan atom jam atom dengan yang kedua berdasarkan tempoh 9,192,631,770 sinaran yang dipancarkan oleh peralihan hyperfine dari atom cesium unionized dalam keadaan dasar. Walaupun ini mungkin agak rumit, ia sebenarnya hanya 'semak' atom yang tidak pernah berubah dan oleh itu dapat memberikan rujukan yang sangat tepat untuk menentukan masa kita.

Jam atom menggunakan resonans atom ini dan boleh menyimpan masa yang begitu tepat kedua tidak hilang walaupun dalam satu bilion tahun. Teknologi moden semua memanfaatkan ketepatan ini yang membolehkan banyak komunikasi dan perdagangan global yang kami manfaatkan dari hari ini dengan penggunaan navigasi satelit, Pelayan NTP dan kawalan trafik udara mengubah cara hidup kita.

Dalam zaman jam atom dan Pelayan NTP pengawalan masa kini lebih tepat dan kemudian dengan ketepatan yang semakin meningkat telah membolehkan banyak teknologi dan sistem yang kini kita ambil begitu sahaja.

Walaupun kedudukan waktu sentiasa menjadi tumpuan umat manusia, ia hanya dalam beberapa dekad kebelakangan bahawa ketepatan yang benar telah dapat dicapai berkat kedatangan jam atom.

Sebelum masa atom, pengayun elektrik seperti yang dijumpai pada jam tangan digital purata adalah ukuran masa yang paling tepat dan sementara jam elektronik seperti ini jauh lebih tepat daripada pendahulunya - jam mekanikal, mereka masih boleh hanyut sehingga satu saat dalam seminggu .

Tetapi mengapa perlu masa yang tepat, betapa pentingnya yang boleh kedua? Di dalam kehidupan sehari-hari kita yang kedua bukanlah jam penting dan elektronik (dan juga mekanikal) menyediakan masa yang tepat untuk keperluan kita.

Dalam kehidupan sehari-hari kita yang kedua membuat sedikit perbezaan tetapi dalam banyak aplikasi moden yang kedua boleh menjadi umur.

Navigasi satelit moden adalah satu contoh. Peranti ini boleh menentukan lokasi di mana-mana di bumi hingga beberapa meter. Namun, mereka hanya dapat melakukan ini kerana sifat ultra-tepat jam atom yang mengawal sistem sebagai isyarat masa yang dihantar dari satelit pelayaran bergerak pada kelajuan cahaya yang hampir 300,000 km sesaat.

Memandangkan cahaya dapat mengembara seperti jarak yang jauh dalam satu jam mana-mana jam atom yang mengawal sistem navigasi satelit yang hanya satu saat keluar kedudukannya akan tidak tepat oleh beribu-ribu batu, menjadikan sistem penentuan kedudukan tidak berguna.

Terdapat banyak teknologi lain yang memerlukan ketepatan yang sama dan juga banyak cara yang kita berdagang dan berkomunikasi. Saham dan saham turun naik dan turun setiap perdagangan kedua dan global memerlukan semua orang di seluruh dunia berkomunikasi dengan menggunakan masa yang sama.

Kebanyakan rangkaian komputer dikawal dengan menggunakan a Pelayan NTP (Protokol Masa Rangkaian). Peranti ini membolehkan rangkaian komputer untuk semua menggunakan jam atom yang sama berdasarkan waktu UTC UTC (diselaraskan masa sejagat). Dengan menggunakan UTC melalui pelayan NTP, rangkaian komputer boleh disegerakkan dalam beberapa milisaat satu sama lain.

Menguruskan Strata

Tahap peringkat menggambarkan jarak antara peranti dan jam rujukan. Misalnya jam atom yang berpusat di makmal fizik atau satelit GPS adalah peranti 0 lapisan. A lapisan 1 peranti adalah pelayan masa yang menerima masa dari peranti 0 lapisan supaya apa-apa yang khusus Pelayan NTP adalah lapisan 1. Peranti yang menerima masa dari pelayan masa seperti komputer dan penghala adalah peranti 2 lapisan.

NTP boleh menyokong sehingga tahap 16 dan walaupun terdapat penurunan dalam ketepatan semakin jauh anda pergi tahap lapisan direka untuk membolehkan rangkaian yang besar untuk semua menerima masa dari satu pelayan NTP tanpa menyebabkan kesesakan rangkaian atau penyumbatan dalam jalur lebar .

Apabila menggunakan a Pelayan NTP adalah penting untuk tidak membebankan peranti dengan permintaan masa supaya rangkaian harus dibahagikan dengan beberapa mesin pilihan yang mengambil permintaan dari Pelayan NTP (pengeluar pelayan NTP boleh mencadangkan bilangan permintaan yang dapat dikendalikannya). Peranti lapisan 2 ini sepuluh boleh digunakan sebagai rujukan masa untuk peranti lain (yang menjadi lapisan 3 devices) pada rangkaian yang sangat besar ini kemudian dapat digunakan sebagai rujukan waktu sendiri.

Pelayan NTP adalah alat penting untuk setiap perniagaan yang perlu berkomunikasi secara global dan selamat. Pelayan NTP mengedarkan Waktu Universal yang diselaraskan (UTC), skala masa global global berdasarkan masa yang sangat tepat yang diberitahu oleh jam atom.

NTP (Protokol Masa Rangkaian) ialah protokol yang digunakan untuk mengedarkan masa UTC di seluruh rangkaian yang juga memastikan semua masa adalah tepat dan stabil. Walau bagaimanapun, terdapat banyak perangkap dalam menubuhkan a Rangkaian NTP, berikut adalah yang paling biasa:

Menggunakan sumber masa yang betul

Menghadapi sumber masa yang paling sesuai adalah asas dalam menubuhkan rangkaian NTP. Sumber masa akan diedarkan di antara semua mesin dan peranti di rangkaian supaya penting bukan hanya tepat tetapi juga stabil dan terjamin.

Banyak pentadbir sistem memotong sudut dengan sumber masa. Sesetengah akan memutuskan untuk menggunakan sumber masa berasaskan Internet walaupun ini tidak selamat kerana firewall memerlukan pembukaan dan juga banyak sumber internet yang sama sekali tidak tepat atau terlalu jauh untuk menampung sebarang ketepatan yang berguna.

Terdapat dua cara yang sangat selamat untuk menerima sumber waktu UTC. Yang pertama ialah menggunakan rangkaian GPS yang walaupun tidak menghantar UTC, Masa GPS adalah berdasarkan masa atomik antarabangsa dan oleh itu mudah bagi NTP untuk menukar. Isyarat masa GPS juga tersedia di seluruh dunia.

Kaedah kedua ialah menggunakan isyarat radio gelombang panjang yang disiarkan oleh sesetengah pihak makmal fizikal kebangsaan. Isyarat ini, bagaimanapun, tidak terdapat di setiap negara dan mereka mempunyai jarak terhingga dan rentan terhadap gangguan dan topografi tempatan.

Protokol Masa Rangkaian telah dibangunkan untuk memastikan komputer disegerakkan. Semua komputer cenderung untuk hanyut dan tepat waktu adalah penting untuk aplikasi kritikal banyak masa.

Versi NTP dipasang pada kebanyakan versi Windows (walaupun versi yang dilucutkan dipanggil SNTP -Simplified NTP- ada dalam versi lama) dan Linux tetapi bebas untuk dimuat turun dari NTP.org.

Apabila menyegerakkan rangkaian, lebih baik menggunakan dedikasi Pelayan NTP yang menerima sumber masa daripada jam atom sama ada melalui penghantaran radio pakar atau Rangkaian GPS. Walau bagaimanapun, banyak rujukan masa Internet boleh didapati, lebih banyak dipercayai daripada yang lain, walaupun perlu diperhatikan sumber masa berasaskan Internet tidak dapat disahkan oleh NTP, meninggalkan komputer anda terdedah kepada ancaman.

NTP adalah hirarki dan disusun menjadi lapisan. Stratum 0 adalah rujukan masa, sementara lapisan 1 adalah pelayan yang disambungkan kepada sumber masa 0 dan lapisan 2 adalah komputer (atau peranti) yang dilampirkan pada pelayan 1 lapisan.

Konfigurasi asas NTP dilakukan menggunakan fail /etc/ntp.conf yang anda perlu edit dan letakkan alamat IP lapisan 1 dan pelayan 2. Berikut ialah contoh fail ntp.conf asas:

pelayan xxx.yyy.zzz.aaa lebih suka (alamat pelayan masa seperti time.windows.com)

server 123.123.1.0

pelayan 122.123.1.0 stratum 3

Driftfile / etc / ntp / drift

Fail ntp.conf yang paling asas akan menyenaraikan pelayan 2, yang ingin disinkronkan juga dan alamat IP untuk dirinya sendiri. Ia adalah pengemasan yang baik untuk mempunyai lebih daripada satu pelayan untuk rujukan sekiranya berlaku.

Pelayan dengan 'memilih' tag digunakan untuk sumber yang dipercayai memastikan NTP akan selalu menggunakan pelayan itu apabila mungkin. Alamat IP akan digunakan dalam kes masalah apabila NTP akan menyatukan dengan sendirinya. Fail drift adalah di mana NTP membina rekod kadar drift jam sistem dan secara automatik menyesuaikan untuknya.

NTP akan melaraskan masa sistem anda tetapi perlahan-lahan. NTP akan menanti sekurang-kurangnya sepuluh paket maklumat sebelum mempercayai sumber masa. Untuk menguji NTP hanya menukar jam sistem anda dengan setengah jam pada penghujung hari dan waktu pada waktu pagi harus betul.

Masa yang tepat menggunakan Jam atom boleh didapati di seluruh Amerika Utara menggunakan Masa Clock WWVB Atomic Clock isyarat yang dihantar dari Fort Collins, Colorado; ia menyediakan keupayaan untuk menyegerakkan masa pada komputer dan peralatan elektrik lain.

Isyarat WWVB Amerika Utara dikendalikan oleh NIST - Institut Piawaian dan Teknologi Kebangsaan. WWVB mempunyai kuasa pemancar yang tinggi (watt 50,000), antena yang sangat cekap dan frekuensi yang sangat rendah (60,000 Hz). Sebagai perbandingan, sebuah stesen radio AM biasa menyiarkan pada kekerapan 1,000,000 Hz. Gabungan kuasa tinggi dan kekerapan yang rendah memberikan gelombang radio dari WWVB banyak lantunan, dan stesen tunggal ini boleh meliputi seluruh benua Amerika Syarikat dan banyak lagi Kanada dan Amerika Tengah.

Kod masa dihantar dari WWVB menggunakan salah satu sistem paling mudah yang mungkin, dan pada kadar data yang sangat rendah satu bit sesaat. Isyarat 60,000 Hz sentiasa dihantar, tetapi setiap saat ia dikurangkan berkuasa dalam tempoh 0.2, 0.5 atau 0.8 saat: • 0.2 saat kekurangan kuasa bermakna sifar binari • 0.5 saat kuasa dikurangkan adalah satu binari. • 0.8 saat kuasa dikurangkan adalah pemisah. Kod masa dihantar dalam BCD (Binary Coded Decimal) dan menunjukkan minit, jam, hari tahun dan tahun, bersama-sama dengan maklumat tentang waktu simpanan masa siang dan tahun lompat.

Masa dihantar menggunakan bit 53 dan pemisah 7, dan dengan itu mengambil masa 60 untuk dihantar. Jam atau jam tangan boleh mengandungi antena dan penerima yang sangat kecil dan agak mudah untuk menyahkod maklumat dalam isyarat dan menetapkan masa jam dengan tepat. Semua yang anda perlu lakukan ialah menetapkan zon waktu, dan jam atom akan memaparkan masa yang betul.

Dedicated pelayan masa NTP yang ditala untuk menerima isyarat masa WWVB tersedia. Peranti ini menyambungkan rangkaian komputer seperti mana-mana pelayan lain sahaja ini menerima isyarat masa dan mengedarkannya ke mesin lain pada rangkaian menggunakan NTP (Protokol Masa Rangkaian).

Pada tengah malam pada malam ini, satu tambahan tambahan akan ditambah seperti yang disyorkan oleh Rotasi dan Perkhidmatan sistem Rujukan Bumi Antarabangsa (IERS). Maksudnya untuk minit terakhir 2008 akan ada 61 saat.

Leap Seconds telah ditambah hampir setiap tahun sejak penubuhannya UTC (Selaras Masa Sejagat) di 1970. Tambahan tambahan ditambah untuk memastikan UTC menyimpan di synch dengan GMT (Greenwich Meantime atau kadangkala disebut UT1). GMT adalah sistem jam jam tradisional 24 di mana hari ditakrifkan sebagai putaran bumi yang mengambil masa 86,400 untuk revolusi lengkap.

Sayangnya bumi sering kali menjadi lemah dalam putarannya dan jika detik-detik tambahan tidak ditambah pada akhir tahun untuk mengimbangi kedua-dua sistem (UTC dan GMT) akan terlepas. Dalam satu milenium perbezaan masa hanya akan sejam tetapi ramai yang berhujah untuk mempunyai sistem masa yang tidak sesuai dengan pergerakan langit akan menjadi tidak rasional dan pekerjaan seperti pertanian dan astronomi akan menjadi lebih sukar.

Walau bagaimanapun, tidak semua orang melihatnya dengan cara yang sesetengah berpendapat bahawa sebagai rangkaian komputer seluruh dunia disegerakkan kepada UTC menggunakan Pelayan NTP maka pemusnahan detik tambahan menyebabkan banyak masalah.

Kini sebuah kumpulan dalam Kesatuan Telekomunikasi Antarabangsa, yang dipanggil telah mencadangkan untuk menghapuskan kedua lompat itu. Ahli kumpulan Elisa Felicitas Arias, daripada Biro Antarabangsa Timbang dan Sukat di Paris, Perancis, berpendapat bahawa skala masa yang tidak memerlukan tweaking teratur sangat penting dalam dunia yang semakin saling berkait. Lebih-lebih lagi, katanya, kapal dan kapal terbang kini menavigasi melalui GPS berbanding sistem masa lama. GPS berjalan pada versi masa atom.

Tahun depan, negara anggota ITU adalah kerana mengundi pada cadangan itu. Jika 70 peratus menyokong idea itu, keputusan rasmi akan dibuat di Persidangan Radio Dunia di 2011. Menurut laporan yang dikarang oleh Felicitas Arias, kebanyakan negara anggota menyokong idea itu. Walau bagaimanapun, Inggeris menentang pengembalian semula undang-undangnya, yang merangkumi Waktu Malam Greenwich Mean Time. Tanpa pemansuhan UK mungkin sukar, kata Felicitas Arias.

"Secara teori, penambahan kedua adalah semudah membalikkan suis; dalam praktiknya, ia jarang berfungsi seperti itu, "kata Dennis McCarthy dari Makmal Penyelidikan Tentera Laut AS, yang menyediakan standard masa yang digunakan oleh tentera AS. Kemungkinan besar terjejas adalah sistem IT yang memerlukan ketepatan kurang dari satu saat. Di 1998 - dua saat melompat yang lalu - komunikasi telefon bimbit menjadi semakin gelap di bahagian selatan AS. Kawasan perkhidmatan yang berbeza telah jatuh ke dalam masa yang sedikit berbeza, mencegah penyalaan isyarat yang betul.

Semua petikan yang dikaitkan dengan BBC

Sehingga 1967 yang kedua ditakrifkan menggunakan gerakan Bumi yang berputar sekali pada paksi setiap jam 24, dan terdapat 3,600 saat dalam jam itu dan 86,400 di 24.

Itu akan menjadi baik jika bumi adalah tepat pada masanya tetapi sebenarnya ia tidak. Kadar putaran Bumi berubah setiap hari oleh beribu-ribu nanodetik, dan ini disebabkan oleh sebahagian besar angin dan gelombang berputar di sekeliling Bumi dan menyebabkan seretan.

Sepanjang beribu-ribu hari, perubahan dalam putaran ini dapat menyebabkan putaran Bumi keluar dari sinis dengan jam atom ketepatan tinggi yang kita gunakan untuk menjaga sistem UTC (Masa Universal yang diselaraskan) berdetik. Oleh sebab itu, putaran bumi dipantau dan memakan waktu menggunakan kilatan jauh dari jenis bintang yang runtuh dipanggil quasar yang berkedip dengan irama tepat yang sangat banyak berjuta-juta tahun cahaya. Dengan memantau spin Bumi terhadap benda-benda yang jauh ini, ia dapat bekerja dengan seberapa banyak putaran telah melambat.

Sekali perlahan perlahan telah dibina, Perkhidmatan Rotasi Bumi Antarabangsa (IERS), mencadangkan a Leap Kedua untuk ditambah, biasanya pada akhir tahun.

Komplikasi lain timbul ketika datang menyegerakkan Bumi ke satu skala kali. Dalam 1905, teori relativiti Albert Einstein menunjukkan bahawa tidak ada masa yang mutlak. Setiap jam, di mana-mana di alam semesta, kutu pada kadar yang berbeza. Untuk GPS, ini adalah isu yang sangat besar kerana ternyata jam di satelit hanyut oleh nanodetik hampir 40,000 setiap hari berbanding dengan jam di atas tanah kerana ia adalah tinggi di atas permukaan Bumi (dan oleh itu dalam medan graviti yang lebih lemah) dan bergerak relatif cepat ke tanah.

Dan sebagai cahaya boleh bergerak Empat puluh ribu kaki pada masa itu, anda dapat melihat masalahnya. Persamaan Einstein yang pertama kali ditulis dalam 1905 dan 1915 digunakan untuk membetulkan pergeseran masa ini, membolehkan GPS berfungsi, pesawat terbang dengan selamat dan Pelayan NTP GPS untuk menerima masa yang betul.

Oleh yang demikian Penghantaran MSF dari Anthorn (latitud 54 ° 55 'N, longitud 3 ° 15' W) adalah cara utama penyebaran piawaian masa dan kekerapan kebangsaan UK yang dikekalkan oleh Makmal Fizikal Kebangsaan. Kuasa monopole yang dipancarkan berkesan adalah 15 kW dan antena adalah jauh omnidirectional. Kekuatan isyarat lebih besar daripada 10 mV / m pada 100 km dan lebih besar daripada 100 μV / m pada jarak 1000 dari pemancar. Isyarat ini digunakan secara meluas di utara dan barat Eropah. Kekerapan pembawa dikekalkan di 60 kHz ke dalam bahagian 2 di 1012.

Modulasi pembawa yang mudah digunakan digunakan, masa kenaikan dan jatuh pembawa ditentukan oleh gabungan antena dan pemancar. Masa tuts ini dikawal oleh detik dan minit Masa Teragregat Universal (UTC), yang selalunya berada dalam masa kedua Greenwich Mean Time (GMT). Setiap UTC UTC ditandai dengan 'off' yang didahului oleh sekurang-kurangnya 500 ms pembawa, dan penanda kedua ini dihantar dengan ketepatan lebih baik daripada ± 1 ms.

Kedua saat pertama bermula dengan tempoh ms 500 dengan pembawa, untuk berfungsi sebagai penanda minit. 59 yang lain (atau, luar biasa, 60 atau 58) saat seminit sentiasa bermula dengan sekurang-kurangnya 100 ms 'off' dan berakhir dengan sekurang-kurangnya 700 ms carrier. Seconds 01-16 membawa maklumat untuk minit semasa mengenai perbezaan (DUT1) antara masa astronomi dan masa atom, dan detik yang tinggal menyampaikan kod masa dan tarikh. Maklumat kod masa dan tarikh selalu diberikan dari segi waktu dan tarikh jam UK, iaitu UTC pada waktu musim sejuk dan UTC + 1h apabila Masa Musim Panas berkuatkuasa, dan ia berkaitan dengan minit berikut yang mana ia dihantar.

MSF yang berdedikasi Pelayan NTP peranti boleh didapati yang boleh menyambung terus ke penghantaran MSF.

Maklumat Kesopanan NPL