Dizer que o tempo não é tão direto como a maioria das pessoas pensa. Na verdade, a própria pergunta, "qual é a hora?" é uma questão que, mesmo a ciência moderna pode deixar de responder. O tempo, segundo Einstein, é relativo; Está passando mudanças para diferentes observadores, afetados por coisas como velocidade e gravidade.

Mesmo quando vivemos no mesmo planeta e experimentamos a passagem do tempo de forma semelhante, dizer que o tempo pode ser cada vez mais difícil. Nosso método original de usar a rotação da Terra desde então foi descoberto ser impreciso, pois a gravidade da Lua faz com que alguns dias sejam maiores do que as horas de 24 e alguns são mais curtos. Na verdade, quando os primeiros dinossauros estavam vagando pela Terra, um dia era apenas 22 horas!

Embora os relógios mecânicos e eletrônicos nos proporcionem alguma precisão, nossas modernas tecnologias exigiram medições de tempo muito mais precisas. GPS, Internet e controle de tráfego aéreo são apenas três indústrias foram divididas segundo tempo é incrivelmente importante.

Então, como podemos acompanhar o tempo? O uso da rotação da Terra mostrou-se não confiável enquanto os osciladores elétricos (relógios de quartzo) e os relógios mecânicos são apenas precisos a um segundo ou dois por dia. Infelizmente, para muitas das nossas tecnologias, uma segunda imprecisão pode ser muito longa. Na navegação por satélite, a luz pode percorrer o 300,000 km em pouco mais de um segundo, tornando a unidade média de sat-nav inútil se houver um segundo de imprecisão.

A solução para encontrar um método preciso de medir o tempo tem sido examinar a mecânica quântica muito pequena. A mecânica quântica é o estudo do átomo e suas propriedades e como eles interagem. Descobriu-se que os elétrons, as minúsculas partículas que orbitavam os átomos alteraram o caminho que eles orbitavam e liberavam uma quantidade precisa de energia quando o faziam.

No caso do átomo de césio, isso ocorre quase nove bilhões de vezes por segundo e esse número nunca se altera e, portanto, pode ser usado como um método ultra confiável de acompanhar o tempo. Os átomos de césio usam relógios atômicos e, de fato, o segundo agora é definido como apenas em 9 bilhões de ciclos de radiação do átomo de césio.

Os relógios atômicos são a base para muitas de nossas tecnologias. Toda a economia global depende deles com o tempo transmitido por Servidores NTP tempo em redes de computadores ou transmitidos por satélites GPS; garantindo que o mundo inteiro mantenha o mesmo, tempo preciso e estável.

Um cronograma global oficial, o Tempo Universal Coordenado (UTC) foi desenvolvido graças aos relógios atômicos, permitindo que o mundo inteiro funcione ao mesmo tempo dentro de alguns milésimos de segundo um do outro.

A servidor de tempo é uma ferramenta de escritório comum, mas o que é isso?

Estamos todos acostumados a ter um tempo diferente do resto do mundo. Quando a América está acordando, Honk Kong vai para a cama, e é por isso que o mundo está dividido em fusos horários. Mesmo no mesmo horário, ainda pode haver diferenças. Na Europa continental, por exemplo, a maioria dos países tem uma hora de antecedência do Reino Unido por causa da mudança do relógio sazonal da Grã-Bretanha.

No entanto, quando se trata de comunicação global, ter diferentes tempos em todo o mundo pode causar problemas, especialmente se você tiver que realizar transações sensíveis ao tempo, como comprar ou vender ações.

Para este efeito, ficou claro no início do 1970 que era necessária uma escala de tempo global. Foi introduzido no 1 janeiro 1972 e foi chamado UTC - Tempo Universal Coordenado. O UTC é mantido pelo relógio atômico, mas é baseado em Greenwich Meantime (GMT - muitas vezes chamado UT1), que é ele próprio um cronograma baseado na rotação da Terra. Infelizmente, a Terra varia em sua rotação, então o UTC conta para isso adicionando um segundo uma ou duas vezes por ano (Leap Second).

Embora seja controverso para muitos, são necessários segundos de salto pelos astrônomos e outras instituições para evitar que o dia flua, caso contrário, seria impossível determinar a posição das estrelas no céu noturno.

UTC agora é usado em todo o mundo. Não é apenas o cronograma global oficial, mas é usado por centenas de milhares de redes de computadores em todo o mundo.

As redes de computadores usam um servidor de tempo de rede para sincronizar todos os dispositivos em uma rede para UTC. A maioria dos servidores de horário usa o protocolo NTP (Network Time Protocol) para distribuir o tempo.

Os servidores de tempo do NTP recebem o tempo dos relógios atômicos através de transmissões de rádio de onda longa de laboratórios nacionais de física ou da rede GPS (Sistema de Posicionamento Global). Todos os satélites GPS carregam um relógio atômico a bordo que transmite o tempo de volta à Terra. Embora este sinal de tempo não seja estritamente falando UTC (é conhecido como tempo GPS) por causa da precisão da transmissão é facilmente convertida para UTC por um GPS NTP servidor.

Relógios atômicos são usados ​​para milhares de aplicativos em todo o mundo. Do controle de satélites para até mesmo sincronizar uma rede de computadores usando um NTP servidor, relógios atômicos mudaram a maneira como controlamos e governamos o tempo.

Em termos de precisão, um relógio atômico é incomparável. Os relógios digitais de quartzo podem manter um tempo preciso por uma semana, não perder mais de um segundo, mas um relógio atômico pode manter o tempo por milhões de anos sem derivar tanto.

Os relógios atômicos Trabalhe com o princípio dos saltos quânticos, um ramo da mecânica quântica que afirma que um elétron; uma partícula carregada negativamente, orbitará um núcleo de um átomo (o centro) em uma certa planície ou nível. Quando absorve ou libera energia suficiente, sob a forma de radiação eletromagnética, o elétron irá pular para um plano diferente - o salto quântico.

Ao medir a frequência da radiação eletromagnética correspondente à transição entre os dois níveis, a passagem do tempo pode ser registrada. Os átomos de césio (cesium 133) são preferidos para o tempo, pois eles têm ciclos 9,192,631,770 de radiação em cada segundo. Como os níveis de energia do átomo de césio (os padrões quânticos) são sempre os mesmos e é um número tão alto, o relógio atômico de césio é incrivelmente preciso.

A forma mais comum de relógio atômico usada hoje no mundo é a fonte de césio. Neste tipo de relógio, uma nuvem de átomos é projetada em uma câmara de microondas e é permitido cair sob a gravidade. Os raios laser retardam esses átomos e a transição entre os níveis de energia do átomo é medida.

A próxima geração de relógios atômicos está sendo desenvolvida usa armadilhas de íons em vez de uma fonte. Os íons são átomos carregados positivamente que podem ser presos por um campo magnético. Outros elementos como o estrôncio estão sendo usados ​​nestes relógios da próxima geração e estima-se que a precisão potencial de um relógio de tração de íons de estrôncio poderia ser 1000 vezes a dos relógios atômicos atuais.

Os relógios atômicos são utilizados por todos os tipos de tecnologias; a comunicação por satélite, o Sistema de Posicionamento Global e até mesmo a negociação na Internet dependem de relógios atômicos. A maioria dos computadores sincroniza indiretamente com um relógio atômico usando um NTP servidor. Esses dispositivos recebem o tempo de um relógio atômico e distribuem em torno de suas redes garantindo tempo preciso em todos os dispositivos.

Os relógios atômicos são o pináculo dos dispositivos que mantêm o tempo. Os relógios atômicos modernos podem manter tempo com tanta precisão que, nos anos 100,000,000 (100 milhões), eles não perdem nem um segundo no tempo. Devido a esse alto nível de precisão, os relógios atômicos são a base para a escala de tempo do mundo.

Para permitir a comunicação global e transações sensíveis ao tempo, como a compra de pilhas e compartilha um cronograma global, com base no tempo contado pelos relógios atômicos, foi desenvolvido em 1972. Este horário, Tempo Universal Coordenado (UTC) é governado e controlado pelo Escritório Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) que usam uma constelação de relógios atômicos 230 65 de laboratórios XNUMX em todo o mundo para garantir altos níveis de precisão.

Os relógios atômicos são baseados nas propriedades fundamentais do átomo, conhecido como mecânica quântica. A mecânica quântica sugere que um elétron (partícula carregada negativamente) que orbita o núcleo de um átomo pode existir em diferentes níveis ou planos de órbita dependendo se eles absorvem ou liberam a quantidade correta de energia. Uma vez que um elétron absorveu ou liberou energia suficiente, pode "pular" para outro nível, isso é conhecido como um salto quântico.

A freqüência entre esses dois estados de energia é o que é usado para manter o tempo. A maioria dos relógios atômicos baseia-se no átomo de césio que possui períodos 9,192,631,770 de radiação correspondentes à transição entre os dois níveis. Devido à precisão dos relógios de cesio, o BIPM agora considera um segundo a ser definido como os ciclos 9,192,631,770 do átomo de césio.

Os relógios atômicos são usados ​​em milhares de aplicações diferentes, onde o tempo preciso é essencial. Comunicação por satélite, controle de tráfego aéreo, internet trading e GPs exigem relógios atômicos para manter o tempo. Os relógios atômicos também podem ser usados ​​como um método de sincronizando redes de computadores.

Uma rede de computadores usando um O servidor NTP pode usar uma transmissão de rádio ou os sinais transmitidos por satélites de GPS (Sistema de Posicionamento Global) como fonte de tempo. O programa NTP (ou daemon) assegurará que todos os dispositivos nessa rede serão sincronizados com o tempo, conforme indicado pelo relógio atômico.

Ao usar um NTP servidor sincronizado com um relógio atômico, uma rede de computadores pode executar o tempo universal coordenado idêntico, como outras redes que permitem transações sensíveis ao tempo a serem realizadas em todo o mundo.

Servidores NTP são usados ​​por redes de computadores como uma referência de sincronização para sincronização. A NTP servidor é realmente um dispositivo de comunicação que recebe o tempo de um relógio atômico e o distribui. Os servidores NTP que recebem um tempo de relógio atômico direto são conhecidos como servidores NTP 1 do estrato.

Um dispositivo 0 de estrato é um relógio atômico propriamente dito. Estas são peças de maquinaria altamente caras e delicadas e só podem ser encontradas em laboratórios de física de grande escala. Infelizmente, existem muitas regras que regem quem pode acessar um servidor 1 estrato por causa de considerações de largura de banda. A maioria dos servidores NPT 1 do stratum são configurados por universidades ou outras organizações sem fins lucrativos e, portanto, tem que restringir quem acessa.

Felizmente, os servidores de horário 2 podem oferecer uma precisão decente como uma fonte de tempo e qualquer dispositivo que receba um sinal de tempo pode ser usado como uma referência de tempo (um tempo de recebimento de dispositivo de um estrato O dispositivo 2 é um servidor 3 de estratos. Dispositivos que recebem tempo de um servidor Xatalog Xtrem é um dispositivo 3 de estratos, e so-on).

Ntp.org, é a casa oficial do projeto do pool NTP e, de longe, o melhor lugar para encontrar um servidor NTP público. Existem duas listas de servidores públicos disponíveis no pool; servidores primários, que exibem os servidores Xatalog do estrato (a maioria dos quais são de acesso fechado) e secundário, que são servidores 1 estratos.

Ao usar um servidor NTP público, é importante respeitar as regras de acesso, pois a falha ao fazê-lo pode fazer com que o servidor fique obstruído com o tráfego e se os problemas persistirem possivelmente descontinuados, pois a maioria dos servidores NTP públicos são configurados como atos de generosidade.

Existem alguns pontos importantes a serem lembrados ao usar uma fonte de tempo na Internet. Primeiro, as fontes de tempo da Internet não podem ser autenticadas. A autenticação é uma medida de segurança incorporada utilizada pelo NTP, mas não está disponível na rede. Em segundo lugar, usar uma fonte de tempo de Internet requer uma porta aberta em seu firewall. Um buraco em um firewall pode ser usado por usuários mal-intencionados e pode deixar um sistema vulnerável a ataques.

Para aqueles que exigem uma fonte de sincronização segura ou quando a precisão é altamente importante, um dedicado NTP servidor que recebe um sinal de temporização de transmissões de rádio de ondas longas ou a rede de GPs.

O Sinal de tempo WWVB é uma transmissão de rádio dedicada que fornece uma fonte precisa e confiável do tempo civil dos Estados Unidos, com base na escala de tempo global UTC (Tempo Universal Coordenado), o sinal da WWVB é transmitido e mantido pelo laboratório NIST dos Estados Unidos (Instituto Nacional de Padrões e Tempo).

O sinal de tempo do WWVB pode ser utilizado por qualquer pessoa que exija informações de temporização precisas, embora o uso principal seja como fonte de tempo UTC para administradores que sincronizem uma rede de computadores com um relógio de rádio. Relógios de rádio são realmente um outro termo para um servidor de tempo de rede que utiliza uma transmissão de rádio como fonte de tempo.

A maioria dos servidores de tempo de rede baseada em rádio usa NTP (Network Time Protocol) para distribuir as informações de temporização em toda a rede.

O sinal da WWVB é transmitido por Fort Collins, Colorado. Está disponível 24 horas por dia na maioria dos EUA e Canadá, embora o sinal seja vulnerável a interferências e topografia local. Os usuários do serviço WWVB recebem predominantemente um sinal de "onda terrestre". No entanto, há também uma "onda do céu" residual que se reflete na ionosfera e é muito mais forte à noite; Isso pode resultar em um sinal total recebido que é mais forte ou mais fraco.

O sinal WWVB é carregado em uma freqüência de 60 kHz (para dentro das peças 2 em 1012) e é controlado por um relógio atômico de césio baseado no NIST

A intensidade de campo do sinal excede 100 μV / m (microvolts um metro) a uma distância de 1000 km de Colorado - cobrindo grande parte dos EUA.

O sinal WWVB está na forma de um código binário simples contendo informações de hora e data O código de tempo e data WWVB inclui as seguintes informações: ano, mês, dia do mês, dia da semana, hora, minuto, hora de verão (em vigor ou iminente).

Tempo sempre desempenhou um papel importante na civilização. Compreender e controlar o tempo tem sido uma das pré-ocupações da humanidade desde a pré-história e a capacidade de acompanhar o tempo era tão importante para os antigos quanto para nós.

Nossos antepassados ​​precisavam saber quando o melhor momento era plantar cultivos ou quando se reunir para celebrações religiosas e saber o tempo significa ter certeza de que é o mesmo que os outros.

sincronização de tempo é a chave para o tempo exato mantendo como organizar um evento em um determinado momento, só vale a pena se todos estiverem executando ao mesmo tempo. No mundo moderno, como as empresas passaram de um sistema baseado em papel para um eletrônico, a importância da sincronização do tempo e a busca de uma precisão cada vez maior são ainda mais cruciais.

As redes de computadores estão agora se comunicando entre si de todo o mundo, realizando bilhões de dólares de transações a cada segundo, a precisão de milissegundos agora faz parte do sucesso comercial.

As redes de computadores podem ser constituídas por centenas e milhares de computadores, servidores e roteadores e, enquanto todos eles têm um relógio interno, a menos que estejam sincronizados perfeitamente juntos, uma infinidade de problemas potenciais podem ocorrer.

Violações de segurança, perda de dados, falhas e avarias frequentes, fraude e credibilidade do cliente são todos os perigos potenciais da baixa sincronização do tempo do computador. Os computadores dependem do tempo, pois o único ponto de referência entre eventos e muitas aplicações e processos dependem do tempo.

Mesmo as discrepâncias de alguns milissegundos entre dispositivos podem causar problemas, particularmente no mundo das finanças globais, onde milhões são ganhos ou perdidos em um segundo. Por esta razão, a maioria das redes de computadores são controladas por um servidor de tempo. Esses dispositivos recebem um sinal de tempo de um relógio atômico. Este sinal é então distribuído para todos os dispositivos da rede, garantindo que todas as máquinas tenham o mesmo tempo.

A maioria dos dispositivos de sincronização são controlados pelo programa de computador NTP (Network Time Protocol). Este software verifica regularmente o relógio de cada dispositivo para drift (desacelerando ou acelerando a partir do tempo desejado) e o corrige garantindo que os dispositivos nunca vacilem no tempo sincronizado.

Sincronização de tempo agora é parte integrante da administração da rede. As redes que não estão sincronizadas com a hora UTC (Tempo Universal Coordenado) tornam-se isoladas; incapaz de processar transações sensíveis ao tempo ou se comunicar de forma segura com outras redes.

Hora UTC foi desenvolvido para permitir que todo o mundo se comunique sob um único período de tempo e é baseado no tempo contado por relógios atômicos.

Para sincronizar a hora UTC, muitos administradores de rede simplesmente se conectam a uma fonte de tempo da Internet e assumem que estão recebendo uma fonte segura de tempo UTC. No entanto, há armadilhas para isso e qualquer rede que requer segurança nunca deve usar a Internet como fonte de tempo:

1. Para usar uma fonte de sincronização de internet, uma porta precisa ser encaminhada no firewall. Este "buraco" para permitir que as informações de tempo passem pode ser utilizado por qualquer outra pessoa também.
2. NTP (Network Time Protocol) tem uma medida de segurança incorporada chamada autenticação que garante que uma fonte de tempo é exatamente quem diz que é, isso não pode ser utilizado pela Internet.
3. As fontes de tempo da Internet são totalmente imprecisas. Uma pesquisa realizada por Nelson Minar, do MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts), descobriu que menos de metade estava perto o suficiente para que a hora UTC fosse descrita como confiável (alguns onde minutos e até horas fora!).
4. A distância através da Internet pode renderizar uma fonte de tempo de Internet extremamente precisa, inútil, pois a distância ao cliente pode causar atraso.
5. Um servidor de tempo dedicado usará um rádio de sinal de sincronização GPS que pode ser auditado para garantir sua precisão, proporcionando segurança e proteção legal; As fontes de tempo de internet não podem.

Dedicado Servidores NTP tempo não só oferecem maior proteção e segurança que as fontes do tempo da Internet. Eles também oferecem uma precisão desenfreada tanto com o GPS quanto com transmissões de rádio de tempo e frequência (como MSF, DCF ou WWVB) com precisão em alguns milissegundos de tempo UTC.

Servidores de tempo GPS são servidores de tempo de rede que recebem um sinal de temporização da rede GPS e distribuem-no entre todos os dispositivos em uma rede, garantindo que a rede inteira esteja sincronizada.

O GPS é uma fonte de tempo ideal, pois um sinal de GPS está disponível em qualquer lugar do globo. GPS significa sistema de posicionamento global, a rede de GPS é de propriedade do exército dos EUA e controlada e administrada pela força aérea americana (asa espacial). No entanto, desde que o 1980 atrasado foi aberto à população civil do mundo como ferramenta para auxiliar a navegação.

A rede GPS é, na verdade, uma constelação de satélites 32 que orbitam a Terra, eles realmente não fornecem informações de posicionamento (os receptores GPS fazem isso), mas transmitem de seus relógios atômicos de bordo um sinal de temporização.

Este sinal de temporização é o que é usado para desenvolver uma posição global triangulando os sinais de temporização 3-4, um receptor pode determinar o quão longe e, portanto, a posição que você é de um satélite. Em essência, um satélite de posicionamento global é apenas um relógio de órbita e é essa informação que é transmitida que pode ser apanhada por um servidor de horário GPS e distribuída entre uma rede.

Embora o tempo de GPS estrito não seja o mesmo que o tempo global UTC (tempo universal coordenado), um GPS servidor de tempo irá converter automaticamente o formato do tempo em UTC.

Um servidor de tempo GPS pode fornecer uma precisão desenfreada com redes capazes de manter a precisão dentro de alguns milissegundos de UTC.