Abgesehen von den üblichen Feierlichkeiten und Feierlichkeiten Ende Dezember brachte ein weiterer Leap Second dazu UTC Zeit (Koordinierte Weltzeit).

UTC ist die globale Zeitskala, die von Computernetzwerken auf der ganzen Welt verwendet wird, um sicherzustellen, dass alle die gleiche Zeit haben. Leap Seconds werden von der International Earth Rotation Service (IERS) als Reaktion auf die Verlangsamung der Erdrotation aufgrund von Gezeitenkräften und anderen Anomalien. Wenn keine Schaltsekunde eingefügt würde, würde dies bedeuten, dass UTC von GMT (Greenwich Meantime) - oft als UT1 bezeichnet - wegdriften würde. GMT basiert auf der Position der Himmelskörper, so dass die Sonne am Mittag ihren höchsten Punkt über dem Greenwich-Meridian hat.

Wenn UTC und GMT auseinanderdriften würden, würde dies das Leben für Astronomen und Landwirte erschweren und schließlich würden Tag und Nacht (wenn auch in etwa tausend Jahren) abdriften.

Normalerweise werden Schaltsekunden zur allerletzten Minute von Dezember 31 hinzugefügt, aber gelegentlich, wenn mehr als eins in einem Jahr benötigt wird, dann wird es im Sommer hinzugefügt.

Schaltsekunden sind jedoch umstritten und können auch Probleme verursachen, wenn die Ausrüstung nicht mit Schaltsekunden entwickelt wird. Zum Beispiel wurde die letzte Schaltsekunde auf 31 December hinzugefügt und der Datenbank-Riese Oracle Cluster Ready Service schlug fehl. Dies führte dazu, dass das System sich automatisch zu Neujahr neu startete.

Leap-Sekunden können auch Probleme verursachen, wenn Netzwerke mithilfe von Internet-Zeitquellen oder Geräten, die manuelle Eingriffe erfordern, synchronisiert werden. Zum Glück am meisten gewidmet NTP-Server sind mit Leap Seconds konzipiert. Diese Geräte erfordern keinen Eingriff und passen das gesamte Netzwerk automatisch an die richtige Zeit an, wenn eine Schaltsekunde vorhanden ist.

Ein dedizierter NTP-Server ist nicht nur selbstregulierend und erfordert keine manuellen Eingriffe, sondern sie sind hochgradig genau Stratum 1 Server (die meisten Internetzeitquellen sind Stratum 2-Geräte, also Geräte, die Zeitsignale von Stratum 1-Geräten erhalten, dann erneut ausgeben), aber sie sind auch hoch Sicher sein, dass externe Geräte nicht hinter der Firewall sein müssen.

Zeitsynchronisation wird von Netzwerkadministratoren oft als "Kopfschmerz" beschrieben. Computer in einem Netzwerk zu halten, die alle gleichzeitig laufen, wird in der modernen Netzwerkkommunikation immer wichtiger, insbesondere wenn ein Netzwerk mit einem anderen Netzwerk kommunizieren muss, das unabhängig von anderen läuft.

Aus diesem Grund UTC (Coordinated Universal Time) wurde entwickelt, um sicherzustellen, dass alle Netzwerke die gleiche genaue Zeitskala durchlaufen. UTC basiert auf der Zeit von Atomuhren so ist es hochpräzise, ​​verliert nie auch nur eine Sekunde. Netzwerkzeitsynchronisierung ist jedoch relativ unkompliziert dank des Protokolls NTP (Network Time Protocol).

UTC-Zeitquellen sind weit verbreitet mit mehr als tausend online verfügbaren Stratum 1-Servern im Internet verfügbar. Die Schichthöhe beschreibt, wie weit a entfernt ist Zeit-Server ist zu einer Atomuhr (an Atomuhr das generiert UTC ist bekannt als Stratum 0-Gerät). Die meisten Zeitserver, die im Internet verfügbar sind, sind in der Tat keine Stratum 1-Geräte, sondern eine Schicht, in der sie ihre Zeit von einem Gerät beziehen, das wiederum das UTC-Zeitsignal empfängt.

Für viele Anwendungen kann dies genau genug sein, aber da diese Timing-Quellen im Internet sind, gibt es sehr wenig, was Sie tun können, um sowohl ihre Genauigkeit als auch ihre Genauigkeit sicherzustellen. In der Tat, auch wenn eine Internet-Quelle sehr genau ist, kann die Entfernung weg von ihr Verzögerungen in einem Zeitsignal verursachen.

Internetzeitquellen sind ebenfalls unsicher, da sie sich außerhalb der Firewall befinden, wodurch das Netzwerk für die Zeitanforderungen offen bleibt. Aus diesem Grund entscheiden sich Netzwerkadministratoren, die sich für die Zeitsynchronisation interessieren, lieber ihren eigenen externen Stratum 1 Server.

Diese Geräte, oft als a NTP-Serverempfangen Sie eine UTC-Zeitquelle von einer vertrauenswürdigen und sicheren Quelle wie einem GPS-Satelliten und verteilen Sie sie dann auf das Netzwerk. Das NTP-Server ist viel sicherer als eine Internet-basierte Zeitquelle und ist relativ preiswert und sehr genau.

Zeitsynchronisation ist extrem wichtig für moderne Computernetzwerke. In manchen Industriezweigen ist die Zeitsynchronisation absolut unerlässlich, besonders wenn es sich um Technologien wie die Flugsicherung oder die Schifffahrt handelt, bei denen Hunderte von Leben durch den Mangel an genauer Zeit gefährdet werden könnten.

Auch in der Finanzwelt ist eine korrekte Zeitsynchronisierung wichtig, da jede Sekunde Millionen von Aktien hinzugefügt oder abgewischt werden können. Aus diesem Grund folgt die gesamte Welt einer globalen Zeitskala, die als koordinierte universelle Zeit bezeichnet wird (UTC). Die Einhaltung von UTC und die genaue Einhaltung von UTC sind jedoch zwei verschiedene Dinge.

Die meisten Computeruhren sind einfache Oszillatoren, die entweder langsamer oder langsamer driften. Unglücklicherweise bedeutet dies, dass sie am Freitag, unabhängig davon, wie genau sie am Montag eingestellt sind, am Freitag verschwunden sind. Diese Abweichung kann nur ein Bruchteil einer Sekunde sein, aber es wird nicht lange dauern, bis die ursprüngliche UTC-Zeit über einer Sekunde liegt.

In vielen Branchen bedeutet dies nicht, dass der Verlust von Millionen an Aktien und Aktien an Leben und Tod liegt, aber die fehlende Zeitsynchronisierung kann unvorhergesehene Konsequenzen haben, wie zum Beispiel, dass ein Unternehmen weniger vor Betrug geschützt ist. Das Empfangen und Halten der wahren UTC-Zeit ist jedoch ziemlich einfach.

Engagiert Netzwerk-Zeitserver sind verfügbar, die das Protokoll verwendet NTP (Network Time Protocol), um die Zeit eines Netzwerks gegen eine Quelle von UTC-Zeit kontinuierlich zu überprüfen. Diese Geräte werden oft als bezeichnet NTP-Server, Zeitserver oder Netzwerkzeitserver. Das NTP-Server passt ständig alle Geräte in einem Netzwerk an, um sicherzustellen, dass die Maschinen nicht von UTC abweichen.

UTC ist von verschiedenen Quellen einschließlich des GPS-Netzwerks verfügbar. Dies ist eine ideale Quelle für UTC-Zeit, da sie sicher, zuverlässig und überall auf dem Planeten verfügbar ist. UTC ist auch über spezielle nationale Radioübertragungen verfügbar, die von ausgestrahlt werden Nationale Physiklaboratorien obwohl sie nicht überall verfügbar sind.

Wenn wir einen Blick auf unsere Uhren oder die Bürouhr werfen, nehmen wir oft an, dass die Zeit, die wir bekommen, richtig ist. Wir werden vielleicht bemerken, wenn unsere Uhren zehn Minuten schnell oder langsam sind, aber nehmen Sie wenig Beachtung, wenn sie eine Sekunde oder zwei sind.

Doch seit Tausenden von Jahren ist die Menschheit darauf aus, immer mehr zu werden genaue Uhren deren Vorteile heute in unserer Zeit der Satellitennavigation reichlich vorhanden sind, NTP-Server, das Internet und die globale Kommunikation.

Um zu verstehen, wie genau die Zeit gemessen werden kann, ist es zunächst wichtig, das Konzept der Zeit selbst zu verstehen. Die Zeit, wie sie seit Jahrtausenden auf der Erde gemessen wird, ist ein anderes Konzept als die Zeit selbst, die, wie Einstein uns mitteilte, Teil des Gefüges des Universums selbst ist, das er als vierdimensionale Raumzeit beschreibt.

Aber wir haben die Zeit historisch nicht auf der Zeit selbst gemessen, sondern auf der Rotation unseres Planeten in Bezug auf die Sonne und den Mond. Ein Tag wird in 24-gleiche Teile (Stunden) unterteilt, von denen jede in 60-Minuten unterteilt ist und die Minute in 60-Sekunden unterteilt ist.

Es wurde jedoch nun erkannt, dass die Messzeit auf diese Weise nicht als genau betrachtet werden kann, da die Erdrotation von Tag zu Tag variiert. Alle möglichen Variablen wie Gezeitenkräfte, Hurrikane, Sonnenwinde und sogar die Schneemenge an den Polen beeinflussen die Geschwindigkeit der Erdrotation. Tatsächlich, als die Dinosaurier anfingen, die Erde zu durchstreifen, wäre die Länge eines Tages, wie wir es jetzt messen, nur 22 Stunden gewesen.

Unsere Zeitmessung basiert nun auf dem Übergang von Atomen mit Atomuhren mit einer Sekunde basierend auf 9,192,631,770-Perioden der Strahlung, die durch den Hyperfeinübergang eines nichtionisierten Cäsiumatoms im Grundzustand emittiert wird. Das hört sich kompliziert an, ist aber nur ein atomarer "Tick", der sich nie ändert und daher einen sehr genauen Bezug zu unserer Zeit bieten kann.

Atomuhren benutzen diese Atomresonanz und können die Zeit so genau behalten, dass eine Sekunde nicht einmal in einer Milliarde Jahre verloren geht. Moderne Technologien nutzen alle diese Präzision und ermöglichen viele der heutigen Kommunikations- und Welthandelsaktivitäten mit der Nutzung der Satellitennavigation, NTP-Server und die Flugsicherung verändert die Art und Weise, wie wir unser Leben leben.

In einer Zeit der Atomuhren und der NTP-Server Die Zeitmessung ist jetzt präziser denn je, mit immer größerer Präzision, und hat viele der Technologien und Systeme ermöglicht, die wir heute für selbstverständlich halten.

Während die Zeitmessung schon immer ein Thema der Menschheit war, war erst in den letzten Jahrzehnten wahre Genauigkeit möglich, dank der Einführung der Atomuhr.

Vor der Atomzeit waren elektrische Oszillatoren, wie sie in der durchschnittlichen Digitaluhr zu finden sind, das genaueste Maß für die Zeit, und während elektronische Uhren wie diese viel genauer sind als ihre Vorgänger - die mechanischen Uhren, können sie immer noch bis zu einer Sekunde pro Woche driften .

Aber warum muss die Zeit so genau sein, wie wichtig kann eine Sekunde sein? Im täglichen Leben ist eine Sekunde nicht so wichtig und elektronische Uhren (und sogar mechanische Uhren) bieten eine angemessene Zeitmessung für unsere Bedürfnisse.

In unserem täglichen Leben macht eine Sekunde wenig Unterschied, aber in vielen modernen Anwendungen kann eine Sekunde ein Alter sein.

Die moderne Satellitennavigation ist ein Beispiel. Diese Geräte können einen Ort irgendwo auf der Erde auf wenige Meter genau lokalisieren. Sie können dies jedoch nur aufgrund der ultrapräzisen Art der Atomuhren tun, die das System steuern, wenn das von den Navigationssatelliten gesendete Zeitsignal mit der Lichtgeschwindigkeit läuft, die fast 300,000 km pro Sekunde beträgt.

Da Licht in einer Sekunde jede Atomuhr so ​​weit zurücklegen kann, dass ein Satellitennavigationssystem, das nur eine Sekunde entfernt war, regiert, würde die Positionierung um Tausende von Meilen ungenau sein, was das Positionierungssystem nutzlos machen würde.

Es gibt viele andere Technologien, die eine ähnliche Genauigkeit erfordern und auch viele der Arten, wie wir handeln und kommunizieren. Aktien und Aktien schwanken jede Sekunde auf und ab und der globale Handel erfordert, dass jeder auf der ganzen Welt gleichzeitig kommunizieren muss.

Die meisten Computernetzwerke werden mit a gesteuert NTP-Server (Netzwerkzeitprotokoll) Diese Geräte ermöglichen Computernetzwerken, alle die gleiche auf der Atomuhr basierende Zeitskala UTC (Coordinated Universal Time) zu verwenden. Durch die Verwendung von UTC Über einen NTP-Server können Computernetzwerke innerhalb weniger Millisekunden synchronisiert werden.

Network Time Protocol wurde entwickelt, um Computer synchronisiert zu halten. Alle Computer sind anfällig für Drift und genaue Timing ist für viele zeitkritische Anwendungen unerlässlich.

Eine Version von NTP ist auf den meisten Versionen von Windows installiert (obwohl eine abgespeckte Version namens SNTP - Simplified NTP - in älteren Versionen ist) und Linux, aber kann kostenlos von NTP.org heruntergeladen werden.

Beim Synchronisieren eines Netzwerks ist es vorzuziehen, einen dedizierten zu verwenden NTP-Server Das empfängt eine Timing-Quelle von einem Atomuhr entweder über spezielle Funkübertragungen oder die GPS-Netzwerk. Es sind jedoch viele Internetzeitverweise verfügbar, einige zuverlässiger als andere, obwohl zu beachten ist, dass internetbasierte Zeitquellen nicht mit NTP authentifiziert werden können, sodass Ihr Computer anfällig für Bedrohungen ist.

NTP ist hierarchisch und in Stratum angeordnet. Stratum 0 ist eine Timing-Referenz, während Stratum 1 ein Server ist, der mit einer Stratum 0-Timing-Quelle verbunden ist, und ein Stratum 2 ist ein Computer (oder Gerät), der an einen Stratum 1-Server angeschlossen ist.

Die Grundkonfiguration von NTP erfolgt mit der Datei /etc/ntp.conf, die Sie bearbeiten müssen und die IP-Adresse von Stratum 1 und Stratum 2 Servern. Hier ist ein Beispiel für eine grundlegende ntp.conf-Datei:

Server xxx.yyy.zzz.aaa bevorzugt (Zeitserveradresse wie time.windows.com)

123.123.1.0 Server

Server 122.123.1.0 Stratum 3

Driftdatei / etc / ntp / drift

Die grundlegendste ntp.conf-Datei listet 2-Server auf, einen, den sie auch synchronisieren möchte, und eine IP-Adresse für sich. Es ist ein guter Haushalt, mehr als einen Server als Referenz zu haben, falls einer ausfallen sollte.

Ein Server mit dem Präfix "prefer" wird für eine vertrauenswürdige Quelle verwendet, die sicherstellt, dass NTP diesen Server nach Möglichkeit immer verwendet. Die IP-Adresse wird bei Problemen verwendet, wenn NTP mit sich selbst synchronisieren wird. In der Drift-Datei erstellt NTP eine Aufzeichnung der Driftrate der Systemuhr und passt sie automatisch an.

NTP passt die Systemzeit nur langsam an. NTP erwartet mindestens zehn Informationspakete, bevor er der Zeitquelle vertraut. Um NTP zu testen, ändern Sie einfach Ihre Systemuhr um eine halbe Stunde am Ende des Tages und die Uhrzeit am Morgen sollte korrekt sein.

Genaue Zeit mit Atomic Clocks ist verfügbar in Nordamerika mit dem WWVB Atomuhrzeit Signal übertragen von Fort Collins, Colorado; Es bietet die Möglichkeit, die Uhrzeit von Computern und anderen elektrischen Geräten zu synchronisieren.

Das nordamerikanische WWVB-Signal wird von NIST - das Nationale Institut für Standards und Technologie. WWVB hat eine hohe Sendeleistung (50,000 Watt), eine sehr effiziente Antenne und eine extrem niedrige Frequenz (60,000 Hz). Zum Vergleich sendet ein typischer AM-Radiosender mit einer Frequenz von 1,000,000 Hz. Die Kombination von hoher Leistung und niedriger Frequenz gibt den Funkwellen von WWVB eine Menge Bounce und diese einzelne Station kann daher die gesamten kontinentalen Vereinigten Staaten sowie einen Großteil von Kanada und Zentralamerika abdecken.

Die Zeitcodes werden von WWVB unter Verwendung eines der einfachsten möglichen Systeme und mit einer sehr niedrigen Datenrate von einem Bit pro Sekunde gesendet. Das 60,000-Hz-Signal wird immer gesendet, aber jede Sekunde wird es für eine Dauer von 0.2, 0.5 oder 0.8 Sekunden stark reduziert: • 0.2 Sekunden reduzierte Leistung bedeutet eine binäre Null • 0.5 Sekunden reduzierte Leistung ist eine binäre Eins. • 0.8 Sekunden reduzierter Leistung ist ein Trennzeichen. Der Zeitcode wird in BCD (Binary Coded Decimal) gesendet und zeigt Minuten, Stunden, Tag des Jahres und Jahres sowie Informationen über Sommerzeit und Schaltjahre an.

Die Zeit wird mit 53-Bits und 7-Separatoren übertragen und benötigt daher 60-Sekunden für die Übertragung. Eine Uhr oder Uhr kann eine extrem kleine und relativ einfache Antenne und einen Empfänger enthalten, um die Information in dem Signal zu dekodieren und die Zeit der Uhr genau einzustellen. Alles, was Sie tun müssen, ist die Zeitzone einzustellen, und die Atomuhr zeigt die korrekte Zeit an.

Engagiert NTP Zeitserver die auf das WWVB-Zeitsignal abgestimmt sind, stehen zur Verfügung. Diese Geräte verbinden sich wie alle anderen Server mit einem Computernetzwerk, nur diese empfangen das Timing-Signal und verteilen es über das Netzwerk an andere Rechner im Netzwerk NTP (Network Time Protocol).

Bis 1967 wurde die Sekunde mit der Bewegung der Erde definiert, die sich einmal jede 24-Stunden um ihre Achse dreht, und es gibt 3,600-Sekunden in dieser Stunde und 86,400 in 24.

Das wäre gut, wenn die Erde pünktlich wäre, aber das ist es nicht. Die Rotationsgeschwindigkeit der Erde ändert sich jeden Tag um Tausende von Nanosekunden, was zu einem großen Teil auf Wind und Wellen zurückzuführen ist, die sich um die Erde drehen und einen Widerstand erzeugen.

Im Laufe von Tausenden von Tagen können diese Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit dazu führen, dass der Spin der Erde nicht mehr mit den hochpräzisen Atomuhren übereinstimmt, die wir zur Aufrechterhaltung des UTC-Systems verwenden (Coordinated Universal Time) ticken über. Aus diesem Grund wird die Erdrotation mit Hilfe der fernen Blitze einer Art kollabierten Stern, einem sogenannten Quasar, der viele Millionen Lichtjahre entfernt mit einem ultrapräzisen Rhythmus blinkt, überwacht und zeitlich abgestimmt. Indem man den Spin der Erde gegen diese weit entfernten Objekte beobachtet, kann man herausfinden, um wie viel sich die Rotation verlangsamt hat.

Sobald eine Sekunde der Verlangsamung aufgebaut wurde, hat der Internationale Earth Rotation Service (IERS), empfiehlt a Schaltsekunde hinzugefügt werden, in der Regel am Ende des Jahres.

Andere Komplikationen entstehen, wenn es darum geht synchronisieren die Erde auf eine Zeitskala. In 1905 zeigte Albert Einsteins Relativitätstheorie, dass es keine absolute Zeit gibt. Jede Uhr, überall im Universum, tickt mit einer anderen Geschwindigkeit. Für GPS ist dies ein enormes Problem, da sich herausstellt, dass die Uhren der Satelliten um fast 40,000 Nanosekunden pro Tag relativ zu den Uhren auf dem Boden abweichen, weil sie hoch über der Erdoberfläche (und daher in einem schwächeren Gravitationsfeld) liegen bewegen sich schnell relativ zum Boden.

Und während das Licht in dieser Zeit vierzigtausend Fuß zurücklegen kann, können Sie das Problem sehen. Die Einstein-Gleichungen, die zuerst in 1905 und 1915 niedergeschrieben wurden, werden verwendet, um diese Zeitverschiebung zu korrigieren, so dass das GPS funktioniert und die Flugzeuge sicher navigieren können GPS NTP-Server um die richtige Zeit zu erhalten.

Die MSF-Übertragung von Anthorn (Breitengrad 54 ° 55 'N, Längengrad 3 ° 15' W) ist das wichtigste Mittel zur Verbreitung der vom nationalen Physikalischen Laboratorium in Großbritannien geltenden nationalen Normen für Zeit und Häufigkeit. Die effektive Monopolstrahlungsleistung beträgt 15 kW und die Antenne ist im Wesentlichen ungerichtet. Die Signalstärke ist größer als 10 mV / m bei 100 km und größer als 100 μV / m bei 1000 km vom Sender. Das Signal ist in Nord- und Westeuropa weit verbreitet. Die Trägerfrequenz wird bei 60 kHz innerhalb von 2-Teilen in 1012 gehalten.

Einfache Ein-Aus-Trägermodulation wird verwendet, die Anstiegs- und Abfallzeiten des Trägers werden durch die Kombination von Antenne und Sender bestimmt. Das Timing dieser Kanten wird von den Sekunden und Minuten der koordinierten Weltzeit bestimmt (UTC), die immer innerhalb einer Sekunde der Greenwich Mean Time (GMT) liegt. Jede UTC-Sekunde wird durch ein "Aus" markiert, dem mindestens 500 ms Träger vorausgehen, und dieser zweite Marker wird mit einer Genauigkeit übertragen, die besser ist als ± 1 ms.

Die erste Sekunde der Minute beginnt mit einer Periode von 500 ms mit ausgeschaltetem Träger, um als eine Minutenmarkierung zu dienen. Die anderen 59- (oder ausnahmsweise 60- oder 58-) Sekunden der Minute beginnen immer mit mindestens 100 ms 'aus' und enden mit mindestens 700 ms Träger. Sekunden 01-16 tragen Informationen für die aktuelle Minute über die Differenz (DUT1) zwischen astronomischer Zeit und Atomzeit, und die verbleibenden Sekunden übermitteln den Zeit- und Datumscode. Die Zeit- und Datumscode-Information wird immer in Bezug auf die britische Uhrzeit und das Datum gegeben, das ist UTC im Winter und UTC + 1h, wenn die Sommerzeit in Kraft ist, und es bezieht sich auf die Minute, die auf diejenige folgt, in der es übertragen wird.

Dedizierte MSF NTP Server Es sind Geräte verfügbar, die direkt mit der MSF-Übertragung verbunden werden können.

Informationen mit freundlicher Genehmigung von NPL

Hier, um Galleon Systems, einer der führenden europäischen Anbieter von NTP-Server Wir wünschen allen unseren Kunden, Lieferanten und auch unseren Wettbewerbern ein frohes Weihnachtsfest und einen guten Rutsch ins neue Jahr. Wir hoffen, 2009 ist ein erfolgreiches Jahr für Sie alle.