För att ta emot och distribuera och autentiserad UTC-tidskälla finns det för närvarande två typer av NTP server, the GPS NTP-server och den radio refererad NTP-server. Medan båda dessa system distribuerar UTC på identiska sätt, skiljer sig de sätt de mottar tidsinformationen.

A GPS NTP tidsserver är en idealisk tid och frekvenskälla eftersom den kan ge mycket exakt tid överallt i världen med relativt billiga komponenter. Varje GPS-satellit sänder i två frekvenser L2 för militär användning och L1 för användning av civila överförda på 1575 MHz. Lågpris GPS-antenner och mottagare är nu allmänt tillgängliga.

Radiosignalen som sänds av satelliten kan passera genom fönster men kan blockeras av byggnader så den idealiska platsen för en GPS-antenn är på ett hustak med en god sikt mot himlen. Ju fler satelliter den kan ta emot från desto bättre signal. Däremot kan takmonterade antenner vara benägna att blixtnedslag eller andra spänningsstötar så en suppressor starkt rekommenderar installeras inline på GPS-kabeln.

Kabeln mellan GPS-antennen och mottagaren är också kritisk. Det maximala avståndet som en kabel kan köra är normalt bara 20-30-mätare, men en högkvalitativ koaxialkabel kombinerad med en GPS-förstärkare placerad in-line för att öka antennens förstärkning kan tillåta över 100-mätarens kabelförlängningar. Detta kan ge problem vid installation i större byggnader om servern är för långt från antennen.

En alternativ lösning är att använda en radio refererad NTP tidsserver. Dessa är beroende av ett antal nationella tid- och frekvensradioöverföringar som sänder UTC-tid. I Storbritannien sänds signalen (kallad MSF) av Nationella Physics Laboratory i Cumbria som fungerar som Förenade kungarikets nationella tidsreferens finns det också liknande system i USA (WWVB) och i Frankrike, Tyskland och Japan.

En radiobaserad NTP-server består vanligtvis av en rackmonterbar tidsserver och en antenn, bestående av en ferritstång inuti en plasthölje, som tar emot radiotid och frekvensutsändning. Den ska alltid monteras horisontellt i rätt vinkel mot transmissionen för optimal signalstyrka. Data skickas i pulser, 60 en sekund. Dessa signaler ger UTC-tid till en noggrannhet av 100-mikrosekunder, men radiosignalen har ett begränsat intervall och är sårbart för störningar.

Nyårsfesten kommer att behöva vänta ytterligare en sekund i år som International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) har bestämt sig för att 2008 ska ha Leap Second tillagt.

IERS meddelade i juli i juli att en positiv Leap Second skulle läggas till 2008, den första sedan dec. 31, 2005. Leap Seconds introducerades för att kompensera oförutsägbarheten för jordens rotation och hålla UTC (Koordinerad Universal Time) med GMT (Greenwich Meantime).

Den nya extra sekunden läggs till på den sista dagen i år på 23 timmar, 59 minuter och 59 sekunder Samordnad universell tid - 6: 59: 59 pm Eastern Standard Time. 33 Leap Seconds har lagts till sedan 1972

NTP-server System som styr tidssynkronisering i datornätverk styrs alla av UTC (Coordinated Universal Time). När ytterligare en sekund läggs till i slutet av året kommer UTC automatiskt att ändras som ytterligare sekund. #

Huruvida a NTP-server tar emot en tidssignal från överföringar som MSF, WWVB eller DCF eller från GPS-nätverket kommer signalen automatiskt att bära det andra meddelandet.

Notice of Leap Second från International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS)

SERVICE INTERNATIONAL DE LA ROTATION TERRESTRE ET DES SYSTEMER REFERENCE

SERVICE DE LA ROTATION TERRESTRE
OBSERVATOIRE DE PARIS
61, Av. de l'Observatoire 75014 PARIS (Frankrike)
Tel. : 33 (0) 1 40 51 22 26
FAX: 33 (0) 1 40 51 22 91
e-post: services.iers@obspm.fr
https://hpiers.obspm.fr/eop-pc

Paris, 4 juli 2008

Bulletin C 36

Till myndigheter med ansvar för mätning och fördelning av tid

UTC TIDSSTEG
på 1st i januari 2009

Ett positivt steg andra kommer att införas i slutet av december 2008.
Sekvensen för datum för UTC andra markörer kommer att vara:

2008 December 31, 23h 59m 59s
2008 December 31, 23h 59m 60s
2009 januari 1, 0h 0m 0s

Skillnaden mellan UTC och International Atomic Time TAI är:

från 2006 januari 1, 0h UTC, till 2009 januari 1 0h UTC: UTC-TAI = - 33s
från 2009 januari 1, 0h UTC, tills vidare: UTC-TAI = - 34s

Språng sekunder kan introduceras i UTC i slutet av december månad

Metoder för att hålla reda på tiden har förändrats genom historien med allt större noggrannhet har varit katalysatorn för förändring.

De flesta tidsåtgärder har traditionellt varit baserade på jordens rörelse runt solen. Under årtusenden har en dag uppdelats i 24 lika delar som har blivit kända som timmar. Att basera våra tidsskalor på jordens rotation har varit tillräcklig för de flesta av våra historiska behov, men som tekniken går framåt har behovet av en allt mer exakt tidsplan blivit tydlig.

Problemet med de traditionella metoderna blev tydligt när de första riktigt korrekta klockorna - klockan utvecklades i 1950: s. Eftersom dessa klockor var baserade på atomfrekvensen och var korrekta inom en sekund varje miljon år upptäcktes snart att vår dag, som vi alltid hade antagit som exakt 24 timmar, förändrades från dag till dag.

Människans tyngdkrafts påverkan på våra oceaner orsakar att jorden sakta och snabbare under sin rotation - vissa dagar är längre än 24 timmar medan andra är kortare. Även om denna minutskillnad på längden på en dag har gjort en liten skillnad i våra dagliga liv, har denna felaktighet konsekvenser för många av vår moderna teknik, såsom satellitkommunikation och global positionering.

En tidsplan har utvecklats för att hantera felaktigheter i jordens spin-coordinated universal time (UTC). Den är baserad på den traditionella 24-timmars rotation som kallas Greenwich Meantime (GMT) men står för felaktigheter i jordens snurrning genom att lägga till så kallade "Leap Seconds" (eller subtraheras).

Eftersom UTC är baserat på den tid som anges av atomur Det är otroligt noggrant och har därför antagits som världens civila tidsplan och används av näringsliv och handel över hela världen.

De flesta datornätverk kan synkroniseras till UTC med hjälp av en dedikerad NTP tidsserver.

Att räkna tiden är inte så rakt fram som de flesta tror. Faktum är själva frågan, "hur är tiden?" är en fråga som även modern vetenskap kan misslyckas med att svara på. Tid, enligt Einstein, är relativ; Det går förbi förändringar för olika observatörer, som påverkas av sådana saker som hastighet och tyngdkraft.

Även när vi alla bor på samma planet och upplever tidens gång på ett liknande sätt, kan tiden bli allt svårare att tala om. Vår ursprungliga metod för att använda jordens rotation har sedan dess visat sig vara felaktig, eftersom Månens gravitation får några dagar att vara längre än 24 timmar och några att vara kortare. Faktum är att de tidiga dinosaurerna roaming jorden en dag var bara 22 timmar lång!

Medan mekaniska och elektroniska klockor har givit oss viss grad av noggrannhet har vår moderna teknik krävt mycket mer exakta tidsmätningar. GPS, Internethandel och flygkontroll är bara tre industrier som delades i andra timing är otroligt viktigt.

Så hur håller vi koll på tiden? Att använda jordens rotation har visat sig otillförlitlig medan elektriska oscillatorer (kvartsklockor) och mekaniska klockor bara är korrekta till en sekund eller två per dag. Tyvärr för många av våra tekniker kan en andra felaktighet vara alltför lång. I satellitnavigering kan ljuset resa 300,000 km på drygt en sekund, vilket gör den genomsnittliga sat nav-enheten värdelös om det var en sekund av felaktighet.

Lösningen att hitta en exakt metod för att mäta tiden har varit att undersöka den mycket små kvantmekaniken. Kvantmekanik är studien av atomen och dess egenskaper och hur de interagerar. Det upptäcktes att elektroner, de små partiklarna som omloppat atomer ändrade banan som de kretsade och släppte en exakt mängd energi när de gjorde det.

När det gäller cesiumatomen sker detta nästan nio miljarder gånger i sekund och detta nummer ändras aldrig och kan så användas som en extremt pålitlig metod för att hålla reda på tiden. Cesiumatomer använder din atomur och i själva verket är den andra nu definierad som strax över 9-miljarder cyklar av strålning av cesiumatomen.

Atomur är grunden för många av våra teknologier. Hela den globala ekonomin bygger på dem med tiden som vidarebefordras NTP-tidsservrar på datanät eller strålade ner av GPS-satelliter; se till att hela världen håller samma, exakta och stabila tid.

En officiell global tidsplan, Coordinated Universal Time (UTC) har utvecklats tack vare atomur som gör att hela världen kan springa samtidigt inom några tusenedelar av en sekund från varandra.

A tidsserver är ett vanligt kontorsverktyg men vad är det för?

Vi har alla brukade ha en annan tid från resten av världen. När Amerika vaknar, går Honk Kong till sängs, varför världen är uppdelad i tidszoner. Även i samma tidszon kan det fortfarande finnas skillnader. På fastlandet är exempelvis de flesta länder en timme före Storbritannien på grund av Storbritanniens säsongsklockbyte.

Men när det gäller global kommunikation kan olika tidsperioder över hela världen orsaka problem, särskilt om du måste bedriva tidskänsliga transaktioner som att köpa eller sälja aktier.

För detta ändamål var det tydligt av de tidiga 1970-erna att en global tidsplan krävdes. Det introducerades på 1 januari 1972 och kallades UTC - Koordinerad universell tid. UTC hålls vid atomur men är baserad på Greenwich Meantime (GMT - ofta kallad UT1) som är en tidsplan baserad på jordens rotation. Tyvärr varierar jorden i sin tur så UTC beräknar detta genom att lägga till en sekund en eller två gånger om året (Leap Second).

Även om kontroversiella för många behövs, är det nödvändigt att språng sekunder av astronomer och andra institutioner för att förhindra att dagen går i drift annars skulle det vara omöjligt att utarbeta stjärnorna i natthimlen.

UTC används nu över hela världen. Det är inte bara det officiella globala tidsskalaet men används av hundratusentals datanät över hela världen.

Datornät använder a nätverk tidsserver för att synkronisera alla enheter i ett nätverk till UTC. De flesta tidsservrar använder protokollet NTP (Network Time Protocol) för att distribuera tiden.

NTP-tidsservrar tar emot tiden från atomur genom antingen långvågsradioöverföringar från nationella fysiklaboratorier eller från GPS-nätverket (Global Positioning System). GPS-satelliter har alla en inbyggd atomur som strålar tiden tillbaka till jorden. Medan denna tidssignal inte strängt är UTC (det kallas GPS-tid) på grund av överföringsnoggrannheten kan den lätt omvandlas till UTC med en GPS NTP-server.

Atomklockor används för tusentals applikationer över hela världen. Från att styra satelliter för att ens synkronisera ett datornätverk med hjälp av a NTP-serveratomklockor har förändrat hur vi kontrollerar och styr tid.

När det gäller noggrannhet är en atomur oöverträffad. Digitala kvartsklockor kan hålla rätt tid i en vecka, inte förlora mer än en sekund men en atomur kan hålla tid i miljontals år utan att driva lika mycket.

Atomur arbeta med principen om kvanthopp, en gren av kvantmekanik som säger att en elektron; en negativt laddad partikel, kommer att bana en kärna av en atom (mitten) i en viss slätt eller nivå. När det absorberar eller släpper ut tillräckligt med energi, i form av elektromagnetisk strålning, kommer elektronen att hoppa till ett annat plan - kvantesprånget.

Genom att mäta frekvensen för den elektromagnetiska strålningen som motsvarar övergången mellan de två nivåerna kan tidsförloppet registreras. Cesiumatomer (cesium 133) är föredragna för timing eftersom de har 9,192,631,770-cykler av strålning i varje sekund. Eftersom cesiumatomens energinivåer (kvantstandarderna) alltid är desamma och är så höga, är klockan cesium otroligt exakt.

Den vanligaste formen av atomur som används i världen idag är cesiumfontänen. I denna typ av klocka projiceras ett moln av atomer upp i en mikrovågskammare och får falla ner under tyngdkraften. Laserstrålar saktar ner dessa atomer och övergången mellan atomerens energinivåer mäts.

Nästa generation av atomklockor utvecklas använda jonfälla istället för en fontän. Ioner är positivt laddade atomer som kan fångas av ett magnetfält. Andra element som strontium används i dessa nästa generations klockor och det uppskattas att den potentiella noggrannheten hos en strontiumjonfälla klocka kan vara 1000 gånger den för de nuvarande atomklockorna.

Atomklockor utnyttjas av alla slags tekniker; satellitkommunikation, Global Positioning System och till och med Internethandel är beroende av atomur. De flesta datorer synkroniseras indirekt med en atomur genom att använda a NTP-server. Dessa enheter tar emot tiden från en atomur och distribuerar runt sina nätverk vilket garanterar exakt tid på alla enheter.

Atomur är toppen av tidhållande enheter. Moderna atomklockor kan hålla tiden till en sådan noggrannhet att de i 100,000,000 år (100 miljoner) inte förlorar ännu en sekund i tid. På grund av denna höga noggrannhet är atomklockor grunden för världens tidsskala.

För att möjliggöra global kommunikation och tidskänsliga transaktioner som inköp av staplar och delar en global tidsplan, baserat på tiden som atomklockor berättade, utvecklades i 1972. Denna tidsplan, koordinerad universell tid (UTC) styrs och kontrolleras av International Bureau of Weights and Measures (BIPM) som använder en konstellation av över 230 atomklockor från 65 laboratorier över hela världen för att säkerställa höga noggrannhet.

Atomklockor är baserade på atomens grundläggande egenskaper, känd som kvantmekanik. Kvantmekanik tyder på att en elektron (negativt laddad partikel) som kretsar en atoms kärna kan existera i olika nivåer eller cirkelplan beroende på om de absorberar eller släpper ut den rätta mängden energi. När en elektron har absorberat eller släppt tillräckligt med energi kan "hoppa" till en annan nivå, så kallas detta ett kvantesprång.

Frekvensen mellan dessa två energitillstånd är vad som används för att hålla tiden. De flesta atomklockor är baserade på cesiumatomen som har 9,192,631,770-strålningstider som motsvarar övergången mellan de två nivåerna. På grund av noggrannheten av cesiumklor anser BIPM nu en sekund som definieras som 9,192,631,770-cykler av cesiumatomen.

Atomklockor används i tusentals olika tillämpningar där exakt timing är nödvändig. Satellitkommunikation, flygledningskontroll, internethandel och allmänläkare kräver att atomur håller tid. Atomklockor kan också användas som en metod för synkronisera datornätverk.

Ett datanätverk med en NTP tidsserver kan använda antingen en radiotransmission eller de signaler som sänds av GPS-satelliter (Global Positioning System) som en tidskälla. NTP-programmet (eller demonen) kommer då att se till att alla enheter på det nätverket synkroniseras med tiden som beräknats av atomuret.

Genom att använda en NTP-server synkroniserad med en atomur kan ett datanätverk driva samma samordnade universella tid som andra nätverk som gör det möjligt att genomföra tidskänsliga transaktioner från hela världen.

NTP-servrar används av datanät som en tidsreferens för synkronisering. En NTP-server är verkligen en kommunikationsenhet som tar emot tiden från en atomur och distribuerar den. NTP-servrar som tar emot en direkt atomurtid är kända som stratum 1 NTP-servrar.

En stratum 0-enhet är en atomur själv. Dessa är mycket dyra och känsliga maskiner och finns bara i storskaliga fysiklaboratorier. Tyvärr finns det många regler för vem som kan komma åt en stratum 1-server på grund av bandbreddsöverväganden. De flesta stratum 1 NTP-servrar ställs in av universitet eller andra ideella organisationer och måste därför begränsa vem som får tillgång till dem.

Lyckligtvis kan stratum 2-tidsservrar erbjuda noggrann noggrannhet som en tidkälla och vilken enhet som mottar en tidssignal kan själv användas som en tidsreferens (en mottagningstid från en stratum 2-enhet är en stratum 3-server. Apparater som tar emot tid från en stratum 3-server är stratum 4-enheter och så vidare).

Ntp.org, är det officiella hemmet för NTP-poolprojektet och det absolut bästa stället att gå för att hitta en offentlig NTP-server. Det finns två listor med offentliga servrar tillgängliga i poolen; primära servrar, som visar stratum 1-servrar (varav de flesta är stängda åtkomst) och sekundära som är alla stratum 2-servrar.

När du använder en offentlig NTP-server är det viktigt att följa åtkomstreglerna eftersom misslyckande att göra det kan leda till att servern blir igensatt av trafik och om problemen kvarstår, upphörde eventuellt eftersom de flesta offentliga NTP-servrar är inställda som generösa handlingar.

Det finns några viktiga punkter att komma ihåg när du använder en tidkälla från över Internet. För det första kan Internet-tidskällor inte verifieras. Autentisering är en inbyggd säkerhetsåtgärd som används av NTP men otillgänglig över nätet. För det andra behöver en öppen port i din brandvägg för att använda en Internet-tidkälla. Ett hål i en brandvägg kan användas av skadliga användare och kan låta ett system vara sårbart för attack.

För dem som kräver en säker tidkälla eller när noggrannhet är mycket viktigt, en dedikerad NTP-server som tar emot en tidssignal från antingen långvågsradioöverföringar eller GP-nätverket.

NTP (Network Time Protocol) är det mest använda tidssynkroniseringsprotokollet på Internet. Anledningen till framgången är att den är både flexibel och mycket exakt (såväl som fri). NTP är också inrättad i en hierarkisk struktur som gör det möjligt för tusentals maskiner att få en tidssignal från bara en NTP-server.

Om tusen maskiner på ett nätverk alla försökte ta emot en tidssignal från NTP-servern samtidigt skulle nätverket självklart bli flaskhalsat och NTP-servern skulle bli oanvändbar.

Av denna anledning finns NTP-stratumträdet. Överst på trädet är NTP-tidsservern som är en stratum 1-enhet (en stratum 0-enhet är atomklockan som servern tar emot sin tid från). Under NTP-serverflera servrar eller datorer får timinginformation från stratum 1-enheten. Dessa betrodda enheter blir stratum 2-servrar, som i sin tur distribuerar sin tidinformation till ett annat lager av datorer eller servrar. Dessa blir sedan stratum 3-enheter som i sin tur kan distribuera tidsinformation till lägre strata (stratum 4, stratum 5 etc).

I alla kan NTP stödja upp till nio stratumnivåer, men ju längre bort från den ursprungliga stratum 1-enheten är de mindre korrekta synkroniseringen. För ett exempel på hur en NTP-hierarki är inställd, se det här stratum träd