GPS, atom saatlerine bağımlı olan tek teknolojidir. Sağlanan yüksek doğruluk seviyeleri atomik saatler her geçen gün verilen önemli teknolojilerde kullanılıyor.

Hava trafiği kontrolü Sadece uçakları ve uçakları GPS'le donatmakla kalmazsanız, pilotları ve yer görevlilerini konumlarını tam olarak bilebilirsiniz, ancak atom saatleri hava trafik kontrolörleri tarafından hassas ve doğru ölçümlere ve uçaklar arasındaki zamana ihtiyaç duyarlar.

Trafik Işıkları ve Yol Çökme Sistemleri - Trafik ışıkları, atom saati zamanlamasına dayanan başka bir sistemdir. Eşitlikteki küçük hatalar ölümcül kazalara neden olabileceğinden, doğruluk ve senkronizasyon trafik ışık sistemleri için hayati öneme sahiptir.

Trafik kameraları ve park sayaçları gibi diğer sistemler de zamanlama esasları olarak atom saatlerini kullanır, çünkü ceza uyarılarını verirken herhangi bir yasal sorun önlenir.

CCTV - Kapalı devre televizyon atomik saatlerin büyük bir ölçekli kullanıcısı. CCTV kameraları sıklıkla suçla mücadelede kullanılır ancak CCTV kameradaki zamanlama bilgisi doğru olduğu kanıtlanmadıkça kanıt olarak mahkemede etkisizdirler. Bunun yapılmaması, suçluların kovuşturmadan kaçmasına neden olabilir çünkü kamera tarafından tanımlanmasına rağmen, suçun zamanında ve tarihinde olduğunun ispatı doğruluk ve senkronizasyon olmaksızın açıklığa kavuşturamaz.

Internet - Artık internete sormakta olduğumuz birçok uygulama sadece atom saatleri sayesinde mümkün oluyor. Çevrimiçi işlem, İnternet bankacılığı ve hatta çevrimiçi açık artırma evlerinin hepsi doğru ve senkronize zamana ihtiyaç duyar.

Tasarruflarınızı banka hesabınızdan alıp ancak bir daha çekebileceğinizi öğrenin; başka bir bilgisayarın daha yavaş bir saati olduğundan veya İnternet açık artırma sitesinde teklif vermeyi hayal edin; ancak, bu teklif yalnızca, sizin tarafınızdan önce gelen bir teklifle reddedilmek için teklifinizin reddedilmesini düşünün. daha yavaş bir saatli bilgisayar.

Atomik saatleri zaman için bir kaynak olarak kullanmak birçok teknolojide nispeten açıktır. Radyo sinyalleri ve hatta GPS yayınları atomik saat zamanı kaynağı olarak kullanılabilir ve bilgisayar sistemleri için protokol NTP (Ağ Zaman Protokolü), herhangi bir boyuttaki ağın mükemmel bir şekilde senkronize edilmesini sağlayacaktır. Adanmış NTP zaman sunucuları kesin zaman gerektiren teknolojilerde ve uygulamalarda dünya genelinde kullanılır.

atomik saatler insanlar tarafından bilinen en doğru zaman tutma cihazlarıdır. Doğruluk, diğer saatler ve kronometrelerle kıyaslanamazken en sofistike elektronik saat bile her hafta veya iki saniyede bir kayabilir. modern atom saatleri binlerce yıldır koşmaya devam edebilir ve bir saniyenin bile bir bölümünü kaybetmezler.

Bir atom saatinin doğruluğu, zaman ölçümü için temelini kullandıklarına inanıyor. Bir elektronik saat gibi bir kristal üzerinden akan bir elektronik akıma dayanmak yerine, atomik bir saat, bir atomun iki enerji halindeki aşırı ince geçişini kullanır. Bu karmaşık gelse de, saniyede 9 milyarda kez, her saniyede "kene" yapan kusursuz bir yankı.

Peki bu hassasiyetin gerçekten neden gerekli olduğu ve hangi teknolojilerin atomik saatler kullanıldığı?

Bu, atomik saatleri kullanan teknolojileri inceleyerek, böyle yüksek doğruluk düzeylerinin neden gerekli olduğunu görebiliriz.

GPS - Uydu navigasyonu

Uydu navigasyonu şimdi büyük bir endüstridir. Ordu ve havacılar için sadece bir teknoloji olan GPS uydu navigasyonu artık tüm dünyadaki yol kullanıcıları tarafından kullanılmaktadır. Bununla birlikte, GPS gibi uydu navigasyon sistemleri tarafından sağlanan seyir bilgileri sadece atom saatlerinin doğruluğuna bağlı.

GPS, GPS uyduları üzerindeki atom saatlerinden dağıtılan birkaç zamanlama sinyalinin üçgenlenmesi yoluyla çalışır. Zamanlama sinyali uydudan serbest bırakıldığında çalışarak, uydu navigasyon alıcısı uydudan ne kadar uzakta olabileceğini ve çoklu sinyalleri kullanarak dünyanın neresinde olduğunu hesaplayabilir.

Bu zamanlama sinyallerinin ışığın hızında ilerlediği için, zamanlama sinyalleri içindeki bir saniye yanlışlık, binlerce kilometre uzaktaki olumlu bilgiye yol açabilir. Bu, doğruluğun kanıtıdır. GPS atom saatleri şu anda bir uydu navigasyon alıcısının beş metreden daha doğru olduğu.

The,en Ulusal Fizik Laboratuvarı , bu hafta düzenli olarak Perşembe günü planlanan bakım çalışmalarını açıkladı ve MSF60kHz zaman ve frekans sinyali, bakımın Cumbria'daki Anthorn radyo istasyonunda emniyet altında yürütülebilmesi için geçici olarak kapatılacak.

Normal olarak, bu zamanlanmış bakım periyotları yalnızca birkaç saat sürer ve zamanlama uygulamaları için MSF sinyalini kullanan herhangi bir kişiye herhangi bir rahatsızlık vermemelidir.
NTP (Ağ Zaman Protokolü), bu geçici sinyal kayıpları için çok uygundur ve hiç kimse tarafından herhangi bir sürüklenme yaşanmamak üzere çok azdır NTP zaman sunucusu kullanıcı.

Bununla birlikte, ağ zaman sunucularının üst düzey kullanıcıları vardır veya bu sinyallerin planlanmış olduğu dönemlerde teknolojilerinin doğruluğuyla ilgili endişeleri olabilir. Kesintisiz, güvenli ve eşit derecede doğru bir zaman sinyalinin her zaman kullanılmaya devam edilmesini sağlamak için bir başka çözüm daha var.

GPS, en yaygın olarak navigasyon ve yol bulma için aslında bir atomik saat tabanlı teknoloji kullanılıyor. GPS uydularının her biri, uydu navigasyon cihazları tarafından kullanılan ve üçgenleme yoluyla yerini belirleyen yerleşik atom saatlerinden bir sinyal yayınlıyor.

Bu GPS sinyalleri aynı zamanda GPS NTP zaman sunucusu. Tıpkı MSF veya diğer radyo sinyal zaman sunucuları Anthorn vericisinden harici sinyali aldığı gibi, GPS zaman sunucuları bu doğru ve harici sinyali uydulardan alabilir.

Radyo yayınlarının aksine, GPS, antenin gökyüzünü net bir şekilde görmesi gerektiği ve bu nedenle de tercihen çatıda olması gerektiği sinyalini almak için bazen pratik olmayabilmesine rağmen asla gitmemelidir.

İki kere daha emin olmak isteyenler için bir sinyal alınmadığı bir dönem yoktur. NTP sunucu, çift ​​zamanlı sunucu kullanılabilir. Bunlar hem radyo hem de GPS yayınlarını alır ve yerleşik NTP servis programı, ikisinin de en doğru zamanını hesaplar.

GPS 'saldırıları' bilim camiasında bazı kaygılar yaratıyor. GPS'i göndermek, zaman iletmek ve bilgi pozitif olarak vermek için oldukça doğru ve güvenilir bir sistem olsa da, Dünya'dan gelen parazitlerle engellenen çok zayıf sinyallere dayanır.

Korsan radyo istasyonlarından veya kasıtlı olarak suçluların kasıtlı "sıkışması" gibi kasıtsız girişimler hâlâ nadir ancak GPS sinyallerini engelleyebilecek teknoloji daha kolay elde edilebilir hale geldiğinden durumun daha da kötüye gitmesi bekleniyor.

Ve GPS sisteminin sinyal arızalarının etkileri gezinme için kullanan (yanlış yerde biten veya kaybolan) insanlar için belirgin sonuçlara sahip olabilirken, zaman için GPS'e dayanan teknolojiler için daha ciddi ve derin etkilere sahip olabilir sinyaller.

Pek çok teknoloji artık güveniyor GPS zamanlama sinyalleri telefon şebekelerinden, internetten, bankacılık ve trafik ışıklarından ve hatta elektrik hattımızdan bile olsa, herhangi bir sinyal arızası ne kadar kısa süreli olursa olsun ciddi sorunlara neden olabilir.

GPS sinyalinin asıl problemi çok zayıf olması ve uzaya bağlı uydulardan gelmesi nedeniyle, sinyali artırmak için çok az şey yapılabilir, böylece yerel bir alanda yayınlanan benzer frekanslar GPS'i rahatça bastırabilir.

Bununla birlikte, GPS, saati bir atom saat kaynağından almanın tek doğru ve güvenli yöntemi değildir. Dünyanın birçok yerindeki birçok ulusal fizik laboratuarı, radyo dalgaları (genellikle uzun dalga) yoluyla atomik saat sinyalleri yayınlamaktadır. ABD'de bu sinyaller, NIST (Ulusal Standartlar ve Saat Enstitüsü (WWVB olarak bilinir) İngiltere'de iken, MSF sinyali tarafından yayınlanmaktadır TGA (Ulusal Fizik Laboratuarı).

İkili zaman sunucuları her iki sinyale de sahip olabilir ve bir zaman sinyali kaybetme riskini göze alamayacak herhangi bir yüksek teknoloji şirketi için daha güvenli bir bahis.

Atom saati yeni bir buluş değildir. 1950'lerde geliştirilen geleneksel sezyum tabanlı atom saati, yarım yüzyıl için doğru zaman sağlamıştır.

The,en sezyum atom saati zamanımızın temeli oldu - kelimenin tam anlamıyla. Uluslararası Birim Sistemleri (SI), atom sezyumunun belli sayıda salınımları olarak bir saniyeyi tanımlıyor ve günlük olarak kullanımıyla yaşadığımız teknolojilerin çoğunu yöneten atom saatleri: İnternet, uydu navigasyonu, hava trafiği kontrolü ve trafik ışıkları adını vermek için birkaç.

Bununla birlikte, alüminyum ya da stronsiyum gibi metallerin tek atomlarını kullanan optik kuantum saatlerindeki son gelişmeler binlerce kat daha geleneksel atom saatlerine göre daha doğru. Bunu, dünya küresel zaman ölçeğini yönetmek için NIST (Ulusal Standartlar Enstitüsü ve Zaman Enstitüsü) veya NPL (Ulusal Fizik Laboratuarı) gibi kurumlar tarafından kullanılan en iyi sezyum atom saati perspektifine oturtmak için UTC (Eşgüdümlü Evrensel Zaman), her 100 milyon yıllık bir saniyede bir doğrudur. Bununla birlikte, bu yeni kuantum optik saatler her 3.4 milyar yılda bir - bir saniye kadar doğru - dünyanın neredeyse eski olduğu sürece - doğrudur.

Çoğu insan için, atomik bir saatle olan tek karşılaşması zaman sinyalini a alırken ağ zaman sunucusu or NTP cihazı (Ağ Zaman Protokolü) cihazlar ve şebekeleri senkronize etmek amacıyla kullanır ve bu atomik saat sinyalleri sezyum saatleri kullanılarak üretilir.

Ve dünyanın bilim adamları, tek bir atom üzerinde, sezyumu değiştirmek ve UTC'yi korumak için tek bir saat tasarımı üzerinde anlaşmaya varılıncaya kadar hiçbirimiz bu inanılmaz doğruluğun avantajından yararlanamayacaklar.

Herhangi bir ağ yöneticisine veya BT mühendisine sorun ve onlara ne kadar önemli olduğunu sorun. ağ zamanı senkronizasyonu ve normalde aynı cevabı alırsınız - çok.

Zaman, olaylar gerçekleştiğinde günlüğe kaydetme işleminin neredeyse tüm yönleriyle kullanılır. Aslında zaman damgaları, bir bilgisayarın yaptıkları görevleri ve henüz yapmadığı görevleri izlemek için kullanabileceği tek referanstır.

Ağlar senkronize edilmediğinde, hata ayıklama görevli herkes için gerçek bir baş ağrısı olabilir. Senkronize edilmiş bir ağ süresi yoksa ortaya çıkabilecek güvenlik açıklarından bahsetmiyorum bile, veriler genellikle kaybolabilir, uygulamalar başlamaz, hata günlüğü imkansızdır.

NTP (Network Time Protocol - Ağ Zaman Protokolü), 1980'lerin başından beri var olan önde gelen zaman senkronizasyon uygulamasıdır. Sürekli olarak geliştirilmiş ve doğru zaman gerektiren neredeyse her bilgisayar ağı tarafından kullanılmaktadır.

Çoğu işletim sisteminde NTP'nin zaten yüklü olduğu bir sürümü bulunur ve saat ayarlarında veya görev çubuğundaki seçenekleri kullanarak tek bir bilgisayarı senkronize etmek için kullanmanız oldukça basittir.

Bununla birlikte, bir bilgisayarda yerleşik NTP uygulaması veya hizmet programı kullanılarak, cihazın bir zamanlama referansı olarak bir internet saati kaynağı kullanması sağlanır. Bu, tek masa üstü makineler için iyi ve iyidir fakat bir ağda daha güvenli bir çözüm gereklidir.

Herhangi bir bilgisayar ağı üzerinde, kötü niyetli kullanıcıların saldırıya neden olabilecek güvenlik duvarında herhangi bir güvenlik açığı bulunmaması çok önemlidir. İnternet saati kaynağı ile iletişim kurmak için bağlantı noktasını açık tutmak, bir saldırganın bir ağ girmek için kullanabileceği bir yöntemdir.

Neyse ki interneti zamanlama kaynağı olarak kullanmanın alternatifleri var. Atomik saat zaman sinyalleri uzun dalga radyo veya GPS iletimleriyle alınabilir.

Dedicated NTP zaman sunucusu zaman senkronizasyonu işlemini son derece kolay hale getiren cihazlar mevcuttur. NTP sunucuları saati (harici olarak güvenlik duvarı) alır ve daha sonra bir ağdaki tüm makinelere dağıtabilir - bu, birbirlerinin birkaç milisaniyesinde çalışacak bir NTP sunucusuna senkronize edilen çoğu ağla güvenli ve doğru bir şekilde yapılır.

Her yıl yeteneğinde katlanarak artan bir bilgisayar teknolojisinin gelişmesinde olduğu gibi, atomik saatler de yılların doğruluk yıllarında çarpıcı bir şekilde artmaktadır.

Şimdi, atomik saat teknolojisinin öncüleri, ABD Standartlar Enstitüsü Standart Saati (NIST) ürettiğini açıkladılar. atom saati daha önce gitmiş olan saatlerin iki katı doğrulukla.

Saat, tek bir alüminyum atomuna dayanıyor ve NIST, 3.7 milyar yıldan daha uzun bir süre kaybetmeden doğru kalabileceğini iddia ediyor (yaşamın Dünya'nın var olduğu zaman ile aynı uzunlukta).

Daha önceki en doğru saat, Alman Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ve bir stronsiyum atomuna dayanan bir optik saatti ve bir milyar yıldan uzun bir sürede bir saniye için doğruydu. NIST tarafından hazırlanan bu yeni atom saati de optik bir saat olmasına karşın, bu saatle NIST'in araştırmasına göre alüminyum atomlarına dayanıyor.

Optik saatler atomları hala tutmak için lazerler kullanır ve bilgisayar ağları tarafından kullanılan geleneksel atom saatlerine göre farklılık gösterir NTP sunucuları (Ağ Zaman Protokolü) ve çeşme saatlerine dayanan diğer teknolojileri içerir. Bu geleneksel fıskiye saatleri sadece zaman kazandıran atom olarak Sezyumu kullanmakla kalmıyor, lazerler yerine atomları kontrol etmek için aşırı soğutulmuş sıvılar ve vakumlar kullanıyorlar.

NIST, PTB ve İngiltere'nin çalışmaları sayesinde TGA (Ulusal Fizik Laboratuvarı) atomik saatleri katlanarak ilerlemeye devam ediyor ancak alüminyum, cıva ve stronsiyum gibi atomlara dayanan bu yeni optik atom saatleri, UTC (Koordineli Evrensel Saat).

UTC, bir sezyum fıskiyeli saat takımyıldızı tarafından yönetilirken 100,000 yıllarında bir saniyeye doğru hala bu optik saatlerden daha az hassas ve elli yaşın üzerindeki teknolojiye dayanıyor. Ve ne yazık ki, dünya bilim topluluğu, uluslararası olarak kullanılmak üzere bir atom ve saat tasarımı üzerine anlaşmaya varılıncaya kadar, bu kesin atom saatleri sadece bilim camiasının oyuncak bir parçası olarak kalacaktır.

Hassas, çağdaş teknolojilerde giderek önem kazanmakta ve zaman tutma konusundaki doğruluktan çok daha fazlası önem kazanmaktadır. İnternetten uydu navigasyonuna kadar, modern çağda kesin ve doğru eşzamanlılık hayati önem taşımaktadır.

Aslında günümüz dünyasında verildiğimiz teknolojilerin birçoğu icat edilen en doğru makineler değilse mümkün olamazdı. atom saati.

Atomik saatler, yalnızca saati ölçen diğer saat veya saat gibi aygıtlardır. Fakat onları birbirinden ayıran şey, elde edebilecekleri doğruluğudur. Kaba bir örnek olarak, şehir merkezindeki bir saat kulesi gibi standart mekanik saatiniz günde bir saniyenin kadar sürükleyecektir. Dijital saatler veya saatli radyo gibi elektronik saatler daha doğrudur. Bu saat türleri yaklaşık bir hafta içinde bir saniye sürüklendi.

Bununla birlikte, bir saniyenin 100,000 yıl içinde kaybolmayacağı veya kazılmadığı atomik bir saatin hassasiyetini karşılaştırdığınızda, bu cihazların doğruluğu benzersizdir.

Atomik saatler kullandıkları osilatörler tarafından bu doğruluğu başarabilirler. Neredeyse her saatte osilatör vardır. Genel olarak, bir osilatör, sadece düzenli olarak kenetleyen bir devredir.

Mekanik saatler, düzenli bir salınım sağlamak için sarkaçları ve yayları kullanırken, elektronik saatler, bir elektrik akımı geçirildiğinde doğru bir ritmi sağlayan bir kristal (genellikle kuvars) içerirler.

Atomik saatler, farklı enerji halleri boyunca atomların salınımını kullanır. Çoğunlukla sezyum 133 (ve bazen rubidyumu), aşırı hassas geçiş osilasyonu, saniyede 9 milyarda (9,192,631,770) aştığı için kullanılır ve bu asla değişmez. Aslında, Uluslararası Birim Sistemleri (SI) resmi olarak 9,192,631,770'un, sezyum atomundan radyasyon çevrimi olarak zamanında ikinci bir görüşte olduğunu belirtti.

Atomik saatler, dünyanın küresel zaman ölçeği için temel sağlar - UTC (Koordinatlı Evrensel Saat). Ve dünyanın dört bir yanındaki bilgisayar ağları, atomik saatler tarafından yayınlanan ve zaman zaman sinyallerini kullanarak senkronize durumda kalıyor. NTP zaman sunucuları (Ağ Zaman Sunucusu).

Bilgisayar ağlarının senkronizasyonu birçok yöneticinin verdiği şeydir. Adanmış şebeke zaman sunucuları, bir zaman kaynağı alabilir ve bir ağ üzerinden doğru, güvenli ve hassas bir şekilde dağıtabilir.

Bununla birlikte, doğru zaman senkronizasyonu sadece zaman protokolü sayesinde mümkündür NTP - Ağ Zaman Protokolü.

NTP, internet henüz emekleme aşamasındayken geliştirildi ve Profesör David Mills ve Delaware Üniversitesi'nden ekibi birkaç makinenin bulunduğu bir ağdaki zamanı senkronize etmeye çalışıyordu. NTP'nin ilk kurulumundan yaklaşık otuz yıl sonra bugüne kadar geliştirilmeye devam edilen en erken sunumunu geliştirdiler.

NTP o zamanlar, ve şimdi değil, tek zaman senkronizasyon yazılımı, benzer bir işi yapan diğer uygulamalar ve protokoller var ama NTP en yaygın olarak kullanılan (bunu kullanarak zaman senkronizasyonu uygulamalarının% 98% 'i kadar). Ayrıca en son Windows 7 işletim sisteminde kurulu NTP (genellikle SNTP - basitleştirilmiş bir sürüm) sürümü ile en modern işletim sistemleri ile paketlenmiştir.

NTP bugün bildiğimiz ve sevdiğimiz internetin yaratılmasında önemli bir rol oynamıştır. Doğru zaman senkronizasyonu ve NTP olmadan birçok çevrimiçi uygulama ve görev mümkün olmazdı.

Çevrimiçi ticaret, internet açık artırmaları, bankacılık ve ağların hata ayıklama işlemleri doğru zaman senkronizasyonuna bağlı. E-posta göndermek bile e-posta sunucusu ile zaman senkronizasyonu gerektirir; aksi takdirde bilgisayarlar gönderilmeden önce gelebilecekleri gibi senkronize edilmemiş makinelerden gelen e-postaları işleyemez.

NTP ücretsiz bir yazılım protokolüdür ve çevrimiçi olarak şu adresten temin edilebilir: NTP.org Bununla birlikte, güvenli ve doğru zamanı gerektiren çoğu bilgisayar ağı çoğunlukla özel NTP sunucuları ağın dış kısmında çalışır ve güvenlik duvarı, atomik saat sinyallerinden zamanı elde eder ve dünya küresel zaman ölçeği ile milisaniye doğruluğu garanti eder UTC (Koordineli Evrensel Saat).

Global Konumlandırma Sistemi (GPS), yol bulma ve navigasyon kaynağı olarak dünyada yaygın olarak kullanılan popüler bir araçtır. Bununla birlikte, GPS uyduları tarafından yayınlanan yayınlar, zamanın son derece kesin bir kaynağı olarak da kullanılabilir olduğundan, sadece uydu navigasyonundan çok GPS şebekesine çok şey var.

Her biri saat sinyali üreten atom saatleri içerdiğinden, GPS uyduları aslında saatleri tekrarlıyor. GPS uyduları tarafından yayınlanan, uydu seyrüsefer alıcılarının arabalar ve uçaklarda uzaklığı ve konumu hesaplamak için kullandığı zaman sinyalidir.

Konumlandırma ancak zaman sinyalleri çok doğru olduğu için mümkündür. Örneğin, araç uydu navs'ları, dört yörüngedeki uydulardan gelen sinyalleri kullanır ve pozisyonu düzeltmek için bilgileri üçgenlendirir. Bununla birlikte, zaman işaretlerinden biriyle bir saniye hatası olursa, olumlu bilgiler binlerce kilometre uzakta olabilir - işe yaramaz olduğunu ispatlıyor.

GPS sinyalleri üretmek için kullanılan atom saatlerinin doğruluğunun kanıtıdır, şu anda bir GPS alıcısı yeryüzündeki konumunu beş metreye kadar çıkarabilir.

GPS uyduları o kadar doğrudur ki, ideal bir zaman kaynağı oluştururlar. bir bilgisayar ağı senkronize et için. UTC, GPS'in tam 18 saniyelik öncesinde olduğu, ancak NTP tarafından zaman senkronizasyonu ile kolayca dönüştürülen, dünyanın dönüşüyle ​​pariteyi sağlamak için eklenen sıçrama saniyeleri eklendiğinden, GPS zamanlaması kesinlikle uluslararası zaman ölçeği UTC'den (koordinatlı Evrensel Zaman) farklılık göstermektedir protokol (Ağ Zaman Protokolü).

GPS zaman sunucuları görüş saati yayınlarını almak için çatıya yerleştirilmesi gereken bir GPS anteni vasıtasıyla GPS zaman sinyalini alın. GPS sinyali alındığında NTP zaman sunucusu GPS sinyali NTP şebekesindeki tüm cihazlara dağıtacak ve tek tek makinelerde kaymayı düzeltiyor.

GPS zaman sunucuları kullanımı kolay cihazlara ayrılmıştır ve internet saati kaynağının kullanılmasındaki herhangi bir güvenlik riski olmaksızın UTC'ye milisaniye doğruluğu garanti eder.