Comme pour l'avance de la technologie informatique qui semble augmenter de manière exponentielle de la capacité chaque année, les horloges atomiques semblent augmenter de façon spectaculaire dans leur précision d'année en année.

Maintenant, ces pionniers de la technologie de l'horloge atomique, l'US National Institute of Standards Time (NIST), Ont annoncé qu'ils ont réussi à produire un Horloge atomique Avec précision deux fois celle de toutes les horloges qui ont précédé.

L'horloge est basée dans un seul atome d'aluminium et le NIST affirme qu'il peut rester précis sans perdre une seconde au cours de 3.7 milliards d'années (à peu près au même moment que la vie a existé dans la Terre).

L'horloge précédente la plus précise a été conçue par l'allemand Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) Et était une horloge optique basée sur un atome de strontium et était exacte à une seconde depuis plus d'un milliard d'années. Cette nouvelle horloge atomique par NIST est également une horloge optique, mais est basée sur des atomes d'aluminium, qui, selon les recherches de NIST avec cette horloge, est beaucoup plus précis.

Les horloges optiques utilisent des lasers pour contenir des atomes et diffèrent des horloges atomiques traditionnelles utilisées par les réseaux informatiques en utilisant Serveurs NTP (Network Time Protocol) et d'autres technologies basées sur des horloges fontaines. Non seulement ces horloges fontaines traditionnelles utilisent le Césium comme leur atome de maintien du temps, mais au lieu des lasers, ils utilisent des liquides et des aspirateurs super-refroidis pour contrôler les atomes.

Merci au travail de NIST, PTB et UK NPL (National Physical Laboratory), les horloges atomiques continuent de progresser de façon exponentielle, cependant, ces nouvelles horloges atomiques optiques basées sur des atomes comme l'aluminium, le mercure et le strontium sont loin d'être utilisées comme base pour UTC (Temps universel coordonné).

UTC est régi par une constellation d'horloges à la fontaine de césium qui, tout en étant encore précises à une seconde dans les années 100,000, sont de loin moins précises que ces horloges optiques et sont basées sur une technologie de plus de cinquante ans. Malheureusement, jusqu'à ce que la communauté scientifique mondiale puisse s'entendre sur la conception d'un atome et de l'horloge pour être utilisée à l'international, ces horloges atomiques précises resteront un élément de jeu de la communauté scientifique seulement.

La précision devient de plus en plus importante dans les technologies modernes et nulle que la précision dans le temps. De l'Internet à la navigation par satellite, une synchronicité précise et précise est vitale à l'ère moderne.

En fait, bon nombre des technologies que nous accordons pour acquis dans le monde d'aujourd'hui ne seraient pas possibles si ce n'était pour les machines les plus précises inventées. Horloge atomique.

Les horloges atomiques ne sont que des appareils de chronométrage comme les autres horloges ou montres. Mais ce qui les distingue, c'est la précision qu'ils peuvent atteindre. Comme un exemple brut, votre horloge mécanique standard, comme une tour d'horloge du centre-ville, dérivera jusqu'à une seconde par jour. Les horloges électroniques telles que les montres numériques ou les radios d'horlogerie sont plus précises. Ces types d'horloge dérivent une seconde en environ une semaine.

Cependant, lorsque vous comparez la précision d'une horloge atomique dans laquelle une seconde ne sera pas perdue ou acquise dans les années 100,000 ou plus, la précision de ces appareils est incomparable.

Les horloges atomiques peuvent atteindre cette précision par les oscillateurs qu'ils utilisent. Presque tous les types d'horloge ont un oscillateur. En général, un oscillateur n'est qu'un circuit qui coïncide régulièrement.

Les horloges mécaniques utilisent des pendules et des ressorts pour assurer une oscillation régulière tandis que les horloges électroniques ont un cristal (généralement quartz) qui, lorsqu'un courant électrique est traversé, fournit un rythme précis.

Les horloges atomiques utilisent l'oscillation des atomes au cours des différents états de l'énergie. Souvent, le césium 133 (et parfois le rubidium) est utilisé car son oscillation de transition hyperfine est supérieure à 9 milliard fois par seconde (9,192,631,770) et cela ne change jamais. En fait, le Système international d'unités (SI) considère maintenant officiellement une seconde dans le temps comme 9,192,631,770 cycles de rayonnement de l'atome de césium.

Les horloges atomiques constituent la base du calendrier mondial global - UTC (temps universel coordonné). Et les réseaux informatiques partout dans le monde restent synchronisés en utilisant des signaux temporels diffusés par des horloges atomiques et repris sur NTP serveurs de temps (Network Time Server).

Nous comptons tous sur le temps de tenir nos jours programmés. Les montres-bracelets, les horloges murales et même le lecteur de DVD nous disent tous le temps, mais à l'occasion, ce n'est pas assez précis, surtout quand Le temps doit être synchronisé.

Il existe de nombreuses technologies qui nécessitent une précision extrêmement précise entre les systèmes, de la navigation par satellite à de nombreuses applications Internet, un temps précis devient de plus en plus important.

Toutefois, la précision n'est pas toujours simple, en particulier dans les réseaux informatiques modernes. Alors que tous les systèmes informatiques ont des horloges intégrées, ce ne sont pas des pièces de temps précis, mais des oscillateurs à cristaux standard, la même technologie utilisée dans d'autres horloges électroniques.

Le problème avec le fait de compter sur des horloges de système comme celui-ci est qu'ils sont enclins à la dérive et sur un réseau composé de centaines ou de milliers de machines, si les horloges dérivent à un rythme différent - le chaos peut bientôt s'ensuivre. Les e-mails sont reçus avant qu'ils ne soient envoyés et les applications temporelles échouent.

Les horloges atomiques Sont les pièces de temps les plus précises, mais ce sont des outils de laboratoire à grande échelle et sont impraticables (et très coûteux) pour être utilisés par les réseaux informatiques.

Cependant, les laboratoires de physique comme les États-Unis NIST (Institut national des normes et du temps) ont des horloges atomiques dont ils diffusent des signaux horaires. Ces signaux temporels peuvent être utilisés par des réseaux informatiques pour la synchronisation.

En Amérique du Nord, le code temporel diffusé par le NIST s'appelle WWVB Et est transmis de Boulder, Colorado sur une longue onde à 60Hz. Le code temporel contient l'année, le jour, l'heure, la minute, la seconde et, en tant que source d'UTC, les secondes de saut ajoutées pour assurer la parité avec la rotation de la Terre.

La réception du signal WWVB et l'utilisation pour synchroniser un réseau informatique est simple à faire. Les serveurs de temps de réseau de référence radio peuvent recevoir cette diffusion dans toute l'Amérique du Nord et en utilisant le protocole NTP (Network Time Protocol).

Un dédié Serveur de temps NTP Qui peut recevoir le signal WWVB peut synchroniser des centaines voire des milliers de périphériques différents vers le signal WWVB, ce qui garantit que chacun d'eux soit à quelques millisecondes d'UTC.

Les horloges atomiques Sont les meilleurs appareils de chronométrage. Leur précision est incroyable car une horloge atomique ne dérivera pas jusqu'à une seconde d'ici un million d'années et, lorsque celle-ci est comparée aux meilleurs chronomètres suivants, tels que l'horloge électronique qui peut dériver d'une seconde en une semaine, une horloge atomique Est incroyablement plus précis.

Les horloges atomiques sont utilisées dans le monde entier et sont le cœur de nombreuses technologies modernes qui rendent capable une multitude d'applications que nous considérons comme acquises. Le commerce sur Internet, la navigation par satellite, le contrôle du trafic aérien et la banque internationale sont autant d'industries qui dépendent fortement

Ils régissent également le calendrier mondial, l'UTC (temps universel coordonné) qui est maintenu vrai par une constellation de ces horloges (bien que UTC soit adapté pour tenir compte du ralentissement du spin de la Terre en ajoutant des secondes de saut).

Les réseaux informatiques sont souvent nécessaires pour être synchronisés avec UTC. Cette synchronisation est essentielle dans les réseaux qui effectuent des transactions sensibles au temps ou nécessitent des niveaux de sécurité élevés.

Un réseau informatique sans synchronisation de temps adéquate peut entraîner de nombreux problèmes, y compris:

Perte de données

• Difficultés à identifier et à enregistrer des erreurs
• Risque accru de violations de sécurité.
• Impossible de mener des transactions sensibles au temps

Pour ces raisons, de nombreux réseaux informatiques doivent être synchronisés avec une source d'UTC et conservés aussi précis que possible. Et bien que les horloges atomiques soient de gros engins volumineux conservés dans les limites des laboratoires de physique, leur utilisation comme source de temps est incroyablement simple.

Network Time Protocol (NTP) est un protocole logiciel conçu uniquement pour la synchronisation des réseaux et des systèmes informatiques et en utilisant un serveur dédié NTP Le temps d'une horloge atomique peut être reçu par le serveur de temps et distribué autour du réseau à l'aide de NTP.

Serveurs NTP utilisation Les fréquences radio et plus communément les signaux satellites GPS pour recevoir les signaux de chronométrage de l'horloge atomique qui sont ensuite répartis dans tout le réseau avec NTP régulièrement ajuster chaque dispositif pour s'assurer qu'il soit aussi précis que possible.

Utilisateurs du National Physical Laboratory (NPL) Le signal de temps et de fréquence MSF est probablement conscient que le signal est occasionnellement retiré de l'air pour une maintenance planifiée.

NPL a publié une maintenance programmée pour 2010 où le signal sera temporairement retiré de l'air. Généralement, les arrêts programmés durent moins de quatre heures, mais les utilisateurs doivent savoir que, si NPL et VT Communications, qui servent l'antenne, font tout ce qui est en leur pouvoir pour que l'émetteur soit éteint pendant un bref laps de temps possible, il peut y avoir des retards .

Et alors que NPL aime s'assurer que tous les utilisateurs du signal MSF ont avancé un avertissement sur les éventuelles interruptions, les réparations d'urgence et d'autres problèmes peuvent provoquer des pannes imprévues. Tout utilisateur recevant des problèmes pour recevoir le signal MSF devrait vérifier le Site NPL En cas de maintenance imprévue avant de contacter votre fournisseur de serveur de temps.

Les dates et heures des périodes de maintenance programmées pour 2010 sont les suivantes:

* 11 Mars 2010 de 10: 00 UTC à 14: 00 UTC

* 10 June 2010 de 10: 00 BST à 14: 00 BST (UTC + 1 hr)

* 9 Septembre 2010 de 10: 00 BST à 14: 00 BST (UTC + 1 hr)

* 9 Décembre 2010 de 10: 00 UTC à 14: 00 UTC

Étant donné que ces interruptions planifiées ne devraient pas dépasser quatre heures, les utilisateurs de serveurs temporels référencés MSF ne devraient pas remarquer une éventualité de précision dans leur réseau, car ils ne devraient pas suffire pour que tout périphérique dérive.

Cependant, pour les utilisateurs préoccupés par la précision ou Serveur de temps NTP (Network Time Server) qui ne succombe pas aux pannes régulières, ils peuvent envisager d'investir dans un Serveur de temps GPS.

Les serveurs temporels GPS reçoivent l'heure des satellites de navigation en orbite. Comme ils sont disponibles n'importe où sur le globe et les signaux ne sont jamais abaissés pour les pannes, ils peuvent fournir un signal de temps précis et constant (l'heure GPS n'est pas la même que UTC mais est facilement converti par NTP car il est exactement 17 secondes derrière en raison des secondes de saut Étant ajouté à UTC et non au GPS).

La synchronisation des réseaux informatiques modernes est d'une importance vitale pour une multitude de raisons, et grâce au protocole de temps NTP (Network Time Protocol) c'est relativement simple.

NTP est un protocole algorithmique qui analyse le temps sur différents ordinateurs et le compare à une seule référence de temps et ajuste chaque horloge pour dérive pour assurer la synchronisation avec la source de temps. NTP est si capable à cette tâche qu'un réseau synchronisé à l'aide du protocole peut obtenir de manière réaliste une précision de millisecondes.

Choisir la source de temps

Lorsqu'il s'agit d'établir une référence temporelle, il n'y a vraiment pas d'autre solution que de trouver une source d'UTC (Temps universel coordonné). UTC est le calendrier global, utilisé dans le monde entier comme une échelle de temps unique par les réseaux informatiques. UTC est maintenu précis par une constellation d'horloges atomiques à travers le monde.

Synchronisation avec UTC

La méthode la plus simple de recevoir une source UTC Time consiste à utiliser un serveur temporel Internet 2 stratum. Ceux-ci sont réputés stratum 2 car ils distribuent le temps après avoir reçu le premier d'un Serveur NTP (Stratum 1) qui est connecté à une horloge atomique (stratum 0). Malheureusement, ce n'est pas la méthode la plus précise pour recevoir l'UTC en raison de La distance parcourue par les données entre l'hôte et le client.

Il existe également des problèmes de sécurité liés à l'utilisation d'une source de temps 2 Stratum Internet dans la mesure où le port UDP 123 du pare-feu doit être laissé ouvert pour recevoir le code temporel, mais cette ouverture de pare-feu peut et a été exploitée par des utilisateurs malveillants.

Serveurs NTP dédiés

Les serveurs dédiés de temps NTP, Souvent appelés serveurs de temps réseau, sont la méthode la plus précise et la plus sécurisée de synchronisation d'un réseau informatique. Ils fonctionnent à l'extérieur du réseau afin qu'il n'y ait pas de problèmes de pare-feu. Ces périphériques stratum 1 reçoivent l'heure UTC directement à partir d'une source d'horloge atomique soit par des transmissions radio à ondes longues, soit par des Réseau GPS (Système de positionnement global). Bien que cela nécessite une antenne qui, dans le cas du GPS, doit être placée sur un toit, le serveur de temps lui-même synchronisera automatiquement des centaines et même des milliers d'appareils différents sur le réseau.

Chronométrage précis Si souvent négligé comme priorité pour les administrateurs réseau, beaucoup risquent à la fois de sécurité et de perte de données en n'assurant pas que leurs réseaux soient synchronisés aussi précisément que possible.

Les ordinateurs ont leurs propres horloges de matériel, mais ce ne sont souvent que des oscillateurs électroniques simples, tels qu'ils existent dans des montres numériques et, malheureusement, ces horloges système sont sujettes à la dérive, souvent par plusieurs secondes dans une semaine.

Exécuter différentes machines sur un réseau qui ont des temps différents - même en quelques secondes - peuvent causer des ravages car tant de tâches informatiques dépendent de l'heure. Le temps, sous forme d'horodatages, est le seul ordinateur de référence utilisé pour distinguer les différents événements et l'absence de Synchroniser avec précision un réseau Peut conduire à toutes sortes de problèmes incalculables.

Voici quelques-unes des principales raisons pour lesquelles votre réseau devrait être synchronisé en utilisant Network Time Protocol, Précieusement avec un Serveur de temps NTP.

Sauvegarde de données - essentiel pour sauvegarder les données dans n'importe quelle entreprise ou organisation, un manque de synchronisation peut entraîner non seulement des sauvegardes échouées, mais des anciennes versions de fichiers remplaçant des versions plus modernes.

Attaques malveillantes - peu importe la sécurité d'un réseau, quelqu'un, quelque part, aura éventuellement accès à votre réseau, mais sans synchronisation précise, il peut être impossible de découvrir quels compromis ont eu lieu et il donnera également aux utilisateurs non autorisés un temps supplémentaire dans un réseau pour provoquer des ravages.

Enregistrement d'erreur - lorsque des défauts se produisent, et qu'ils font inévitablement, les journaux du système contiennent toutes les informations pour identifier et corriger les problèmes. Toutefois, si les journaux du système ne sont pas synchronisés, il est parfois impossible de comprendre ce qui s'est passé et quand.

Trading en ligne - L'achat et la vente sur Internet sont désormais monnaie courante et, dans certaines entreprises, des milliers de transactions en ligne sont effectuées chaque seconde, depuis la réservation des sièges jusqu'à l'achat d'actions et le manque de Synchronisation précise Peut entraîner toutes sortes d'erreurs dans le commerce en ligne, comme les articles achetés ou vendus plus d'une fois.

Conformité et légalité - De nombreux systèmes de réglementation industrielle nécessitent une méthode de chronométrage vérifiable et précise. Un réseau non synchronisé sera également vulnérable aux problèmes juridiques car l'heure exacte dans laquelle un événement aurait eu lieu ne peut être prouvée.

Lorsque vous avez compté le Nouvel An pour marquer le début de l'année prochaine, avez-vous commencé chez 10 ou 11? La plupart des fêtards auraient compté à partir de dix, mais ils auraient été prématurés cette année, car il y avait une seconde supplémentaire ajoutée à l'année dernière - le deuxième pas.

Les secondes de saut sont normalement insérées une ou deux fois par an (normalement le réveillon du Nouvel An et en Juin) pour assurer le calendrier global UTC (Temps universel coordonné) coïncide avec le jour astronomique.

Les secondes de saut ont été utilisées depuis que l'UTC a été mis en œuvre pour la première fois et elles sont le résultat direct de notre précision dans le temps. Le problème est que moderne horloges atomiques Sont des dispositifs de chronométrage beaucoup plus précis que la Terre elle-même. On a remarqué que les horloges atomiques ont été développées pour la première fois que la durée d'une journée, exactement exacte 24 heures, variait.

Les variations sont causées par la rotation de la Terre qui est affectée par la gravité des lune et les forces de marée de la Terre, ce qui diminue minutieusement la rotation de la Terre.

Ce ralentissement de rotation, bien qu'il soit minime, s'il n'est pas vérifié, le jour de l'UTC serait rapidement dérivé dans la nuit astronomique (bien que dans plusieurs milliers d'années).

La décision de savoir s'il faut un Leap Second est le mandat du Service international de rotation de la Terre (IERS), cependant, Leap Seconds n'est pas populaire auprès de tous et ils peuvent causer des problèmes potentiels lorsqu'ils sont introduits.

UTC est utilisé par NTP serveurs de temps (Network Time Protocol) en tant que référence de temps pour synchroniser les réseaux informatiques et d'autres technologies et la perturbation Les secondes de Leap peuvent causer est perçue comme ne vaut pas les tracas.

Cependant, d'autres, comme les astronomes, disent que ne pas garder l'UTC en ligne avec le jour astronomique rendrait l'étude des cieux presque impossible.

Le dernier bond deuxième inséré avant celui-ci était dans 2005 mais il y a eu un total de 23 secondes ajoutées à UTC depuis 1972.

A continué…

Cependant, il existe certaines occasions où un serveur temporel peut perdre la connexion avec l'horloge atomique et ne pas recevoir le code temporel pendant une période prolongée. Parfois, cela peut être dû aux temps d'arrêt par les contrôleurs de l'horloge atomique pour la maintenance ou que les interférences proches bloquent la transmission.

Évidemment, plus le signal est long, plus la dérive potentielle peut se produire sur le réseau que l'oscillateur à cristaux Serveur NTP C'est la seule chose qui garde le temps. Pour la plupart des applications, cela ne devrait jamais être un problème car la période de temps d'arrêt la plus prolongée n'est normalement pas plus de trois ou quatre heures et le serveur NTP n'aurait pas dérivé beaucoup en ce moment et l'apparition de ce temps d'arrêt est assez rare (peut-être une fois Ou deux fois par an).

Cependant, pour certaines applications haut de gamme ultra précis, les oscillateurs à cristaux de rubidium commencent à être utilisés car ils ne dérivent pas autant que le quartz. Rubidium (souvent utilisé dans horloges atomiques Eux-mêmes au lieu du césium) est beaucoup plus précis qu'un oscillateur que le quartz et fournit une meilleure précision pour quand il n'y a pas de signal à un Serveur de temps NTP Permettant au réseau de maintenir un temps plus précis.

Le rubidium lui-même est un métal alcalin, similaire aux propriétés du potassium. Il est très peu radioactif bien qu'il ne présente aucun risque pour la santé humaine (et est souvent utilisé dans l'imagerie médicale en l'injectant dans un patient). Il a une demi-vie de 49 milliards d'années (le temps qu'il faut pour décrocher de moitié - en comparaison, certains des matériaux radioactifs les plus mortels ont une demi-vie de moins d'une seconde).

Le seul danger réel posé par le rubidium est qu'il réagit plutôt violemment à l'eau et peut causer le feu

Les oscillateurs ont été essentiels dans le développement des horloges et de la chronologie. Les oscillateurs ne sont que des circuits électroniques qui produisent un signal électronique répétitif. Souvent, des cristaux tels que le quartz sont utilisés pour stabiliser la fréquence de l'oscillation,

Les oscillateurs sont la technologie principale derrière les horloges électroniques. Les montres numériques et l'horloge analogique alimentée par batterie sont toutes commandées par un circuit oscillant contenant habituellement un cristal de quartz.

Et tandis que les horloges électroniques sont beaucoup plus précises qu'une horloge mécanique, un oscillateur à quartz continuera à dériver d'une seconde ou deux chaque semaine.

Les horloges atomiques Bien sûr, sont beaucoup plus précis. Cependant, ils utilisent toujours des oscillateurs, le plus souvent du césium ou du rubidium, mais ils le font dans un état hyper-état souvent congelés dans de l'azote liquide ou de l'hélium. Ces horloges par rapport aux horloges électroniques ne dériveront pas d'une seconde en même million d'années (et avec les horloges atomiques plus modernes 100 millions d'années).

Pour utiliser cette précision chronologique, un serveur de temps de réseau qui utilise NTP (Network Time Protocol) peut être utilisé pour synchroniser les réseaux informatiques complets. Serveurs NTP Utilisez un signal horaire à partir de la radio GPS ou de la radio longue durée qui vient directement d'une horloge atomique (dans le cas du GPS, le temps est généré dans une horloge à bord du satellite GPS).

Serveurs NTP Vérifiez continuellement cette source de temps et ajustez les périphériques sur un réseau pour correspondre à cette heure. Entre les sondages (réception de la source de temps), un oscillateur standard est utilisé par le serveur de temps pour garder le temps. Normalement, ces oscillateurs sont en quartz, mais parce que le serveur de temps est en communication régulière avec l'horloge atomique dire à chaque minute ou deux, alors la dérive normale d'un oscillateur à quartz n'est pas un problème car quelques minutes entre les sondages n'entraîneraient aucune dérive mesurable.

A suivre ...