На этой неделе я был в Роттердаме на встрече RIPE. В пятницу утром я выступил с молниеносной речью на тему «Откуда мой компьютер берёт время?» На веб-сайте встречи RIPE есть копии моих слайдов и видео выступления; это версия в блоге, а не точная расшифровка.
Я написал записку: "Откуда взялось сообщение 'Откуда мой компьютер берет время?'?", о некоторых вещах я не упомянул в разговоре.
Откуда мой компьютер берёт время?
Из NTP — вот представление NTP-пакета.
А вот фотография Дэвида Миллса, который изобрел NTP.
Простой вопрос, простой ответ, окончание разговора? Нет!
Давайте снимем несколько слоев...
Серверы NTP уровня 3 получают время от серверов NTP уровня 2, серверы NTP уровня 2 получают время от серверов NTP уровня 1, серверы NTP уровня 1 получают время от некоторых эталонных часов.
Возможно, это радиосигнал, такой как MSF в Великобритании или DCF77 в Германии. Но в большинстве случаев эталонными часами, вероятно, является GPS-приемник.
Вот приемник времени GPS.
А вот спутник GPS.
Откуда GPS берет время?
База космических сил Шривер в Колорадо
Они присматривают за множеством разных совершенно секретных спутников и прочего в Шривере, как вы можете видеть по логотипам.
Так что вы не сможете подойти достаточно близко, чтобы сделать хорошее фото.
Откуда База космических сил Шривер берет время?
Альтернативные главные часы обсерватории ВМС США находятся в Шривере в Колорадо.
Альтернативные главные часы обсерватории ВМС США получают время от обсерватории ВМС США в Вашингтоне, округ Колумбия.
Есть три ответа
Первый ответ: атомные часы, множество атомных часов.
На заднем плане десятки стоечных часов с цезиевым лучом.
На переднем плане в черных ящиках находятся водородные мазеры.
Эти блестящие цилиндры - фонтаны рубидия.
У обсерватории ВМС США так много атомных часов, что им посвящены целые здания.
Когда я готовил это выступление, я заметил на Apple Maps, что в центре кампуса обсерватории ВМС США находится огромная строительная площадка. Оказывается, они строят новый модный дом с часами; Основным ограничением точности их часов является стабильность окружающей среды: температура, влажность и т. д., поэтому в новом здании будет серьезная вентиляция.
Второй ответ заключается в том, что UTC — это ужасный компромисс между временем по атомным часам и временем по вращению Земли.
Поэтому обсерватория ВМС США получает время от международной службы вращения Земли, которая базируется в Парижской обсерватории.
Два раза в год МСВЗ рассылает Бюллетень C, в котором сообщается, будет ли дополнительная секунда через шесть месяцев; дополнительные секунды добавляются (или, возможно, удаляются) из UTC, чтобы синхронизировать его с вращением Земли.
МСВЗ распространяется на несколько организаций, которые вносят вклад в его научную работу.
Например, вы можете подписаться на Бюллетень A от МСВЗ, который представляет собой еженедельное уведомление с точными подробностями о параметрах ориентации Земли.
Бюллетень А рассылается обсерваторией ВМС США.
Им необходимо знать точную ориентацию Земли под спутниками GPS, чтобы они могли обеспечить точное позиционирование.
Третий ответ: откуда обсерватория ВМС США знает, что его атомные часы работают хорошо?
Эта информация поступает из международного бюро мер и весов в Париже, которое поддерживает глобальный стандарт UTC.
Как МБМВ определяет, что такое UTC?
МБМВ собирает измерения времени из национальных лабораторий времени по всему миру и использует эти измерения для определения официального UTC.
Периодически они рассылают Циркуляр Т, в котором содержится информация о расхождениях между официальным UTC и UTC из различных национальных лабораториях времени.
МБМВ отвечает за поддержание международной системы единиц, которая определена Генеральной конференцией по мерам и весам.
ГКВМ — международная договорная организация, созданная Метрической конвенцией 1875 года.
UTC — это реализация единицы времени в системе СИ, основанная на квантовых измерениях атомов цезия.
Откуда взялось это магическое число около 9,2 ГГц?
В 1955 году Луи Эссен (справа) и Джек Пэрри (слева) построили первые атомные часы на основе цезия.
Текущее определение секунды получено в результате калибровки этих часов.
До появления атомных часов определение секунды основывалось на астрономии, поэтому Эссену и Парри потребовалась помощь астрономов, чтобы выяснить, насколько быстро тикают их часы в соответствии с существующим стандартом времени.
Им помогли астрономы обсерватории ВМС США.
Это работало так: Уильям Марковиц измерял время, глядя на небо, а Луи Эссен измерял время, глядя на свои атомные часы, и чтобы сопоставить свои измерения, они оба слушали радиосигнал времени WWV, транслируемый национальным бюро стандартов в Вашингтон
Этот проект занял 3 года, 1955 - 1958 гг.
Марковиц измерял «эфемеридную секунду».
В 1952 году Международный астрономический союз изменил определение времени так, что оно основывалось не на вращении Земли вокруг своей оси, а на орбите Земли вокруг Солнца.
В 1930-е годы они обнаружили, что вращение Земли не совсем равномерное: оно то замедляется, то слегка ускоряется.
Часы теперь были точнее вращения Земли, поэтому эфемеридная секунда стала новым, более точным стандартом времени.
Эфемеридная секунда основана на астрономической эфемериде, которая представляет собой математическую модель Солнечной системы.
Стандартные эфемериды были созданы Саймоном Ньюкомбом в конце 1800-х годов.
Он собрал огромное количество исторических астрономических данных для создания своей математической модели.
Он оставался стандартом до середины 1980-х годов
Вот фотография Саймона Ньюкомба.
Он красивый викторианский джентльмен.
Где он работал?
В обсерватории ВМС США!
(и офис морского альманаха США)
Теперь у меня закончились слои: до этого момента часы устанавливались проще, наблюдая за звездами, пересекающими небо.
Итак, подводя итог моему разговору, откуда мой компьютер берёт время?
Он не получает его из Королевской Гринвичской обсерватории!
Комментарии (22)
dopusteam
06.10.2023 05:48+8Какой то сложный у вас формат, с перечислением слайдов и переводом текста с них :)
adeshere
06.10.2023 05:48+2МБМВ собирает измерения времени из национальных лабораторий времени по всему миру и использует эти измерения для определения официального UTC.
Злые языки поговаривают, что последнее время (примерно с 1988 года) за UTC следит не Международное бюро мер и весов, а Международная служба вращения Земли. А также, что сейчас сигналы точного времени можно получать не только от GPS, но и еще нескольких ГНСС-систем (хотя первую такую систему действительно
создали США
причем еще на заре космической эры
В статье для Хабра имхо стоило бы это упомянуть. А также я бы предложил убрать некоторые картинки под спойлер, так как здесь некоторые посетители умеют читать довольно серьезные тексты, а не только лишь комиксы. Хотя это дело вкуса, конечно...
bel1k0v Автор
06.10.2023 05:48+1Спасибо, спишу на оформление автора, я стараюсь сохранять стилистику. Мне тоже не очень нравится оформление (лучше видео, чем презентация) - рискнул в качестве эксперимента, это и на HN отметили. Информация ценная на мой взгляд, захотелось это зафиксировать.
adeshere
06.10.2023 05:48Если будете править статью, то у меня еще одно пожелание: мой Хром почему-то показывает некоторые картинки дважды (одно и то же фото на двух слайдах с разными подписями). На докладе это уместно, а вот в тексте смотрится странно. А нельзя ли из них
что-то вроде гифки-устроить, или еще как-нибудь оптимизировать?
Но скажу честно: я сам этого не умею, возможно предложение технически глупое. Но у меня Хром старый, может это только у меня такой глюк.
bel1k0v Автор
06.10.2023 05:48Там действительно они повторяются - это не баг, это фича. Из плюсов, они не более 40Кб
vadimr
06.10.2023 05:48+7Американский стиль изложения, рассчитанный на альтернативно одарённых людей, странно смотрится при изложении технического вопроса на русском языке.
Ну и по сути, конечно, GPS приёмник сам по себе никак не является эталонными часами. Он может использоваться для синхронизации эталонных часов.
Никакого “времени UTC” в строгом смысле не существует. То, про что пытается рассказать автор – это эталон времени UTC(USNO). В России, например, используется государственный эталон UTC(SU) на основании часов в Пущино. Разница между ними составляет до нескольких десятков наносекунд, просто потому что нет способа точнее синхронизировать географически удалённые часы.
bel1k0v Автор
06.10.2023 05:48Вроде как ГЛОНАСС прекратили поддержку UTC(SU)?
vadimr
06.10.2023 05:48+2ГЛОНАСС не может основываться ни на каком другом времени, кроме UTC(SU), так как его часы выставляются из России, государственный эталон времени UTC в которой как раз и называется UTC(SU). А ГЛОНАСС с 2027 года прекращает использовать советскую шкалу времени UTS(SU), что является чисто номинативным соглашением. Тут не надо путать UTC и UTS.
По-простому говоря, ко времени в сообщениях ГЛОНАСС с 1 января 2027 года прибавят некоторое количество секунд, чтобы оно по своей шкале соответствовало времени в сообщениях GPS, и конечные потребители меньше парились с совместной обработкой. Но эталоны времени всё равно разные.
bel1k0v Автор
06.10.2023 05:48+1UTC - мировой, UTS - наш (советский). Идея с 2027 использовать единую шкалу во всём Мире, почему номинативное?
Там не некоторое, а вполне конкретное: 1 секунда, если я правильно понимаю.
vadimr
06.10.2023 05:48+5Действительно, с 2027 года будет использоваться единая шкала времени UTC во всём мире (а точнее, во всех навигационных системах). Но шкала – это ещё не всё. Эту шкалу необходимо приложить к какому-то эталону времени. И вот сами эти эталоны в разных странах разные, что предопределено, кроме чисто технических проблем, также и фундаментальным положением теории относительности о невозможности точной синхронизации времени в удалённых друг от друга точках пространства (и вдобавок в гравитационном поле). И технически, и фундаментально мы в Питере можем синхронизировать часы гораздо точнее с Москвой, чем с Вашингтоном. Поэтому у американцев своё время UTC, а у нас своё. Но для обычного компьютерного времени это неважно, погрешность компьютерных часов слишком большая, чтобы это заметить.
bel1k0v Автор
06.10.2023 05:48Наверное, всё-таки небольшая погрешность. Зависит ещё от того, какое железо, моё текущее американско-китайского производства скорее всего обращается к Вашингтону.
vadimr
06.10.2023 05:48+2Оценку погрешности времени на своём компьютере можно получить с помощью клиента ntp. Например, в Linux – командой
ntpq -p. Поле offset показывает разницу во времени между локальным компьютером и вышестоящим сервером в миллисекундах и их долях.Обычно там вы можете увидеть величины порядка 0.1–0.2 миллисекунд, то есть 100-200 микросекунд. А разница между московским и вашингтонским эталоном времени составляет, например, 10 наносекунд. Такого и поля-то для отображения в вашем компьютере нет.
Поэтому для целей синхронизации через ntp неважно, где эталон. И разные первичные серверы ntp привязаны к разным эталонам. Например, сервер ntp.psn.ru привязан к первичному эталону UTC(SU) (но я не рекомендовал бы его использовать, он периодически не работает; если вообще ещё функционирует).
AleksandrRd
06.10.2023 05:48+2Американский стиль изложения, рассчитанный на альтернативно одарённых людей, странно смотрится при изложении технического вопроса на русском языке.
Автор изначальной презентации возможно юморил на подготовленную аудиторию или это был какой-то короткий ответ в ранее начавшейся дискуссии.
Но автор этой публикации (переводчик) довел текст до абсурда грубым компьютерным переводом, без малейшей попытки осмыслить и понять что получилось....стоечных часов с цезиевым лучом...
Эти блестящие цилиндры - фонтаны рубидия
Часы теперь были точнее вращения Земли, поэтому эфемеридная секунда стала новым, более точным стандартом времени.
....Вторая эфемерида основана на астрономической эфемериде, которая представляет собой математическую модель Солнечной системы.
Какая такая вторая эфемерида ?
Это в надписи «Petro primo Catharina secunda» на Медном всаднике second означает вторая. А здесь строкой выше была "эфемеридная секунда" и это было технически осмысленно.
Все таки технический перевод должен делать человек знакомый с терминологией вопроса, а лучше и с технической стороной вопроса, чтобы не делать из цезиевых и рубидиевых стандартов частоты "лучи и фонтаны".bel1k0v Автор
06.10.2023 05:48Речь не про стандарты, а про атомные часы. Предложите свою интерпретацию в части "лучей и фонтанов". У меня не вышло, но это легко исправить.
AleksandrRd
06.10.2023 05:48Речь не про стандарты, а про атомные часы.
Стандарт это не только нормативный документ. Я поэтому и написал выше, что технический переводчик должен быть в теме.
Посмотрите, например, из чего состоит "ГЭТ 1-2022.Государственный первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени", на который выше дали ссылку.
А потом объясните разницу между термином "атомные часы" и термином "стандарт частоты и времени".bel1k0v Автор
06.10.2023 05:48Подождите, мы 2 слова пытаемся исправить или мои компетенции проверить? Я не специалист по времени (хотя в какой-то степени да), я могу что-то не знать - да. Я спросил у вас как вы бы перевели, если уж в "теме". С фонтанами вроде бы разобрались, остались "лучи". Ваши предложения?
AleksandrRd
06.10.2023 05:48-1Подождите, мы 2 слова пытаемся исправить или мои компетенции проверить?
Статья изначально не заслуживала того, чтобы её переводить и тащить на Хабр. Это просто некий быстрый ответ в продолжение какой-то дисскуссии и во втором абзаце у вас впрямую это написано.
Соответственно был и подход к начальному изложению.
2. Тут не два слова править надо, а переписывать целиком. Иначе "точная ориентация Земли под спутниками GPS" может перевернуться.
bel1k0v Автор
06.10.2023 05:48+1Т.е. вам нечего предложить. Жаль. Переписывать смысла нет, т.к. это перевод, об ошибках можно сообщать лично. Их не так много. Вместо брызжания слюной, было бы куда продуктивнее и полезнее использовать софт скиллы, а не включать "душнилу" (вы выиграли это звание, определённо). Кстати, вы можете попробовать ещё раз.
Интерес в этой статье мне представляют другие вещи, а не точность формулировок (хотя смысл не нарушен, неточность перевода это не грубая ошибка, тут таких публикаций больше половины). Ваша точка зрения само собой имеет место быть и я её учту в будущем, но сейчас это не имеет значения.
Вы можете написать об этом самостоятельно или стать соавтором. Что вам мешает?
vindy123
06.10.2023 05:48+3Ну, если играть в кто кого передушнит, там внутри буквально фонтаны рубидия.
AleksandrRd
06.10.2023 05:48Ну, если играть в кто кого передушнит, там внутри буквально фонтаны рубидия.
Можно конечно и подушнить, а можно и почитать статью на Хабре Как это устроено: атомные часы, где про эти фонтаны неплохо написано.
И главное что никто не путает физическое явление с предметом - "блестящим цилиндром" .
Zara6502
Не важно, главное чтобы у всех время совпадало.