Bilgisayarım zamanı nereden alıyor?

 (dotat.at)
5 puan yazan GN⁺ 2023-10-06 | 1 yorum | WhatsApp'ta paylaş
  • Bilgisayar saati genellikle NTP ile başlar, ancak bunun arkasında referans saatler, GPS, ABD Deniz Gözlemevi ve uluslararası zaman standardına uzanan uzun bir tedarik zinciri vardır
  • stratum 1 NTP sunucuları, MSF ve DCF77 gibi radyo sinyallerini ya da GPS alıcılarını referans saat olarak kullanır; pratikte GPS yaygın bir kaynaktır
  • GPS zamanının kaynağı Colorado'daki Schriever Space Force Base, US Naval Observatory Alternate Master Clock ve Washington DC'deki US Naval Observatory'ye kadar uzanır
  • UTC, atom saati zamanı ile Dünya'nın dönüşünü eşleştirmeye yönelik bir standarttır; IERS'in Bulletin C'si ve BIPM'in Circular T'si artık saniyeleri ve resmî UTC farklarını yönetir
  • Saniyenin mevcut sezyum tabanlı tanımı, 1955~1958 arasında Louis Essen ile Jack Parry'nin atom saati, William Markowitz'in astronomik gözlemleri ve WWV radyo zaman sinyallerini bir araya getiren kalibrasyon çalışmasından gelir

NTP ile başlayan zaman hiyerarşisi

  • Bir bilgisayarın zamanı nereden aldığına verilebilecek en kısa cevap NTP'dir
  • Ancak NTP sunucuları da zamanı kendileri üretmez; kaynağı takip ettiğinizde birden çok katman ortaya çıkar
  • NTP, zamanı stratum yapısıyla dağıtır
    • stratum 3 NTP sunucuları zamanı stratum 2 NTP sunucularından alır
    • stratum 2 NTP sunucuları stratum 1 NTP sunucularını referans alır
    • stratum 1 NTP sunucuları zamanı doğrudan bir referans saatten alır
  • Referans saat, Birleşik Krallık'taki MSF ya da Almanya'daki DCF77 gibi bir radyo sinyali olabilir, ancak çoğu durumda kaynak büyük olasılıkla bir GPS alıcısıdır

GPS zamanı ve ABD Deniz Gözlemevi

  • GPS zamanının kaynağını izlerseniz yol Colorado'daki Schriever Space Force Base'e çıkar
  • Schriever'de birçok çok gizli uydu ve ilgili görev bulunduğundan yakına gidip iyi fotoğraflar çekmek zordur
  • Tesiste US Naval Observatory Alternate Master Clock bulunur
  • Bu yedek ana saat, zamanı Washington DC'deki US Naval Observatory'den alır

USNO'nun zamanı tutturduğu üç temel

  • Atom saatleri

    • US Naval Observatory'nin ilk temeli çok sayıda atom saatidir
    • Raf tipi sezyum ışın saatleri, hidrojen maser içeren siyah kutular ve rubidium fountains kullanılır
    • USNO, atom saatlerine ayrılmış ayrı bir binaya sahip olacak kadar çok sayıda saat barındırır
    • Apple Maps'te USNO kampüsünün ortasında büyük bir inşaat alanı görülüyordu ve bunun yeni saat binası olduğu doğrulandı
    • Saat doğruluğundaki temel sınırlayıcı etken, sıcaklık ve nem gibi çevresel kararlılıktır; yeni bina güçlü iklimlendirme sistemleriyle donatılacaktır

  • Dünya'nın dönüşü bilgisi

    • İkinci temel, UTC'nin atom saati zamanı ile Dünya'nın dönüş zamanı arasında bir uzlaşma olmasıdır
    • USNO bu ilgili bilgiyi, merkezi Paris Gözlemevi'nde olan uluslararası Dünya dönüş hizmeti IERS'ten alır
    • IERS, yılda iki kez Bulletin C yayımlayarak 6 ay sonra artık saniye olup olmayacağını bildirir
    • Artık saniyeler, UTC'yi Dünya'nın dönüşüyle uyumlu tutmak için eklenebilir ya da çıkarılabilir
    • IERS Bulletin A, Dünya yönelim parametrelerine ilişkin hassas bilgileri içeren haftalık bir bültendir ve US Naval Observatory tarafından gönderilir
    • GPS'in hassas konum sağlayabilmesi için uyduların altındaki Dünya'nın yöneliminin doğru bilinmesi gerekir

  • Atom saatlerinin doğrulanması

    • Üçüncü temel, USNO'nun atom saatlerinin düzgün çalışıp çalışmadığını doğrulayan bilgidir
    • Bu bilgi Paris'teki BIPM'den gelir; BIPM dünya genelindeki standart UTC'yi korur

BIPM, UTC ve SI saniyesi

  • BIPM, dünyanın dört bir yanındaki ulusal zaman laboratuvarlarının zaman ölçümlerini toplayarak resmî UTC'yi belirler
  • Düzenli olarak yayımlanan Circular T, resmî UTC ile her ülkenin zaman laboratuvarındaki UTC arasındaki uyumsuzluk bilgilerini içerir
  • BIPM ayrıca uluslararası birim sistemi SI'ın sürdürülmesinden de sorumludur
  • SI, CGPM tarafından tanımlanır; CGPM, 1875 Metre Sözleşmesi ile kurulmuş uluslararası bir antlaşma kuruluşudur
  • UTC, sezyum atomunun kuantum ölçümüne dayanan SI zaman biriminin uygulanmış hâlidir
  • Saniyenin mevcut tanımındaki yaklaşık 9.2GHz değeri, ilk sezyum atom saatlerinin kalibrasyonundan gelir

Sezyum atom saatleri ile astronomik saniye arasındaki bağlantı

  • 1955'te Louis Essen ve Jack Parry ilk sezyum atom saatini yaptı; saniyenin bugünkü tanımı bu saatin kalibrasyonundan gelir
  • Atom saatlerinden önce saniye astronomiye dayanıyordu; bu yüzden Essen ve Parry, atom saatinin mevcut zaman standardına göre ne kadar hızlı tıkladığını belirlemek zorundaydı
  • Bu bağlantı çalışmasına US Naval Observatory'deki astronomlar da katıldı
    • William Markowitz gökyüzünü gözlemleyerek zamanı ölçüyordu
    • Louis Essen atom saatine bakarak zamanı ölçüyordu
    • İki ölçümü eşleştirmek için ikisi de Washington DC'deki National Bureau of Standards tarafından yayımlanan WWV radyo zaman sinyalini dinliyordu
    • Bu çalışma 1955~1958 arasındaki 3 yıl boyunca sürdü
  • Markowitz'in ölçtüğü şey ephemeris second idi
    • 1952'de Uluslararası Astronomi Birliği, zaman tanımını Dünya'nın dönüşüne değil, Dünya'nın Güneş çevresindeki yörüngesine dayandıracak şekilde değiştirdi
    • 1930'larda Dünya'nın dönüşünün tamamen sabit olmadığı, az da olsa yavaşlayıp hızlandığı keşfedildi
    • Saatler Dünya'nın dönüşünden daha hassas hâle geldikçe ephemeris second daha hassas yeni zaman standardı oldu
  • ephemeris second, Güneş Sistemi'nin matematiksel modeli olan ephemeris'e dayanır
    • Standart ephemeris, Simon Newcomb tarafından 1800'lerin sonlarında oluşturuldu
    • Newcomb, devasa tarihsel astronomi verilerini toplayarak matematiksel bir model kurdu
    • Bu model 1980'lerin ortasına kadar standart olarak kaldı
  • Simon Newcomb da US Naval Observatory ve US nautical almanac office'te çalıştı
  • Daha eski dönemlerde saatleri ayarlamak için yıldızların gökyüzündeki geçişini gözlemleme yöntemi daha doğrudandı
  • Bilgisayar zamanının kaynağı Royal Greenwich Observatory değildir

İlgili okumalar

1 yorum

 
GN⁺ 2023-10-06
Hacker News yorumları

  • Zaman tutmayla ilgili olarak NIST Randomness Beacon da var: https://csrc.nist.gov/projects/interoperable-randomness-beac...
    Bu prototip, her 60 saniyede bir 512 bitlik bloklar halinde tüm entropi bit dizisini üretip yayımlıyor; her değere sıra numarası, zaman damgası ve imza ekleniyor, ayrıca önceki değerin hash'i de dahil edilerek değerler zincirleniyor.
    Burada “zamanı blockchain'e koymak” diye bir şaka vardı; NIST zaten buna benzer bir şey yapıyor sayılır.

    • Bu bir blockchain değil, daha çok tek yazarlı Merkle DAG'ına yakın.
      Konsensüs gerekmiyor; tek yazarı olan bir Git deposuna benziyor.
    • Bunun nerede kullanıldığına dair örnekleri merak ediyorum.
      Herkese açık uzun rastgele sayı dizilerini zincire koymanın, bir olayın belirli bir zamandan önce gerçekleşmediğini kanıtlamak dışında neden faydalı olduğunu pek anlamıyorum.
    • Bunu neden P2P rastgele sayı sisteminin kökü olarak kullanmadıklarını hep merak etmişimdir.
      Değişmeyecek birkaç anahtara sahip güvenilir bir zaman kaynağı varsa ve herkes bunu yeniden iletebiliyorsa epey faydalı olabilir gibi.
      Manuel yapılandırma olmadan en yakındaki telefondan ya da bilgisayardan zamanı alan sıfır yapılandırmalı saatler de mümkün hale gelebilir.

  • Bilgisayarın zamanı otomatik olarak eşitlemesini kapatırsanız, zamanın ne kadar hızlı drift ettiğini görebilmek şaşırtıcı.
    Şu an ana masaüstüm 1,7 saniye ileride; muhtemelen birkaç haftadır saatini güncellememiştir.
    Yine de bu çok kötü sayılmaz; başka sistemler çok daha fazla sapabilir.
    Neden NTP ile otomatik ayarlamıyorum derseniz, drift hızını görmek isteyebilirim, çalışan servis sayısını olabildiğince azaltmak isteyebilirim, önümdeki Ethernet switch'in fazla yanıp sönmemesini isteyebilirim ya da saat ciddi biçimde şaştığında nelerin bozulacağını düşünmek isteyebilirim.
    Sonuçta cevap “ben öyle istediğim için”; birçok bilgisayarın dahili saati ya da kristali hiç de hassas değil.

    • Kristal hatası genelde yaklaşık 20ppm olur.
      Bir haftada 20ppm'e göre yaklaşık 12 saniye sapabilir.
      Anakartta muhtemelen güç kesildiğinde de zamanı tutan bir CR2032 vardır.
      Kristal örneği: https://www.digikey.com/en/products/filter/crystals/171?s=N4...
    • Ayrıntıya girmek zor, ama bazı IoT ürünlerinde NTP başarısız olursa tüm cihazlar yavaş yavaş geride kalacak şekilde tasarlanmıştı.
      NTP düzeltildiğinde zaman ileri sıçrayıp “aynı anı iki kez yaşamak” yerine algılanan zamanda bir boşluk oluştuğu için bu tasarımı sevmiştim.
      Bu yüzden, hız göstergelerinin bilerek biraz yüksek göstermesi gibi, kristallerin de bilgisayarın geleceğe kaymasını önlemek için bilerek biraz yavaş yapıldığını düşünmüştüm.
    • Yaklaşık 40 gün önce bir mini PC'yi ev sunucusu olarak kurarken Fedora Server'ın varsayılan olarak NTP senkronizasyonunu yapılandırmadığını bilmiyordum.
      2 haftada 30 saniyelik drift birikti ve Prometheus uyarı verdi; ama başta bunun her şeyi tek düğüme yüklediğim için çıkan bir uyarı olduğunu yanlış tahmin ettim.
      Metrikleri sorgularken drift yüzünden hata aldığımı görünce sunucu ve dizüstünde date +'%s' çıktısını karşılaştırdım; fark 30 saniyenin epey üzerindeydi.
    • Wikipedia'ya göre tipik kristal RTC doğruluğu ±100~±20ppm, yani günde 8,6~1,7 saniye düzeyinde.
      Sıcaklık telafili RTC IC'leri 5ppm'in altına da inebilir ve pratikte deniz kronometrelerinin geleneksel işi olan astronomik seyir yapmaya yetecek kadar iyidir.
      2011'de çip ölçekli atom saati çıktı; çok daha pahalı ve daha fazla güç tüketiyor ama zamanı 50ppt içinde tutuyor.

  • İlginç bir açıklama ama bu format bilgi aktarmak için fazla kullanışsız
    Slaytları kaldırıp tutarlı paragraflar hâlinde yeniden yazdıktan sonra yalnızca önemli görselleri yardımcı materyal olarak tekrar eklemek daha iyi olurdu gibi geliyor

    • Birisi çevrimdışı bir sunum yaptıktan sonra çevrimiçi olarak yapılabilecek işlerin birkaç aşaması var
      Sunum yaptığını duyurmak, kayıt videosunu yüklemek, slaytları açıklama olmadan PDF vb. olarak koymak, slaytları bir HTML sayfasına yerleştirip konuşmacının söylemiş olabileceği şeyleri eklemek ve son olarak tamamını paragraf biçiminde bir yazı olarak yeniden yazmak
      Burada 1’den 4’e kadar yapılmışken 5’in yapılmadığından şikâyet etmek, epey büyük bir ek iş istemek anlamına geldiği için pek laf etmek zor; zaten sunumu okunabilir bir biçimde yayımlamış olmaları bile takdir edilesi
      Mobilde, özellikle ilk sürümün okunmasının zor olduğuna katılıyorum ama “notlandırılmış sunum” formatının kendisi kötü değil
      Örneğin https://idlewords.com/talks/ içindeki https://idlewords.com/talks/superintelligence.htm, https://noidea.dog/talks içindeki https://noidea.dog/impostor, https://simonwillison.net/tags/annotatedtalks/ içindeki https://simonwillison.net/2022/Nov/26/productivity/ gibi örnekler var; CSS’i biraz ayarlayıp görselleri sağa almak gibi çözümlerle okunması daha kolay hâle gelebilir
    • Okunması gereken cümlelerden önce görselin geldiği düzen özellikle kafa karıştırıcıydı
      “Burada bir NTP paketi resmi var” dedikten sonra masada oturan bir adam fotoğrafının gelmesi gibi
    • Gerçek sunum videosunu izlemek çok daha iyi: https://ripe86.ripe.net/archives/video/1126/
    • Bu formatı ilk kez gördüm ama meraklı birinin belirli bir konunun tavşan deliğine düşme sürecine epey benziyor
      Hoşuma gitti
    • Bilinç akışı gibi okunan eğlenceli bir yazıydı

  • Pek çok cihazda ortak kullanılan bir kaynak olan NTP Pool da anılmaya değer
    Gönüllüler tarafından işletilen bir NTP sunucuları grubu ve özellikle açık kaynak ekosistemindeki cihazlarda sıkça tercih ediliyor
    Microsoft, Apple ve Google kendi zaman sunucularını işletiyor ama bunların dışındaki çoğu şey için NTP Pool harika bir kaynak: https://www.ntppool.org/en/

    • Bir dönem hatalı bir Snapchat iOS sürümü yüzünden NTP Pool’un fiilen DDoS’a uğradığı olayı hatırlatıyor: https://community.ntppool.org/t/recent-ntp-pool-traffic-incr...
    • Bir süre RIPE NCC’nin GPS senkronizasyonlu PCI kartını kullanarak havuza katılmıştım
      Eğlenceliydi ama makine odası ortamında dome anteni sürekli bağlı tutmak zordu
      Özel kablolardan hoşlanmıyordum; çatı erişimi de güvenlik ve sızıntı açısından baş ağrısıydı
      Bugünlerde rubidyum saatler de oldukça ucuz
      Şu anda Raspberry Pi ile ev ofisi penceremin dışındaki GPS görünürlüğünü ve kullanılabilirliğini ölçen Bert Hubert’in GPS drift/kullanılabilirlik projesine katılıyorum; bu çok daha eğlenceli

  • Ölçüm cihazının ya da ölçüm yönteminin referans maddeden daha hassas, kararlı ve güvenilir hâle geldiği anlar ilginçtir
    Ve birileri, çoğu zaman tek bir kişi, sonunda bunu keşfeder ya da bazı durumlarda bunu bizzat mümkün kılar
    Efemeris saniyesi, Güneş Sistemi’nin matematiksel modeli olan efemerise dayanıyordu; standart efemeris, Simon Newcomb’ın 1800’lerin sonunda büyük miktarda tarihsel astronomi verisini derleyerek oluşturduğu modeldi ve 1980’lerin ortalarına kadar standart olarak kaldı
    1952’de Uluslararası Astronomi Birliği, zamanı Dünya’nın dönüşüne göre değil, Dünya’nın Güneş etrafındaki yörüngesine göre tanımlayacak şekilde değiştirdi; çünkü 1930’larda Dünya’nın dönüşünün tamamen tekdüze olmadığı, az da olsa yavaşlayıp hızlandığı keşfedilmişti
    Saatler artık Dünya’nın dönüşünden daha hassas hâle gelmişti ve efemeris saniyesi yeni, daha hassas zaman standardı olmuştu

    • Lisede bunu öğrendiğimi hatırlıyorum ama daha önce gerçekte hangi 1 saniye uzunluğunun kullanıldığını merak ediyorum
      Dünya’nın dönüşü temel alınıyorsa Newcomb’ın topladığı “büyük miktarda tarihsel astronomi verisi” hangi verilerdi?
      Zamanla değişen yalnızca Dünya’nın dönüş hızını temel alarak zamanın uzunluğu nasıl güvenilir biçimde yakalanıp saklanabiliyordu, merak ediyorum; muhtemelen başka doğal olaylarla karşılaştırılmış verilerdi

  • Big Time’a fazla bağımlı olmamak için, topluluk tarafından sürdürülen ve demokratikleştirilmiş bir zaman izleme standardına ihtiyaç olduğunu düşünüyorum

    • Aslında zaten neredeyse böyle bir yapı değil mi?
      True Time™ fiilen dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarlarda bulunan onlarca atom saatinin ortalaması alınarak belirlendiği için, bundan daha “topluluk tarafından sürdürülen” ve “demokratikleşmiş” bir yapıya yaklaşmak zor görünüyor
    • Yazıyı ve bu yorumu görünce, temel zaman tutma mekanizmasına yönelik örgütlü bir saldırının nasıl etkileri olacağını merak ettim
      Epey yedeklilik ve mutabakat var gibi görünüyor ama hangi sistemlerin çökeceğini, sorunların hangi zaman çizelgesinde ortaya çıkacağını ve nasıl toparlanılacağını merak ediyorum
    • Açık bir gece gökyüzü ve modern bir telefon kamerasıyla saati kalibre etmek de mümkün olabilir gibi geliyor
      Saniye düzeyinde doğruluk da saçma bir beklenti olmayabilir, ama kalibrasyon gerçekçi olmayacak kadar uzun sürebilir

  • DARPA, Robust Optical Clock Network (ROCkN) programını finanse ediyor
    Bu programın hedefi, boyut-ağırlık-güç (SWaP) açısından düşük, GPS atom saatlerinden daha iyi doğruluk ve holdover performansına sahip, laboratuvar dışında da kullanılabilen optik atom saatleri yapmak
    Büyük bulut sağlayıcılarının çoğu zamanı GPS’ten alıyor, ancak GPS olmadığında da doğru zamanı koruyabilen Open Compute Time Card sınıfı ekipmanları konuşlandırmış durumda
    https://www.darpa.mil/news-events/2022-01-20

  • Elinizde bir Raspberry Pi varsa ve doğrudan Stratum 1 NTP sunucusu işletmek istiyorsanız şu yazı var: https://austinsnerdythings.com/2021/04/19/microsecond-accura...

    • NTP amacıyla eski kartlar yerine Raspberry Pi 4 kullanmak daha iyi olur
      Eski kartlarda Ethernet portu USB hub’ın arkasında olduğu için ağda milisaniye düzeyinde paket zamanlama jitter’ı oluşur ve mikrosaniye düzeyinde NTP doğruluğu elde etmek zordur
      İşi daha eğlenceli hâle getirmek isterseniz, Raspberry Pi’yi yalıtımlı bir kutuya koyup CPU yükü vererek sıcak tutabilir, onu fırın dengelemeli kristal osilatör gibi kullanabilirsiniz: https://blog.ntpsec.org/2017/03/21/More_Heat.html
    • Zamanı doğrudan GPS’ten alıyorsanız bu bir Stratum 0 sunucusudur
      Stratum 1 sunucu, zamanı Stratum 0 sunucudan alan sunucu anlamına gelir

  • Slaytların çoğu GPS veya atom saati gibi zaman ölçümünün fiziğini ele alıyor
    Bu başlı başına ilginç, ancak bilgisayarımın güncel zamanı nasıl aldığını anlamak için “evdeki bir bilgisayar, uzaktaki zaman sunucusundan gönderilen paketin gecikmesini nasıl ölçer?” sorusu daha ilgili
    Birden fazla gidiş-dönüş süresini ölçüp ortalamasını gecikme olarak mı alıyor; belirli bir gidiş-dönüş sırasında aniden tıkanıklık oluşursa ne oluyor gibi sorular, fiziksel sorulardan daha gizemli geliyor

  • Hangi zaman kaynağını kullandığınıza dikkat etmek gerekir
    Yaklaşık 10-15 yıl önce sunucularımızdan biri tick.usno.navy.mil ve tock.usno.navy.mil kullanacak şekilde ayarlanmıştı; Navy’nin yayımladığı zamanda bir “sorun” vardı
    Bir gecede birkaç lisans sunucusu kimlik doğrulaması yapamaz hâle geldi ve sisteme erişemez olduk
    SSH’nin de birkaç dakika içinde doğru zamana ihtiyaç duyduğunu biliyordum; aynı binadaki başka bir ofisten yerel olarak oturum açıp zaman uyuşmazlığını kontrol ettik ve zaman sunucusu ile senkronizasyon yöntemini değiştirerek çözdük

    • Bazı şeyleri yanlış hatırlıyor gibisiniz
      SSH, çok kısa ömürlü SSH sertifikaları kullanmıyorsanız zamanla hiç ilgilenmez