网络授时服务的过去与未来
网络授时服务的过去与未来
朱兆中
2022年4月
对于重视时间观念的人,准确的时间很重要。而对于特定行业或用户,稳定和精准的时间信号来源更是必需。很多网络服务背后亦需要精准的时间作爲基础,否则随时可能无法正常运作。
自1883年天文台成立以来,提供时间服务是天文台的主要职责之一。多年来,时间科技不断演变。在守时技术上,早年天文台以带有精确刻度安装的小型望远镜所组成的中星仪观测星体来校准时间,随后在不同年代先后使用摆钟、石英钟,及至1980年开始采用铯原子钟作爲时间频率基准。在授时技术方面,从最初使用时间球来发布时间,及后还有无线电广播,到1999年开始利用网络时间伺服器来提供授时服务。
1980年是香港时间服务的重要里程碑,当年天文台开始利用铯原子钟作爲时间频率基准,以铯同位素铯133的原子共振频率标准来推算1秒,并提供时间量度标准。原子钟爲网络时间伺服器提供稳定频率信号,维持香港标准时间,准确度达每日0.01 微秒或10-8秒以内。天文台亦利用全球定位系统共视方法,向国际度量衡局提供天文台的原子钟时间数据,参与订定协调世界时〔Coordinated Universal Time,简称UTC〕。
究竟网络时间服务是什么呢? 天文台设置时间伺服器让电脑用户校对,域名为“stdtime.gov.hk”。2012年推出新的域名”time.hko.hk”爲IPv6用户提供服务。网络用户均可利用这两个域名,通过网络时间协议 (Network Time Protocol,简称NTP)协定校对其网络设备的时钟。
NTP是常用的网络协定,让网络设备可通过指定的网络时间伺服器获得准确的时间以校准内置的时钟。视乎网络质素及速度,准确度可达至几毫秒。自1985年发布以来,至今被广泛使用。
网络技术发展迅速,网络服务更如雨后春笋。近年使用网络时间伺服器的客户数目及其服务需求急增,天文台爲此升级了网络元件和时间伺服器。在2021年透过网络时间协议 使用天文台授时服务的次数超过910亿。要知道怎样使用这项服务,可浏览天文台「网络时间服务」网页。
随著互联网科技继续进步,可以预期网络时间服务使用量会持续增长。天文台会继续留悥最新发展及致力确保提供精准及稳定的授时服务。为优化网络授时服务作准备,天文台将于2022年年中改用新的域名“stdtime.hko.gov.hk”,并会取缔一些已式微的时间协议,善用资源及进一步改善授时服务效率。

图一 由铯原子钟组成的香港天文台授时系统(左上:主铯原子钟;右上:备用铯原子钟;右下:数台网络时间伺服器) 。
参考资料:
[1] NTP Project: https://www.ntp.org/index.html
[2] BIPM: Towards a new definition for the second
[1] NTP Project: https://www.ntp.org/index.html
[2] BIPM: Towards a new definition for the second