Pour résoudre ces problèmes on peut synchroniser toutes les machines sur le temps officiel. Dans ce qui suit on explique ce qu'est le temps, son utilisation et comment synchroniser les stations avec le protocole NTP.
Pour mesurer le temps il faut disposer d'une échelle de temps, d'une origine sur cette échelle, et d'un intervalle de temps qui servira d'unité. Toute série d'évenements reproductibles peut servir d'échelle de temps. L'astronomie nous en fournit plusieurs: rotation de la terre sur elle-même ou autour du soleil.
Une fois définie une échelle de temps, on attend d'elle des propriétés spécifiques permettant de faire des travaux scientifiques.
Si on prend comme oscillateur la rotation de la terre sur elle-même, on
s'apercoit que cette rotation n'est pas uniforme sur quelques jours, ce qui
conduit à l'élaboration du temps solaire moyen basé sur
un soleil moyen fictif dont les passages au méridien sont
séparés par des intervalles égaux subdivisés en
périodes de 24 heures ou 86400 secondes.
Le temps solaire moyen du point de l'observatoire de Greenwhich
augmenté de 12 heures est appelé temps universel (TU). Or ce temps
universel n'est pas à son tour uniforme à cause de diverses
irrégularités physiques dont le déplacement des pôles.
On aboutit à un temps universel corrigé nommé TU2.
Si on prend comme oscillateur la rotation de la terre autour du soleil, on définit un temps appelé temps des éphémérides (TE). Ce temps est connu avec moins de précision que TU, mais a l'avantage d'être plus uniforme.
Ces temps obtenus sont différents; la seconde universelle n'est pas la même que la seconde des éphémérides.
Depuis 1955 avec l'apparition des horloges atomiques on s'est apercu de la dérive des secondes définies au moyen des horloges naturelles. On utilise maintenant des oscillateurs artificiels plus précis que sont les horloges à quartz et les horloges atomiques. Celles-ci sont utilisées plus comme étalon de fréquences ou garde temps que comme mesure directe du temps. Les horloges à quartz sont des oscillateurs mécaniques basés sur la vibration d'un cristal de quartz taillé suivant une certaine forme. Deux cristaux de quartz ne sont jamais taillés de la même manière et ne sont donc pas exactement tous à la même fréquence. Les horloges atomiques sont elles basées très schématiquement par la fréquence émise lors du changement de transition d'un atome de gaz excité. Il existe deux catégories d'horloges atomiques. Les unes sont des garde temps beaucoup plus stable que les horloges à quartz; les autres constituent des étalons absolus de fréquences et sont à la base de la définition moderne de la seconde, c'est ce qu'on appelle le temps atomique (TA). Naturellement ce temps atomique va dépendre du type de gaz dont on va mesurer la fréquence de transition.
Le petit tableau ci-dessous donne les différentes précisions des temps définis ci-dessus:
| TEMPS | PRECISION | UNIFORMITE |
|---|---|---|
| TU | 10-3 | 10-7 |
| TE | 10-1 | 10-9 |
| TA césium | 10-13 | 10-13 |
Le temps légal défini par la seconde légale a été basé
Sur le temps universel (TU) jusqu'en 1956Jusqu'en 1956 la seconde légale était définie comme la 86400ème partie du jour solaire moyen.
sur le temps des éphémérides (TE) de 1956 à 1967
sur le temps atomique à jet de césium à partir de 1967
la fraction 1/31556925.9747 de l'année tropique pour 1900 janvier 0 à 12 heures de temps des éphémérides.Depuis 1967 la seconde légale est définie comme
la duréee de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133.On trouvera sur ces questions de plus amples informations techniques dans le petit livre de Bernard Decaux.
Les horloges primaires, naturelles ou artificielles, servent d'étalon sur lesquels on va se synchroniser. Les horloges secondaires sont synchronisées sur les horloges primaires et servent à transporter le temps. C'est le cas classique est très utilisé des montres et autres réveils.
Avec l'apparition des télécommunications il est maintenant possible
de tranporter le temps au moyen de signaux radios. Et l'on sait synchroniser
les différents étalons de fréquence entre-eux sur la
planète pour obtenir un temps moyen coordonné appelé
temps universel coordonné (TUC). Naturellement ce temps est moins précis
que celui des horloges atomiques puisqu'il faut tenir compte des délais
de transmission des signaux.
Il y a à travers le monde plusieurs sites officiels de transmission
du temps par des tops radio. En france c'est l'emetteur de TDF qui est
chargé de la transmission.
Les différents temps que l'on vient de mettre en évidence, temps solaire moyen, temps universel, temps des éphémérides, temps atomique et temps universel coordonné, sont tous différents et ne sont pas utilisés pour le même usage.
L'usage du temps qui nous intéresse ici est celui du service de l'heure pour la vie quotidienne, c'est donc le temps universel (TU). Mais comme la seconde est définie à partir des étalons atomiques il faut réajuster l'heure régulièrement afin que le soleil passe toujours au méridien de Greenwhich à midi. Ce réajustement a lieu si nécessaire fin juin ou fin décembre, et l'on ajoute ou enlève une seconde à la minute courante. C'est ainsi que de temps en temps il y a des minutes qui font 61 secondes ou parfois 59 secondes.
Le temps peut aussi être distribué sur l'internet. Pour cela il faut un protocole adapté. C'est le protocole NTP (Network Time Protocol) décrit par le RFC 1305. La difficulté de distribuer le temps sur l'internet est que le protocole IP est en mode non connecté et qu'il n'y a pas de temps réel. Le protocole NTP est complexe et la synchronisation se fait en utilisant l'horloge locale de la station qui doit être le plus à l'heure possible pour le bon fonctionnement du système.
Cette synchronisation se fait par couche, ou strate. On distingue 15 niveaux de couches, le 16ème niveau correspondant à une horloge non synchronisée. Dans la pratique on ne dépasse guère la couche 5.
Les serveurs travaillant au strate 1 se synchronisent sur des récepteurs radio branchés directement sur le port série de la station. Ces recepteurs décodant les signaux radio de transmission de l'heure par les sites officiels. Les serveurs de strate 1 sont officiels et déclarés, on peut en consulter la liste officielle.
Les serveurs travaillant au strate 2 se synchronisent sur les serveurs de strate 1, et suivant les configuration, entr'eux. Les serveurs de strate 2 sont officiels et déclarés, on peut en consulter la liste officielle.
Les serveurs de strate 3 se synchronisent sur ceux de strate inférieure. Ils n'ont pas à être déclarés; tout site peut installer un serveur de strate 3, à la condition de prévenir les administrateurs des sites de strate inférieure officiels.
Les serveurs de strate 4 sont en général, à l'usage d'un réseau local, c'est le cas pour notre site.
Le serveur de stratum 3 de Rennes se synchronise sur deux serveurs de stratum 2 non officiels de l'IRISA: irisa.irisa.fr et auberge.irisa.fr
Le serveur de stratum 3 de Brest se synchronise sur les serveurs de stratum 2 officiels: ntp.univ-lyon1.fr, bernina.ethz.ch, biofiz.mf.uni-lj.si, ntp0.strath.ac.uk, ntp1.strath.ac.uk