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I computer del primo strato, regolati direttamente da orologi atomici, trasmettono segnali di tempo attraverso le reti informatiche, con le modalità previste dal Network Time Protocol. Gli elaboratori del secondo strato sono sincronizzati, utilizzando lo stesso protocollo, da uno o più server dello strato superiore e lo disseminano nei livelli sottostanti. |
La disseminazione del tempo attraverso il Web soddisfa varie esigenze dell’astronomia amatoriale
Il progresso tecnologico ha indubbiamente migliorato la qualità delle ottiche e degli apparati meccanici alla portata dell’astronomia amatoriale, ma queste innovazioni, pur mantenendo una basilare importanza, non hanno prodotto la vera differenza con il passato di cui si possono vantare gli strumenti di misura e controllo elettronici.
La rivoluzione informatica ha poi radicalmente migliorato i metodi d'indagine e sempre più spesso accanto al telescopio, anche se di modeste dimensioni, è presente un personal computer. Questo strumento ha innumerevoli meriti, dalla guida automatica all’acquisizione e trattamento delle immagini digitali, ma presenta seri limiti se usato come orologio di riferimento per determinare l’istante esatto in cui avvengono fenomeni di particolare interesse, come ad esempio le occultazioni, dove gli errori devono essere contenuti entro la frazione di secondo.
Un collegamento ad Internet permette oggi di colmare questa lacuna e garantire una sincronizzazione talmente precisa da soddisfare, in maniera semplice e razionale, le molte esigenze che gli astrofili incontrano ogni notte.
Lo sviluppo delle reti informatiche ha messo a disposizione metodi di sincronizzazione tra calcolatori e il protocollo di comunicazione Network Time Protocol (NTP), sviluppato da David L. Mills, è lo standard adottato dal Web.
Il principio di funzionamento può essere descritto, sia pure in modo approssimato per agevolare la spiegazione, utilizzando un semplice esempio: immaginiamo di dover sincronizzare la sveglia di casa con l’orologio del vicino, eseguiamo l’operazione recandoci molte volte a rilevare il tempo campione e quindi torniamo a controllare la sveglia che sarà, naturalmente, costantemente in ritardo dei pochi istanti necessari a percorrere la strada di ritorno.
Lo scostamento dipende dalla velocità mantenuta lungo il tragitto, ma se completiamo ogni volta l’operazione in 20 secondi esatti possiamo correggere la sveglia, spostandola in avanti dello stesso valore, ed ottenere così una soddisfacente regolazione.
Il protocollo NTP gestisce un analogo problema, con le reti di computer, misurando i ritardi di trasmissione dei messaggi.
Nel mondo sono in funzione numerosi time server primari, o di strato uno, collegati direttamente a riferimenti di altissima precisione, come gli orologio atomici, e a questi possono accedere altri computer, denominati secondari, che utilizzando il protocollo NTP si sincronizzano con una o più macchine dello strato superiore e a loro volta regolano quelle dei livelli sottostanti.
Il numero di strati può arrivare a 16, con una quantità praticamente illimitata di computer allineati indirettamente da uno soltanto, ma occorre dire che quanto più ci allontaniamo dalla "sorgente del tempo", scendendo di livello, tanto meno preciso diventa il segnale distribuito.
I time server primari italiani, per la disseminazione del tempo tramite Internet, si trovano agli indirizzi tempo.ien.it (Istituto Elettrotecnico Nazionale Galileo Ferraris) e tempo.cstv.to.cnr.it (Centro Studi per la Televisione del C.N.R.).
Il segnale codificato dal protocollo NTP è un numero binario formato da 64 bit, una metà dei quali contiene i secondi trascorsi dalle ore zero del 1 gennaio 1900: se i primi 32 bit della stringa binaria equivalgono a 2.629.584.000, ad esempio, allora l’istante corrispondente è la mezzanotte del 30 aprile 1983. I rimanenti 32 bit sono invece destinati ad indicare la frazione di secondo con la possibilità teorica di raggiungere una precisione intorno a 200 picosecondi (2x10-10 s).
Una versione semplificata, Simple Network Time Protocol (SNTP), permette di regolare il computer con una precisione, proporzionale al numero di nodi attraversati durante il collegamento (hops), compresa tra 1 e 50 millesimi di secondo. La principale limitazione del SNTP è l’impossibilità di sincronizzare il computer con più di un time server alla volta.
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Dimension 4 consente di selezionare il time server più "vicino", accessibile con il minore numero di hops, mostrando l'istante dell’ultima sincronizzazione e il valore della correzione apportata. |
Il software per la sincronizzazione del PC
Le organizzazioni nazionali preposte alla disseminazione del tempo distribuiscono, con le modalità appena descritte, segnali di riferimento anche attraverso Internet e giunti a questo punto resta solo da scegliere il programma adatto per interpretarli.
Il sito italiano gestito dall'Istituto di Ricerca per l'Ingegneria delle Telecomunicazioni e dell'Informatica del Consiglio Nazionale delle Ricerche, oppure quello americano dell' U.S.N.O. (United States Naval Observatory), contengono una pagina interamente dedicata al software per la sincronizzazione in rete di piattaforme diverse (Unix, PC-IBM, Macintosh, ecc.).
Tra i numerosi titoli offerti segnaliamo Dimension 4, scritto da Rob Chambers per il sistema operativo Windows 95/98/NT, che ha il pregio di essere facile da usare e soprattutto perché completamente gratuito: il programma è distribuito dalla Thinking Man Software come file compresso d4time43.zip di dimensioni pari a 292 kb.
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Dimension 4 chiede di confermare la sincronizzazione del computer ogni volta che l'errore supera il valore di soglia selezionato. |
La finestra di Dimension 4 permette una rapida scelta dell’indirizzo cui connettersi, da una lista che ne contiene oltre cento: utilizzando i tasti Add, Edit e Remove possiamo inserire nuovi time server, come i due a noi più "vicini" visti prima, modificare oppure rimuovere quelli già presenti nell’elenco.
I comandi in basso a sinistra della finestra sono destinati a precisare le modalità di sincronizzazione: solo all'avvio del PC oppure ad intervalli regolari, compresi tra pochi secondi e diverse ore.
L'esito dell’operazione, riportato nella casella denominata Synchronized, è riassunto dal valore della correzione apportata nell’ultimo collegamento, nonché da data e ora in cui è stato stabilito; possiamo inoltre chiedere a Dimension 4 di avvisarci quando lo scostamento trovato supera la soglia di errore selezionata.
La riduzione del traffico in rete durante le ore notturne, proprio quando si può prevedere l’impiego del programma per attività correlate all’osservazione del cielo, fornisce le condizioni migliori di sincronizzazione.
Le prove eseguite, stabilendo il collegamento con i due time server italiani, hanno mostrato che gli scostamenti in genere non superano pochi centesimi di secondo, consentendo inoltre di valutare come la deriva del tempo scandito da un comune PC possa, a distanza di appena un’ora, oltrepassare già il secondo.
Nel mondo sconfinato di Internet è disponibile uno strumento molto utile per dare il tempo esatto ai computer che sempre più spesso affiancano gli astrofili nelle notti trascorse ad osservare il cielo.
Maggio 2001