本APNIC文摘原標題為RIPE 86 bites — what’s the time?，由Geoff Huston撰文。
數位基礎建設中一個常被忽略的部分，是我們對時間的依賴。一旦缺乏時間基準，不只通訊將受干擾，通訊完整性也將受不同層面的破壞。
人類上千年來追求卻始終難以確知準確的時間。我們花費巨大精力設計更精確的計時設備，提供準確的時間因此成為一種特殊專業服務。如今，人類進入新階段，利用諸如GPS（美國） 、GLONASS（俄羅斯）、Galileo（歐洲）和北斗（中國）等衛星星座取得以太空為基準的準確時間，所有人都可以利用便宜的設備穩定取得準確的時間。
然而，上述衛星時間系統都能輕易干擾或變造。使用衛星服務作為時間來源，以防範干擾的角度而言，韌性相對不足。若政府認為穩定取得準確時間對國家的數位基礎建設很重要，那就無法僅仰賴衛星時間來源。
那麼，國家政府應該怎麼做？若夠有錢，可以考慮發射自己的衛星作為計時來源，但這無法解決信號干擾的問題。也可以考慮陸上做法，自行維運一套銫原子鐘並利用網路時間安全（Network Time Security，NTS）協定，透過網際網路發布時間。
Netnod的Karin Ahl 在5月的RIPE 86分享他們打造、維運提供時間來源參考的網路服務的經驗（PDF）。
Netnod在瑞典維運安全具韌性的時間基礎建設，此時間服務利用銫原子鐘並透過NTS傳遞時間訊號，並提供多樣價格及準確性，從誤差1毫秒的免費服務，到誤差30微秒內的高專業服務都有。
很多國家的國家標準計畫都有投資原子鐘，但選擇附加線上時間傳送服務的不多。Netnod的簡報裡也指出，維護大規模的時間傳遞服務並不容易。這類專案需要高度專業人才、穩定持續的基礎建設資金投入，以及廣大利害關係方的協作。
此時間服務雖然位於瑞典，但服務範圍不僅限於瑞典，而是所有網際網路所及之處。Netnod的NTS服務自2022年2月啟動，一開始沒什麼人關注，但到2023年1月已成長到每小時200萬點擊，使用者來自全球各地。
時間從哪裡來？
緊接在Netnod簡報之後，ISC的Tony Finch則分享他如何檢視參考時間來源（PDF）。
準確的時鐘訊號有兩部分：計算每個時間間隔、高度穩定的「計時針」（tick），以及絕對時間基礎（absolute base time）。Tony Finch發現使用GPS衛星網路提供頂層（stratum-1）時間參考訊號的比例很高，使用者的本地震盪器會同步此外部訊號計時。GPS也提供UTC參考時間。
GPS從哪裡取得時間？GPS衛星星座參考的UTC時間來自美國科羅拉多州的施里弗太空軍基地（Schriever Space Force Base），施里弗原子鐘的參考來源則是美國海軍天文台的候補主時鐘（Alternate Master Clocks）。
海軍天文台的時間又是哪裡來的？答案必須從時間單位的定義談起。古時候，人類使用地球作為時間來源，地球自轉一周就是一天。這一天再被分隔為小時、分鐘和秒。然而，如果一秒的定義是地球自轉一周的1/86,400，那就有問題了。
地球的自轉速度因月亮潮汐的影響逐年減緩。每一百年，一天的長度會增加2.3毫秒。但月亮潮汐不是唯一影響地球自轉速度的因素，長期氣候變遷和板塊移動也都有影響。隨著太空觀測技術進步、計時裝置準度提升，此類些微誤差都會影響我們過去慣用的時間單位定義。
現在「一秒」的標準定義來自國際度量衡局（Bureau International des Poids et Mesures，BIPM）。國際標準單位（International System of Units，SI）定義中的一秒是銫133原子於非擾動基態之兩個超精細能階間躍遷時所對應輻射的9,192,631,770個週期的持續時間。
至於絕對基本時間，一種方法是讓銫原子鐘跑86,400秒並就此定義一天，如此一來，一千年後地球自轉一天和此定義的一天會相差大概一小時。另一種方式是定期加入閏秒，持續調整UTC時間信號以與地球自轉時間一致。目前負責這個工作的，是位於巴黎天文台的國際地球自轉與參考系統服務（Earth Rotation and Reference Systems Service，IERS）中心。
「閏秒」在今日數位世界儼然是惡夢來源。許多利用時間的軟體系統都對時間有隱形假設，但不定期出現的「閏秒」，會打亂系統內部的規律，造成錯亂或甚至當機。而且閏秒通常被加在12月31日最後一分鐘後，這個時間通常沒什麼人上班，難以及時處理系統大亂的問題。
協調UTC時間和閏秒的問題，歸國際電信聯盟無線通信部門（International Telecommunication Union Radiocommunication Sector，ITU-R）及世界無線電通信大會（World Radiocommunication Conference，WRC）管轄。二十年前，ITU的工作小組（ITU WP 7A SRG）曾決定要在2022年停止使用UTC時間，漸進式改用國際標準單位（SI）秒。然而，在2015年的WRC他們又決定暫緩做出任何淘汰UTC或只使用SI秒的決定，一切延至2023年11月的WRC大會。
時光飛逝，5個月後就是WRC大會了！
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*台灣網路資訊中心（TWNIC）與亞太網路資訊中心（APNIC）合作，定期精選APNIC Blog文章翻譯摘要，提供中心部落格讀者了解目前亞太地區網路發展之最新趨勢。原文標題為RIPE 86 bites — what’s the time?。
圖片來源： APNIC Blog
