Es ist entschieden! Dieses Ding, das den Absturz des Internets verursacht hat, wird 2035 abgesetzt!

Schaltsekunden gehören bald der Vergangenheit an.

Im aktuellen Gregorianischen Kalender gibt es neben Schaltjahren auch gelegentlich „Schaltsekunden“. Bei jeder Schaltsekunde erhöht sich gleichzeitig die globale „Koordinierte Weltzeit“ um eine Sekunde.

Am 18. stimmten Wissenschaftler und Regierungsvertreter jedoch auf der Generalkonferenz für Maß und Gewicht (CGPM) in Paris, Frankreich, für die Abschaffung der Schaltsekunde. Die Resolution wird im Jahr 2035 in Kraft treten, die genauen Einzelheiten werden noch diskutiert.

Georgette Macdonald, Leiterin des Halifax Metrology Research Center in Kanada, erklärte, dass Schaltsekunden auf präziser Zeitmessung basierende Zeitsysteme stören und im digitalen Zeitalter ernsthaften Schaden anrichten könnten.

Vor nicht allzu langer Zeit veröffentlichten auch Ingenieure der Facebook-Muttergesellschaft Meta gemeinsam einen Blog, in dem sie die Abschaffung der Schaltsekunden forderten. Technologiegiganten wie Microsoft, Google und Amazon haben ihre Unterstützung zum Ausdruck gebracht und auch Zeitnehmungsorganisationen in den USA und Frankreich haben die Petition unterstützt.

Von Meta-Ingenieuren veröffentlichte Blogs｜Engineering bei Meta

Warum ist dieses Schaltsekundensystem, das seit fünfzig Jahren verwendet wird und in den Lehrbüchern der Grundschulen und weiterführenden Schulen in verschiedenen Ländern enthalten ist, den großen Technologieunternehmen plötzlich ein Dorn im Auge?

Erhöhen Sie die Zeit um eine Sekunde, und der Computer stürzt ab

Es gibt zwei wissenschaftliche Systeme der Zeitmessung: die „Weltzeit“, die auf astronomischen Messungen der Erdrotation basiert, und die „Atomzeit“, die durch die Periode atomarer Schwingungen bestimmt wird. Da die beiden Zeitskalen Sekunden unterschiedlich messen, unterscheiden sich die Ergebnisse der beiden Zeitsysteme im Laufe der Zeit. Daher entstand das Konzept der „Koordinierten Weltzeit“.

Im Jahr 1972 beschloss die Internationale Konferenz für Maß und Gewicht, dass, wenn die Differenz zwischen „Weltzeit“ und „Atomzeit“ 0,9 Sekunden überschreitet, 1 Sekunde zur „Koordinierten Weltzeit“ addiert oder davon subtrahiert werden soll, um sie möglichst nahe an die „Weltzeit“ zu bringen. Dies ist die Schaltsekunde. Seit 1972 wurden 27 Mal Schaltsekunden hinzugefügt.

Diese winzige Sekunde hat möglicherweise keine Auswirkungen auf unser Leben und viele Menschen bemerken sie vielleicht nicht einmal, aber bei einem Computer reicht diese Sekunde aus, um einen großen Systemabsturz zu verursachen.

Wenn es um Computerabstürze geht, die durch Zeitmessung verursacht werden, ist der „Y2K-Bug“ wohl jedermanns bekanntester Fehler.

Jahr-2000-Problem

In den 1960er Jahren waren die Kosten für Computerspeicher und externe Speichermedien sehr hoch. Um Hardwarekosten zu sparen, entwickelte eine der ersten Programmiererinnen, Grace Hope, eine sechsstellige Datumsspeichermethode, bei der zwei Ziffern jeweils das Jahr, den Monat und den Tag darstellen. Bei einer vierstelligen Jahreszahl wurden nur die letzten beiden Ziffern beibehalten.

Diese Gewohnheit wurde von der COBOL-Sprache übernommen und verbreitete sich dann in der gesamten Computerprogrammier-Community. Doch zu Beginn des 21. Jahrhunderts konnten einige Computer, die sechsstellige Datumsangaben verwendeten, wahrscheinlich nicht erkennen, ob sich die 00 in 2000 auf 1900 oder 2000 bezog, was zu umfangreichen Programmfehlern führte.

Jede Anpassung der Schaltsekunde verursacht ähnliche Probleme für das Internet.

Anders als beim Jahr-2000-Fehler ist der Zeitpunkt der Erhöhung der Schaltsekunden unsicher und kann nicht im Voraus in das System geschrieben werden, da die Erdrotation von vielen Faktoren wie Ozean, Atmosphäre und Kernbewegung beeinflusst wird. Wenn sich die Zeit im Internet plötzlich um 1 Sekunde erhöht, denken viele Programme, dass „die Zeit nicht vorwärts, sondern rückwärts läuft“, was gegen die interne Logik des Computers verstößt und zu Fehlern führt.

Wenn eine Schaltsekunde auftritt, kehrt die Uhr am Ende des Tages nicht direkt auf 0 Uhr zurück, sondern hat zusätzliche "59 Minuten und 60 Sekunden"｜Qualys

Da das Internet immer mehr Funktionen bietet, kommen solche Vorfälle häufig vor. Als am 30. Juni 2012 um Mitternacht die Schaltsekunde zu den Atomuhren der Welt hinzugefügt wurde, konnten die Server von Reddit keine Synchronisierung durchführen und das gesamte Forum war 40 Minuten lang nicht erreichbar. Bei Mozilla, Gawker und verschiedenen Linux-Servern trat das gleiche Problem mit der Schaltsekunde auf.

Im Januar 2015 waren die Systeme zweier australischer Fluggesellschaften aufgrund einer Schaltsekunde für 48 Minuten lahmgelegt, sodass das Personal gezwungen war, beim Check-in Papierverfahren zu verwenden. Am 30. Juni 2015 machte sich zudem die Einführung einer Schaltsekunde bemerkbar, die zu Fehlern bei der Zeitanzeige von Twitter-Tweets führte. Server von Websites wie Instagram, Pinterest, Netflix und Amazon stürzten ab und mehrere Websites waren etwa 40 Minuten lang offline.

Andere Benutzer sagten, dass ihre Android-Telefone und -Uhren das Datum nur wenige Stunden vor dem Tag auf den 1. Juli eingestellt hätten.

Auch wenn Sie sich im Voraus vorbereiten, können Sie Systemausfälle bei einer Schaltsekunde nicht vermeiden. Um die unkontrollierbaren Auswirkungen von Schaltsekunden zu vermeiden, ergriff die Intercontinental Exchange Group am 30. Juni 2015 die Initiative und stellte den Betrieb für 61 Minuten ein, wenn eine Schaltsekunde auftrat.

Diese einsekündige Korrektur hat nicht nur die Zeit unzähliger Programmierer und Benutzer verschwendet, sondern auch unkalkulierbare wirtschaftliche Verluste verursacht. Kein Wunder, dass große Technologieunternehmen die Abschaffung der Schaltsekunde fordern.

Welche Sekunden meinst du?

Warum gibt es Schaltsekunden, eine so lästige Sache?

In der Antike begannen die Menschen, die Zeit anhand des Auf- und Untergangs der Sonne zu berechnen. Antike Gelehrte teilten den durchschnittlichen Sonnentag in 24 Stunden ein und schufen dann Minuten und moderne Sekunden als Zeiteinheiten basierend auf dem Sexagesimalsystem. Die anhand der Rotationsperiode der Erde relativ zur Sonne gemessene Zeit ist die Sonnenzeit.

Allerdings ist die Rotationsperiode der Erde nicht konstant, sondern verlangsamt sich ständig, und jeder Tag wird länger und länger. Vor 1,3 Milliarden Jahren hatte die Erde mehr als 500 Tage im Jahr und 13 bis 14 Monate im Jahr. Da die Gezeitenkräfte von Sonne und Mond Reibung verursachen, wird die erzeugte Wärme abgeleitet, wodurch die kinetische Energie der Erdrotation verbraucht und ihre Rotation verlangsamt wird.

Mit der Entwicklung der Zeit kann die traditionelle Methode der Weltzeitmessung die Bedürfnisse der Menschen kaum noch erfüllen, insbesondere in Bereichen wie Weltraumforschung, Kommunikationsnavigation, astronomische Beobachtung, industrielle Automatisierung usw., in denen eine extrem hohe Zeitgenauigkeit erforderlich ist. Deshalb erfanden die Menschen Atomuhren, die die Zeit genauer anzeigen können. Die inneren Schwingungen der Atome werden nicht von der äußeren Umgebung beeinflusst und sind daher sehr stabil und präzise. Die in dieser festen Sekundenlänge gemessene Zeit ist auf höchstens eine Zehnmillionstel Sekunde pro Tag genau.

Doch mit der Zeit werden Unterschiede zwischen den beiden Systemen, der Internationalen Atomzeit und der Weltzeit, auftreten, und je länger die Zeit, desto größer wird dieser Unterschied sein. Aus diesem Grund beschloss die Internationale Konferenz für Maß und Gewicht im Jahr 1972, dass, wenn die Differenz zwischen „Weltzeit“ und „Atomzeit“ 0,9 Sekunden übersteigt, 1 Sekunde zur „Koordinierten Weltzeit“ addiert oder davon subtrahiert werden soll, um sie möglichst nahe an die „Weltzeit“ zu bringen. Dies ist die Schaltsekunde.

Da die Rotationsperiode der Erde schwer vorherzusagen ist, kann der Internationale Erdrotationsdienst nur alle sechs Monate bekannt geben, ob in den nächsten sechs Monaten eine Schaltsekunde eingefügt wird.

Zwischen 1972 und heute wurden 27 Mal Schaltsekunden hinzugefügt.

Was sollen wir ohne Schaltsekunden tun?

Selbst wenn die Atomuhr 14 Milliarden Jahre lang läuft, kann ihre Zeitgenauigkeit auf eine Zehntelsekunde genau eingehalten werden. Um die Atomuhr und die Weltzeit so konsistent wie möglich zu machen, können Schaltsekunden nur kontinuierlich eingefügt werden, was die Programmierer dazu zwingt, Überstunden zu machen, um Fehler zu beheben.

Doch neben der aktuellen Methode gibt es noch andere Möglichkeiten, mit dem Problem der Schaltsekunde umzugehen.

Die einfachste und brutalste Methode besteht darin, den NTP-Uhrsynchronisierungsdienst vor dem Einfügen der Schaltsekunde zu stoppen und ihn nach dem Ende der Schaltsekunde neu zu starten, um durch Trennen der Synchronisierung die Sicherheit zu gewährleisten. Dieser Ansatz ist jedoch zu kostspielig und kann andere Folgen haben.

Die derzeit von großen internationalen Unternehmen gängige Lösung ist das „Leap Second Wiping“, d. h. die Schaltsekunde wird im Voraus in viele Teile zerlegt, diese dann gleichmäßig über einen langen Zeitraum verteilt und langsam erhöht. Google und Amazon werden gleichmäßig in den 24-Stunden-Zeitraum eine Schaltsekunde einfügen, die dann mit der koordinierten Weltzeit synchronisiert ist. Im Jahr 2015 teilte die japanische Börse diese Sekunde im Voraus in 7.200 gleiche Teile auf und verteilte sie auf zwei Stunden, sodass es gerade Zeit für die Markteröffnung war, wenn die Synchronisierung am Ende der Teilung wiederhergestellt war.

Die Zeit ist die Koordinate der Zivilisation und der Maßstab für die interkulturelle und regionale Zusammenarbeit. Aufgrund des Zeitkonzepts können wir uns über den Raum hinweg treffen. Die Zeit ist bedeutungslos, wenn sie nicht absolut genau ist. Man kann sagen, dass die Fähigkeit, die Uhrzeit zu bestimmen, ein Maß für den Entwicklungsstand einer Zivilisation ist. Heute ist unsere Zivilisation an einem Punkt angelangt, an dem wir Atomuhren zur Zeitbestimmung verwenden können. Wenn wir noch tiefer graben, finden wir möglicherweise genauere Methoden zur Zeitmessung.

Obwohl Schaltsekunden bald abgeschafft werden, besteht der winzige Unterschied zwischen der Weltzeit und der Atomzeit immer noch, und eine Lösung wird noch immer diskutiert.

Einige Experten meinen, wir könnten warten, bis der Zeitunterschied eine Minute beträgt, bevor wir eine einheitliche Änderung vornehmen, während andere glauben, dass die Sonnenzeit und die koordinierte Weltzeit getrennt werden können und jede ihren eigenen Weg geht. Sicher ist jedoch, dass wir bei einer Zeitdifferenz von mehr als einer Sekunde mehr Spielraum haben, diese Differenz auszugleichen.

Verweise

[1]"Schaltsekunde - Wikipedia". 2022. En.Wikipedia.Org. https://en.wikipedia.org/wiki/Leap_second.

[2]Phillips, von Alexa, von Hannah Furness, von Chanel Zagon, von Gareth Davies, von Raven Saunt und von Gary Buchanan. 2015.

[3]"Schaltsekunde verwirrt Twitter und Android". Der Telegraph. https://www.telegraph.co.uk/news/science/science-news/11710148/Leap-Second-confuses-Twitter-and-Android.html.

[4]"Bloomberg – Sind Sie ein Roboter?" 2022. Bloomberg.Com. https://www.bloomberg.com/news/articles/2015-06-28/with-61-seconds-in-a-minute-markets-brace-for-trouble.

[5]Nast, Condé. 2012. „Der ‚Schaltsekunden‘-Bug richtet im gesamten Web Chaos an“. VERDRAHTET. https://www.wired.com/2012/07/leap-second-bug-wreaks-havoc-with-java-linux/.

Autor: Shakespeare

Herausgeber: Flip, Steed

Quelle des Titelbildes: Qualys

Guokr ( ID : Guokr42 )

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Quelle : Guokr