文字版傻瓜说明：为什么 iPhone 时间调到 1970 年会变砖

雄鹰展翅

　　你或许已经得知，在 iPhone 5s 以上的 64 位 iOS 设备上，把时间调整到 1970 年 1 月 1 日，甚至 1970 年的任何时间，都会直接让 iPhone 变砖……

希望你不是通过亲自尝试才了解到的……

　　事实上，你不需要特别深入的计算机知识，就可以明白为什么 iPhone 将时间调到 1970 年会变砖：

　　拥有丰富的 iOS 和 Mac 设备 Bug 研究经验的技术人士 Tom Scott 认为，这是 iOS 系统背后的 UNIX 时间戳的整数下溢（Unix Epoch Integer Underflow）所导致的问题。

　　为此，我们撰写了一份文字版的傻瓜说明，告诉你为什么 iPhone 时间调到 1970 年会变砖。

　　UNIX 时间

　　UNIX 时间是当年的计算机工程师们为了在系统中更加清楚明了表达时间，所引入的一个设定。

　　

正常人表达时间是这样的：2016 年 2 月 17 日 下午 12:54:41

UNIX 系统表达时间是这样的：1455684881

　　你可能会问：为什么计算机不能像正常人那样表达时间呢？

　　如果你学过中学物理可能会明白，由于全世界有 24 个时区，每个时区在同一时刻的时间都不一样，结果导致如果计算机系统像人一样记录时间将会异常的复杂，导致各种各样的故障。因此，你也可以理解为，UNIX 程序员们为了省事儿，开发了一个小程序……在这个程序的基础上，UNIX 系统再通过你的电脑或手机所处的地理位置计算时区，告诉你正确的时间。

　　具体来说，协调世界时 1970 年 1 月 1 日 0 时 0 分 0 秒被设定为 UNIX 时间的“零时”。上面那组数字的意义：现在距离 1970 年 1 月 1 日 0 时 0 分 0 秒，过了多少秒。

　　这个系统一直沿用至今。

　　明白 UNIX 时间，继续往下讲你就能明白了。

　　二进制、位元系统、整数溢出和整数下溢

　　看上去超级复杂的四个词……但别着急，一步一步看你就能看懂。

　　计算机，包括 PC、手机等等，采用二进制（0 和 1 ）来表达一切，因为这意味着计算芯片上每一个晶体管的两个状态：关和开。所有调到 1970 年而变砖的 iOS 设备都是 64 位的。这意味着，这台设备最多可以储存处理 64 个二进制位元，也就是 64 个 0 或 1。

　　举个例子：我在写到这篇文章的这一段的时候，查了一下当前的时间：

东八区 2016 年 2 月 17 日 下午 12:04:51

　　然后我拿这个时间到 UNIX 时间转换器里转换了一下，得到：

1455681891

　　再用十进制转二进制，得到：

01010110110000111111000101100011

　　你能看到这段二进制数是 32 位的——32 个 0 或 1。这是因为，直到 2038 年 1 月 19 日的凌晨 3 时 14 分之前，我们的时间在计算机里都可以用 32 位的 UNIX 时间系统，也就是 32 个 0 或 1 来表示。

　　数位太多可能观察起来有点复杂，不如我们找一个 2 位的系统来说明一下。等号前面是二位数，等号后面是十位：

00 = 0

01 = 1

10 = 2

11 = 3

　　这意味着一个 2 位的系统最高能计的整数是 3，这个数字在计算机学里叫做“二进制寄存器宽度”。

　　再找一个 4 位的系统：

0000 = 0, 0001 = 1, 0010 = 2, 0011 = 3, 0100 = 4, 0101 = 5….

以此类推，1111 = 15

　　一个 4 位 系统最高能计的整数，也即其二进制寄存器宽度是 15。（更方面计算二进制寄存器宽度的公式为 2 的 n 次方 – 1，其中 n 等于系统的位数。）

　　现在你明白计算机系统的位元系统了！那么整数溢出是怎么回事？

　　如果你在一个 2 位的系统上尝试计十进制的“4”，会发现系统从“3”的 11 变回了 00；同理，如果你在一个 4 位的系统上尝试计十进制的“16”，会发现系统变回了 0000，这便是“整数溢出”。

　　再同理，如果你在一个 4 位的系统上尝试计负数，比如 -1 的话，系统会从 0000 跳到 1111，也就是十进制的“15”。这是因为这个整数格式不支持负数，也就是我们讨论的“整数下溢”。

　　Tom Scott 用电脑游戏《文明》初代里的甘地来解释这个不算 bug 的 bug：游戏初始时，印度执政者甘地的进攻值只有 1（准确反映了现实世界里甘地的“非暴力”哲学思想）。然而在游戏进行中如果不断降低甘地的进攻值，降低到 0 ，进而降低到 0 以下的话，整数系统就乱了，导致甘地的实际进攻值突然被提到最高——这是因为《文明》的系统里采用的整数格式遇到了“整数下溢”……

　　这么傻帽的问题为什么解决不了？

　　事实上，已经解决了……

　　UNIX 整数格式的确有允许负数存在的版本，然而苹果凑巧目前没有在 64 位 iOS 设备的 UNIX 时间系统里采用这个版本，也就遇到了 1970 年的变砖 Bug……

　　随便抓起手边任何一个智能设备（比如你的 64 位 iPhone），尝试把系统时间往最早调（千万别真的调），你会发现绝大多数的最早时间限制都在 1970 年 1 月 1 日。正如前面第一个小章节提到的，这是 UNIX 时间的起点，也是你的 iPhone 能够正确显示的最早时间。

　　系统时间调到 1970 年 1 月 1 日 0 时 0 分 0 秒，这个操作从计算机原理上本身不会直接导致你的 iPhone 变砖。可一旦你的手机里存储了之前的短信、电子邮件，或者已经过期的日历项，这会导致系统在追溯时间时最终定位到了一个比 1970 年 1 月 1 日 0 时 0 分 0 秒更早的时间。

　　这样，你的 iPhone 的 UNIX 时间变成了一个负整数——也就是在二进制数 64 个 0 的基础上，发生了一次整数下溢。从 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 变成了 1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111。

　　接下来，iPhone 会发现你老婆一秒钟前给你发来的短信，发生在二进制 64 个 1 所代表的 UNIX 时间中。换算成人类的时间，也就是 292277026596 年 12 月 4 日 15 时 30 分 6 秒。

　　可能由于苹果公司 iPhone 在设计的时候根本没想过这台设备能在大约 8000 年以后开机，也就显示不了超过五位数的年份，更别提一个十二位数的年份了。

　　因此，你的 iPhone，就这样变砖了。换句话说，你的 iPhone，跪倒在永生的宇宙万物面前了。

　　原载：http://www.pingwest.com/fools-guide-to-iphone-1970-brick-bug/