At tælle tiden er ikke lige så lige som de fleste tror. Faktisk selve spørgsmålet, 'hvad er klokken?' er et spørgsmål, at selv moderne videnskab ikke kan svare. Tid, ifølge Einstein, er relativ; det går forbi ændringer for forskellige observatører, påvirket af sådanne ting som hastighed og tyngdekraften.

Selv når vi alle lever på samme planet og oplever tidenes forløb på en lignende måde, kan det være stadig vanskeligere at fortælle tiden. Vores oprindelige metode til at bruge jordens rotation er siden blevet opdaget at være unøjagtig, da Månens tyngdekraft får nogle dage til at være længere end 24 timer og nogle få er kortere. Faktisk da de tidlige dinosaurer roaming jorden en dag var kun 22 timer lang!

Mens mekaniske og elektroniske ure har givet os en vis grad af nøjagtighed, har vores moderne teknologier krævet langt mere præcise tidsmålinger. GPS, Internet handel og flyvekontrol er kun tre industrier blev delt anden timing er utrolig vigtigt.

Så hvordan holder vi styr på tiden? Brug af jordens rotation har vist sig upålidelig, mens elektriske oscillatorer (kvartsklokke) og mekaniske ure er kun nøjagtige til et sekund eller to om dagen. Uheldigvis for mange af vores teknologier kan en anden unøjagtighed være alt for lang. I satellitnavigation kan lyset køre 300,000 km på lidt over et sekund, hvilket gør den gennemsnitlige sat nav-enhed ubrugelig, hvis der var et sekund med unøjagtighed.

Løsningen med at finde en præcis metode til måling af tid har været at undersøge den meget småkvantemekanik. Kvantemekanik er studiet af atomet og dets egenskaber og hvordan de interagerer. Det blev opdaget, at elektroner, de små partikler, som omløbsatomer ændrede den vej, de omkreds og frigjorde en præcis mængde energi, når de gør det.

I tilfælde af cæsiumatomet forekommer dette næsten ni milliarder gange om et sekund, og dette tal ændrer sig aldrig og kan derfor bruges som en ultra pålidelig metode til at holde øje med tiden. Cæsiumatomer bruger din atomur og faktisk er den anden nu defineret som lige over 9 milliarder cyklusser af stråling af cæsiumatomet.

Atomiske ure er grundlaget for mange af vores teknologier. Hele verdensøkonomien er afhængig af dem med den tid, der er genudleveret af NTP tid servere på computernetværk eller stråles ned af GPS-satellitter at sikre hele verden holder den samme, præcise og stabile tid.

En officiel global tidsplan, Coordinated Universal Time (UTC) er udviklet takket være atomklokker, der gør det muligt for hele verden at løbe på samme tid inden for et par tusindedele sekunder af hinanden.

A tidsserver er et fælles kontorværktøj, men hvad er det til?

Vi er alle vant til at have en anden tid fra resten af ​​verden. Når Amerika vågner, går Honk Kong i seng, hvorfor verden er opdelt i tidszoner. Selv i samme tidszone kan der stadig være forskelle. På fastlandet er for eksempel de fleste lande en time foran Storbritannien på grund af Storbritanniens sæsonbestemte urskift.

Men når det kommer til global kommunikation, har forskellige tidspunkter over hele verden problemer, især hvis du er nødt til at foretage tidsfølsomme transaktioner som at købe eller sælge aktier.

Til dette formål var det klart ved de tidlige 1970s, at en global tidsskala var påkrævet. Det blev introduceret på 1 januar 1972 og blev kaldt UTC - Koordineret universeltid. UTC holdes ved atomur men er baseret på Greenwich Meantime (GMT - ofte kaldet UT1), som selv er en tidsplan baseret på Jordens rotation. Uheldigvis varierer jorden i sin tur, så UTC står for dette ved at tilføje et sekund en eller to gange om året (Leap Second).

Selvom kontroversielle til mange, er det nødvendigt at springe sekunder af astronomer og andre institutioner for at forhindre dagen i at drifke ellers ville det være umuligt at udarbejde stjernernes position i nattehimlen.

UTC bruges nu over hele verden. Det er ikke kun det officielle globale tidsskala, men bruges af hundredtusinder af computernetværk over hele verden.

Computernetværk bruger a netværkstidsserver at synkronisere alle enheder på et netværk til UTC. De fleste tidsservere bruger protokollen NTP (Network Time Protocol) til at distribuere tiden.

NTP-tidsservere modtager tiden fra atomur ved enten langbølge-radiotransmissioner fra nationale fysiklaboratorier eller fra GPS-netværket (Global Positioning System). GPS-satellitter har alle et ombord atomur, der stråler tiden tilbage til Jorden. Mens dette tidssignal ikke er strengt taget UTC (det er kendt som GPS-tid) på grund af nøjagtigheden af ​​transmissionen, kan den nemt konverteres til UTC med en GPS NTP-server.

Atomiske ure anvendes til tusindvis af applikationer over hele verden. Fra at styre satellitter til selv at synkronisere et computernetværk ved hjælp af en NTP-serveratomklokker har ændret den måde, hvorpå vi styrer og styrer tiden.

Med hensyn til nøjagtighed er et atomur uovertruffen. Digitale kvartsklokke kan holde præcis tid i en uge og ikke tabe mere end et sekund, men et atomur kan holde tid i millioner af år uden at drive så meget.

Atomiske ure arbejde på princippet om kvantespring, en gren af ​​kvantemekanik, som siger at en elektron; en negativt ladet partikel, kredser en kernen af ​​et atom (midten) i en bestemt slette eller et niveau. Når den absorberer eller frigiver tilstrækkelig energi i form af elektromagnetisk stråling, vil elektronen hoppe til et andet plan - kvantespringet.

Ved måling af frekvensen af ​​den elektromagnetiske stråling svarende til overgangen mellem de to niveauer kan tidsforløbet registreres. Cæsiumatomer (cæsium 133) foretrækkes til timing, da de har 9,192,631,770-cyklusser af stråling i hvert sekund. Fordi energieniveauerne i cæsiumatomet (kvantestandarderne) altid er de samme og er et sådant højt tal, er cæsien atomklokken utrolig præcis.

Den mest almindelige form for atomur, der anvendes i verden i dag, er cæsiumfontenen. I denne type ur projiseres en mol af atomer op i et mikrobølgekammer og får lov at falde ned under tyngdekraften. Laserbjælker sænker disse atomer og overgangen mellem atomets energiniveauer måles.

Den næste generation af atomure er ved at blive udviklet, brug ionfælder i stedet for en springvand. Ioner er positivt ladede atomer, der kan fanges af et magnetfelt. Andre elementer såsom strontium anvendes i disse næste generationsklokke, og det anslås, at den potentielle nøjagtighed af et strontiumionfældningsklok kunne være 1000 gange det nuværende atomklok.

Atomiske ure anvendes af alle mulige teknologier; satellit kommunikation, Global Positioning System og endda internet handel er afhængig af atomur. De fleste computere synkroniseres indirekte med et atomur ved hjælp af a NTP-server. Disse enheder modtager tiden fra et atomur og distribuerer rundt om deres netværk, hvilket sikrer præcis tid på alle enheder.

Atomiske ure er toppen af ​​tidsholdende enheder. Moderne atomure kan holde tid til sådan nøjagtighed, at de i 100,000,000 år (100 millioner) ikke mister de endnu et sekund i tide. På grund af dette høje niveau af nøjagtighed er atomurerne grundlaget for verdens tidsplan.

For at tillade global kommunikation og tidsfølsomme transaktioner som f.eks. Køb af stakke og deler en global tidsskala, der er baseret på atomklockers tid, blev udviklet i 1972. Denne tidsplan, Koordineret Universal Time (UTC) styres og kontrolleres af International Bureau of Weights and Measures (BIPM), der bruger en konstellation af over 230 atomur fra 65 laboratorier over hele verden for at sikre høj nøjagtighed.

Atomiske ure er baseret på atomets grundlæggende egenskaber, kendt som kvantemekanik. Kvantemekanik tyder på, at en elektron (negativt ladet partikel), der kredser om et atoms kerne, kan eksistere i forskellige niveauer eller kredsløbsplaner, afhængigt af at de absorberer eller frigiver den korrekte mængde energi. Når en elektron har absorberet eller frigivet tilstrækkelig energi i kan 'hoppe' til et andet niveau, er dette kendt som et kvantespring.

Frekvensen mellem disse to energitilstand er, hvad der bruges til at holde tid. De fleste atomklokker er baseret på cæsiumatomet, der har 9,192,631,770-perioder af stråling svarende til overgangen mellem de to niveauer. På grund af nøjagtigheden af ​​cæsiumklokker betragter BIPM nu et sekund, der skal defineres som 9,192,631,770-cyklusser af cæsiumatomet.

Atomiske ure anvendes i tusindvis af forskellige applikationer, hvor præcis timing er afgørende. Satellit kommunikation, flyvekontrol, internet handel og praktiserende læger alle kræver atomur til at holde tid. Atomiske ure kan også bruges som en metode til synkronisere computernetværk.

Et computernetværk ved hjælp af en NTP tidsserver kan enten bruge en radiotransmission eller de signaler, der udsendes af GPS-satellitter (Global Positioning System) som en tidskilde. NTP-programmet (eller dæmonen) vil så sikre, at alle enheder på det pågældende netværk bliver synkroniseret til den tid, som atomklokken fortæller.

Ved hjælp af en NTP-server synkroniseret til et atomur, kan et computernetværk køre den identiske koordinerede universelle tid som andre netværk, der gør det muligt at gennemføre tidsfølsomme transaktioner fra hele verden.

NTP-servere bruges af computernetværk som en timingreference til synkronisering. en NTP-server er virkelig en kommunikationsenhed, der modtager tiden fra et atomur og distribuerer det. NTP-servere, der modtager en direkte atomurtid, er kendt som stratum 1 NTP-servere.

En stratum 0-enhed er et atomur selv. Disse er meget dyre og delikate maskiner og findes kun i storskala fysiklaboratorier. Desværre er der mange regler for hvem der kan få adgang til en stratum 1-server på grund af båndbredde overvejelser. De fleste stratum 1 NTP-servere er oprettet af universiteter eller andre almennyttige organisationer, og det er derfor nødvendigt at begrænse dem, der får adgang til dem.

Heldigvis kan stratum 2-tidsservere tilbyde anstændigt nok nøjagtighed som en timing-kilde, og enhver enhed, der modtager et tidssignal, kan selv bruges som en tidsreference (en enhed, der modtager tid fra en stratum 2-enhed, er en stratum 3-server. Enheder, der modtager tid fra en stratum 3-server er stratum 4-enheder og så videre).

Ntp.org, er det officielle hjem for NTP-poolprojektet og langt det bedste sted at gå for at finde en offentlig NTP-server. Der er to lister over offentlige servere tilgængelige i poolen; primære servere, der viser stratum 1 servere (hvoraf de fleste er lukket adgang) og sekundære som er alle stratum 2 servere.

Når du bruger en offentlig NTP-server, er det vigtigt at overholde adgangsreglerne, da det ikke er muligt at få serveren til at blive tilstoppet med trafik, og hvis problemerne vedvarer, ophører muligvis, da de fleste offentlige NTP-servere er oprettet som generøse handlinger.

Der er nogle vigtige punkter at huske, når du bruger en timing kilde fra over internettet. For det første kan internet timing kilder ikke godkendes. Autentificering er en indbygget sikkerhedsforanstaltning udnyttet af NTP, men utilgængelig over nettet. For det andet kræver brug af en internet timing kilde en åben port i din firewall. Et hul i en firewall kan bruges af ondsindede brugere og kan lade et system være sårbart over for angreb.

For dem der kræver en sikker timing kilde eller når nøjagtigheden er meget vigtigt, en dedikeret NTP-server der modtager et tidssignal fra enten langbølge-radiotransmissioner eller GP-netværket.

Det WWVB-tidssignal er en dedikeret radioudsendelse, der giver en præcis og pålidelig kilde til USAs borgerlige tid, baseret på den globale tidsskala UTC (koordineret universel tid), udsendes WWVB-signalet og vedligeholdes af USA's NIST-laboratorium (National Institute for Standards and Tid).

WWVB-tidssignalet kan udnyttes af alle, der kræver præcise timingoplysninger, selvom hovedbrug er som en kilde til UTC-tid for administratorer, der synkroniserer et computernetværk med et radioklip. Radio ure er virkelig et andet begreb for a netværkstidsserver der udnytter en radiotransmission som en tidskilde.

De fleste radiobaserede netværkstidsservere bruger NTP (Network Time Protocol) til at distribuere timingoplysningerne i hele netværket.

WWVB-signalet sendes fra Fort Collins, Colorado. Det er tilgængeligt 24 timer om dagen på tværs af de fleste af USA og Canada, selv om signalet er sårbart over for interferens og lokal topografi. Brugere af WWVB-tjenesten modtager overvejende et "ground wave" -signal. Der er dog også en resterende "himmelbølge", som afspejles ud af ionosfæren og er meget stærkere om natten; dette kan resultere i et totalt modtaget signal, der er enten stærkere eller svagere.

WWVB-signalet bæres med en frekvens på 60 kHz (til inden for 2-dele i 1012) og styres af et cesium atomur baseret på NIST

Signalets feltstyrke overstiger 100 μV / m (mikrovolt en meter) i en afstand af 1000 km fra Colorado - der dækker meget af USA.

WWVB-signalet er i form af en simpel binær kode indeholdende oplysninger om tid og dato WWVB-tid og datokode indeholder følgende oplysninger: år, måned, dag i måned, dag for uge, time, minut, sommertid forestående).

Tid har altid spillet en vigtig rolle i civilisationen. Forståelse og overvågningstid har været et af menneskehedens præ-besættelser siden forhistorien, og evnen til at holde styr på tiden var lige så vigtig for de gamle, som det er for os.

Vores forfædre havde brug for at vide, hvornår den bedste tid var at plante afgrøder eller hvornår de skulle samles for religiøse festligheder og at vide, at tiden betyder, at det er det samme som alle andres.

tidssynkronisering er nøglen til præcis tidsoverholdelse, da arrangering af en begivenhed på et bestemt tidspunkt kun er umagen værd, hvis alle kører på samme tid. I den moderne verden, som virksomheden har flyttet fra et papirbaseret system til en elektronisk, er vigtigheden af ​​tidssynkronisering og søgen efter stadig bedre nøjagtighed endnu mere afgørende.

Computernetværk kommunikerer nu med hinanden fra hele verden, der udfører milliarder dollars værd for transaktioner hvert sekund, millisekundens nøjagtighed er nu en del af forretningssuccesen.

Computernetværk kan bestå af hundreder og tusindvis af computere, servere og routere, og mens de alle har et internt ur, medmindre de er synkroniseret perfekt sammen, kan der opstå et utal af potentielle problemer.

Sikkerhedsbrud, datatab, hyppige nedbrud og nedbrud, svindel og kunders troværdighed er alle mulige farer ved dårlig datatidsynkronisering. Computere er afhængige af tid, da det eneste tidsrum mellem begivenheder og mange applikationer og processer er tidsafhængig.

Selv uoverensstemmelser mellem nogle få millisekunder mellem enheder kan forårsage problemer især i verden af ​​global finansiering, hvor millioner bliver vundet eller tabt om et sekund. Af denne grund styres de fleste computernetværk af a tidsserver. Disse enheder modtager et tidssignal fra et atomur. Dette signal distribueres derefter til alle enheder på netværket og sikrer, at alle maskiner har samme tid.

De fleste synkroniseringsenheder styres af computerprogrammet NTP (Network Time Protocol). Denne software kontrollerer jævnligt hver enheds ur for drift (langsom eller accelererende fra den ønskede tid) og korrigerer det, så apparaterne aldrig vrimler fra den synkroniserede tid.

tidssynkronisering er nu en integreret del af netværksadministrationen. Netværk, der ikke synkroniseres til UTC-tid (Coordinated Universal Time) bliver isoleret; ude af stand til at behandle tidsfølsomme transaktioner eller kommunikere sikkert med andre netværk.

UTC tid er blevet udviklet for at give hele kloden mulighed for at kommunikere under en enkelt tidsramme, og den er baseret på den tid, der er fortalt af atomure.

For at synkronisere til UTC-tid forbinder mange netværksadministratorer simpelthen med en internet timing-kilde og antager, at de modtager en sikker kilde til UTC-tid. Der er dog faldgruber til dette, og ethvert netværk, der kræver sikkerhed, bør ALDRIG bruge internettet som en tidskilde:

1. For at bruge en internet timing kilde skal en port sendes i firewall. Dette "hul" for at tillade timing information at passere gennem kan udnyttes af nogen andre også.
2. NTP (Network Time Protocol) har en indbygget sikkerhedsforanstaltning kaldet godkendelse, der sikrer, at en timing-kilde er præcis, som den siger, at den er, kan den ikke anvendes over internettet.
3. Internet timing kilder er helt unøjagtige. En undersøgelse foretaget af Nelson Minar fra MIT (Massachusetts Institute of Technology) opdagede mindre end halvdelen var tæt nok til UTC-tiden til at blive beskrevet som pålidelig (nogle hvor minutter og endog timer ud!).
4. Afstand på tværs af internettet kan gøre endda en ekstremt nøjagtig internet timing kilde ubrugelig som afstanden til klienten kan forårsage forsinkelse.
5. En dedikeret tidsserver bruger en radio af GPS-timersignal, som kan revideres for at garantere dets nøjagtighed, give sikkerhed og retlig beskyttelse; internet timing kilder kan ikke.

Dedikeret NTP tid servere ikke kun tilbyde større beskyttelse og sikkerhed end internetkilder. De tilbyder også uhindret nøjagtighed med både GPS- og tid- og frekvensradiooverførsler (som f.eks. MSF, DCF eller WWVB) nøjagtige inden for få millisekunder af UTC-tid.

GPS tid servere er netværks tidsservere, der modtager et timingssignal fra GPS-netværket og distribuerer det blandt alle enheder på et netværk, der sikrer, at hele netværket er synkroniseret.

GPS er en ideel tidskilde, da et GPS-signal er tilgængeligt overalt på kloden. GPS står for Global Positioning System, GPS-netværket ejes af det amerikanske militær og styres og drives af den amerikanske luftvåben (rumvinge). Det er imidlertid siden den sene 1980 er blevet åbnet op til verdens civile befolkning som redskab til at hjælpe navigationen.

GPS-netværket er faktisk en konstellation af 32-satellitter, der kredser jorden, de giver ikke rent faktisk positioneringsoplysninger (GPS-modtagere gør det), men sender et timingsignal fra deres ombordværende atomur.

Dette timing signal er, hvad der bruges til at udarbejde en global position ved at triangulere 3-4 timing signaler en modtager kan træne ud, hvor langt og dermed positionen du er fra en satellit. I det væsentlige er en global positionerings-satellit kun et omløbende ur, og det er disse oplysninger, der udsendes, der kan hentes af en GPS-tidsserver og distribueres blandt et netværk.

Mens strengt taget GPS-tid ikke er den samme som den globale tidsskala UTC (koordineret universeltid), a GPS tidsserver vil automatisk konvertere tidsformatet til UTC.

En GPS-tidsserver kan give uhyggelig nøjagtighed med netværk, der kan opretholde nøjagtighed inden for et par millisekunder af UTC.