Atomiske ure er et vidunder sammenlignet med andre former for timekeepers. Det ville tage over 100,000 år for et atomur til at tabe et sekund i tide, hvilket er svimlende, især når du sammenligner det med digitale og mekaniske ure, der kan drive så meget om dagen.

Men atomure er ikke praktiske stykker udstyr til at have omkring kontoret eller hjemme. De er omfangsrige, dyre og kræver laboratoriebetingelser til at fungere effektivt. Men at gøre brug af et atomur er ligefrem nok, især som atombevægere gerne NIST (National Institute of Standards and Time) og NPL (National Physical Laboratory) udsendte tiden som forklaret af deres atomur på kortbølgeradio.

NIST sender sit signal, kendt som WWVB fra Boulder, Colorado, og det udsendes på ekstremt lav frekvens (60,000 Hz). Radiobølgerne fra WWVB-stationen kan dække alle kontinentale USA plus meget af Canada og Mellemamerika.

NPL-signalet sendes i Cumbria i Storbritannien, og det transmitteres langs tilsvarende frekvenser. Dette signal, kendt som MSF, er tilgængeligt i det meste af Storbritannien, og lignende systemer er tilgængelige i andre lande som Tyskland, Japan og Schweiz.

Radiostyrede atomure modtager disse lange bølgesignaler og korrigerer sig i overensstemmelse med enhver drift, som uret opdager. Computernetværk drager også fordel af disse atomklocksignaler og bruger protokollen NTP (Network Time Protocol) og dedikeret NTP tid servere at synkronisere hundreder og tusindvis af forskellige computere.

Selvom der er flere protokoller til rådighed til tidssynkronisering, er størstedelen af ​​netværkstiden synkroniseret med enten NTP eller SNTP.

Network Time Protocol (NTP) og Simple Network Time Protocol (SNTP) har eksisteret siden starten af ​​internettet (og i tilfælde af NTP, flere år på forhånd) og er langt de mest populære og udbredte tidssynkroniseringsprotokoller.

Men forskellen mellem de to er svag og beslutter hvilken protokol der er bedst for a ntp tidsserver eller et bestemt tidssynkroniseringsprogram kan være besværligt.

Som navnet antyder, SNTP er en forenklet version af Network Time Protocol, men spørgsmålet bliver ofte spurgt: 'Hvad er forskellen?'

Hovedforskellen mellem de to versioner af protokollen er i den algoritme, der bruges. NTPs algoritme kan spørge flere referenceklokke en beregning, som er den mest nøjagtige.

SNTP-brug til lavprocessorer - den er velegnet til mindre kraftfulde maskiner, kræver ikke NTP-nøjagtigheden på højt niveau. NTP kan også overvåge enhver forskydning og jitter (små variationer i bølgeform som følge af spændingsforsyningssvingninger, mekaniske vibrationer eller andre kilder), mens SNTP ikke gør det.

En anden stor forskel er, hvordan de to protokoller justerer for drift i netværksenheder. NTP vil fremskynde eller sænke et systemur for at matche tidspunktet for referenceuret, der kommer ind i NTP-server (slewing), mens SNTP simpelthen vil gå frem eller tilbage systemklokken.

Denne stigning i systemtiden kan forårsage potentielle problemer med tidsfølsomme applikationer, især om trinnet er ret stort.

NTP bruges, når nøjagtighed er vigtig, og når tid kritiske applikationer er afhængige af netværket. Den komplekse algoritme passer imidlertid ikke til simple maskiner eller dem med mindre kraftige processorer. SNTP derimod er bedst egnet til disse enklere enheder, da det tager mindre computerressourcer op, men det passer ikke til en enhed, hvor nøjagtigheden er kritisk, eller hvor tid kritiske applikationer er afhængige af netværket.

At købe den korrekte tid til netværkssynkronisering er kun mulig takket være atomur. Sammenlignet med standard timing enheder og atomur er millioner af gange mere præcise med de nyeste designs, der giver præcis tid til inden for et sekund i et 100,000-år.

Atomcykler bruger den uændrede resonans af atomer under forskellige energitilstander for at måle tid, der giver et atomtegn, der forekommer næsten 9 milliarder gange et sekund i tilfælde af cæsiumatomet. Faktisk er resonansen af ​​cæsium nu den officielle definition af et sekund, der er blevet vedtaget af det internationale enhedssystem (SI).

Atomiske ure er de basiske ure, der anvendes til den internationale tid, UTC (Koordineret universeltid). Og de giver også grundlag for NTP-servere at synkronisere computernetværk og tidsfølsomme teknologier som dem, der anvendes af flyvekontrol og andre tidssensitive applikationer på højt niveau.

At finde en atomur kilde til UTC er en simpel procedure. Især med tilstedeværelsen af ​​online-tidskilder som dem, der leveres af Microsoft og National Institute for Standards and Time (windows.time.com og nist.time.gov).

Men disse NTP-servere der er kendt som stratum 2-enheder, der betyder, at de er forbundet til en anden enhed, der igen får tiden fra et atomur (det vil sige en brugt kilde til UTC).

Selv om nøjagtigheden af ​​disse stratum 2-servere er ubestridelig, kan det påvirkes af den afstand, klienten kommer fra tidsserverne, de er også uden for firewallen, hvilket betyder, at enhver kommunikation med en online-tidsserver kræver en åben UDP (User Datagram Protocol) port for at tillade kommunikationen.

Dette kan forårsage sårbarheder i netværket og bruges ikke af denne grund i ethvert system, der kræver fuldstændig sikkerhed. En mere sikker (og pålidelig) metode til at modtage UTC er at bruge en dedikeret NTP tidsserver. Disse tidssynkroniseringsenheder modtager tiden direkte fra atomur enten udsendt på langbølge af steder som NIST eller NPL (National Physical Laboratory - UK). Alternativt kan UTC stamme fra GPS-signalet, der udsendes af konstellationen af ​​satellitter i GPS-netværket (Global Positioning System).

En af verdens mest præcise atomure skal lanceres i kredsløb og vedhæftes til International Space Station (ISS) takket være en aftale underskrevet af det franske rumbureau.

FARAO'en (Projet d'Horloge Atomique par-Orbite) atomuret er fastgjort til ISS'en i et forsøg på at mere præcist teste Einsteins teori om forholdsvis såvel som at øge nøjagtigheden af ​​koordineret universel tid (UTC) blandt andre geodesi eksperimenter.

PHARAO er en næste generation af cesium atomur med en nøjagtighed, der svarer til mindre end et sekunds drift hvert 300,000 år. PHARAO skal lanceres af Den Europæiske Rumorganisation (ESA) i 2013.

Atomsklokke er de mest nøjagtige tidskriftsenheder til rådighed for menneskeheden, men de er modtagelige for ændringer i tyngdekraftstræk, som forudsagt af Einsteins teori, da tiden selv er slewed af Jordens træk. Ved at placere denne præcise atomur i kredsløb mindskes virkningen af ​​Jordens tyngdekraft, så PHARAO kan være mere præcis end jordbaseret ur.

Mens atomure er ikke nye til kredsløb, lige så mange satellitter; herunder GPS-netværket (Global Positioning System) indeholder atomur, vil PHARAO imidlertid være blandt de mest præcise ure, der nogensinde er lanceret i rummet, så det kan bruges til langt mere detaljeret analyse.

Atomiske ure har eksisteret siden 1960, men deres stigende udvikling har banet vejen for mere og mere avancerede teknologier. Atomiske ure danner grundlaget for mange moderne teknologier fra satellitnavigation, så computernetværk kan kommunikere effektivt over hele kloden.

Computer netværk modtage tidssignaler fra atomur via NTP tid servere (Network Time Protocol), som nøjagtigt kan synkronisere et computernetværk inden for et par millisekunder af UTC.

Vi kunne ikke leve vores liv uden dem. De påvirker næsten alle aspekter af vores daglige liv, og mange af de teknologier, som vi tager for givet i dagens verden, kunne bare ikke fungere uden dem. Faktisk, hvis du læser denne artikel på internettet, er der en chance for at du bruger en lige nu.

Uden at vide det styrer atomklokker os alle. Fra internettet; til mobilnet og satellitnavigering uden atomur ikke nogen af ​​disse teknologier ville være mulig.

Atomiske ure regulerer alle computernetværk ved hjælp af protokollen NTP (netværkstidsprotokol) og netværk tidsservere, computer systemer rundt omkring i verden forbliver i perfekt synkronisering.

Og de vil fortsætte med at gøre det i flere millioner år, fordi atomurerne er så nøjagtige, at de kan bevare tiden til inden for et sekund i godt over 100 millioner år. Imidlertid atomure kan gøres endnu mere præcis, og et fransk team af forskere planlægger at gøre netop det ved at lancere et atomur i rummet.

Atomsklokker er begrænset til deres nøjagtighed på jorden på grund af virkningerne af hans gravitations-træk af planeten til tiden selv; som Einstein foreslog, at tiden selv er forvrænget af tyngdekraften, og denne vridning sænker tiden på Jorden.

En ny type atomur, der hedder PHARAO (Projet d'Horloge Atomique-parret Refroidissement d'Atomes en Orbit), skal imidlertid placeres ombord på ISS (internationale rumstation) uden for rækkevidde fra de værste virkninger af Jordens gravitationsdrag.

Denne nye type atomur vil tillade hyper præcis synkronisering med andre atomur, her på jorden (som i virkeligheden vil gøre synkronisering til en NTP-server endnu mere præcis).

Pharao forventes at nå nøjagtigheder på omkring et sekund hvert 300 millioner år og vil tillade yderligere fremskridt i tidsafhængige teknologier.

Windows 7 er den seneste rate i Microsoft-operativsystemfamilien. Efterfølgende fra den meget malignerede Windows Vista har Windows 7 en meget varmere modtagelse fra kritikere og forbrugere.

Tidssynkronisering på Windows 7 er ekstremt lige fremad som protokollen NTP (Network Time Protocol) er indbygget i Windows 7, og operativsystemet synkroniserer automatisk computerens ur ved at oprette forbindelse til Microsoft-tidstjenesten time.windows.com.

Dette er nyttigt for mange hjemmebrugere, men synkroniseringen på tværs af internettet er ikke sikker nok til et computernetværk af følgende årsag:

For at oprette forbindelse til en hvilken som helst internetkilde, f.eks. Time.windows.com, kræves der et indlæg, der skal stå åben i firewallen. Som med enhver åben port i en netværksbrandwall kan dette bruges som et indgangssted af en ondsindet bruger eller noget ondsindet software.

Tidsynkroniseringsanlægget i Windows 7 kan slukkes og er ret nemt at gøre ved at åbne dialogboksen tid og dato og fjerne markeringen i synkroniseringsboksen.

Tidssynkronisering på et netværk er imidlertid afgørende, så hvis internet tidstjenesten er slukket, skal den udskiftes med en sikker og præcis tidskilde.

Langt den bedste måde at gøre dette på er at bruge en tidskilde, der er ekstern til netværket (og firewallen).

Den enkleste, sikreste og mest præcise måde at synkronisere et Windows 7-netværk på er at bruge en dedikeret NTP-server. Disse enheder bruger en tidsreference fra enten en radiofrekvens (normalt distribueret af nationale fysiklaboratorier som Storbritanniens NPL og America's NIST) eller fra GPS-satellitnetværket.

Fordi begge disse referencekilder kommer fra atomurkilder, er de utroligt præcise også, og et Windows 7-netværk, der består af hundredvis af maskiner, kan synkroniseres til inden for få millisekunder af den globale tidsskala UTC (Koordineret Universal Time) ved kun at bruge en NTP tidsserver.

Tidssynkronisering kan være hovedpine for mange netværksadministratorer, der forsøger at synkronisere et netværk for første gang. Der er mange faldgruber, som en uvidende netværksadministrator kan komme ind i, når man forsøger at få hver maskine på et netværk til at synkronisere til samme tid.

Det første problem, som mange netværksadministratorer laver, er valget af tidskilden. UTC (Koordineret Universal Time) er en global tidsplan og bruges over hele verden som grundlag for tidssynkronisering da det ikke er afhængigt af tidszoner, der gør det muligt for det globale samfund at basere sig på en timescale.

UTC styres også af en konstellation af atomure, der sikrer dens nøjagtighed; Det reguleres dog regelmæssigt for at sikre, at den svarer til den gennemsnitlige soltid ved at tilføje sprang sekunder, der er tilsat for at modvirke den naturlige afmatning af jordens rotation.

UTC er let tilgængelig som en tidsreference fra en række kilder. Internettet er et populært sted for at modtage en UTC-tidskilde. En internetkilde er dog placeret via netværkets firewall, og sikkerhedsproblemer kan opstå ved at lade UDP-porten være åben for at modtage tidsforespørgsler.

Internet-tidskilder kan også være unøjagtige, og da NTPs eget sikkerhedssystem, der er kendt som NTP-godkendelse, ikke kan fungere på tværs af internettet, kan der opstå yderligere sikkerhedsproblemer.

En langt bedre løsning for at få en kilde til UTC er at bruge enten Global Positioning System (GPS) eller de langbølgende radiotransmissioner, der sendes af flere nationale fysiklaboratorier som f.eks. NIST i USA og Storbritannien NPL.

Dedikeret NTP tid servere kan modtage disse sikre og godkendte signaler og derefter distribuere dem blandt alle enheder på et netværk.

Satellitnavigationssystemer, eller sat navs, har ændret den måde, vi navigerer vores vej omkring højvejen. Borte er de dage, da rejsende måtte have en handskeboks fuld af kort og også gået, er behovet for at stoppe og spørg en lokal for retninger.

Satellitnavigation betyder, at vi nu går fra punkt A til punkt B, tillid til, at vores systemer vil tage os derhen, og mens satellitnavigationssystemer ikke er narrebestandige (vi skal alle have læst historierne om folk, der kører over klipper og i floder osv.) har helt sikkert revolutioneret vores wayfinding.

I øjeblikket er der kun ét Global Navigation Satellite System (GNSS) det amerikanske løb Global Positioning System (GPS). Selvom et rivaliserende europæisk system (Galileo) er sat til at gå online engang efter 2012, og der udvikles både et russisk (GLONASS) og kinesisk (COMPASS) system.

Imidlertid vil alle disse GNSS-netværk fungere med samme teknologi som anvendt af GPS, og i virkeligheden bør de nuværende GPS-systemer kunne udnytte disse fremtidige systemer uden meget ændring.

GPS-systemet er dybest set en konstellation af satellitter (i øjeblikket er der 27). Disse satellitter indeholder hver ombord en atomur (faktisk er to på de fleste GPS-satellitter, men med henblik på denne forklaring må kun en overvejes). Signalerne, som transmitteres fra GPS-satellitten, indeholder flere stykker information, der sendes som et helt tal:

* Den tid, beskeden blev sendt

* Satellitens orbitalstilling (kendt som efemerien)

* Den generelle system sundhed og kredsløb af de andre GPS-satellitter (kendt som almanakken)

En satellitnavigationsmodtager, den type, der findes på din bils dashbopard, modtager disse oplysninger, og ved hjælp af timing-informationen udregnes den nøjagtige afstand fra modtageren til satellitten. Ved at bruge tre eller flere af disse signaler kan den nøjagtige position trianguleres (fire signaler er faktisk nødvendige, da højden over havets overflade også skal udarbejdes).

Fordi trianguleringen går ud, når tidssignalet blev sendt, og hvor lang tid det tog at komme til modtageren, skal signalerne være utroligt korrekte. Selv et sekund med unøjagtighed kunne se navigationsinformationen ud, men tusindvis af kilometer som lys, og derfor radiosignaler, kan køre næsten 300,000 km hvert sekund.

I øjeblikket kan GPS-satellitnetværket give navigationsnøjagtighed inden for 5-målere, som viser, hvordan præcise atomure måske.

Det ser ud til, at næsten alle bilens instrumentbræt har en GPS-modtager anbragt på toppen. De er blevet utroligt populære som et navigationsværktøj, hvor mange mennesker stoler på dem udelukkende for at arbejde deres vej rundt på vejene.

Det Globalt positionerings system har eksisteret i ganske få år nu, men blev oprindeligt designet og bygget til amerikanske militære applikationer, men blev udvidet til civil brug efter en katastrofe i flyselskabet.

Selvom det er utroligt nyttigt og praktisk et værktøj, er GPS-systemerne relativt enkle i sin drift. Navigationen fungerer ved hjælp af en konstellation af 30 eller så satellitter (der er et par stykker der kredser, men ikke længere operationelle).

De signaler, der sendes fra satellitterne, indeholder tre stykker informationer, der modtages af sat nav-enhederne i vores biler.

Disse oplysninger omfatter:

* Den tid, beskeden blev sendt

* Satellitens orbitalstilling (kendt som efemerien)

* Den generelle system sundhed og kredsløb af de andre GPS-satellitter (kendt som almanakken)

Den måde, hvorpå navigationsoplysningerne udarbejdes, er ved hjælp af oplysningerne fra fire satellitter. Den tid, signalerne forlod hver af satellitterne, optages af satellitnavtageren, og afstanden fra hver satellit udarbejdes derefter ved hjælp af disse oplysninger. Ved at bruge oplysningerne fra fire satellitter er det muligt at træne præcis, hvor satellitmodtageren er, denne proces er kendt som triangulering.

Men at trække præcis, hvor du er i verden, er afhængig af fuldstændig nøjagtighed i de tidssignaler, der udsendes af satellitterne. Da signaler som GPS-kørslen ved lysets hastighed (ca. 300,000 km et sekund gennem et vakuum), kunne et unøjagtigt unøjagtigt se positioneringsoplysninger ud af 300 kilometer! I øjeblikket er GPS-systemet nøjagtigt til fem meter, hvilket viser, hvor præcist de tidsmæssige oplysninger, der udsendes af satellitterne, er.

Denne høje nøjagtighed er mulig, fordi hver GPS-satellit indeholder atomur. Atomiske ure er utroligt nøjagtige afhængig af de ubevidste oscillationer af atomer for at holde tid - faktisk vil hver GPS-satellit løbe i mere end en million år, før den vil glide med så meget som et sekund (i forhold til det gennemsnitlige elektroniske ur, som vil drive et sekund i en uge eller to)

På grund af dette høje niveau af nøjagtighed kan atomurerne om bord på GPS-satellitter bruges som en kilde til præcis tid til synkronisering af computernetværk og andre enheder, der kræver synkronisering.

Modtagelse af dette tidssignal kræver brug af a NTP GPS-server som vil synkronisere med satellitten og distribuere tiden til alle enheder på et netværk.

Windows 7, det nyeste operativsystem fra Microsoft er også deres første operativsystem, der automatisk synkroniserer pc-uret til en internetkilde til UTC tid (Koordineret universeltid). Fra det tidspunkt, hvor en Windows 7-computer er tændt og er forbundet til internettet, vil den anmode om tidssignaler fra Microsoft-tidstjenesten - time.windows.com.

Mens for mange hjemmebrugere dette vil spare dem besværet med at indstille og korrigere deres ur, da det kører, for forretningsbrugere kan det være problematisk, da internetkilder ikke er sikre og modtager en tidskilde via UDP-porten på firewallen, kunne føre til sikkerhedsbrud, og som internetkilder ikke kan godkendes af NTP (Network Time Protocol) kan signalerne blive kapret af ondsindede brugere.

Denne internetkilde kan deaktiveres ved at åbne dialogboksen Klokke og dato, og åbne fanen Internet-tid, klikke på knappen 'Skift' og afmarkere 'Synkroniser med en internet tidsserver<option. '

Selvom dette vil være usikkert, at der ikke kommer uønsket trafik gennem din firewall, betyder det også, at Windows 7-maskinen ikke synkroniseres til UTC, og dens tidshåndtering vil være afhængig af bundkortet, som til sidst vil drive.

At synkronisere et netværk af Windows 7-maskiner til en præcis og sikker kilde til UTC, er den mest praktiske og enkleste løsning at tilslutte en Dedikeret NTP-tidsserver. Disse tilsluttes direkte til en router eller switch og aktiverer sikker modtagelse af en atomklocketidskilde.

NTP tid servere brug det yderst nøjagtige og sikre GPS-signal (Global Positioning System), der er tilgængeligt overalt på planeten eller flere lokaliserede langbølges radiosignaler, der sendes af flere nationale fysiklaboratorier som f.eks. NIST og NPL.