Synkronisering er noget, vi er fortrolig med hverdagen i vores liv. Fra kørsel ned ad motorvejen til at gå overfyldt street; Vi tilpasser automatisk vores adfærd for at synkronisere med dem omkring os. Vi kører i samme retning eller går samme veje som andre pendlere, da det ikke gør det meget vanskeligere (og farligt) at undlade at gøre det.

Når det kommer til timing, er synkronisering endnu vigtigere. Selv i vores daglige tiltag forventer vi en rimelig mængde synkronisering fra mennesker. Når et møde starter på 10am, forventer vi, at alle er der inden for få minutter.

Når det kommer til computertransaktioner på tværs af et netværk, bliver nøjagtigheden i synkronisering endnu vigtigere, hvor nøjagtigheden i nogle få sekunder er for utilstrækkelig, og synkronisering til millisekunden bliver afgørende.

Computere bruger tid til hver transaktion og proces, de gør, og du skal kun tænke tilbage til furore forårsaget af årtusens bug at værdsætte vigtigheden computerens sted til tiden. Når der ikke er præcis nok synkronisering, kan der forekomme alle mulige fejl og problemer, især ved tidsfølsomme transaktioner.

Det er ikke bare transaktioner, der kan mislykkes uden tilstrækkelig synkronisering, men tidsstempler bruges i computer logfiler, så hvis noget går galt eller hvis en ondsindet bruger har invaderet (hvilket er meget nemt at gøre uden passende synkronisering), kan det tage lang tid at opdage Hvad gik galt og endnu længere for at løse problemerne.

Manglende synkronisering kan også have andre effekter som f.eks. Tab af data eller fejlagtig hentning. Det kan også lade et firma være forsvarsløst i et eventuelt juridisk argument, da et dårligt eller usynkroniseret netværk kan være umuligt at revidere.

Millisekundsynkronisering er dog ikke hovedpine, mange administratorer antager, at det kommer til at være. Mange vælger at drage fordel af mange af de online-timeservers, der er tilgængelige på internettet, men det kan medføre flere problemer, end det løser, f.eks. At lade UDP-porten være åben i firewallen (for at muliggøre timingoplysningerne) at nævne ingen garanteret nøjagtighed fra offentlig tidsserver.

En bedre og enklere løsning er at bruge en dedikeret netværkstidsserver der bruger protokollen NTP (Network Time Protocol). EN NTP tidsserver vil slutte direkte til et netværk og bruge GPS (Global Positioning System) eller specialradio transmissioner til at modtage tiden direkte fra et atomur og distribuere det blandt netværket.

Network Time Protocol er en internetprotokol, der bruges til at synkronisere uret til en stabil og præcis tidsreference. NTP blev oprindeligt udviklet af professor David L. Mills ved University of Delaware i 1985 og er en Internet standardprotokol og bruges i de fleste netværk tidsserveredermed navnet NTP-server.

NTP blev udviklet til at løse problemet med flere computere, der arbejder sammen og har den forskellige tid. Mens tiden som regel bare går videre, hvis programmer kører på forskellige computere, bør tiden gå, selvom du skifter fra en computer til en anden. Men hvis et system er forud for det andet, vil skift mellem disse systemer give tid til at hoppe frem og tilbage.

Som følge heraf kan netværk løbe deres egen tid, men så snart du opretter forbindelse til internettet, bliver effekter synlige. Bare e-mail-meddelelser ankommer før de blev sendt, og er endda besvaret, før de blev sendt!

Selvom denne form for problem kan virke uskadelig, når det kommer til at modtage e-mail, kan det dog i nogle miljøer mangle synkronisering få katastrofale resultater. Derfor var flyvekontrol en af ​​de første applikationer for NTP.

NTP bruger en enkeltkilde og distribuerer den blandt alle enheder på et netværk gør det ved at bruge en algoritme, der beskriver, hvor meget der skal justeres til et systemur for at sikre synkronisering.

NTP arbejder på hierarkisk basis for at sikre, at der ikke er problemer med netværkstrafik og båndbredde. Det bruger normalt en enkelt kilde UTC (koordineret universeltid) og modtager tidsforespørgsler fra maskinerne på toppen af ​​hierarket, som så passerer tiden længere nede i kæden.

De fleste netværk, der bruger NTP, bruger en dedikeret NTP tidsserver at modtage deres UTC-tidssignal. Disse kan modtage tiden fra GPS-netværket eller radiotransmissionen udsendt af nationale fysiklaboratorier. Disse dedikerede NTP tid servere er ideelle, da de modtager tid direkte fra en atomurkilde, de er også sikre, da de ligger eksternt og derfor ikke kræver afbrydelser i netværksbranden.

NTP har været en astronomisk succes og bruges nu i næsten 99 procent af tidssynkroniseringsenheder, og en version af den er inkluderet i de fleste operativsystempakker.

NTP skylder meget af sin succes for udviklingen, og støtten fortsætter med at modtage næsten tre årtier efter starten, hvorfor t nu bruges over hele verden i NTP-servere.

Det NTP tidsserver har revolutioneret synkroniseringen af ​​computernetværk i løbet af de sidste tyve år. NTP (Network Time Protocol) er den software, der er ansvarlig for at distribuere tid fra tidsserveren til hele netværket, justere maskiner til drift og sikre nøjagtighed.

NTP kan pålidelig opretholde systemklokker til inden for nogle få millimeter UTC (Koordineret Universal Time) eller hvad tidsramme den er fodret med.

Men NTP kan kun være så pålidelig som den tidskilde, den modtager, og som UTC er den globale civile tidsplan, afhænger det af, hvor UTC-kilden kommer fra.

National tid og frekvens transmissioner fra fysik labs som NIST i USA eller NPL i Storbritannien er ekstremt pålidelige kilder til UTC og NTP tid servere er designet specielt til dem. Men tidssignalerne garanteres ikke, de kan falde hele dagen og er modtagelige for interferens; de bliver også regelmæssigt afbrudt til vedligeholdelse.

For de fleste applikationer vil et par timer af dit netværk, der stole på krystaloscillatorer, sandsynligvis ikke forårsage for mange problemer i synkronisering. Imidlertid, GPS (Global Positioning System) er langt mere pålidelig kilde til UTC-tid, da en GPS-satellit altid er overhead. De har brug for en synspunkt modtagelse, hvilket betyder at en antenne skal gå på taget eller uden for et åbent vindue.

Til applikationer, hvor nøjagtighed og pålidelighed er afgørende, er den sikreste løsning at investere i et dobbelt system NTP tidsserver, kan denne enhed modtage både radiotransmissionen såsom MSF, DCF-77 eller WWVB og GPS-signalet.

På et dobbelt system NTP-server, Vil NTP tage begge tidskilder og synkronisere et netværk for at sikre øget nøjagtighed og pålidelighed.

UTC (Koordineret Universal Time) er verdens globale tidsskala og erstattet den gamle tidsstandard GMT (Greenwich Meantime) i 1970s.

Mens GMT var baseret på Sun's bevægelse, er UTC baseret på den tid, der blev fortalt af atomure selv om det holdes inline med GMT ved tilføjelsen af ​​'Leap Seconds', som kompenserer for forsinkelsen af ​​jordens rotation, så både UTC og GMT kan køre side om side (GMT er ofte fejlagtigt omtalt som UTC - selvom der ikke er nogen egentlig forskel det betyder ikke rigtig noget).

I computeren giver UTC computernetværk over hele verden mulighed for at synkronisere til samme tid, der muliggør tidssensitive transaktioner fra hele verden. De fleste computernetværk bruges dedikeret netværk tidsservere at synkronisere til en UTC-tidskilde. Disse enheder bruger protokollen NTP (Network Time Protocol) til at distribuere tiden over netværket og kontrollerer løbende for at sikre, at der ikke er drift.

Det eneste problem i at bruge en dedikeret NTP tidsserver er at vælge, hvor tidskilden kommer fra hvilken vil styre typen af NTP-server du har brug for. Der er virkelig tre steder, hvor en kilde til UTC-tid nemt kan placeres.

Den første er internettet. Ved brug af en internetkilde som time.nist.gov eller time.windows.com er en dedikeret NTP-server er ikke nødvendigvis nødvendig, da de fleste operativsystemer allerede har en version af NTP installeret (i Windows skal du bare dobbeltklikke på urikonet for at se internettidsindstillingerne).

*NB Det skal bemærkes, at Microsoft, Novell og andre stærkt råder over at bruge internetkilder, hvis sikkerhed er et problem. Internet-tidskilder kan ikke autentificeres af NTP og er uden for firewallen, hvilket kan medføre sikkerhedstrusler.

Den anden metode er at bruge a GPS NTP-server; Disse enheder bruger GPS-signalet (mest almindeligt anvendt til satellitnavigering), som faktisk er en tidskode genereret af et atomur (fra ombord på satellitten). Mens dette signal er tilgængeligt overalt på kloden, kræver en GPS-antenne et klart billede af himlen, som er den eneste ulempe ved at bruge GPS.

Alternativt kan mange lande 'nationale fysik laboratorier såsom NIST i USA og NPL i Storbritannien, sende et tidssignal fra deres atomur. Disse signaler kan hentes med en radio, der refereres til NTP-server selv om disse signaler er begrænsede og sårbare for lokal forstyrrelse og topografi.

I øjeblikket er der kun ét Global Navigation Satellite System (GNSS) NAVSTAR GPS, som har været åben til civil brug siden den sene 1980.

Mest almindeligt, den GPS-system menes at give navigationsoplysninger, der gør det muligt for chauffører, søfolk og piloter at finde deres position overalt i verden.

Faktisk er den eneste information, der stråles fra en GPS-satellit, den tid, der genereres af satellittets interne atomur. Dette tidssignal er så præcist, at en GPS-modtager kan bruge signalet fra tre satellitter og lokalisere placeringen til inden for få meter ved at finde ud af, hvor længe hvert præcist signal tog for at ankomme.

I øjeblikket a GPS NTP-server kan bruge denne timing information til at synkronisere hele computernetværk for at give nøjagtighed inden for få millisekunder.

EU arbejder imidlertid for øjeblikket på Europas eget globale satellitnavigationssystem kaldet Galileo, som vil konkurrere med GPS-netværket ved at levere sine egne timing og positioneringsoplysninger.

Galileo er imidlertid designet til at være interoperabel med GPS, hvilket betyder at en nuværende GPS NTP-server vil kunne modtage begge signaler, selv om nogle softwarejusteringer måtte foretages.

Denne interoperabilitet vil give øget nøjagtighed og kan gøre nationale tids- og frekvensradioudsendelser forældede, da de ikke vil være i stand til at producere en sammenlignelig nøjagtighed.

Desuden planlægger Rusland, Kina og Indien i øjeblikket deres egne GNSS-systemer, som kan give endnu mere nøjagtighed. GPS har allerede revolutioneret måden verden virker ikke blot ved at tillade præcis positionering, men også gøre det muligt for hele kloden at synkronisere til samme tidsskala ved hjælp af en GPS NTP-server. Det forventes, at endnu flere fremskridt inden for teknologi fremkommer, når den næste generation af GNSS begynder deres transmissioner.

Synkronisering af computernetværk er afgørende i den moderne verden. Mange af verdens computernetværk er synkroniseret til samme globale tidsplan UTC (Koordineret universeltid).

At regulere synkronisering protokollen NTP (Network Time Protocol) bruges i de fleste tilfælde, da det er i stand til pålideligt at synkronisere et netværk til et par millisekunder uden UTC-tid.

Imidlertid er nøjagtigheden af ​​tidssynkronisering udelukkende afhængig af nøjagtigheden af, hvilken tid reference der er valgt for NTP til at distribuere, og her ligger en af ​​de grundlæggende fejl, der er lavet i synkroniserende computernetværk.

Mange netværksadministratorer er afhængige af internettidsreferencer som en kilde til UTC-tid, men bortset fra de sikkerhedsrisici, de udgør (som de er på den forkerte side af en netværksbrandwall), men også deres nøjagtighed kan ikke garanteres, og nyere undersøgelser har fundet mindre end halvdelen af ​​dem giver nogen nyttige præcisioner overhovedet.

For en sikker, præcis og pålidelig metode til UTC er der virkelig kun to valg. Brug tidssignalet fra GPS-nettet eller stole på de lange bølgekransmissioner, der sendes af nationale fysiklaboratorier som f.eks NPL og NIST.

For at vælge hvilken metode der er bedst, er den eneste faktor, der skal overvejes, placeringen af NTP-server det er at modtage tidssignalet.

GPS er den mest fleksible, fordi signalet er tilgængeligt bogstaveligt overalt på planeten, men den eneste ulempe ved signalet er, at en GPS-antenne skal være placeret på taget, da det har brug for et klart billede af himlen. Dette kan vise sig problematisk, hvis tidsserver er placeret i de nederste etager af en himmelskraber, men på de fleste brugere af GPS-tid Signalerne finder, at de er meget pålidelige og utroligt præcise.

Hvis GPS er upraktisk, giver den nationale tid og frekvenser en lige så præcis og sikker metode til UTC-tid. Disse longwave signaler udsendes imidlertid ikke af alle lande, selv om det amerikanske WWVB-signal udsendt af NIST i Colorado er tilgængeligt i det meste af Nordamerika, herunder Canada.

Der er forskellige versioner af dette signal udsendt i hele Europa, herunder tyskerne DCF og Storbritannien MSF som viser sig at være den mest pålidelige og populære. Disse signaler kan også ofte hentes uden for landets grænser, selv om det skal bemærkes, at lange bølgekransmissioner er sårbare for lokal forstyrrelse og topografi.

For fuldstændig ro i sindet, dobbelt system NTP-servere der modtager signaler fra både GPS og nationale fysik laboratorier er tilgængelige, selv om de har tendens til at være lidt dyrere end enkelt systemer, selvom at bruge mere end et tidspunkt signal gør dem dobbelt pålidelige.

Er et atomklok radioaktivt?

An atomur holder tid bedre end noget andet ur. De holder endda tid bedre end Jordens rotation og stjernens bevægelse. Uden atomuret ville GPS-navigering være umuligt, Internettet ville ikke synkronisere, og planets placering ville ikke være kendt med tilstrækkelig nøjagtighed for rumprober og landingsledere, der blev lanceret og overvåget.

Et atomur er ikke radioaktivt, det er ikke afhængigt af atomnedbrydning. En atomur har snarere en oscillerende masse og en fjeder, ligesom almindelige ure.

Den store forskel mellem et standardur i dit hjem og et atomur er, at oscillationen i et atomur er mellem kernen i et atom og de omgivende elektroner. Denne svingning er ikke ligefrem parallel med balancehjulet og hårspringet af et urværksklip, men faktum er, at begge benytter svingninger for at holde styr på tiden. Oscillationsfrekvenserne inden for atomet bestemmes af kernens masse og tyngdekraften og den elektrostatiske "fjeder" mellem den positive ladning på kernen og den elektroniske sky, der omgiver den.

Hvad er typer af Atomic Clock?

I dag, selvom der findes forskellige typer af atomur, forbliver princippet bag dem alle de samme. Den største forskel er forbundet med det anvendte element og midlerne til at detektere, når energiniveauet ændres. De forskellige typer af atomur omfatter:

Cesium-atomuret anvender en stråle af cæsiumatomer. Uret adskiller cæsiumatomer af forskellige energiniveauer ved magnetfelt.

Hydrogen atomuret opretholder hydrogenatomer på det krævede energiniveau i en beholder med vægge af et specielt materiale, så atomer ikke mister deres højere energitilstand for hurtigt.

Rubidium atomuret, den enkleste og mest kompakte af alle, bruger en glascelle af rubidiumgas, der ændrer lysoptagelsen ved den optiske rubidiumfrekvens, når den omgivende mikrobølgefrekvens er helt korrekt.

Det mest nøjagtige kommercielle atomur til rådighed i dag anvender cæsiumatomet og de normale magnetfelter og detektorer. Desuden stoppes cæsiumatomer fra at zippe frem og tilbage af laserstråler, hvilket reducerer små ændringer i frekvensen på grund af Doppler-effekten.

Hvornår var Atomic Clock opfundet? atomur

I 1945 foreslog Columbia Universitets fysikprofessor Isidor Rabi at et ur kunne laves af en teknik, han udviklede i 1930'erne kaldet atomstrålemagnetisk resonans. Ved 1949, National Bureau of Standards (NBS, nu National Institute of Standards and Technology, NIST) annoncerede verdens første atomur ved hjælp af ammoniakmolekylet som kilde til vibrationer, og ved 1952 annoncerede den det første atomur med cæsiumatomer som vibrationskilde, NBS-1.

I 1955, National Physical Laboratory (NPL) i England byggede den første cesium-stråle atomur anvendt som kalibreringskilde. I løbet af det næste årti blev der skabt mere avancerede former for atomurerne. I 1967 definerede 13th General Conference on Weights and Measures SI sekunden på basis af vibrationer af cæsiumatomet; Verdens tidskrævende system havde ikke længere et astronomisk grundlag på det tidspunkt! NBS-4, verdens mest stabile cæsiumklok, blev afsluttet i 1968, og blev brugt i 1990'erne som en del af NPL-tidssystemet.

I 1999 begyndte NPL-F1 at fungere med en usikkerhed om 1.7-dele i 10 til 15th power eller nøjagtighed i omkring et sekund i 20 million år, hvilket gør det til det mest præcise atomur nogensinde lavet (en sondring delt med en lignende standard i Paris).

Hvordan er Atomic Clock Time Measured?

Den korrekte frekvens for den specifikke cæsiumresonans defineres nu ved international aftale som 9,192,631,770 Hz, så når det er divideret med dette tal, er outputet nøjagtigt 1 Hz eller 1-cyklus pr. Sekund.

Den langsigtede nøjagtighed, der opnås ved moderne cæsiumatomsklokke (den mest almindelige type), er bedre end et sekund pr. En million år. Hydrogen atomuret viser en bedre kortvarig (en uge) nøjagtighed, ca. 10 gange nøjagtigheden af ​​et cæsiumklocke. Derfor har atomuret øget nøjagtigheden af ​​tidsmåling omkring en million gange i sammenligning med målingerne udført ved hjælp af astronomiske teknikker.

Synkronisering til et atomur

Den enkleste måde at synkronisere med et atomur på er at bruge a dedikeret NTP-server. Disse enheder modtager enten det GPS-ataomiske ursignal eller radiobølger fra steder som NIST eller NPL.

NTP er afhængig af et referenceur og alle ure på NTP netværk er synkroniseret til den tid. Det er derfor afgørende, at referenceuret er så præcist som muligt. De mest præcise ure er atomur. Disse store fysik lab-enheder kan opretholde nøjagtig tid over millioner af år uden at tabe et sekund.

An NTP-server vil modtage tiden fra et atomur enten fra internettet, GPS-netværket eller radiotransmissionerne. Ved brug af et atomur som reference vil et NTP-netværk være nøjagtigt til inden for få millisekunder af verdens globale tidsskala UTC (Koordineret universeltid).

NTP er et hierarkisk system. Jo tættere en enhed er på referencet, jo højere er det på NTP-strata. Et atomur ur referenceur er en stratum 0 enhed og a NTP-server der modtager tiden fra den er en stratum 1 enhed, klienter af NTP serveren er stratum 2 enheder og så videre.

På grund af dette hierarkiske system kan enheder, der ligger ned ad strata, også bruges som en reference, der gør det muligt for store netværk at fungere, mens de er forbundet med kun en NTP tidsserver.

NTP er en protokol, der er fejltolerant. NTP ser ud til fejl og kan behandle flere tidskilder, og protokollen vælger automatisk det bedste. Selv når et referenceur er midlertidigt utilgængeligt, kan NTP bruge tidligere målinger til at estimere den aktuelle tid ..

Så du har besluttet at synkronisere dit netværk til UTC (Koordineret Universal Time), har du en tidsserver, der bruger NTP (Network Time Protocol) nu er det eneste, hvor man skal bestemme, hvor man skal modtage tiden fra.

NTP-servere genererer ikke tid, de modtager simpelthen et sikkert signal fra et atomur, men det er denne konstante kontrol af den tid, der holder NTP-server nøjagtige og til gengæld det netværk, som det synkroniserer.

Modtagelse af en atomur tid signal er hvor NTP serveren kommer i sin egen. Der er mange kilder til UTC-tid på tværs af internettet, men disse anbefales ikke til virksomhedernes brug, eller når sikkerhed er et problem, da internetkilder til UTC er eksterne til firewallen og kan true sikkerheden - vi vil diskutere dette mere detaljeret i fremtiden indlæg.

Der er normalt to typer tidsservere. Der er dem, der modtager en atomurkilde for UTC-tid fra langbølge-radiosendinger eller dem, der bruger GPS-netværket (Global Positioning System) som kilde.

De langbølgende radiotransmissioner udsendes af flere nationale fysiklaboratorier. De mest almindelige signaler er USAs WWVB (udsendt af NIST - National Institute for Standards and Time), Storbritanniens MSF (udsendt af Det Forenede Kongerige National Physical Laboratory) og det tyske DCF-signal (Broadcast af det tyske nationale fysiklaboratorium).

Ikke alle lande producerer disse tidssignaler, og signalerne er sårbare for interferens fra topografi. I USA er WWVB-signalet imidlertid modtaget i de fleste områder i Nordamerika (herunder Canada), selv om signalstyrken varierer afhængigt af lokal geografi som bjerge mv.

GPS signalet derimod er tilgængelig bogstaveligt overalt på planeten som langs som GPS antenne fastgjort til GPS NTP-server kan få et klart billede af himlen.

Begge systemer er en virkelig pålidelig og præcis metode til UTC-tid og bruger enten at tillade synkronisering af et computernetværk inden for få millisekunder af UTC.

Præcision i at fortælle tiden har aldrig været så vigtig som den er nu. Ultra præcis atomure er grundlaget for mange af teknologier og innovationer i det tyvende århundrede. Internettet, satellitnavigering, flyvekontrol og global banking er kun nogle få af de applikationer, der er afhængige af særlig præcis timekeeping.

Det problem, vi har oplevet i den moderne tidsalder, er, at vores forståelse af præcis hvad tid er ændret enormt i løbet af det sidste århundrede. Tidligere var det antaget, at tiden var konstant, uændret, og at vi rejste frem i tiden med samme hastighed.

Måling af tidsforløbet var også lige fremad. Hver dag styret af Jordens revolution blev opdelt i 24 lige store mængder - timen. Men efter Einsteins opdagelser i løbet af det sidste århundrede blev det hurtigt opdaget, at tiden ikke var konstant og kunne variere for forskellige observatører, da hastighed og endog tyngdekraften kan sænke det.

Da vores tidshorisont blev mere præcis, blev et andet problem tydeligt, og det var den gamle metode til at holde styr på tiden ved at bruge jordens rotation, var ikke en præcis metode.

På grund af Månens gravitationsindflydelse på vores oceaner er Jordens spin sporadisk, nogle gange mangler 24 timesdagen og nogle gange kører længere.

Atomiske ure blev udviklet for at forsøge at holde tiden så præcis som muligt. De arbejder ved at anvende de uændrede svingninger i et atoms elektron, da de ændrer kredsløb. Denne "tikker" af et atom forekommer over ni milliarder gange om året i cæsiumatomer, hvilket gør dem til et ideelt grundlag for et ur.

Denne ultra præcise atomur tid (kendt officielt som International Atomic Time - TAI) er grundlaget for verdens officielle tidsplan, men på grund af behovet for at holde tidsskalaen parallelt med Jordens rotation (vigtig, når man beskæftiger sig med ekstra jordbundne kroppe såsom astronomiske objekter eller endda satellitter) tilføjelses sekunder, kendt som spring andet, tilføjes til TAI, er denne ændrede tidsskrift kendt som UTC - Koordineret Universal Time.

UTC er tidsplanen, der bruges af virksomheder, industri og regeringer over hele verden. Da det styres af atomur, betyder det, at hele verden kan kommunikere ved hjælp af samme tidsskala, styret af de ultra-præcise atomure. Computer netværk over hele verden modtager denne gang med at bruge NTP-servere (Network Time Protocol), der sikrer, at alle har samme tid inden for få millisekunder.