Nøjagtig tid er afgørende i den moderne verden af ​​internetbank, online-auktioner og global finansiering. Ethvert computernetværk, der er involveret i global kommunikation, skal have en præcis kilde til den globale tidsskala UTC (Koordineret Universal Time) for at kunne tale med andre netværk.

Modtagelse af UTC er simpel nok. Den er tilgængelig fra flere kilder, men nogle er mere pålidelige end andre:

Internet tidskilder

Internettet er oversvømmet med tidskilder. Disse varierer i pålidelighed og nøjagtighed, men nogle betroede organisationer som NIST (National Institute of Standards and Time) og Microsoft. Der er imidlertid ulemper med internetkilder:

Pålidelighed - Efterspørgslen efter internetkilder til UTC betyder ofte, at det kan være svært at få adgang til dem

Nøjagtighed - De fleste internet-tidsservere er stratum 2-enheder, hvilket betyder, at de selv er afhængige af en tidskilde. Ofte kan der opstå fejl, og mange kilder til tid kan være meget unøjagtige.

Sikkerhed - Måske er det største problem med internetkilder den risiko, de udgør for sikkerheden. For at modtage et tidsstempel fra hele internettet skal firewallen have en åbning for at lade signalerne passere igennem; Dette kan føre til, at ondsindede brugere udnytter.

Radio refererede tidsservere.

En sikker metode til at modtage UTC-tidsstempler er tilgængelig ved hjælp af a NTP tidsserver der kan modtage radiosignaler fra laboratorier som NIST og NPL (National Physical Laboratory. Mange lande har disse udsendte tidssignaler, som er meget præcise, pålidelige og sikre.

GPS-tidsservere

En anden kilde til dedikerede tidsservere er GPS. Den store fordel ved a GPS NTP tidsserver er at tidskilden er tilgængelig overalt på planeten med et klart billede af himlen. GPS-tidsservere er også yderst nøjagtige, pålidelige og lige så sikre som radio-refererede tidsservere.

Når du sætter dit ur på måske taleklokken eller tiden på internettet, har du nogensinde spekuleret på, hvem det er, der sætter disse ure og kontrollerer, at de er korrekte?

Der er ikke noget enkelt master ur, der bruges til verdens timing, men der er en konstellation af ure, der bruges som grundlag for et universelt timing system kendt som UTC (Koordineret Universal Time).

UTC gør det muligt for alle verdens computernetværk og anden teknologi at tale med hinanden i perfekt synkronitet, hvilket er afgørende for den moderne verden af ​​internethandel og global kommunikation.

Men som nævnt kontrolleres UTC ikke ned til et master ur, men i stedet arbejder en seriøs meget præcis atomur baseret på forskellige lande sammen for at producere en timing kilde, der er baseret på den tid, de fortalte dem alle.

Disse UTC timekeepers omfatter sådanne bemærkelsesværdige organisationer som USA's National Institute of Standards and Time (NIST) og Storbritanniens Nationale Fysiske Laboratorium (NPL) blandt andre.

Disse organisationer hjælper ikke kun med at sikre, at UTC er så nøjagtigt som muligt, men de giver også en kilde til UTC-tid til rådighed for verdens computernetværk og -teknologier.

For at modtage tiden fra disse organisationer, a NTP tidsserver (Network Time Server) er påkrævet. Disse enheder modtager udsendelserne fra steder som NIST og NPL via langbølge radio transmissioner. Det NTP-server Derefter distribuerer timing signalet over et netværk, justering af individuelle system ure for at sikre, at de er så nøjagtige til UTC som muligt.

En enkelt dedikeret NTP-server kan synkronisere et computernetværk med hundredvis og endda tusindvis af maskiner, og nøjagtigheden af ​​et netværk, der stammer fra UTC-tid fra udsendelserne af NIST og NPL, vil også være meget præcis.

NIST timing signalet er kendt som wwvb og udsendes fra Boulder Colorado i hjertet af USA, mens Storbritanniens NPL signal udsendes i Cumbria i det nordlige England og er kendt som MSF - andre lande har lignende systemer, herunder DSF signal udsendt fra Frankfurt, Tyskland.

GPS-systemet er kendt for de fleste mennesker. Mange biler har nu en GPS-satellitnavigationsenhed i deres biler, men der er mere til Global Positioning System end bare wayfinding.

Global Positioning System er en konstellation af over tredive satellitter, der alle drejer rundt om kloden. GPS-satellitnetværket er designet således, at der til enhver tid er mindst fire satellitter overhead - uanset hvor du er på kloden.

Ombord på hver GPS-satellit er der en meget præcis atomur, og det er informationerne fra dette ur, der sendes via GPS-transmissionen, som en satellitnavigationsmodtager ved hjælp af triangulering (ved hjælp af signalet fra flere satellitter) kan træne din position.

Men disse ultimative præcise timingssignaler har endnu en brug, der ikke er kendt for mange brugere af GPS-systemer. Fordi timingen signalerer fra GPS atomure er så præcise, de giver en god kilde til at synkronisere alle mulige teknologier - fra computernetværk til trafikkameraer.

For at udnytte GPS-timingssignalerne bruges en GPS-tidsserver ofte. Disse enheder bruger NTP (Network Time Protocol) til at distribuere GPS timing kilde til alle enheder på NTP-netværket.

NTP kontrollerer jævnligt tiden på alle systemerne på sit netværk og justerer det i overensstemmelse hermed, hvis det har drevet til, hvad den oprindelige GPS-timingskilde er.

Da GPS er tilgængelig overalt på planeten, giver det en rigtig god kilde til tid til mange teknologier og applikationer, der sikrer, at det, der er synkroniseret til GPS-timingskilden, forbliver så nøjagtigt som muligt.

En enkelt GPS NTP-server kan synkronisere hundredvis og tusindvis af enheder, herunder routere, pc'er og anden hardware, der sikrer, at hele netværket kører perfekt koordineret tid.

Atomiske ure er uden tvivl de mest præcise tidstykker på planetens overflade. Faktisk nøjagtigheden af ​​et atomur i uforlignelig med ethvert andet kronometer, ur eller ur.

Mens et atomur ikke taber endnu et sekund i tide i tusinder af tusinder af år, vil du gennemsnitligt digitalt ur måske tabe et sekund om få dage, hvilket efter et par uger eller måneder vil betyde, at dit ur kører langsomt eller hurtigt efter flere minutter.

Det samme kan også siges for det systemur, der styrer din computer, den eneste forskel er, at computere stole endnu tungere på tiden, end vi selv gør.

Næsten alt, hvad en computer gør, er afhængig af tidsstempler, fra at gemme arbejde til at udføre programmer, debugging og endda e-mails, er alle afhængige af tidsstempler, som kan være et problem, hvis uret på din computer kører for hurtigt eller langsomt, da fejl ganske ofte kan forekomme, især hvis du kommunikerer med en anden computer eller enhed.

Heldigvis er de fleste pc'er nemt synkroniseret til et atomur, hvilket betyder, at de kan være korrekte, da disse kraftfulde tidsholdende enheder, så alle opgaver, der udføres af din pc, kan være i perfekt synkronitet med den enhed, du kommunikerer med.

I de fleste pc-operativsystemer er en indbygget protokol (NTP) gør det muligt for pc'en at kommunikere med en tidsserver, der er forbundet med et atomur. I de fleste versioner af Windows åbnes adgang til dato og klokkeslætskontrol (dobbeltklik på uret nederst til højre).

Men for forretningsmaskiner eller netværk, der kræver sikker og præcis tidssynkronisering, er online-tidsservere bare ikke sikre eller præcise nok til at sikre, at dit netværk ikke er sårbart for sikkerhedsfejl.

Imidlertid NTP tid servere der modtager tiden direkte fra atomur er tilgængelige, der kan synkronisere hele netværk. Disse enheder modtager en udsendt tidsstempel distribueret af enten nationale fysiklaboratorier eller via GPS-satellitnetværket.

NTP-servere aktiver hele net til alle har nøjagtigt synkroniseret tid, som er lige så præcis og sikker som det er menneskeligt muligt.

Atomiske ure er meget undervurderede teknologier deres udvikling har revolutioneret den måde, vi lever og arbejder på, og har gjort mulige teknologier, der ville være umulige uden dem.

Satellitnavigation, mobiltelefoner, GPS, internettet, flyvekontrol, trafiklys og endda CCTV-kameraer er afhængige af ultra præcis timekeeping af et atomur.

Nøjagtigheden af ​​et atomur er uforlignelig med andre tidskrævende anordninger, da de ikke kører med endnu et sekund i hundredtusinder af år.

Men atomklokker er store følsomme enheder, der har brug for team af erfarne teknikere og optimale forhold som dem, der findes i et fysiklaboratorium. Så hvordan har alle disse teknologier fordel af højkvaliteten af ​​et atomur?

Svaret er ret simpelt, at controllerne af atomurerne, som regel nationale fysiklaboratorier, udsendes via langbølgeradio, signalerer, at deres ultra præcise ure producerer.

For at modtage disse tidssignaler, skal servere, der bruger tidssynkroniseringsprotokollen NTP (Network Time Protocol) er ansat til at modtage og distribuere disse tidsstempler.

NTP tid servere, der ofte omtales som netværkstidsservere, er en sikker og præcis metode til at sikre, at teknologi kører præcis atomur tid. Disse tidssynkroniseringsenheder kan synkronisere enkelte enheder eller hele netværk af computere, routere og andre enheder.

NTP-servere, der bruger GPS-signaler til at modtage tiden fra atomur-satellitterne, bruges også almindeligt. Disse NTP GPS-tidsservere er lige så præcise som dem, der modtager tiden fra fysiklaboratorier, men bruger den svagere synsvinkel GPS-signal som deres kilde.

GPS er ikke den eneste teknologi, der er afhængig af atomur. De høje niveauer af nøjagtighed, der leveres af atomure bruges i andre vigtige teknologier, som vi tager for givet hver dag.

Luft trafik kontrol Ikke alene er alle fly og flylinjer nu udstyret med GPS, så piloter og jordpersonale kan vide deres nøjagtige placering, men atomurerne bruges også af flyvelederne, der har brug for præcise og præcise målinger og tid mellem fly.

Trafiklys og vejafstødningssystemer - Trafiklys er et andet system, der afhænger af atomur timing. Nøjagtighed og synkronisering er afgørende for trafiklyssystemer, da små fejl i synkronisering kan føre til dødelige ulykker.

Congestion kameraer og andre systemer såsom parkeringsmålere bruger også atomure som grundlag for deres tidspunkter, da dette forhindrer juridiske problemer ved udstedelse af straffeanvisninger.

CCTV - Closed-tv er en anden storskala bruger af atomur. CCTV-kameraer bruges ofte til bekæmpelse af kriminalitet, men som bevis er de ude af brug i en domstol, medmindre timingoplysningerne på CCTV-kameraet kan bevises at være korrekte. Hvis man undlader at gøre det, kan det føre til, at kriminelle undgår retsforfølgning, fordi på trods af kameraets identifikation kan bevis for at det var på tidspunktet og tidspunktet for lovovertrædelsen ikke klargøres uden nøjagtighed og synkronisering.

Internet - Mange af de applikationer, vi nu overdrager til internettet, er kun muliggjort takket være atomur. Online handel, internetbank og selv online auktionshuse har alle brug for nøjagtig og synkroniseret tid.

Forestil dig at tage dine besparelser fra din bankkonto, men kun at finde ud af, at du kan trække dem tilbage igen, fordi en anden computer har et langsommere ur eller forestille dig at byde på et internet auktionssted kun for at få dit bud afvist ved et bud, der kom før din, fordi det blev lavet på en computer med et langsommere ur.

At bruge atomur som kilden til tiden er relativt lige frem for mange teknologier. Radiosignaler og endda GPS-transmissioner kan bruges som kilde til atomur tid og til computersystemer, protokollen NTP (Network Time Protocol) sikrer, at ethvert mellemstoret netværk synkroniseres perfekt sammen. Dedikeret NTP tid servere bruges over hele verden i teknologier og applikationer, der kræver præcis tid.

Atomiske ure er de mest præcise timekeeping enheder kendt for manden. Der nøjagtighed er uforlignelig med andre ure og chronometre i det, selvom det mest sofistikerede elektroniske ur vil glide med et sekund hver uge eller to, det mest moderne atomure kan fortsætte med at løbe i tusinder af år og ikke tabe selv en brøkdel af et sekund.

Nøjagtigheden af ​​et atomur er nede på det, de bruger som grundlag for tidsmåling. I stedet for at stole på en elektronisk strøm, der løber gennem en krystal som et elektronisk ur, bruger et atomur hyperfineovergangen af ​​et atom i to energistater. Selv om dette kan lyde kompliceret, er det bare en ufuldstændig efterklang, der 'titter' over 9 milliarder gange hvert sekund hvert sekund.

Men hvorfor sådan nøjagtighed virkelig er nødvendig, og hvilke teknologier er atomurerne ansat i?

Det er ved at undersøge de teknologier, der udnytter atomur, at vi kan se, hvorfor sådanne høje niveauer af nøjagtighed er påkrævet.

GPS - Satellitnavigation

Satellitnavigation er en enorm industri nu. Engang kun en teknologi til militæret og luftfartsselskaberne bliver GPS-satellitnavigation nu brugt af trafikanter over hele kloden. Den navigationsinformation, der leveres af satellitnavigationssystemer som GPS, er imidlertid kun afhængig af nøjagtigheden af ​​atomurerne.

GPS virker ved at triangulere adskillige timingsignaler, der udløses fra atomur ombord på GPS-satellitterne. Ved at træne ud, når timing signalet blev frigivet fra satellitten, kan satellitnavigationsmodtageren lige vide, hvor langt det er fra satellitten, og ved at bruge flere signaler beregne hvor det er i verden.

På grund af disse timing signaler rejser ved lysets hastighed, kun et sekund unøjagtighed inden for timing signaler kan føre til, at de poserende oplysninger er tusindvis af miles ud. Det er testamente til nøjagtigheden af GPS atomure som for øjeblikket er en satellitnavigationsmodtager, er nøjagtig inden for fem meter.

Atomuret er ikke en ny opfindelse. Udviklet i 1950'erne har den traditionelle cesiumbaserede atomur givet os præcis tid i et halvt århundrede.

Det cæsium atomur er blevet grunden til vores tid - bogstaveligt talt. Det International System of Units (SI) definerer et sekund som et bestemt antal oscillationer af atomet cæsium og atomklokker styrer mange af de teknologier, som vi lever med en daglig brug: Internettet, satellitnavigering, flyvekontrol og trafiklys for at nævne nogle få.

Men den seneste udvikling i optiske kvanteklover, der anvender enkeltatomer af metaller som aluminium eller strontium, er tusindvis af gange mere præcise end traditionelle atomur. For at sætte dette i perspektiv er det bedste cæsium atomur, som bruges af institutter som NIST (National Institute for Standards and Time) eller NPL (National Physical Laboratory) til at styre verdens globale tidsskala UTC (Koordineret Universal Time), er nøjagtig inden for et sekund hver 100 million år. Imidlertid er disse nye kvanteoptiske ure nøjagtige til et sekund hvert 3.4 milliard år - næsten så længe jorden er gammel.

For de fleste er deres eneste møde med et atomur modtaget sin tidssignal er a netværkstidsserver or NTP-enhed (Network Time Protocol) med henblik på synkronisering af enheder og netværk, og disse atomkloksignaler genereres ved hjælp af cæsiumklokker.

Og indtil verdens videnskabsmænd kan blive enige om et enkelt atom til at erstatte cæsium og et enkelt ur design for at holde UTC, vil ingen af ​​os kunne udnytte denne utrolige nøjagtighed.

Som med fremskridtet af computerteknologi, der tilsyneladende eksponentielt øges i evnen hvert år, synes atomblocks også at stige dramatisk i deres nøjagtighed år efter år.

Nu, disse pionerer af atomur teknologi, USA's National Institute of Standards Time (NIST), har meddelt, at de har formået at producere en atomur med nøjagtighed dobbelt så mange gange som tidligere.

Uret er baseret i et enkelt aluminiumatom, og NIST hævder, at det kan forblive nøjagtigt uden at tabe et sekund i løbet af 3.7 milliarder år (omtrent den samme tid, som livet har eksisteret jorden).

Det forrige mest præcise ur blev udtænkt af den tyske fysikalske-tekniske Bundesanstalt (PTB) og var et optisk ur baseret på et strontiumatom og var nøjagtigt til et sekund på over en milliard år. Denne nye atomur af NIST er også et optisk ur, men er baseret på aluminiumatomer, hvilket ifølge NISTs forskning med dette ur er langt mere præcist.

Optiske ure bruger lasere til at holde atomer stadig og adskiller sig fra de traditionelle atomure, der bruges af computernetværk ved hjælp af NTP-servere (Network Time Protocol) og andre teknologier, der er baseret på springvandsklokke. Ikke kun bruger disse traditionelle springvandsklokke cæsium som deres tidsholdende atom, men i stedet for lasere bruger de superkølede væsker og støvsuger til at styre atomerne.

Takket være arbejdet hos NIST, PTB og UK NPL (Nationale Fysiske Laboratorier) atomklokker fortsætter eksponentielt, men disse nye optiske atomure baseret på atomer som aluminium, kviksølv og strontium er langt fra at blive anvendt som grundlag for UTC (Koordineret universeltid).

UTC styres af en konstellation af cæsium springvandsklokke, som samtidig er nøjagtige til et sekund i 100,000 år langt mindre præcise end disse optiske ure og er baseret på teknologi over halvtreds år gammel. Og desværre, indtil verdens videnskabelige samfund kan blive enige om et atom- og urdesign, der skal bruges internationalt, vil disse præcise atomure kun forblive en videnskab for det videnskabelige samfund.

Enhver netværksadministrator fortæller dig, hvor vigtigt det er tidssynkronisering er til et moderne computernetværk. Computere er afhængige af tiden for næsten alt, især i dagens alder af online handel og global kommunikation, hvor nøjagtighed er afgørende.

Hvis du undlader at sikre, at computere er nøjagtigt synkroniseret sammen, kan det føre til alle former for problemer: datatab, sikkerhedssvagheder, manglende evne til at foretage tidsfølsomme transaktioner og problemer med fejlfinding kan alle skyldes manglende eller ikke tilstrækkelig tidssynkronisering.

Men at sikre, at hver computer på et netværk har nøjagtig samme tid er enkel takket være to teknologier: atomuret og NTP server (Network Time Protocol).

Atomiske ure er yderst præcise chronometre. De kan holde tid og ikke glide med så meget af et sekund i tusinder af år, og det er denne nøjagtighed, der har gjort mulige teknologier og applikationer som satellitnavigation, online handel og GPS.

Tidssynkronisering til computernetværk styres af netværks-tidsserveren, der ofte kaldes NTP-serveren efter den tidssynkroniseringsprotokol, de bruger, Network Time Protocol.
Når det kommer til at vælge en tidsserver, er der virkelig kun to rigtige typer - radio referencen NTP tidsserver og GPS NTP tidsserver.

Radio reference tidsservere modtager tiden fra langbølge transmission transmitteret af fysik laboratorier som NIST i Nordamerika eller NPL i Storbritannien. Disse transmissioner kan ofte hentes i hele oprindelseslandet (og hinsides), selvom lokal topografi og interferens fra andre elektriske enheder kan interferere med signalet.

GPS tid serverepå den anden side bruge satellitnavigationssignalet, der sendes fra GPS-satellitter. GPS-transmissionerne genereres af atomure ombord på satellitterne, så de er en yderst præcis tidskilde, ligesom atomklokken genereret tid udsendt af fysiklaboratorierne.

Bortset fra ulempen ved at have en tagantenn antenne (GPS fungerer ved synsfelt, så et klart billede af himlen er afgørende), kan GPS opnåes bogstaveligt overalt på planeten.

Som begge typer tidsserver kan give en nøjagtig kilde til pålidelig tid, afgørelsen af ​​hvilken type tidsserver skal baseres på tilgængeligheden af ​​lange bølgesignaler, eller om det er muligt at installere en rooftop GPS-antenne.