Fra satellitnavigation til NTP tidsserveratomklokker anvendes over hele verden.

Vi er alle vant til vores ure og kører et øjeblik eller to hurtigt eller langsomt. Det ulige minut påvirker dog ikke vores liv for meget, og vi kan komme forbi. For nogle teknologier og applikationer er der imidlertid brug for en langt større nøjagtighed. Atomiske ure er de mest præcise tidsholdende enheder på jorden. De blev opfundet over 50 år siden, da det blev opdaget, at oscillationer af bestemte atomer på bestemte energiniveauer aldrig ændrede og vibrerede ved en sådan højfrekvens (over 9 billioner gange hvert sekund for cæsium).

Moderne atomure er så nøjagtige, at de ikke mister så meget som et sekund i 100 millioner år, men hvem på jorden ville have brug for en sådan nøjagtighed? Atomiske ure udgør grundlaget for mange moderne applikationer og teknologier og har også hjulpet i vores forståelse af det fysiske univers.

Atomiske ure danner grundlaget for GPS satellitnavigationssystemet, som vi bruger i vores biler. Signalerne fra atomurene ombord på satellitterne er, hvad der bruges til at triangulere præcis positionering. Det kan kun ske på grund af tidssignalernes meget præcise karakter. Et sekunds unøjagtighed af a GPS-ur kunne se posere information ud af 100,000 km som lys kan rejse så langt i den tid.

Atomiske ure er også blevet anvendt som metode til testning af teorier af Einstein og andre. Ved at bruge atomur kan vi nøjagtigt måle tyngdekraften og den måde det påvirker tiden på. Moderne ure er så præcise, at forskere endog kan måle gravitationsforskellen (og derfor tid) ved hver efterfølgende tomme over jordens overflade. De kan også bruges til at måle langsomme bevægelige processer som kontinental drift eller de små ændringer i jordens rotation.

Andre applikationer, hvor nøjagtighed er afgørende, er også afhængig af atomur som flyvekontrol, hvor den præcise natur muliggør sikker overvågning af flytrafikken. Vejtrafiksystemer som trafiklys er i stigende grad bruger tidsservere koblet til atomur for at sikre perfekt synkronisering. Selv internettet er internettet afhængig af atomur, især når det bruges til tidsfølsomme transaktioner som bank, handel med aktier og aktier og endda online pladsbestilling. Uden nøjagtighed i tide ville det ikke være muligt at anvende programmer som dette, da der også kunne opstå fejl som f.eks. Dobbelt reserverede pladser, aktier solgt, før de blev købt.

Computer netværk synkronisere til atomur ved at bruge netværks tidsservere. Ofte bruger disse enheder protokol NTP og modtag atomuretiden fra enten GPS-systemet eller en radiotransmission. NTP-tidsservere overvåger og justerer alle ure på enheder på et computernetværk for at matche atomuretiden.

NTP-tidsserveren er et meget misforstået stykke udstyr. De er ganske enkle enheder i den forstand, at de bruges til tidssynkronisering, der modtager en ekstern kilde til den tid, som derefter distribueres gennem et computernetværk ved hjælp af NTP (Network Time Protocol).

Men med en myriade af "gratis" tidsservere tilgængelige på internettet træffer mange netværksadministratorer beslutning om, at NTP-tidsservere ikke er nødvendige dele af udstyr, og at deres netværk kan klare sig uden det. Men der er et stort antal faldgruber i at stole på internettet som en tidsreference; Microsoft og USAs fysiklaboratorium NIST (National Institute of Standards and Time) stærkt anbefale eksterne NTP-tidsservere snarere end internetudbydere.

Her er hvad microsoft siger:
"Vi anbefaler stærkt, at du konfigurerer den autoritative tidsserver til at samle tiden fra en hardwarekilde. Når du konfigurerer autoritative tidsserver at synkronisere med en internetkilde, er der ingen autentificering. "

Autentificering er en sikkerhedsforanstaltning gennemført af NTP for at sikre, at det tidssignal, der sendes, kommer fra, hvor det hævdes at komme fra. Autentificering er med andre ord den første forsvarslinje til beskyttelse mod ondsindede brugere. Der er også andre sikkerhedsproblemer med at bruge internettet som en tidskilde, da enhver kommunikation med en internetkilde skal kræve, at TCP / IP-porten bliver åben i firewallen, kan dette også manipuleres af ondsindede brugere.

NIST erkender også betydningen af ​​NTP-tidsserver systemer til forebyggelse og afsløring af sikkerhedstrusler i deres vejledning til databehandling Log Management de foreslår:
"Organisationer bør bruge tidssynkroniseringsteknologier som Network Time Protocol (NTP) servere, når det er muligt for at holde logkilderne klare i overensstemmelse med hinanden."

tidssynkronisering er afgørende for mange af de applikationer, vi gør på internettet i disse dage; internet banking, online reservation og endda online auktioner kræver alle netværkssynkronisering.

Manglende at sikre, at deres servere er tilstrækkeligt synkroniserede ville betyde, at mange af disse applikationer ville være umulige at opnå; sæde forbehold kunne sælges mere end en gang, lavere bud kunne vinde internet auktioner og det ville være muligt at trække dig livsopsparing fra banken to gange, hvis de ikke havde tilstrækkelig synkronisering (godt for dig ikke for banken).

Selv computernetværk, der på grund af det ikke er afhængige af tidsfølsomme transaktioner, skal også synkroniseres tilstrækkeligt, da det kan være næsten umuligt at spore fejl eller beskytte systemet mod ondsindede angreb, hvis tidsstemplerne er forskellige fra forskellige maskiner på netværket .

Mange organisationer vælger at bruge internet tidsservere som en kilde til UTC (Koordineret Universal Time) - den atomurstyrede globale tidsskala. Selv om der er mange sikkerhedsproblemer ved at gøre det, som at efterlade et hul i firewall'en for at kommunikere med tidsserveren og ikke have nogen godkendelse til tidssynkroniseringsprotokol NTP (Network Time Protocol).

Men ved at sige, at mange netværksadministratorer stadig vælger at bruge online-tidsservere som en UTC-kilde, uanset sikkerhedsmæssige konsekvenser, selvom der er andre problemer, som administratorer skal være opmærksomme på. På internettet er der to typer tidsserver - stratum 1 og stratum 2. Stratum 1-servere modtager et tidssignal direkte fra et atomur, mens stratum 2-servere modtager et tidssignal fra en stratum 1-server. De fleste internetstratum 1-servere er lukket - utilgængelige for de fleste administratorer, og der kan være en vis mangel på nøjagtighed ved brug af en stratum 2-server.

For den mest nøjagtige, sikre og præcise timing information eksterne NTP-tidsservere er den bedste mulighed, da disse er stratum 1-enheder, der kan synkronisere hundredvis af maskiner på et netværk til nøjagtig samme UTC-tid.

Måling af tidsforløbet har været en bekymring for mennesker siden civilisationens begyndelse. Bredt set indebærer målingstid at bruge en form for gentagen cyklus for at finde ud af, hvor meget tid der er gået. Traditionelt har denne gentagne cyklus været baseret på himlernes bevægelse, som en dag, der er en jordens revolution, en måned er en hel kredsløb af jorden ved månen og et år er jordens kredsløb.

Efterhånden som vores teknologi er kommet frem, har vi kunnet måle tiden i mindre og mindre trin fra solceller, der tillod os at tælle timer, mekaniske ure, der lader os overvåge minutterne. Elektroniske ure, der lades for første gang, registrerer nøjagtigt sekunder til strømmen alder af atomure, hvor tiden kan måles til nanosekunden.

Med fremskridt i kronologi, der har ført til teknologier som NTP ure, tidsservere, atomur, GPS-satellitter og moderne globale kommunikationer kommer med et andet overfald: hvornår starter en dag og hvornår slutter den.

De fleste mennesker antager, at en dag er 24 timer lang, og at den løber fra midnat til midnat. Atomklokker har imidlertid afsløret for os, at en dag ikke er 24 timer, og faktisk varierer længden af ​​en dag (og er faktisk stigende gradvist over tid).

Efter atomklokker blev udviklet, var der et opkald fra mange sektorer for at komme op på en global tidsplan. En der bruger ultra præcis karakter af atomur at måle sit forbigående men også en, der tager hensyn til jordens rotation. Hvis man undlader at tage højde for den variable længde af en dags længde, ville det betyde, at en statisk tidsskala ville ende med at rykke med dagen, der langsomt drev ind i natten.

For at kompensere for dette har verdens globale tidsskala, kaldet UTC (koordineret universeltid), tilføjet yderligere sekunder (spring sekunder) for at sikre, at der ikke er drift. UTC-tiden holdes sand ved en konstellation af atomklocker, og den anvendes af moderne teknologier som NTP-tidsserveren som sikrer, at computernetværk alle løber præcis samme præcise tid.

Efter succesen af ​​danske forskere, der arbejder sammen med NIST (National Institute for Standards and Time), som afslørede verdens mest præcise atomur tidligere i år; Tysk videnskabsmand er kommet ind i løbet for at opbygge verdens mest præcise timepiece.

Forskere ved Fysikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) i Tyskland bruger nye metoder til spektroskopi til at undersøge atom- og molekylære systemer og håber at udvikle et ur baseret på et enkelt aluminiumatom.

bro atomure bruges til satellitnavigering (GPS) som referencer til computernetværk NTP-servere og flyvekontrol har traditionelt været baseret på atom cæsium. Den næste generation af atomklukker, som den, der blev afsløret af NIST, der hævdes at være nøjagtige til inden for et sekund hvert 300 million år, bruger imidlertid atomerne fra andre materialer, såsom strontium, som forskere hævder, kan være potentielt mere præcise end cæsium .

Forskere ved PTB har valgt at bruge enkelte aluminiumatomer og tror på, at de er på vej til at udvikle det mest præcise ur nogensinde, og tror, ​​at der er stort potentiale for en sådan enhed til at hjælpe os med at forstå nogle af de mere komplicerede aspekter af fysikken.

Den nuværende afgrøde af atomur gør det muligt for teknologier som satellitnavigering, flyvekontrol og netværkssynkronisering ved hjælp af NTP-servere men det antages, at nøjagtigheden af ​​næste generation af atomure kan bruges til at afsløre nogle af de mere gådefulde kvaliteter af kvantvidenskab, såsom strengteori.

Forskere hævder, at de nye ure vil give en sådan nøjagtighed, at de selv vil kunne måle minutforskelle i tyngdekraften til inden for hver centimeter over havets overflade.

At tælle tiden kan virke som en simpel affære i disse dage med antallet af enheder, der viser tiden til os og med den utrolige nøjagtighed af enheder som atomure og netværk tidsservere det er ret nemt at se, hvordan kronologi er taget for givet.

Nanosekundens nøjagtighed, der styrer teknologier som GPS-systemet, flyvekontrol og NTP-server systemer (Network Time Protocol) er langt fra de første stykker, der blev opfundet og blev drevet af solens bevægelse over himlen.

Solopkald var faktisk de første rigtige ure, men de havde selvfølgelig deres ulemper - som f.eks. Ikke arbejder om natten eller i overskyet vejr, men at kunne fortælle tiden retfærdigt var en komplet innovation til civilisationen og hjulpet til mere strukturerede samfund.

Imidlertid vil det ikke være et pålideligt grundlag for at måle tid, som det blev opdaget ved opfindelsen af ​​det, at man stole på himmellegemer for at holde øje med tiden som vi har gjort i tusindvis af år. atomur.

Inden atomklocks tilvejebragte elektroniske ure det højeste niveau af nøjagtighed. Disse blev opfundet ved forrige århundrede og, mens de var mange gange mere pålidelige end mekaniske ure, drev de stadig og ville tabe et sekund eller to hver uge.

Elektroniske ure, der arbejdes med at bruge oscillationer (vibrationer under energi) af krystaller, såsom kvarts, men atomklynger bruger resonansen af ​​individuelle atomer som cæsium, hvilket er så højt antal vibrationer per sekund, det gør det utroligt præcise (moderne atomur Kør ikke med endnu et sekund hver 100 millioner år).

Når denne type tid for at præcisere nøjagtigheden blev opdaget, blev det tydeligt, at vores tradition for at bruge jordens rotation som et middel til at fortælle tid, var ikke så præcis som disse atomur. Takket være deres nøjagtighed blev det hurtigt opdaget, at Jordens rotation ikke var præcis og ville bremse og fremskynde (med små mængder) hver dag. For at kompensere for dette er verdens globale tidsskala UTC (Koordineret Universal Time) har yderligere sekunder lagt til det en eller to gange om året (Leap sekunder).

Atomiske ure udgør grundlaget for UTC, som bruges af tusinder af NTP-servere at synkronisere computernetværk til.

kronologi - studiet af tid - har givet videnskab og teknologi med nogle utrolige innovationer og muligheder. Fra atomure, NTP-servere og GPS-systemet har sand og præcis kronologi ændret verdens form.

Tiden og måden det regnes på har været en bekymring for menneskeheden siden de tidligste civilisationer. Tidlige kronologer brugt deres tid på at forsøge at etablere kalendere, men det viser sig at være mere kompliceret end først forestillet sig primært fordi jorden tager kvart om dagen mere end 365 dage for at bane solen.

Etableringen af ​​det rigtige antal springdage var en af ​​de første udfordringer, og det tog flere forsøg på kalendere, indtil den moderne gregoriske kalender blev vedtaget af kloden.

Når det kom til overvågningstid på et mindre niveau, blev der gjort store fremskridt af Galileo Galilei hvem ville have bygget det første pendulur, hvis kun hans død ikke havde afbrudt sine planer. Pendler blev endelig opfundet af Christiaan Huygens og gav det første ægte glimt af nøjagtigt overvågning af tiden hele dagen.

De næste trin i kronologi kunne ikke finde sted, før vi havde en bedre forståelse af tiden selv. Newton (Sir Isaac) havde de første ideer og havde begrebet tiden var absolut "og ville flyde" lige "for alle observatører. Dette ville have været en indlysende idé for Newton, da mange af os betragter tid som uændret, men det var Einstein i sin specielle relativitetsteori, der foreslog, at tiden faktisk ikke var konstant og ville afvige fra alle observatører.

Det var Einsteins ideer, der viste sig at være korrekte, og hans model af tid og rum banede vejen for mange af de moderne teknologier, vi tager for givet i dag som atomuret.

Men kronologien stopper ikke der, timekeepers søger konstant måder at øge nøjagtigheden med moderne atomure så præcist, at de ikke taber et sekund i millioner af år.

Der er også andre bemærkelsesværdige tal i den moderne verden af ​​kronologi også. Professor David Mills fra University of Delaware udtænkte en protokol i 1980'erne for at synkronisere computernetværk.

Hans Network Time Protocol (NTP) bruges nu i computersystemer og netværk over hele verden via NTP tid servere. En NTP-server sikrer, at computere på modsatte sider af kloden kan køre nøjagtig samme tid.

Det er en af ​​verdens mest ikoniske landemærker. Stående stolt over parlamentets huse, fejrer Big Ben sin 150th fødselsdag. Til trods for, at man levede i en atom af atomur og NTP tid servere, det er en af ​​de mest anvendte ure i verden med hundredtusinder af londonere, der stoler på sine klokkeslæt for at sætte deres ure på.

Big Ben er faktisk navnet på den vigtigste klokke inde i uret, der skaber kvartalet timetime, men klokken begyndte ikke at chimere, da uret først blev bygget. Uret begyndte at holde tid på 31 May 1859, mens klokken ikke slog for første gang til juli 11.

Nogle hævder, at tolv tons klokken blev opkaldt efter Sir Benjamin Hall Chief Commissar of Works, der arbejdede på uret projektet (og siges at være en mand med stor omkreds). Andre hævder, at klokken blev opkaldt efter heavyweight boxer Ben Caunt der kæmpede under moniker Big Ben.

Femtonens urmekanisme fungerer som et kæmpe armbåndsur og såres tre gange om ugen. Dens nøjagtighed, hvis du er indstillet ved at tilføje eller fjerne gamle pennier på pendulet, som er ret fjernt fra den nøjagtighed, som moderne atomure og NTP-server Systemer genererer næsten nanosekunder præcision.

Mens Big Ben er betroet af titusindvis af londonere for at give præcis tid, bliver det moderne atomur brugt af millioner af os hver dag uden at indse det. Atomiske ure er grundlaget for de GPS satellitnavigationssystemer, vi har i vores biler, de holder også internettet synkroniseret ved hjælp af NTP tidsserver (Network Time Protocol).

Ethvert computernetværk kan synkroniseres til et atomur ved hjælp af en dedikeret NTP-server. Disse enheder modtager tiden fra et atomur, enten via GPS-systemet eller specialradio-transmissionen.

Kernevåben, computere, GPS, atomure og carbon dating - der er meget mere atomer end du tror.

Siden begyndelsen af ​​det tyvende århundrede har menneskeheden været besat af atomer og minutier i vores univers. Meget af første del af det sidste århundrede blev menneskeheden besat med at udnytte atomets skjulte kraft, afsløret for os af Albert Einsteins arbejde og færdiggjort af Robert Oppenheimer.

Der har imidlertid været meget mere til vores udforskning af atomen end blot våben. Undersøgelsen af ​​atomerne (kvantemekanik) har været kernen i de fleste af vores moderne teknologier som computere og internettet. Det er også i forkanten af ​​kronologi - måling af tid.

Atomet spiller en nøglerolle i både timekeeping og tidsprognose. Atomuret, som anvendes over hele verden ved brug af computernetværk NTP-servere og andre tekniske systemer som flyvekontrol og satellitnavigation.

Atomiske ure arbejde ved at overvåge de ekstremt høje frekvensoscillationer af individuelle atomer (traditionelt cæsium), der aldrig ændres ved bestemte energitilstande. Da cæsiumatomer resonerer over en 9 milliarder gange hvert sekund og aldrig ændrer det sin frekvens gør det m meget præcist (taber mindre end et sekund hver 100 millioner år)

Men atomer kan også bruges til at træne ud, ikke bare præcis og præcis tid, men de kan også bruges til at fastslå objekternes alder. Carbon dating er navnet på denne metode, der måler det naturlige henfald af carbonatomer. Alle os er primært lavet af kulstof og ligesom andre elementer carbon "henfald" over tid, hvor atomerne mister energi ved at udstråle ioniserende partikler og stråling.

I nogle atomer som uran sker dette meget hurtigt, men andre atomer som jern er meget stabile og forfalder meget, meget langsomt. Carbon, mens det falder hurtigere end jern, er stadig langsomt til at tabe energi, men energitabet er nøjagtigt over tid, så ved at analysere carbonatomer og måle deres styrke, kan det helt nøjagtigt bestemmes, når carbonet oprindeligt dannede sig.

Følgende seneste medierapporter På grund af manglende investering i USAs globale navigationssatellitsystem - GPS (Global Positioning System) og det potentielle svigt af navigationsmodtagere i de senere år, vil tidssynkroniseringsspecialister Galleon Systems gerne sikre alle deres kunder, at enhver fejl i GPS'en netværk vil ikke påvirke nuværende GPS NTP-tidsservere.

Nylige medierapporter efter en undersøgelse foretaget af den amerikanske regeringens ansvarskontor (GAO), der konkluderede dårlig forvaltning og manglende investering betød, at nogle af de nuværende 31 operationssatellitter måske falder til under 24 til tider i 2011 og 2012, hvilket ville hæmme dens nøjagtighed.

Imidlertid Storbritanniens Nationale Fysiske Laboratorium er overbeviste om, at eventuelle potentielle problemer med GPS-navigationsfaciliteterne ikke vil påvirke timingsoplysninger, der udnyttes af GPS NTP-servere.

En talsmand for Det Forenede Kongeriges Nationale Fysiske Laboratorium bekræftede, at timing oplysninger ikke bør påvirkes af eventuel fremtidig satellitfejl.

"Det antages at være en 20% risiko, at i 2011-2012 kan antallet af satellitter i GPS-konstellationen til tider falde under 24.

"Hvis det skulle ske, kunne der i nogle perioder være en lille reduktion i GPS-modtagerens positionsnøjagtighed, og de kan især tage længere tid at erhverve en løsning på nogle steder, når de først er tændt. Men selv da ville effekten være en forringelse af ydeevne, snarere end fuldstændig manglende drift.

"En GPS timing modtager er usandsynligt, at det vil blive påvirket betydeligt, da en gang det har fastslået sin position, når den er tændt, viser hver satellit det giver nyttige informationer om timing. En lille reduktion i antallet af satellitter i betragtning bør ikke nedbryde dets ydeevne meget. "