Att räkna tiden är inte så rakt fram som de flesta tror. Faktum är själva frågan, "hur är tiden?" är en fråga som även modern vetenskap kan misslyckas med att svara på. Tid, enligt Einstein, är relativ; Det går förbi förändringar för olika observatörer, som påverkas av sådana saker som hastighet och tyngdkraft.

Även när vi alla bor på samma planet och upplever tidens gång på ett liknande sätt, kan tiden bli allt svårare att tala om. Vår ursprungliga metod för att använda jordens rotation har sedan dess visat sig vara felaktig, eftersom Månens gravitation får några dagar att vara längre än 24 timmar och några att vara kortare. Faktum är att de tidiga dinosaurerna roaming jorden en dag var bara 22 timmar lång!

Medan mekaniska och elektroniska klockor har givit oss viss grad av noggrannhet har vår moderna teknik krävt mycket mer exakta tidsmätningar. GPS, Internethandel och flygkontroll är bara tre industrier som delades i andra timing är otroligt viktigt.

Så hur håller vi koll på tiden? Att använda jordens rotation har visat sig otillförlitlig medan elektriska oscillatorer (kvartsklockor) och mekaniska klockor bara är korrekta till en sekund eller två per dag. Tyvärr för många av våra tekniker kan en andra felaktighet vara alltför lång. I satellitnavigering kan ljuset resa 300,000 km på drygt en sekund, vilket gör den genomsnittliga sat nav-enheten värdelös om det var en sekund av felaktighet.

Lösningen att hitta en exakt metod för att mäta tiden har varit att undersöka den mycket små kvantmekaniken. Kvantmekanik är studien av atomen och dess egenskaper och hur de interagerar. Det upptäcktes att elektroner, de små partiklarna som omloppat atomer ändrade banan som de kretsade och släppte en exakt mängd energi när de gjorde det.

När det gäller cesiumatomen sker detta nästan nio miljarder gånger i sekund och detta nummer ändras aldrig och kan så användas som en extremt pålitlig metod för att hålla reda på tiden. Cesiumatomer använder din atomur och i själva verket är den andra nu definierad som strax över 9-miljarder cyklar av strålning av cesiumatomen.

Atomur är grunden för många av våra teknologier. Hela den globala ekonomin bygger på dem med tiden som vidarebefordras NTP-tidsservrar på datanät eller strålade ner av GPS-satelliter; se till att hela världen håller samma, exakta och stabila tid.

En officiell global tidsplan, Coordinated Universal Time (UTC) har utvecklats tack vare atomur som gör att hela världen kan springa samtidigt inom några tusenedelar av en sekund från varandra.

A tidsserver är ett vanligt kontorsverktyg men vad är det för?

Vi har alla brukade ha en annan tid från resten av världen. När Amerika vaknar, går Honk Kong till sängs, varför världen är uppdelad i tidszoner. Även i samma tidszon kan det fortfarande finnas skillnader. På fastlandet är exempelvis de flesta länder en timme före Storbritannien på grund av Storbritanniens säsongsklockbyte.

Men när det gäller global kommunikation kan olika tidsperioder över hela världen orsaka problem, särskilt om du måste bedriva tidskänsliga transaktioner som att köpa eller sälja aktier.

För detta ändamål var det tydligt av de tidiga 1970-erna att en global tidsplan krävdes. Det introducerades på 1 januari 1972 och kallades UTC - Koordinerad universell tid. UTC hålls vid atomur men är baserad på Greenwich Meantime (GMT - ofta kallad UT1) som är en tidsplan baserad på jordens rotation. Tyvärr varierar jorden i sin tur så UTC beräknar detta genom att lägga till en sekund en eller två gånger om året (Leap Second).

Även om kontroversiella för många behövs, är det nödvändigt att språng sekunder av astronomer och andra institutioner för att förhindra att dagen går i drift annars skulle det vara omöjligt att utarbeta stjärnorna i natthimlen.

UTC används nu över hela världen. Det är inte bara det officiella globala tidsskalaet men används av hundratusentals datanät över hela världen.

Datornät använder a nätverk tidsserver för att synkronisera alla enheter i ett nätverk till UTC. De flesta tidsservrar använder protokollet NTP (Network Time Protocol) för att distribuera tiden.

NTP-tidsservrar tar emot tiden från atomur genom antingen långvågsradioöverföringar från nationella fysiklaboratorier eller från GPS-nätverket (Global Positioning System). GPS-satelliter har alla en inbyggd atomur som strålar tiden tillbaka till jorden. Medan denna tidssignal inte strängt är UTC (det kallas GPS-tid) på grund av överföringsnoggrannheten kan den lätt omvandlas till UTC med en GPS NTP-server.

Atomklockor används för tusentals applikationer över hela världen. Från att styra satelliter för att ens synkronisera ett datornätverk med hjälp av a NTP-serveratomklockor har förändrat hur vi kontrollerar och styr tid.

När det gäller noggrannhet är en atomur oöverträffad. Digitala kvartsklockor kan hålla rätt tid i en vecka, inte förlora mer än en sekund men en atomur kan hålla tid i miljontals år utan att driva lika mycket.

Atomur arbeta med principen om kvanthopp, en gren av kvantmekanik som säger att en elektron; en negativt laddad partikel, kommer att bana en kärna av en atom (mitten) i en viss slätt eller nivå. När det absorberar eller släpper ut tillräckligt med energi, i form av elektromagnetisk strålning, kommer elektronen att hoppa till ett annat plan - kvantesprånget.

Genom att mäta frekvensen för den elektromagnetiska strålningen som motsvarar övergången mellan de två nivåerna kan tidsförloppet registreras. Cesiumatomer (cesium 133) är föredragna för timing eftersom de har 9,192,631,770-cykler av strålning i varje sekund. Eftersom cesiumatomens energinivåer (kvantstandarderna) alltid är desamma och är så höga, är klockan cesium otroligt exakt.

Den vanligaste formen av atomur som används i världen idag är cesiumfontänen. I denna typ av klocka projiceras ett moln av atomer upp i en mikrovågskammare och får falla ner under tyngdkraften. Laserstrålar saktar ner dessa atomer och övergången mellan atomerens energinivåer mäts.

Nästa generation av atomklockor utvecklas använda jonfälla istället för en fontän. Ioner är positivt laddade atomer som kan fångas av ett magnetfält. Andra element som strontium används i dessa nästa generations klockor och det uppskattas att den potentiella noggrannheten hos en strontiumjonfälla klocka kan vara 1000 gånger den för de nuvarande atomklockorna.

Atomklockor utnyttjas av alla slags tekniker; satellitkommunikation, Global Positioning System och till och med Internethandel är beroende av atomur. De flesta datorer synkroniseras indirekt med en atomur genom att använda a NTP-server. Dessa enheter tar emot tiden från en atomur och distribuerar runt sina nätverk vilket garanterar exakt tid på alla enheter.

Atomur är toppen av tidhållande enheter. Moderna atomklockor kan hålla tiden till en sådan noggrannhet att de i 100,000,000 år (100 miljoner) inte förlorar ännu en sekund i tid. På grund av denna höga noggrannhet är atomklockor grunden för världens tidsskala.

För att möjliggöra global kommunikation och tidskänsliga transaktioner som inköp av staplar och delar en global tidsplan, baserat på tiden som atomklockor berättade, utvecklades i 1972. Denna tidsplan, koordinerad universell tid (UTC) styrs och kontrolleras av International Bureau of Weights and Measures (BIPM) som använder en konstellation av över 230 atomklockor från 65 laboratorier över hela världen för att säkerställa höga noggrannhet.

Atomklockor är baserade på atomens grundläggande egenskaper, känd som kvantmekanik. Kvantmekanik tyder på att en elektron (negativt laddad partikel) som kretsar en atoms kärna kan existera i olika nivåer eller cirkelplan beroende på om de absorberar eller släpper ut den rätta mängden energi. När en elektron har absorberat eller släppt tillräckligt med energi kan "hoppa" till en annan nivå, så kallas detta ett kvantesprång.

Frekvensen mellan dessa två energitillstånd är vad som används för att hålla tiden. De flesta atomklockor är baserade på cesiumatomen som har 9,192,631,770-strålningstider som motsvarar övergången mellan de två nivåerna. På grund av noggrannheten av cesiumklor anser BIPM nu en sekund som definieras som 9,192,631,770-cykler av cesiumatomen.

Atomklockor används i tusentals olika tillämpningar där exakt timing är nödvändig. Satellitkommunikation, flygledningskontroll, internethandel och allmänläkare kräver att atomur håller tid. Atomklockor kan också användas som en metod för synkronisera datornätverk.

Ett datanätverk med en NTP tidsserver kan använda antingen en radiotransmission eller de signaler som sänds av GPS-satelliter (Global Positioning System) som en tidskälla. NTP-programmet (eller demonen) kommer då att se till att alla enheter på det nätverket synkroniseras med tiden som beräknats av atomuret.

Genom att använda en NTP-server synkroniserad med en atomur kan ett datanätverk driva samma samordnade universella tid som andra nätverk som gör det möjligt att genomföra tidskänsliga transaktioner från hela världen.

NTP-servrar används av datanät som en tidsreferens för synkronisering. En NTP-server är verkligen en kommunikationsenhet som tar emot tiden från en atomur och distribuerar den. NTP-servrar som tar emot en direkt atomurtid är kända som stratum 1 NTP-servrar.

En stratum 0-enhet är en atomur själv. Dessa är mycket dyra och känsliga maskiner och finns bara i storskaliga fysiklaboratorier. Tyvärr finns det många regler för vem som kan komma åt en stratum 1-server på grund av bandbreddsöverväganden. De flesta stratum 1 NTP-servrar ställs in av universitet eller andra ideella organisationer och måste därför begränsa vem som får tillgång till dem.

Lyckligtvis kan stratum 2-tidsservrar erbjuda noggrann noggrannhet som en tidkälla och vilken enhet som mottar en tidssignal kan själv användas som en tidsreferens (en mottagningstid från en stratum 2-enhet är en stratum 3-server. Apparater som tar emot tid från en stratum 3-server är stratum 4-enheter och så vidare).

Ntp.org, är det officiella hemmet för NTP-poolprojektet och det absolut bästa stället att gå för att hitta en offentlig NTP-server. Det finns två listor med offentliga servrar tillgängliga i poolen; primära servrar, som visar stratum 1-servrar (varav de flesta är stängda åtkomst) och sekundära som är alla stratum 2-servrar.

När du använder en offentlig NTP-server är det viktigt att följa åtkomstreglerna eftersom misslyckande att göra det kan leda till att servern blir igensatt av trafik och om problemen kvarstår, upphörde eventuellt eftersom de flesta offentliga NTP-servrar är inställda som generösa handlingar.

Det finns några viktiga punkter att komma ihåg när du använder en tidkälla från över Internet. För det första kan Internet-tidskällor inte verifieras. Autentisering är en inbyggd säkerhetsåtgärd som används av NTP men otillgänglig över nätet. För det andra behöver en öppen port i din brandvägg för att använda en Internet-tidkälla. Ett hål i en brandvägg kan användas av skadliga användare och kan låta ett system vara sårbart för attack.

För dem som kräver en säker tidkälla eller när noggrannhet är mycket viktigt, en dedikerad NTP-server som tar emot en tidssignal från antingen långvågsradioöverföringar eller GP-nätverket.

De WWVB-tidssignal är en dedikerad radiosändning som ger en korrekt och tillförlitlig källa till den amerikanska civiltiden, baserat på den globala tidsskalan UTC (koordinerad universell tid), sänds WWVB-signalen och underhålls av Förenta staternas NIST-laboratorium (National Institute for Standards and Tid).

WWVB-tidssignalen kan användas av alla som kräver noggrann timinginformation, men dess huvudsakliga användning är som en källa till UTC-tid för administratörer som synkroniserar ett datornätverk med en radioklocka. Radio klockor är verkligen en annan term för a nätverk tidsserver som använder en radiotransmission som en tidkälla.

De flesta radiobaserade nätverkstidsservrar använder NTP (Network Time Protocol) för att distribuera tidsinformationen i hela nätverket.

WWVB-signalen sänds från Fort Collins, Colorado. Den är tillgänglig 24 timmar om dagen över de flesta USA och Kanada, även om signalen är sårbar för störningar och lokal topografi. Användare av WWVB-tjänsten får övervägande en "ground wave" -signal. Det finns emellertid också en återstående "himmelvåg" som återspeglas från jonosfären och är mycket starkare på natten. Detta kan resultera i en total mottagen signal som är antingen starkare eller svagare.

WWVB-signalen bärs på en frekvens av 60 kHz (till inom 2-delar i 1012) och styrs av en cesium-atomklocka baserad vid NIST

Signalens fältstyrka överstiger 100 μV / m (mikrovolt en meter) på ett avstånd av 1000 km från Colorado - som täcker mycket av USA.

WWVB-signalen är i form av en enkel binär kod som innehåller information om tid och datum WWVB-tid och datumkod innehåller följande information: år, månad, dag månad, veckodag, timme, minut, sommartid (i kraft eller nära förestående).

Tid har alltid spelat en viktig roll i civilisationen. Förståelse och övervakningstid har varit en av människans pre-ockupationer sedan förhistoria och förmågan att hålla reda på tiden var lika viktig för de gamla som det är för oss.

Våra förfäder var tvungna att veta när den bästa tiden var att plantera grödor eller när man skulle samla för religiösa fester och veta att tiden betyder att det är samma som alla andra.

tids~~POS=TRUNC synkronisering~~POS=HEADCOMP är nyckeln till korrekt tidshållning, eftersom det är bara värt att ordna en händelse vid en viss tidpunkt om alla kör samtidigt. I den moderna världen, som företag har flyttat från ett pappersbaserat system till en elektronisk, är betydelsen av tidssynkronisering och sökandet efter allt bättre noggrannhet ännu viktigare.

Datornätverk kommunicerar nu med varandra från hela världen som genomför miljarder dollar för transaktioner varje sekund, millisekunds noggrannhet är nu en del av affärssuccesen.

Datornätverk kan bestå av hundratals och tusentals datorer, servrar och routrar och medan de alla har en intern klocka, om inte de synkroniseras helt tillsammans kan en mängd potentiella problem uppstå.

Säkerhetsöverträdelser, dataförluster, vanliga krascher och störningar, bedrägeri och kundtrovärdighet är alla potentiella faror för dålig datortidssynkronisering. Datorer är beroende av tid eftersom den enda referenspunkten mellan händelser och många applikationer och processer är tidsberoende.

Även avvikelser från några millisekunder mellan enheter kan orsaka problem i synnerhet i världen av global finans där miljontals vinst eller förlorad på en sekund. Därför styrs de flesta datornätverk av a tidsserver. Dessa enheter mottar en tidssignal från en atomur. Denna signal distribueras sedan till varje enhet i nätverket, vilket säkerställer att alla maskiner har samma tid.

De flesta synkroniseringsenheter styrs av datorprogrammet NTP (Network Time Protocol). Denna programvara kontrollerar regelbundet varje enhetens klocka för drift (saktar eller accelererar från önskad tid) och korrigerar det så att enheterna aldrig väntar från den synkroniserade tiden.

Tidssynkronisering är nu en integrerad del av nätverksadministrationen. Nätverk som inte synkroniseras till UTC-tid (Coordinated Universal Time) blir isolerade; kan inte behandla tidskänsliga transaktioner eller kommunicera säkert med andra nätverk.

UTC-tid har utvecklats för att tillåta hela världen att kommunicera under en enda tidsram och det är baserat på den tid som beräknas av atomur.

För att synkronisera till UTC-tid ansluter många nätverksadministratörer till en Internet-tidkälla och antar att de får en säker källa för UTC-tid. Det finns dock fallgropar till detta och alla nätverk som kräver säkerhet ska aldrig använda Internet som en tidskälla:

1. För att kunna använda en Internet-tidkälla måste en port vidarebefordras i brandväggen. Detta "hål" för att tillåta tidsinformationen att passera kan utnyttjas av någon annan också.
2. NTP (Network Time Protocol) har en inbyggd säkerhetsåtgärd som kallas autentisering som garanterar att en tidkälla är exakt vilken den säger att den är, kan den inte användas över Internet.
3. Internet-tidkällor är helt felaktiga. En undersökning av Nelson Minar från MIT (Massachusetts Institute of Technology) upptäckte att mindre än hälften var tillräckligt nära UTC-tiden för att beskrivas som pålitlig (vissa var minuter och till och med timmar!).
4. Distans över internet kan göra ens en extremt exakt Internet-timingkälla värdelös eftersom avståndet till klienten kan orsaka förseningar.
5. En dedikerad tidsserver kommer att använda en radio av GPS-tidssignal som kan granskas för att garantera dess noggrannhet, ge säkerhet och rättsligt skydd. internet timing källor kan inte.

Dedikerad NTP-tidsservrar erbjuder inte bara större skydd och säkerhet än Internet-tidskällor. De erbjuder också obegränsad noggrannhet med både GPS- och tid- och frekvensradioöverföringarna (t.ex. MSF, DCF eller WWVB) som är korrekta inom några millisekunder UTC-tid.

GPS-tid-servrar är nätverkstidsservrar som tar emot en tidssignal från GPS-nätverket och distribuerar den bland alla enheter i ett nätverk som säkerställer att hela nätverket är synkroniserat.

GPS är en idealisk tidskälla som en GPS-signal finns tillgänglig överallt på jorden. GPS står för Global Positioning System, GPS-nätet ägs av USA: s militär och styrs och drivs av den amerikanska flygvapnet (rymdvinge). Det är emellertid, sedan den sena 1980 öppnades för världens civila befolkning som verktyg för att hjälpa navigering.

GPS-nätverket är faktiskt en konstellation av 32-satelliter som omger jorden, de tillhandahåller inte faktiskt positioneringsinformation (GPS-mottagare gör det) men sänder från sin inbyggda atomklockor en tidssignal.

Denna tidssignal är vad som används för att utarbeta en global position genom att triangulera 3-4-tidssignaler. En mottagare kan ta reda på hur långt och därmed positionen du är från en satellit. I huvudsak är en global positionerings-satellit bara en banbrytande klocka och det är den information som sänds som kan hämtas av en GPS-tidsserver och distribueras bland ett nätverk.

Medan strengt taget GPS-tid inte är densamma som den globala tidsskala UTC (koordinerad universell tid), a GPS-tidsserver konverterar automatiskt tidsformatet till UTC.

En GPS-tidsserver kan ge obruten noggrannhet med nätverk som kan upprätthålla noggrannhet inom några millisekunder av UTC.