Tidsservrar är vanliga apparater i moderna serverrum men tidssynkronisering har bara blivit möjlig tack vare idéer från fysikern från förra seklet och det är våra dessa idéer av tid som har gjort många av de teknologier de senaste decennierna möjliga.

Tiden är en av de svåraste begreppen att förstå. Fram till förra seklet trodde man att tiden var konstant men det var inte förrän Einsteins idéer att vi upptäckte att tiden var relativt.
Relativ tid var en konsekvens av Einsteins mest populära teori "Allmän teori av relativitet" och dess berömda ekvation E = MC2.

Vad Einstein upptäckte var att ljusets hastighet var den enda konstanten i universum (i ett vakuum ändå) och den tiden kommer att skilja sig åt olika observatörer. Einsteins ekvationer visade att ju snabbare en observatör reste sig mot ljusets hastighet desto långsammare tid skulle bli.

Han upptäckte också att tiden inte var en separat enhet av universum utan var en del av en fyra-dimensionell rymdtid och att effekterna av tyngdkraften skulle förskjuta detta rymdtid vilket orsakade tid att sakta ner.

Många moderna teknologier som satellitkommunikation och navigering måste ta hänsyn till dessa idéer, annars skulle satelliter falla ur omlopp och det skulle vara omöjligt att kommunicera över hela världen.

Atomklockor är så exakta att de kan förlora mindre än en sekund i 400 miljoner år, men hänsyn till Einsteins idéer måste beaktas, eftersom atomklockor baserade på havsnivå kör långsammare än de på högre höjd på grund av jordens gravitationstid.

En universell tidsskala har utvecklats kallad UTC (Koordinerad Universal Time), som är baserad på tiden som beräknas av atomur, men kompenserar för den minuters saktring av jordens rotation (orsakad av Moonens gravitation) genom att lägga Leap Seconds varje år till förhindra dag från krypande till natt (om än i årtusenden eller två).

Tack vare atomur och UTC-tid datanät över hela världen kan ta emot en UTC-tidskälla via Internet, via en nationell radiotransmission eller via GPS-nätverket. en NTP-server (Network Time Protocol) kan synkronisera alla enheter i ett nätverk till den tiden.

Tidsservers används i hela brittisk industri. Många av dem får MSF-signalen från National Physical Laboratory i Cumbria. Här är några vanliga frågor om brittisk tid och MSF-signalen:

Vem bestämmer när klockor ska gå framåt eller tillbaka för sommartid?

Om du bor i Europa anges den tid då sommartiden börjar och slutar i EU-direktivet och det brittiska lagstadgade instrumentet, eftersom 1 är Greenwich Mean Time (GMT).

Hinner midnatt till dagen före eller dagen efter?

Användningen av ordet midnatt är starkt beroende av sitt sammanhang, men 00.00 (ofta kallad 12 am) är början på nästa dag. Det finns inga standarder fastställda för betydelsen av 12 am och 12 pm och ofta är en 24-timme mindre förvirrande.

Finns det ett godkänt sätt att representera datum och tider?

Standardnotationen för datumet är sekvensen YYYY-MM-DD eller YY-MM-DD, även om det i USA är konventionen att ha dagar och månader tvärtom.

När började det nya årtusendet verkligen?

Ett årtusende är en period på tusen år. Så du kan säga att nästa årtusende börjar nu. Det tredje årtusendet av den kristna eran började i början av året 2001 AD

Hur vet du atomur Håll bättre tid?

Om du tittar på flera klockor som är inställda på samma gång hittar du att de fortfarande håller med om inom tio miljoner av en sekund efter en vecka.

Vad är noggrannheten i "talar klockan"?

Även om du tillåter förseningen i telefonnätverket, kan du förmodligen förvänta dig att början av sekunder-piparna ska vara exakta sekundermarkörer inom ungefär en tiondel av en sekund.

Varför flyttade min radiokontrollerade klocka till sommartid på 2, en timme sen?

Batteridrivna radiokontrollerade klockor kontrollerar normalt bara tiden varje timme eller två, eller ännu mindre, det här sparar batteriet.

Varför får min radiokontrollerade klocka MSF-signalen mindre väl på natten?

Användare av MSF service 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.

Finns det en permanent timmes skillnad mellan MSF-tid och DCF-77-tid?

Sedan 1995 October 22 har det skett en permanent timmes skillnad mellan brittisk tid (som sänds av MSF) och Central European Time, som sänds av DCF-77 i Tyskland.

Vad står MSF för?

MSF är det tre bokstäverna som används för att beteckna Storbritanniens 60 kHz-standardfrekvens och tidssignal.

Tack till National Physical Laboratory för deras hjälp med den här bloggen.

Håller reda på tid har varit en integrerad del av att hjälpa människans civilisation att utvecklas. Det kan hävdas att det största steget som mänskligheten tog var i utvecklingen av jordbruket, så att människor kunde frigöra mer tid för att utveckla sofistikerade kulturer.

Jordbruket var dock i grunden beroende av tidsåtgärder. Grödor är säsongsbetonade och vet när man planterar dem är nyckeln till all trädgårdsodling. Man tror att gamla monument som Stonehenge var utarbetade kalendrar som hjälpte de gamla att identifiera de kortaste och längsta dagarna (solstice).

När den mänskliga civilisationen utvecklades, blev det allt viktigare att berätta allt mer exakt tid. Och identifierande årstidar var en sak men beräkning hur långt in på en dag var en annan.

Timing var oerhört felaktig fram till medeltiden. Folk skulle förlita sig på jämförelser av tid som en tidsreferens, till exempel hur lång tid det tog att gå en mil eller tidpunkten för dagen skulle beräknas från när solen var högst (middagstid).

Lyckligtvis innebar utvecklingen av klockor under mitten av det senaste årtusendet att människor för första gången kunde berätta med viss grad av tidpunkt på dagen. När klockor utvecklades så blev deras noggrannhet och civilisation effektivare, eftersom händelserna kunde synkroniseras mer exakt.

När elektroniska klockor anlände i slutet av förra seklet, ökade noggrannheten ytterligare och ny teknik började utvecklas men det var inte förrän uppkomsten av atomklocka att den moderna världen verkligen tog form.

Atomklockor har möjliggjort teknologier som satelliter, datanät och GPS-spårning, eftersom de är så exakta - inom en sekund varje hundra miljoner år.

Atomklockorna upptäcktes även att vara ännu mer exakta än jordens rotation som varierar, tack vare månens gravitation och extra sekunder måste läggas till längden på en dag - hoppet andra.

Atomklockor innebär att en global tidsskala som är korrekt inom en tusen sekund har utvecklats med namnet UTC - Coordinated Universal Time.

Datornätverk för att kommunicera med varandra från hela världen i perfekt synkronisering till UTC om de använder en NTP tidsserver.

En NTP-server kommer att synkronisera ett helt datornätverk inom några millisekunder av UTC-tiden vilket möjliggör global kommunikation och transaktioner.

Atomklockor utvecklas fortfarande. De senaste strontiumklockorna är lovande noggrannhet inom en sekund varje miljarder år.

De NTP-server eller nätverkstidsservern som det ofta kallas är kulminationen av århundraden av horologi och kronologi. Historien att hålla reda på tiden har inte varit så smidig som du kanske tror.

Vilken månad var den ryska oktoberrevolutionen? Jag är säker på att du har gissat att det är en knep fråga, faktiskt om du spåra dagar tillbaka till oktober revolutionen som förändrade formen av Ryssland i 1917 hittar du det började inte till november!

En av de första beslut som bolsjevikerna, som hade vunnit revolutionen, valde att göra var att gå med i resten av världen genom att ta upp den gregorianska kalendern. Ryssland var sist att anta kalendern, som fortfarande är i bruk över hela världen idag.

Denna nya kalender var mer sofistikerad att den juliska kalendern som det mesta av Europa hade använt sedan romerska riket. Tyvärr gav julkalendern inte tillräckligt många springår, och vid sekelskiftet hade det inneburit att årstiderna hade drev, så mycket att när Ryssland äntligen antog kalendern efter onsdagen, 31 januari 1918 följande dag blev torsdag, 14 februari 1918.

Så medan oktoberrevolutionen inträffade i oktober i det gamla systemet, till den nya gregorianska kalendern menade det att det hade ägt rum i november.

Medan resten av Europa antog denna mer exakta kalender tidigare än ryssarna, behövde de fortfarande korrigera säsongsdrift, så i 1752 när Storbritannien bytte system förlorade de elva dagar, vilket enligt den populistiska malaren av tiden Hogarth orsakade rioters att kräva återlämnande av sina förlorade elva dagar.

Detta problem med felaktighet att hålla reda på tiden trodde vara löst i 1950: s när den första atomur utvecklades. Dessa enheter var så exakta att de kunde hålla tid för en miljon år utan att förlora en sekund.

Men det upptäcktes snart att dessa nya kronometrar var faktiskt för exakta - jämfört med jordens rotation i alla fall. Problemet var att medan atomklockor kunde mäta längden på en dag till närmaste millisekund, är en dag aldrig lika lång.

Anledningen till detta är att månens gravitation påverkar jordens rotation som orsakar en wobble. Denna wobble har effekten av att sakta ner och påskynda jordens snurrning. Om ingenting gjordes för att kompensera för detta så skulle tiden såklart av atomklockor (International Atomic Time-TAI) och tiden baserat på jordens rotation som används av bönder, astronomer och dig och jag (Greenwich Meantime-GMT) driva det så småningom Middag skulle bli midnatt (om än i flera årtusenden).

Lösningen har varit att utforma en tidsplan som är baserad på atomtiden men berättar också för denna vridning av jordens rotation. Lösningen kallades UTC (Coordinated Universal Time) och står för jordens variabla rotation genom att ha "språng sekunder" ibland. Det har gått över trettio steg sekunder tillsatt till UTC sedan starten i 1970: s.

UTC är nu en global tidsskala som används över hela världen av datanätverk för att synkronisera också. De flesta datornätverk använder a NTP-server att ta emot och distribuera UTC-tid.

Atomklockor har funnits sedan 1950: s. De har gett otroligt noggrannhet i tidsåtgång med de flesta moderna atomklockor och förlorar inte en sekund i tid i en miljon år.

Tack vare atomklockor har många tekniker blivit möjliga och har förändrat hur vi lever våra liv. Satellitkommunikation, satellitnavigering, internet shopping och nätverkskommunikation är bara möjliga tack vare atomur.

Atomklockor är grunden för världens globala tidsskala Universal Coordinated Time (UTC) och är hänvisningen att många datanätverk använder som tidskälla för att distribuera bland sina enheter med hjälp av NTP (Network Time Protocol) och en tidsserver.

Atomur är baserade på atomen cesium-133. Detta element har traditionellt använts i atomklockor som sin resonans eller vibrationer under ett visst energitillstånd, eller extremt högt (över 9-miljarder) och kan därför ge höga noggrannhet.

Men nya typer av atomklockor är i horisonten som kommer att skryta ännu mer noggrannhet med nästa generation atomklockor, som varken får eller förlorar en sekund i 200 miljoner år.

Nästa generation av atomklockor lita inte längre på cesiumatomen utan använder element som kvicksilver eller strontium och istället för att använda mikrovågor, såsom cesiumklokkerna, använder de nya klockorna ljus som har högre frekvenser.

Strontiums resonans överstiger också över 430-biljoner, vilket är överlägset överlägsen 9.2-miljardens vibrationer som cesium hanterar.

För närvarande kan atomklockor användas av datorsystem genom att använda antingen en radio eller GPS-klocka eller dedikerad NTP tidsserver. Dessa enheter kan ta emot tidssignalen som överförs av atomur och distribuera dem bland nätverksenheter och datorer.

National Institute for Standards and Technology (NIST) har dock visat en miniatyrklocka som mäter bara 1.5 millimeter på en sida och ca 4 millimeter lång. Den förbrukar mindre än 75 tusendels watt och har en stabilitet på ungefär en del i 10 miljard, vilket motsvarar en klocka som varken skulle vinna eller förlora mer än en sekund i 300-år.

I framtiden kan dessa enheter integreras i datorsystem, som ersätter nuvarande klockchips i realtid, som är notoriskt felaktiga och kan drifta.

Alla datorer och nätverksenheter använder klockor för att upprätthålla en intern systemtid. Dessa klockor, som kallas Real Time Clock chips (RTC), ger information om tid och datum. Flisorna är batteribackade, så att de även under strömavbrott kan behålla tiden.

Datornätverk är beroende av tidsåtgång för nästan alla sina applikationer, från att skicka ett mail till spara data, är en tidstämpel nödvändig för att datorn ska kunna hålla reda på. Alla routrar och växlar måste köras i samma takt, utan synkronisering kan enheter förlora data och till och med hela anslutningar.

För vissa transaktioner är det nödvändigt att datorerna är helt synkroniserade, även om en viss sekundsskillnad mellan maskiner kan få allvarliga effekter, till exempel att hitta en flygbiljett som du bokat hade blivit såld ögonblick senare till en annan kund eller att du kunde räkna ut dina besparingar ur en kassaskåp och när ditt konto är tomt kan du snabbt gå till en annan maskin och dra tillbaka allt igen.

Personliga datorer är dock inte konstruerade för att vara perfekta klockor, deras design har optimerats för massproduktion och låg kostnad snarare än att behålla korrekt tid. Men dessa interna klockor är benägna att driva och även om det för många applikationer kan vara ganska adekvat, måste maskiner ofta arbeta tillsammans i ett nätverk och om datorerna går i olika takt kommer datorerna att synkronisera varandra och problem kan uppstår särskilt med tidskänsliga transaktioner.

Tidsservers är som andra datorservrar i den meningen att de vanligtvis ligger på ett nätverk. En tidsserver samlar tidsinformation, vanligtvis från en extern hårdvarukälla och synkroniserar sedan nätverket till den tiden.

De flesta tidsservrar använder NTP (Network Time Protocol), vilket är ett av Internetens äldsta protokoll som fortfarande används, uppfunnet av Dr David Mills från Delaware University, det har använts sedan 1985. NTP är ett protokoll som är utformat för att synkronisera klockorna på datorer och nätverk över Internet eller lokala nätverk (LAN).

NTP använder en extern tidsreferens och synkroniserar sedan alla enheter i nätverket till den tiden.

Det finns olika källor att a NTP tidsserver kan använda som en tidsreferens. Internet är en uppenbar källa, men internettidsreferenser från Internet som nist.gov och windows.time kan inte autentiseras, vilket gör att tidsservern och därmed nätverket är sårbara för säkerhetshot.

Ofta synkroniseras tidsservrar till en UTC (Koordinerad Universal-tid) -källa som är den globala standardtidsskalan och tillåter datorer över hela världen att synkroniseras till exakt samma tid. Detta har uppenbar betydelse i branscher där exakt timing är avgörande, såsom börsen eller flygbranschen.

Koordinerad universell tid (UTC - från den franska Temps Universel Coordonné) är en internationell tidsplan baserad på den tid som atomklockor berättar. Atomur är korrekta inom en sekund på flera miljoner år. De är så exakta att International Atomic Time, tiden som återförts av dessa enheter, är ännu mer exakt än jordens rotation.

Jordens rotation är påverkad av månens gravitation och kan därför sakta eller påskynda. Av denna anledning måste International Atomic Time (TAI från French Temps Atomique International) ha "Leap seconds" tillagd för att hålla den i linje med den ursprungliga tidsskalan GMT (Greenwich under tiden) även kallad UT1, som är baserad på soltiden .

Denna nya tidsskala kallad UTC används nu över hela världen så att datanät och kommunikation kan utföras på motsatta sidor av världen.

UTC styrs inte av ett enskilt land eller en förvaltning utan ett samarbete med atomur över hela världen vilket säkerställer politisk neutralitet och tillförd noggrannhet.

UTC överförs på många sätt över hela världen och används av datanät, flygbolag och satelliter för att säkerställa korrekt synkronisering oavsett vilken plats på jorden.

I USA sänder NIST (National Institute of Standards and Technology) UTC från sin atomur i Fort Collins, Colorado. De nationella fysiklaboratorierna i Storbritannien och Tyskland har liknande system i Europa.

Internet är också en annan källa till UTC-tid. Över tusen tidsservrar över nätet kan användas för att ta emot en UTC-tidskälla, även om många inte är tillräckligt exakta för de flesta nätverksbehov.

En annan, säker och mer exakt metod att ta emot UTC är att använda signalerna som överförs av USA: s Global Positioning System. Satelliterna i GPS-nätverket innehåller alla atomklockor som används för att möjliggöra positionering. Dessa klockor sänder den tid som kan tas emot med en GPS-mottagare.

Många dedikerade tidsservrar finns tillgängliga som kan ta emot en UTC-tidskälla från antingen GPS-nätverket eller National Physics Laboratory sändningar (som alla sänds vid 60 kHz longwave).

De flesta tidsservrar använder NTP (Network Time Protocol) för att distribuera och synkronisera datornätverk till UTC-tid.

Läkare Utan Gränser är namnet på den dedikerade tidssändningen som tillhandahålls av det nationella fysiska laboratoriet i Storbritannien. Det är en korrekt och tillförlitlig källa för brittisk civiltid, baserat på tidsskalan UTC (Samordnad Universal Time).

Läkare Utan Gränser används i hela Storbritannien och i själva verket andra delar av Europa för att få en UTC-tidskälla som kan användas av radioklockor och att synkronisera datornätverk med hjälp av en NTP tidsserver.

Den är tillgänglig 24 timmar om dagen över hela Storbritannien, även om signalen på vissa områden kan vara svagare och den är mottaglig för störningar och lokal topografi. Signalen arbetar med en frekvens av 60 kHz och har en tids- och datumkod som reläer följande information i binärformat: år, månad, dag i månad, veckodag, timme, minut, brittisk sommartid (i verkan eller överhängande) och DUT1 (skillnaden mellan UTC och UT1 som är baserad på jordens rotation)

MSF-signalen sänds från Anthorn Radio Station i Cumbria men flyttades först nyligen efter att ha bott i Rugby, Warwickshire sedan den startades i 1960s. Signalens bärfrekvens är vid 60 kHz, styrd av cesium atomklockor på radiostationen.

Cesium atomklockor är de mest tillförlitliga atomklockorna någonstans, och förlorar inte heller några sekunder i flera miljoner år.

För att få MSF-signalen enkelt radio klockor kan användas för att visa exakt UTC-tid eller alternativt MSF-refererade tidsservrar kan ta emot långvågsöverföringen och distribuera tidsinformationen kring datornätverk med NTP (Network Time Protocol).

Det enda verkliga alternativet till MSF-signalen i Storbritannien är att använda Cesium-klockorna på GPS-nätverket (Global Positioning System) som reläer exakt tidsinformation som kan användas som en UTC-tidskälla.

säkerhet
Om du har felaktig tid eller kör ett nätverk som inte är synkroniserat kan ett datorsystem vara sårbart för säkerhetshot och till och med bedrägerier. Timestamps är den enda referenspunkten för en dator för att spåra applikationer och händelser. Om dessa är felaktiga kan alla typer av problem uppstå, till exempel e-postmeddelanden som anländer innan de skickades. Det möjliggör också sådana tidskänsliga transaktioner som e-handel, online-bokning och handel med aktier och dela exakt timing med a nätverk tidsserver är viktigt och priserna kan falla eller öka med miljoner på en sekund.

Skydd:
Underlåtenhet att synkronisera ett datanätverk kan tillåta hackare och skadliga användar möjligheter att komma till ditt system, även bedrägerier kan dra nytta av. Även de synkroniserade maskinerna kan bli offer, särskilt när du använder Internet som en tidsreferens som tillåter en öppen dörr för skadliga användare att injicera ett virus i ditt nätverk. Använda radio eller GPS-klockor ge noggrann tid bakom din brandvägg som håller dig säker.

Noggrannhet:
NTP Time Servers se till att alla nätverksdatorer synkroniseras automatiskt till exakt tid och datum, nu och i framtiden, uppdaterar automatiskt nätverket under sommartid och språng sekunder.

Laglighet:
Om datainnehållet någonsin ska användas i rättssalen är det viktigt att informationen kommer från ett nät som är synkroniserat. Om systemet inte är kan bevisen inte avvisas.

Glada användare:
Stoppa användarna att klaga på fel tid på sina arbetsstationer

Kontroll:
Du har kontroll över konfigurationen. Till exempel kan du automatiskt ändra tiden framåt och tillbaka varje vår och hösten för sommartid eller ställa in servertiden för att vara låst till endast UTC-tid eller någon tidszon du väljer.

De flesta har hört talas om atomur, deras noggrannhet och precision är välkända. En ato0mic klocka har potential att hålla tid i flera hundra miljoner år och inte förlora en sekund i drift. Drift är processen där klockor förlorar eller tar tid på grund av felaktigheter i de mekanismer som får dem att fungera.

Mekaniska klockor har till exempel funnits i hundratals år, men även den dyraste och välutvecklade kommer att drifta minst en sekund om dagen. Medan elektroniska klockor är mer exakta kommer de också att drifta ungefär en sekund i veckan.

Atomklockor har ingen jämförelse när det gäller att hålla tid. Eftersom en atomur är baserad på en oscillation av en atom (i de flesta fall cesium 133-atomen) som har en exakt och ändlig resonans (cesium är 9,192,631,770 varje sekund) gör detta dem noggrant inom en miljard sekund (en nanosekund) .

Medan denna typ av noggrannhet är oöverträffad har den gjort möjliga teknologier och innovationer som har förändrat världen. Satellitkommunikation är bara möjlig tack vare atomklockans tid, det är även satellitnavigering. Eftersom ljusets hastighet (och därmed radiovågor) reser vid över 300,000km en sekund kan en otillräcklighet av en sekund se ett navigationssystem vara hundratusentals mil ut.

Noggrann noggrannhet är också nödvändig i många moderna datorapplikationer. Global kommunikation, särskilt finansiella transaktioner, måste göras exakt. I Wall Street eller Londonbörsen kan en sekund se värdet på aktieuppgången eller falla med miljoner. Online-bokning kräver också noggrannhet och perfekt synkronisering bara atomklockor kan ge annars, biljetter kan säljas mer än en gång och kontantmaskiner kan sluta betala ut dina löner två gånger om du hittade en bankomat med en långsam klocka.

Även om detta kanske låter önskvärt för de mer oärliga av oss, tar det inte mycket fantasi att förstå vilka problem en brist på noggrannhet och synkronisering kan orsaka. Av denna anledning har en internationell tidsplan baserad på den tid som atomklockor berättat utvecklats.

UTC (Samordnad universell tid) är densamma överallt och kan beräkna saktningen av jordens rotation genom att lägga till steg sekunder för att hålla UTC inline med GMT (Greenwich Meantime). Alla datanät som deltar i global kommunikation måste synkroniseras till UTC. Eftersom UTC är baserat på den tid som atomklockor berättar är det det mest exakta tidsskala möjligt. För att ett datanätverk ska ta emot och hålla synkroniserat med UTC behöver det först tillgång till en atomur. Dessa är dyra och stora utrustningar och finns i allmänhet endast i storskaliga fysiklaboratorier.

Lyckligtvis kan tiden som de här klockorna säger fortfarande vara mottagen av a nätverk tidsserver visna genom att använda tid och frekvens långvågsändningar som sänds av nationella fysiklaboratorier eller från GPS-systemet (Global Positioning System). NTP (nätverksprotokoll) kan sedan distribuera denna UTC-tid till nätverket och använda tidssignalen för att hålla alla enheter på nätverket perfekt synkroniserade till UTC.