Fysikvärlden blev en del av en tizz i denna månad som forskare vid CERN, European Laboratory for Particle Physics, fann en anomali på ett av sina experiment, vilket tycktes visa att vissa partiklar reser snabbare än ljus.

Tidsserver kan ge noggrannhet i atomur

Snabbare än ljusresor för någon partikel är naturligtvis förbjudet enligt Einsteins speciella relativitetsteori, men OPERA-teamet hos CERN, som avfyrade neutrinoer runt en partikelaccelerator, som reser för 730 km, fann att neutrinerna reste avståndet 20-delar per miljoner snabbare än foton (ljuspartiklar) vilket innebär att de bröt Einsteins hastighetsgräns.

Även om detta experiment kan visa sig vara en av de viktigaste upptäckterna i fysiken, är fysikerna fortfarande skeptiska, vilket tyder på att en orsak kan vara ett fel som genereras i svårigheterna och komplexiteten att mäta sådana höga hastigheter och avstånd.

Teamet på CERN använde GPS-tid-servrar, bärbara atomur och GPS-positionssystem för att göra sina beräkningar, vilka alla gav precision i avstånd till inom 20cm och en noggrannhet i tiden till inom 10 nanosekunder. Anläggningen är dock underjordisk och GPS-signalerna och andra dataströmmar måste kapas ner till försöket, en latens som teamet är övertygade om att de tog hänsyn till under deras beräkningar.

Fysiker från andra organisationer försöker nu att upprepa experimenten för att se om de får samma resultat. Oavsett utfallet är denna typ av banbrytande forskning endast möjlig tack vare noggrannheten hos atomur som kan mäta tiden till miljoner av sekunden.

För att synkronisera ett datanätverk till en atomur behöver du inte ha tillgång till ett fysiklaboratorium som CERN så enkelt NTP-tidsservrar som galleoner NTS 6001 kommer att få en exakt källa till klockan och behålla all maskinvara på ett nätverk till inom några millisekunder av det.

De flesta av oss känner igen hur länge en timme, en minut eller en sekund är, och vi brukar se våra klockor kryssa förbi dessa steg, men har du någonsin funderat på vad som reglerar klockor, klockor och tiden på våra datorer för att se till att en andra är en sekund och en timme en timme?

Tidiga klockor hade en mycket synlig form av klockprecision, pendeln. Galileo Galilei var den första som upptäckte effekterna av vikten avstängd från en pivot. När han observerade en svängande ljuskrona insåg Galileo att en pendel oscillerade kontinuerligt över sin jämvikt och inte föll i tiden mellan gungor (även om effekten svagas, med pendeln svänger mindre långt och slutligen slutar) och att en pendel kan ge en metod för att hålla tid.

Tidiga mekaniska klockor som hade pendlar monterade visade sig vara mycket noggranna jämfört med andra metoder som provades, med en sekund som kunde kalibreras av längden på en pendel.

Minimala felaktigheter i mätning och effekter av temperatur och fuktighet innebar naturligtvis att pendlar inte var helt exakta och pendulklockor skulle drifta med så mycket som en halvtimme om dagen.

Nästa stora steg för att hålla reda på tiden var den elektroniska klockan. Dessa enheter använde en kristall, vanligtvis kvarts, som när den introduceras i el kommer att resonera. Denna resonans är mycket exakt vilket gjorde elektriska klockor mycket mer exakta än deras mekaniska föregångare var.

Sann noggrannhet uppnåddes dock inte förrän utvecklingen av atomklocka. I stället för att använda en mekanisk form, som med en pendel eller en elektrisk resonans som med kvarts, använder atomklockor resonansen hos atomer själva, en resonans som inte förändras, förändras, sakta eller påverkas av miljön.

Faktum är att det internationella system av enheter som definierar världsmätningar, definierar nu en sekund som 9,192,631,770 oscillationer av en cesiumatom.

På grund av atomklockans noggrannhet och precision, ger de källa till tid för många teknologier, inklusive datanät. Medan atomklockor existerar endast i laboratorier och satelliter, använder man enheter som Galleons NTS 6001 NTP tidsserver.

En tidsserver som t.ex. NTS 6001 tar emot en klocka till klocktid från antingen GPS-satelliter (som använder dem för att ge våra satellitnavigeringar ett sätt att beräkna position) eller från radiosignaler som sänds av fysiklaboratorier som NIST (National Institute of Standards and Time) eller NPL (National Physical Laboratory).

Noggrann tid är en av de viktigaste aspekterna för att hålla ett datanät säkert och säkert. Ställen som börser, banker och flygledningskontroll är beroende av säker och korrekt tid. Eftersom datorer är beroende av tid som deras enda referens för när händelser inträffar kan ett litet fel i en tidskod leda till alla möjliga fel, från att miljontals torkas av aktiekurserna till flygplansflygbanor är felaktiga.

Och tid behöver inte bara vara korrekt för dessa organisationer, utan också säkra. En skadlig användare som stör ett tidsstämpel kan orsaka allvarliga problem, så att tidskällor är säkra och korrekta är viktiga.

Säkerhet är allt viktigare för alla slags organisationer. Med så mycket handel och kommunikation som utförs via internet, använder du a källa till korrekt och säker tid är lika viktigt en del av nätverkssäkerheten som skydd mot antivirus och brandvägg.

Trots behovet av noggrannhet och säkerhet är många datanätverk fortfarande beroende av online-tidsservrar. Internetkällor är inte bara opålitliga, med vanliga felaktigheter och avstånd och latens som påverkar precisionen, men en Internet-tidsserver är också osäker och kan kapas av skadliga användare.

Men en exakt, pålitlig och helt säker källa till tid är tillgänglig överallt, 365 dagar per år-GPS.

Medan man allmänt tänkt på som ett navigationsmedel, tillhandahåller GPS i själva verket en atomklocka-tidskod, direkt från satellitsignalerna. Det är den här koden som navigationssystemen använder för att beräkna position men det är lika effektivt att tillhandahålla en säker tidsstämpel för ett datanätverk.

Organisationer som bygger på exakt tid för säkerhet och säkerhet all användning GPS, eftersom det är en kontinuerlig signal som aldrig går ner, är alltid korrekt och kan inte interfereras med tredje part.

Att använda GPS som en källa till tid är allt som krävs a GPS-tidsserver. Med en antenn tar tidsservern emot GPS-signalen, medan NTP (Network Time Protocol) distribuerar det runt nätverket.

Med en GPS-tidsserver, ett datanätverk kan upprätthålla noggrannhet inom några millisekunder av atomurens tidssignal, som översätts till UTC-tid (koordinerad universell tid) tack vare NTP, vilket säkerställer att nätverket kör samma exakta tid som andra nätverk också synkroniseras med en UTC-tidskälla.

Den brittiska Fröken Ur har funnits i nästan åttio år. Det startades i 1936 när tidhållning började bli allt viktigare för människors liv. Inledningsvis finns endast i London den rullades ut till hela landet under andra världskriget.

Det har varit fyra personer som har haft äran att ge den permanenta röst till Fröken Ur under de senaste 70. Och över 70 miljoner samtal görs till Fröken Ur gör det till en viktig nytta av att exakt tid, men har du någonsin undrat hur exakt det är och där tiden kommer ifrån och hur exakt det är?

Den talande klockan styrs av ett stort brittiskt telekomföretag som tog över General Post Office (GPO) och tiden ursprungligen tillhandahålls av National Physical Laboratory (NPL) som också ger MSF signalen som NTP-tidsservrar använda som en källa av atomärt klocksynkronisering.

NPL inte längre hjälpa till med den talande klockan men tiden är fortfarande kontrolleras av NTP-servrar, antingen GPS eller Läkare Utan Gränser, som säkerställer att den tid du hör på änden av telefon är korrekt.

NTP-servrar är också ofta används av datornät för att säkerställa att IT-system, från trafikljussignaler till kontorsdatorn är alla kör en exakt form av tid.

NTP-tidsservrar kan antingen ta emot MSF radiosignal som sänds av NPL eller, mer vanligt nu, GPS-signaler strålade direkt från rymden.

Ofta nätverksadministratörer välja att använda online NTP-servrar som skickar tidssignaler via internet, men dessa är inte lika exakt och orsaka säkerhetsproblem så det är mycket bättre att ha en dedikerad NTP tidsserver att styra tid om du vill ha ett datornätverk som kör exakt.

Att hitta en källa till tid för att synkronisera ett datornätverk kan vara en utmaning eftersom det finns en myriad av online-tidskällor, alla avseende vara korrekt och tillförlitlig; Men, kan sanningen vara annorlunda med många källor på nätet, antingen i för mycket efterfrågan, för långt bort eller felaktig.

NTP (Network Time Protocol) kräver en källa till UTC-tid (Coordinated Universal Time) som hålls sant av atomur. Online tidskällor själva inte atomur men NTP-server enheter som får tiden från ett atomur som sedan vidarebefordras till de enheter som ansluter till nätet tidsserver.

Det finns två typer av online-tidsserver: stratum 1 enheter - enheter som får tiden direkt från ett atomur, antingen via GPS eller en radioreferenssignal. Stratum 2 enheter på andra sidan är ett steg längre bort genom att de är får sin tid från ett stratum 1 tidsserver.

På grund av efterfrågan, att hitta ett online stratum 1 tidsserver är näst intill omöjligt, och de som tar begäran brukar göra det under en prenumeration, som lämnar det enda valet för de flesta vara en stratum 2 enhet.

Det finns gott om resurser på internet som ger platser för online tidsservrar såsom https://support.microsoft.com/en-us/help/262680/a-list-of-the-simple-network-time-protocol-sntp-time-servers-that-are

Men det finns nackdelar med att använda sådana anordningar; För det första, kan nätet stratum 2 tidskällor inte garanteras och flera undersökningar som vidtagits har funnit att tillförlitligheten och noggrannheten hos många av dem inte kan tas för givet. För det andra källor på nätet av tid kräver en öppen brandvägg port som kan manipuleras av illvilliga robotar eller användare - som leder till säkerhetsrisker.

En mycket bättre lösning för de flesta nätverk är att installera din egen stratum 1 NTP-server. Dessa tidsserver enheter synkronisera med atomur utanför brandväggen (via GPS eller radiosignaler) och därför inte säkerhetsrisker. De är också korrekt att några millisekunder garanterar nätverket kommer alltid ha en noggrannhet på UTC.

Noggrannhet blir allt viktigare, eftersom tekniken blir allt viktigare för hur vardagen fungerar. Och eftersom våra ekonomier blir mer beroende av den globala marknaden, noggrannhet och synkronisering av tiden är mycket viktigt.

Datorer verkar kontrollera mycket våra dagliga liv och tiden är avgörande för den moderna datornätverksinfrastrukturen. Timestamps säkerställer att åtgärder utförs av datorer och är den enda referenspunkten för IT-system för felkontroll, felsökning och loggning. Ett problem med tiden på ett datanätverk och det kan leda till att data går vilse, transaktioner som misslyckas och säkerhetsproblem.

Synkronisering i ett nätverk och synkronisering med ett annat nätverk som du kommunicerar med är avgörande för att förhindra ovannämnda fel. Men när det gäller att kommunicera med nätverk över hela världen kan det vara ännu svårare eftersom tiden på andra sidan världen är uppenbarligen annorlunda när du passerar varje tidszon.

För att motverka detta var en global tidsskala baserad på atomurtid utformad. UTC - Samordnad universell tid - gör bort med tidszoner som gör det möjligt för alla nätverk över hela världen att använda samma tidskälla - se till att datorer, oavsett var de befinner sig i världen, synkroniseras tillsammans.

För att synkronisera ett datanätverk distribueras UTC med tidssynkroniseringsprogrammet NTP (Network Time Protocol). Den enda komplikationen tar emot en källa till UTC-tid eftersom den genereras av atomur som är flera miljoner dollarssystem som inte är tillgängliga för massanvändning.

Lyckligtvis kan signaler från atomklockor tas emot med hjälp av a NTP tidsserver. Dessa enheter kan ta emot radiosändningar som sänds från fysiska laboratorier som kan användas som en källa till tid för att synkronisera ett helt nätverk av datorer till.

Andra NTP-tidsservrar använder signalerna som strålats från GPS-satelliter som en källa till tid. Positioneringsinformationen i dessa signaler är faktiskt en tidssignal som alstras av atomklockor ombord på satelliterna (som då trianguleras av GPS-mottagarna).

Oavsett om det är en radio refererad NTP-server eller a GPS-tidsserver - Ett helt nätverk av hundratals, och till och med tusentals maskiner kan synkroniseras tillsammans.

NTP-servrar (Network Time Protocol) är ett viktigt verktyg i det moderna datornätverket. De kontrollerar tiden och ser till att alla enheter i nätverket är synkroniserade.

På grund av vikten av att styra nästan alla aspekter av datanätverk är exakt och synkroniserad tid viktigt, varför så många systemadministratörer använder en NTP tidsserver.

Dessa tidsservrar använder en enda tidskälla som en bas för att ställa in alla klockor på ett nätverk till; tiden kommer ofta från GPS-nätverket eller radiosignaler som sänds från fysiklaboratorier som NPL i Storbritannien (vars signal sänds från Cumbria).

När denna signal har tagits emot av tidsservern, distribuerar tidsprotokollet NTP det sedan runt nätverket - jämförelse av systemklockan för varje enhet till tidsreferensen och justering av varje enhet. Genom att regelbundet bedöma driften av dessa enheter och korrigera för dem behåller NTP klockor exakt inom millisekunder av tidssignalen och när den här signalen härstammar från en atomur - det säkerställer att nätverket är så exakt som fysiskt möjligt men vad händer om du förlorar tidssignalen?

Skadade GPS-antenner, underhåll av tidssändare eller tekniska fel kan leda till a NTP-tidsavbrott misslyckas med att få en tidssignal. Ofta är detta bara tillfälligt och normal service återupptas inom några timmar, men vad händer om det inte gör det, och vilken effekt har en misslyckad tidssignal?

Lyckligtvis har NTP back-up-system för bara en sådan händelse. Om en tidssignal misslyckas och det inte finns någon annan källa till tid, använder NTP smidigt den genomsnittliga tiden från alla klockor på sitt nätverk. Så om några klockor har drivit några millisekunder snabbare och andra några millisekunder långsammare - då tar NTP genomsnittet av denna drift, vilket gör att tiden förblir noggrann så länge som möjligt.

Även om en signal har misslyckats i flera dagar - eller till och med veckor - utan kännedom om systemanvändarna, betyder det inte att nätverket kommer att glida ihop. NTP kommer fortfarande att hålla hela nätverket synkroniserat ihop med den genomsnittliga driften och medan ju längre tidssignalen förblir av läsaren är nätverket det fortfarande kan ge millisekundernas noggrannhet även efter några dagar utan referens.

Tiden är väsentlig för datorer, nätverk och teknik. Det är den enda referenstekniken som måste kontrollera om en uppgift har hänt eller ska ske. Med tiden är det i tiden från tidstämplarna så viktigt för tekniken, när det finns osäkerhet över tiden, på grund av olika enheter på ett nätverk med olika tider kan det orsaka otydliga fel.

Problemet med tid i databehandling är att alla enheter, från routrar till stationära datorer, har sin egen inbyggda tidpunkt som styr systemklockorna. Dessa systemklockor är bara normala elektroniska oscillatorer, de skriver vanligtvis i batteridrivna klockor, och medan dessa är tillräckliga för att människor ska berätta tiden, kan driften av dessa klockor se enheter på ett nätverk, sekunder och till och med minuter utan synkronisering.

Det finns två regler för tidssynkronisering:

• Alla enheter i ett nätverk ska synkroniseras tillsammans
• Nätverket ska synkroniseras till UTC (Koordinerad Universal Time)

NTP

För att synkronisera ett nätverk som du behöver använda Network Time Protocol (NTP). NTP är utformad för exakt nätverkssynkronisering. IT fungerar genom att använda en enda tidskälla som den sedan distribuerar den till alla enheter på NTP-nätverket.

NTP kontrollerar ständigt enheterna för drift och justerar sedan för att säkerställa att hela nätverket ligger inom några millisekunder av referenstiden.

UTC

Koordinerad universell tid är en global tidsplan som hålls sann vid atomur. Genom att synkronisera ett nätverk till UTC gör du att ditt nätverk synkroniseras med alla andra UTC-nätverk på planeten.

Att använda UTC som referenskälla är också en enkel affär. NTP-tidsservrar är det bästa sättet att hitta en säker källa för UTC-tid. De använder antingen GPS (Global Positioning System) som källa till denna klocktid eller specialradiosignaler som håller UTC-källan extern till nätverket av säkerhetsskäl.

En enda NTP-server kan synkronisera ett nätverk av hundratals och till och med tusentals enheter som säkerställer hela nätverket är inom några millisekunder av UTC.

De atomklocka är oöverträffad i sin kronologiska noggrannhet. Ingen annan metod att behålla tiden kommer nära precisionen hos en atomur. Dessa ultrakompakta enheter kan hålla tid i tusentals år utan att förlora en sekund i drift - i jämförelse med elektroniska klockor, kanske de näst mest exakta enheterna, som kan drifta upp till en sekund om dagen.

Atomklockor är inte praktiska anordningar att ha runt om. De använder avancerad teknik som superkylvätskor, lasrar och dammsugare - de behöver också ett team av skickliga tekniker för att hålla klockorna igång.

Atomklockor utplaceras i vissa tekniker. Global Positioning System (GPS) bygger på atomklockor som arbetar ombord på obemannade bana-satelliter. Dessa är avgörande för att utarbeta exakta avstånd. På grund av ljusets hastighet som signalerna reser, skulle en sekunds felaktighet i någon GPS-klocka leda till att information lämnas ut med tusentals kilometer - men den faktiska noggrannheten hos GPS ligger inom några meter.

Medan dessa helt noggranna och exakta instrument för att mäta tid är oöverträffade och det dyra att köra sådana enheter är otillgängligt för de flesta, synkroniserar din teknik till en atomur i själva verket relativt enkelt.

Atomklockorna ombord på GPS-satelliterna utnyttjas lätt för att synkronisera många teknologier till. Signalerna som används för att tillhandahålla positionsinformation kan också användas som en klocka till atomur tid.

Det enklaste sättet att ta emot dessa signaler är att använda en GPS NTP-server (Network Time Protocol). Dessa NTP-servrar använd atomklockans tidssignal från GPS-satelliterna som referenstid, protokollet NTP används sedan för att distribuera denna tid runt ett nätverk, kontrollera varje enhet med GPS-tiden och justera för att säkerställa noggrannhet.

Hela datornätverk kan synkroniseras med GPS-klockan genom att bara använda en NTP GPS-server, se till att alla enheter är inom millisekunder av samma tidpunkt.

Fråga någon vad nyckeln till nätverkstiming är och du kommer antagligen att få svaret NTP (Network Time Protocol). NTP är ett protokoll som distribuerar och kontrollerar tiden på alla nätverksenheter till en referensklocka - och det är denna referens som är den sanna nyckeln till nätverkssynkronisering.

Även om en version av NTP är lätt att hämta, installeras den normalt på de flesta operativsystem, eller kan den hämtas på annat sätt. Men det är en källa till tid där den sanna nyckeln till nätverkssynkronisering ligger.

Atomklockor styr den globala tidsskala UTC (Koordinerad universell tid) och det är den här tidsskalan som är bäst för nätverkstiming som att synkronisera alla enheter på ett nätverk till UTC motsvarar att du har nätverk synkroniserat med alla andra UTC-synkroniserade nät på jorden.

Så att få en källa till UTC-tid är den sanna nyckeln till exakt nätverkssynkronisering, så vad är alternativen?

Internet tidskällor

Det uppenbara valet för de flesta NTP-användare, men internettid lider av två stora brister; För det första arbetar internettid genom brandväggen och är därför full av säkerhetsrisker - om tiden kan komma igenom din brandvägg, så kan andra saker också. För det andra kan internetkällor slås och saknas med deras noggrannhet.

På grund av det faktum att de flesta internetkällor är stratum 2-enheter (de ansluter till en annan enhet som mottar UTC-källtiden) och avståndet från klient till värd kan aldrig uppvisas eller redovisas - det kan göra dem felaktiga - med lite internet tidskällor minuter, timmar och jämna dagar bort från sant UTC-tid.

Radio refererad tidsserver

En annan källa till UTC-tid som inte drabbas av antingen säkerhets- eller noggrannhetsbrister tar emot tiden från långvågsradiosignaler som vissa lands nationella fysiklaboratorier sänder. Medan dessa signaler finns tillgängliga i hela USA (med tillstånd av NIST) Storbritannien (NPL) och flera andra europeiska länder och kan hämtas med en grundläggande radio refererad NTP-server De är inte tillgängliga överallt och signalerna kan vara svåra att ta emot i vissa städer eller var som helst där det finns elektriska störningar.

GPS-timing

För fullständigt korrekt, säker och pålitlig källa för UTC-tid finns det ingen ersättning för GPS-tid. GPS-tidssignaler strålas direkt från atomur på GPS-satelliterna (Global Positioning System) och mottas av GPS NTP tid servrar. Dessa kan sedan distribuera atomur tiden runt nätverket.

GPS-timingkällor är korrekta, säkra och tillgängliga bokstavligen var som helst på planeten 24 timmar om dagen.