Det är en av världens mest ikoniska landmärken. Stående stolt över parlamenten, firar Big Ben sin 150th födelsedag. Ändå trots att de levde i en ålder av atomur och NTP-tidsservrar, det är en av de mest använda timepiecesna i världen med hundratusentals londoners som litar på sina chimes att sätta sina klockor på.

Big Ben är faktiskt namnet på den viktigaste klockan i klockan som skapar kvartalet timmespel, men klockan började inte chimera när klockan först byggdes. Klockan började hålla tid på 31 May 1859, medan klockan inte slog för första gången till juli 11.

Vissa hävdar att den tolvtoniga klockan namngavs Sir Benjamin Hall Verkställande kommissionsledamoten som arbetade på klockprojektet (och sägs vara en man med stor girthet). Andra hävdar att klockan namngavs efter heavyweight boxer Ben Caunt som kämpade under moniker Big Ben.

5-timmars klockmekanism fungerar som en jätte armbandsur och såras tre gånger i veckan. Dess noggrannhet om den är inställd genom att lägga till eller ta bort gamla pennor på pendeln som är ganska långt bort från noggrannheten som moderna klockor och NTP-server system genererar med nära nanosekund precision.

Medan Big Ben är betrodd av tiotusentals londoners för att ge exakt tid, används den moderna klockan av miljontals oss varje dag utan att förstå det. Atomklockor är grunden för de GPS-satellitnavigationssystem som vi har i våra bilar, de håller också internetet synkroniserat med hjälp av NTP tidsserver (Network Time Protocol).

Några datanätverk kan synkroniseras till en atomur genom att använda en dedikerad NTP-server. Dessa enheter tar emot tiden från en atomur, antingen via GPS-systemet eller specialradioöverföringar.

Det finns nu uppenbarligen så många bilar på vägen som det finns hushåll och det tar bara en kort resa under rusningstid för att inse att detta påstående är sannolikt sant.

Congestion är ett stort problem i våra städer och kontrollerar denna trafik och håller den i rörelse är en av de viktigaste aspekterna av att minska trängseln. Säkerhet är också ett problem på våra vägar eftersom chansen att alla fordon som reser runt utan att ibland träffa varandra ligger nära noll men problemet kan exemplifieras av dålig trafikledning.

När det gäller att styra trafikflödena i våra städer finns det inget större vapen än det ödmjuka trafikljuset. I vissa städer är de här enheterna enkla tidsbelysning som stoppar trafiken på ett sätt och tillåter det det andra och vice versa.

Dock kan potentialen i hur trafikljus kan minska trängseln nu realiseras och tack vare millisekundens synkronisering möjliggjort med NTP-servrar är nu drastiskt minskar trängsel är några av världens största städer.

I stället för bara enkla tidsbegränsade segment av grönt, bärnstensfärgat och rött, kan trafikljusen svara på behoven på vägen, vilket möjliggör fler bilar i en riktning samtidigt som den reduceras i andra. De kan också användas tillsammans med varandra, vilket möjliggör gröna ljuspassager för bilar på huvudvägar.

Detta är dock bara möjligt om trafikljussystemet i hela staden synkroniseras tillsammans och det kan bara uppnås med a NTP tidsserver.

NTP (Network Time Protocol) är helt enkelt en algoritm som används ofta för synkronisering. en NTP-server kommer att få en tidssignal från en exakt källa (normalt en atomur) och NTP-mjukvaran distribuerar sedan den bland alla enheter på ett nätverk (i detta fall trafikljusen).

De NTP-server kommer kontinuerligt att kontrollera tiden på varje enhet och se till att den motsvarar tidssignalen, vilket säkerställer att alla enheter (trafikljus) är helt synkroniserade tillsammans så att hela trafikljussystemet kan hanteras som ett enda, flexibelt trafikstyrningssystem i stället för enskilda slumpmässiga ljus .

De NTP tidsserver har revolutionerat synkroniseringen av datornät under de senaste tjugo åren. NTP (Network Time Protocol) är den programvara som ansvarar för att distribuera tid från tidsservern till hela nätverket, justera maskiner för drift och säkerställa noggrannhet.

NTP kan tillförlitligt upprätthålla systemklockor inom några få millimeter UTC (Samordnad Universal Time) eller vilken tidskalan det är matad med.

NTP kan dock bara vara lika tillförlitlig som den tidskälla som den mottar och som UTC är den globala civilståndstiden, beror det på varifrån UTC-källan kommer från.

Nationella tid- och frekvensöverföringar från fysiklaboratorier som NIST i USA eller NPL i Storbritannien är extremt tillförlitliga källor till UTC och NTP-tidsservrar är utformade speciellt för dem. Tidssignalerna garanteras dock inte, de kan släppas hela dagen och är känsliga för störningar. De slås också regelbundet av för underhåll.

För de flesta applikationer kommer några timmar av ditt nätverk att förlita sig på kristalloscillatorer sannolikt inte för mycket problem i synkronisering. Dock, GPS (Global Positioning System) är mycket mer tillförlitlig källa för UTC-tid, eftersom en GPS-satellit alltid är överliggande. De kräver en synfrontsmottagning, vilket innebär att en antenn måste gå på taket eller utanför ett öppet fönster.

För applikationer där noggrannhet och tillförlitlighet är avgörande är den säkraste lösningen att investera i ett dubbelsystem NTP tidsserver, kan denna enhet ta emot både radiotransmissioner som MSF, DCF-77 eller WWVB och GPS-signalen.

På ett dubbelsystem NTP-server, Kommer NTP att ta både tidskällor och att synkronisera ett nätverk för att säkerställa ökad noggrannhet och tillförlitlighet.

UTC (Koordinerad universell tid) är världens globala tidsskala och ersatt den gamla tiden GMT (Greenwich Meantime) i 1970s.

Även om GMT baserades på Suns rörelse, är UTC baserat på den tid som beräknas av atomur även om den hålls inline med GMT genom tillsatsen av "Leap Seconds" som kompenserar för saktning av jordens rotation så att både UTC och GMT kan köra sida vid sida (GMT är ofta felaktigt kallad UTC - även om det inte finns någon verklig skillnad det spelar ingen roll).

Under beräkningen tillåter UTC datanät över hela världen att synkronisera till samma tid som möjliggör tidskänsliga transaktioner från hela världen. De flesta datanät som används dedikerad nätverk tidsservrar att synkronisera till en UTC-tidskälla. Dessa enheter använder protokollet NTP (Network Time Protocol) för att distribuera tiden över nätverken och kontrollerar kontinuerligt för att säkerställa att det inte finns någon drift.

Den enda strängen i att använda en dedikerad NTP tidsserver Väljer var tidkällan kommer från vilken kommer att styra typen av NTP-server du behöver. Det finns verkligen tre ställen som en källa till UTC-tid kan enkelt lokaliseras.

Den första är internet. Vid användning av en internetkälla som time.nist.gov eller time.windows.com är en dedikerad NTP-server krävs inte nödvändigtvis eftersom de flesta operativsystem har en version av NTP redan installerad (i Windows dubbelklickar du bara på klockikonen för att se alternativen för Internet-tid).

*Observera att det måste noteras att Microsoft, Novell och andra starkt rekommenderar att du använder internetkällor om säkerhet är ett problem. Internet-tidskällor kan inte autentiseras av NTP och ligger utanför brandväggen som kan leda till säkerhetshot.

Den andra metoden är att använda a GPS NTP-server; Dessa enheter använder GPS-signalen (vanligtvis används för satellitnavigering), som faktiskt är en tidskod som genereras av en atomur (från ombord på satelliten). Även om den här signalen är tillgänglig var som helst på jorden, behöver en GPS-antenn en klar bild av himlen vilket är den enda nackdelen med att använda GPS.

Alternativt kan många ländernas nationella fysiklaboratorier såsom NIST i USA och NPL i Storbritannien, sända en tidssignal från sina atomklockor. Dessa signaler kan plockas upp med en radio refererad NTP-server även om dessa signaler är ändliga och sårbara för lokal interferens och topografi.

Tidssynkronisering är ofta en mycket underrated aspekt av datahantering. Generellt är tidssynkronisering endast avgörande för nätverk eller för datorer som tar tidskänsliga transaktioner över internet.

Tidsynkronisering med moderna operativsystem som Windows Vista, XP eller de olika versionerna av Linux är relativt enkelt eftersom de flesta innehåller tidssynkroniseringsprotokollet NTP (Network Time Protocol) eller en förenklad version åtminstone (SNTP).

NTP är ett algoritmbaserat program och fungerar genom att använda en enstaka källa som kan distribueras mellan nätverket (eller en enda dator) och kontrolleras ständigt för att säkerställa att nätets klockor körs exakt.

För enskilda datortillverkare eller nätverk där säkerhet och precision inte är primärhänsyn (även om nätverkssäkerhet ska vara ett huvudproblem), är den enklaste metoden att synkronisera en dator att använda en Internet-tidstandard.

Med ett Windows-operativsystem kan det enkelt göras på en enda dator genom att dubbelklicka på klockikonen och sedan konfigurera fliken Internet-tid. Det måste emellertid noteras att vid användning av en internetbaserad tidskälla som nist.gov eller windows.time måste en port stå öppen i brandväggen som kan utnyttjas av skadliga användare.

För nätverksanvändare och de som inte vill lämna sårbarheter i sin brandvägg är den lämpligaste lösningen att använda en dedikerad nätverk tidsserver. De flesta av dessa enheter använder också protokollet NTP men eftersom de får en tidsreferens externt till nätverket (vanligtvis via GPS eller långvågradio) lämnar inga sårbarheter i brandväggen.

Dessa NTP-server enheter är också mycket mer tillförlitliga och exakta än internetkällor eftersom de kommunicerar direkt med signalen från en atomklocka snarare än att vara flera nivåer (i NTP-termer som kallas strata) från referensklockan som de flesta internetkällor är.

GPS-nätverket (Global Positioning System) är allmänt känt som ett satellitnavigeringssystem. Det reläerar emellertid en ultra-precis tidssignal från en inbyggd atomur.

De kronologiska pionjärerna på NIST har samarbetat med University of Colorado och har utvecklat världens mest exakta atomur till dags dato. Den strontiumbaserade klockan är nästan dubbelt så exakt som dagens cesiumklor används för att styra UTC (Coordinated Universal Time), eftersom det förlorar bara en sekund varje 300 miljoner år.

Strontiumbaserad atomur ses nu som vägen framåt i tidsåtgången, eftersom högre nivåer av noggrannhet är uppnåeliga som bara inte är möjliga med cesiumatomen. Strontiumklockor, som deras föregångare, arbetar genom att utnyttja den naturliga, men högt konsekventa vibrationen av atomer.

Men dessa nya generationer av klockor använder laserstrålar och extremt låga temperaturer nära absolut noll för att styra atomerna och det hoppas att det är ett steg framåt för att skapa en perfekt precis klocka.

Denna extrema noggrannhet kan verka som ett steg för långt och onödigt men användningen av sådan precision är många gånger och när man överväger den teknik som har utvecklats som bygger på den första generationens atomur som GPS-navigering, NTP-server synkronisering och digital sändning kan en ny värld av spännande teknik baserad på dessa nya klockor bara vara runt hörnet.

Medan för närvarande är världens globala tidsskala, UTC, baserad på tiden som berättas av en konstellation av cesiumklockor (och för övrigt är det också definitionen av en sekund som strax över 9 miljarder cesium ticks), menar att när den rådgivande kommittén för Tid och frekvens vid presidiet International des Poids et Mesures (BIPM) Nästa möter det kommer att diskutera om man ska göra nästa generations av atomur den nya standarden.

Strontiumklockor är emellertid inte den enda metoden för mycket exakt tid. Förra året utvecklades en kvantklocka också vid NIST-styrd noggrannhet av 1 andra i 1 miljarder år. Dock kan denna typ av klocka inte övervakas direkt och kräver ett mer komplext schema för att övervaka tiden.

A nätverk tidsserver kan vara en av de viktigaste enheterna i ett datanätverk, eftersom tidsstämplar är avgörande för de flesta datorapplikationer från att skicka och maila till felsökning av ett nätverk.

Små felaktigheter i en tidstämpel kan orsaka kaos på ett nätverk, från e-postmeddelanden som kommer innan de tekniskt har skickats, för att lämna ett helt system som är sårbart för säkerhetshot och till och med bedrägerier.

En nätverks tidsserver är dock bara lika bra som den tidskälla som den synkroniserar med. Många nätverksadministratörer väljer att ta emot en tidskod från Internet, men många Internetkällor är helt felaktiga och ofta för långt borta från en klient för att ge någon riktig noggrannhet.

Vidare kan Internetbaserade tidskällor inte verifieras. Autentisering är en säkerhetsåtgärd som används av NTP (Network Time Protocol som styr nätverksserveren) för att säkerställa att tidsservern är exakt vad den säger att den är).

För att säkerställa en korrekt tid hålls är det viktigt att välja en tidskälla som är både säker och korrekt. Det finns två metoder som kan garantera en millisekunds noggrannhet tillUTC (samordnad universell tid - en global tidsskala baserad på tiden som atomklockor berättar).

Den första är att använda en specialist nationell tid och frekvensöverföring sändning i flera länder, inklusive Storbritannien, USA, Tyskland, Frankrike och Japan. Tyvärr kan dessa sändningar inte hämtas överallt, men den andra metoden är att använda tidssignalen som sänds ut av GPS-nätverket, vilket är tillgängligt bokstavligen överallt på planetens plan.

A nätverk tidsserver kommer att använda denna tidskod och synkronisera ett helt nätverk till det med hjälp av NTP, varför de ofta kallas a NTP-server or NTP tidsserver. NTP justerar nätets klockor kontinuerligt och säkerställer att det inte finns någon drift.

Datornätverkssynkronisering är viktigt i den moderna världen. Många av världens datanätverk är synkroniserade till samma globala tidsskala UTC (Koordinerad universell tid).

För att styra synkronisering protokollet NTP (Network Time Protocol) används i de flesta fall eftersom det kan tillförlitligt synkronisera ett nätverk till några millisekunder från UTC-tid.

Men noggrannheten för tidssynkronisering är enbart beroende av noggrannheten för vilken tidpunkt som helst som NTP har valt för att distribuera och här ligger en av de grundläggande fel som gjorts i synkroniseringsdatornätverk.

Många nätverksadministratörer använder sig av Internet-tidreferenser som en källa för UTC-tid, dock förutom de säkerhetsrisker de utgör (som de är på den motsatta sidan av en brandvägg), men även deras noggrannhet kan inte garanteras och de senaste studierna har hittade mindre än hälften av dem som gav några användbara noggrannhet alls.

För en säker, korrekt och pålitlig UTC-metod finns det bara två val. Använd tidssignalen från GPS-nätverket eller lita på de långvågsöverföringar som sänds av nationella fysiklaboratorier som NPL och NIST.

För att välja vilken metod som är bäst är den enda faktorn att överväga placeringen av NTP-server det är att ta emot tidssignalen.

GPS är den mest flexibla eftersom signalen är tillgänglig bokstavligen överallt på planeten men den enda nackdelen med signalen är att en GPS-antenn måste ligga på taket eftersom det behöver en klar bild av himlen. Detta kan vara problematiskt om tidsserver ligger i de nedre våningarna i en skyskrapa men i stort sett de flesta användare av GPS-tid signalerna visar att de är mycket tillförlitliga och otroligt korrekta.

Om GPS är opraktiskt ger den nationella tid och frekvenser en lika korrekt och säker metod för UTC-tid. Dessa långvågssignaler sänds inte av alla länder, även om den amerikanska WWVB-signalen som sänds av NIST i Colorado är tillgänglig i de flesta Nordamerika, inklusive Kanada.

Det finns olika versioner av denna signal som sänds över hela Europa, inklusive tyska DCF och Storbritannien MSF som visar sig vara mest tillförlitliga och populära. Dessa signaler kan ofta hämtas utanför landets gränser även om det måste noteras att långvågsöverföringar är sårbara för lokal störning och topografi.

För fullständig sinnesro, dubbel system NTP-servrar som tar emot signaler från både GPS- och nationalfysiklaboratorierna finns tillgängliga även om de tenderar att vara lite dyrare än enskilda system, men att använda mer än en gångsignal gör dem dubbelt pålitliga.

Är en atomklocka radioaktiv?

An atomklocka håller tiden bättre än någon annan klocka. De håller även tid bättre än jordens rotation och stjärnornas rörelse. Utan atomuret skulle GPS-navigering vara omöjligt, Internet skulle inte synkronisera, och planets position skulle inte vara känd med tillräcklig noggrannhet för rumprober och landare som skulle lanseras och övervakas.

En atomvakt är inte radioaktiv, det är inte beroende av atomavklingning. En atomur har snarare en oscillerande massa och en fjäder, precis som vanliga klockor.

Den stora skillnaden mellan en standardklocka i ditt hem och en atomur är att oscillationen i en atomur är mellan kärnan hos en atom och de omgivande elektronerna. Denna svängning är inte exakt en parallell med balanshjulet och hårspringen hos en klockklocka, men faktum är att båda använder oscillationer för att hålla reda på övergångstiden. Oscillationsfrekvenserna i atomen bestäms av kärnans massa och tyngdkraften och den elektrostatiska "fjädern" mellan den positiva laddningen på kärnan och elektronmoln som omger den.

Vad är typ av atomklocka?

Idag, trots att det finns olika typer av atomur, är principen bakom dem alla densamma. Den stora skillnaden är förknippad med det använda elementet och detekteringsmedel när energinivån förändras. De olika typerna av atomur ingår:

Cesium atomklockan använder en stråle av cesiumatomer. Klockan separerar cesiumatomer med olika energinivåer genom magnetfält.

Vätskeklockan bibehåller väteatomer på den erforderliga energinivån i en behållare med väggar av ett speciellt material så att atomerna inte förlorar sitt högre energiläge för snabbt.

Rubidium-klockan, den enklaste och mest kompakta av alla, använder en glascell av rubidiumgas som förändrar ljusabsorptionen vid den optiska rubidiumfrekvensen när den omgivande mikrovågsfrekvensen är precis rätt.

Den mest exakta kommersiella klockan som finns tillgänglig idag använder cesiumatomen och de normala magnetfälten och detektorerna. Dessutom stoppas cesiumatomer från att zippa fram och tillbaka med laserstrålar, vilket reducerar små förändringar i frekvens på grund av Doppler-effekten.

När var atomklockan uppfinningsrik? atomur

I 1945 föreslog fysikprofessor Isidor Rabi från Columbia University att en klocka skulle kunna göras från en teknik som han utvecklade i 1930s kallad atomstrålemagnetisk resonans. Av 1949, National Bureau of Standards (NBS, nu National Institute of Standards and Technology, NIST) tillkännagav världens första atomur med ammoniakmolekylen som vibrationskälla och av 1952 tillkännagav den den första atomur som använde cesiumatomer som vibrationskälla, NBS-1.

I 1955, National Physical Laboratory (NPL) i England byggde den första cesium-strålen atomur som användes som kalibreringskälla. Under det närmaste årtiondet skapades mer avancerade former av atomklockorna. I 1967 definierade 13th General Conference on Weights and Measures SI andra på grundval av vibrationer av cesiumatomen; världens tidsåtgärdssystem hade inte längre en astronomisk grund vid den tiden! NBS-4, världens mest stabila cesium-klocka, slutfördes i 1968 och användes i 1990s som en del av NPL-tidssystemet.

I 1999 började NPL-F1 fungera med en osäkerhet om 1.7-delar i 10 till 15th-effekten, eller noggrannhet i ungefär en sekund i 20 miljoner år, vilket gör den till den mest exakta atomvåg någonsin gjord (en skillnad som delas med en liknande standard i Paris).

Hur mäts Atomic Clock Time?

Den korrekta frekvensen för den specifika cesiumresonansen definieras nu enligt internationell överenskommelse som 9,192,631,770 Hz, så att när den delas av detta nummer är utmatningen exakt 1 Hz eller 1-cykeln per sekund.

Den långsiktiga noggrannheten som uppnås av moderna cesium-atomur (den vanligaste typen) är bättre än en sekund per en miljon år. Vattenklockan visar en bättre kortsiktig (en vecka) noggrannhet, ungefär 10 gånger exaktheten hos en cesium atomklocka. Därför har atomklockan ökat noggrannheten i tidsmätningen omkring en miljon gånger i jämförelse med mätningarna utförda med hjälp av astronomiska tekniker.

Synkronisera till en atomklocka

Det enklaste sättet att synkronisera med en atomur är att använda a dedikerad NTP-server. Dessa enheter kommer att få antingen den GPS-ataomiska klocksignalen eller radiovågorna från platser som NIST eller NPL.