Oscillatorer har varit avgörande för utvecklingen av klockor och kronologi. Oscillatorer är bara elektroniska kretsar som producerar en repetitiv elektronisk signal. Ofta används kristaller som kvarts för att stabilisera oscillationsfrekvensen,

Oscillatorer är den primära tekniken bakom elektroniska klockor. Digitala klockor och batteridriven analog klocka styrs alla av en oscillerande krets som vanligtvis innehåller en kvartskristall.

Och medan elektroniska klockor är många gånger mer exakta än en mekanisk klocka, kör en kvartsoscillator fortfarande med en sekund eller två varje vecka.

Atomur Naturligtvis är det mycket mer exakt. De använder dock fortfarande oscillatorer, oftast cesium eller rubidium, men de gör det i ett hyperfinalt tillstånd, ofta fryst i flytande kväve eller helium. Dessa klockor i jämförelse med elektroniska klockor kommer inte att drivas med en sekund på jämn miljon år (och med de mer moderna atomklockorna 100 miljoner år).

För att utnyttja denna kronologiska noggrannhet en nätverks tidsserver som använder NTP (Network Time Protocol) kan användas för att synkronisera kompletta datornätverk. NTP-servrar använd en tidssignal från antingen GPS eller långvågradio som kommer direkt från en atomur (i fråga om GPS genereras tiden i en klocka ombord på GPS-satelliten).

NTP-servrar Kontrollera kontinuerligt denna källa för tid och justera sedan enheterna i ett nätverk för att matcha den tiden. Mellan pollen (mottagande tidskällan) används en standardoscillator av tidsservern för att hålla tid. Normalt är dessa oscillatorer kvarts, men eftersom tidsservern står i regelbunden kommunikation med atomuret varje minut eller två, är det normalt inte en normal drift av en kvartsoscillator eftersom några minuter mellan mätningarna inte leder till någon mätbar drift.

Fortsättning ...

Medan det finns flera protokoll tillgängliga för tidssynkronisering synkroniseras majoriteten av nätverkstiden med antingen NTP eller SNTP.

Network Time Protocol (NTP) och Simple Network Time Protocol (SNTP) har funnits sedan starten av Internet (och när det gäller NTP, flera år i förväg) och är överlägset de mest populära och utbredda tidssynkroniseringsprotokollen.

Skillnaden mellan de två är emellertid liten och bestämmer vilket protokoll som är bäst för a NTP tidsserver eller en viss tidssynkroniseringsapplikation kan vara besvärlig.

Som namnet antyder, SNTP är en förenklad version av Network Time Protocol, men frågan är ofta frågad: "Vad är skillnaden?"

Huvudskillnaden mellan de båda versionerna av protokollet finns i den algoritm som används. NTP: s algoritm kan fråga flera referensklockar en beräkning som är den mest exakta.

SNTP-användning för lågbehandlingsenheter - den är anpassad till mindre kraftfulla maskiner, kräver inte NTP-hög noggrannhet. NTP kan även övervaka eventuell offset och jitter (små variationer i vågform som härrör från spänningsförsörjningsfluktuationer, mekaniska vibrationer eller andra källor) medan SNTP inte gör det.

En annan stor skillnad är hur de två protokollen anpassas för drift i nätverksenheter. NTP kommer att påskynda eller sakta ner en systemklocka för att matcha tiden för referensklockan som kommer in i NTP-server (slewing) medan SNTP helt enkelt går framåt eller bakåt i systemklockan.

Denna stegning av systemtiden kan orsaka potentiella problem med tidskänsliga applikationer, särskilt om steget är ganska stort.

NTP används när noggrannhet är viktig och när tidskritiska applikationer är beroende av nätverket. Men dess komplexa algoritm är inte lämplig för enkla maskiner eller de med mindre kraftfulla processorer. SNTP å andra sidan är bäst lämpad för dessa enklare enheter, eftersom det tar mindre datorresurser, men det passar inte för någon enhet där noggrannhet är kritisk eller när tidskritiska tillämpningar är beroende av nätverket.

Att söka rätt tid för nätverkssynkronisering är endast möjligt tack vare atomur. Jämfört med standard timing enheter och atomklocka är miljontals gånger mer exakt med de senaste konstruktionerna som ger exakt tid till inom en sekund i en 100,000-år.

Atomklockor använder atomernas oföränderliga resonans under olika energitillstånd för att mäta tiden som ger en atomficka som uppträder nästan 9 miljarder gånger i sekund i fallet med cesiumatomen. I själva verket är resonansen av cesium nu den officiella definitionen av en sekund som har antagits av det internationella systemet för enhet (SI).

Atomklockor är basklockorna som används för den internationella tiden, UTC (Koordinerad universell tid). Och de utgör också grunden för NTP-servrar att synkronisera datanät och tidskänsliga tekniker som de som används av flygkontrollen och andra tidskänsliga applikationer på hög nivå.

Att hitta en klocka klockan UTC är en enkel procedur. Särskilt med närvaron av online-tidskällor som de som tillhandahålls av Microsoft och Nationella institutet för standarder och Tid (windows.time.com och nist.time.gov).

Men dessa NTP-servrar är det som kallas stratum 2-enheter som betyder att de är anslutna till en annan enhet som i sin tur får tiden från en atomur (det vill säga en begagnad källa till UTC).

Medan noggrannheten hos dessa stratum 2-servrar är otvivelaktig kan den påverkas av det avstånd klienten kommer från tidsservrarna, de är också utanför brandväggen, vilket innebär att all kommunikation med en online-tidsserver kräver en öppen UDP (User Datagram Protocol) port för att tillåta kommunikationen.

Detta kan orsaka sårbarheter i nätverket och används inte av den anledningen i något system som kräver fullständig säkerhet. En säkrare (och tillförlitlig) metod för att ta emot UTC är att använda en dedikerad NTP tidsserver. Dessa tidssynkroniseringsanordningar tar emot tiden direkt från atomur som antingen sänds på långvåg av platser som NIST eller NPL (National Physical Laboratory - Storbritannien). Alternativt kan UTC härledas från den GPS-signal som sänds av konstellationen av satelliter i GPS-nätverket (Global Positioning System).

En av världens mest exakta atomklockor ska lanseras i omlopp och kopplas till International Space Station (ISS) tack vare ett avtal som undertecknats av den franska rymdorganisationen.

Den atomära klockan PHARAO (Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite) är ansluten till ISS i ett försök att mer noggrant testa Einsteins teori om relativt samt öka noggrannheten hos samordnad universell tid (UTC) bland annat geodesi experiment.

PHARAO är en nästa generation cesium atomur med en noggrannhet som motsvarar mindre än en sekunds drift varje 300,000 år. PHARAO ska lanseras av Europeiska rymdorganisationen (ESA) i 2013.

Atomklockor är de mest korrekta tidsåtgärderna som är tillgängliga för mänskligheten, men de är mottagliga för förändringar i gravitationstryck, som förutsagts av Einsteins teori, eftersom tiden i sig är slewed av jordens drag. Genom att placera denna korrekta klocka i omlopp minskar effekten av jordens gravitation, vilket gör att PHARAO kan vara mer exakt än jordbaserad klocka.

Medan atomur är inte nya för bana, lika många satelliter; inklusive GPS-nätverket (Global Positioning System) innehåller atomklockor, kommer PHARAO emellertid att vara bland de mest exakta klockorna som någonsin lanserats i rymden, så att den kan användas för mer detaljerad analys.

Atomklockor har funnits sedan 1960 men deras ökande utveckling har banat vägen för mer och mer avancerad teknik. Atomklockor utgör grunden för många moderna teknologier från satellitnavigering för att tillåta datanätverk att kommunicera effektivt över hela världen.

Dator nätverk ta emot tidssignaler från atomur via NTP-tidsservrar (Network Time Protocol) som kan exakt synkronisera ett datornätverk inom några millisekunder av UTC.

Vi kunde inte leva våra liv utan dem. De påverkar nästan varje aspekt av våra dagliga liv och många av de teknologier som vi tar för givet i dagens värld, kunde bara inte fungera utan dem. Faktum är att om du läser den här artikeln på Internet finns det en chans att du använder en just nu.

Utan att veta det styr atomvågen oss alla. Från internet; till mobilnät och satellitnavigering, utan atomur skulle ingen av dessa tekniker vara möjlig.

Atomklockor styr alla datanätverk med protokollet NTP (nätverksprotokoll) och nätverk tidsservrar, datorsystem runt om i världen förblir i perfekt synkronisering.

Och de kommer att fortsätta att göra det i flera miljoner år, eftersom atomklockor är så exakta att de kan behålla tiden till inom en sekund för över 100 miljoner år. Emellertid atomur kan göras ännu mer exakt och ett franskt team av forskare planerar att göra just det genom att starta en atomur i rymden.

Atomklockor är begränsade till deras noggrannhet på jorden på grund av effekterna av hans gravitationstryck av planeten i tiden; som Einstein föreslog att tiden själv är förvrängd av tyngdkraften och denna vridning saktar ner tiden på jorden.

En ny typ av klocka med namnet PHARAO (Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbit) ska dock placeras ombord på ISS (internationella rymdstationen) utom räckhåll från de värsta effekterna av jordens gravitation.

Denna nya typ av atomur kommer att tillåta hyper noggrann synkronisering med andra atomur, här på jorden (som i praktiken gör synkronisering till en NTP-server ännu mer exakt).

Pharao förväntas nå noggrannhet på ungefär en sekund var 300 miljoner år och möjliggör ytterligare framsteg i tidsrelaterad teknik.

En av de viktigaste aspekterna av nätverk är att hålla alla enheter synkroniserade till rätt tid. Felaktig nätverkstid och brist på synkronisering kan spela kaos med systemprocesser och kan leda till otydliga fel och problemfelsökning.

Och inte säkerställa att enheter kontrolleras ständigt för att förhindra drift kan också leda till att ett synkroniserat nätverk långsamt blir osynkroniserat och leder till de ovan angivna problemen.

Att se till att ett nätverk inte bara har rätt tid, men att den tiden inte driver, uppnås med hjälp av tidprotokollet NTP.

Nätverkstidsprotokoll (NTP) är inte det enda tidssynkroniseringsprotokollet, men det är överlägset det mest använda. Det är ett open source-protokoll men uppdateras ständigt av en stor grupp av Internet-tidshållare.

NTP bygger på en algoritm som kan utarbeta rätt och mest exakt tid från en rad källor. NTP tillåter en enstaka källa att användas av ett nätverk av hundratals och tusentals maskiner och det kan hålla var och en korrekt till den tidskällan till inom några millisekunder.

Det enklaste sättet att synkronisera ett nätverk med NTP är att använda a NTP tidsserver, även känd som a nätverk tidsserver.

NTP-servrar använder en extern källa till tid, antingen från GPS-nätverket (Global Positioning System) eller från sändningar från nationella fysiklaboratorier som NIST i USA eller NPL i Storbritannien.

Dessa tidssignaler genereras av atomur som är många gånger mer exakta än klockorna på datorer och servrar. NTP kommer att distribuera denna atomurtid till alla enheter på ett nätverk, så kontrolleras varje enhet för att säkerställa att det inte finns drift och korrigering av enheten om det finns.

tids~~POS=TRUNC synkronisering~~POS=HEADCOMP är avgörande för många moderna applikationer. Även om datanätverk alla måste köras i perfekt tid för att förhindra fel och säkerställa andra system kräver tidssynkronisering av juridiska skäl.

Medelhastighetskameror, trafikljuskameror, CCTV, parkeringsmätare och larmsystem för att nämna några, alla kräver korrekt tidssynkronisering inte bara för att säkerställa att systemen fungerar korrekt, men också för att tillhandahålla en granskningsbar och juridisk spår för användning vid åtal.

Underlåtenhet att göra det kan leda till att systemet är helt värdelöst, eftersom alla rättsliga mål som är baserade kring tekniken skulle behöva provas.

Ett CCTV-nätverk som inte är synkroniserat skulle till exempel inte vara tillåtet för domstolen, en svarande skulle lätt kunna hävda att en bild av dem på en kamera inte kunde vara dem eftersom de inte var i närheten vid den tiden och om inte kamerans system kan granskas och visat sig vara korrekt, då rimligt tvivel skulle se vilket fall som helst mot den misstänkte tappade.

Av detta skäl kräver system som de ovan nämnda, fullständig granskbar tidssynkronisering som kan bevisas utan rimligt tvivel i ett domstolssystem.

Ett auditabelt system för tidssynkronisering är endast möjligt genom att använda en dedikerad NTP tidsserver (Network Time Protocol). NTP-servrar inte bara tillhandahålla en exakt synkroniseringsmetod som är korrekt i några millisekunder, de ger också ett fullständigt revisionsspår som inte kan ifrågasättas.

NTP-serversystem använd GPS-nätverket eller specialradioöverföringarna för att få den klocktid som är så exakt chansen att det är ens en sekund ut från UTC-tid (Universal Coordinated Time) är över 3 miljarder till en som är ännu större än noggrannheten av andra juridiska bevis som DNA.

Att säkerställa ett datanätverk är att tidssynkroniserad är avgörande för moderna datanät. Synkronisering, inte bara mellan olika maskiner i ett nätverk, men också varje datanätverk som kommunicerar med andra nätverk måste synkroniseras med dem också.

UTC (Coordinated Universal Time) är en global tidsplan som gör det möjligt att synkronisera nätverk på andra håll i världen. Synkronisering av ett nätverk till UTC är relativt enkelt tack vare NTP (Network Time Protocol) mjukvaruprotokollet utformat för detta ändamål.

De flesta operativsystem, inklusive den senaste Microsoft Incarnation Windows 7, har en version av NTP (ofta i en förenklad form som kallas SNTP), vilket gör att en enda källa kan användas för att synkronisera varje dator och enhet i ett nätverk.

Att välja en källa för denna tidsreferens är den enda verkliga svårigheten att synkronisera ett nätverk. Det finns tre huvudplatser där UTC-tid kan exakt mottas från:

Internet Time

Det finns många källor till internettid och den senaste versionen av Windows (Windows 7) synkroniseras automatiskt till Microsofts tidsserver time.windows.com, så om Internet-tid är tillräckligt Windows 7-användare behöver inte ändra sina inställningar. Men för datanät där säkerhet är ett problem kan internetkällor låta ett system vara sårbart, eftersom tiden måste tas emot genom brandväggen, vilket tvingar en UDP-port att stå öppen. Detta kan användas av skadliga användare. Dessutom finns det ingen autentisering med en internetkälla så att tidskoden kan kapas innan den kommer till ditt nätverk.

GPS-tid

Tillgängligt bokstavligen överallt på klotet, ger GPS en 24-timmars, 365-dagar-ett-årskälla för UTC-tid. Levereras externt till brandväggen via GPS-satellitsignalen, tidssynkronisering med GPS är korrekt och säkert.

Radioöverföringar

Vanligtvis sänds av nationella fysiklaboratorier som NIST i USA och Storbritannien NPL, tidssignalerna mottas via longwave och är också externa mot brandväggen så är de säkra och korrekta.

A dedikerad NTP tidsserver kan ta emot både radio och GPS-tidssignal som garanterar noggrannhet och säkerhet.

Tiden styr våra liv och hålla oss uppdaterade om det är viktigt om vi vill komma till jobbet i tid, göra det hemma till middag eller titta på våra favoritprogram på kvällen.

Det är också avgörande för datorsystem. Datorer använder tid som referenspunkt. Tiden är den enda referenspunkten som kan användas för att skilja mellan två händelser och det är avgörande att datorer som arbetar i nätverk synkroniseras tillsammans.

Tidsynkronisering är när alla datorer som är anslutna tillsammans körs samtidigt. tids~~POS=TRUNC synkronisering~~POS=HEADCOMP, men är inte enkelt att genomföra, främst eftersom datorer inte är bra tidshållare.

Vi är alla vana vid den tiden som visas längst ner till höger på våra datortillbehör men den här tiden genereras normalt av inbyggda kristalloscillatorn (normalt kvarts) på moderkortet.

Tyvärr är dessa inbyggda klockor benägna att driva och en datorklocka kan förlora eller få en sekund eller så varje dag. Även om detta kanske inte låter så mycket, kan det snart ackumuleras och med några nätverk som består av hundratals och till och med tusentals maskiner, om de alla går olika gånger är det inte svårt att föreställa sig konsekvenserna. e-postmeddelanden kan komma fram innan de skickas, data kan misslyckas med säkerhetskopiering, filer kommer att gå vilse och nätverken kommer att vara förvirrad och nästan omöjligt att felsöka.

För att säkerställa synkronisering i ett nätverk måste alla enheter ansluta till en enda källa. NTP (Network Time Protocol) har utformats för detta ändamål och kan distribuera en tidskälla till alla enheter och se till att driften motverkas.

För sann noggrannhet bör källan för enstaka tid vara en källa till UTC (Coordinated Universal Time) som är en global tidsskala som används över hela kontinenterna och inte tar hänsyn till tidszoner, vilket gör att nätverk på motsatta sidor av jorden kan synkroniseras tillsammans.

En källa till UTC bör också styras av en atomur, eftersom driften i tiden kommer att innebära att ditt nätverk inte kommer att synkronisera med UTC. Den enklaste, mest effektiva, säkra, korrekta och tillförlitliga metoden för att ta emot en klocka med klockan UTC är att använda a dedikerad NTP tidsserver. NTP-servrar tar emot UTC-tidpunkten från antingen GPS-nätverket (Global Positioning System) eller från radiosändningar som sänds av nationella fysiklaboratorier såsom NIST or NPL.

För de av oss som bor i Storbritannien kommer CCTV-kameran (closed circuit TV) att vara en välbekant plats på höga gatorna. Över fyra miljoner kameror är i drift över hela de brittiska öarna, där alla större städer övervakas av statliga finansierade kameror, vilket har kostat den brittiska skattebetalaren över £ 200 miljoner ($ 400 miljoner).

Skälen till användningen av sådan utbredd övervakning har alltid förklarats för att förebygga och upptäcka brott. Men kritiker hävdar att det finns få bevis på att CCTV-kameror har gjort någonting för att dämpa den stigande gatan brottsligheten på Storbritanniens gator och att pengarna skulle kunna användas bättre.

Ett av problemen med CCTV är att många städer har båda kamerorna kontrollerade av kommunfullmäktige och privata kontrollerade kameror. När det gäller brottsdetektering måste polisen ofta få så mycket bevis som möjligt vilket ofta innebär att man kombinerar de olika kommunala kontrollerade CCTV-kamerorna med privata styrsystem.

Många lokala myndigheter synkroniserar sina CCTV-kameror ihop, men om polisen måste skaffa bilder från ett grannland eller från en privat kamera kan de inte synkroniseras alls, om så är synkroniserad till en annan tid helt.

Det här är där CCTV faller ner i kampen mot brottslighet. Tänk dig att en misstänkt brottsling ses på en CCTV-kamera som begår en brottslig handling. Tiden på kameran kan säga 11.05pm men vad händer om polisen följer de misstänkta rörelserna över en stad och använder bilder från en privat kamera eller från andra städer och medan CCTV-kameran som fångade misstänkt i lagen kan säga 11.05, den andra kameran kan upptäcka de misstänkta minuter senare bara för att tiden ska vara ännu tidigare. Du kan tänka dig en bra försvarsadvokat som fullt ut utnyttjar detta.

För att säkerställa sitt värde i kampen mot brottslighet är det absolut nödvändigt att CCTV-kameror är tiden synkroniseras med hjälp av en nätverks tidsserver. Dessa tider servrar ser till att alla enheter (i detta fall kameran) körs exakt samma gång. Men hur ser vi till att alla kameror är synkroniserade till samma tidskälla. Tja, lyckligtvis, en global källa som kallas UTC (koordinerad Universal Time) har utvecklats för detta exakta syfte. UTC reglerar datanät, flygkontroll och andra tidskänsliga teknologier.

En CCTV kamera använder en NTP-server som tar emot en UTC-tidskälla från en atomur kommer inte bara att vara korrekt men tiden som berättas på enheterna kommer att vara provbar i domstol och korrekt till en tusen sekund (millisekund).