När vi överväger de viktigaste uppfinningarna av de senaste 100-åren, kommer få få människor att tänka på en atomklocka. Faktum är att om du frågar någon att komma med en topp tio av uppfinningar och innovationer är det tveksamt om klockan skulle övertyga dig alls.

Det är nog inte svårt att föreställa sig vad folk tycker om som de mest livsförändrade uppfinningarna: Internet, mobiltelefoner, satellitnavigationssystem, mediaspelare etc.

Men nästan alla dessa tekniker bygger på exakt och exakt tid och de skulle inte fungera utan det. Atomklockorna ligger i hjärtat av många av de moderna innovationer, teknologier och applikationer som är associerade med dem.

Låt oss ta Internet som ett exempel. Internet är i sin enklaste form ett globalt nätverk av datorer, och detta nätverk sträcker sig över tidszoner och länder. Nu överväga några av de saker vi använder på Internet för: online-auktioner, internetbanker eller platsbokning till exempel. Dessa transaktioner kunde inte vara möjliga med exakt och exakt tid och synkronisering.

Tänk dig att boka en plats på ett flygbolag på 10am och sedan försöker en annan kund boka samma plats efter en dator med en långsammare klocka. Datorn har bara tid att gå vidare så kommer att överväga den person som bokade efter att du varit den första kunden eftersom klockan säger så! Detta är anledningen till att alla nätverksnätverk som kräver tidskänsliga transaktioner är kopplade till a NTP-server att ta emot och distribuera en atomur klocktid signal.

Och för annan teknik är klockan ännu viktigare. Satellitnavigering (GPS) är ett utmärkt exempel. GPS (Global Positioning System) fungerar genom triangulära atomklocka signaler från satelliter. På grund av den höga hastigheten på radiovågor kunde en felaktighet hos 1-sekunden se en satellit-enhet av 100,000 km.

Även andra tekniker från mobilnät till flygkontrollsystem är helt tillförlitliga på atomur som visar hur underrated denna teknik är.

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).

Kom ihåg tusenårsskiftet. Medan många av oss räknade ner sekunderna tills midnatt, fanns det nätverksadministratörer över hela världen med fingrarna korsade och hoppades att deras datorsystem fortfarande kommer att fungera efter det nya millenniet som slogs in.

Årtusensbuggen var resultatet av tidiga datorpionjärer som designade system med endast två siffror för att representera tiden då datorns minne var väldigt skarpt vid den tiden. Problemet uppstod inte på grund av tusenårsskiftet, det berodde på att det var slutet av seklet och tvåcifret år blinkade runt till 00 (som maskinerna antar var 1900)

Lyckligtvis vid millennieskiftet blev de flesta datorer uppdaterade och tillräckligt försiktighetsåtgärder gjordes, vilket innebar att Y2K bug, som det blev känt, orsakade inte den utbredna förstörelsen som den första var rädd för.

Y2K-felet är emellertid inte det enda tidsrelaterade problemet som datorsystemen kan förväntas möta, ett annat problem med hur datorerna berättar att tiden har uppnåtts och att många fler maskiner kommer att påverkas i 2038.

Unix Millennium Bug (eller Y2K38) liknar den ursprungliga buggen eftersom det är ett problem som är kopplat till hur datorer berättar för tiden. 2038-problemet kommer att inträffa eftersom de flesta maskiner använder ett 32-bit heltal för att beräkna tiden. Detta 32-bitnummer är inställt från antalet sekunder från 1 januari 1970, men eftersom numret är begränsat till 32-siffror av 2038 kommer det inte att finnas några siffror kvar för att hantera tidsförloppet.

För att lösa detta problem har många system och språk bytt till en 64-bitversion eller levererade alternativ som är 64-bit och eftersom problemet inte kommer att inträffa under nästan tre decennier finns det gott om tid för att säkerställa att alla datorsystem kan skyddas .

Dessa problem med tidsstämplar är emellertid inte de enda tidsrelaterade fel som kan uppstå i ett datornätverk. En av de vanligaste orsakerna till datanätfel är brist på tidssynkronisering. Underlåtenhet att se till att varje maskin körs på samma tid med hjälp av a NTP tidsserver kan leda till att data går förlorade, nätverket är sårbart för attack från skadliga användare och kan orsaka alla slags fel som e-postmeddelanden som kommer fram innan de har skickats.

För att säkerställa att datornätverket är tillräckligt synkroniserat an extern NTP-tidsserver rekommenderas.

Det finns inget värre än att återvända till din bil för att upptäcka att din parkeringsmätarens tidsgräns har löpt ut och du har en parkeringsbiljett som klappas på din vindruta.

Mer ofta är det bara en fråga om att vara ett par minuter sent innan en övervakad parkeringsvakt spårar din utgående mätare eller biljett och ger dig böter.

Men som Chicago-människorna upptäcker, kan en minut vara skillnaden mellan att komma tillbaka till bilen i tid eller ta emot en biljett, en minut kan också vara skillnaden mellan olika parkeringsmätare.

Det verkar klockorna på 3000 nya parkeringsmätars lådor i Cale, Chicago har upptäckts att vara osynkroniserade. Faktum är att nästan alla 60 lådor observerats, de flesta är av minst en minut och i vissa fall nästan 2 minuter från vad som är "verklig" tid.

Detta har orsakat huvudvärk till det företag som ansvarar för parkering i Cale-distriktet och de kan möta juridiska utmaningar från de tusentals bilister som har fått biljetter från denna maskin.

Problemet med Cale-parkeringssystemet är att medan de hävdar att de regelbundet kalibrerar sin maskin finns det ingen exakt synkronisering med en gemensam tidsreferens. I de flesta moderna applikationer används UTC (Coordinated Universal Time) som bastidskala och för att synkronisera enheter, som Cale's parkeringsmätare, en NTP-server, kopplad till en atomur kommer att få UTC-tid och se till att varje enhet har exakt tid.

NTP-servrar används vid kalibreringen av inte bara parkeringsmätare utan även trafikljus, flygkontroll och hela banksystemet för att bara nämna några applikationer och kan synkronisera varje enhet som är ansluten till den inom några millisekunder av UTC.

Det är synd Shakespeare parkeringskammare såg inte värdet av en dedikerad NTP-tidsserver - jag är säker på att de beklagar att de inte har en nu.

Dedikerad NTP-tidsserver enheter är det enklaste, mest exakta, tillförlitliga och säkra sättet att ta emot en källa till UTC tid (koordinerad universell tid) för synkronisering av ett datornätverk.

NTP-servrar (Network Time Protocol) fungerar utanför brandväggen och är inte beroende av Internet vilket innebär att de är mycket säkra och inte sårbara för skadliga användare som, när det gäller Internet-tidskällor, kan använda NTP-klientsignalerna som en metod för att komma åt nätverket eller penetrerar brandväggen.

En dedikerad NTP-server kommer också att få sin tidskod direkt från en atomur, vilket gör det till en stratum 1-tidsserver i motsats till online-tidsservrar som är stratum 2-tidsservrar, det vill säga att de får tiden från en stratum 1-server och så är inte lika exakta.

In använder en NTP-tidsserver det finns bara ett beslut att göra och det är hur tidssignalen ska tas emot och för det finns det bara två val:

Den första är att utnyttja de tidsmässiga radiosändningarna som sänds av nationella fysiklaboratorier såsom NIST i USA eller Storbritannien NPL. Dessa signaler (WWVB i USA, MSF i Storbritannien) är begränsade inom räckhåll, även om USA-signalen är tillgänglig i de flesta delar av Kanada och Alaska. Men de är sårbara för lokal interferens och topografi som andra långvågsradiosignaler är.

Alternativet till WWVB / MSF-signalen är att utnyttja GPS-satellitnätverket (Global Positioning System). Atomklockor används av GPS-satelliter som grund för navigationsinformation som används av satellitmottagare. Dessa atomklockor kan användas med hjälp av en NTP-tidsserien utrustad med en GPS-antenn.

Även om GPS-tidssignalen strängt är inte UTC - är det 17 sekunder bakom som språng sekunder har aldrig lagts till GPS-tid (eftersom satelliterna inte kan nås) men NTP kan ta hänsyn till detta (genom att helt enkelt lägga till 17 hela sekunder). Fördelen med GPS är att den är tillgänglig var som helst på planeten lika länge som GPS-antennen har en klar bild av himlen.

Duellsystem som kan utnyttja båda typerna av signal är också tillgängliga.

Atomur har, omedvetet för de flesta, revolutionerat vår teknik. Många av de sätt vi handlar, kommunicerar och reser är nu enbart beroende av tidpunkten från klockan.

Ett globalt samhälle innebär ofta att vi måste kommunicera med människor i andra delar av världen och i andra tidszoner. För detta ändamål utvecklades en universell tidszon, känd som UTC (Koordinerad universell tid), som är baserat på den tid som atomklockor berättar för.

Atomklockor är otroligt korrekta och förlorar bara en sekund i varje hundra miljoner år, vilket är svimlande när du jämför det med digitala klockor som kommer att förlora så mycket tid på en vecka.

Men varför behöver vi sådan noggrannhet i tidsåtgång? Mycket av den teknologi vi använder i modern tid är utformad för global kommunikation. Internet är ett bra exempel. Så mycket handel sker på kontinenter på områden som börsen, platsbokning och auktion på nätet, den exakta tiden är avgörande. Tänk dig att du bjuder på ett föremål på Internet och du lägger ett bud några sekunder före slutet, det sista och högsta budet, skulle det vara rättvist att förlora objektet eftersom klockan på din Internetleverantör var lite snabb och datorn därför trodde att budet var över. Eller vad sägs om platsbokning? om två personer på olika sidor av jordklotet bokar en plats samtidigt, vem får sätet. Det är därför UTC är viktigt för internet.

Även andra teknologier som global positionering och flygtrafikstyrning är beroende av atomur för att ge noggrannhet (och i fallet med flygtrafiken är viktigast för säkerheten). Även trafikljus och hastighetskameror måste kalibreras med atomklockor, annars kan biljettförsäljning inte vara giltigt eftersom de kan ifrågasättas i domstol.

För datorsystem NTP-tidsservrar är den föredragna metoden för tar emot och distribuerar en källa till UTC-tid.

Vad är en tidsserver?

En tidsserver är en enhet som tar emot och distribuerar en enda källa över ett datornätverk för tidssynkronisering. Dessa enheter kallas ofta som a NTP-server, NTP-tidsserver, nätverk tidsserver eller dedikerad tidsserver.

Och NTP?

NTP - Network Time Protocol är en uppsättning programinstruktioner avsedda att överföra och synkronisera tiden över LAN (Local Area Network) eller WANS (Wider Area Network). NTP är ett av de äldsta kända protokoll som används idag och är överlägset det mest använda tidssynkroniseringsprogrammet.

Vilken tidsplan ska jag använda?

Koordinerad universell tid (UTC) är en global tidsplan baserad på den tid som atomklockor berättar för. UTC tar inte hänsyn till tidszoner och är därför idealisk för nätverksapplikationer, som i princip genom att synkronisera ett nätverk till UTC, du verkar synkronisera det med alla andra nätverk som använder UTC.

Var tar en tidsserver emot tiden från?

En tidsserver kan utnyttja tiden från var som helst som en armbandsur eller väggklocka. En förnuftig nätverksadministratör skulle emellertid välja att använda en källa för UTC-tid för att säkerställa att nätverket är så noggrant som möjligt. UTC är tillgänglig från flera färdiga källor. Den mest använda är kanske internet. Det finns många "tidsservrar" på internet som distribuerar UTC-tid. Tyvärr är många inte alls korrekta i att använda en internetkälla som du kan lämna nätverket sårbara eftersom skadliga användare kan dra nytta av den öppna porten i brandväggen där tidsinformationen flyter.

Det är mycket bättre att använd en dedikerad NTP-tidsserver som tar emot UTC-tidssignalen utanför nätverket och brandväggen. De bästa sätten att göra detta är att antingen använda GPS-signalerna som överförs från rymden eller de nationella tid- och frekvensöverföringar som sänds av flera länder i långvåg.

Datornät och internet har dramatiskt förändrat hur vi lever våra liv. Datorer är nu i ständig kommunikation med varandra, vilket möjliggör transaktioner som online shopping, platsbokning och jämna email.

Men allt detta är bara möjligt tack vare exakt nätverks timing och i synnerhet användningen av Network Time Protocol (NTP) som används för att säkerställa att alla maskiner i ett nätverk körs samtidigt.

Timningssynkronisering är avgörande för datornätverk. Datorer använder tid i form av tidsstämplar som den enda markören för att skilja två händelser, utan att synkroniseringsdatorer har svårt att fastställa arrangemanget för händelser eller om en händelse har hänt eller inte.

Att misslyckas med att synkronisera ett nätverk kan ha otäta effekter. E-postmeddelanden kan komma fram innan de skickas (enligt datorns klocka), data kan gå vilse eller misslyckas med att lagra och värsta av allt, hela nätverket kan vara sårbart för skadliga användare och till och med bedrägerier.

Synkronisering med NTP är relativt rakt framåt eftersom de flesta operativsystem har en version av tidprotokollet redan installerat; Men att välja en tidsreferens för att synkronisera till är mer utmanande.

UTC (Koordinerad universell tid) är en global tidsskala som styrs av atomur och används av nästan alla datanät över hela världen. Genom att synkronisera till UTC synkroniserar ett datanätverk i huvudsak nätverkstiden med någonsin annat datanätverk i världen som använder UTC.

Internet har gott om källor till UTC, men säkerhetsproblem med brandväggen betyder att den enda säkra metoden för att ta emot UTC är externt. Dedikerade NTP tid servrar kan göra detta med antingen långvågradio eller GPS-satellitöverföringar.

bro datanät måste synkroniseras till en viss grad. Att låta klockorna på datorer över ett nätverk för alla berätta olika tider är verkligen att fråga om problem. Alla slags fel kan uppstå, till exempel att e-postmeddelanden inte kommer, data går vilse och fel blir obemärkt, eftersom maskinerna kämpar för att känna av de paradoxer som osynkroniserad tid kan orsaka.

Problemet är datorer använder tid i form av tidsstämplar som den enda referenspunkten mellan olika händelser. Om dessa inte matchar, kämpar datorer för att inte bara fastställa händelsernas ordning utan även om händelserna inträffade alls.

Synkronisera ett datornätverk tillsammans är extremt enkelt, tack vare i stort sett protokollet NTP (Network Time Protocol). NTP är installerat på de flesta datoroperativsystem inklusive Windows och de flesta versioner av Linux.

NTP använder en enda källa och säkerställer att varje enhet i nätverket är synkroniserad till den tiden. För många nätverk kan denna enda källa vara allt från IT-chefens armbandsur till klockan på en av skrivbordsmaskinerna.

Men för nätverk som måste kommunicera med andra nätverk måste man hantera tidskänsliga transaktioner eller där höga säkerhetsnivåer krävs då synkronisering till en UTC-källa är ett måste.

Koordinerad universell tid (UTC) är en global tidsskala som används av industrin över hela världen. Det styrs av en konstellation av atomklockor som gör den mycket exakt (moderna atomklockor kan hålla tid för 100 miljoner år utan att förlora en sekund).

För säker synkronisering till UTC finns det egentligen bara en metod och det är att använda a dedikerad NTP tidsserver. Online NTP-servrar används av vissa nätverksadministratörer, men de riskerar inte bara med synkroniseringens noggrannhet, men också med säkerhet eftersom skadliga användare kan imitera NTP-tidssignalen och tränga in i brandväggen.

Som dedikerad NTP-servrar är externa mot brandväggen, beroende av GPS-satellitsignalen eller specialradioöverföringarna, är de mycket säkrare.

Vi är alla medvetna om skillnaderna i tidszoner. Någon som har rest över Atlanten eller Stilla havet kommer att känna effekterna av jetlag som orsakas av att behöva justera våra egna inre klockor. I vissa länder, till exempel USA, finns flera olika tidszoner i ett land, vilket innebär att det finns flera timmar skillnad i tid från östkusten till väst.

Denna skillnad i tidszoner kan orsaka förvirring, även om för boende i länder som sträcker sig över en tidszon anpassas de snart till situationen. Det finns dock fler tidsplaner och skillnader i tid än bara tidszoner.

Olika tidsstandarder har utvecklats i årtionden för att klara av tidszoner och för att tillåta en enda tidsstandard att hela världen kan synkronisera också. Tyvärr, sedan de första gången standarder utvecklades som brittisk järnvägstid och Greenwich Mean Time, måste andra standarder ha utvecklats för att hantera olika tillämpningar.

Ett av problemen med att utveckla en tidsstandard är att välja vad du ska basera på. Traditionellt har alla system av tid utvecklats på jordens rotation (24 timmar). Men efter utvecklingen av atomur, blev det snart upptäckt att inga två dagar är exakt lika långa och ganska ofta kan de sakna de förväntade 24-timmarna.

Nya tidsstandarder som utvecklades sedan baserat på atomklockor som de visade sig vara mycket mer tillförlitliga och korrekta än att använda jordens rotation som utgångspunkt. Här är en lista över några av de vanligaste tidsstandarderna som används. De är indelade i två typer, de som är baserade på jordens rotation och de som är baserade på atomur:

Tidsstandarder baserade på jordens rotation
Den verkliga soltiden är baserad på soldagen - är perioden mellan en solenergi och nästa.

Sidereal tid är baserad på stjärnorna. En sidereal dag är den tid det tar jorden att göra en revolution med hänsyn till stjärnorna (inte solen).

Greenwich Mean Time (GMT) baserat på när solen är högst (middag) ovanför prime meridianen (ofta kallad Greenwich meridianen). GMT brukade vara en internationell tidsstandard före tillkomsten av exakta atomklockor.

Tidsnormer baserade på atomur

International Atomic Time (TAI) är den internationella tidsstandarden från vilken tidsstandarderna nedan, inklusive UTC, beräknas. TAI bygger på en konstellation av atomur från hela världen.

GPS-tid Även baserat på TAI är GPS-tiden den tid som atomklockor ombord på GPS-satelliterna berättar för. Ursprungligen samma som UTC är GPS-tiden för närvarande 17 sekunder (exakt) bakom när 17-steg sekunder har lagts till UTC sedan satelliterna lanserades.
Samordnad universell tid (UTC) baseras på både atomtid och GMT. Ytterligare språng sekunder läggs till UTC för att motverka imprecisionen av jordens rotation men tiden är härledd från TAI som gör den så exakt.

UTC är den sanna kommersiella tidsplanen. Datorsystem över hela världen synkroniseras till UTC med hjälp av NTP-tidsservrar. Dessa dedikerade enheter tar emot tiden från en atomur (antingen via GPS eller specialradioöverföringar från organisationer som NIST or NPL).