Atomklockor har varit ett stort inflytande på våra moderna liv med många av de teknologier som har revolutionerat hur vi lever våra liv med utgångspunkt i deras ultimata precisa tidsförmåga.

Atomklockor skiljer sig långt från andra kronometrar; en normal klocka eller klocka kommer att hålla tiden ganska noggrant men kommer att förlora två eller två varje dag. En atomur å andra sidan kommer inte att förlora en sekund i miljoner år.

Faktum är att det är rättvist att säga att en atomur inte mäter tid men är grunden till att vi baserar våra perceptioner av tiden på. Låt mig förklara, tid, som Einstein påvisade, är relativ och den enda konstanten i universum är ljusets hastighet (även om det är ett vakuum).

Mätningstiden med någon riktig precision är därför svår eftersom även gravitationen på jorden skjuts upp tiden, saktar den ner. Det är också nästan omöjligt att basera tiden på någon referenspunkt. Historiskt har vi alltid använt jordens revolution och hänvisning till de himmelska kropparna som grund för vår tidsförklaring (24 timmar på en dag = en jordens rotation, 365 dagar = en rotation runt jorden runt solen osv.).

Tyvärr är jordens rotation inte en exakt referensram för att basera vår tid på att fortsätta. Jorden sakta ner och snabbare upp i sin revolution, vilket innebär att vissa dagar är längre än andra.

Atomur använde emellertid resonansen hos atomer (normalt cesium) vid särskilda energitillstånd. Eftersom dessa atomer vibrerar vid exakta frekvenser (eller exakt antal gånger) kan detta användas som underlag för att berätta tid. Så efter atomklockans utveckling har den andra definierats som över 9-miljardresonans "ticks" av cesiumatomen.

Den atomklockans ultimata precision utgör grunden för teknik som satellitnavigering (GPS), flygkontroll och internethandel. Det är möjligt att använda atomklockans exakta natur för att synkronisera datornätverk. Allt som behövs är a NTP tidsserver (Network Time Protocol).
NTP-servrar ta emot tiden från atomklockor via en sändningssignal eller GPS-nätverket, fördelar de sedan under ett nätverk så att alla enheter har exakt samma, ultimata exakta tid.

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 (Network Time Protocol) är ett viktigt verktyg för att hålla nätverk synkroniserade. Utan tillräcklig synkronisering kan datornätverk såras för säkerhetshot, dataförluster, bedrägerier och kan det vara omöjligt att interagera med andra nätverk över hela världen.

Datornät synkroniseras normalt med den globala tidsskalaen UTC (Koordinerad Universal Time) så att de kan kommunicera effektivt med andra nätverk som även kör UTC.

Medan UTC-tidskällor finns tillgängliga över Internet är dessa inte säkra (ligger utanför brandväggen) och många är antingen för långt bort för att ge tillräcklig precision eller är för felaktiga till att börja med.

De säkraste metoderna för att ta emot en UTC-källa är att använda en dedikerad NTP Time Server. Dessa enheter kan få en säker och korrekt tidssignal, antingen GPS-nätverket (Global Positioning System) tillgängligt över hela världen med bra utsikt över himlen eller via specialradioöverföring från nationella fysiklaboratorier.

I USA har National Institute for Standards and Time (NIST) sänder en tidssignal från nära Fort Collins, Colorado. Signalen, känd som WWVB kan tas emot över hela Nordamerika (inklusive många delar av Kanada) och ger en korrekt och säker metod för att ta emot UTC.

Eftersom signalen härrör från atomklockor på Fort Collins-webbplatsen är WWVB en mycket exakt metod för synkronisering av tid och är också säker eftersom en dedikerad NTP-tidsserver fungerar som en extern källa.

Säkerhet är ofta den mest oroliga aspekten av att köra ett datornätverk. Att hålla oönskade användare ute och samtidigt tillåta frihet för användare att komma åt nätverksapplikationer är ett heltidsjobb. Ändå misslyckas många nätverksadministratörer att ta hänsyn till en av de viktigaste aspekterna av att hålla ett nätverk säkert - tidssynkronisering.

Tidssynkronisering Det är inte bara viktigt, men det är viktigt för nätverkssäkerheten, men det är överväldigande hur många nätverksadministratörer ignorerar det eller misslyckas med att deras system synkroniseras ordentligt.

Se till att samma och rätt tid (helst UTC - Koordinerad universell tid) är på varje nätverksmaskin är viktigt eftersom eventuella fördröjningar kan vara en öppen dörr för att hackare ska glida i oupptäckt och vad som är värre om maskinerna blir hackade körs inte samtidigt som det kan vara nära omöjligt att upptäcka, reparera och få nätverkskopiering och igångkörning.

Ändå är tidssynkronisering en av de enklaste uppgifterna att använda, särskilt eftersom de flesta operativsystem har en version av tidprotokollet NTP (Network Time Protocol).

Att hitta en exakt tidsserver kan ibland vara problematisk, särskilt om nätverket är synkroniserat över internet eftersom detta kan ge upphov till andra säkerhetsproblem som att ha en öppen port i brandväggen och en brist på möjlig autentisering av NTP för att säkerställa att signalen är betrodd.

En enklare metod för tidssynkronisering, som är både exakt och säker, är emellertid att använda en dedikerad NTP tidsserver (även känd som nätverkstidsserver). En NTP-server kommer att ta en tidssignal direkt från GPS eller från de nationella tid- och frekvensradioöverföringar som utges av organisationer som NIST or NPL.

Genom att använda en dedikerad NTP-server nätverket blir mycket säkrare och om det värsta händer och systemet blir offer för skadliga användare, då ett synkroniserat nätverk kommer att säkerställa att det är lätt att lösa.

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.

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.

För närvarande finns det bara ett Global Navigation Satellite System (GNSS) NAVSTAR GPS som har varit öppen för civil användning sedan sena 1980.

Vanligtvis är GPS-systemet menas att ge navigationsinformation som gör det möjligt för förare, seglare och piloter att identifiera sin position överallt i världen.

Faktum är att den enda informationen som strålats från en GPS-satellit är den tid som genereras av satellits interna atomur. Denna tidssignal är så exakt att en GPS-mottagare kan använda signalen från tre satelliter och ange platsen inom några meter genom att bestämma hur lång tid varje precis signal tog för att komma fram.

För närvarande a GPS NTP-server kan använda denna tidsinformation för att synkronisera hela datornätverk för att ge noggrannhet inom några millisekunder.

EU arbetar dock för närvarande med Europas eget globala satellitnavigeringssystem Galileo, som kommer att konkurrera med GPS-nätverket genom att tillhandahålla sin egen tidpunkt och positioneringsinformation.

Galileo är dock konstruerad för att vara driftskompatibel med GPS vilket betyder att en nuvarande GPS NTP-server kommer att kunna ta emot båda signalerna, även om vissa programjusteringar måste göras.

Denna interoperabilitet kommer att ge ökad noggrannhet och kan göra nationella tid- och frekvensradiosändningar föråldrade eftersom de inte kommer att kunna producera jämförbar noggrannhet.

Dessutom planerar Ryssland, Kina och Indien för närvarande sina egna GNSS-system som kan ge ännu mer noggrannhet. GPS har redan revolutionerat hur världen fungerar inte bara genom att tillåta exakt positionering utan också att hela världen kan synkronisera till samma tidsskala med hjälp av en GPS NTP-server. Det förväntas att ännu fler tekniska framsteg kommer att uppstå när nästa generations GNSS börjar sin överföring.

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.