Atomur är ultimata i tidskriftsenheter. Deras noggrannhet är otroligt, eftersom en klocka inte kommer att drifta med så mycket som en sekund inom en miljon år, och när detta jämförs med de näst bästa chronometrarna, såsom en elektronisk klocka som kan drivas med en sekund på en vecka, en atomur är otroligt mer exakt.

Atomklockor används världen över och är hjärtat i många moderna teknologier som gör det möjligt för en mängd applikationer som vi tar för givet. Internethandel, satellitnavigering, flygkontroll och internationell bankverksamhet är alla branscher som är starka beroende av

De styr också världens tidsskala, UTC (Koordinerad Universal Time) som hålls sant av en konstellation av dessa klockor (även om UTC måste anpassas för att rymma saktning av jordens snurr genom att lägga till skott sekunder).

Datornätverk måste ofta köras synkroniserat till UTC. Denna synkronisering är avgörande för nätverk som utför tidskänsliga transaktioner eller kräver hög säkerhetsnivå.

Ett datanätverk utan tillräcklig tidssynkronisering kan orsaka många problem, inklusive:

Förlust av data

• Svårigheter att identifiera och logga fel
• Ökad risk för säkerhetsbrott.
• Det går inte att göra tidskänsliga transaktioner

Av dessa skäl måste många datanät synkroniseras till en källa till UTC och hållas så exakt som möjligt. Och även om atomklockor är stora skrymmande anordningar som hålls inom ramen för fysiklaboratorier, är det otroligt enkelt att använda dem som en källa till tid.

Network Time Protocol (NTP) är ett mjukvaruprotokoll som är utformat enbart för synkronisering av nätverk och datorsystem och genom att använda a dedikerad NTP-server tiden från en atomur kan tas emot av tidsservern och distribueras runt nätverket med hjälp av NTP.

NTP-servrar användning radiofrekvenser och vanligare GPS-satellitsignalerna för att ta emot tidtalssignalerna för atomklockan, som sedan sprids över hela nätverket med NTP, justerar regelbundet varje enhet för att säkerställa att den är så noggrann som möjligt.

När du räknade ner på nyårsafton för att markera början på nästa år började du på 10 eller 11? De flesta revelers skulle ha räknat ner från tio men de skulle ha varit för tidigt i år, eftersom det var ett extra sekund tillföras till förra året - hoppet andra.

Språng sekunder införs normalt en eller två gånger om året (normalt på nyårsafton och i juni) för att säkerställa den globala tidsskalaen UTC (Koordinerad universell tid) sammanfaller med den astronomiska dagen.

Språng sekunder har använts sedan UTC genomfördes först och de är ett direkt resultat av vår noggrannhet i tidsåtgång. Problemet är det moderna atomur är mycket mer exakta tidtagsanordningar än jorden själv. Det märktes när atomklockor först utvecklades att längden på en dag, en gång trodde att exakt var 24 timmar, varierade.

Variationerna är orsakade av jordens rotation som påverkas av jordens mångfald och tidvattenstyrkor, som alla minskar noggrant jordens rotation.

Denna rotationsfördröjning, medan den bara är liten, om den inte är markerad, skulle UTC-dagen snart gå in i den astronomiska natten (om än i flera tusen år).

Beslutet om huruvida ett andra steg är nödvändigt är International Earth Rotation Service (IERS), men Leap Seconds är inte populära hos alla och de kan orsaka potentiella problem när de introduceras.

UTC används av NTP-tidsservrar (Network Time Protocol) som en tidsreferens för att synkronisera datornätverk och annan teknik, och störningen kan orsaka skador som sekunder kan orsaka betraktas som inte värt besväret.

Men andra, som astronomer, säger att misslyckande att hålla UTC i linje med den astronomiska dagen skulle göra att studera himlen nästan omöjligt.

Det sista språnget som lagts in före den här var i 2005 men det har gått totalt 23 sekunder till UTC sedan 1972.

Oavsett var vi befinner oss i världen behöver vi alla veta tiden vid något tillfälle på dagen, men samtidigt som varje dag varar i samma mängd tid oavsett var du är på jorden används samma tidsskala inte globalt.

Det opraktiska att australierna måste vakna vid 17.00 eller de som i USA måste börja arbeta vid 14.00 skulle utesluta att stämma över en enda tidsskala, även om tanken diskuterades när Greenwich blev utnämnd till officiell premierididian (där tidslinjen officiellt är) för världen några 125 år sedan.

Medan idén om en global tidsplan avvisades av ovanstående skäl bestämdes senare att 24 longitudinella linjer skulle splittra världen upp i olika tidszoner. Dessa skulle härledas från GMT runt med de på andra sidan planeten som är + 12 timmar.

Men med 1970: s tillväxt i global kommunikation menade man att en universell tidsplan äntligen antogs och fortfarande används mycket idag trots att många aldrig hört talas om det.

UTC, Coordinated Universal Time, är baserad på GMT (Greenwich Meantime) men hålls av en konstellation av atomur. Det står också för variationer i jordens rotation med ytterligare sekunder känd som "språng sekunder" som läggs till en gång om två gånger om året för att motverka en saktning av jordens snurrning orsakad av gravitation och tidvattenstyrkor.

Medan de flesta aldrig har hört talas om UTC eller använder den direkt synkroniseras deras påverkan på våra liv i otänkbara med datanät via UTC via NTP-tidsservrar (Network Time Protocol).

Utan denna synkronisering till en enda tidsskala skulle många av de teknologier och applikationer vi tar för givet idag vara omöjliga. Allt från global handel på aktier och aktier till internet shopping, email och sociala nätverk är bara möjliga tack vare UTC och NTP tidsserver.

DCF 77-signalen är en långvågsöverföringssändning vid 77 KHz från Frankfurt i Tyskland. DCF-77 överförs av Physikalisch-Technische Bundesanstalt, det tyska nationella fysiklaboratoriet.

DCF-77 är en exakt källa till UTC-tid och genereras av atomur som säkerställer dess precision. DCF-77 är en användbar tidskälla som kan antas över hela Europa av tekniker som behöver en exakt tidsreferens.

Radiokontrollerade klockor och nätverk tidsservrar ta emot tidssignalen och om tidsservrar distribuerar denna tidssignal över ett datornätverk. Det mesta datornätverket använder NTP för att distribuera DCF 77-tidssignalen.

Det finns fördelar med att använda en signal som DCF för tidssynkronisering. DCF är långvåg och är därför mottaglig för störningar från andra elektriska apparater, men de kan tränga in i byggnader som ger DCF-signalen en fördel jämfört med den andra UTC-källan som normalt är tillgänglig - GPS (Global Positioning System) - vilket kräver en öppen vy över himmel för att ta emot satellitöverföringar.

Andra långvågsradosignaler finns i andra länder som liknar DCF-77. I Storbritannien sänds MSF-60-signalen av NPL (National Physical Laboratory) från Cumbria medan NIST (National Institute of Standards and Time) sänder WVBB-signalen från Boulder, Colorado.

NTP-tidsservrar är en effektiv metod för att ta emot dessa långvågsöverföringar och sedan använda tidskoden som en synkroniseringskälla. NTP-servrar kan få DCF, MSF och WVBB samt många av dem kan även ta emot GPS-signalen.

Från den industriella revolutionens tidiga dagar, när järnvägslinjer och telegrafer sträckte sig över tidszoner blev det uppenbart att det krävdes en global tidsplan som skulle tillåta samma tid att användas oavsett var du var i världen.

Det första försöket på en global tidsskala var GMT - Greenwich Mean Time. Detta var baserat på Greenwich Meridian där solen är direkt ovanför vid 12 middagstid. GMT valdes, främst på grund av det brittiska imperiets inflytande på resten om världen.

Andra tidsplaner hade utvecklats av sådan brittisk järnvägstid, men GMT var första gången ett verkligt globalt system av tid användes över hela världen.

GMT var som den globala tidsskalaen genom den första hälften av det tjugonde århundradet, även om folk började referera till som UT (Universal Time).

Men när atomklockor utvecklades i mitten av 1900-talet blev det snart uppenbart att GMT inte var tillräckligt noggrann. En global tidsplan baserad på den tid som atomklockor berättade var önskvärt att representera dessa nya korrekta mätare.

International Atomic Time (TAI) utvecklades för detta ändamål men problem med att använda atomklockor blev snart tydliga.

Man trodde att jordens revolution på sin axel var en exakt 24-timme. Men tack vare atomklockor upptäcktes att jordens snurr varierar och sedan 1970 har saktat. Denna sänkning av jordens rotation skulle behöva redovisas, annars skulle skillnaderna kunna byggas upp och natten skulle sakta driva i dag (om än i många årtusenden).

Koordinerad universell tid utvecklades för att motverka detta. Med utgångspunkt i både TAI och GMT tillåter UTC att jordens rotation saktas genom att lägga till steg sekunder varje år eller två (och ibland två gånger om året).

UTC är nu en verkligt global tidsplan och antas av nationer och teknologier över hela världen. Datornätverk synkroniseras till UTC via nätverk tidsservrar och de använder protokollet NTP för att säkerställa noggrannhet.

Atomklockor är en underbarhet jämfört med andra former av timekeepers. Det skulle ta över 100,000 år för en atomur att förlora en sekund i tid vilket är svindlande, särskilt när man jämför det med digitala och mekaniska klockor som kan drifta så mycket på en dag.

Men atomur Det är inte praktiska delar av utrustning att ha runt kontoret eller hemma. De är skrymmande, dyra och kräver laboratorieförhållanden att fungera effektivt. Men att använda sig av en klocka är enkel nog, särskilt som atomvaktare tycker om NIST (National Institute of Standards and Time) och NPL (National Physical Laboratory) sänder tiden som berättat av sina atomur på kortvågradio.

NIST sänder sin signal, kallad WWVB från Boulder, Colorado och sänds på extremt låg frekvens (60,000 Hz). Radiovågorna från WWVB-stationen kan täcka alla kontinentala USA plus mycket av Kanada och Centralamerika.

NPL-signalen sänds i Cumbria i Storbritannien och överförs längs liknande frekvenser. Denna signal, som är känd som MSF, är tillgänglig i hela Storbritannien och liknande system finns i andra länder som Tyskland, Japan och Schweiz.

Radiokontrollerade atomklockor mottar dessa långvågssignaler och korrigerar sig enligt vilken drift klockan detekterar. Datornätverk utnyttjar också dessa atomklockans signaler och använder protokollet NTP (Network Time Protocol) och dedikerad NTP-tidsservrar att synkronisera hundratals och tusentals olika datorer.

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.

Trots att det har funnits i över tjugo år, har det nuvarande favorerade tidprotokollet av de flesta nätverk, NTP (Network Time Protocol), viss konkurrens.

För närvarande används NTP för att synkronisera datanätverk med nätverk tidsservrar (NTP-servrar). För närvarande kan NTP synkronisera ett datornätverk till några millisekunder.

Precision Time Protocol (PTP) eller IEEE 1588 har utvecklats för lokala system som kräver mycket hög noggrannhet (till nano-andra nivå). För närvarande är denna typ av noggrannhet utöver egenskaperna hos NTP.

PTP kräver ett master- och slavrelaterat skepp i nätverket. En tvåstegsprocess krävs för att synkronisera enheter med hjälp av IEEE 1588 (PTP). För det första, bestämning av vilken anordning som är befälhavaren är nödvändig, så mäts förskjutningarna och de naturliga nätverksfördröjningarna. PTP använder Best Master Clock-algoritmen (BMC) för att fastställa vilken klocka på nätverket som är mest exakt och det blir mästaren medan alla andra klockor blir slavar och synkroniseras med den här mästaren.

IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) beskriver IEEE 1588 eller (PTP) som utformad för att "fylla en nisch som inte fungerar bra av någon av de två dominerande protokollen, NTP och GPS. IEEE 1588 är konstruerad för lokala system som kräver mycket höga precisioner utöver de som kan uppnås med hjälp av NTP. Den är också avsedd för applikationer som inte kan bära kostnaden för en GPS-mottagare vid varje nod eller för vilka GPS-signaler är otillgängliga. "(Citerad i wikipedia)

PTP kan ge noggrannhet till några nanosekunder, men denna typ av noggrannhet krävs inte av de flesta nätverksanvändare, men användningen av PTP är mobilt bredband och annan mobilteknologi, eftersom PTP stöder den dagliga informationen som används av fakturering och servicenivå överenskommelse rapporteringsfunktioner i mobilnät.

Från armbandsur till atomklockor och NTP-tidsservrar, förståelse av tid har blivit avgörande för många moderna teknologier som satellitnavigering och global kommunikation.

Från tidens utvidgning till tyngdkraftseffekter i tid har tiden många konstiga och underbara fasetter som forskare bara börjar förstå och utnyttja. Här är några intressanta, konstiga och ovanliga fakta om tiden:

• Tiden är inte skild från rymden, men tiden förklarar vad Einstein kallade fyra dimensionell rymdtid. Rymdtid kan förvrängas av tyngdkraften, vilket innebär att tiden saktar ner desto större gravitationspåverkan. Tack vare atomur, tiden på jorden kan mätas vid varje efterföljande tum ovanför jordens yta. Det betyder att varje kropps fötter är yngre än huvudet när tiden går långsammare, desto lägre är marken du får.

• Tid påverkas också av hastighet. Den enda konstanten i universum är ljusets hastighet (i vakuum) som alltid är densamma. På grund av Einstins berömda relativitetsteorier som helst som reser nära ljusets hastighet skulle en resa till en observatör som hade tagit tusentals år gått inom några sekunder. Detta kallas tidsutvidgning.

• Det finns inget i modern fysik som förbjuder tidsresor både framåt och bakåt i tiden.

• Det finns 86400 sekunder på en dag, 600,000 på en vecka, mer än 2.6 miljoner i en månad och mer än 31 miljoner på ett år. Om du bor för att vara 70 år gammal så har du levt genom 5.5 miljarder sekunder.

• En nanosekund är en miljard sekund eller ungefär den tid det tar för lätt att resa runt 1-foten (30 cm).

• En dag är aldrig 24 timmar lång. Jordens rotation snabbar uppåt, vilket innebär att den globala tidsskala UTC (koordinerad universell tid) måste ha språng sekunder som läggs en eller två gånger per år. Dessa språng sekunder redovisas automatiskt i någon klocksynkronisering som använder NTP (Network Time Protocol) som a dedikerad NTP tidsserver.

tids~~POS=TRUNC synkronisering~~POS=HEADCOMP är avgörande för många av de applikationer som vi gör över internet i dessa dagar; internetbank, online-bokning och till och med online-auktioner kräver alla nätverkssynkronisering.

Att inte säkerställa att deras servrar är tillräckligt synkroniserade skulle innebära att många av dessa applikationer skulle vara omöjliga att uppnå; Sätesreservationer kunde säljas mer än en gång, lägre bud kunde vinna internetauktioner och det skulle vara möjligt att dra tillbaka dig livsbesparingar från banken två gånger om de inte hade tillräcklig synkronisering (bra för dig inte för banken).

Även datanätverk som inte är beroende av tidskänsliga transaktioner behöver också synkroniseras tillräckligt, eftersom det kan vara nästan omöjligt att spåra fel eller skydda systemet mot skadliga attacker om tidsstämplarna skiljer sig åt olika maskiner på nätverket .

Många organisationer väljer att använda internet tidsservrar som en källa till UTC (Koordinerad Universal Time) - Klockan kontrollerade globala tidsskala. Även om det finns många säkerhetsproblem som gör att du lämnar ett hål i brandväggen för att kommunicera med tidsservern och inte ha någon autentisering för tidssynkroniseringsprotokollet NTP (Network Time Protocol).

Men genom att säga att många nätverksadministratörer fortfarande väljer att använda online-tidsservrar som en UTC-källa oavsett säkerhetsimplikationer, även om det finns andra problem som administratörer bör vara medvetna om. På internet finns två typer av tidsserver - stratum 1 och stratum 2. Stratum 1-servrar tar emot en tidssignal direkt från en atomur medan stratum 2-servrar tar emot en tidssignal från en stratum 1-server. De flesta Internet-stratum 1-servrar är stängda - otillgängliga för de flesta administratörer och det kan vara lite brist på noggrannhet vid användning av en stratum 2-server.

För den mest exakta, säkra och exakta tidsinformationen externa NTP-tidsservrar är det bästa alternativet eftersom det här är stratum 1-enheter som kan synkronisera hundratals maskiner i ett nätverk till exakt samma UTC-tid.