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.

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.

Det finns en viss ironi att datorn som sitter på skrivbordet och kan ha kostat så mycket som månadslön kommer att ha en klocka ombord som är mindre noggrann än en billig armbandsur som köps på en bensinstation eller bensinstation.

Problemet är inte att datorer är speciellt gjorda med billiga timing-komponenter men att all seriös tidsåtgång på en dator kan uppnås utan dyra eller avancerade oscillatorer.

De inbyggda timingoscillatorerna på de flesta datorer är i själva verket bara en säkerhetskopia för att hålla datorns klocka synkroniserad när datorn är avstängd eller när nätverksinställningar inte är tillgängliga.

Trots dessa otillräckliga inbyggda klockor kan timing på ett nätverk av datorer uppnås inom millisekundernas noggrannhet och ett nätverk som är synkroniserat med den globala tidsskalaen UTC (Coordinated Universal Time) ska inte glida alls.

Anledningen till att denna höga noggrannhet och synkronitet kan uppnås utan dyra oscillatorer är att datorer kan använda Network Timing Protocol (Network Timing Protocol)NTP) för att hitta och behålla den exakta tiden.

NTP är en algoritm som distribuerar en enda källa till tid; Detta kan genereras av datorns inbyggda klocka - även om det här skulle se varje maskin på nätverksdriften som klockan själv driver - En mycket bättre lösning är att använda NTP för att distribuera en stabil, exakt tidskälla och helst för nätverk som bedriver verksamhet över internet, en källa till UTC.

Den enklaste metoden att ta emot UTC - som hålls sant av en konstellation av atomur runt om i världen - är att använda en dedikerad NTP tidsserver. NTP-servrar använder antingen GPS-satellitsignaler (Global Positioning System) eller långvågsradiosändningar (vanligtvis överförda av nationella fysiklaboratorier som NPL eller NIST).

En gång mottagen NTP-server distribuerar tidkällan över nätverket och kontrollerar ständigt varje maskin för drift (I huvudsak kontaktar nätverksmaskinen servern som klient och informationen utbyts via TCP / IP.

Detta gör datorns inbyggda klockor föråldrade, men när maskinerna initialt startas upp, eller om det har varit en fördröjning att kontakta NTP-server (om det är nedåt eller det finns ett temporärt fel) används den inbyggda klockan för att behålla tiden tills full synkronisering återigen kan uppnås.

Timing blir allt viktigare för datorsystem. Det är nu nästan oerhört att ett datanätverk fungerar utan synkronisering till UTC (Coordinated Universal Time). Och ens enda maskiner som används i hemmet är nu utrustade med automatisk synkronisering. Den senaste inkarnationen av Windows, till exempel Windows 7, kopplas automatiskt till en tidkälla automatiskt (även om den här applikationen kan stängas av manuellt genom att öppna inställningarna för tid och datum.)

Införandet av dessa automatiska synkroniseringsverktyg i de senaste operativsystemen är en indikation på hur viktig tidpunktsinformation har blivit och när du överväger de typer av applikationer och transaktioner som nu utförs på internet är det ingen överraskning.

Internetbank, online-bokningar, internetauktioner och jämn e-post kan vara beroende av korrekt tid. Datorer använder tidstämplar som den enda referenspunkt som de måste identifiera när och om en transaktion har inträffat. Fel i tidsinformation kan orsaka otydliga fel och problem, särskilt vid felsökning.

Internet är fullt av tidsservrar med över tusen tidskällor tillgängliga för online-synkronisering dock; noggrannheten och användbarheten av dessa onlinekällor för UTC-tid varierar och lämnar en TCP / IP öppen i brandväggen för att tillåta tidsinformationen genom att låta ett system vara sårbart.

För nätverkssystem där timing inte bara är avgörande men där säkerhet också är en viktig fråga är Internet inte en föredragen källa för att ta emot UTC-information och en extern källa krävs.

Att ansluta ett NTP-nätverk till en extern källa för UTC-tid är relativt enkel om a nätverk tidsserver är använd. Dessa enheter som ofta kallas för NTP-servrar, använd atomklockorna ombord på GPS (Global Positioning System) -satelliter eller långvågsöverföringar som sänds av platser som NIST or NPL.

NTP-servrar är väsentliga enheter för tidssynkronisering av datornätverk. Att säkerställa att ett nätverk sammanfaller med UTC (Coordinated Universal Time) är avgörande för modern kommunikation som Internet och är den primära funktionen hos nätverk tidsserver (NTP-server).

Som namnet antyder använder dessa tidsservrar protokollet NTP (Network Time Protocol) för att hantera synkroniseringsförfrågningarna. NTP är redan installerat i många operativsystem och synkronisering är möjlig utan en NTP-server genom att använda en Internet-tidskälla kan det vara osäkert och felaktigt för många nätverksbehov.

Network Time servrar få en mycket mer exakt och säker tidssignal. Det finns två sätt att ta emot tiden med en tidsserver: utnyttja GPS-nätverket eller ta emot långvågsradioöverföringar.

Båda dessa metoder för att ta emot en tidskälla är säkra eftersom de är externa för någon brandvägg. De är också korrekta eftersom båda tidskällorna genereras direkt av atomur snarare än en Internet-tidstjänst som normalt är NTP-enheter ansluten till en tredje parts klocka.

GPS-nätverket är en idealisk källa till tid för NTP-servrar, eftersom signalerna är tillgängliga var som helst. Den enda nackdelen med att använda GPS-nätverket är att en bild av himlen krävs för att låsa på en satellit.

Radio refererade tidskällor är mer flexibla, eftersom långvågssignalen kan tas emot inomhus. De är begränsade i styrka och inte varje land har en tidssignal, även om vissa signaler som tyska DCF och USA WVBB är tillgängliga i grannländerna.