Från satellitnavigering till NTP tidsserveratomklockor används över hela världen.

Vi är alla vana vid att våra klockor kör en minut eller två snabbt eller långsamt. Men den udda minuten påverkar inte våra liv för mycket och vi kan komma vidare. För vissa tekniker och applikationer behövs emellertid en mycket större noggrannhet. Atomklockor är de mest exakta tidsbegränsande anordningarna på jorden. De uppfanns över femtio år sedan när det upptäcktes att oscillationerna hos vissa atomer vid vissa energinivåer aldrig förändrades och vibrerades vid en så hög frekvens (över 9 biljoner gånger per sekund för cesium).

Moderna atomur är så exakta att de inte kommer att förlora så mycket som en sekund i 100 miljoner år men vem på jorden skulle behöva en sådan noggrannhet? Atomklockor utgör grunden för många moderna applikationer och teknologier och har också hjälpt till att förstå det fysiska universum.

Atomklockor utgör grunden för GPS-satellitnavigeringssystemet som vi använder i våra bilar. Signalerna från atomklockorna ombord på satelliterna är det som används för att triangulera korrekt positionering. Det kan bara göras på grund av tidssignalernas mycket exakta natur. En sekunds felaktighet av a GPS-klocka kunde se att lägga ut information ut med 100,000 km eftersom ljuset kan resa så långt under den tiden.

Atomklockor har också använts som ett sätt att testa teorier av Einstein och andra. Med hjälp av atomur kan vi noggrant mäta tyngdkraften och hur det påverkar tiden. Moderna klockor är så exakta att forskare även kan mäta skillnaden i tyngdkraften (och därmed tiden) vid varje efterföljande tum ovanför jordens yta. De kan också användas för att mäta långsamma processer som kontinental drift eller de små förändringarna i jordens rotation.

Andra tillämpningar där noggrannhet är avgörande är också beroende av atomklockor som flygkontroll där den exakta naturen möjliggör säker övervakning av flygtrafiken. Vägtrafiksystem som trafikljus blir alltmer med hjälp av tidsservrar ansluten till atomur för att säkerställa perfekt synkronisering. Till och med internet beror Internet på atomklockor, speciellt när det används för tidskänsliga transaktioner som bank, handel med aktier och aktier och till och med online-sätesreservering. Utan noggrannhet i tid skulle det inte vara möjligt att använda sådana applikationer, eftersom det också kunde uppstå fel som dubbla bokade platser, sålda aktier innan de köptes.

Dator nätverk synkronisera till atomur genom att använda nätverks tidsservrar. Ofta använder dessa enheter protokoll NTP och få atomur tiden från antingen GPS-systemet eller en radioöverföring. NTP-tidsservrar övervakar och justerar alla klockor på enheter i ett datornätverk för att matcha klockan.

NTP-tidsservern är en mycket missförstått utrustning. De är ganska enkla enheter i den meningen att de används för tidssynkronisering, som tar emot en extern källa till den tid som sedan distribueras i ett datornätverk med hjälp av NTP (Network Time Protocol).

Men med en myriad av "fria" tidsservrar som finns tillgängliga på internet fattar många nätverksadministratörer beslutet att NTP-tidsservrar inte är nödvändiga delar av utrustning och att deras nätverk kan klara sig utan det. Men det finns ett stort antal fallgropar i att förlita sig på internet som en tidsreferens; Microsoft och USAs fysiklaboratorium NIST (National Institute of Standards and Time) rekommenderar starkt externa NTP-tidsservrar snarare än internetleverantörer.

Här är vad Microsoft säger:
"Vi rekommenderar starkt att du konfigurerar den auktoritativa tidsservern för att samla tiden från en hårdvarukälla. När du konfigurerar auktoritativ tidsserver att synkronisera med en Internet-tidskälla, finns ingen autentisering. "

Autentisering är en säkerhetsåtgärd som implementeras av NTP för att säkerställa att den tidssignal som skickas kommer från var den hävdar att den kommer ifrån. Med andra ord är autentisering den första försvarskärnan för att skydda mot skadliga användare. Det finns också andra säkerhetsproblem med att använda internet som en tidskälla, eftersom kommunikation med en internetkälla kommer att kräva att TCP / IP-porten lämnas öppen i brandväggen, detta kan också manipuleras av skadliga användare.

NIST känner igen betydelse för NTP-tidsservern system för förebyggande och upptäckt av säkerhetshot i deras guide till datasäkerhetslogghantering de föreslår:
"Organisationer bör använda tidssynkroniseringsteknologier som NTP-servrar (Network Time Protocol) när det är möjligt att hålla loggkällornas klockor konsekventa med varandra."

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.

Att mäta tidens gång har varit en uppmärksamhet hos människor sedan civilisationen började. I stor utsträckning innebär mätningstid att man använder någon form av repetitiv cykel för att se hur mycket tid som passerat. Traditionellt har denna repetitiva cykel varit baserad på himlens rörelse, som en dag som är en jordens revolution, en månad som en hel jordbana av månen och ett år som jordens kretslopp.

När vår teknik har utvecklats har vi kunnat mäta tiden i mindre och mindre steg från solvaror som gjorde det möjligt för oss att räkna timmarna, mekaniska klockor som lät oss övervaka minuterna. Elektroniska klockor som låter är för första gången noggrant inspelade sekunder till strömmen ålder av atomklockor där tiden kan mätas till nanosekunden.

Med framsteg i kronologi som har lett till tekniker som NTP klockor, tidsservrar, atomklockor, GPS-satelliter och modern global kommunikation, kommer med ett annat conundrum: när börjar en dag och när slutar den.

De flesta antar att en dag är 24 timmar lång och att den går från midnatt till midnatt. Klockor har dock visat för oss att en dag inte är 24 timmar och faktiskt varierar längden på en dag (och ökar faktiskt gradvis över tiden).

Efter att atomklockor hade utvecklats fanns det ett samtal från många sektorer för att komma fram till en global tidsplan. En som använder ultra exakt natur atomklockor att mäta dess passering men också en som tar hänsyn till jordens rotation. Att inte ta hänsyn till den dagliga längdens variabla karaktär skulle innebära att någon statisk tidsskala slutligen skulle drifta med dag sakta drivande till natt.

För att kompensera för detta har världens globala tidsskala, kallad UTC (koordinerad universell tid), tillsatts ytterligare sekunder (språng sekunder) för att säkerställa att det inte finns någon drift. UTC-tiden hålls sant av en konstellation av atomklockor och den utnyttjas av moderna tekniker som NTP-tidsservern vilket säkerställer datanätverk alla kör exakt samma exakta tid.

Efter framgången av danska forskare som arbetar i samband med NIST (National Institute for Standards and Time), som avslöjade världens mest exakta atomur tidigare i år; Tyska forskare har gått in i tävlingen för att bygga världens mest exakta tidpunkt.

Forskare vid Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) i Tyskland använder sig av nya metoder för spektroskopi för att undersöka atom- och molekylära system och hoppas kunna utveckla en klocka baserad kring en enda aluminiumatom.

bro atomur används för satellitnavigering (GPS), som referenser för datornätverk NTP-servrar och flygkontroll har traditionellt varit baserad på atomen cesium. Den nästa generationen av atomklockor, som den som avslöjades av NIST, som påstås vara exakt inom en sekund varje 300 miljoner år, använder emellertid atomerna från andra material, såsom strontium, som forskare hävdar kan vara potentiellt mer exakta än cesium .

Forskare vid PTB har valt att använda enskilda aluminiumatomer och tror att de är på väg att utveckla den mest exakta klockan någonsin och tro att det finns stor potential för en sådan enhet för att hjälpa oss att förstå några av de mer komplicerade aspekterna av fysiken.

Den nuvarande växtklockan tillåter tekniker som satellitnavigering, flygkontroll och nätverkssynkronisering med hjälp av NTP-servrar men man tror att ökad noggrannhet för nästa generation atomklockor kan användas för att avslöja några av de mer gåtfulla kvaliteterna av kvantvetenskap som strängteori.

Forskare hävdar att de nya klockorna kommer att ge sådan noggrannhet att de även kommer att kunna mäta minutskillnaderna i tyngdkraften till inom varje centimeter över havsnivån.

Att beräkna tiden kan verka som en enkel affär i dessa dagar med antalet enheter som visar tiden för oss och med den otroliga noggrannheten hos enheter som atomur och nätverk tidsservrar det är ganska lätt att se hur kronologin har tagits för givet.

Nanosekundens noggrannhet som styr tekniker som GPS-systemet, flygkontrollen och NTP-server system (Network Time Protocol) är långt ifrån de första bitarna som uppfanns och drivs av solens rörelse över himlen.

Solklockor var verkligen de första riktiga klockorna, men de hade uppenbarligen sina nackdelar - som till exempel inte på natten eller i grumligt väder. Att kunna berätta tiden var dock ganska korrekt en fullständig innovation för civilisationen och hjälpt till mer strukturerade samhällen.

Att förlita sig på himmelska kroppar att hålla reda på tiden som vi har gjort i tusentals år skulle emellertid inte visa sig vara en pålitlig grund för att mäta tiden som upptäcktes av uppfinningen av atomklocka.

Före atomklockor gav elektroniska klockor den högsta nivån av noggrannhet. Dessa uppfanns vid slutet av förra seklet och medan de var många gånger mer tillförlitliga än mekaniska klockor drev de fortfarande och skulle förlora en sekund eller två varje vecka.

Elektroniska klockor som arbetat med att använda oscillationerna (kristallens vibrationer), såsom kvarts, använder atomklockor med resonansen hos enskilda atomer som cesium, vilket är så höga vibrationer per sekund som det gör otroligt noggranna (moderna atomur kör inte med en sekund varje 100 miljoner år).

När denna typ av tid berättade för noggrannhet upptäcktes blev det tydligt att vår tradition att använda jordens rotation som ett sätt att berätta för tiden inte var lika exakt som dessa atomur. Tack vare deras noggrannhet upptäcktes snart att jordens rotation inte var exakt och skulle sakta och påskynda (med små mängder) varje dag. För att kompensera för detta är världens globala tidsskala UTC (Koordinerad universell tid) har ytterligare sekunder tillagt det en eller två gånger om året (Leap sekunder).

Atomklockor utgör basen för UTC som används av tusentals NTP-servrar att synkronisera datornät till.

Kronologi - Studiet av tid - har gett vetenskap och teknik med några otroliga innovationer och möjligheter. Från atomur, NTP-servrar och GPS-systemet har sann och exakt kronologi förändrat världens form.

Tid och hur det räknas har varit en uppmärksamhet för mänskligheten sedan de tidigaste civilisationerna. Tidiga kronologer spenderade sin tid på att försöka upprätta kalendrar, men det visar sig vara mer komplicerat än först trodde främst för att jorden tar kvart om dagen mer än 365-dagar för att bana solen.

Att fastställa rätt antal språngdagar var en av de första utmaningarna och det tog flera försök till kalendrar tills den moderna gregorianska kalendern blev antagen av jordklotet.

När det gäller övervakningstid på en mindre nivå gjordes stora framsteg av Galileo Galilei vem skulle ha byggt den första pendulklockan om bara hans död inte hade avbrutit sina planer. Pendlar uppfanns slutligen av Christiaan Huygens och gav den första sanna glansen att noggrant övervaka tiden hela dagen.

Nästa steg i kronologin kunde dock inte ske om vi hade en bättre förståelse av tiden själv. newton (Sir Isaac) hade de första idéerna och hade begreppstiden absolut "och skulle flöda" lika "för alla observatörer. Detta skulle ha varit en uppenbar idé för Newton, eftersom många av oss betraktar tiden som oföränderlig men det var Einstein i sin speciella relativitetsteori som föreslog att tiden faktiskt inte var konstant och skulle skilja sig från alla observatörer.

Det var Einsteins idéer som visade sig vara korrekta och hans tid och rymdmodell banade vägen för många av de moderna teknologier som vi tar för givet idag som atomur.

Men kronologin slutar inte där, timekeepers söker ständigt efter sätt att öka noggrannheten med moderna atomklockor så exakt att de inte skulle förlora en sekund i miljoner år.

Det finns också andra anmärkningsvärda siffror i den kronologiska moderna världen. Professor David Mills från University of Delaware utarbetade ett protokoll i 1980 för att synkronisera datornätverk.

Hans nätverkstidsprotokoll (NTP) används nu i datorsystem och nätverk över hela världen via NTP-tidsservrar. En NTP-server säkerställer datorer på motsatta sidor av världen kan köra exakt samma gång.

Det är en av världens mest ikoniska landmärken. Stående stolt över parlamenten, firar Big Ben sin 150th födelsedag. Ändå trots att de levde i en ålder av atomur och NTP-tidsservrar, det är en av de mest använda timepiecesna i världen med hundratusentals londoners som litar på sina chimes att sätta sina klockor på.

Big Ben är faktiskt namnet på den viktigaste klockan i klockan som skapar kvartalet timmespel, men klockan började inte chimera när klockan först byggdes. Klockan började hålla tid på 31 May 1859, medan klockan inte slog för första gången till juli 11.

Vissa hävdar att den tolvtoniga klockan namngavs Sir Benjamin Hall Verkställande kommissionsledamoten som arbetade på klockprojektet (och sägs vara en man med stor girthet). Andra hävdar att klockan namngavs efter heavyweight boxer Ben Caunt som kämpade under moniker Big Ben.

5-timmars klockmekanism fungerar som en jätte armbandsur och såras tre gånger i veckan. Dess noggrannhet om den är inställd genom att lägga till eller ta bort gamla pennor på pendeln som är ganska långt bort från noggrannheten som moderna klockor och NTP-server system genererar med nära nanosekund precision.

Medan Big Ben är betrodd av tiotusentals londoners för att ge exakt tid, används den moderna klockan av miljontals oss varje dag utan att förstå det. Atomklockor är grunden för de GPS-satellitnavigationssystem som vi har i våra bilar, de håller också internetet synkroniserat med hjälp av NTP tidsserver (Network Time Protocol).

Några datanätverk kan synkroniseras till en atomur genom att använda en dedikerad NTP-server. Dessa enheter tar emot tiden från en atomur, antingen via GPS-systemet eller specialradioöverföringar.

Kärnvapen, datorer, GPS, atomur och koldatering - det finns mycket mer atomer än du tror.

Sedan början av 1900-talet har mänskligheten varit besatt av atomer och minutier i vårt universum. Mycket av första delen av förra seklet blev mänskligheten besatt av att utnyttja atomens dolda makt, avslöjad för oss av Albert Einsteins arbete och slutförd av Robert Oppenheimer.

Det har emellertid varit mycket mer för vår utforskning av atomen än bara vapen. Studier av atomer (kvantmekanik) har varit utgångspunkten för de flesta av våra moderna teknologier som datorer och Internet. Det ligger också i framkanten av kronologin - tidens mätning.

Atomen spelar en nyckelroll i både tidsåtgång och tidsprognos. Atomklockan, som används över hela världen av datanätverk som använder NTP-servrar och andra tekniska system som flygkontroll och satellitnavigering.

Atomur arbeta genom att övervaka de extremt högfrekventa svängningarna hos enskilda atomer (traditionellt cesium) som aldrig förändras vid vissa energitillstånd. Eftersom cesiumatomer resonerar över en 9 miljarder gånger varje sekund och ändrar aldrig den sin frekvens gör den m mycket exakt (förlorar mindre än en sekund varje 100 miljoner år)

Men atomer kan också användas för att träna inte bara exakt och exakt tid, men de kan också användas för att fastställa åldern för objekt. Carbon dating är namnet på denna metod som mäter det naturliga förfallet av kolatomer. Vi alla består främst av koldioxid och som andra ämnen koldioxid "sönderfall" över tiden där atomerna förlorar energi genom att avge joniserande partiklar och strålning.

I vissa atomer som uran händer detta mycket snabbt, men andra atomer som järn är mycket stabila och sönderfall mycket, mycket långsamt. Kol, medan det försvinner snabbare än järn är fortfarande långsamt för att förlora energi men energiförlusten är exakt över tiden, så genom att analysera kolatomer och mäta styrkan kan det noggrant fastställas när kolet ursprungligen bildades.

Efter senaste media rapporter På bristen på investeringar i USA: s globala navigationssatellitsystem - GPS (Global Positioning System) och det potentiella misslyckandet hos navigationsmottagare de senaste åren, skulle tidsynkroniseringsspecialister Galleon Systems vilja försäkra alla sina kunder om att eventuella fel på GPS-enheten nätverket påverkar inte nuvarande GPS NTP tid servrar.

Nyligen rapporterade media i en studie av den amerikanska regeringens ansvarskontor (GAO), som avslutade bristande hantering och bristande investering, innebar att det nuvarande antalet 31-operativa satelliter kan falla till under 24 ibland i 2011 och 2012 vilket skulle hindra dess noggrannhet.

Emellertid den Storbritanniens nationella fysiska laboratorium är övertygade om att eventuella problem med GPS-navigationsanläggningarna inte påverkar tidsinformationen som används av GPS NTP-servrar.

En talesman för Storbritanniens nationella fysiska laboratorium bekräftade att tidsinformationen inte skulle påverkas av eventuella framtida satellitfel.

"Det beräknas vara en 20% risk att i 2011-2012 kan antalet satelliter i GPS-konstellationen sjunka under 24 ibland.

"Om det skulle hända, skulle det kunna finnas en viss minskning av GPS-mottagarnas positionsnoggrannhet vid vissa perioder, och i synnerhet kan de ta längre tid att få en fix på vissa platser när de först startas. Men även då skulle effekten vara en försämring av prestanda snarare än fullständig funktionsstörning.

"En GPS-timing mottagare är osannolikt att drabbas avsevärt, eftersom en gång den har bestämt sin position när den är påslagen, visar varje satellit den ger användbar tidpunktsinformation. En liten minskning av antalet satelliter i sikte bör inte försämra dess prestanda mycket. "