De atomur er kulminasjonen av menneskehetens besettelse av å fortelle nøyaktig tid. Før atomklokken og nanosekundens nøyaktighet brukte de tidsskalaer på himmellegemene.

Men takket være utviklingen av atomuret har det nå blitt innsett at selv jorda i sin rotasjon ikke er like nøyaktig et mål på tid som atomur som det mister eller får en brøkdel av et sekund hver dag.

På grunn av behovet for å ha en tidsskala basert noe på jordens rotasjon (astronomi og oppdrett er to grunner) en tidsskala som holdes av atomklokker, men justert for eventuell bremsing (eller akselerasjon) i jordens rotasjon. Denne tidsskalaen er kjent som UTC (Koordinert Universal Time) som ansatt over hele verden som sikrer handel og handel, bruker samme tid.

Bruk av datanettverk nettverk tidsservere å synkronisere til UTC-tid. Mange refererer til disse tidsserverenheter som atomklokker, men det er unøyaktig. Atomklokker er ekstremt dyre og svært følsomme deler av utstyr, og er bare vanligvis å finne i universiteter eller nasjonale fysikklaboratorier.

Heldigvis liker nasjonale fysikklaboratorier NIST (National Institute for Standards and Time - USA) og NPL (Nasjonalt fysisk laboratorium - Storbritannia) sender tidssignalet fra deres atomur. Alternativt er GPS-nettverket en annen god kilde til nøyaktig tid som hver GPS-satellitt har om bord atomur.

De nettverkstidsserver mottar tiden fra en atomur og distribuerer den ved hjelp av en protokoll som NTP (Network Time Protocol) som sikrer at datamaskinnettverket synkroniseres til samme tid.

Fordi nettverk tidsservere styres av atomklokker de kan holde utrolig nøyaktig tid; Ikke miste et sekund i hundrevis om ikke tusenvis av år. Dette sikrer at datanettverket er både sikkert og uakseptabelt for tidsfeil, da alle maskiner vil ha nøyaktig samme tid.

De atomur er kulminasjonen av menneskehetens evne til å holde tid som har spannet flere tusen år. Mennesker har alltid vært opptatt av å holde øye på tiden helt siden tidlig mann la merke til de himmelske kroppens regelmessighet.

Solen, månen, stjernene og planetene ble snart grunnlaget for tidsplaner med tidsperioder som år, måneder, dager og timer basert utelukkende på reguleringen av jordens rotasjon.

Dette fungerte i tusenvis av år som en pålitelig veiledning av hvor mye tid det har gått, men i løpet av de siste århundrene har mennesker gått for å finne enda mer pålitelige metoder for å holde oversikt over tid. Mens sola og himmellegemer var en affektiv måte, fungerte sollys ikke på skyfri dager, og da dagene og natten s endret seg i løpet av året, kunne det bare være rimelig å stole på klokken 12.00 (når solen er på sitt høyeste).

Den første foray inn i en nøyaktig klokke som ikke var avhengig av himmellegemer og ikke var en enkel tid (for eksempel en lysetaper eller vannklokke), men faktisk fortalt tiden over en lengre periode var den mekaniske klokken.

Disse første enhetene som dateres så langt tilbake som det tolvte århundre var råmekanismer ved hjelp av en ripp og foliot escapement (et gir og en spak) for å kontrollere klokken på klokken. Etter noen århundrer og et mylder av design tok den mekaniske klokken sitt neste skritt fremover med pendelen. Pendulen ga klokka sin første sanne nøyaktighet som den styrt med mer presisjon klokken på klokken.

Det var imidlertid ikke før det tjuende århundre da klokker gikk inn i den elektroniske alderen, ble de virkelig nøyaktige. Den digitale og elektroniske klokken hadde sine flått styrt ved å bruke oscillasjon av en kvartskrystall (den endrede energitilstanden når en strøm er basert på) som viste seg så nøyaktig at sjelden en gang i uken gikk tapt.

Utviklingen av atomklokkene i 1950 brukes oscillasjonen til et enkelt atom som genererer over 9 milliarder ticks et sekund og kan opprettholde presis tid i millioner av år uten å miste et sekund. Disse klokkene danner nå grunnlaget for våre tidsskalaer med hele verden synkronisert med dem ved hjelp av NTP-servere, og sikrer fullstendig nøyaktig og pålitelig tid.

Synkronisering av et nettverk betraktes ofte som en hodepine av nettverksadministratorer som frykter at det blir feil, kan føre til katastrofale resultater, og mens det ikke er nektet at manglende synkronisering kan forårsake uforutsette problemer, spesielt med tidsfølsomme transaksjoner og sikkerhet, er perfekt synkronisering enkel hvis disse trinnene følges:

1. Bruk en dedikert NTP server. De NTP server er en enhet som mottar en enkeltkilde, og distribuerer den mellom et nettverk av datamaskiner som bruker protokollen NTP (Network Time Protocol) en av de eldste internettbaserte protokollene og den mest brukte tidssynkroniseringsprogramvaren. NTP er ofte pakket med moderne operativsystemer som Windows eller Linux, selv om det ikke er noen erstatning for en dedikert NTP-enhet.

2. Bruk alltid a UTC tidskilde (Koordinert universell tid). UTC er basert på GMT (Greenwich Meantime) og International Atomic Time (TAI) og er svært nøyaktig. UTC brukes av datanettverk over hele verden som sikrer at handel og handel alle bruker samme tidsskala.

3. Bruk et sikkert, nøyaktig tidssignal. Selv om tidssignaler er tilgjengelige over hele Internett, er de uforutsigbare i deres nøyaktighet, og mens noen kan tilby anstendig nok presisjon, er en Internett-tidsserver utenfor en nettbrannmur som, hvis den er åpen for å motta en tidskode, vil forårsake sårbarheter i nettverkssikkerheten. Enten GPS (global posisjoneringssystem) eller et dedikert radiosignal som de som overføres av nasjonale fysikklaboratorier (for eksempel Leger Uten Grenser - Storbritannia, WWVB - USA, DCF -Germany) tilbyr sikre og pålitelige metoder for å motta et sikkert og nøyaktig tidssignal.

4. Organiser et nettverk i stratum, nivåer. Strata sikrer at NTP server er ikke oversvømt med tidsforespørsler og at nettverksbåndbredden ikke blir overbelastet. Et stratumtræ er organisert av noen få utvalgte maskiner som er stratum 2-enheter ved at de mottar et tidssignal fra NTP server (stratum 1-enhet), som igjen distribuerer tiden til andre enheter (lag 3) og så videre.

5. Pass på at alle maskiner bruker UTC og NTP-servertreet. En vanlig feil i tidssynkronisering er ikke å sikre at alle maskiner er riktig synkronisert, bare en maskin som kjører unøyaktig tid, kan ha uforutsette konsekvenser.

Det er flere ganger brukt over hele verden. Mest NTP-servere og andre nettverk tidsservere bruk UTC som en base kilde, men det er andre:

Når vi blir spurt, er det svært lite sannsynlig at vi vil svare med "for hvilket tidsrom", men det er flere tidsskalaer brukt over hele verden, og hver er basert på forskjellige metoder for å holde oversikt over tiden.
GMT

Greenwich middeltid (GMT) er den lokale tiden på Greenwich-meridianen basert på den hypotetiske middelalderen. Da jordens bane er elliptisk og aksen er vippet, ser den faktiske posisjonen til solen mot bakgrunnen av stjerner litt fremover eller bak den forventede posisjonen. Den akkumulerte timingsfeilen varierer gjennom året på en jevn periodisk måte med opptil 14 minutter sakte i februar til 16 minutter raskt i november. Bruken av en hypotetisk sunn sol fjerner denne effekten. Før 1925 astronomer og navigatører målt GMT fra middagstid til middag, startet dagen 12 timer senere enn i sivil bruk som også ofte referert til som GMT. For å unngå forvirring bestemte astronomer seg i 1925 for å endre referansepunktet fra middag til midnatt, og noen år senere vedtok begrepet Universal Time (UT) for den "nye" GMT. GMT forblir det juridiske grunnlaget for siviltid for Storbritannia.

UT

Universell tid (UT) er gjennomsnittlig soltid på Greenwich-meridianen med 0 h UT ved midnatt, og siden 1925 har erstattet GMT for vitenskapelige formål. Ved midten av 1950 hadde astronomer mye bevis på svingninger i jordens rotasjon og bestemte seg for å dele UT i tre versjoner. Tid utledet direkte fra observasjoner kalles UT0, bruker korreksjoner for bevegelser av jordens akse, eller polar bevegelse, gir UT1, og fjerning av periodiske sesongvariasjoner genererer UT2. Forskjellene mellom UT0 og UT1 er av størrelsesorden tusendeler av et sekund. I dag er bare UT1 fortsatt mye brukt som det gir et mål på rotasjonsretningen til jorden i rommet.

Verdens tidsstandard (UTC):

Selv om TAI gir en kontinuerlig, ensartet og presis tidsskala for vitenskapelig referanseformål, er det ikke praktisk for daglig bruk fordi det ikke er i tråd med jordens rotasjonshastighet. En tidsskala som tilsvarer veksling av dag og natt, er mye mer nyttig, og siden 1972 distribuerer alle sendetidstjenester tidsskalaene basert på koordinert universell tid (UTC). UTC er en atomskala som holdes i samsvar med Universal Time. Leap sekunder er av og til

Informasjon høflighet av National Physical Laboratory Storbritannia.

Bortsett fra de vanlige feiringene og nybegynnelsen, tok slutten av desember med tillegg av en annen Leap Second to UTC tid (koordinert universell tid).

UTC er den globale tidsskala som brukes av datanettverk over hele verden, og sikrer at alle holder samme tid. Leap Seconds legges til UTC av International Earth Rotation Service (IERS) som svar på bremsing av jordens rotasjon på grunn av tidevannskrefter og andre anomalier. Unnlatelse av å sette et sprang andre ville bety at UTC ville gå bort fra GMT (Greenwich Meantime) - ofte referert til som UT1. GMT er basert på himmellegemets stilling, så på middag er solen på sitt høyeste over Greenwich Meridian.

Hvis UTC og GMT skulle skille seg fra hverandre, ville det gjøre livet vanskelig for folk som astronomer og bønder, og til slutt ville det gå om dagen og dagen (om enn i tusen år eller så).

Normalt er hoppe sekunder lagt til i siste øyeblikk av desember 31, men av og til dersom mer enn en kreves om et år, legges det til om sommeren.

Sprang sekunder er imidlertid kontroversielle og kan også forårsake problemer hvis utstyr ikke er utformet med sprang sekunder i tankene. For eksempel ble det siste spranget andre lagt til på 31 i desember, og det forårsaket at database gigantiske Oracle Cluster Ready Service skulle mislykkes. Det resulterte i at systemet automatisk starter på nytt på nytt.

Leap Seconds kan også forårsake problemer hvis nettverk synkroniseres ved hjelp av Internett-tidskilder eller enheter som krever manuell inngrep. Heldigvis mest dedikert NTP-servere er designet med Leap Seconds i tankene. Disse enhetene krever ingen intervensjon og vil automatisk justere hele nettverket til riktig tid når det er en Leap Second.

En dedikert NTP server er ikke bare selvjusterende, noe som krever ingen manuell innblanding, men de er også svært nøyaktige som stratum 1-servere. De fleste Internett-tidskilder er stratum 2-enheter, med andre ord enheter som mottar tidssignaler fra stratum 1-enheter, og deretter utleverer det), men de er også høyt sikre at eksterne enheter ikke er nødvendig for å ligge bak brannmuren.

Tidssynkronisering er ekstremt viktig for moderne datanettverk. I noen bransjer er tidssynkronisering helt avgjørende, spesielt når du arbeider med teknologier som flytrafikkontroll eller marin navigasjon hvor hundrevis av liv kan bli utsatt for risiko ved mangel på presis tid.

Selv i finansverdenen er riktig tidssynkronisering avgjørende som millioner kan legges til eller tørkes av aksjekurser hvert sekund. Av denne grunn følger hele verden en global tidsskala kjent som koordinert universeltid (UTC). Men å følge UTC og holde UTC presis er to forskjellige ting.

De fleste dataklokker er enkle oscillatorer som langsomt vil kjøre enten raskere eller langsommere. Dessverre betyr dette at uansett hvor nøyaktig de er satt på mandag, vil de ha drevet fredag. Denne driften kan bare være en brøkdel av et sekund, men det vil snart ikke ta lengre tid for den opprinnelige UTC-tiden for å være over et sekund ute.

I mange næringer kan dette ikke bety et livs og dødsfall av tapet av millioner i aksjer og aksjer, men mangel på tidssynkronisering kan ha uforutsette konsekvenser som å la et selskap mindre beskyttet mot svindel. Imidlertid mottar og holder sann UTC-tid ganske fremover.

dedikert nettverk tidsservere er tilgjengelige som bruker protokollen NTP (Network Time Protocol) for kontinuerlig å sjekke tidspunktet for et nettverk mot en kilde til UTC-tid. Disse enhetene blir ofte referert til som en NTP server, tidsserver eller nettverksserver. De NTP server justerer kontinuerlig alle enheter på et nettverk for å sikre at maskinene ikke kjører fra UTC.

UTC er tilgjengelig fra flere kilder, inkludert GPS-nettverket. Dette er en ideell kilde til UTC-tid, da den er sikker, pålitelig og tilgjengelig overalt på planeten. UTC er også tilgjengelig via spesialiserte nasjonale radiosendinger som sendes fra nasjonale fysikklaboratorier selv om de ikke er tilgjengelige overalt.

Når vi tar et blikk på våre klokker eller kontorklokken, tar vi ofte for gitt at tiden vi får er riktig. Vi kan se om våre klokker er ti minutter fort eller sakte, men vær lite oppmerksom hvis de er et sekund eller to ute.

Men i tusenvis av år har menneskeheten steget for å bli stadig mer og mer nøyaktige klokker fordelene av dette er rikelig i dag i vår alder av satellittnavigasjon, NTP-servere, Internett og global kommunikasjon.

For å forstå hvordan nøyaktig tid kan måles, er det først viktig å forstå begrepet tid selv. Tid som den har blitt målt på jorden i årtusener er et annet konsept til tiden selv, som Einstein informerte oss om, var en del av stoffet i universet selv i det han beskrev som en fire-dimensjonal romtid.

Likevel har vi historisk målt tidsbasert ikke på tidsforsinkelsen, men rotasjonen av vår planet i forhold til Solen og Månen. En dag er delt inn i 24 like deler (timer) som hver er delt inn i 60 minutter og minuttet er delt inn i 60 sekunder.

Imidlertid er det nå innså at målingstid på denne måten ikke kan betraktes som nøyaktig, da jordens rotasjon varierer fra dag til dag. All slags variabel som tidevannskrefter, orkaner, solvind og til og med mengden snø på polene påvirker hastigheten på jordens rotasjon. Faktisk da dinosaurene først begynte å roaming jorden, ville lengden på en dag som vi måler den nå bare ha vært 22 timer.

Vi baserer nå vår tidshorisont på overgangen av atomer som bruker atomklokkene med et sekund basert på 9,192,631,770-perioder av strålingen som utgis av hyperfineovergangen til et unionisert cesiumatom i grunntilstanden. Selv om dette kan høres komplisert, er det egentlig bare et atomkryss som aldri endrer seg og kan derfor gi en svært nøyaktig referanse til å basere vår tid på.

Atomsklokker bruker denne atomresonansen og kan holde tiden som er så nøyaktig et sekund ikke går tapt i enda en milliard år. Moderne teknologi har alle fordelene med denne presisjonen, noe som gjør det mulig for mange av kommunikasjon og global handel vi drar nytte av i dag med utnyttelsen av satellittnavigasjon, NTP-servere og flykontrollen endrer måten vi lever våre liv på.

Network Time Protocol har blitt utviklet for å holde datamaskiner synkronisert. Alle datamaskiner er tilbøyelige til drift og nøyaktig timing er viktig for mange kritiske applikasjoner.

En versjon av NTP er installert på de fleste versjoner av Windows (selv om en avkortet versjon kalt SNTP-Forenklet NTP-er i eldre versjoner) og Linux, men er gratis å laste ned fra NTP.org.

Når du synkroniserer et nettverk, er det å foretrekke å bruke en dedikert NTP server som mottar en timing kilde fra en atomur enten via spesialiserte radiotransmisjoner eller GPS-nettverk. Imidlertid er mange Internett-referanser tilgjengelig, noe mer pålitelige enn andre, selv om det må bemerkes at Internett-baserte tidskilder ikke kan godkjennes av NTP, slik at datamaskinen din er utsatt for trusler.

NTP er hierarkisk og ordnet i stratum. Stratum 0 er timingreferanse, mens stratum 1 er en server koblet til en stratum 0 timing kilde og et lag 2 er en datamaskin (eller en enhet) festet til en stratum 1 server.

Grunnkonfigurasjonen av NTP er ferdig med å bruke filen /etc/ntp.conf du må redigere den og plassere IP-adressen til stratum 1 og stratum 2-servere. Her er et eksempel på en grunnleggende ntp.conf-fil:

server xxx.yyy.zzz.aaa foretrekker (tidsserveradresse som time.windows.com)

123.123.1.0 server

server 122.123.1.0 lag 3

Driftfile / etc / ntp / drift

Den mest grunnleggende ntp.conf-filen vil liste 2-servere, en som den ønsker å synkronisere og en IP-adresse for seg selv. Det er god housekeeping å ha mer enn én server til referanse hvis man går ned.

En server med taggen 'preferrer' brukes til en klarert kilde, slik at NTP alltid vil bruke den serveren når det er mulig. IP-adressen vil bli brukt i tilfelle problemer når NTP vil synkronisere med seg selv. Driftsfilen er der NTP bygger en oversikt over systemklokkens drivhastighet og justerer automatisk for den.

NTP vil justere systemtiden, men bare sakte. NTP vil vente minst ti informasjonspakker før du stoler på tidskilden. For å teste NTP må du bare endre systemklokken med en halv time på slutten av dagen, og klokken om morgenen skal være riktig.

Nøyaktig tid med å bruke Atomklokkene er tilgjengelig over hele Nord-Amerika ved hjelp av WWVB Atomic Clock tid signal overført fra Fort Collins, Colorado; det gir mulighet til å synkronisere tiden på datamaskiner og annet elektrisk utstyr.

Det nordamerikanske WWVB-signalet drives av NIST - Nasjonalt institutt for standarder og teknologi. WWVB har høy transmittereffekt (50,000 watt), en meget effektiv antenne og ekstremt lav frekvens (60,000 Hz). Til sammenligning sendes en typisk AM-radiostasjon med en frekvens på 1,000,000 Hz. Kombinasjonen av høy effekt og lav frekvens gir radiobølgene fra WWVB mye sprett, og denne stasjonen kan derfor dekke hele kontinentale USA, pluss mye av Canada og Mellom-Amerika.

Tidskodene sendes fra WWVB ved hjelp av en av de enkleste systemene, og med en meget lav datahastighet på en bit per sekund. 60,000 Hz-signalet overføres alltid, men hvert sekund reduseres det kraftig i strøm i en periode på 0.2, 0.5 eller 0.8 sekunder: • 0.2 sekunder med redusert effekt betyr en binær null • 0.5 sekunder med redusert effekt er en binær. • 0.8 sekunder med redusert effekt er en separator. Tidskoden sendes i BCD (Binary Coded Decimal) og angir minutter, timer, årstid og år, sammen med informasjon om sommertid og skuddår.

Tiden overføres ved hjelp av 53-biter og 7-separatorer, og tar derfor 60 sekunder å overføre. En klokke eller klokke kan inneholde en ekstremt liten og relativt enkel antenne og mottaker for å dekode informasjonen i signalet og stille klokken tid nøyaktig. Alt du trenger å gjøre er å angi tidssonen, og atomuret vil vise riktig tid.

dedikert NTP-servere tid som er innstilt for å motta WWVB-tidssignalet, er tilgjengelige. Disse enhetene kobler til et datanettverk som alle andre servere, bare disse mottar tidssignalet og distribuerer det til andre maskiner på nettverket ved hjelp av NTP (Network Time Protocol).

Inntil 1967 ble den andre definert ved hjelp av bevegelsen av Jorden som roterer en gang på sin akse hver 24 timer, og det er 3,600 sekunder i den time og 86,400 i 24.

Det ville vært fint hvis jorden var punktlig, men faktisk er det ikke. Jordens rotasjonshastighet endres hver dag med tusenvis av nanosekunder, og dette skyldes i stor grad at vind og bølger spinner rundt jorden og forårsaker trekk.

I løpet av tusenvis av dager kan disse endringene i rotasjonshastigheten føre til at jordens spinn blir ute av synk med atomklokker med høy presisjon som vi bruker til å holde UTC-systemet (Coordinated Universal Time) tikkende over. Av denne grunn blir jordens rotasjon overvåket og tidsbestemt ved hjelp av fjernkontrollen fra en slags kollapset stjerne kalt en quasar som blinker med en ultra presis rytme mange millioner lysår unna. Ved å overvåke jordens rotasjon mot disse fjerne objektene kan det bli utarbeidet hvor mye rotasjonen har bremset.

Når et sekund av bremsing har blitt bygget opp, har den internasjonale jordrotasjonstjenesten (IERS), anbefaler a Leap andre å bli lagt til, vanligvis på slutten av året.

Andre komplikasjoner oppstår når det gjelder synkronisering Jorden til en timescale. I 1905 viste Albert Einsteins relativitetsteori at det ikke er noe som absolutt tid. Hver klokke, overalt i universet, krysser i en annen hastighet. For GPS er dette et enormt problem fordi det viser seg at klokkene på satellittene beveger seg med nesten 40,000 nanosekunder per dag i forhold til klokkene på bakken fordi de er høye over jordens overflate (og dermed i svakere gravitasjonsfelt) og beveger seg raskt i forhold til bakken.

Og som lys kan reise førti tusen meter på den tiden, kan du se problemet. Einsteins ligninger som først er skrevet ned i 1905 og 1915, brukes til å korrigere for denne tidsforskyvningen, slik at GPS kan fungere, flyter for å navigere trygt og GPS NTP-servere å motta riktig tid.