Når vi vurderer de viktigste oppfinnelsene av de siste 100-årene, vil få få mennesker tenke på en atomur. Faktisk, hvis du spør noen om å komme opp med en topp ti av oppfinnelser og innovasjoner, er det tvilsomt om atomuret ville finne ut i det hele tatt.

Det er sannsynligvis ikke vanskelig å forestille seg hva folk tenker på som de mest livsforandrende oppfinnelsene: Internett, mobiltelefoner, satellittnavigasjonssystemer, mediaspillere etc.

Imidlertid er nesten alle disse teknologiene avhengig av nøyaktig og presis tid, og de ville ikke fungere uten det. Atomklokka ligger i hjertet av mange av de moderne innovasjonene, teknologiene og applikasjonene som er knyttet til dem.

La oss ta Internett som et eksempel. Internett er, i sin enkleste form, et globalt nettverk av datamaskiner, og dette nettverket spenner over tidssoner og land. Tenk nå på noen av tingene vi bruker på Internett for: online-auksjoner, Internett-bank eller plassbestilling for eksempel. Disse transaksjonene kan ikke være mulig med presis og nøyaktig tid og synkronisering.

Tenk deg å bestille et sete på et flyselskap på 10am, og deretter prøver en annen kunde å bestille samme sete etter at du har vært på en datamaskin med en langsommere klokke. Datamaskinen har bare tid til å fortsette så vil vurdere personen som booket etter at du har vært den første kunden fordi klokken sier det! Dette er grunnen til at et hvilket som helst Internett-nettverk som krever tidsfølsomme transaksjoner, er koblet til en NTP server å motta og distribuere en atomur klokke tid signal.

Og for andre teknologier er atomuret enda viktigere. Satellittnavigasjon (GPS) er et godt eksempel. GPS (Global Positioning System) fungerer ved triangulerende atomur-signaler fra satellitter. På grunn av den høye hastigheten til radiobølger kunne en unøyaktighet av 1 andre se en satellitt-enhet ut av 100,000 km.

Også andre teknologier fra mobilnett til flytrafikkontrollsystemer er helt pålitelige på atomur som viser hvordan undervurdert denne teknologien er.

For de av oss som bor i Storbritannia, vil CCTV-kameraet (lukket krets-TV) være et kjent sted på de høye gatene. Over fire millioner kameraer er i drift gjennom hele de britiske øyene, med alle større byer som overvåkes av statsfinansierte kameraer som har kostet den britiske skattebetaleren over £ 200 million ($ 400 million).

Årsakene til bruken av slik utbredt overvåkning har alltid blitt erklært for å forhindre og oppdage kriminalitet. Imidlertid hevder kritikere at det er lite bevis på at CCTV-kameraer har gjort noe for å knuse den stigende gadekriminaliteten på Storbritannias gatene, og at pengene kunne bli bedre brukt godt.

Et av problemene med CCTV er at mange byer har begge kameraer kontrollert av lokale råd og private kontrollerte kameraer. Når det gjelder kriminalitetsdeteksjon, må politiet ofte få så mye bevis som mulig, noe som ofte betyr at man kombinerer de forskjellige lokale myndighetskontrollerte CCTV-kameraer med de private kontrollerte systemene.

Mange lokale myndigheter synkroniserer deres CCTV-kameraer sammen, men hvis politiet må skaffe bilder fra et nærliggende bydel eller fra et privat kamera, kan disse ikke synkroniseres i det hele tatt, hvis det er så, synkronisert til en annen tid helt.

Det er her CCTV faller ned i kampen mot kriminalitet. Tenk deg at en mistenkt kriminell er oppdaget på et CCTV-kamera som begår en kriminell handling. Tiden på kameraet kunne si 11.05pm, men hva om politiet følger de mistenkte bevegelsene over en by og bruker opptak fra et privateide kamera eller fra andre bydeler og mens CCTV-kameraet som fanget den mistenkte i loven, kan si 11.05, den andre kameraet kunne se de mistenkte minutter senere bare for tiden å være enda tidligere. Du kan forestille deg en god forsvarsadvokat som tar full nytte av dette.

For å sikre deres verdi i kampen mot kriminalitet er det avgjørende at CCTV-kameraer er tid synkronisert ved hjelp av en nettverkstidsserver. Disse tider serverne sikrer at alle enheter (i dette tilfellet kameraet) kjører nøyaktig samme tid. Men hvordan sikrer vi at alle kameraer er synkronisert til samme tidskilde. Vel heldigvis, en global tidskilde kjent som UTC (koordinert universell tid) er utviklet for dette nøyaktige formål. UTC styrer datanettverk, flytrafikkontroll og andre tidsfølsomme teknologier.

Et CCTV kamera bruker en NTP-server som mottar a UTC-tidskilde fra en atomur vil ikke bare være nøyaktig, men tiden som er sagt på enhetene vil være bevisbar i retten og nøyaktig til tusen sekund (millisekund).

Husk tusenårsskiftet. Mens mange av oss teller ned sekunder til midnatt, var det nettverksadministratorer over hele verden med fingrene krysset og håpet at datasystemene deres fortsatt vil fungere etter at det nye årtusen har blitt sparket inn.

Århundrets bug var resultatet av tidlige datapionere som designe systemer med bare to siffer for å representere tiden da datamaskinminnet var svært lite på det tidspunktet. Problemet oppsto ikke på grunn av tusenårsskiftet, det oppstod fordi det var slutten av århundret og to siffer år flikket rundt til 00 (som maskinene antar var 1900)

Heldigvis ved tusenårsskiftet ble de fleste datamaskiner oppdatert og det ble tatt nok forholdsregler som innebar at Y2K Bug, som det ble kjent, forårsaket ikke den utbredt ødeleggelsen det var først fryktet.

Y2K-feilen er imidlertid ikke det eneste tidsrelaterte problemet som datasystemene kan forventes å møte, et annet problem med måten datamaskiner forteller tiden er blitt realisert, og mange flere maskiner vil bli påvirket i 2038.

Unix Millennium Bug (eller Y2K38) ligner på den opprinnelige feilen fordi det er et problem knyttet til måten datamaskiner forteller tiden på. 2038-problemet vil oppstå fordi de fleste maskiner bruker et 32-bit heltall for å beregne tiden. Dette 32-bitenummeret er angitt fra antall sekunder fra 1 januar 1970, men fordi nummeret er begrenset til 32-tall ved 2038, blir det ikke flere tall igjen for å håndtere tidsforløpet.

For å løse dette problemet, har mange systemer og språk byttet til en 64-bit-versjon eller leverte alternativer som er 64-bit, og da problemet ikke vil oppstå i nesten tre tiår, er det god tid å sikre at alle datasystemer kan beskyttes .

Disse problemene med tidsstempler er imidlertid ikke de eneste tidsrelaterte feilene som kan oppstå på et datanettverk. En av de vanligste årsakene til datanettfeil er mangel på tidssynkronisering. Unnlatelse av at hver maskin kjører på samme tid med en Ntp tid kan føre til at data går tapt, nettverket er sårbart for angrep fra ondsinnede brukere, og kan forårsake alle slags feil som e-postmeldinger som kommer før de er sendt.

For å sikre at datamaskinens nettverk er tilstrekkelig synkronisert en ekstern NTP-tidsserver anbefales.

Det er ikke noe verre enn å komme tilbake til bilen din bare for å oppdage at tidsbegrensningen på parkeringsmåleren er utløpt, og du har en parkeringsbillett som slås på din vindrute.

Mer ofte enn det er det bare et spørsmål om å være et par minutter for sent, før en overbelastet parkeringsvakt spretter utløpt meter eller billett, og gir deg en god bot.

Men som Chicago-personene oppdager, kan et øyeblikk være forskjellen mellom å komme tilbake til bilen i tide eller motta en billett, og et minutt kan også være forskjellen mellom forskjellige parkeringsmålere.

Det ser ut til at klokkene på 3000 nye parkeringsmåler lommer i Cale, Chicago har blitt oppdaget å være usynkronisert. Faktisk er de nesten betalbare 60-boksene observert, de fleste er av minst et minutt og i noen tilfeller nesten 2 minutter fra hva som er "faktisk" tid.

Dette har gitt hodepine til firmaet som har ansvar for parkering i Cale-distriktet, og de kan møte juridiske utfordringer fra de tusenvis av bilister som har fått billetter fra denne maskinen.

Problemet med Cale-parkeringssystemet er at mens de hevder at de regelmessig kalibrerer maskinen, er det ingen nøyaktig synkronisering til en vanlig tidsreferanse. I de fleste moderne applikasjoner brukes UTC (Koordinert universell tid) som en grunntidsskala og for å synkronisere enheter, som Cale's parkeringsmålere, en NTP server, knyttet til en atomur vil motta UTC-tid og sørge for at hver enhet har den nøyaktige tiden.

NTP-servere brukes i kalibreringen av ikke bare parkeringsmålere, men også trafikklys, flytrafikkontroll og hele banksystemet for å nevne noen få applikasjoner og kan synkronisere alle enheter som er koblet til den til noen få millisekunder av UTC.

Det er synd Cale's parkeringsvakt ser ikke verdien av en dedikert NTP-tidsserver - jeg er sikker på at de beklager ikke å ha en nå.

Dedikert NTP-tidsserver enheter er den enkleste, mest nøyaktige, pålitelige og sikre metoden for å motta en kilde til UTC tid (koordinert universell tid) for synkronisering av et datanettverk.

NTP-servere (Network Time Protocol) opererer utenfor brannmuren og er ikke avhengige av Internett, noe som betyr at de er svært sikre og ikke sårbare for ondsinnede brukere som, når det gjelder Internett-tidskilder, kan bruke NTP-klientsignalene som en metode for tilgang til nettverket eller penetrere brannmuren.

En dedikert NTP-server vil også motta tidskoden direkte fra en atomur, noe som gjør det til en stratum 1-tidsserver i motsetning til online-tidsservere som er stratum 2-tidsservere, det vil si at de får tiden fra en stratum 1-server og så er ikke like nøyaktige.

In bruker en NTP-tidsserver det er bare egentlig en beslutning å gjøre, og det er hvordan tidssignalet skal mottas, og for dette er det bare to valg:

Den første er å benytte seg av de tidlige radiotransmisjonene som sendes av nasjonale fysikklaboratorier som NIST i USA eller Storbritannia NPL. Disse signalene (WWVB i USA, MSF i Storbritannia) er begrenset i rekkevidde, selv om USA-signalet er tilgjengelig i de fleste deler av Canada og Alaska. Imidlertid er de sårbare for lokal forstyrrelse og topografi som andre langbølgesignaler er.

Alternativet til WWVB / MSF-signalet er å benytte GPS-satellittnettverket (Global Positioning System). Atomklokker brukes av GPS-satellitter som grunnlag for navigasjonsinformasjon som brukes av satellittmottakere. Disse atomklokkene kan brukes ved å bruke en NTP-tidsserver utstyrt med en GPS-antenne.

Mens GPS-tidssignalet er strengt tatt, er det ikke UTC-det er 17 sekunder ettersom sprang sekunder ikke har blitt lagt til GPS-tid (da satellittene ikke er tilgjengelige), men NTP kan regne med dette (ved å bare legge til 17 hele sekunder). Fordelen med GPS er at den er tilgjengelig hvor som helst på planeten, så lenge GPS-antennen har et klart bilde av himmelen.

Duellsystemer som kan benytte begge typer signal er også tilgjengelige.

Atomklokkene har, ukjent for de fleste, revolusjonert vår teknologi. Mange av måtene vi handler, kommuniserer og reiser er nå bare avhengig av timing fra atomurkilder.

Et globalt samfunn betyr ofte at vi må kommunisere med mennesker på andre områder av verden og i andre tidssoner. Til dette formål ble en universell tidssone utviklet, kjent som UTC (Coordinated Universal Time), som er basert på tiden som ble fortalt av atomklokker.

Atomsklokker er utrolig nøyaktige og mister bare et sekund hvert hundre millioner år, noe som er svimlende når du sammenligner det med digitale klokker som vil miste så mye tid på en uke.

Men hvorfor trenger vi en slik nøyaktighet i timekeeping? Mye av teknologien vi bruker i moderne tid er designet for global kommunikasjon. Internett er et godt eksempel. Så mye handel foregår på tvers av kontinenter i felt som børs, seteforespørsel og elektronisk auksjonering at den nøyaktige tiden er avgjørende. Tenk deg at du byder på et produkt på Internett, og du legger et bud et par sekunder før slutten, det siste og høyeste budet, ville det være rimelig å miste varen fordi klokken på Internett-leverandøren din var litt rask og datamaskinen derfor trodde budet var over. Eller hva med sete reservasjoner; hvis to personer på forskjellige sider av kloden legger plass på samme tid, hvem får setet. Det er derfor UTC er viktig for internett.

Andre teknologier som for eksempel global posisjonering og flytrafikstyring er avhengige av atomur for å gi nøyaktighet (og i tilfelle lufttrafikk er viktig for sikkerheten). Til og med trafikklys og fartkameraer må kalibreres med atomklokker, ellers kan det hende at hastighetsbilletten ikke er gyldig da de kunne bli stilt spørsmål i retten.

For datasystemer NTP-servere tid er den foretrukne metoden for mottar og distribuerer en kilde til UTC-tid.

Hva er en tidsserver?

En tidsserver er en enhet som mottar og distribuerer en enkeltkilde over et datanettverk for tidssynkronisering. Disse enhetene blir ofte referert til som a NTP server, NTP-tidsserver, nettverkstidsserver eller dedikert tidsserver.

Og NTP?

NTP - Network Time Protocol er et sett med programvareinstruksjoner som er laget for å overføre og synkronisere tid på tvers av LAN (Local Area Network) eller WANS (Wider Area Network). NTP er en av de eldste kjente protokollene i bruk i dag, og er langt den mest brukte tidssynkroniseringsprogrammet.

Hvilken tidsramme skal jeg bruke?

Coordinated Universal Time (UTC) er en global tidsskala basert på tidspunktet for atomklokker. UTC tar ikke hensyn til tidssoner og er derfor ideelt for nettverksapplikasjoner som i prinsippet ved å synkronisere et nettverk til UTC. Du er i ferd med å synkronisere det til alle andre nettverk som bruker UTC.

Hvor mottar en tidsserver tiden fra?

En tidsserver kan bruke tiden fra hvor som helst som en armbåndsur eller veggklokke. En fornuftig nettverksadministrator ville imidlertid velge å bruke en kilde til UTC-tid for å sikre at nettverket er så nøyaktig som mulig. UTC er tilgjengelig fra flere klare kilder. Den mest brukte er kanskje internett. Det er mange "tidsservere" på internett som distribuerer UTC-tid. Dessverre er mange ikke helt nøyaktige i å bruke en Internett-tidskilde du kan forlate nettverket sårbar som ondsinnede brukere kan dra nytte av den åpne porten i brannmuren der tidsinformasjonen flyter.

Det er langt bedre å bruk en dedikert NTP-tidsserver som mottar UTC-tidssignalet eksternt til nettverket og brannmuren. De beste metodene for å gjøre dette er å enten bruke GPS-signalene som sendes fra rommet eller de nasjonale tids- og frekvensoverføringene som sendes av flere land i langbølge.

Datanettverk og Internett har dramatisk endret måten vi lever våre liv på. Datamaskiner er nå i konstant kommunikasjon med hverandre som muliggjør transaksjoner som online shopping, plassbestilling og til og med e-post.

Men alt dette er bare mulig takket være nøyaktig nettverkstiming og spesielt bruken av Network Time Protocol (NTP) som brukes til å sikre at alle maskiner på et nettverk kjører samtidig.

Timingsynkronisering er avgjørende for datanettverk. Datamaskiner bruker tid i form av tidsstempler som eneste markør for å skille to hendelser, uten at synkroniseringsdatamaskiner har vanskeligheter med å fastlegge arrangementet eller om en hendelse har skjedd eller ikke.

Unnlatelse av å synkronisere et nettverk kan ha utrolige effekter. E-postmeldinger kan ankomme før de sendes (i henhold til datamaskinens klokke), dataene kan gå seg vill eller ikke lagre og verste av alt, hele nettverket kan være sårbart for ondsinnede brukere og til og med svindlere.

Synkronisering med NTP er relativt rett fremover da de fleste operativsystemer har en versjon av tidsprotokollen allerede installert; Det er imidlertid vanskeligere å velge en tidsreferanse for å synkronisere.

UTC (Coordinated Universal Time) er en global tidsskala styrt av atomur og brukes av nesten alle datanettverk over hele verden. Ved å synkronisere til UTC, er et datanettverk i hovedsak synkronisering av nettverkstiden med det andre datanettverket i verden som bruker UTC.

Internett har mange kilder til UTC tilgjengelig, men sikkerhetsproblemer med brannmuren betyr at den eneste sikre metoden for å motta UTC er eksternt. Dedikerte NTP-servere kan gjøre dette ved hjelp av enten langbølge radio eller GPS satellittoverføringer.

bro datanettverk må synkroniseres til en viss grad. Å tillate klokker på datamaskiner på tvers av et nettverk for alle å fortelle forskjellige tider, spør virkelig om problemer. All slags feil kan oppstå, for eksempel e-postmeldinger som ikke kommer, data går seg vill, og feil blir ubemerket da maskinene sliter med å fornemme paradoksene som usynkronisert tid kan forårsake.

Problemet er at datamaskiner bruker tid i form av tidsstempler som det eneste referansepunktet mellom ulike hendelser. Hvis disse ikke stemmer, sliter datamaskiner seg med å etablere ikke bare arrangementet, men også om hendelsene fant sted i det hele tatt.

Synkronisere et datanettverk sammen er ekstremt enkelt, takket være i stor grad til protokollen NTP (Network Time Protocol). NTP er installert på de fleste datamaskiner, inkludert Windows og de fleste versjoner av Linux.

NTP bruker en enkeltkilde og sikrer at alle enheter på nettverket er synkronisert til den tiden. For mange nettverk kan denne enkeltkilden være alt fra IT-lederens armbåndsur til klokken på en av stasjonære maskiner.

Men for nettverk som må kommunisere med andre nettverk, må de håndtere tidsfølsomme transaksjoner eller hvor høye sikkerhetsnivåer kreves da synkronisering til en UTC-kilde er et must.

Coordinated Universal Time (UTC) er en global tidsskala som brukes av industri over hele verden. Det styres av en konstellasjon av atomklokker som gjør den svært nøyaktig (moderne atomklokker kan holde tid for 100 millioner år uten å miste et sekund).

For sikker synkronisering til UTC er det egentlig bare en metode, og det er å bruke a dedikert NTP tidsserver. Online NTP-servere brukes av enkelte nettverksadministratorer, men de tar ikke bare en risiko med nøyaktigheten av synkroniseringen, men også med sikkerhet som skadelige brukere kan etterligne NTP-tidssignalet og trenge inn i brannmuren.

Som dedikert NTP-servere er eksterne til brannmuren, stole isteden på GPS-satellittsignalet eller spesialiserte radiotransmisjoner de er langt sikrere.

Vi er alle klar over forskjellene i tidssoner. Alle som har reist over Atlanterhavet eller Stillehavet vil føle effekten av jetlag som skyldes å måtte justere våre egne indre klokker. I enkelte land, for eksempel USA, eksisterer flere forskjellige tidssoner i det ene landet, noe som betyr at det er flere timers forskjell i tid fra østkysten til vest.

Dette forskjell i tidssoner kan forårsake forvirring, selv om det for innbyggere i land som strekker seg over en tidszone, tilpasser seg seg til situasjonen. Det er imidlertid flere tidsskalaer og forskjeller i tid enn bare tidssoner.

Ulike tidsstandarder har blitt utviklet i flere tiår for å takle tidssoneforskjeller og for å tillate en engangsstandard at hele verden kan synkronisere også. Dessverre siden de første gangsstandardene ble utviklet som British Railway Time og Greenwich Mean Time, har andre standarder blitt utviklet for å takle forskjellige applikasjoner.

Et av problemene med å utvikle en tidsstandard er å velge hva du skal basere på. Tradisjonelt har alle tidssystemer blitt utviklet på rotasjon av jorden (24 timer). Men etter utviklingen av atomklokkene, ble det snart oppdaget at ingen to dager er nøyaktig samme lengde, og ganske ofte kan de ikke overskride de forventede 24-timene.

Nye tidsstandarder der da utviklet seg basert på atomklokker som de viste seg å være langt mer pålitelige og nøyaktige enn å bruke jordens rotasjon som utgangspunkt. Her er en liste over noen av de vanligste tidsstandardene som er i bruk. De er delt inn i to typer, de som er basert på jordens rotasjon og de som er basert på atomur:

Tidsstandarder basert på jordens rotasjon
Sann soltid er basert på soldagsdagen - er perioden mellom en solmiddag og den neste.

Sidereal tid er basert på stjernene. En sidereal dag er den tiden det tar jorden å lage en revolusjon med hensyn til stjernene (ikke solen).

Greenwich Mean Time (GMT) basert på når solen er høyest (middag) over prime meridianen (ofte kalt Greenwich meridianen). GMT pleide å være en internasjonal tidsstandard før adventen av presise atomklokker.

Tidsstandarder basert på atomur

International Atomic Time (TAI) er den internasjonale tidsstandarden der tidsstandardene nedenfor, inkludert UTC, beregnes. TAI er basert på en konstellasjon av atomur fra hele verden.

GPS-tid Også basert på TAI er GPS-tiden den tiden som atomklokker ombord på GPS-satellitter. Opprinnelig det samme som UTC, er GPS-tiden for øyeblikket 17 sekunder (nettopp) bak da 17-sprang sekunder er lagt til UTC siden satellittene ble lansert.
Koordinert universell tid (UTC) er basert på både atomtid og GMT. Ekstra Leap sekunder legges til UTC for å motvirke imprecisionen av jordens rotasjon, men tiden er avledet fra TAI som gjør den så nøyaktig.

UTC er den sanne kommersielle tidsskalaen. Datasystemer over hele verden synkroniseres til UTC bruker NTP-tidsservere. Disse dedikerte enhetene mottar tiden fra en atomur (enten via GPS eller spesialiserte radiosender fra organisasjoner som NIST or NPL).