Het vertellen van de tijd is niet zo eenvoudig als de meeste mensen denken. In feite de vraag, 'wat is de tijd?' is een vraag die zelfs de moderne wetenschap niet kan beantwoorden. De tijd is volgens Einstein relatief; het is veranderingen doorgeven voor verschillende waarnemers, beïnvloed door dingen als snelheid en zwaartekracht.

Zelfs als we allemaal op dezelfde planeet leven en het verstrijken van de tijd op een vergelijkbare manier ervaren, kan het steeds moeilijker worden om de tijd te vertellen. Onze oorspronkelijke methode om de rotatie van de aarde te gebruiken, is sindsdien onnauwkeurig bevonden omdat de zwaartekracht van de maan ervoor zorgt dat sommige dagen langer zijn dan 24 uur en een paar korter. In feite, toen de vroege dinosaurussen door de aarde zwierven, was een dag slechts 22 uren lang!

Hoewel mechanische en elektronische klokken ons een zekere nauwkeurigheid hebben verschaft, hebben onze moderne technologieën veel nauwkeuriger tijdmetingen vereist. GPS, internethandel en luchtverkeersleiding zijn slechts drie bedrijfstakken verdeeld. De tweede timing is ongelooflijk belangrijk.

Dus hoe houden we de tijd bij? Het gebruik van de rotatie van de aarde is onbetrouwbaar gebleken, terwijl elektrische oscillatoren (kwartsklokken) en mechanische klokken slechts tot op een seconde of twee per dag nauwkeurig zijn. Helaas voor veel van onze technologieën kan een tweede onnauwkeurigheid veel te lang zijn. Bij satellietnavigatie kan het licht 300,000 km afleggen in iets meer dan een seconde, waardoor de gemiddelde sat-nav-eenheid nutteloos is als er één seconde onnauwkeurigheid was.

De oplossing voor het vinden van een nauwkeurige methode om tijd te meten, was het onderzoeken van de zeer kleine - kwantummechanica. Kwantummechanica is de studie van het atoom en zijn eigenschappen en hoe deze op elkaar inwerken. Er werd ontdekt dat elektronen, de kleine deeltjes die baanatomen zijn, het pad veranderden dat ze omlopen en een precieze hoeveelheid energie vrijgeven wanneer ze dat doen.

In het geval van het cesiumatoom gebeurt dit bijna negen miljard keer per seconde en dit aantal verandert nooit en kan dus worden gebruikt als een uiterst betrouwbare methode om de tijd bij te houden. Cesium-atomen zijn din-atoomklokken en in feite is de tweede nu gedefinieerd als iets meer dan 9 miljard cycli van straling van het cesiumatoom.

Atoomklokken zijn de basis voor veel van onze technologieën. De hele wereldeconomie vertrouwt erop met de tijd gerelayeerd door NTP tijdservers op computernetwerken of gestraald door GPS-satellieten; ervoor zorgen dat de hele wereld dezelfde, nauwkeurige en stabiele tijd behoudt.

Een officiële wereldwijde tijdschaal, Coordinated Universal Time (UTC), is ontwikkeld dankzij de atoomklokken waarmee de hele wereld tegelijkertijd binnen enkele duizendsten van een seconde van elkaar kan lopen.

A tijdserver is een veelvoorkomende kantoor-tool, maar waar is het voor?

We zijn allemaal gewend om een ​​andere tijd te hebben dan de rest van de wereld. Wanneer Amerika wakker wordt, gaat Honk Kong naar bed en daarom is de wereld verdeeld in tijdzones. Zelfs in dezelfde tijdzone kunnen er nog steeds verschillen zijn. Op het vasteland van Europa bijvoorbeeld, bevinden de meeste landen zich een uur voor op het Verenigd Koninkrijk vanwege de seizoensklokwisselingen in Groot-Brittannië.

Als het echter om wereldwijde communicatie gaat, kan het hebben van verschillende tijden over de hele wereld problemen veroorzaken, vooral als u tijdgevoelige transacties moet uitvoeren, zoals het kopen of verkopen van aandelen.

Voor dit doel was het door de vroege 1970 duidelijk dat een wereldwijde tijdschaal vereist was. Het werd geïntroduceerd op 1 januari 1972 en werd genoemd GMT - Coordinated Universal Time. UTC wordt bewaard door een atoomklok, maar is gebaseerd op Greenwich Meantime (GMT - vaak UT1 genoemd), dat zelf een tijdschaal is gebaseerd op de rotatie van de aarde. Helaas varieert de aarde in zijn draai, dus UTC verklaart dit door een of twee keer per jaar een seconde toe te voegen (Leap Second).

Hoewel het voor velen controversieel is, zijn schrikkelseconden nodig door astronomen en andere instellingen om te voorkomen dat de dag afdrijft, anders zou het onmogelijk zijn om de positie van de sterren aan de nachtelijke hemel te bepalen.

UTC wordt nu over de hele wereld gebruikt. Het is niet alleen de officiële wereldwijde tijdschaal, maar wordt gebruikt door honderdduizenden computernetwerken over de hele wereld.

Computernetwerken gebruiken a netwerktijdserver om alle apparaten in een netwerk te synchroniseren met UTC. De meeste tijdservers gebruiken het protocol NTP (Network Time Protocol) om tijd te verdelen.

NTP-tijdservers ontvangen de tijd van atoomklokken door langegolfradiozenders van nationale fysicalaboratoria of van het GPS-netwerk (Global Positioning System). GPS-satellieten hebben allemaal een ingebouwde atoomklok die de tijd terug naar de aarde bundelt. Hoewel dit tijdsignaal niet strikt gesproken UTC is (het staat bekend als GPS-tijd) vanwege de nauwkeurigheid van de verzending, wordt het gemakkelijk geconverteerd naar UTC door een GPS NTP-server.

Atoomklokken worden gebruikt voor duizenden toepassingen over de hele wereld. Van het bedienen van satellieten tot zelfs het synchroniseren van een computernetwerk met behulp van een NTP-server, atoomklokken hebben de manier veranderd waarop we de tijd controleren en besturen.

Qua nauwkeurigheid is een atoomklok ongekend. Digitale quartz klokken kunnen een week nauwkeurig zijn en niet meer dan een seconde verliezen, maar een atoomklok kan miljoenen jaren lang de tijd bijhouden zonder te zwerven.

Atoomklokken werken aan het principe van kwantumsprongen, een tak van de kwantummechanica die stelt dat een elektron; een negatief geladen deeltje, cirkelt in een bepaalde vlakte of niveau rond in een kern van een atoom (het midden). Wanneer het voldoende energie absorbeert of vrijgeeft in de vorm van elektromagnetische straling, zal het elektron naar een ander vlak springen - de kwantumsprong.

Door de frequentie van de elektromagnetische straling te meten die overeenkomt met de overgang tussen de twee niveaus, kan het verstrijken van de tijd worden geregistreerd. Cesium-atomen (cesium 133) hebben de voorkeur voor timing omdat ze 9,192,631,770-stralingstralen hebben in elke seconde. Omdat de energieniveaus van het cesiumatoom (de kwantumstandaarden) altijd hetzelfde zijn en zo hoog zijn, is de cesium-atoomklok ongelooflijk precies.

De meest voorkomende vorm van atoomklok die tegenwoordig in de wereld wordt gebruikt, is de cesiumfontein. In dit type klok wordt een wolk van atomen naar een magnetronkamer geprojecteerd en kan deze onder zwaartekracht vallen. Laserstralen vertragen deze atomen naar beneden en de overgang tussen de energieniveaus van het atoom wordt gemeten.

De volgende generatie atoomklokken worden ontwikkeld, gebruik ion-vallen in plaats van een fontein. Ionen zijn positief geladen atomen die kunnen worden ingesloten door een magnetisch veld. Andere elementen zoals strontium worden gebruikt in deze volgende generatie klokken en er wordt geschat dat de potentiële nauwkeurigheid van een strontium ion trap klok 1000 maal die van de huidige atoomklokken kan zijn.

Atoomklokken worden gebruikt door allerlei technologieën; satellietcommunicatie, het Global Positioning System en zelfs de handel via internet is afhankelijk van atoomklokken. De meeste computers worden indirect gesynchroniseerd met een atoomklok door a te gebruiken NTP-server. Deze apparaten ontvangen de tijd van een atoomklok en verspreiden zich over hun netwerken, wat een precieze tijd op alle apparaten garandeert.

Atoomklokken zijn het summum van apparaten voor tijdbewaking. Moderne atoomklokken kunnen de tijd zo nauwkeurig bijhouden dat ze in 100,000,000-jaren (100 miljoen) geen seconde in de tijd verliezen. Vanwege deze hoge nauwkeurigheid zijn atoomklokken de basis voor de tijdschaal van de wereld.

Om mondiale communicatie en tijdgevoelige transacties mogelijk te maken, zoals het kopen van stapels en aandelen, werd een globale tijdschaal ontwikkeld, gebaseerd op de tijd die wordt verteld door atoomklokken, ontwikkeld in 1972. Deze tijdschaal, Coordinated Universal Time (UTC) wordt beheerd en beheerd door de Internationaal Bureau van gewichten en maatregelen (BIPM) die een verzameling van meer dan 230 atoomklokken van 65-laboratoria over de hele wereld gebruiken om een ​​hoge mate van nauwkeurigheid te garanderen.

Atoomklokken zijn gebaseerd op de fundamentele eigenschappen van het atoom, de zogenaamde kwantummechanica. Kwantummechanica suggereert dat een elektron (negatief geladen deeltje) dat om een ​​atoomkern draait zich in verschillende niveaus of baanvlakken kan bevinden, afhankelijk van of ze de juiste hoeveelheid energie absorberen of vrijgeven. Als een elektron voldoende energie heeft geabsorbeerd of vrijgegeven om naar een ander niveau te 'springen', wordt dit een kwantumsprong genoemd.

De frequentie tussen deze twee energietoestanden is wat wordt gebruikt om de tijd te houden. De meeste atoomklokken zijn gebaseerd op het cesiumatoom met 9,192,631,770-stralingsperioden die overeenkomen met de overgang tussen de twee niveaus. Vanwege de nauwkeurigheid van cesiumklokken beschouwt de BIPM nu een tweede om te worden gedefinieerd als 9,192,631,770-cycli van het cesiumatoom.

Atoomklokken worden gebruikt in duizenden verschillende toepassingen waarbij nauwkeurige timing essentieel is. Satellietcommunicatie, luchtverkeersleiding, internethandel en huisartsen vereisen allemaal atoomklokken om de tijd te houden. Atoomklokken kunnen ook worden gebruikt als een methode van het synchroniseren van computernetwerken.

Een computernetwerk met een NTP tijdserver kan een radiotransmissie gebruiken of de signalen die worden uitgezonden door GPS-satellieten (Global Positioning System) als timingbron. Het NTP-programma (of daemon) zorgt er vervolgens voor dat alle apparaten in dat netwerk volgens de tijd van de atoomklok worden gesynchroniseerd met de tijd.

Door een NTP-server gesynchroniseerd met een atoomklok, kan een computernetwerk de identieke gecoördineerde universele tijd uitvoeren als andere netwerken waardoor tijdgevoelige transacties van over de hele wereld kunnen worden uitgevoerd.

NTP-servers worden door computernetwerken gebruikt als timingreferentie voor synchronisatie. Een NTP-server is echt een communicatie-apparaat dat de tijd van een atoomklok ontvangt en deze distribueert. NTP-servers die een directe atoomkloktijd ontvangen, zijn bekend als stratum 1 NTP-servers.

Een stratum 0-apparaat is een atoomklok zelf. Dit zijn zeer dure en delicate machinerieën en zijn alleen te vinden in grootschalige fysicalaboratoria. Helaas zijn er veel regels die bepalen wie toegang heeft tot een stratum 1-server vanwege bandbreedteafwegingen. De meeste stratum 1 NTP-servers zijn opgezet door universiteiten of andere non-profitorganisaties en moeten dus beperken wie er toegang toe heeft.

Gelukkig kunnen stratum 2-tijdservers voldoende nauwkeurigheid bieden als timingbron en elk apparaat dat een tijdsignaal ontvangt kan zelf worden gebruikt als een tijdreferentie (een apparaat ontvangt tijd van een stratum 2-apparaat is een stratum 3-server. een stratum 3-server zijn stratum 4-apparaten en zo verder).

Ntp.org, is de officiële thuisbasis van het NTP-zwembadproject en verreweg de beste plaats om een ​​te vinden openbare NTP-server. Er zijn twee lijsten met openbare servers die beschikbaar zijn in de pool; primaire servers, die de stratum 1-servers weergeeft (waarvan de meeste gesloten zijn) en secundaire die allemaal stratum 2-servers zijn.

Bij gebruik van een openbare NTP-server is het belangrijk om zich aan de toegangsregels te houden, omdat het nalaten hiervan de server kan verstoppen met verkeer en de problemen kunnen aanhouden als de meeste openbare NTP-servers worden ingesteld als vrijgevigheid.

Er zijn enkele belangrijke punten om te onthouden bij het gebruik van een timingbron via internet. Ten eerste kunnen bronnen voor internettiming niet worden geverifieerd. Verificatie is een ingebouwde beveiligingsmaatregel die wordt gebruikt door NTP maar niet beschikbaar is via het net. Ten tweede vereist het gebruik van een internet timingbron een open poort in uw firewall. Een gat in een firewall kan worden gebruikt door kwaadwillende gebruikers en kan een systeem kwetsbaar maken voor aanvallen.

Voor diegenen die een veilige timingbron nodig hebben of wanneer nauwkeurigheid van groot belang is, een toegewijde NTP-server die een timingsignaal ontvangt van ofwel langegolfradiostations of het GPs-netwerk.

Procedure

U ontvangt een e-mail van STO Garant (info@sto-garant.nl) met informatie over het voldoen van de betaling voor uw boeking. Voor alle boekingen geldt dat het volledige boekingsbedrag voor aanvang van de boeking betaald dient te zijn aan de derdengeldenrekening. WWVB tijdsignaal is een speciale radio-uitzending die een accurate en betrouwbare bron van Amerikaanse burgerlijke tijd levert, gebaseerd op de globale tijdsschaal UTC (Coordinated Universal Time), het WWVB-signaal wordt uitgezonden en wordt beheerd door het NIST-laboratorium van de Verenigde Staten (National Institute for Standards and Tijd).

Het WWVB-tijdsignaal kan worden gebruikt door iedereen die nauwkeurige timinginformatie nodig heeft, hoewel het hoofdgebruik ervan een bron is van UTC-tijd voor beheerders die een computernetwerk synchroniseren met een radioklok. Radio klokken zijn echt een andere term voor een netwerktijdserver die een radiotransmissie gebruikt als timingbron.

De meeste op radio gebaseerde netwerktijdservers gebruiken NTP (Network Time Protocol) om de timinginformatie over het netwerk te verspreiden.

Het WWVB-signaal wordt uitgezonden vanuit Fort Collins, Colorado. Het is 24 uur per dag beschikbaar in het grootste deel van de VS en Canada, hoewel het signaal gevoelig is voor interferentie en lokale topografie. Gebruikers van de WWVB-service ontvangen overwegend een 'grondgolf'-signaal. Er is echter ook een resterende 'luchtgolf' die wordt weerkaatst door de ionosfeer en die 's nachts veel sterker is; dit kan resulteren in een totaal ontvangen signaal dat sterker of zwakker is.

Het WWVB-signaal wordt gedragen met een frequentie van 60 kHz (tot binnen 2-parts in 1012) en wordt bestuurd door een cesium-atoomklok op basis van NIST

De veldsterkte van het signaal overschrijdt 100 μV / m (microvolt per meter) op een afstand van 1000 km van Colorado - een groot deel van de VS bestrijkend.

Het WWVB-signaal heeft de vorm van een eenvoudige binaire code met tijd- en datuminformatie. De tijd- en datumcode van WWVB bevat de volgende informatie: jaar, maand, dag van de maand, dag van de week, uur, minuut, zomertijd (in feite of dreigende).

Tijd heeft altijd een belangrijke rol gespeeld in de beschaving. Het begrijpen en bewaken van tijd was een van de pre-bezigheden van de mensheid sinds de prehistorie en het vermogen om de tijd bij te houden was net zo belangrijk voor de Ouden als voor ons.

Onze voorouders moesten weten wanneer het de beste tijd was om gewassen te planten of wanneer ze bijeenkwamen voor religieuze vieringen en wetende dat de tijd betekent ervoor te zorgen dat het hetzelfde is als dat van iedereen.

tijdsynchronisatie is de sleutel tot nauwkeurige tijdsplanning, omdat het organiseren van een evenement op een bepaald moment alleen de moeite waard is als iedereen op hetzelfde moment aan het werk is. In de moderne wereld, nu het bedrijf is overgestapt van een op papier gebaseerd systeem naar een elektronisch systeem, is het belang van tijdsynchronisatie en het streven naar steeds betere nauwkeurigheid nog belangrijker.

Computernetwerken communiceren nu met elkaar vanuit de hele wereld en voeren elke seconde miljarden dollars aan transacties uit, milliseconde nauwkeurigheid is nu onderdeel van zakelijk succes.

Computernetwerken kunnen bestaan ​​uit honderden en duizenden computers, servers en routers en terwijl ze allemaal een interne klok hebben, tenzij ze perfect kunnen worden gesynchroniseerd, kunnen zich talloze potentiële problemen voordoen.

Beveiligingsinbreuken, gegevensverlies, frequente crashes en storingen, fraude en geloofwaardigheid van klanten zijn allemaal potentiële gevaren van slechte computer-tijdsynchronisatie. Computers vertrouwen op tijd omdat het enige referentiepunt tussen gebeurtenissen en veel toepassingen en processen tijdafhankelijk is.

Zelfs discrepanties van enkele milliseconden tussen apparaten kunnen problemen veroorzaken, met name in de wereld van global finance, waar miljoenen binnen een seconde worden gewonnen of verloren. Om deze reden worden de meeste computernetwerken bestuurd door een tijdserver. Deze apparaten ontvangen een tijdsignaal van een atoomklok. Dit signaal wordt vervolgens naar elk apparaat op het netwerk gedistribueerd, zodat alle machines dezelfde tijd hebben.

De meeste synchronisatie-apparaten worden bestuurd door het computerprogramma NTP (Network Time Protocol). Deze software controleert regelmatig de klok van elk apparaat op drift (vertragen of versnellen vanaf de gewenste tijd) en corrigeert dit zodat de apparaten nooit van de gesynchroniseerde tijd afwijken.

Tijdsynchronisatie is nu een integraal onderdeel van netwerkbeheer. Netwerken die niet zijn gesynchroniseerd met UTC-tijd (Coordinated Universal Time) raken geïsoleerd; niet in staat om tijdgevoelige transacties te verwerken of veilig te communiceren met andere netwerken.

UTC-tijd is ontwikkeld om de hele wereld in staat te stellen te communiceren in een enkel tijdsbestek en het is gebaseerd op de tijd die wordt verteld door atoomklokken.

Om te synchroniseren met UTC-tijd maken veel netwerkbeheerders eenvoudig verbinding met een internettimingbron en gaan ervan uit dat ze een veilige bron van UTC-tijd ontvangen. Er zijn echter valkuilen en elk netwerk dat beveiliging nodig heeft, zou NOOIT internet als timingbron moeten gebruiken:

1. Om een ​​internettimingbron te gebruiken, moet een poort in de firewall worden doorgestuurd. Dit 'gat' om de timinginformatie door te laten, kan ook door iemand anders worden gebruikt.
2. NTP (Network Time Protocol) heeft een ingebouwde beveiligingsmaatregel genaamd authenticatie die ervoor zorgt dat een timingbron precies is wie het zegt, dit kan niet via internet worden gebruikt.
3. Internet timingbronnen zijn volledig onnauwkeurig. Een onderzoek door Nelson Minar van MIT (Massachusetts Institute of Technology) ontdekte dat minder dan de helft dicht genoeg bij UTC-tijd was om als betrouwbaar te worden beschreven (sommige met minuten en zelfs uren uit!).
4. Afstand over het internet kan zelfs een extreem nauwkeurige internettimingbron nutteloos maken, omdat de afstand tot de client vertraging kan veroorzaken.
5. Een toegewijde tijdserver zal een radio met GPS-timingsignalen gebruiken die kunnen worden gecontroleerd om de juistheid ervan te garanderen, beveiliging en wettelijke bescherming te bieden; bronnen voor internettiming kunnen dat niet.

Toegewijd NTP tijdservers bieden niet alleen meer bescherming en beveiliging dan internettijdbronnen. Ze bieden ook ongebreidelde nauwkeurigheid met zowel de GPS als tijd- en frequentie radio-uitzendingen (zoals MSF, DCF of WWVB) tot op enkele milliseconden UTC-tijd nauwkeurig.

GPS-tijd-servers zijn netwerktijdservers die een tijdsignaal ontvangen van het GPS-netwerk en dit verdelen over alle apparaten in een netwerk, waardoor het hele netwerk wordt gesynchroniseerd.

GPS is een ideale tijdbron omdat een GPS-signaal overal ter wereld beschikbaar is. GPS staat voor Global Positioning System, het GPS-netwerk is eigendom van het Amerikaanse leger en wordt bestuurd en gerund door de Amerikaanse luchtmacht (Space Wing). Het is echter sinds de late 1980 is opengesteld voor de burgerbevolking van de wereld als hulpmiddel om navigatie te helpen.

Het GPS-netwerk is eigenlijk een constellatie van 32-satellieten die rond de aarde draaien, ze geven eigenlijk geen positie-informatie (GPS-ontvangers doen dat) maar verzenden van hun ingebouwde atoomklokken een tijdsignaal.

Dit timingsignaal is wat wordt gebruikt om een ​​globale positie uit te werken door triangulatie van 3-4-tijdsignalen, een ontvanger kan uitrekenen hoe ver en daarom de positie van een satelliet is. In essentie is een satelliet voor wereldwijde positionering dus maar een ronddraaiende klok en het is deze informatie die wordt uitgezonden en kan worden opgepikt door een gps-tijdserver en worden verdeeld over een netwerk.

Hoewel strikt genomen de GPS-tijd niet hetzelfde is als de UTC-tijdschaal (gecoördineerde universele tijd), GPS-tijd-server converteert het tijdformaat automatisch naar UTC.

Een GPS-tijdserver kan ongebreidelde nauwkeurigheid bieden met netwerken die in staat zijn om de nauwkeurigheid binnen enkele milliseconden UTC te handhaven.