Atoomklokken zijn een wonder in vergelijking met andere vormen van tijdwaarnemers. Het zou 100,000-jaren overnemen voor een atoomklok om een ​​seconde in de tijd kwijt te raken, wat vooral ontzagwekkend is wanneer je het vergelijkt met digitale en mechanische klokken die op een dag zoveel kunnen afdrijven.

Maar atoomklokken zijn geen praktische apparaten om op kantoor of thuis te hebben. Ze zijn omvangrijk, duur en vereisen laboratoriumomstandigheden om effectief te kunnen werken. Maar gebruik maken van een atoomklok is eenvoudig genoeg, vooral als atoomtijdwachters het leuk vinden NIST (National Institute of Standards and Time) en NPL (National Physical Laboratory) zenden de tijd uit zoals verteld door hun atoomklokken op korte golfradio.

NIST verzendt zijn signaal, bekend als WWVB uit Boulder, Colorado en wordt uitgezonden op een extreem lage frequentie (60,000 Hz). De radiogolven van het WWVB-station kunnen alle continentale Verenigde Staten omvatten, plus een groot deel van Canada en Midden-Amerika.

Het NPL-signaal wordt uitgezonden in Cumbria in het Verenigd Koninkrijk en wordt via soortgelijke frequenties verzonden. Dit signaal, dat bekend staat als MSF, is overal in het VK beschikbaar en vergelijkbare systemen zijn beschikbaar in andere landen, zoals Duitsland, Japan en Zwitserland.

Radiogestuurde atoomklokken ontvangen deze langegolfsignalen en corrigeren zichzelf volgens elke afwijking die de klok detecteert. Computernetwerken maken ook gebruik van deze atoomkloksignalen en maken gebruik van het protocol NTP (Network Time Protocol) en dedicated NTP tijdservers om honderden en duizenden verschillende computers te synchroniseren.

Hoewel er verschillende protocollen beschikbaar zijn voor tijdsynchronisatie, wordt het grootste deel van de netwerktijd gesynchroniseerd met een van beide NTP of SNTP.

Network Time Protocol (NTP) en Simple Network Time Protocol (SNTP) bestaan ​​al sinds het begin van het internet (en in het geval van NTP enkele jaren van tevoren) en zijn verreweg de meest populaire en wijdverspreide tijdssynchronisatieprotocollen.

Het verschil tussen de twee is echter klein en bepaalt welk protocol het beste is voor een ntp tijd server of een bepaalde tijdsynchronisatietoepassing kan lastig zijn.

Zoals zijn naam suggereert, SNTP is een vereenvoudigde versie van Network Time Protocol, maar de vraag wordt vaak gesteld: 'wat is precies het verschil?'

Het belangrijkste verschil tussen de twee versies van het protocol is het gebruikte algoritme. NTP's algoritme kan meerdere referentieklokken opvragen en berekenen wat het meest accuraat is.

SNTP-gebruik voor apparaten met lage verwerkingssnelheid - het is geschikt voor minder krachtige machines en vereist niet de hoge nauwkeurigheid van NTP. NTP kan ook elke offset en jitter controleren (kleine variaties in de golfvorm als gevolg van schommelingen in de voedingsspanning, mechanische trillingen of andere bronnen), terwijl SNTP dat niet doet.

Een ander groot verschil zit hem in de manier waarop de twee protocollen zich aanpassen aan eventuele drift in netwerkapparaten. NTP versnelt of vertraagt ​​een systeemklok om overeen te komen met de tijd van de referentieklok die in de NTP-server (zwenken) terwijl SNTP eenvoudig de systeemklok vooruit of achteruit zal stappen.

Deze stap van de systeemtijd kan potentiële problemen met tijdgevoelige toepassingen veroorzaken, vooral van de stap die vrij groot is.

NTP wordt gebruikt wanneer nauwkeurigheid belangrijk is en wanneer tijdkritieke applicaties afhankelijk zijn van het netwerk. Het complexe algoritme is echter niet geschikt voor eenvoudige machines of apparaten met minder krachtige processors. SNTP is daarentegen het meest geschikt voor deze eenvoudigere apparaten omdat het minder computerbronnen in beslag neemt, maar het is niet geschikt voor elk apparaat waar nauwkeurigheid van cruciaal belang is of wanneer tijdkritieke applicaties afhankelijk zijn van het netwerk.

Sourcing van de juiste tijd voor netwerksynchronisatie is alleen mogelijk dankzij atoomklokken. In vergelijking met standaard timing-apparaten en atoomklok is miljoenen keer nauwkeuriger met de nieuwste ontwerpen die binnen een seconde nauwkeurige tijd leveren in een 100,000-jaar.

Atoomklokken gebruiken de onveranderlijke resonantie van atomen tijdens verschillende energietoestanden om de tijd te meten, wat een atoomtik oplevert die bijna 9 miljard keer per seconde optreedt in het geval van het cesiumatoom. In feite is de resonantie van cesium nu de officiële definitie van een tweede die door het internationale systeem van eenheid is aangenomen (SI).

Atoomklokken zijn de basisklokken die voor de internationale tijd worden gebruikt, GMT (Coordinated Universal Time). En ze bieden ook de basis voor NTP-servers om computernetwerken en tijdgevoelige technologieën te synchroniseren, zoals die worden gebruikt door luchtverkeersleiding en andere tijdgevoelige toepassingen op hoog niveau.

Het vinden van een atoomklokbron van UTC is een eenvoudige procedure. Vooral met de aanwezigheid van online tijdbronnen zoals die van Microsoft en de Nationaal Instituut voor Normen en tijd (windows.time.com en nist.time.gov).

Echter deze NTP-servers zijn wat bekend staat als stratum 2-apparaten, wat betekent dat ze verbonden zijn met een ander apparaat dat op zijn beurt de tijd krijgt van een atoomklok (met andere woorden een tweedehands bron van UTC).

Hoewel de nauwkeurigheid van deze stratum 2-servers onbetwistbaar is, kan dit worden beïnvloed door de afstand die de client heeft van de tijdservers, ze bevinden zich ook buiten de firewall, wat betekent dat voor communicatie met een online tijdserver een open UDP (User Datagram Protocol) vereist is poort om de communicatie mogelijk te maken.

Dit kan kwetsbaarheden in het netwerk veroorzaken en wordt daarom niet gebruikt in een systeem dat volledige beveiliging vereist. Een veiligere (en betrouwbare) methode om UTC te ontvangen, is om een ​​speciale te gebruiken NTP tijdserver. Deze tijdsynchronisatie-apparaten ontvangen de tijd direct van atoomklokken die ofwel lang worden uitgezonden door plaatsen zoals NIST of NPL (Nationaal Fysisch Laboratorium - VK). Als alternatief kan UTC worden afgeleid van het GPS-signaal uitgezonden door de constellatie van satellieten in het GPS-netwerk (Global Positioning System).

Een van 's werelds meesten nauwkeurige atoomklokken wordt in een baan om de aarde gelanceerd en gekoppeld aan het International Space Station (ISS) dankzij een overeenkomst ondertekend door het Franse ruimteagentschap.

De atoomklok FARAO (Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite) moet aan het ISS worden bevestigd in een poging nauwkeuriger de Einsteins theorie van zowel relatief als vergroting van de nauwkeurigheid van Coordinated Universal Time te testen (GMT) onder andere geodesie-experimenten.

PHARAO is een cesium-atoomklok van de volgende generatie met een nauwkeurigheid die overeenkomt met minder dan een drift per 300,000-jaar. PHARAO wordt gelanceerd door het European Space Agency (ESA) in 2013.

Atoomklokken zijn de meest nauwkeurige tijdregistratie-instrumenten die beschikbaar zijn voor de mensheid, maar ze zijn vatbaar voor veranderingen in zwaartekracht, zoals voorspeld door Einsteins theorie, omdat de tijd zelf wordt geteisterd door de aantrekkingskracht van de aarde. Door deze nauwkeurige atoomklok in een baan om de aarde te plaatsen, wordt het effect van de zwaartekracht van de aarde verminderd, waardoor FARAO nauwkeuriger kan zijn dan op de aarde gebaseerde klok.

Terwijl atoomklokken zijn niet nieuw in een baan, zoals veel satellieten; inclusief het GPS-netwerk (Global Positioning System) bevatten atoomklokken, maar FARAO zal een van de nauwkeurigste klokken zijn die ooit in de ruimte zijn geïntroduceerd, waardoor het voor veel meer gedetailleerde analyse kan worden gebruikt.

Atoomklokken bestaan ​​al sinds de 1960's maar hun toenemende ontwikkeling heeft de weg geëffend voor meer en meer geavanceerde technologieën. Atoomklokken vormen de basis van vele moderne technologieën, van satellietnavigatie tot computernetwerken om effectief over de hele wereld te communiceren.

Computer netwerken ontvang tijdsignalen van atoomklokken via NTP tijdservers (Network Time Protocol) waarmee een computernetwerk nauwkeurig kan worden gesynchroniseerd binnen enkele milliseconden UTC.

We zouden ons leven niet zonder kunnen leven. Ze beïnvloeden bijna elk aspect van ons dagelijks leven en veel van de technologieën die we in de wereld van vandaag als vanzelfsprekend beschouwen, kunnen gewoon niet zonder hen. Als u dit artikel op internet leest, is er namelijk een kans dat u er nu een gebruikt.

Zonder het te weten regeren atoomklokken we allemaal. Van het internet; naar mobiele telefoonnetwerken en satellietnavigatie, zonder atoomklokken, zou geen van deze technologieën mogelijk zijn.

Atoomklokken beheersen alle computernetwerken met behulp van het protocol NTP (netwerktijdprotocol) en netwerk tijdservers, computer systemen over de hele wereld blijven in perfecte synchronisatie.

En dat zullen ze nog vele miljoenen jaren blijven doen, omdat atoomklokken zo accuraat zijn dat ze de tijd tot binnen een seconde kunnen aanhouden voor meer dan 100 miljoen jaar. Echter, atoomklokken kan nog nauwkeuriger worden gemaakt en een Frans team van wetenschappers is van plan om precies dat te doen door een atoomklok in de ruimte te lanceren.

Atoomklokken zijn beperkt tot hun nauwkeurigheid op aarde vanwege de effecten van de zwaartekracht van de planeet op tijd zelf; zoals Einstein suggereerde dat de tijd zelf wordt vervormd door de zwaartekracht en dit kromtrekken vertraagt ​​de tijd op aarde.

Een nieuw type atoomklok met de naam PHARAO (Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbit) moet echter aan boord van het ISS (internationaal ruimtestation) worden geplaatst, buiten het bereik van de ergste effecten van de zwaartekracht van de aarde.

Dit nieuwe type atoomklok zorgt voor hyper nauwkeurige synchronisatie met andere atoomklokken, hier op aarde (die in feite synchronisatie zal maken naar een NTP-server zelfs nauwkeuriger).

Pharao zal naar verwachting elke 300 miljoen jaar een nauwkeurigheid bereiken van ongeveer één seconde en zal verdere vooruitgang in tijd afhankelijke technologieën mogelijk maken.

Windows 7 is de nieuwste versie van de Microsoft-besturingssysteemfamilie. In navolging van de veel verguisde Windows Vista, heeft Windows 7 een veel warmere ontvangst van critici en consumenten.

Tijdsynchronisatie op Windows 7 is extreem eenvoudig als het protocol NTP (Network Time Protocol) is ingebouwd in Windows 7 en het besturingssysteem synchroniseert automatisch de klok van de computer door verbinding te maken met de Microsoft time service time.windows.com.

Dit is handig voor veel thuisgebruikers, maar de synchronisatie via internet is om de volgende reden niet veilig genoeg voor een computernetwerk:

Om verbinding te maken met een internettijdbron zoals time.windows.com, moet er een bericht in de firewall worden opengelaten. Zoals met elke open poort in een netwerkfirewall, kan dit worden gebruikt als een punt van binnenkomst door een kwaadwillende gebruiker of een kwaadaardige software.

De tijdsynchronisatiefaciliteit in Windows 7 kan worden uitgeschakeld en is vrij eenvoudig te doen door het dialoogvenster voor tijd en datum te openen en het selectievakje voor synchronisatie uit te schakelen.

Tijdsynchronisatie op een netwerk is echter essentieel, dus als de internettijdservice is uitgeschakeld, moet deze worden vervangen door een veilige en nauwkeurige tijdsbron.

Veruit de beste manier om dit te doen is om een ​​tijdbron te gebruiken die extern is van het netwerk (en de firewall).

De eenvoudigste, veiligste en meest accurate manier om een ​​Windows 7-netwerk te synchroniseren, is om een ​​speciaal daarvoor bestemd systeem te gebruiken NTP-server. Deze apparaten gebruiken een tijdreferentie van een radiofrequentie (meestal verspreid door nationale fysica laboratoria zoals de NPL van Groot-Brittannië en Amerika's NIST) of van het GPS-satellietnetwerk.

Omdat beide bronnen afkomstig zijn van atoomklokbronnen, zijn ze ook ongelooflijk nauwkeurig en kan een Windows 7-netwerk dat uit honderden machines bestaat binnen enkele milliseconden van de tijdschaal UTC (Coordinated Universal Time) worden gesynchroniseerd door er slechts één te gebruiken NTP tijdserver.

Tijdsynchronisatie kan hoofdpijn zijn voor veel netwerkbeheerders die voor het eerst een netwerk proberen te synchroniseren. Er zijn veel valkuilen die een onbewuste netwerkbeheerder kan tegenkomen wanneer hij probeert elke machine in een netwerk tegelijkertijd te laten synchroniseren.

Het eerste probleem dat veel netwerkbeheerders maken, is de selectie van de tijdsbron. GMT (Coordinated Universal Time) is een wereldwijde tijdschaal en wordt overal ter wereld als basis voor gebruikt Tijdsynchronisatie omdat het niet afhankelijk is van tijdzones waardoor de wereldwijde gemeenschap zich op één tijdschaal kan baseren.

UTC wordt ook bestuurd door een constellatie van atoomklokken die de nauwkeurigheid ervan waarborgt; het wordt echter regelmatig aangepast om ervoor te zorgen dat het overeenkomt met de gemiddelde zonnetijd door toevoeging van schrikkelseconden die worden toegevoegd om de natuurlijke vertraging van de rotatie van de aarde tegen te gaan.

UTC is direct beschikbaar als tijdreferentie uit een aantal bronnen. Het internet is een populaire locatie om een ​​UTC-tijdbron te ontvangen. Een internettijdbron bevindt zich echter via de netwerkfirewall en beveiligingsproblemen kunnen ontstaan ​​doordat de UDP-poort open moet blijven om de tijdverzoeken te ontvangen.

Internettijdbronnen kunnen ook onnauwkeurig zijn en omdat het eigen beveiligingssysteem van NTP dat bekendstaat als NTP-authenticatie niet via internet kan werken, kunnen zich nog andere beveiligingsproblemen voordoen.

Een veel betere oplossing voor het verkrijgen van een bron van UTC is het gebruik van het Global Positioning System (GPS) of de lange golf radio-uitzendingen die worden uitgezonden door verschillende nationale fysica laboratoria zoals NIST in de VS en het VK NPL.

Toegewijd NTP tijdservers kan deze beveiligde en geauthenticeerde signalen ontvangen en deze vervolgens tussen alle apparaten in een netwerk distribueren.

Satellietnavigatiesystemen of satellietnavigatiesystemen hebben de manier veranderd waarop we onze weg op de hoge wegen navigeren. Voorbij zijn de dagen dat reizigers een handschoenendoos vol met kaarten moesten hebben en ook verdwenen is de noodzaak om te stoppen en een lokaal om een ​​routebeschrijving te vragen.

Satellietnavigatie betekent dat we nu van punt A naar punt B gaan, ervan overtuigd dat onze systemen ons daarheen zullen brengen en dat satellietnavigatiesystemen niet onzinnig zijn (we moeten allemaal de verhalen hebben gelezen van mensen die over kliffen en rivieren rijden), heeft zeker een revolutie teweeggebracht in onze wayfinding.

Momenteel is er slechts één Global Navigational Satellite System (GNSS), het Amerikaanse Global Positioning System (Global Positioning System).GPS). Hoewel een rivaliserend Europees systeem (Galileo) ergens na 2012 online zal gaan en er een Russisch (GLONASS) en een Chinees (COMPASS) systeem wordt ontwikkeld.

Al deze GNSS-netwerken zullen echter werken met dezelfde technologie als die wordt gebruikt door GPS, en in feite zouden de huidige GPS-systemen in staat moeten zijn om deze toekomstige systemen zonder veel wijzigingen te gebruiken.

Het GPS-systeem is eigenlijk een constellatie van satellieten (momenteel zijn er 27). Deze satellieten bevatten elk aan boord van een atoomklok (in werkelijkheid zijn er twee op de meeste GPS-satellieten, maar voor het doel van deze uitleg hoeft er maar één te worden overwogen). De signalen die worden verzonden vanaf de GPS-satelliet bevatten verschillende stukjes informatie die als een geheel getal zijn verzonden:

* De tijd dat het bericht werd verzonden

* De orbitale positie van de satelliet (bekend als de ephemeris)

* De algemene systeemgezondheid en banen van de andere GPS-satellieten (bekend als de almanak)

Een ontvanger voor satellietnavigatie, zoals die op het dashboard van uw auto wordt gevonden, ontvangt deze informatie en het gebruik van de timinginformatie bepaalt de exacte afstand van de ontvanger tot de satelliet. Door het gebruik van drie of meer van deze signalen kan de exacte positie worden trianguleerbaar (vier signalen zijn eigenlijk vereist, aangezien de hoogte boven zeeniveau ook moet worden uitgewerkt).

Omdat de triangulatie uitwerkt wanneer het tijdsignaal werd verzonden en hoe lang het duurde om bij de ontvanger aan te komen, moeten de signalen ongelooflijk nauwkeurig zijn. Zelfs een seconde van de onnauwkeurigheid zou de navigatie-informatie kunnen zien, maar duizenden kilometers als licht, en daarom radiosignalen, kunnen bijna elke 300,000 km afleggen.

Op dit moment kan het GPS-satellietnetwerk binnen 5-meters navigatie-nauwkeurigheid bieden, wat laat zien hoe nauwkeurige atoomklokken kan zijn.

Het lijkt erop dat bijna elk dashboard van een auto een GPS-ontvanger op de top heeft. Ze zijn ongelooflijk populair geworden als een hulpmiddel bij het navigeren en veel mensen vertrouwen er alleen op om zich een weg door het wegennet te banen.

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. Global Positioning System bestaat al een aantal jaren, maar werd oorspronkelijk ontworpen en gebouwd voor Amerikaanse militaire toepassingen, maar werd uitgebreid voor civiel gebruik na een luchtvaartramp.

Hoewel het ongelooflijk handig en handig is, is het GPS-systeem relatief eenvoudig in gebruik. De navigatie werkt met een constellatie van 30 of zo-satellieten (er zijn er nog veel meer die een baan hebben maar niet langer operationeel zijn).

De signalen die door de satellieten worden verzonden, bevatten drie soorten informatie die door de navigatiesystemen in onze auto's worden ontvangen.

Die informatie omvat:

* De tijd dat het bericht werd verzonden

* De orbitale positie van de satelliet (bekend als de ephemeris)

* De algemene systeemgezondheid en banen van de andere GPS-satellieten (bekend als de almanak)

De manier waarop de navigatie-informatie wordt uitgewerkt, is door de informatie van vier satellieten te gebruiken. De tijd dat de signalen elk van de satellieten verlaten, wordt door de satellietontvanger opgenomen en de afstand tot elke satelliet wordt vervolgens met deze informatie berekend. Door de informatie van vier satellieten te gebruiken, kan precies worden bepaald waar de satellietontvanger zich bevindt, dit proces staat bekend als triangulatie.

Echter, uitwerken precies waar je bent in de wereld vertrouwt op volledige nauwkeurigheid in de tijdsignalen die worden uitgezonden door de satellieten. Omdat signalen zoals de GPS met de snelheid van het licht reizen (ongeveer 300,000 km per seconde door een vacuüm), zou zelfs een onnauwkeurigheid van een seconde de plaatsbepalingsinformatie kunnen zien met 300-kilometers! Momenteel is het GPS-systeem tot op vijf meter nauwkeurig, wat aantoont hoe nauwkeurig de timinginformatie van de satellieten is.

Deze hoge mate van nauwkeurigheid is mogelijk omdat elke GPS-satelliet atomaire klokken bevat. Atoomklokken zijn ongelooflijk accuraat en vertrouwen op de niet-aflatende oscillaties van atomen om de tijd te houden - in feite zal elke GPS-satelliet meer dan een miljoen jaar lopen voordat deze met een snelheid van een seconde zal afdrijven (in vergelijking met het gemiddelde elektronische horloge dat met een seconde zal afdrijven in een week of twee)

Vanwege deze hoge mate van nauwkeurigheid kunnen de atoomklokken aan boord van GPS-satellieten worden gebruikt als een bron van nauwkeurige tijd voor de synchronisatie van computernetwerken en andere apparaten die synchronisatie vereisen.

Het ontvangen van dit tijdsignaal vereist het gebruik van een NTP GPS-server die synchroniseert met de satelliet en de tijd distribueert naar alle apparaten in een netwerk.

Windows 7, het nieuwste besturingssysteem van Microsoft is ook hun eerste besturingssysteem dat de pc-klok automatisch synchroniseert met een internetbron van UTC-tijd (Coordinated Universal Time). Vanaf het moment dat een Windows 7-computer is ingeschakeld en is verbonden met internet, vraagt ​​het om tijdsignalen van de Microsoft-tijdservice: time.windows.com.

Hoewel dit voor veel thuisgebruikers hen de moeite zal besparen om hun klok in te stellen en te corrigeren wanneer deze afwijkt, voor zakelijke gebruikers kan het problematisch zijn omdat internettijdbronnen niet veilig zijn en het ontvangen van een tijdbron via de UDP-poort op de firewall kan leiden tot beveiligingsinbreuken en als internettijdbronnen kunnen niet worden geverifieerd door NTP (Network Time Protocol) de signalen kunnen worden gekaapt door kwaadwillende gebruikers.

Deze internettijdbron kan worden gedeactiveerd door het dialoogvenster klok en datum te openen en het tabblad Internettijd te openen, op de knop 'Wijzigen' te klikken en het vinkje bij 'Synchroniseer met een internettijdserver<optie. '

Hoewel hierdoor niet zeker is dat er geen ongewenst verkeer door uw firewall komt, betekent dit ook dat de Windows 7-machine niet wordt gesynchroniseerd met UTC en dat de tijdwaarneming afhankelijk is van de klok op het moederbord, die uiteindelijk zal afdrijven.

Om een ​​netwerk van Windows 7-machines te synchroniseren met een nauwkeurige en veilige UTC-bron, is de meest praktische en eenvoudigste oplossing om een dedicated NTP tijdserver. Deze maken rechtstreeks verbinding met een router of switch en maken het veilig ontvangen van een atoomkloktijdbron mogelijk.

NTP tijdservers gebruik het uiterst nauwkeurige en veilige GPS-signaal (Global Positioning System) dat overal ter wereld beschikbaar is of meer gelokaliseerde langegolfradiosignalen uitgezonden door verschillende nationale fysica laboratoria zoals NIST en NPL.