Oscillatoren zijn essentieel geweest in de ontwikkeling van klokken en chronologie. Oscillatoren zijn slechts elektronische circuits die een repetitief elektronisch signaal produceren. Vaak worden kristallen zoals kwarts gebruikt om de frequentie van de oscillatie te stabiliseren,

Oscillatoren zijn de primaire technologie achter elektronische klokken. Digitale horloges en analoge klok met batterijvoeding worden allemaal bestuurd door een oscillerend circuit dat meestal een kwartskristal bevat.

En hoewel elektronische klokken vele malen nauwkeuriger zijn dan een mechanische klok, zal een kwartsoscillator elke week een seconde of twee afdrijven.

Atoomklokken natuurlijk zijn veel nauwkeuriger. Ze gebruiken echter nog steeds oscillatoren, meestal cesium of rubidium, maar ze doen dit in een hyperfijne toestand vaak bevroren in vloeibare stikstof of helium. Deze klokken in vergelijking met elektronische klokken zullen in geen miljoen jaar tijd met een seconde afdrijven (en met de modernere atoomklokken 100 miljoen jaar).

Om deze chronologische nauwkeurigheid te gebruiken een netwerktijdserver die gebruikt NTP (Network Time Protocol) kan worden gebruikt om volledige computernetwerken te synchroniseren. NTP-servers gebruik een tijdsignaal van een GPS- of langegolfradio die rechtstreeks van een atoomklok komt (in het geval van GPS wordt de tijd gegenereerd in een klok aan boord van de GPS-satelliet).

NTP-servers controleer deze bron van tijd voortdurend en pas vervolgens de apparaten in een netwerk aan om die tijd aan te passen. Tussen polls (ontvangst van de tijdbron) wordt door de tijdserver een standaardoscillator gebruikt om de tijd te houden. Normaal gesproken zijn deze oscillatoren kwarts maar omdat de tijdserver in regelmatige communicatie met de atoomklok elke minuut of twee zegt, is de normale drift van een kwartsoscillator geen probleem, omdat een paar minuten tussen peilingen niet tot een meetbare drift zou leiden.

Wordt vervolgd ...

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.

Een van de belangrijkste aspecten van netwerken is dat alle apparaten op de juiste tijd worden gesynchroniseerd. Niet correct netwerk tijd en gebrek aan synchronisatie kan grote schade toebrengen aan systeemprocessen en kan leiden tot onnoemelijke fouten en foutopsporing.

En er niet in slagen te verzekeren dat apparaten continu worden gecontroleerd om drift te voorkomen, kan ook leiden tot een gesynchroniseerd netwerk dat langzaam wordt gesynchroniseerd en leidt tot de bovengenoemde problemen.

Als u er echter voor zorgt dat een netwerk niet alleen de juiste tijd heeft maar dat die tijd niet afdrijft, wordt het tijdprotocol NTP bereikt.

Network Time Protocol (NTP) is niet het enige tijdsynchronisatieprotocol, maar het is verreweg het meest gebruikt. Het is een open source-protocol maar wordt voortdurend bijgewerkt door een grote gemeenschap van internettijdbewakers.

NTP is gebaseerd op een algoritme dat de juiste en meest nauwkeurige tijd uit een reeks bronnen kan berekenen. NTP maakt het mogelijk dat een enkele tijdsbron wordt gebruikt door een netwerk van honderden en duizenden machines en kan elke bron binnen enkele milliseconden accuraat houden tot die tijdbron.

De eenvoudigste manier om een ​​netwerk te synchroniseren met NTP is om een NTP tijdserver, Ook bekend als netwerktijdserver.

NTP-servers gebruiken een externe tijdsbron, hetzij van het GPS-netwerk (Global Positioning System), hetzij van uitzendingen van nationale fysica laboratoria zoals NIST in de VS of NPL in het Verenigd Koninkrijk.

Deze tijdsignalen worden gegenereerd door atoomklokken die vele malen nauwkeuriger zijn dan de klokken op computers en servers. NTP zal deze atoomkloktijd verdelen over alle apparaten in een netwerk, het zal dan elk apparaat blijven controleren om zeker te zijn dat er geen afwijking is en het apparaat te corrigeren als dat wel het geval is.

tijdsynchronisatie is cruciaal voor veel moderne toepassingen. Terwijl computernetwerken allemaal in perfecte tijd moeten werken om fouten te voorkomen en de veiligheid te waarborgen, vereisen andere systemen tijdsynchronisatie om juridische redenen.

Gemiddelde snelheidscamera's, verkeerslichtcamera's, CCTV, parkeermeters en alarmsystemen om er maar een paar te noemen, vereisen allemaal nauwkeurige tijdsynchronisatie niet alleen om de juiste werking van de systemen te waarborgen, maar ook om een ​​controleerbare en legale route te bieden voor gebruik bij vervolgingen.

Als u dit niet doet, kan het systeem volkomen nutteloos zijn, aangezien elke juridische zaak die rond de technologie is gebaseerd, bewijsbaar zou moeten zijn.

Een niet-gesynchroniseerd CCTV-netwerk zou bijvoorbeeld niet voor de rechtbank ontvankelijk zijn, een beklaagde zou gemakkelijk kunnen beweren dat een afbeelding van hen op een camera dit niet zou kunnen zijn, aangezien ze op dat moment niet in de buurt waren en tenzij het camerasysteem worden gecontroleerd en bewezen dat ze accuraat zijn, dan zou een redelijke twijfel leiden tot een eventuele zaak tegen de verdachte.

Om deze reden vereisen systemen zoals die hierboven genoemd een volledig controleerbare tijdsynchronisatie die buiten redelijke twijfel in een rechtsstelsel kan worden bewezen.

Een auditeerbaar systeem van tijdsynchronisatie is alleen mogelijk door een toegewezen systeem te gebruiken NTP tijdserver (Network Time Protocol). NTP-servers bieden niet alleen een nauwkeurige synchronisatiemethode die nauwkeurig is tot enkele milliseconden, ze bieden ook een volledig controlespoor dat niet kan worden betwist.

NTP-serversystemen gebruik het GPS-netwerk of gespecialiseerde radio-uitzendingen om de atoomkloktijd te ontvangen die zo nauwkeurig is dat de kans dat het zelfs maar een seconde uit is UTC-tijd (Universal Coordinated Time) is meer dan 3 miljard tot een die zelfs groter is dan de nauwkeurigheid van andere wettelijke bewijzen zoals DNA.

Het is van vitaal belang in moderne computernetwerken om ervoor te zorgen dat een computernetwerk tijd gesynchroniseerd is. Synchronisatie, niet alleen tussen verschillende machines op een netwerk, maar ook elk computernetwerk dat met andere netwerken communiceert, moet ook met hen worden gesynchroniseerd.

UTC (Coordinated Universal Time) is een wereldwijde tijdschaal waarmee netwerken aan andere zijden van de wereld samen kunnen worden gesynchroniseerd. Het synchroniseren van een netwerk met UTC is relatief eenvoudig dankzij NTP (Network Time Protocol) het softwareprotocol dat speciaal voor dit doel is ontworpen.

De meeste besturingssystemen, waaronder de nieuwste Microsoft-versie Windows 7, hebben een versie van NTP (vaak in een vereenvoudigde vorm die bekendstaat als SNTP), waarmee één enkele bron kan worden gebruikt om elke computer en elk apparaat in een netwerk te synchroniseren.

Het selecteren van een bron voor deze tijdreferentie is de enige echte moeilijkheid bij het synchroniseren van een netwerk. Er zijn drie hoofdlocaties waar UTC-tijd nauwkeurig kan worden ontvangen van:

Internettijd

Er zijn veel bronnen van internettijd en de nieuwste versie van Windows (Windows 7) wordt automatisch gesynchroniseerd met de tijdserver van Microsoft time.windows.com, dus als de internettijd voldoende is, hoeven gebruikers van Windows 7 hun instellingen niet te wijzigen. Voor computernetwerken waarbij beveiliging echter een probleem is, kunnen internettijdbronnen een systeem kwetsbaar maken omdat de tijd moet worden ontvangen via de firewall waardoor een UDP-poort wordt gedwongen open te blijven. Dit kan worden gebruikt door kwaadwillende gebruikers. Verder is er geen authenticatie met een internettijdbron zodat de tijdcode kan worden gekaapt voordat deze op uw netwerk arriveert.

GPS-tijd

Wereldwijd overal ter wereld beschikbaar, GPS biedt een 24-uur, 365 dagen-een-jaar bron van UTC-tijd. Extern geleverd aan de firewall via het GPS-satellietsignaal, tijdsynchronisatie met GPS is nauwkeurig en veilig.

Radio-uitzendingen

Meestal uitgezonden door nationale fysica laboratoria zoals NIST in de VS en het VK NPL, de tijdsignalen worden ontvangen via de lange golf en zijn ook extern van de firewall dus zijn veilig en nauwkeurig.

A dedicated NTP tijdserver kan zowel een radio- als een GPS-tijdsignaal ontvangen, wat nauwkeurigheid en veiligheid garandeert.

De tijd regelt ons leven en op de hoogte blijven ervan is van vitaal belang als we op tijd willen werken, thuis willen komen eten of onze favoriete shows van een avond willen bekijken.

Het is ook cruciaal voor computersystemen. Computers gebruiken tijd als een referentiepunt, inderdaad, tijd is het enige referentiepunt dat het kan gebruiken om onderscheid te maken tussen twee gebeurtenissen en het is van cruciaal belang dat computers die in netwerken werken, samen worden gesynchroniseerd.

Tijdsynchronisatie is wanneer alle computers die tegelijkertijd zijn verbonden, op hetzelfde moment worden uitgevoerd. tijdsynchronisatieis echter niet eenvoudig te implementeren, vooral omdat computers geen goede tijdbewakers zijn.

We zijn allemaal gewend aan de tijd die wordt weergegeven op de rechterbenedenhoek van onze computer desktops, maar deze keer wordt normaal gesproken gegenereerd door de ingebouwde kristaloscillator (normaal kwarts) op het moederbord.

Helaas zijn deze klokken aan boord gevoelig voor drift en kan een computerklok elke dag een seconde of wat verliezen. Hoewel dit misschien niet veel klinkt, kan het zich snel ophopen en met sommige netwerken bestaande uit honderden en zelfs duizenden machines, als ze allemaal verschillende tijden hebben, is het niet moeilijk je de consequenties voor te stellen; e-mails kunnen arriveren voordat ze worden verzonden, gegevens kunnen geen back-up maken, bestanden raken zoek en de netwerken zijn verwarrend en bijna onmogelijk te debuggen.

Om te zorgen voor synchronisatie in een netwerk, moeten alle apparaten verbinding maken met een enkele tijdsbron. NTP (Network Time Protocol) is speciaal voor dit doel ontworpen en kan een tijdbron distribueren naar alle apparaten en ervoor zorgen dat elke afwijking wordt verholpen.

Voor echte nauwkeurigheid zou de bron met één tijdbron een bron moeten zijn GMT (Coordinated Universal Time), een globale tijdschaal die wordt gebruikt over continenten en geen aandacht besteedt aan tijdzones, hierdoor kunnen netwerken aan weerszijden van de aarde worden gesynchroniseerd.

Een bron van UTC moet ook worden bestuurd door een atoomklok, omdat elke afwijking in de tijd zal betekenen dat uw netwerk niet synchroon loopt met UTC. Verreweg de eenvoudigste, meest efficiënte, veilige, nauwkeurige en betrouwbare methode voor het ontvangen van een atoomklokbron van UTC is het gebruik van a dedicated NTP tijdserver. NTP-servers ontvangen de UTC-tijd van ofwel het GPS-netwerk (Global Positioning System) of van radio-uitzending uitgezonden door nationale fysica laboratoria zoals NIST or NPL.

Voor degenen onder ons die in Groot-Brittannië wonen, zal de CCTV-camera (closed-circuit TV) een bekende plek zijn in de winkelstraten. Er zijn meer dan vier miljoen camera's in gebruik op de Britse eilanden, waarbij elke grote stad wordt gemonitord door door de staat gefinancierde camera's die de Britse belastingbetaler meer dan £ 200 miljoen ($ 400 miljoen) heeft gekost.

De redenen voor het gebruik van dergelijke uitgebreide surveillance zijn altijd al verklaard om criminaliteit te voorkomen en op te sporen. Critici beweren echter dat er weinig aanwijzingen zijn dat CCTV-camera's iets hebben gedaan om de straatcrisis in de straten van het VK te deuken en dat het geld beter besteed kan worden.

Een van de problemen van CCTV is dat in veel steden zowel camera's worden bestuurd door gemeenteraden als privégestuurde camera's. Als het gaat om opsporing van misdrijven, moet de politie vaak zoveel mogelijk bewijsmateriaal verzamelen, wat vaak betekent dat de verschillende door de overheid gecontroleerde CCTV-camera's moeten worden gecombineerd met de particulier gecontroleerde systemen.

Veel lokale autoriteiten synchroniseren hun CCTV-camera's met elkaar, maar als de politie afbeeldingen van een naburig stadje of van een privécamera moet krijgen, worden deze mogelijk helemaal niet gesynchroniseerd, of zo ja, volledig gesynchroniseerd naar een andere tijd.

Dit is waar CCTV valt in de strijd tegen criminaliteit. Stelt u zich eens voor dat een verdachte crimineel wordt gespot op een CCTV-camera die een criminele handeling begaat. De tijd op de camera zou 11.05pm kunnen zeggen, maar wat als de politie de verdachtenbewegingen in een stad volgt en beelden gebruikt van een privé-camera of van andere stadsdelen en terwijl de CCTV-camera die de verdachte op heterdaad heeft betrapt 11.05 kan zeggen, de andere camera kon de verdachte enkele minuten later alleen de tijd vinden om nog eerder te zijn. Je kunt je voorstellen dat een goede advocaat van de verdediging hiervan ten volle profiteert.

Om zeker te zijn van hun waarde in de strijd tegen criminaliteit, is het absoluut noodzakelijk dat CCTV-camera's zijn tijd gesynchroniseerd met behulp van een netwerktijdserver. Deze tijden servers zorgen ervoor dat elk apparaat (in dit geval camera) exact hetzelfde draait. Maar hoe zorgen we ervoor dat alle camera's met dezelfde tijdsbron worden gesynchroniseerd. Gelukkig is een wereldwijde tijdbron bekend als GMT (gecoördineerde universele tijd) is ontwikkeld voor dit exacte doel. UTC is wat over computernetwerken, luchtverkeersleiding en andere tijdgevoelige technologieën regeert.

Een CCTV-camera met behulp van een NTP-server dat ontvangt een UTC-tijdbron van een atoomklok zal niet alleen accuraat zijn, maar de tijd die op de apparaten wordt verteld, is tijdens de rechtbank bewijsbaar en nauwkeurig tot een duizendste van een seconde (milliseconde).