Atomuhren sind die ultimativen Zeitmessgeräte. Ihre Genauigkeit ist unglaublich, da eine Atomuhr nicht innerhalb einer Million Jahre um eine Sekunde abweichen wird, und wenn dies mit den nächstbesten Chronometern verglichen wird, wie der elektronischen Uhr, die in einer Woche um eine Sekunde abdriften kann, einer Atomuhr ist unglaublich präziser.

Atomuhren werden weltweit eingesetzt und sind das Herz vieler moderner Technologien, die eine Vielzahl von Anwendungen ermöglichen, die für uns selbstverständlich sind. Der Internethandel, die Satellitennavigation, die Flugsicherung und das internationale Bankgeschäft sind allesamt stark abhängige Branchen

Sie bestimmen auch die Zeitskala der Welt, UTC (Coordinated Universal Time), die durch eine Konstellation dieser Uhren wahrgehalten wird (obwohl UTC angepasst werden muss, um die Verlangsamung des Erdspins durch Hinzufügen von Schaltsekunden zu berücksichtigen).

Computernetzwerke müssen häufig synchron zu UTC ausgeführt werden. Diese Synchronisierung ist in Netzwerken wichtig, die zeitkritische Transaktionen durchführen oder ein hohes Maß an Sicherheit erfordern.

Ein Computernetzwerk ohne ausreichende Zeitsynchronisierung kann viele Probleme verursachen, einschließlich:

Datenverlust

• Schwierigkeiten beim Identifizieren und Protokollieren von Fehlern
• Erhöhtes Risiko von Sicherheitsverletzungen.
• Zeitempfindliche Transaktionen können nicht ausgeführt werden

Aus diesen Gründen müssen viele Computernetzwerke mit einer Quelle von UTC synchronisiert und so genau wie möglich gehalten werden. Und obwohl Atomuhren große, sperrige Geräte sind, die in den Begrenzungen der Physiklabore gehalten werden, ist es unglaublich einfach, sie als Quelle der Zeit zu benutzen.

Network Time Protocol (NTP) ist ein Software - Protokoll, das ausschließlich für die Synchronisation von Netzwerken und Computersystemen und unter Verwendung von a dedizierter NTP-Server Die Zeit von einer Atomuhr kann vom Zeitserver empfangen und mit NTP über das Netzwerk verteilt werden.

NTP-Server benutzen Funkfrequenzen und häufiger die GPS-Satellitensignale zum Empfang der Atomuhr-Zeitsignale, die dann über das Netzwerk verteilt werden, wobei NTP regelmäßig jedes Gerät abstimmt, um sicherzustellen, dass es so genau wie möglich ist.

Als Sie am Neujahrsabend zum Beginn des nächsten Jahres gezählt haben, haben Sie bei 10 oder 11 angefangen? Die meisten Nachtschwärmer hätten von zehn heruntergezählt, aber sie wären in diesem Jahr zu früh gewesen, da es im letzten Jahr eine zusätzliche Sekunde gab - die Schaltsekunde.

Schaltsekunden werden normalerweise einmal oder zweimal pro Jahr (normalerweise an Silvester und im Juni) eingefügt, um den globalen Zeitrahmen sicherzustellen UTC (Koordinierte Weltzeit) fällt mit dem astronomischen Tag zusammen.

Leap-Sekunden wurden seit der ersten Implementierung von UTC verwendet und sind ein direktes Ergebnis unserer Genauigkeit in der Zeitmessung. Das Problem ist, dass modern Atomuhren sind viel genauere Zeitmessgeräte als die Erde selbst. Es wurde bemerkt, als Atomuhren entwickelt wurden, dass die Länge eines Tages, der einmal genau 24-Stunden war, variiert wurde.

Die Schwankungen werden durch die Erdrotation verursacht, die durch die Schwerkraft und die Gezeitenkräfte der Erde beeinflusst wird. All diese Bewegungen verlangsamen die Rotation der Erde.

Diese Rotationsverlangsamung, die zwar nur geringfügig ist, aber nicht überprüft wird, würde bald in die astronomische Nacht abgleiten (wenn auch in mehreren Jahrtausenden).

Die Entscheidung, ob eine Leap Second benötigt wird, liegt im Aufgabenbereich des International Earth Rotation Service (IERS). Leap Seconds ist jedoch nicht bei jedermann beliebt und kann bei ihrer Einführung zu potenziellen Problemen führen.

UTC wird von verwendet NTP Zeitserver (Network Time Protocol) als Zeitreferenz zum Synchronisieren von Computernetzen und anderen Technologien und die Unterbrechung, die Leap Sekunden verursachen können, wird als nicht lästig erachtet.

Andere, wie Astronomen, sagen jedoch, dass das Studium des Himmels nahezu unmöglich wäre, wenn UTC nicht in Übereinstimmung mit dem astronomischen Tag gehalten würde.

Die letzte vor diesem eingegebene Schaltsekunde war in 2005, aber seit 23 wurden insgesamt 1972-Sekunden zu UTC hinzugefügt.

Egal wo wir auf der Welt sind, wir alle müssen die Zeit zu einem bestimmten Zeitpunkt am Tag kennen, aber während jeder Tag die gleiche Zeit lang dauert, egal wo auf der Erde du bist, wird die gleiche Zeitskala nicht global verwendet.

Die Unpraktikabilität von Australiern, die bei 17.00 aufwachen müssen, oder die in den USA, die bei 14.00 arbeiten müssen, schließen eine einzige Zeitskala aus, obwohl die Idee diskutiert wurde, als Greenwich der offizielle Nullmeridian genannt wurde (wo die Datenlinie offiziell ist) für die Welt einige 125 Jahren.

Während die Idee einer globalen Zeitskala aus den oben genannten Gründen abgelehnt wurde, wurde später entschieden, dass 24-Längslinien die Welt in verschiedene Zeitzonen aufteilen würden. Diese würden von GMT mit denen auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten ausgehen + 12 Stunden.

Bei den 1970 bedeutete ein Wachstum in der globalen Kommunikation jedoch, dass eine universelle Zeitskala endgültig angenommen wurde und immer noch viel verwendet wird, obwohl viele Leute noch nie davon gehört haben.

UTC, Coordinated Universal Time, basiert auf GMT (Greenwich Meantime), wird aber von einer Konstellation von Atomuhren gehalten. Es berücksichtigt auch Variationen in der Erdrotation mit zusätzlichen Sekunden, die als "Schaltsekunden" bekannt sind und einmal im Jahr zweimal hinzugefügt werden, um der Verlangsamung des Erddralls entgegenzuwirken, die durch Gravitations- und Gezeitenkräfte verursacht wird.

Während die meisten Menschen noch nie von UTC gehört haben oder direkt ihren Einfluss auf unser Leben in nicht zu verleugnenden Computernetzen genutzt haben, synchronisiert sich alles auf UTC NTP Zeitserver (Network Time Protocol).

Ohne diese Synchronisierung auf einen einzigen Zeitplan wären viele der Technologien und Anwendungen, die wir heute für selbstverständlich halten, unmöglich. Vom weltweiten Handel mit Aktien und Aktien bis hin zu Internet-Shopping, E-Mail und Social Networking wird alles nur dank UTC und der NTP Zeitserver.

Das DCF 77-Signal ist eine Langwellensendeübertragung bei 77 KHz von Frankfurt in Deutschland. DCF -77 wird von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt übertragen.

DCF-77 ist eine genaue Quelle der UTC-Zeit und wird von Atomuhren erzeugt, die ihre Genauigkeit sicherstellen. DCF-77 ist eine nützliche Zeitquelle, die in ganz Europa durch Technologien verwendet werden kann, die eine genaue Zeitreferenz benötigen.

Funkuhren und Netzwerk-Zeitserver Empfangen des Zeitsignals und im Fall von Zeitservern Verteilen dieses Zeitsignal über ein Computernetzwerk. Die meisten Computernetzwerke verwenden NTP, um das DCF 77-Zeitsignal zu verteilen.

Es gibt Vorteile, ein Signal wie DCF für die Zeitsynchronisation zu verwenden. DCF ist langwellig und daher anfällig für Störungen durch andere elektrische Geräte, aber sie können Gebäude durchdringen, die dem DCF - Signal einen Vorteil gegenüber der anderen allgemein verfügbaren UTC - Zeit bieten - GPS (Global Positioning System) -, die eine freie Sicht auf das Himmel, um Satellitenübertragungen zu empfangen.

Andere Langwellenfunksignale sind in anderen Ländern verfügbar, die DCF-77 ähnlich sind. In Großbritannien wird das MSF-60-Signal von NPL (National Physical Laboratory) aus Cumbria gesendet, während in den USA das NIST (National Institute of Standards and Time) das WVBB-Signal von Boulder, Colorado, überträgt.

NTP Zeitserver sind ein effizientes Verfahren, um diese Langwellenübertragungen zu empfangen und dann den Zeitcode als Synchronisationsquelle zu verwenden. NTP-Server kann DCF, MSF und WVBB empfangen und viele von ihnen können auch das GPS Signal empfangen.

Von den Anfängen der industriellen Revolution an, als die Eisenbahnlinien und der Telegraph über Zeitzonen gespannt waren, wurde deutlich, dass eine globale Zeitskala erforderlich war, die es ermöglichte, dieselbe Zeit zu nutzen, egal wo auf der Welt Sie sich befanden.

Der erste Versuch einer globalen Zeitskala war GMT - Greenwich in der Zwischenzeit. Dies basiert auf dem Greenwich Meridian, wo die Sonne direkt über 12 Mittag ist. GMT wurde gewählt, vor allem wegen des Einflusses des britischen Imperiums auf den Rest der Welt.

Andere Zeitskalen waren wie British Railway Time entwickelt worden, aber GMT war das erste Mal, dass ein wirklich globales Zeitsystem in der ganzen Welt verwendet wurde.

GMT blieb die globale Zeitskala in der ersten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts, obwohl die Menschen anfingen, sich als UT (Universal Time) zu bezeichnen.

Als jedoch Mitte des 20. Jahrhunderts Atomuhren entwickelt wurden, wurde schnell klar, dass GMT nicht genau genug war. Eine globale Zeitskala basierend auf der Zeit, die von Atomuhren erzählt wird, sollte diese neuen genauen Chronometer repräsentieren.

International Atomic Time (TAI) wurde für diesen Zweck entwickelt, aber Probleme bei der Verwendung von Atomuhren wurden bald offensichtlich.

Es wurde angenommen, dass die Umdrehung der Erde um ihre Achse genau 24-Stunden betrug. Aber dank Atomuhren wurde entdeckt, dass der Spin der Erde variiert und sich die 1970 verlangsamt haben. Diese Verlangsamung der Erdrotation musste berücksichtigt werden, sonst könnten sich die Diskrepanzen aufbauen und die Nacht würde sich langsam (wenn auch in vielen Jahrtausenden) fortsetzen.

Coordinated Universal Time wurde entwickelt, um dem entgegenzuwirken. Basierend auf TAI und GMT ermöglicht UTC die Verlangsamung der Erdrotation durch Hinzufügen von Schaltsekunden jedes Jahr oder zwei (und manchmal zweimal pro Jahr).

UTC ist jetzt eine wirklich globale Zeitskala und wird von Nationen und Technologien auf der ganzen Welt übernommen. Computernetzwerke werden über UTC mit synchronisiert Netzwerk-Zeitserver und sie benutzen das Protokoll NTP um die Genauigkeit zu gewährleisten.

Atomuhren sind ein Wunder im Vergleich zu anderen Formen von Zeitmessern. Es würde 100,000 Jahre dauern, bis eine Atomuhr eine Sekunde in der Zeit verliert, was besonders dann erschreckend ist, wenn man sie mit digitalen und mechanischen Uhren vergleicht, die an einem Tag so stark abweichen können.

Aber Atomuhren sind keine praktischen Ausrüstungsgegenstände im Büro oder zu Hause. Sie sind sperrig, teuer und erfordern Laborbedingungen, um effektiv arbeiten zu können. Die Verwendung einer Atomuhr ist aber gerade für atomare Zeitbeobachter einfach genug NIST (Nationales Institut für Standards und Zeit) und NPL (National Physical Laboratory) senden die Zeit, wie sie von ihren Atomuhren auf Kurzwellenradio erzählt wird.

NIST sendet sein Signal, bekannt als WWVB, aus Boulder, Colorado, und sendet es auf einer extrem niedrigen Frequenz (60,000 Hz). Die Funkwellen von der WWVB-Station können alle kontinentalen Vereinigten Staaten sowie einen Großteil von Kanada und Zentralamerika abdecken.

Das NPL-Signal wird in Cumbria im Vereinigten Königreich ausgestrahlt und auf ähnlichen Frequenzen übertragen. Dieses Signal, bekannt als MSF, ist in den meisten Teilen des Vereinigten Königreichs verfügbar, und ähnliche Systeme sind in anderen Ländern wie Deutschland, Japan und der Schweiz erhältlich.

Funkgesteuerte Atomuhren empfangen diese Langwellensignale und korrigieren sich selbst nach jeder Drift, die die Uhr erkennt. Computernetzwerke nutzen auch diese Signale der Atomuhren aus und verwenden das Protokoll NTP (Network Time Protocol) und dediziert NTP Zeitserver um Hunderte und Tausende von verschiedenen Computern zu synchronisieren.

Einer der weltweit am meisten genaue Atomuhren Deutsch: bio-pro.de/de/region/stern/magazin/...3/index.html. Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/...2/index.html Die Weltcup - Station soll dank einer von der französischen Weltraumbehörde unterzeichneten Vereinbarung in die Umlaufbahn gebracht und an die Internationale Raumstation ISS angeschlossen werden

Die Atomuhr von PHARAO soll an die ISS anknüpfen, um Einsteins Theorie relativ genauer zu testen und die Genauigkeit der koordinierten Weltzeit zu erhöhen (UTC) unter anderen geodätischen Experimenten.

PHARAO ist eine Cäsium-Atomuhr der nächsten Generation mit einer Genauigkeit, die jedem 300,000-Jahr weniger als eine Sekunde Drift entspricht. PHARAO wird von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) in 2013 gestartet.

Atomuhren sind die genauesten Zeitmessgeräte, die der Menschheit zur Verfügung stehen, aber sie sind anfällig für Änderungen der Anziehungskraft, wie von Einsteins Theorie vorhergesagt wird, da die Zeit selbst durch die Erdanziehungskraft beeinflusst wird. Indem diese akkurate Atomuhr in die Umlaufbahn gebracht wird, wird der Effekt der Erdanziehungskraft verringert, was es PHARAO ermöglicht, genauer zu sein als die erdbasierte Uhr.

Während Atomuhren sind nicht neu in der Umlaufbahn, wie viele Satelliten; Da das GPS-Netzwerk (Global Positioning System) Atomuhren enthält, wird PHARAO zu den genauesten Uhren gehören, die jemals ins All geschossen wurden, so dass es für eine viel detailliertere Analyse verwendet werden kann.

Atomuhren gibt es seit der 1960, aber ihre zunehmende Entwicklung hat den Weg für immer fortschrittlichere Technologien geebnet. Atomuhren sind die Grundlage vieler moderner Technologien, von der Satellitennavigation bis hin zur effektiven Kommunikation von Computernetzen auf der ganzen Welt.

Computernetzwerke Zeitsignale von Atomuhren empfangen via NTP Zeitserver (Network Time Protocol), das ein Computernetzwerk innerhalb weniger Millisekunden nach UTC genau synchronisieren kann.

Trotz der Tatsache, dass das derzeit bevorzugte Zeitprotokoll der meisten Netzwerke seit über zwanzig Jahren existiert, hat NTP (Network Time Protocol) eine gewisse Konkurrenz.

Gegenwärtig wird NTP verwendet, um Computernetzwerke zu synchronisieren Netzwerk-Zeitserver (NTP-Server). Gegenwärtig kann NTP ein Computernetzwerk auf einige Millisekunden synchronisieren.

Das Precision Time Protocol (PTP) oder IEEE 1588 wurde für lokale Systeme entwickelt, die eine sehr hohe Genauigkeit (bis in die Nanosekunde) erfordern. Gegenwärtig ist diese Art von Genauigkeit jenseits der Möglichkeiten von NTP.

PTP erfordert eine Master- und Slave-Beziehung im Netzwerk. Zur Synchronisierung von Geräten mit IEEE 1588 (PTP) ist ein zweistufiger Prozess erforderlich. Zuerst wird die Bestimmung, welches Gerät der Master ist, benötigt, dann werden die Offsets und natürlichen Netzwerkverzögerungen gemessen. PTP verwendet den Best Master Clock-Algorithmus (BMC), um festzustellen, welche Uhr im Netzwerk am genauesten ist und zum Master wird, während alle anderen Uhren zu Slaves werden und sich mit diesem Master synchronisieren.

IEEE (Institut für Elektro- und Elektronikingenieure) beschreibt IEEE 1588 oder (PTP) so, dass es "eine Nische füllt, die von keinem der beiden dominanten Protokolle NTP und GPS gut bedient wird". IEEE 1588 wurde für lokale Systeme entwickelt, die sehr hohe Genauigkeiten erfordern, die über NTP hinausgehen. Es ist auch für Anwendungen gedacht, die die Kosten eines GPS - Empfängers an jedem Knoten nicht tragen können oder für die GPS - Signale nicht zugänglich sind. "(Zitiert in Wikipedia )

PTP kann eine Genauigkeit von einigen Nanosekunden liefern, aber diese Art von Genauigkeit wird von den meisten Netzwerkbenutzern nicht benötigt. Die Zielanwendung von PTP scheint jedoch mobile Breitband- und andere Mobiltechnologien zu sein, da PTP die von ihm verwendete Tageszeitinformation unterstützt Reporting und Service Level Agreement Reporting Funktionen in Mobilfunknetzen.

Von Armbanduhren bis Atomuhren und NTP-ZeitserverDas Verständnis von Zeit ist für viele moderne Technologien wie Satellitennavigation und globale Kommunikation von entscheidender Bedeutung.

Von der Zeitdilatation bis hin zu den Auswirkungen der Schwerkraft auf die Zeit hat die Zeit viele seltsame und wunderbare Facetten, die Wissenschaftler erst zu verstehen und zu nutzen beginnen. Hier sind einige interessante, seltsame und ungewöhnliche Fakten über die Zeit:

• Die Zeit ist nicht vom Raum getrennt, die Zeit macht aus, was Einstein vierdimensionale Raumzeit nannte. Die Raumzeit kann durch die Schwerkraft verzerrt werden, was bedeutet, dass sich die Zeit verlangsamt, je größer der Einfluss der Gravitation ist. Dank an AtomuhrenDie Zeit auf der Erde kann in jedem nachfolgenden Zoll über der Erdoberfläche gemessen werden. Das bedeutet, dass alle Körperfüße jünger sind als ihr Kopf, da die Zeit langsamer verläuft, je tiefer man auf den Boden kommt.

• Die Zeit wird auch von der Geschwindigkeit beeinflusst. Die einzige Konstante im Universum ist die Lichtgeschwindigkeit (im Vakuum), die immer gleich ist. Aufgrund von Einsteins berühmten Relativitätstheorien wäre jeder, der mit Lichtgeschwindigkeit eine Reise zu einem Beobachter unternahm, die Tausende von Jahren gedauert hätte, innerhalb von Sekunden vergangen. Dies wird als Zeitdilatation bezeichnet.

• In der zeitgenössischen Physik gibt es nichts, was Zeitreisen sowohl vorwärts als auch rückwärts in der Zeit verbietet.

• Es gibt 86400 Sekunden an einem Tag, 600,000 an einer Woche, mehr als 2.6 Millionen an einem Monat und mehr als 31 Millionen an einem Jahr. Wenn du 70 Jahre alt bist, wirst du über 5.5 Milliarden Sekunden gelebt haben.

• Eine Nanosekunde ist eine Milliardstel Sekunde oder ungefähr die Zeit, die Licht benötigt, um über 1 Fuß (30 cm) zu wandern.

• Ein Tag ist niemals 24 Stunden lang. Die Rotation der Erde beschleunigt sich allmählich, was bedeutet, dass die globale Zeitskala UTC (koordinierte Weltzeit) ein oder zwei Mal pro Jahr Schaltsekunden haben muss. Diese Schaltsekunden werden automatisch bei jeder verwendeten Uhrzeitsynchronisation berücksichtigt NTP (Network Time Protocol) wie z dedizierte NTP-Zeitserver.

Zeitsynchronisation ist entscheidend für viele Anwendungen, die wir heutzutage im Internet durchführen; Internet-Banking, Online-Reservierung und sogar Online-Auktionen erfordern Netzwerk-Zeitsynchronisation.

Würden die Server nicht ausreichend synchronisiert, würden viele dieser Anwendungen unmöglich zu erreichen sein. Sitzplatzreservierungen könnten mehr als einmal verkauft werden, niedrigere Gebote könnten Internetauktionen gewinnen, und es wäre möglich, Ihnen zwei Mal das Lebensersparnis von der Bank zu entziehen, wenn sie keine angemessene Synchronisierung hätten (gut für Sie, nicht für die Bank).

Sogar Computernetzwerke, die vordergründig nicht auf zeitabhängige Transaktionen angewiesen sind, müssen ebenfalls angemessen synchronisiert werden, da es nahezu unmöglich ist, Fehler aufzuspüren oder das System vor bösartigen Angriffen zu schützen, wenn die Zeitstempel auf verschiedenen Maschinen im Netzwerk unterschiedlich sind .

Viele Organisationen entscheiden sich zu verwenden Internet-Zeitserver als Quelle von UTC (Coordinated Universal Time) - die Atomuhr kontrollierte globale Zeitskala. Obwohl es viele Sicherheitsprobleme gibt, wie zum Beispiel ein Loch in der Firewall zu lassen, um mit dem Zeitserver zu kommunizieren und keine Authentifizierung für das Zeitsynchronisationsprotokoll NTP (Network Time Protocol) zu haben.

Allerdings sagen viele Netzwerkadministratoren immer noch, Online-Zeitserver als UTC-Quelle zu verwenden, ungeachtet der Sicherheitsimplikationen, obwohl es auch andere Probleme geben sollte, die Administratoren beachten sollten. Im Internet gibt es zwei Arten von Zeitservern - Stratum 1 und Stratum 2. Stratum 1 Server erhalten ein Zeitsignal direkt von einer Atomuhr, Stratum 2 Server erhalten ein Zeitsignal von einem Stratum 1 Server. Die meisten Internet Stratum 1 Server sind geschlossen - für die meisten Administratoren nicht verfügbar und die Genauigkeit bei der Verwendung eines Stratum 2 Servers kann etwas eingeschränkt sein.

Für genaueste, sichere und präzise Timing-Informationen externe NTP-Zeitserver sind die besten Optionen, da es Stratum 1-Geräte sind, die Hunderte von Rechnern in einem Netzwerk zur exakt gleichen UTC-Zeit synchronisieren können.