Decir el tiempo no es tan sencillo como la mayoría de la gente piensa. De hecho, la misma pregunta, '¿qué hora es?' es una pregunta que incluso la ciencia moderna puede dejar de responder. El tiempo, según Einstein, es relativo; se trata de cambios pasados ​​para diferentes observadores, afectados por factores tales como la velocidad y la gravedad.

Incluso cuando todos vivimos en el mismo planeta y experimentamos el paso del tiempo de una manera similar, decir la hora puede ser cada vez más difícil. Desde entonces, se ha descubierto que nuestro método original de utilizar la rotación de la Tierra es inexacto, ya que la gravedad de la Luna hace que algunos días sean más largos que 24 horas y unos pocos sean más cortos. De hecho, cuando los primeros dinosaurios vagaban por la Tierra, ¡un día solo duraba 22 horas!

Si bien los relojes mecánicos y electrónicos nos han proporcionado cierta precisión, nuestras modernas tecnologías han requerido mediciones de tiempo mucho más precisas. El GPS, el comercio por Internet y el control del tráfico aéreo son solo tres sectores en los que el segundo momento es increíblemente importante.

Entonces, ¿cómo hacemos un seguimiento del tiempo? Usar la rotación de la Tierra ha demostrado ser poco fiable, mientras que los osciladores eléctricos (relojes de cuarzo) y los relojes mecánicos solo son precisos uno o dos por día. Desafortunadamente para muchas de nuestras tecnologías, una segunda inexactitud puede ser demasiado larga. En la navegación por satélite, la luz puede viajar 300,000 km en poco más de un segundo, lo que hace que la unidad promedio de navegación por satélite sea inútil si hubiera un segundo de imprecisión.

La solución para encontrar un método preciso para medir el tiempo ha sido examinar la muy pequeña mecánica cuántica. La mecánica cuántica es el estudio del átomo y sus propiedades y cómo interactúan. Se descubrió que los electrones, las pequeñas partículas que orbitan alrededor de los átomos, cambiaron la ruta en la que orbitan y liberaron una cantidad precisa de energía cuando lo hacen.

En el caso del átomo de cesio, esto ocurre casi nueve mil millones de veces por segundo y este número nunca se altera y, por lo tanto, se puede utilizar como un método ultra confiable para hacer un seguimiento del tiempo. Los átomos de cesio son dinámicos y, de hecho, el segundo ahora se define como algo más de 9 mil millones de ciclos de radiación del átomo de cesio.

Los relojes atómicos son la base de muchas de nuestras tecnologías. Toda la economía global depende de ellos con el tiempo transmitido por Servidores de tiempo NTP en redes informáticas o transmitidas por satélites GPS; asegurando que todo el mundo mantenga el mismo tiempo, preciso y estable.

Una escala de tiempo global oficial, el Tiempo Universal Coordinado (UTC) se ha desarrollado gracias a los relojes atómicos que permiten que todo el mundo corra al mismo tiempo dentro de unas pocas milésimas de segundo.

A hora del servidor es una herramienta de oficina común, pero ¿para qué sirve?

Todos estamos acostumbrados a tener un horario diferente al del resto del mundo. Cuando América se está despertando, Honk Kong se va a la cama y es por eso que el mundo está dividido en zonas horarias. Incluso en la misma zona horaria todavía puede haber diferencias. En Europa continental, por ejemplo, la mayoría de los países están a una hora de distancia del Reino Unido debido al cambio de reloj estacional de Gran Bretaña.

Sin embargo, cuando se trata de comunicación global, tener diferentes horarios en todo el mundo puede causar problemas, especialmente si tiene que realizar transacciones sensibles al tiempo, como comprar o vender acciones.

Para este propósito, fue claro para los primeros 1970 que se requería una escala de tiempo global. Se introdujo en 1 January 1972 y se llamó UTC - Tiempo universal coordinado. UTC se mantiene con reloj atómico, pero se basa en Greenwich Meantime (GMT - a menudo llamado UT1), que a su vez es una escala de tiempo basada en la rotación de la Tierra. Desafortunadamente, la Tierra varía en su giro, por lo que UTC explica esto agregando un segundo una o dos veces al año (segundo bisiesto).

Aunque es controvertido para muchos, los astrónomos y otras instituciones necesitan segundos intercalares para evitar que el día se desplace, de lo contrario sería imposible determinar la posición de las estrellas en el cielo nocturno.

UTC ahora se usa en todo el mundo. No solo es la escala de tiempo global oficial sino que es utilizada por cientos de miles de redes de computadoras en todo el mundo.

Las redes de computadoras usan un red servidor de tiempo para sincronizar todos los dispositivos en una red a UTC. La mayoría de los servidores de tiempo usan el protocolo NTP (Network Time Protocol) para distribuir el tiempo.

Los servidores de tiempo NTP reciben el tiempo de los relojes atómicos mediante transmisiones de radio de onda larga de laboratorios nacionales de física o de la red GPS (Sistema de Posicionamiento Global). Todos los satélites GPS llevan un reloj atómico a bordo que hace que el tiempo vuelva a la Tierra. Mientras que esta señal de tiempo no es estrictamente UTC (se conoce como tiempo de GPS) debido a la precisión de la transmisión, se convierte fácilmente en UTC por una GPS NTP servidor.

Los relojes atómicos se utilizan para miles de aplicaciones en todo el mundo. Desde el control de satélites hasta la sincronización de una red informática utilizando un Servidor NTP, los relojes atómicos han cambiado la forma en que controlamos y gobernamos el tiempo.

En términos de precisión, un reloj atómico no tiene rival. Los relojes digitales de cuarzo pueden mantener el tiempo preciso durante una semana, sin perder más de un segundo, pero un reloj atómico puede mantener el tiempo durante millones de años sin derivar tanto.

Los relojes atómicos trabajar en el principio de saltos cuánticos, una rama de la mecánica cuántica que establece que un electrón; una partícula cargada negativamente, orbitará un núcleo de un átomo (el centro) en cierta llanura o nivel. Cuando absorbe o libera suficiente energía, en forma de radiación electromagnética, el electrón saltará a un plano diferente: el salto cuántico.

Al medir la frecuencia de la radiación electromagnética correspondiente a la transición entre los dos niveles, se puede registrar el paso del tiempo. Los átomos de cesio (cesio 133) son preferidos para el tiempo ya que tienen ciclos 9,192,631,770 de radiación en cada segundo. Debido a que los niveles de energía del átomo de cesio (los estándares cuánticos) son siempre los mismos y es un número tan alto, el reloj atómico de cesio es increíblemente preciso.

La forma más común de reloj atómico utilizado en el mundo de hoy es la fuente de cesio. En este tipo de reloj, una nube de átomos se proyecta hacia una cámara de microondas y se deja caer por gravedad. Los rayos láser ralentizan estos átomos y se mide la transición entre los niveles de energía del átomo.

La próxima generación de relojes atómicos se están desarrollando con trampas de iones en lugar de una fuente. Los iones son átomos con carga positiva que pueden quedar atrapados por un campo magnético. Otros elementos como el estroncio se utilizan en estos relojes de próxima generación y se estima que la precisión potencial de un reloj de trampa de iones de estroncio podría ser 1000 veces mayor que la de los relojes atómicos actuales.

Los relojes atómicos son utilizados por todo tipo de tecnologías; la comunicación por satélite, el Sistema de Posicionamiento Global e incluso el comercio por Internet depende de los relojes atómicos. La mayoría de las computadoras se sincronizan indirectamente con un reloj atómico usando una Servidor NTP. Estos dispositivos reciben el tiempo de un reloj atómico y se distribuyen alrededor de sus redes asegurando un tiempo preciso en todos los dispositivos.

Los relojes atómicos son el pináculo de los dispositivos de mantenimiento del tiempo. Los relojes atómicos modernos pueden mantener el tiempo con tanta precisión que en 100,000,000 años (100 millones) no pierden ni un segundo en el tiempo. Debido a este alto nivel de precisión, los relojes atómicos son la base de la escala de tiempo del mundo.

Para permitir la comunicación global y las transacciones sensibles al tiempo, como la compra de pilas y participaciones, una escala de tiempo global, basada en el tiempo contado por los relojes atómicos, se desarrolló en 1972. Esta escala de tiempo, Tiempo Universal Coordinado (UTC) es gobernado y controlado por el Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) que usan una constelación de relojes atómicos 230 de los laboratorios 65 de todo el mundo para garantizar altos niveles de precisión.

Los relojes atómicos se basan en las propiedades fundamentales del átomo, conocidas como mecánica cuántica. La mecánica cuántica sugiere que un electrón (partícula con carga negativa) que orbita el núcleo de un átomo puede existir en diferentes niveles o planos en órbita, dependiendo de si absorben o liberan la cantidad correcta de energía. Una vez que un electrón ha absorbido o liberado suficiente energía como para 'saltar' a otro nivel, esto se conoce como salto cuántico.

La frecuencia entre estos dos estados de energía es lo que se usa para mantener el tiempo. La mayoría de los relojes atómicos se basan en el átomo de cesio que tiene períodos 9,192,631,770 de radiación correspondientes a la transición entre los dos niveles. Debido a la precisión de los relojes de cesio, el BIPM ahora considera que un segundo se define como ciclos 9,192,631,770 del átomo de cesio.

Los relojes atómicos se usan en miles de aplicaciones diferentes donde el tiempo preciso es esencial. La comunicación satelital, el control del tráfico aéreo, el comercio por internet y los médicos generales requieren relojes atómicos para mantener el tiempo. Los relojes atómicos también se pueden usar como un método de sincronizar redes de computadoras.

Una red informática que usa un NTP servidor de tiempo puede usar una transmisión de radio o las señales emitidas por satélites GPS (Sistema de Posicionamiento Global) como una fuente de temporización. El programa NTP (o demonio) se asegurará de que todos los dispositivos en esa red se sincronizarán a la hora indicada por el reloj atómico.

Usando un Servidor NTP sincronizado con un reloj atómico, una red informática puede ejecutar el tiempo universal coordinado idéntico a otras redes que permiten realizar transacciones sensibles al tiempo desde todo el mundo.

NTP servidores son utilizados por las redes informáticas como referencia de tiempo para la sincronización. Un Servidor NTP es realmente un dispositivo de comunicación que recibe el tiempo de un reloj atómico y lo distribuye. Los servidores NTP que reciben un reloj atómico directo se conocen como servidores NTP 1 de estrato.

Un dispositivo Stratum 0 es un reloj atómico en sí mismo. Estas son piezas de maquinaria muy costosas y delicadas, y solo se encuentran en laboratorios de física a gran escala. Lamentablemente, existen muchas reglas que rigen quién puede acceder a un servidor 1 de estrato debido a consideraciones de ancho de banda. La mayoría de los servidores 1 NTP de estrato están configurados por universidades u otras organizaciones sin fines de lucro, por lo que deben restringir quién accede a ellos.

Afortunadamente, los servidores de tiempo 2 de estrato pueden ofrecer una precisión suficiente como fuente de temporización y cualquier dispositivo que reciba una señal de tiempo puede utilizarse como referencia de tiempo (un dispositivo que recibe tiempo de un dispositivo 2 de un estrato es un servidor 3 de estrato. un servidor 3 de un estrato son dispositivos 4 de un estrato, y así sucesivamente).

Ntp.org, es el hogar oficial del proyecto de grupo NTP y, con mucho, el mejor lugar para encontrar un servidor público NTP. Hay dos listas de servidores públicos disponibles en el grupo; servidores primarios, que muestra los servidores 1 de los estratos (la mayoría de los cuales son de acceso cerrado) y secundarios, que son todos los servidores 2 de los estratos.

Cuando se usa un servidor NTP público, es importante cumplir con las reglas de acceso ya que si no se puede bloquear el servidor y si los problemas persisten, es posible que se interrumpa ya que la mayoría de los servidores NTP públicos se configuran como actos de generosidad.

Hay algunos puntos importantes para recordar cuando se utiliza una fuente de sincronización a través de Internet. Primero, las fuentes de sincronización de Internet no pueden ser autenticadas. La autenticación es una medida de seguridad incorporada utilizada por NTP pero no disponible en la red. En segundo lugar, para usar una fuente de temporización de Internet se necesita un puerto abierto en su cortafuegos. Un agujero en un firewall puede ser utilizado por usuarios maliciosos y puede dejar un sistema vulnerable al ataque.

Para aquellos que requieren una fuente de temporización segura o cuando la precisión es muy importante, un dedicado Servidor NTP que recibe una señal de temporización de transmisiones de radio de onda larga o de la red de GPs.

La Página Web de Señal de tiempo de WWVB es una transmisión de radio dedicada que proporciona una fuente precisa y confiable del tiempo civil de los Estados Unidos, basada en la escala de tiempo global UTC (Tiempo Universal Coordinado), la señal WWVB es transmitida y mantenida por el laboratorio NIST de los Estados Unidos (Instituto Nacional de Normas y Hora).

La señal horaria de WWVB puede ser utilizada por cualquier persona que requiera información precisa sobre el tiempo, aunque su uso principal es como una fuente de tiempo UTC para que los administradores sincronicen una red informática con un reloj de radio. Radio relojes son realmente otro término para un red servidor de tiempo que utiliza una transmisión de radio como fuente de sincronización.

La mayoría de los servidores de tiempo de red basados ​​en radio usan NTP (Protocolo de tiempo de red) para distribuir la información de temporización a través de la red.

La señal de WWVB se transmite desde Fort Collins, Colorado. Está disponible 24 horas al día en la mayoría de los EE. UU. Y Canadá, aunque la señal es vulnerable a la interferencia y la topografía local. Los usuarios del servicio WWVB reciben predominantemente una señal de 'onda de tierra'. Sin embargo, también hay una "onda del cielo" residual que se refleja en la ionosfera y es mucho más fuerte por la noche; esto puede dar como resultado una señal total recibida que es más fuerte o más débil.

La señal WWVB se transmite a una frecuencia de 60 kHz (dentro de partes 2 en 1012) y está controlada por un reloj atómico de cesio basado en NIST.

La intensidad de campo de la señal excede 100 μV / m (microvoltios por metro) a una distancia de 1000 km de Colorado, cubriendo gran parte de los EE. UU.

La señal de WWVB tiene la forma de un código binario simple que contiene información de fecha y hora El código de hora y fecha de WWVB incluye la siguiente información: año, mes, día del mes, día de la semana, hora, minuto, horario de verano (en efecto, inminente).

Tiempo: siempre ha jugado un papel importante en la civilización. Comprender y monitorear el tiempo ha sido una de las ocupaciones previas de la humanidad desde la prehistoria y la capacidad de hacer un seguimiento del tiempo era tan importante para los antiguos como para nosotros.

Nuestros antepasados ​​necesitaban saber cuándo era el mejor momento para sembrar cultivos o cuándo reunirse para celebraciones religiosas, y conocer el tiempo significa asegurarse de que sea igual al de los demás.

La sincronización del tiempo es la clave para mantener el tiempo exacto, ya que organizar un evento en un momento determinado solo vale la pena si todo el mundo se está ejecutando al mismo tiempo. En el mundo moderno, a medida que las empresas se han movido de un sistema basado en papel a uno electrónico, la importancia de la sincronización de tiempo y la búsqueda de una exactitud cada vez mayor es aún más crucial.

Las redes de computadoras se están comunicando entre sí en todo el mundo realizando transacciones por valor de miles de millones de dólares cada segundo, la precisión en milisegundos ahora es parte del éxito comercial.

Las redes de computadoras pueden estar compuestas por cientos y miles de computadoras, servidores y enrutadores, y si bien todas tienen un reloj interno, a menos que se sincronicen perfectamente entre sí, podrían surgir una miríada de posibles problemas.

Las brechas de seguridad, la pérdida de datos, los bloqueos y fallas frecuentes, el fraude y la credibilidad del cliente son todos los riesgos potenciales de una sincronización deficiente de la computadora. Las computadoras dependen del tiempo ya que el único punto de referencia entre los eventos y muchas aplicaciones y procesos depende del tiempo.

Incluso las discrepancias de unos pocos milisegundos entre dispositivos pueden causar problemas, especialmente en el mundo de las finanzas globales, donde millones se ganan o pierden en un segundo. Por este motivo, la mayoría de las redes informáticas están controladas por un hora del servidor. Estos dispositivos reciben una señal de tiempo de un reloj atómico. Esta señal se distribuye a cada dispositivo en la red, asegurando que todas las máquinas tengan el mismo tiempo.

La mayoría de los dispositivos de sincronización están controlados por el programa de computadora NTP (Protocolo de tiempo de red). Este software comprueba regularmente el reloj de cada dispositivo en busca de deriva (ralentización o aceleración a partir del tiempo deseado) y lo corrige, asegurando que los dispositivos nunca vacilen desde el tiempo sincronizado.

Sincronización de tiempo ahora es una parte integral de la administración de red. Las redes que no están sincronizadas con la hora UTC (Tiempo Universal Coordinado) se aíslan; incapaz de procesar transacciones sensibles al tiempo o comunicarse de forma segura con otras redes.

hora UTC ha sido desarrollado para permitir que todo el mundo se comunique bajo un solo marco de tiempo y se basa en el tiempo contado por los relojes atómicos.

Para sincronizar a la hora UTC, muchos administradores de red simplemente se conectan a una fuente de sincronización de Internet y suponen que están recibiendo una fuente segura de tiempo UTC. Sin embargo, hay trampas para esto y cualquier red que requiera seguridad NUNCA debe usar Internet como fuente de sincronización:

1. Para usar una fuente de sincronización de Internet, un puerto debe ser reenviado en el firewall. Este "agujero" para permitir el paso de la información de tiempo puede ser utilizado por cualquier otra persona también.
2. NTP (Network Time Protocol) tiene una medida de seguridad incorporada llamada autenticación que asegura que una fuente de sincronización es exactamente lo que dice que es, esto no se puede utilizar a través de Internet.
3. Las fuentes de sincronización de Internet son totalmente inexactas. Una encuesta realizada por Nelson Minar del MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts) descubrió que menos de la mitad estaban lo suficientemente cerca del tiempo UTC para ser descrita como confiable (¡en algunos casos minutos e incluso horas fuera!).
4. La distancia a través de Internet puede hacer que incluso una fuente de sincronización de Internet extremadamente precisa resulte inútil ya que la distancia al cliente podría causar demoras.
5. Un servidor de tiempo dedicado utilizará una radio de señal de sincronización GPS que puede ser auditada para garantizar su precisión, brindando seguridad y protección legal; las fuentes de sincronización de Internet no pueden.

Dedicado Servidores de tiempo NTP no solo ofrecen mayor protección y seguridad que las fuentes de tiempo de Internet. También ofrecen una precisión desenfrenada tanto con el GPS como con transmisiones de radio de tiempo y frecuencia (como MSF, DCF o WWVB) con una precisión de unos pocos milisegundos de tiempo UTC.

GPS servidores de hora son servidores de tiempo de red que reciben una señal de temporización de la red GPS y la distribuyen entre todos los dispositivos en una red asegurando que toda la red esté sincronizada.

El GPS es una fuente de tiempo ideal ya que una señal de GPS está disponible en cualquier parte del mundo. GPS significa Sistema de Posicionamiento Global, la red de GPS es propiedad del ejército de los EE. UU. Y controlada y dirigida por la fuerza aérea de los EE. UU. (Ala espacial). Sin embargo, desde el último 1980 se ha abierto a la población civil del mundo como herramienta para ayudar a la navegación.

La red GPS es en realidad una constelación de satélites 32 que orbitan la Tierra, en realidad no proporcionan información de posicionamiento (los receptores GPS lo hacen) pero transmiten desde sus relojes atómicos de a bordo una señal de temporización.

Esta señal de temporización es lo que se usa para calcular una posición global triangulando las señales de temporización 3-4. Un receptor puede calcular qué tan lejos y, por lo tanto, la posición que ocupa desde un satélite. En esencia, entonces, un satélite de posicionamiento global es solo un reloj en órbita y es esta información la que se transmite y que puede ser captada por un servidor horario GPS y distribuida en una red.

Si bien estrictamente hablando, el tiempo del GPS no es el mismo que el UTC de escala de tiempo global (tiempo universal coordinado), un GPS servidor de tiempo convertirá automáticamente el formato de hora en UTC.

Un servidor de hora GPS puede proporcionar una precisión desenfrenada con redes capaces de mantener la precisión dentro de unos pocos milisegundos de UTC.