Vad händer med tiden?

Kom du för sent till jobbet i veckan? Och fick löneavdrag? Vems klocka gick rätt? Arbetsgivaren menar naturligtvis att det är hans, men vad har han för bevis? Missade du tåget? SJ menar givetvis att deras klockor går rätt, men kan de bevisa det? Vad ställer du din klocka efter? Den lilla klockan längst ned i hörnet i Windows? Vet du var Windows får sin tid ifrån och om den är pålitlig?

Klockor, klockor, de finns överallt, små och stora och i alla former och färger. Det enda de har gemensamt är att man inte kan lita på dem. Kan någon över huvud taget bevisa vad klockan är? Som det ser ut rent tekniskt idag är det få som kan det och ännu färre som är intresserade.

De varierande tider som visas upp för allmänheten, på ljusskyltar, TV, mobiltelefoner och datorskärmar är på sin höjd irriterande, men kunde i en krissituation bli ett allvarligt samhällsproblem. Ju mera beroende vi blir av exakt tid, desto allvarligare blir konsekvenserna när klockor i samhället går fel. Vi saknar spårbarhet och bevisbördan läggs som vanligt på den enskilde.

Vem är ansvarig för att Sveriges klockor går rätt? Ingen alls faktiskt. Internetleverantörerna gör sitt bästa för att distribuera rätt tid över landet, men deras tid är inte spårbar. De har heller inga bevis. Man kunde ju tänka sig att det i ett välordnat land som Sverige borde finnas vissa lagkrav på tidshållningen, specifikationer och toleranser, men tyvärr ...

Vi talar med Patrik Fältström, forskningschef på Netnod, ett företag som idag de facto står för nästan alla gemensamma resurser som används för elektronisk kommunikation i Sverige, som Internet-knutpunkter, DNS-servrar för Bredbandskollen etc.

– Vad skulle du tycka om Fröken Ur en dag sade ”Tretton, tjugosju och någonting. Pip!” Det är vad som i princip kunde hända om Sverige skulle bli avskuret från omvärlden och tappa tiden, säger Patrik.

Normaltiden UTC skapas av FN-organet BIPM, Internationella byrån för vikt och mått i Paris, genom att samla in information från ett antal atomklockor (primärnormaler) och sedan vikta ihop den med data insamlat från över 300 andra atomklockor över hela världen. Genom att vikta ihop så många klockor som möjligt kan man definiera UTC på delar av en nanosekund. Den koordinerade tiden drar alla världens länder nytta av.

Regeringen föreskriver i förordningen SFS 1979:988 ”Förordning om svensk normaltid” att den för tidsangivning inom landet gällande tiden (svensk normaltid) skall vara den av BIPM fastställda normaltidens fysiska representation vid SP i Borås, UTC(SP).

Men för att du skall kunna få tiden till din dator eller smarta mobiltelefon krävs det en distributionslänk mellan SP och dig. Den vanligaste länken från en tidsserver placerad vid en av de svenska Internet-knutpunkterna, är den svenska delen av Internet och din operatör.

Skulle vi tappa tiden?

Men, inte tappar vi väl tiden? Atomklockor måste väl ändå gå rätt? Det gör de, ett tag. Men utan referenser från något yttre system kommer även atomklockor att börja gå före eller efter.

Det är ett lite känt faktum att atomklockor inte alls är absoluta. Det finns ingen absolut tid. Även atomklockor går sönder då och då . Efter några års drift måste de tas ur drift, renoveras, repareras och därefter justeras igen. Vad ska man justera dem efter?

Långsamt kommer alla klockor att börja driva isär och efter ett par veckor har polisen, bankerna, Finansinspektionen, försvaret, järnvägen, mobiloperatörerna, företagen och till sist du själv olika uppfattningar om vad klockan är. Listan i telefonen kan till exempel visa att du fått svar på dina SMS innan du skickat dem. Du ilsknar till för att tåget går ifrån dig, eller för att du missar flyget fast taxichaufförens klocka visade att du borde hinna.

Därför är det viktigt att alla som är beroende av tid, har både hängslen och livrem, nämligen minst två, helst tre källor till tid, som GPS och Internet och ett sätt att bestämma sig för vilken man skall lita på, om de går olika.

Dagsläget: En klocka kan ses som en motor med en sekundvisare på axeln. Har man väl fått snurr på den går den ganska bra, men inte absolut. Motorns hastighet kan ställas med ett reglage och idealt ska den gå exakt ett varv per minut. I dagsläget har olika företag och myndigheter ingen gemensam tidreferens. Deras klockor kan i stort sett visa vad som helst.

En atomklocka kan också ses som en motor, bara med bättre varvtalsreglering. När Projekt Tidslagret är genomfört ska de fem tidslagren i Sverige styras av SP i Borås, som tack vare sina referensklockor ”väger tyngst” i sammanhanget.

De olika klockorna viktas enligt sin exakthet och allmänheten får tillgång till en koordinerad svensk tid. Koordineringen symboliseras med att alla motorer sitter på samma axel, för då spelar det mindre roll vad de olika reglagen står på, motorerna kommer ändå att gå med ett medelvarvtal och kortare variationer att utjämnas.

Fast egentligen ser en atomklocka ut så här och matar ut 10 megahertz sinusvåg. Den får tas om hand externt och göras om till klockslag i en dator. Klockan på bilden är en rubidiumklocka för telekombruk. Men den går inte rätt utan att kalibreras då och då, exempelvis från GPS-satelliterna.

Utan tid – inget samhälle

Rätt tid är något av det viktigaste vårt samhälle har. I takt med att användningen av elektronisk kommunikation sprider sig till var mans dator, platta eller telefon och att mottagaren av tiden förändrats från att ha varit användaren själv, till att vara användarens accessoarer, har kravbilden radikalt förändrats.

Vårt samhälle baseras allt mer på mobiltelefoner och mobila tjänster. Mobilnäten fungerar bara för att basstationerna får rätt tid och frekvens från en central källa. Skulle denna svikta kommer näten att börja tappa samtal och till sist går det inte att ansluta alls, något som inte går att rätta till på ett enkelt sätt. Varifrån får din mobiloperatörs basstation sin tid och frekvens? Är den centrala källan oberoende och spårbar till UTC, eller vet de kanske inte? Detta är ett reellt hot, som förhoppningsvis kan få den mest ointresserade att vakna upp och börja undra vad klockan är? Och hur det kunde bli så?

Klockor som går fel kan försvåra brottsutredningar och brottslingar kan gå fria. Man kan ta exemplet med Anna Linds mördare. Människor som stod inne på NK och såg mördaren springa förbi anmodades att lämna över sina kvitton till polisen, så man kunde få en tidsstämpel på när det skett.

Men det gick inte att sortera kvittona i tidsordning, eftersom klockorna i alla kassaapparaterna gått fel på olika sätt. Det tog tre dygn att reda ut tidsskillnaderna. Eller antag att mördaren setts på ett par, tre övervakningskameror, som alla visade olika tid. Är det verkligen samma brott man ser? Går det att bevisa? Försvararen kommer definitivt inte att acceptera det som bevismaterial.

I en demokrati är man van att lita på myndigheterna. Vi förväntar oss att myndigheterna vet vad de talar om, men det är inte säkert att de vet vad klockan är. Ta vägtullarna i Stockholm och Göteborg. Hur vet en bilist att vägtullens tid är 18.31 och inte 18.29? Blir det diskussioner måste båda parter kunna visa hur de har spårbarhet till UTC(SP).

För att få tågen att gå i tid stänger SJ dörrarna 30 sekunder före avgång. Men vems klocka är det som gäller, den i avgångshallen, som visar en tid, den på perrongen som visar en annan eller är det lokförarens klocka? Om SJ påstår att ”vår klocka går rätt”, kan de garantera det? I så fall hur då? Och sen då, när tåget du ska byta till i Lund, redan har gått för att Skånetrafikens klockor säger något annat?

Sverige håller på att bli allt mer samordnat, nationellt och internationellt. Som tur är. Idag kan man köpa tågresor hos SJ, som sträcker sig långt ned på kontinenten. Paris. Wien Warszawa. Du kan boka flyg, buss och taxi på en gång, eller en resa som sträcker sig över ett par-tre järnvägsbolag och några lokaltåg. Det blir främst stora komplex av tidtabeller som kommer att drabbas om tiden inte går att lita på.

Dagens system går på knäna

Normaltiden distribueras i Sverige på Internet med sk NTP-servrar (Network Time Protocol) som vem som helst kan hämta exakt tid ifrån. Det befintliga systemet bygger på centralstyrning av flera noder i olika städer och är helt beroende av centralstyrningen för att hålla tiden koordinerad vid de olika noderna. Dagens svenska NTP-servrar är idag ålderstigna och har snart passerat bäst-före-datum. Det finns inga reservdelar att få, servrarna är utrustade med ISA-buss etc.

Servrarna sattes upp som ett projekt med engångsfinansiering av KK-stiftelsen för över 10 år sedan. Det finns två servar i Stockholm, Malmö, Göteborg respektive Sundsvall, styrda av en grupp av fyra atomklockor var, samt en styrning från SP i Borås för att systemet ska kunna följa UTC.

Ett framtida system måste vara utformat så att tiden kan skapas lokalt och distribuerat och i det fall vissa eller alla externa resurser är onåbara skall man ändå kunna presentera en tid som är inom ramen för de gränsvärden som satts upp. Om man inte kan producera det uppsatta kvaliteten, ska man kunna indikera detta.

Hotet mot tiden

Vad händer om normaltiden från utlandet en dag inte är tillgänglig längre, på grund av politiska kriser, hackerattacker eller omstörtande verksamhet?

I det högteknologiska Sverige måste vi kunna producera vår egen tidsskala, som stämmer överens med världstiden UTC och kunna distribuera den till alla delar av samhället som använder tid, även om landet blir avskuret från omvärlden. Alla som distribuerar tid i Sverige måste kunna visa att de faktiskt har rätt tid, att de är spårbara till UTC och att tiden följer de normer och riktlinjer som satts upp.

För att inte någon ska kunna bidra med falsk tid, eller tid av dålig kvalitet, har Netnod sammanställt en specifikation som anger vad ett tidslager ska producera, toleranser på den lämnade tiden, reaktionstider och åtgärder vid katastroftillstånd. Man ska alltid kunna ta reda på vem som levererat tiden, hur den genererats osv. Den ska också kunna levereras på ett säkert sätt så inga förfalskningar eller fel kan smyga sig in på vägen.

Trafikvolymer som gemensamma infrastrukturer ska kunna hantera, kan inte längre beräknas på den faktiska användarlasten, utan man måste också ta med faktorer som stora överbelastningsattacker.

Vi måste börja inse att neutrala, demokratiska Sverige inte längre är en liten ankdamm i världens utkant, som ingen vill något ont. Sverige är redan med i cyberkriget. Varje dag. Svenska myndigheter, banker och företag står under ständig attack och attackvolymerna ökar ständigt. Att avskärma ett högteknologiskt samhälle från rätt tid skulle kunna vara ett mycket lukrativt brott, eller ett smart drag av främmande makt som vill skapa oordning i vårt ordnade samhälle. Särskilt som vi själva saknar bevis.

Vem skulle öda resurser på att störa den svenska tidsdistributionen och varför? Man kan tänka sig ett antal makter som skulle kunna vara intresserade. Vissa av dem spänner ständigt cybermusklerna för att störa våra grannländers infrastrukturer, störa allmänhetens förtroende för banker och statliga institutioner och blockera dagstidningar som tar upp misshagliga ämnen.

Ännu så länge har vi inte haft några utifrån kommande attacker mot tidsdistributionen i Sverige, men det är bara en tidsfråga (!) innan det händer. Den som vill störa svensk normaltid kommer att skaffa nödvändiga resurser för att lyckas, om denne anser det tillräckligt viktigt.

Det andra problemet är attacker mot tidsdistributionen inom landet. Som läget är idag kan vem som helst sätta upp en NTP-server och anmäla sig som tidsleverantör, men vem vet om denne levererar rätt eller falsk tid? Ingen kan kontrollera det.

Och då har vi inte gått in på verksamheter som kräver ännu högre precision i samarbetet med Europa och världen: satellitstyrning, nätverksövervakning, telekommunikation, internationella brottsutredningar, högfrekvenshandel, radioastronomi, partikelforskning, med flera områden som är helt beroende av att alla medverkande har exakt samma uppfattning om tiden.

Helt bortsett från problemet med spårbarheten, så finns det heller inga krav på att företagen ska visa upp rätt tid för allmänheten. Bara för att exempelvis SJ eller Storstockholms Lokaltrafik har rätt tid, behöver de inte använda sig av den. Men det är ett kulturellt problem som kommer att ta längre tid att åtgärda, menar Patrik.

GPS ett hot i sig

Vi litar allt för mycket på GPS. Så mycket att det kan få hela den vetenskapliga världen i uppror. Se bara exemplet på hur forskarna vid laboratoriet Gran Sasso i Italien år 2010 för en stund trodde att vissa elementarpartiklar kunde gå fortare än ljuset. Men det var ett misstag. Genom att rätta till en fiber från en GPS-mottagare visade sig partiklarna åter lyda Einsteins teorier.

GPS-satelliterna är flygande atomklockor, och många företag använder dem som tidsnormaler. GPS är exakt enbart för att satelliternas atomklockor styrs från US Naval Observatory (USNO) som har ännu fler atomklockor på marken.

Tidsfabriken hos USNO, US Naval Observatory, lämnar tid till GPS-satelliterna. En tidsfabrik är en samling atomklockor som kan lämna styrande tid till Projekt Tidslagret.

Plötsligt bestämmer sig USA för att göra GPS-systemet otillgängligt, en lokal störning förvränger GPS-data eller också går en GPS-mottagare plötsligt sönder. Vad händer då hos den enskilde? Ingenting alls, till en början. De som har GPS som tidsnormal kommer att fortsätta som om inget hänt, på reservklockor, vars stabilitet är okänd. De har vanligtvis ingen indikering på att låsningen till GPS har upphört och har ingen loggning av vad som hänt, eftersom de nu saknar referens till någon annan form av tidsangivelse.

En samling atomklockor som är tillräckligt bra för att ersätta en GPS-mottagre för 1000 kronor, kostar 1-2 miljoner kronor i drift per år, så det är ju inte konstigt att de flesta applikationer som kräver bra tid på ett eller annat sätt, är beroende av GPS. Många funktioner i samhället använder även GPS för positionering, såsom taxi, ambulans och polis.

Vad behövs?

Sverige behöver ett antal synkroniserade nationella tidslager som kan samverka nationellt på ett säkert och ordnat sätt och hålla landet på rätt spår under överskådlig tid. Tidslager med tillräckligt noggranna klockor, i tillräcklig mängd, så att vi själva kan avgöra rätt tid ned på mikrosekunden när, och korrigera landet när så behövs, utan att behöva blanda in omvärlden. Det behövs klara specifikationer, så att den som påstår sig kunna leverera rätt tid också har fog för sitt påstående.

Projekt Tidslagret

Det finns ett projekt på gång hos Netnod att göra Sverige oberoende av omvärlden för sin försörjning av rätt tid: Projekt Tidslagret. Lagret lagrar tid som kan levereras till användarna. För detta måste man skaffa ett större antal atomklockor och koppla samman dem i ett nätverk så de kan samverka och korrigera varandra.

Tidsskalan som produceras måste göras tillgänglig för alla och envar som önskar rätt tid. Samtidigt måste systemet vara öppet så att vem som helst som vill bidra med klockor, kan vara med på lika villkor. Allt driftdata ska vara publikt tillgängligt i realtid, vilket ger de som så önskar möjlighet att använda de gemensamma resurserna på ett för var och en lämpligt och värdefullt sätt.

Netnods specifikation anger att SP i Borås ska vara centralpunkt i tidsnätet, ta sin tid från tidsbyrån i Paris och dela med sig av tid till de fem nationella tidslagren. Inget tidslager ska arbeta ensamt. Istället ska alla tidslagren ständigt hålla sig ajour med de övriga.

Avsikten är att datorerna i de fem tidslagren ständigt ska utbyta klockdata med varandra och tidsfabriken och genom en distribuerad algoritm själva kunna avgöra vad klockan är med stor noggrannhet, genom att jämföra sig själva med alla andra. Resultatet av algoritmen blir en korrigerad tid som matas vidare till de NTP-servrar som vänder ut mot Internet, som allmänheten kan hämta sin tid ifrån.

Genom att den distribuerade tisdsskale-algoritmen väger samman alla tillgängliga klockor i Sverige för att ange sin fart (frekvens) och sedan styr tiden (fas) mot tidsskalan UTC(SP) kommer alla noder att i en normal driftssituation ha den bästa möjliga representationen av svensk tid.

Denna framgångsmetod gör systemet mycket feltolerant och uthålligt. En enskild nod kan fortsätta fungera under lång tid, även om algoritmen inte kan uppdateras med tid från andra noder och kontakt inte kan tas med tidsfabrikerna.

Attacktålighet

Attacker mot NTP-servrar har börjat. En enskild NTP-server i tidslagernoden ska därför klara så många förfrågningar per sekund att det anslutna nätverket är den begränsande faktorn, inte servern. Initialt antas ett tidslager kunna klara förfrågningar i 10 Gbps, redundant. På så sätt kan en överbelastningsattack inte slå omkull servern. Tvärtom ska denna kunna stå under kraftigast tänkbara attack och fortfarande kunna lämna godtagbar tid till alla förfrågningar.

En användare som kommunicerar med båda NTP-servrarna på ett av de fem tidslagren, ska uppleva 99,999 % tillgänglighet, vilket är ungefär 3 timmars stillestånd per år. En användare som kommunicerar med tio NTP-servrar, ordnat som två på vart och ett av de fem tidslagren, ska uppleva 100 % tillgänglighet i tidsleveranser via NTP.

Hämta rätt tid

Du kan redan nu hämta rätt tid från det befintliga systemet, men var medveten om att det sjunger på sista versen. Det är enkelt att konfigurera datorn till att säkert få tag i ackrediterad tid. Som exempel visas här hur man gör under Windows 7.

Börja med att surfa in på SP:s sida Tid via Internet för att kunna välja den tidsserver som passar dig bäst.

Det spelar ingen roll vilken server du väljer, alla visar absolut rätt tid, men du kan ju lämpligen välja den närmaste. Du ser namnprefixen i servernamnen: gbg, sth, mmo. Avsikten med detta är att om en server inte skulle fungera står dig tio andra åter. De är helt redundanta.

Tid och datum hanteras i Kontrollpanelen. Starta Kontrollpanelen från alternativet Inställningar i Startmenyn. När kontrollpanelen öppnats, dubbelklickar du på ikonen Datum och tid. Dialogrutan Datum och tid öppnas. Där väljer du fliken Internet-tid.

Beroende på din installation kan du här se om din dator synkroniseras mot en svensk tidsserver eller ej. Klicka på knappen Ändra inställningar. Då öppnas dialogrutan Inställningar för Internettid.

Börja med att kryssa i rutan Synkronisera klockan automatiskt från en Internet-tidsserver. I och med detta kan adressfältet på nästa rad användas. I rutan Server: anger du en lämplig adress till en tidsserver, till exempel ntp1.sth.netnod.se och klickar på knappen Uppdatera nu.

Systemet berättar att det håller på att försöka synkronisera och efter en stund är det klart och ditt system kommer hädanefter alltid att ha rätt tid. Klicka på OK. Stäng Kontrollpanelen.

Det här var proceduren under Windows 7, ett av de vanligaste operativsystemen. Proceduren är ungefär likadan under andra system, Windows såväl som Macintosh. Oavsett datorsystem är fördelarna för en modern datoranvändare inte så svåra att förstå. Det blir inga diskussioner, helt enkelt!

Det återstår nu egentligen bara att du berättar för alla i din närhet hur enkelt det är och vilka fördelar du själv och landet kan få av att bara använda sig av något så enkelt som rätt tid. Twittra gärna. Prata på Facebook. Gilla! För din egen skull.

Du kan också se universaltiden så väl det nu låter sig göras genom att gå till Byrån för mått och vikt i Paris.

Men BIPM gör inga utfästelser om att tiden du ser skulle vara helt korrekt när du ser den, eftersom de inte kan garantera transportvägen. BIPM är seriösa vad gäller rätt tid. Det borde du också vara.

Rätt tid måste bli en statsangelägenhet

Staten måste avsätta resurser till att bygga upp och driva ett antal säkra, redundanta tidslager, definiera villkoren och ställa krav på de som påstår sig leverera exakt tid.

Annars kan vi snart vara tillbaka vid år 1879, tiden före Svensk Normaltid, då alla orter levde med sin egen soltid och trivdes bra med det. Skillnaden mellan Stockholm och Göteborg var 24 minuter och det fungerade bra i slutet av 1800-talet, för vi reste inga längre sträckor, pratade inte i telefon och om en räkning betaldes några dagar för sent var det ingen som blev särskilt upprörd.

När Statens Järnvägar började binda ihop landet införde myndigheten järnvägstid, för att över huvud taget kunna planera tidtabellen. Med det resultatet att klockorna på alla svenska järnvägsstationer fick två minutvisare, en för järnvägstiden och en för den lokala soltiden.

Systemet med soltid blev allt mer ohållbart i och med tekniksamhällets framväxt och telegrafen började få spridning. Sverige blev därför först i världen med att lagstifta om införandet av normaltid och detta myndighetsbeslut ska vi vara tacksamma för idag. Kravet på tidshållning har ökat med den framrusande tekniken, men vårt medvetande har inte följt med. Rätt tid är så självklar idag att vi inte reflekterar över vad som kunde hända om vi en dag inte visste vad klockan var.

Jörgen Städje är en frilansande journalist och radioamatör som skriver djupgående reportage om alltifrån högaktuell IT till bortglömd teknikhistoria.