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.

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.

Die korrekte Zeit für die Netzwerksynchronisation ist nur dank Atomuhren möglich. Im Vergleich zu Standard-Zeitmessgeräten und Atomuhr ist mit den neuesten Designs millionenfach genauer und liefert eine genaue Zeit bis zu einer Sekunde in einem 100,000-Jahr.

Atomuhren verwenden die unveränderliche Resonanz von Atomen während verschiedener Energiezustände, um die Zeit zu messen, die eine Atomzecke liefert, die im Falle des Cäsiumatoms fast 9 Milliarden Mal pro Sekunde auftritt. Tatsächlich ist die Resonanz von Cäsium jetzt die offizielle Definition einer Sekunde, die vom Internationalen Einheitensystem angenommen wurde (SI).

Atomuhren sind die Basisuhren für die internationale Zeit, UTC (Abgestimmte Weltzeit). Und sie sind auch die Basis dafür NTP-Server Synchronisieren von Computernetzen und zeitkritischen Technologien, wie sie von der Flugsicherung und anderen zeitkritischen Anwendungen auf hoher Ebene verwendet werden.

Das Finden einer Atomuhrquelle von UTC ist eine einfache Prozedur. Vor allem mit dem Vorhandensein von Online - Zeitquellen, wie sie von Microsoft und der National Institute for Standards and Time (windows.time.com und nist.time.gov).

Jedoch diese NTP-Server sind sogenannte Stratum 2-Geräte, die bedeuten, dass sie mit einem anderen Gerät verbunden sind, das wiederum die Zeit von einer Atomuhr bekommt (also eine UTC-Quelle aus zweiter Hand).

Während die Genauigkeit dieser stratum 2-Server unbestritten ist, kann sie von der Entfernung des Clients von den Zeitservern beeinflusst werden, sie befinden sich auch außerhalb der Firewall, dh jede Kommunikation mit einem Online-Zeitserver erfordert ein offenes UDP (User Datagram Protocol) Port, um die Kommunikation zu ermöglichen.

Dies kann Sicherheitslücken im Netzwerk verursachen und wird daher in keinem System verwendet, das vollständige Sicherheit erfordert. Eine sicherere (und zuverlässigere) Methode zum Empfang von UTC ist die Verwendung eines dedizierten NTP Zeitserver. Diese Zeitsynchronisationsgeräte empfangen die Zeit direkt von Atomuhren, die entweder auf Langwellen von Orten wie NIST oder NPL (Nationales Physikalisches Laboratorium - UK). Alternativ kann UTC aus dem GPS-Signal abgeleitet werden, das von der Konstellation von Satelliten im GPS-Netzwerk (Global Positioning System) gesendet wird.

Es ist eine gewisse Ironie, dass der Computer, der auf Ihrem Desktop sitzt und möglicherweise so viel wie das Monatsgehalt gekostet hat, eine Uhr an Bord hat, die weniger genau ist als eine billige Armbanduhr, die an einer Tankstelle gekauft wurde.

Das Problem besteht nicht darin, dass Computer insbesondere mit billigen Zeitsteuerkomponenten hergestellt werden, sondern dass jede ernsthafte Zeitmessung auf einem PC ohne teure oder fortschrittliche Oszillatoren erreicht werden kann.

Die Onboard-Timing-Oszillatoren der meisten PCs sind in der Tat nur ein Backup, um die Computeruhr synchronisiert zu halten, wenn der PC ausgeschaltet ist oder wenn Netzwerk-Timing-Informationen nicht verfügbar sind.

Trotz dieser unzureichenden Onboard-Clocks kann das Timing auf einem Netzwerk von PCs innerhalb einer Genauigkeit von Millisekunden erreicht werden und ein Netzwerk, das mit der globalen Zeitskala synchronisiert ist UTC (Coordinated Universal Time) sollte überhaupt nicht driften.

Der Grund, warum dieses hohe Maß an Genauigkeit und Synchronität ohne teure Oszillatoren erreicht werden kann, ist, dass Computer das Network Timing Protocol (NTP) um die genaue Uhrzeit zu finden und zu pflegen.

NTP ist ein Algorithmus, der eine einzige Zeitquelle verteilt; dies kann durch die Onboard-Uhr eines PC erzeugt werden - obwohl dies jede Maschine im Netzwerk driften sehen würde, wenn die Uhr selbst driftet - Eine weitaus bessere Lösung ist es, NTP zu verwenden, um eine stabile, genaue Quelle von Zeit zu verteilen, und am bevorzugtesten für Netzwerke, die Geschäfte über das Internet betreiben, eine Quelle von UTC.

Die einfachste Methode, UTC zu empfangen - was von einer Konstellation von Atomuhren rund um den Globus eingehalten wird - ist die Verwendung von a dedizierte NTP-Zeitserver. NTP-Server verwenden entweder GPS-Satellitensignale (Global Positioning System) oder Langwellen-Radiosendungen (die normalerweise von nationalen Physiklaboren wie NPL oder NIST übertragen werden).

Einmal erhielt die NTP-Server verteilt die Timing-Quelle über das Netzwerk und überprüft ständig jede Maschine auf Drift (im Wesentlichen kontaktiert die vernetzte Maschine den Server als Client und die Informationen werden über TCP / IP ausgetauscht.

Dies macht die Borduhren der Computer selbst obsolet, obwohl wenn die Maschinen zum ersten Mal hochgefahren werden, oder wenn es eine Verzögerung bei der Kontaktierung der NTP-Server (Wenn es nicht funktioniert oder ein vorübergehender Fehler vorliegt), wird die Onboard-Uhr verwendet, um die Zeit zu halten, bis die volle Synchronisation wieder erreichbar ist.

Das Timing wird für Computersysteme immer wichtiger. Es ist heutzutage nahezu unbekannt, dass ein Computernetzwerk ohne Synchronisierung mit UTC (Coordinated Universal Time) arbeitet. Und sogar einzelne Maschinen im Haushalt sind jetzt mit automatischer Synchronisierung ausgestattet. Die neueste Version von Windows, zum Beispiel Windows 7, stellt automatisch eine Verbindung zu einer Timing-Quelle her (obwohl diese Anwendung manuell deaktiviert werden kann, indem auf die Zeit- und Datumseinstellungen zugegriffen wird.)

Die Einbeziehung dieser automatischen Synchronisationstools auf den neuesten Betriebssystemen zeigt, wie wichtig Timing-Informationen geworden sind, und wenn Sie die Arten von Anwendungen und Transaktionen betrachten, die jetzt im Internet durchgeführt werden, ist es nicht überraschend.

Internet-Banking, Online-Reservierungen, Internet-Auktionen und sogar E-Mail können auf genaue Zeit angewiesen sein. Computer verwenden Zeitstempel als einzigen Bezugspunkt, den sie identifizieren müssen, wenn und wenn eine Transaktion stattgefunden hat. Fehler in den Timing-Informationen können zu unzähligen Fehlern und Problemen führen, insbesondere beim Debugging.

Das Internet ist voll von Zeit-Server mit über tausend Zeitquellen für die Online-Synchronisation verfügbar; Die Genauigkeit und Nützlichkeit dieser Online-Quellen für UTC-Zeit variieren und lassen ein TCP / IP offen in der Firewall, um zu ermöglichen, dass die Timing-Information ein System verwundbar macht.

Für Netzwerksysteme, bei denen das Timing nicht nur entscheidend ist, sondern auch die Sicherheit ein vorrangiges Problem darstellt, ist das Internet keine bevorzugte Quelle für den Empfang von UTC-Informationen und es ist eine externe Quelle erforderlich.

Das Verbinden eines NTP-Netzwerks mit einer externen UTC-Quelle ist relativ einfach, wenn a Netzwerk-Zeitserver wird eingesetzt. Diese Geräte, die oft als bezeichnet werden NTP-ServerVerwenden Sie die Atomuhren an Bord von GPS - Satelliten (Global Positioning System) oder Langwellen - Übertragungen von Orten wie NIST or NPL.

NTP-Server sind wesentliche Geräte für die Zeitsynchronisation von Computernetzen. Sicherzustellen, dass ein Netzwerk mit UTC (Coordinated Universal Time) übereinstimmt, ist in der modernen Kommunikation wie dem Internet von entscheidender Bedeutung und ist die Hauptaufgabe der Netzwerk-Zeitserver (NTP-Server).

Wie der Name vermuten lässt, verwenden diese Zeitserver das Protokoll NTP (Network Time Protocol), um die Synchronisationsanforderungen zu bearbeiten. NTP ist bereits in vielen Betriebssystemen installiert und Synchronisation ist ohne NTP-Server möglich, indem eine Internet-Zeitquelle verwendet wird. Dies kann für viele Netzwerkanforderungen unsicher und ungenau sein.

Netzwerk-Zeitserver ein viel genaueres und sicheres Zeitsignal erhalten. Es gibt zwei Methoden, die Zeit mit einem Zeitserver zu empfangen: Nutzung des GPS-Netzwerks oder Empfang von Langwellenfunkübertragungen.

Beide Methoden zum Empfangen einer Zeitquelle sind sicher, da sie sich außerhalb einer Netzwerk-Firewall befinden. Sie sind auch genau, da beide Zeitquellen direkt von Atomuhren und nicht von einem normalen Internet-Zeitdienst erzeugt werden NTP-Geräte verbunden mit einer Atomuhr einer dritten Partei.

Das GPS-Netzwerk bietet eine ideale Zeitquelle für NTP-Server, da die Signale überall verfügbar sind. Der einzige Nachteil bei der Verwendung des GPS-Netzwerks besteht darin, dass eine Sicht auf den Himmel erforderlich ist, um sich an einen Satelliten anzuschließen.

Funkzeitquellen sind flexibler, da das Langwellensignal drinnen empfangen werden kann. Sie sind begrenzt in der Stärke und nicht jedes Land hat ein Zeitsignal, obwohl einige Signale wie der deutsche DCF und der USA WVBB in benachbarten Staaten verfügbar sind.

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.

Zeitsynchronisation ist ein entscheidender Aspekt der Computernetzwerke. Sicherstellen, dass alle Maschinen in einem Netzwerk mit der globalen Zeitskala UTC (Coordinated Universal Time) synchronisiert sind, andernfalls wären zeitkritische Transaktionen mit anderen Netzwerken unmöglich.

Die Zeitsynchronisierung wird dank des Network Time Protocol (NTP), das zu diesem Zweck in den frühen Tagen des Internets entwickelt wurde, vereinfacht. Es funktioniert mit einer einzigen Zeitquelle (in der Regel UTC), die dann auf alle Geräte auf der NTP-Netzwerk.

Die UTC-Zeitquelle wird oft aus dem Internet in Netzwerken genommen, in denen Sicherheit kein großes Problem darstellt, aber da dabei ein offener Port in einer Netzwerkfirewall für viele Netzwerke belassen wird, ist die dadurch entstehende Sicherheitslücke das Risiko nicht wert.

Engagiert Netzwerk-Zeitserver (oft bezeichnet als NTP-Server) werden von vielen Netzwerken als sichere und noch genauere Methode zum Empfang von UTC verwendet. Diese Geräte erhalten die UTC-Zeit direkt von einer Atomuhrquelle.

Darüber hinaus arbeiten diese dedizierten Zeitserver außerhalb der Firewall und des Netzwerks und verwenden Quellen wie GPS oder Funkfrequenzen, um die Zeitcodes abzurufen.

Zur Erleichterung der Synchronisation gibt es verschiedene Zeitsynchronisationssoftware Pakete, die Hand in Hand mit NTP laufen und über Browserschnittstellen eine einfache Konfiguration der Zeitsynchronisation im Netzwerk ermöglichen.

Während diese Zeitsynchronisationssoftware-Pakete für die Verwendung der meisten nicht wesentlich sind NTP-ServerDie in Betriebssystemen installierte Standardsoftware fehlt oft oder ist ziemlich kompliziert.

Die meisten spezialisierten Hersteller von dedizierten Netzwerk-Zeitservern werden einen Zeitdienst-Client zur Konfiguration bereitstellen, und diese sind wahrscheinlich am besten für das Gerät von diesem Lieferanten geeignet. Es gibt jedoch viele Freeware- und Open-Source-Software-Pakete zur Zeitsynchronisierung, die größtenteils mit vielen NTP-Servern kompatibel sind.

Die Zeit zu erzählen ist etwas, was wir als kleine Kinder lernen können. Zu wissen, wie spät es ist, ist ein wesentlicher Teil unserer Gesellschaft, und ohne sie könnten wir nicht funktionieren. Stell dir vor, wenn wir nicht die Zeit sagen - wann würdest du zur Arbeit gehen? Wann würdest du gehen und wie wäre es möglich, andere Leute zu treffen oder irgendeine Art von Funktion zu arrangieren?

Während es für uns von entscheidender Bedeutung ist, die Zeit zu bestimmen, ist es für Computer, die Zeit als einzigen Bezugspunkt nutzen, noch wichtiger Computernetzwerk-Zeitsynchronisation es ist lebenswichtig. Ohne das Verstreichen der Zeit aufzuzeichnen, könnten Computer nicht funktionieren, da es keinen Bezug zu Bestellprogrammen und -funktionen gibt.
Aber die Art und Weise, wie Computer die Uhrzeit und das Datum angeben, unterscheidet sich erheblich von der Art und Weise, wie wir sie aufnehmen. Anstatt eine separate Zeit, ein Datum und ein Jahr aufzuzeichnen, verwenden Computersysteme eine einzige Nummer. Diese Zahl basiert auf der Anzahl der Sekunden ab einem bestimmten Zeitpunkt - bekannt als die Primepoche.

Wann diese Epoche ist, hängt vom Betriebssystem bzw. der Programmiersprache ab. Zum Beispiel haben Unix-Systeme eine Prime-Epoche, die bei 1 Januar 1970 beginnt, und die Anzahl der Sekunden von der Epoche wird in einer 32-Bit-Integer gezählt. Andere Betriebssysteme, wie Windows, verwenden ein ähnliches System, aber die Epoche ist anders (Windows startet auf 1 Januar 1601).

Dieses Integer-System hat jedoch Nachteile. Da zum Beispiel das Unix-System eine 32-Bit-Ganzzahl ist, die in 01 Jan 1970 gestartet wurde, wird 19 2038 XNUMX die ganze Zahl jede mögliche Zahl erschöpft haben und zu Nullen zurückkehren müssen. Dies könnte Probleme mit Systemen verursachen, die auf Unix in einem Problem beruhen, das an den Millennium-Fehler erinnert.
Es gibt noch andere Probleme mit der Computerzeit. Aufgrund der globalen Anforderungen des Internets basiert nun die gesamte Computerzeit auf UTC (Coordinated Universal Time). UTC wird jedoch gelegentlich geändert, indem Leap-Sekunden hinzugefügt werden, um sicherzustellen, dass die Zeit mit der Rotation der Erde übereinstimmt (die Erddrehung ist aufgrund von Gravitationskräften niemals exakt), so dass die Schaltsekunde in ein Computerzeitsystem einbezogen werden muss.

Computerzeit ist oft assoziiert mit NTP (Network Time Protocol), das zum Synchronisieren von Computern verwendet wird, die häufig a Netzwerk-Zeitserver.