Die Synchronisation moderner Computernetzwerke ist aus einer Vielzahl von Gründen und dank des Zeitprotokolls äußerst wichtig NTP (Network Time Protocol) ist dies relativ einfach.

NTP ist ein algorithmisches Protokoll, das die Zeit auf verschiedenen Computern analysiert und sie mit einer einzelnen Zeitreferenz vergleicht und jede Uhr auf Drift einstellt, um die Synchronisation mit der Zeitquelle sicherzustellen. NTP ist bei dieser Aufgabe so leistungsfähig, dass ein unter Verwendung des Protokolls synchronisiertes Netzwerk realistisch Millisekundengenauigkeit erreichen kann.

Wählen Sie die Zeitquelle

Wenn es darum geht, eine Zeitreferenz zu erstellen, gibt es wirklich keine Alternative, als eine Quelle von UTC zu finden (Coordinated Universal Time). UTC ist die globale Zeitskala, die in der ganzen Welt als eine einzige Zeitskala von Computernetzwerken verwendet wird. UTC wird durch eine Konstellation von Atomuhren auf der ganzen Welt genau eingehalten.

Synchronisieren mit UTC

Die einfachste Methode zum Empfangen einer UTC-Zeitquelle ist die Verwendung eines Stratum 2-Internetzeitservers. Diese werden als Stratum 2 betrachtet, da sie die Zeit nach dem ersten Empfang von a verteilen NTP-Server (Stratum 1), das mit einer Atomuhr verbunden ist (Stratum 0). Leider ist dies nicht die genaueste Methode, um UTC zu empfangen die Entfernung, die die Daten vom Host zum Client zurücklegen müssen.

Es gibt auch Sicherheitsprobleme bei der Verwendung einer Internet-Stratum 2-Zeitquelle, da der Firewall-UDP-Port 123 offen gelassen werden muss, um den Zeitcode zu empfangen, aber diese Firewall-Öffnung kann und wurde von böswilligen Benutzern ausgenutzt.

Dedizierte NTP-Server

Dedicated NTP Zeitserver, die oft als Netzwerkzeitserver bezeichnet werden, sind die genaueste und sicherste Methode zum Synchronisieren eines Computernetzwerks. Sie arbeiten extern mit dem Netzwerk, so dass es keine Firewall-Probleme gibt. Diese stratum 1 - Geräte erhalten die UTC - Zeit direkt von einer Atomuhrquelle entweder durch Langwellen - Funkübertragungen oder die GPS-Netzwerk (Global Positioning System). Während dies eine Antenne erfordert, die im Fall von GPS auf einem Dach platziert werden muss, wird der Zeitserver selbst automatisch Hunderte und tatsächlich Tausende verschiedener Geräte im Netzwerk synchronisieren.

Während für die Zeitsynchronisation mehrere Protokolle verfügbar sind, wird der Großteil der Netzwerkzeit mit beiden synchronisiert NTP oder SNTP.

Network Time Protocol (NTP) und Simple Network Time Protocol (SNTP) gibt es seit der Einführung des Internets (und im Fall von NTP, einige Jahre zuvor) und sind mit Abstand die beliebtesten und weitverbreitetsten Zeitsynchronisationsprotokolle.

Der Unterschied zwischen den beiden ist jedoch gering und es wird entschieden, welches Protokoll am besten für a ist NTP Time Server oder eine bestimmte Zeitsynchronisierungsanwendung kann mühsam sein.

Wie der Name schon sagt, SNTP ist eine vereinfachte Version von Network Time Protocol, aber die Frage wird oft gestellt: "Was genau ist der Unterschied?"

Der Hauptunterschied zwischen den beiden Versionen des Protokolls besteht in dem verwendeten Algorithmus. Der NTP-Algorithmus kann mehrere Referenztakte abfragen und die am genauesten berechnen.

SNTP-Verwendung für Geräte mit niedriger Verarbeitungsgeschwindigkeit - es ist für weniger leistungsstarke Geräte geeignet, erfordert nicht die hohe Genauigkeit von NTP. NTP kann auch jeden Offset und Jitter (kleine Schwankungen in der Wellenform, die von Spannungsversorgungsfluktuationen, mechanischen Vibrationen oder anderen Quellen herrühren) überwachen, während SNTP dies nicht tut.

Ein weiterer wichtiger Unterschied besteht in der Art und Weise, in der sich die beiden Protokolle auf jegliche Drift von Netzwerkgeräten einstellen. NTP wird eine Systemuhr beschleunigen oder verlangsamen, um die Zeit der Referenzuhr, die in die NTP-Server (Schwenken), während SNTP einfach die Systemuhr vorwärts oder rückwärts läuft.

Diese Verlangsamung der Systemzeit kann dazu führen, dass potentielle Probleme mit zeitkritischen Anwendungen insbesondere der Stufe ziemlich groß sind.

NTP wird verwendet, wenn Genauigkeit wichtig ist und zeitkritische Anwendungen auf das Netzwerk angewiesen sind. Sein komplexer Algorithmus ist jedoch nicht für einfache Maschinen oder solche mit weniger leistungsfähigen Prozessoren geeignet. SNTP hingegen eignet sich am besten für diese einfacheren Geräte, da es weniger Computerressourcen benötigt, jedoch nicht für Geräte geeignet ist, bei denen es auf Genauigkeit ankommt oder zeitkritische Anwendungen auf das Netzwerk angewiesen sind.

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.

Windows 7 ist die neueste Version der Microsoft-Betriebssystemfamilie. Im Anschluss an das viel verunglimpfte Windows Vista wird Windows 7 von Kritikern und Konsumenten viel mehr angenommen.

Die Zeitsynchronisierung unter Windows 7 ist als Protokoll äußerst einfach NTP (Network Time Protocol) ist in Windows 7 integriert und das Betriebssystem synchronisiert automatisch die Uhr des Computers, indem es sich mit dem Microsoft-Zeitdienst time.windows.com verbindet.

Dies ist für viele private Benutzer nützlich, aber die Synchronisierung über das Internet ist aus folgenden Gründen nicht sicher genug für ein Computernetzwerk:

Um eine Verbindung zu einer beliebigen Internetzeitquelle wie time.windows.com herzustellen, muss ein Post in der Firewall geöffnet bleiben. Wie bei jedem offenen Port in einer Netzwerk-Firewall kann dies als Einstiegspunkt von einem böswilligen Benutzer oder einer bösartigen Software verwendet werden.

Die Zeitsynchronisierungsfunktion in Windows 7 kann deaktiviert werden und ist ziemlich einfach, indem Sie das Dialogfeld Zeit und Datum öffnen und das Synchronisierungsfeld deaktivieren.

Die Zeitsynchronisierung in einem Netzwerk ist jedoch unerlässlich. Wenn der Internet-Zeitdienst deaktiviert ist, muss er durch eine sichere und genaue Zeitquelle ersetzt werden.

Bei weitem der beste Weg, dies zu tun ist, eine Zeitquelle zu verwenden, die außerhalb des Netzwerks (und der Firewall) ist.

Die einfachste, sicherste und genaueste Möglichkeit, ein Windows 7-Netzwerk zu synchronisieren, ist die Verwendung eines dedizierten NTP-Server. Diese Geräte verwenden eine Zeitreferenz von einer Funkfrequenz (die normalerweise von nationalen Physiklaboren wie Großbritanniens NPL und Amerikas verteilt wird) NIST) oder aus dem GPS-Satellitennetzwerk.

Da beide Referenzquellen aus Atomuhrquellen stammen, sind sie auch unglaublich genau und ein Windows 7-Netzwerk, das aus Hunderten von Maschinen besteht, kann innerhalb weniger Millisekunden der globalen Zeitskala UTC (Coordinated Universal Time) synchronisiert werden, indem nur eine verwendet wird NTP Zeitserver.

Satellitennavigationssysteme oder Navigationsgeräte haben die Art und Weise, wie wir uns auf den Hauptstraßen zurechtfinden, verändert. Vorbei sind die Zeiten, in denen Reisende ein Handschuhfach voller Karten haben mussten und gegangen ist, ist die Notwendigkeit zu stoppen und fragen Sie einen Einheimischen nach dem Weg.

Die Satellitennavigation bedeutet, dass wir nun von Punkt A nach Punkt B gehen, zuversichtlich, dass unsere Systeme uns dorthin bringen und während Satellitennavigationssysteme nicht narrensicher sind (wir müssen alle die Geschichten von Menschen gelesen haben, die über Klippen und in Flüsse fahren) hat sicherlich unsere revolutioniert Wegfindung.

Derzeit gibt es nur ein globales Navigationssatellitensystem (GNSS), das von den USA betriebene Global Positioning System (GPS). Obwohl ein konkurrierendes Europäisches System (Galileo) irgendwann nach 2012 online gehen wird und sowohl ein russisches (GLONASS) als auch ein chinesisches (COMPASS) System entwickelt werden.

Alle diese GNSS-Netze arbeiten jedoch mit der gleichen Technologie wie GPS, und aktuelle GPS-Systeme sollten in der Lage sein, diese zukünftigen Systeme ohne große Änderungen zu nutzen.

Das GPS-System ist im Grunde eine Konstellation von Satelliten (derzeit gibt es 27). Diese Satelliten enthalten jeweils an Bord ein Atomuhr (Tatsächlich sind zwei auf den meisten GPS-Satelliten, aber für den Zweck dieser Erklärung muss nur einer berücksichtigt werden). Die Signale, die vom GPS-Satelliten übertragen werden, enthalten mehrere Informationen, die als eine ganze Zahl gesendet werden:

* Die Uhrzeit, zu der die Nachricht gesendet wurde

* Die Orbitalposition des Satelliten (bekannt als Ephemeriden)

* Der allgemeine Systemzustand und die Umlaufbahnen der anderen GPS-Satelliten (bekannt als Almanach)

Ein Satellitennavigationsempfänger, wie er auf dem Dashboard Ihres Autos zu finden ist, empfängt diese Information und die Verwendung der Timing-Information berechnet die genaue Entfernung vom Empfänger zum Satelliten. Durch Verwendung von drei oder mehr dieser Signale kann die genaue Position trianguliert werden (vier Signale werden tatsächlich benötigt, da die Höhe über dem Meeresspiegel ebenfalls berechnet werden muss).

Da die Triangulation nach dem Senden des Zeitsignals funktioniert und wie lange es dauerte, bis der Empfänger ankam, müssen die Signale unglaublich genau sein. Selbst eine Sekunde Ungenauigkeit könnte die Navigationsinformationen sehen, aber Tausende von Kilometern als Licht und damit Funksignale können jede Sekunde fast 300,000 km zurücklegen.

Gegenwärtig kann das GPS-Satellitennetzwerk innerhalb von 5-Metern eine Navigationsgenauigkeit bereitstellen, die zeigt, wie das geht genaue Atomuhren kann sein.

Einer der wichtigsten Aspekte des Netzwerkbetriebs ist die Synchronisierung aller Geräte mit der richtigen Zeit. Falsch Netzwerkzeit und fehlende Synchronisation kann Systemprozesse verheerend beeinflussen und zu unzähligen Fehlern und Problemen bei der Fehlersuche führen.

Und wenn nicht sichergestellt ist, dass die Geräte kontinuierlich überprüft werden, um eine Drift zu verhindern, kann dies auch dazu führen, dass ein synchronisiertes Netzwerk langsam unsynchronisiert wird und zu den oben genannten Problemen führt.

Das Sicherstellen, dass ein Netzwerk nicht nur die korrekte Zeit hat, sondern auch, dass diese Zeit nicht driftet, wird unter Verwendung des Zeitprotokolls NTP erreicht.

Network Time Protocol (NTP) ist nicht das einzige Zeitsynchronisationsprotokoll, aber es ist bei weitem das am weitesten verbreitete. Es ist ein Open-Source-Protokoll, wird jedoch ständig von einer großen Gemeinschaft von Internet-Zeitgebern aktualisiert.

NTP basiert auf einem Algorithmus, der die richtige und genaueste Zeit aus einer Reihe von Quellen berechnen kann. NTP ermöglicht die Verwendung einer einzelnen Zeitquelle durch ein Netzwerk von Hunderten und Tausenden von Maschinen und es kann jedes einzelne innerhalb weniger Millisekunden genau an diese Zeitquelle halten.

Die einfachste Möglichkeit, ein Netzwerk mit NTP zu synchronisieren, ist die Verwendung von a NTP Zeitserver, Die auch als bekannt Netzwerk-Zeitserver.

NTP-Server nutzen eine externe Zeitquelle, entweder aus dem GPS-Netzwerk (Global Positioning System) oder aus Sendungen von nationalen Physiklaboren wie NIST in den USA oder NPL im Vereinigten Königreich.

Diese Zeitsignale werden von Atomuhren erzeugt, die um ein Vielfaches genauer sind als die Uhren von Computern und Servern. NTP verteilt diese atomare Uhrzeit an alle Geräte in einem Netzwerk und überprüft dann jedes Gerät, um sicherzustellen, dass es keine Drift gibt und korrigiert das Gerät, falls vorhanden.