Network Time Protocol wurde entwickelt, um Computer synchronisiert zu halten. Alle Computer sind anfällig für Drift und genaue Timing ist für viele zeitkritische Anwendungen unerlässlich.

Eine Version von NTP ist auf den meisten Versionen von Windows installiert (obwohl eine abgespeckte Version namens SNTP - Simplified NTP - in älteren Versionen ist) und Linux, aber kann kostenlos von NTP.org heruntergeladen werden.

Beim Synchronisieren eines Netzwerks ist es vorzuziehen, einen dedizierten zu verwenden NTP-Server Das empfängt eine Timing-Quelle von einem Atomuhr entweder über spezielle Funkübertragungen oder die GPS-Netzwerk. Es sind jedoch viele Internetzeitverweise verfügbar, einige zuverlässiger als andere, obwohl zu beachten ist, dass internetbasierte Zeitquellen nicht mit NTP authentifiziert werden können, sodass Ihr Computer anfällig für Bedrohungen ist.

NTP ist hierarchisch und in Stratum angeordnet. Stratum 0 ist eine Timing-Referenz, während Stratum 1 ein Server ist, der mit einer Stratum 0-Timing-Quelle verbunden ist, und ein Stratum 2 ist ein Computer (oder Gerät), der an einen Stratum 1-Server angeschlossen ist.

Die Grundkonfiguration von NTP erfolgt mit der Datei /etc/ntp.conf, die Sie bearbeiten müssen und die IP-Adresse von Stratum 1 und Stratum 2 Servern. Hier ist ein Beispiel für eine grundlegende ntp.conf-Datei:

Server xxx.yyy.zzz.aaa bevorzugt (Zeitserveradresse wie time.windows.com)

123.123.1.0 Server

Server 122.123.1.0 Stratum 3

Driftdatei / etc / ntp / drift

Die grundlegendste ntp.conf-Datei listet 2-Server auf, einen, den sie auch synchronisieren möchte, und eine IP-Adresse für sich. Es ist ein guter Haushalt, mehr als einen Server als Referenz zu haben, falls einer ausfallen sollte.

Ein Server mit dem Präfix "prefer" wird für eine vertrauenswürdige Quelle verwendet, die sicherstellt, dass NTP diesen Server nach Möglichkeit immer verwendet. Die IP-Adresse wird bei Problemen verwendet, wenn NTP mit sich selbst synchronisieren wird. In der Drift-Datei erstellt NTP eine Aufzeichnung der Driftrate der Systemuhr und passt sie automatisch an.

NTP passt die Systemzeit nur langsam an. NTP erwartet mindestens zehn Informationspakete, bevor er der Zeitquelle vertraut. Um NTP zu testen, ändern Sie einfach Ihre Systemuhr um eine halbe Stunde am Ende des Tages und die Uhrzeit am Morgen sollte korrekt sein.

Die MSF-Übertragung von Anthorn (Breitengrad 54 ° 55 'N, Längengrad 3 ° 15' W) ist das wichtigste Mittel zur Verbreitung der vom nationalen Physikalischen Laboratorium in Großbritannien geltenden nationalen Normen für Zeit und Häufigkeit. Die effektive Monopolstrahlungsleistung beträgt 15 kW und die Antenne ist im Wesentlichen ungerichtet. Die Signalstärke ist größer als 10 mV / m bei 100 km und größer als 100 μV / m bei 1000 km vom Sender. Das Signal ist in Nord- und Westeuropa weit verbreitet. Die Trägerfrequenz wird bei 60 kHz innerhalb von 2-Teilen in 1012 gehalten.

Einfache Ein-Aus-Trägermodulation wird verwendet, die Anstiegs- und Abfallzeiten des Trägers werden durch die Kombination von Antenne und Sender bestimmt. Das Timing dieser Kanten wird von den Sekunden und Minuten der koordinierten Weltzeit bestimmt (UTC), die immer innerhalb einer Sekunde der Greenwich Mean Time (GMT) liegt. Jede UTC-Sekunde wird durch ein "Aus" markiert, dem mindestens 500 ms Träger vorausgehen, und dieser zweite Marker wird mit einer Genauigkeit übertragen, die besser ist als ± 1 ms.

Die erste Sekunde der Minute beginnt mit einer Periode von 500 ms mit ausgeschaltetem Träger, um als eine Minutenmarkierung zu dienen. Die anderen 59- (oder ausnahmsweise 60- oder 58-) Sekunden der Minute beginnen immer mit mindestens 100 ms 'aus' und enden mit mindestens 700 ms Träger. Sekunden 01-16 tragen Informationen für die aktuelle Minute über die Differenz (DUT1) zwischen astronomischer Zeit und Atomzeit, und die verbleibenden Sekunden übermitteln den Zeit- und Datumscode. Die Zeit- und Datumscode-Information wird immer in Bezug auf die britische Uhrzeit und das Datum gegeben, das ist UTC im Winter und UTC + 1h, wenn die Sommerzeit in Kraft ist, und es bezieht sich auf die Minute, die auf diejenige folgt, in der es übertragen wird.

Dedizierte MSF NTP Server Es sind Geräte verfügbar, die direkt mit der MSF-Übertragung verbunden werden können.

Informationen mit freundlicher Genehmigung von NPL

Hier, um Galleon Systems, einer der führenden europäischen Anbieter von NTP-Server Wir wünschen allen unseren Kunden, Lieferanten und auch unseren Wettbewerbern ein frohes Weihnachtsfest und einen guten Rutsch ins neue Jahr. Wir hoffen, 2009 ist ein erfolgreiches Jahr für Sie alle.

Genaue Zeit mit Atomic Clocks ist in Großbritannien und Teilen von Nordeuropa mit der MSF Atomuhrzeitsignal übermittelt von Cumbria, UK; Es bietet die Möglichkeit, die Uhrzeit von Computern und anderen elektrischen Geräten zu synchronisieren.

Das UK MSF Signal wird von NPL - das Nationale Physikalische Labor. MSF hat eine hohe Sendeleistung (50,000 Watt), eine sehr effiziente Antenne und eine extrem niedrige Frequenz (60,000 Hz). Zum Vergleich sendet ein typischer AM-Radiosender mit einer Frequenz von 1,000,000 Hz. Die Kombination von hoher Leistung und niedriger Frequenz verleiht den Funkwellen von MSF eine Menge Bounce, und diese einzelne Station kann daher den größten Teil Großbritanniens und einige Kontinentaleuropas abdecken.

Die Zeitcodes werden von MSF unter Verwendung eines der einfachsten möglichen Systeme und mit einer sehr niedrigen Datenrate von einem Bit pro Sekunde gesendet. Das 60,000-Hz-Signal wird immer gesendet, aber jede Sekunde wird es für eine Dauer von 0.2, 0.5 oder 0.8 Sekunden stark reduziert: • 0.2 Sekunden reduzierte Leistung bedeutet eine binäre Null • 0.5 Sekunden reduzierte Leistung ist eine binäre Eins. • 0.8 Sekunden reduzierter Leistung ist ein Trennzeichen. Der Zeitcode wird in BCD (Binary Coded Decimal) gesendet und zeigt Minuten, Stunden, Tag des Jahres und Jahres sowie Informationen über Sommerzeit und Schaltjahre an.

Die Zeit wird mit 53-Bits und 7-Separatoren übertragen und benötigt daher 60-Sekunden für die Übertragung. Eine Uhr oder Uhr kann eine extrem kleine und relativ einfache Antenne und einen Empfänger enthalten, um die Information in dem Signal zu dekodieren und die Zeit der Uhr genau einzustellen. Alles, was Sie tun müssen, ist die Zeitzone einzustellen, und die Atomuhr zeigt die korrekte Zeit an.

Engagiert Zeit-Server die darauf abgestimmt sind, das MSF-Zeitsignal zu empfangen, stehen zur Verfügung. Diese Geräte verbinden sich wie alle anderen Server mit einem Computernetzwerk, nur diese empfangen das Timing-Signal und verteilen es über das Netzwerk an andere Rechner im Netzwerk NTP (Network Time Protocol).

Verteilte Netzwerke verlassen sich vollständig auf die richtige Zeit. Computer benötigen Zeitstempel, um Ereignisse zu ordern, und wenn eine Sammlung von Computern zusammenarbeitet, müssen sie unbedingt gleichzeitig ausgeführt werden.

Leider sind moderne PCs nicht als perfekte Zeitmesser konzipiert. Ihre Systemuhren sind einfache elektronische Oszillatoren und neigen zur Drift. Dies ist normalerweise kein Problem, wenn die Maschinen unabhängig voneinander arbeiten, aber wenn sie über ein Netzwerk kommunizieren, können alle möglichen Probleme auftreten.

Von E-Mails, die ankommen, bevor sie an ganze Systemabstürze gesendet wurden, fehlt es an Synchronisation Dies kann zu unzähligen Problemen in einem Netzwerk führen, und aus diesem Grund werden Netzwerkzeitserver verwendet, um sicherzustellen, dass das gesamte Netzwerk synchronisiert ist.

Netzwerk-Zeitserver kommen in zwei Formen - Die GPS Zeitserver und der Radio-bezogene Zeitserver. GPS NTP Server verwenden das von GPS-Satelliten gesendete Zeitsignal. Dies ist extrem genau, da es von einer Atomuhr an Bord des GPS-Satelliten erzeugt wird. Radio referenziert NTP-Servers verwenden eine Langwellensendung, die von mehreren nationalen Physiklaboren gesendet wird.

Beide Methoden sind eine gute Quelle für Coordinated Universal Time (UTC) die globale Zeitskala der Welt. UTC wird von Netzwerken auf der ganzen Welt verwendet und die Synchronisierung mit ihm ermöglicht es Computernetzen, sicher zu kommunizieren und zeitkritische Transaktionen ohne Fehler zu verarbeiten.

Einige Administratoren verwenden das Internet, um eine UTC-Zeitquelle zu empfangen. Obwohl hierfür kein dedizierter Netzwerk - Zeitserver erforderlich ist, hat er Sicherheitsmängel, da ein Port in der Firewall offen bleiben muss, damit der Computer mit dem Server kommunizieren kann NTP-ServerDies kann ein System angreifbar und angreifbar machen. Darüber hinaus sind Internetzeitquellen notorisch unzuverlässig, wobei viele entweder zu ungenau oder zu weit weg sind, um irgendeinen nützlichen Zweck zu erfüllen.

Zum Empfangen und Verteilen und Authentifizieren von UTC-Zeitquellen gibt es derzeit zwei Arten von NTP Server, der GPS NTP-Server und das Radio referenzierter NTP-Server. Während beide Systeme UTC auf identische Weise verteilen, unterscheidet sich die Art und Weise, wie sie die Timing-Informationen erhalten.

A GPS NTP Zeitserver ist eine ideale Zeit- und Frequenzquelle, da sie überall auf der Welt mit relativ billigen Komponenten hochgenaue Zeit liefern kann. Jeder GPS-Satellit sendet in zwei Frequenzen L2 für den militärischen Gebrauch und L1 für den Einsatz von Zivilisten, die mit 1575 MHz gesendet werden. Günstige GPS-Antennen und Empfänger sind jetzt weit verbreitet.

Das Funksignal von dem Satelliten übertragen wird, kann durch die Fenster passieren, kann aber durch Gebäude blockiert werden, so der ideale Ort für eine GPS-Antenne auf einem Dach mit einer guten Sicht auf den Himmel ist. Je mehr Satelliten kann es aus, desto besser das Signal empfangen. Allerdings Dachantennen können Blitzeinschläge oder andere Spannung anfällig Stöße so wird ein Suppressor sehr inline auf dem GPS-Kabel installiert wird empfohlen wird.

Das Kabel zwischen der GPS-Antenne und dem Empfänger ist ebenfalls kritisch. Die maximale Entfernung, die ein Kabel zurücklegen kann, beträgt normalerweise nur 20-30-Meter, aber ein hochwertiges Koaxialkabel in Kombination mit einem GPS-Verstärker zur Erhöhung der Antennenverstärkung kann mehr als 100-Meter Kabelstrecken ermöglichen. Dies kann zu Schwierigkeiten bei der Installation in größeren Gebäuden führen, wenn der Server zu weit von der Antenne entfernt ist.

Eine alternative Lösung besteht darin, ein Radio zu verwenden, auf das verwiesen wird NTP Zeitserver. Diese beruhen auf einer Anzahl von nationalen Zeit- und Frequenzfunkübertragungen, die die UTC-Zeit senden. In Großbritannien wird das Signal (MSF genannt) von der National Physics Laboratory In Cumbria, das als nationale Referenz des Vereinigten Königreichs dient, gibt es ähnliche Systeme in den USA (WWVB) und in Frankreich, Deutschland und Japan.

Ein Radio basiert NTP-Server besteht in der Regel aus einem rackmontierbaren Zeitserver und einer Antenne, bestehend aus einem Ferritstab in einem Kunststoffgehäuse, der die Sende- und Empfangszeit des Radios empfängt. Es sollte immer horizontal im rechten Winkel zum Getriebe montiert werden, um eine optimale Signalstärke zu erreichen. Daten werden in Impulsen gesendet, 60 eine Sekunde. Diese Signale liefern die UTC-Zeit mit einer Genauigkeit von 100 Mikrosekunden, das Funksignal hat jedoch eine begrenzte Reichweite und ist anfällig für Interferenzen.

Die Neujahrsfeiern müssen in diesem Jahr noch eine weitere Sekunde warten, da sich der Internationale Erddrehungs- und Referenzsystem-Service (IERS) entschlossen hat, 2008 mit Leap Second auszustatten.

IERS gab im Juli in Paris bekannt, dass 2008, der erste seit Xnumx Xnumx, einen positiven Leap-Second-Titel hinzufügen soll. Leap-Sekunden wurden eingeführt, um die Unvorhersehbarkeit der Erdrotation zu kompensieren und UTC (Coordinated Universal Time) mit GMT (Greenwich Meantime) zu halten.

Die neue zusätzliche Sekunde wird am letzten Tag dieses Jahres bei 23 Stunden, 59 Minuten und 59 Sekunden hinzugefügt. Koordinierte Weltzeit - 6: 59: 59 Uhr Eastern Standard Time. 33 Leap Seconds wurden seit 1972 hinzugefügt

NTP-Server Systeme, die die Zeitsynchronisierung in Computernetzwerken steuern, werden alle von UTC (Coordinated Universal Time) gesteuert. Wenn eine zusätzliche Sekunde am Ende des Jahres hinzugefügt wird, wird UTC automatisch als zusätzliche Sekunde geändert. #

Ob a NTP-Server empfängt ein Zeitsignal für Übertragungen wie MSF, WWVB oder DCF oder vom GPS-Netzwerk wird das Signal automatisch die Leap-Second-Ankündigung übertragen.

Notice of Leap Second vom Internationalen Service für Erddrehungs- und Referenzsysteme (IERS)

SERVICE INTERNATIONAL DE LA ROTATION TERRESSE UND DES SYSTEMES DE REFERENCE

SERVICE DE LA ROTATION TERREST
OBSERVATOIRE DE PARIS
61, Av. de l'Observatoire 75014 PARIS (Frankreich)
Tel. : 33 (0) 1 40 51 22 26
FAX: 33 (0) 1 40 51 22 91
E-Mail: services.iers@obspm.fr
https://hpiers.obspm.fr/eop-pc

Paris, 4 Juli 2008

Bulletin C 36

An die für die Messung und Verteilung der Zeit zuständigen Behörden

UTC TIME STEP
auf dem 1st von Januar 2009

Eine positive Schaltsekunde wird Ende Dezember 2008 eingeführt.
Die Reihenfolge der Daten der UTC-Sekundenmarken ist:

2008 Dezember 31, 23h 59m 59s
2008 Dezember 31, 23h 59m 60s
2009 Januar 1, 0h 0m 0s

Der Unterschied zwischen UTC und der Internationalen Atomzeit TAI ist:

von 2006 Januar 1, 0h UTC bis 2009 Januar 1 0h UTC: UTC-TAI = - 33s
von 2009 Januar 1, 0h UTC, bis auf weiteres: UTC-TAI = - 34s

Schaltsekunden können in UTC Ende Dezember eingeführt werden

A GPS Zeitserver ist wirklich ein Kommunikationsgerät. Sein Zweck besteht darin, ein Zeitsignal zu empfangen und es dann auf alle Geräte in einem Netzwerk zu verteilen. Zeitserver werden oft als verschiedene Dinge bezeichnet Netzwerkzeitserver, GPS-Zeitserver, Funkzeitserver und NTP-Server.

Die meisten Zeitserver verwenden das Protokoll NTP (Network Time Protocol). NTP ist eines der ältesten Protokolle des Internets und wird von den meisten Computern verwendet, die einen Zeitserver verwenden. In den meisten Betriebssystemen wird NTP häufig in einer grundlegenden Form installiert.

A GPS Zeitserver, wie der Name schon sagt, ein Zeitsignal von der GPS-Netzwerk. GPS-Satelliten sind wirklich nichts weiter als umlaufende Uhren. An Bord jedes GPS-Satelliten befindet sich eine Atomuhr. Die ultrapräzise Zeit von dieser Uhr ist, was vom Satelliten gesendet wird (zusammen mit der Position des Satelliten).

Ein Satellitennavigationssystem arbeitet, indem es das Zeitsignal von drei oder mehr Satelliten empfängt, und indem es die Position der Satelliten berechnet und wie lange die Signale ankommen, um eine Position zu triangulieren.

Ein GPS-Zeitserver benötigt noch weniger Informationen und es wird nur ein Satellit benötigt, um eine Zeitreferenz zu erhalten. Eine GPS-Zeitserver-Antenne empfängt ein Zeitsignal von einem der 33-Satelliten über die Sichtlinie, so dass der beste Ort zum Befestigen der Antenne das Dach ist.

Die meisten engagierten GPS NTP Zeitserver benötigen eine gute 48-Stunden, um zu finden und eine dauerhafte Reparatur auf einem Satelliten, aber sobald sie es haben, ist selten, dass die Kommunikation verloren geht.

Die von GPS-Satelliten übertragene Zeit wird als GPS-Zeit bezeichnet und obwohl sie sich von der offiziellen globalen Zeitskala UTC (Coordinated Universal Time) unterscheidet, da sie beide auf Atomzeit (TAI) basieren, wird die GPS-Zeit einfach durch NTP konvertiert.

Ein GPS-Zeitserver wird oft als Stratum 1 NTP-Gerät bezeichnet, ein Stratum 2-Gerät ist ein Gerät, das die Zeit vom GPS-Zeitserver empfängt. Stratum 2- und Stratum 3-Geräte können auch als Zeitserver verwendet werden und auf diese Weise kann ein einzelner GPS-Zeitserver als eine Zeitgeberquelle für eine unbegrenzte Anzahl von Computern und Geräten arbeiten, solange die Hierarchie von NTP wird gefolgt.

Atomuhren werden weltweit für Tausende von Anwendungen eingesetzt. Von der Steuerung von Satelliten bis hin zur Synchronisierung eines Computernetzwerks mit einem NTP-ServerAtomuhren haben die Art und Weise verändert, wie wir die Zeit kontrollieren und steuern.

In Bezug auf die Genauigkeit ist eine Atomuhr unerreicht. Digitale Quarzuhren können die genaue Zeit für eine Woche behalten und nicht mehr als eine Sekunde verlieren, aber eine Atomuhr kann Millionen von Jahren Zeit behalten, ohne so stark zu driften.

Atomuhren arbeite nach dem Prinzip der Quantensprünge, einem Zweig der Quantenmechanik, der besagt, dass ein Elektron; ein negativ geladenes Teilchen, umkreist einen Kern eines Atoms (das Zentrum) in einer bestimmten Ebene oder Ebene. Wenn es in Form von elektromagnetischer Strahlung genügend Energie absorbiert oder freisetzt, wird das Elektron auf eine andere Ebene springen - der Quantensprung.

Durch Messen der Frequenz der elektromagnetischen Strahlung, die dem Übergang zwischen den zwei Niveaus entspricht, kann der Zeitverlauf aufgezeichnet werden. Cäsiumatome (Cäsium 133) sind für das Timing bevorzugt, da sie in jeder Sekunde 9,192,631,770-Strahlungszyklen haben. Da die Energieniveaus des Cäsiumatoms (die Quantenstandards) immer gleich sind und eine so hohe Zahl haben, ist die Cäsiumatomuhr unglaublich präzise.

Die häufigste Form der Atomuhr, die heutzutage in der Welt verwendet wird, ist der Caesium-Brunnen. Bei dieser Art von Uhr wird eine Atomwolke in eine Mikrowellenkammer projiziert und kann unter der Schwerkraft fallen. Laserstrahlen verlangsamen diese Atome und der Übergang zwischen den Energieniveaus des Atoms wird gemessen.

Die nächste Generation von Atomuhren wird entwickelt und verwendet Ionenfallen anstelle eines Springbrunnens. Ionen sind positiv geladene Atome, die von einem Magnetfeld gefangen werden können. Andere Elemente wie Strontium werden in diesen Takten der nächsten Generation verwendet, und es wird geschätzt, dass die potentielle Genauigkeit eines Strontiumionenfallen-Taktgebers 1000-mal so groß wie die der aktuellen Atomuhren sein könnte.

Atomuhren werden von allen möglichen Technologien benutzt; Satellitenkommunikation, das Global Positioning System und sogar der Internethandel sind auf Atomuhren angewiesen. Die meisten Computer synchronisieren sich indirekt mit einer Atomuhr, indem sie a verwenden NTP-Server. Diese Geräte erhalten die Zeit von einer Atomuhr und verteilen sie über ihre Netzwerke, wodurch auf allen Geräten eine präzise Zeit gewährleistet ist.

NTP (Network Time Protocol) ist das am häufigsten verwendete Zeitsynchronisationsprotokoll im Internet. Der Grund für seinen Erfolg ist, dass es sowohl flexibel als auch hochgenau (und frei) ist. NTP ist auch in einer hierarchischen Struktur angeordnet, die es Tausenden von Maschinen ermöglicht, ein Taktsignal von nur einem zu empfangen NTP-Server.

Wenn alle tausend Computer in einem Netzwerk gleichzeitig versuchten, ein Zeitsignal vom NTP-Server zu empfangen, würde das Netzwerk zu Engpässen führen und der NTP-Server würde nutzlos werden.

Aus diesem Grund existiert der NTP-Stratum-Tree. An der Spitze des Baumes befindet sich der NTP-Zeitserver, der ein stratum 1-Gerät ist (ein stratum 0-Gerät ist die Atomuhr, von der der Server seine Zeit empfängt). Unter dem NTP-Server, mehrere Server oder Computer erhalten Timing-Informationen vom Stratum 1-Gerät. Diese vertrauenswürdigen Geräte werden Stratum 2-Server, die wiederum ihre Timing-Informationen an eine andere Schicht von Computern oder Servern verteilen. Diese werden dann Stratum 3-Geräte, die wiederum Timing-Informationen in niedrigere Schichten (Stratum 4, Stratum 5 usw.) verteilen können.

In allen NTP können bis zu neun Schichtstufen unterstützt werden, obwohl die Entfernung vom ursprünglichen Stratum 1-Gerät um so weniger genau ist. Ein Beispiel für die Einrichtung einer NTP-Hierarchie finden Sie hier Stratum Baum