Bis 1967 wurde die Sekunde mit der Bewegung der Erde definiert, die sich einmal jede 24-Stunden um ihre Achse dreht, und es gibt 3,600-Sekunden in dieser Stunde und 86,400 in 24.

Das wäre gut, wenn die Erde pünktlich wäre, aber das ist es nicht. Die Rotationsgeschwindigkeit der Erde ändert sich jeden Tag um Tausende von Nanosekunden, was zu einem großen Teil auf Wind und Wellen zurückzuführen ist, die sich um die Erde drehen und einen Widerstand erzeugen.

Im Laufe von Tausenden von Tagen können diese Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit dazu führen, dass der Spin der Erde nicht mehr mit den hochpräzisen Atomuhren übereinstimmt, die wir zur Aufrechterhaltung des UTC-Systems verwenden (Coordinated Universal Time) ticken über. Aus diesem Grund wird die Erdrotation mit Hilfe der fernen Blitze einer Art kollabierten Stern, einem sogenannten Quasar, der viele Millionen Lichtjahre entfernt mit einem ultrapräzisen Rhythmus blinkt, überwacht und zeitlich abgestimmt. Indem man den Spin der Erde gegen diese weit entfernten Objekte beobachtet, kann man herausfinden, um wie viel sich die Rotation verlangsamt hat.

Sobald eine Sekunde der Verlangsamung aufgebaut wurde, hat der Internationale Earth Rotation Service (IERS), empfiehlt a Schaltsekunde hinzugefügt werden, in der Regel am Ende des Jahres.

Andere Komplikationen entstehen, wenn es darum geht synchronisieren die Erde auf eine Zeitskala. In 1905 zeigte Albert Einsteins Relativitätstheorie, dass es keine absolute Zeit gibt. Jede Uhr, überall im Universum, tickt mit einer anderen Geschwindigkeit. Für GPS ist dies ein enormes Problem, da sich herausstellt, dass die Uhren der Satelliten um fast 40,000 Nanosekunden pro Tag relativ zu den Uhren auf dem Boden abweichen, weil sie hoch über der Erdoberfläche (und daher in einem schwächeren Gravitationsfeld) liegen bewegen sich schnell relativ zum Boden.

Und während das Licht in dieser Zeit vierzigtausend Fuß zurücklegen kann, können Sie das Problem sehen. Die Einstein-Gleichungen, die zuerst in 1905 und 1915 niedergeschrieben wurden, werden verwendet, um diese Zeitverschiebung zu korrigieren, so dass das GPS funktioniert und die Flugzeuge sicher navigieren können GPS NTP-Server um die richtige Zeit zu erhalten.

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

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.

Network Time Protocol ist ein Internetprotokoll, mit dem Computeruhren mit einer stabilen und präzisen Zeitreferenz synchronisiert werden. NTP wurde ursprünglich von Professor David L. Mills an der Universität von Delaware in 1985 entwickelt und ist ein Internetstandardprotokoll.

NTP wurde entwickelt, um das Problem zu lösen, dass mehrere Computer zusammenarbeiten und unterschiedliche Zeit haben. Während die Zeit in der Regel nur fortschreitet, sollte die Zeit, selbst wenn Sie von einem Computer zu einem anderen wechseln, weiterlaufen, wenn Programme auf verschiedenen Computern ausgeführt werden. Wenn jedoch ein System dem anderen voraus ist, würde ein Wechsel zwischen diesen Systemen Zeit zum Vorwärts- und Rückwärtsspringen verursachen.

Als Folge können Netzwerke ihre eigene Zeit haben, aber sobald Sie mit dem Internet verbinden, werden Effekte sichtbar. Nur E-Mail-Nachrichten kommen vor dem Versand an und werden sogar beantwortet, bevor sie verschickt wurden!

Während diese Art von Problemen harmlos erscheinen mag, wenn es um den Empfang von E-Mails geht, kann jedoch in einigen Umgebungen ein Mangel an Synchronisation verheerende Folgen haben. Aus diesem Grund war die Flugsicherung eine der ersten Anwendungen für NTP.

NTP verwendet eine einzelne Zeitquelle und verteilt sie unter allen Geräten in einem Netzwerk, indem sie einen Algorithmus verwendet, der ermittelt, wie viel eine Systemuhr eingestellt werden muss, um die Synchronisation sicherzustellen.

NTP arbeitet auf einer hierarchischen Basis, um sicherzustellen, dass kein Netzwerkverkehr und keine Bandbreitenprobleme auftreten. Es verwendet eine einzelne Zeitquelle, normalerweise UTC (koordinierte universelle Zeit) und empfängt Zeitanforderungen von den Maschinen oben auf dem Hierarch, die dann die Zeit weiter unten in der Kette weiterleiten.

Die meisten Netzwerke, die NTP verwenden, verwenden eine dedizierte Netzwerk-Zeitserver um ihr UTC-Zeitsignal zu erhalten. Diese können die Zeit von der GPS-Netzwerk oder Radioübertragungen, die von nationalen Physiklaboren gesendet werden. Diese gewidmet NTP Zeitserver Sie sind ideal, da sie Zeit direkt von einer Atomuhrquelle erhalten, sie sind auch sicher, da sie extern angeordnet sind und daher keine Unterbrechungen in der Netzwerkfirewall benötigen.

NTP-Server werden von Computernetzen als Timing-Referenz für die Synchronisation verwendet. Ein NTP-Server ist wirklich ein Kommunikationsgerät, das die Zeit von einer Atomuhr empfängt und diese verteilt. NTP-Server, die eine direkte Atomuhrzeit erhalten, werden Stratum 1 NTP-Server genannt.

Ein stratum 0-Gerät ist selbst eine Atomuhr. Diese sind sehr teure und empfindliche Maschinen und sind nur in großen physikalischen Laboratorien zu finden. Leider gibt es viele Regeln, die festlegen, wer auf einen Stratum 1-Server zugreifen kann, wenn die Bandbreite berücksichtigt wird. Die meisten Stratum 1 NTP Server werden von Universitäten oder anderen Non-Profit-Organisationen eingerichtet und müssen daher einschränken, wer darauf zugreift.

Glücklicherweise können Stratum 2-Zeitserver eine ausreichend genaue Genauigkeit als Timing-Quelle bieten und jedes Gerät, das ein Zeitsignal empfängt, kann selbst als Zeitreferenz verwendet werden (ein Gerät, das Zeit von einem Stratum 2-Gerät erhält, ist ein stratum 3-Server. Geräte, die Zeit von ein Stratum 3-Server sind stratum 4-Geräte und so weiter).

Ntp.org, ist die offizielle Heimat des NTP - Pool - Projekts und bei weitem der beste Ort, um eine öffentlicher NTP-Server. Es gibt zwei Listen von öffentlichen Servern, die im Pool verfügbar sind. Primärserver, auf denen die Stratum 1-Server (von denen die meisten geschlossen sind) und sekundäre structum-2-Server angezeigt werden.

Bei der Verwendung eines öffentlichen NTP-Servers ist es wichtig, sich an die Zugriffsregeln zu halten, da dies zu Verstopfungen des Servers führen kann. Wenn die Probleme weiterhin bestehen, werden die meisten öffentlichen NTP-Server als Großzügigkeit eingerichtet.

Es gibt einige wichtige Punkte, an die Sie sich erinnern sollten, wenn Sie eine Timing-Quelle aus dem Internet verwenden. Erstens können Internetzeitquellen nicht authentifiziert werden. Die Authentifizierung ist eine eingebaute Sicherheitsmaßnahme, die von NTP verwendet wird, aber über das Internet nicht verfügbar ist. Zweitens erfordert die Verwendung einer Internet-Timing-Quelle einen offenen Port in Ihrer Firewall. Ein Loch in einer Firewall kann von böswilligen Benutzern verwendet werden und ein System angreifbar machen.

Für diejenigen, die eine sichere Timing-Quelle benötigen oder wenn die Genauigkeit sehr wichtig ist, ein dedizierter NTP-Server Das empfängt ein Zeitsignal von entweder Langwellenfunkübertragungen oder dem GPs-Netzwerk.

NTP Zeitserver (Network Time Protocol) Missbrauch ist oft unbeabsichtigt und glücklicherweise dank des NTP-Pools ist weniger häufig als es war, obwohl Vorfälle immer noch passieren.

NTP-Server Missbrauch ist jede Handlung, die gegen die Zugangsregeln eines NTP-Zeitservers verstößt oder eine Handlung, die sie in irgendeiner Weise beschädigt. Öffentliche NTP-Server sind die Server, auf die von Geräten und Routern über das Internet zugegriffen werden kann, um sie als Timingquelle für die Synchronisierung eines Netzwerks zu verwenden. Die meisten öffentlichen NTP-Zeitserver sind gemeinnützig und als Großzügigkeit angelegt, meist von Universitäten oder anderen technischen Zentren.

Aus diesem Grund müssen Zugriffsregeln eingerichtet werden, da große Mengen an Datenverkehr riesige Bandbreitenrechnungen erzeugen können und dazu führen können, dass der NTP-Zeitserver dauerhaft ausgeschaltet wird. Zugriffsregeln werden verwendet, um zu verhindern, dass zu viel Datenverkehr auf 1-Stratum-Server zugreift. Konventionell sollten Stratum 1-Server nur von Stratum 2-Servern erreicht werden, die wiederum die Timing-Informationen auf der ganzen Linie weiterleiten können.

Die schlimmsten Fälle von NTP-Servermissbrauch waren jedoch, wo Tausende von Geräten Anfragen nach Zeit gesendet haben, wobei in der hierarchischen Natur von NTP nur eine benötigt wird.

Während die meisten Fälle von NTP - Missbrauch absichtlich sind einige der schlimmsten Missbräuche von NTP Zeitserver wurden (wenn auch unbeabsichtigt) von großen Unternehmen begangen. Das erste große Unternehmen, das NTP missbraucht wurde, war Netgear, der in 2003 vier Router veröffentlichte, die alle hart codiert waren, um den NTP-Server der Universität von Wisconsin zu verwenden. Das resultierende DDS (Distributed Denial of Service) erreichte fast 150 Megabit zweite.

Selbst jetzt, fünf Jahre später und trotz der Veröffentlichung mehrerer Patches, um das Problem zu beheben und die Universität von Netgear kompensiert zu bekommen, geht das Problem weiter, da einige Leute ihre Router noch nie gepatcht haben.

Ähnliche Vorfälle wurden von SMC und D-Link begangen. Insbesondere D-Link löste Kontroversen aus, als man sie auf die Angelegenheit aufmerksam machte. Sie beschlossen, die Anwälte einzuschalten. Erst nachdem festgestellt wurde, dass sie fast 50-NTP-Server verletzten, versuchten sie, das Problem zu lösen (und das erst nach vernichtender Presseberichterstattung) sie geben nach).

Die einfachste Möglichkeit, solche Probleme zu vermeiden, ist die Verwendung eines externen Stratum 1-Zeitservers. Diese Geräte sind relativ kostengünstig, einfach zu installieren und viel genauer und sicherer als Online-NTP-Server. Diese Geräte erhalten die Zeit von Atomuhren entweder vom GPS-Netzwerk (Global Positioning System).

Zeit hat immer eine wichtige Rolle in der Zivilisation gespielt. Das Verstehen und Überwachen der Zeit ist seit der Vorgeschichte eine der Vorbesetzungen der Menschheit und die Fähigkeit, die Zeit zu verfolgen, war für die Alten ebenso wichtig wie für uns.

Unsere Vorfahren mussten wissen, wann die beste Zeit war, Pflanzen anzubauen oder sich zu religiösen Feiern zu versammeln, und zu wissen, dass die Zeit dafür sorgen muss, dass sie genauso ist wie die der anderen.

Zeitsynchronisation ist der Schlüssel zu präziser Zeitmessung, da sich die Veranstaltung zu einem bestimmten Zeitpunkt nur dann lohnt, wenn alle gleichzeitig laufen. In der modernen Welt, in der sich das Geschäft von einem papierbasierten System zu einem elektronischen System entwickelt hat, ist die Bedeutung der Zeitsynchronisation und der Suche nach immer höherer Genauigkeit noch entscheidender.

Computer-Netzwerke kommunizieren jetzt miteinander über die ganze Welt und wickeln Transaktionen im Wert von Milliarden von Dollars pro Sekunde ab, Millisekunden-Genauigkeit ist jetzt Teil des Geschäftserfolgs.

Computernetzwerke können aus Hunderten und Tausenden von Computern, Servern und Routern bestehen, und obwohl sie alle eine interne Uhr haben, können, wenn sie nicht perfekt synchronisiert sind, eine Vielzahl möglicher Probleme auftreten.

Sicherheitslücken, Datenverlust, häufige Abstürze und Ausfälle, Betrug und Glaubwürdigkeit des Kunden sind potenzielle Gefahren einer schlechten Computerzeitsynchronisation. Computer verlassen sich auf die Zeit als einzigen Bezugspunkt zwischen Ereignissen und viele Anwendungen und Prozesse sind zeitabhängig.

Selbst Diskrepanzen zwischen einigen Millisekunden zwischen Geräten können vor allem in der Welt der Finanzwelt Probleme verursachen, wenn Millionen in einer Sekunde gewonnen oder verloren werden. Aus diesem Grund werden die meisten Computernetzwerke von a gesteuert Zeit-Server. Diese Geräte erhalten ein Zeitsignal von einer Atomuhr. Dieses Signal wird dann an jedes Gerät im Netzwerk verteilt, um sicherzustellen, dass alle Maschinen die gleiche Zeit haben.

Die meisten Synchronisationsgeräte werden vom Computerprogramm gesteuert NTP (Netzwerkzeitprotokoll) Diese Software überprüft regelmäßig die Uhr jedes Geräts auf Drift (Verlangsamen oder Beschleunigen von der gewünschten Zeit) und korrigiert es, um sicherzustellen, dass die Geräte niemals von der synchronisierten Zeit abweichen.

Die MSF-Zeitsignal ist eine dedizierte Radiosendung, die eine genaue und zuverlässige Quelle britischer britischer Zeit bietet, basierend auf der globalen Zeitskala UTC (Coordinated Universal Time), das MSF-Signal wird von Großbritannien ausgestrahlt und aufrechterhalten National Physical Laboratory (NPL).

Das MSF-Zeitsignal kann von jedem verwendet werden, der genaue Zeitsteuerungsinformationen benötigt, seine Hauptverwendung ist jedoch als eine Quelle der UTC-Zeit für Administratoren, die ein Computernetzwerk mit einem Computer synchronisieren Funkuhr. Funkuhren sind eigentlich ein anderer Begriff für einen Netzwerkzeitserver, der eine Funkübertragung als Zeitgeberquelle verwendet.

Radio-basiert Netzwerk-Zeitserver benutzen NTP (Network Time Protocol), um die Timing-Informationen im gesamten Netzwerk zu verteilen.

Das MSF-Signal wird von der Anthorn Radio Station in Cumbria von VT Communications unter Vertrag an die NPL gesendet. Es ist verfügbar 24 Stunden pro Tag in ganz Großbritannien und darüber hinaus, obwohl das Signal anfällig für Störungen und lokale Topographie ist. Benutzer des MSF-Dienstes erhalten überwiegend ein "Grundwellensignal". Es gibt jedoch auch eine Rest- "Himmelwelle", die von der Ionosphäre reflektiert wird und in der Nacht viel stärker ist; Dies kann zu einem insgesamt empfangenen Signal führen, das entweder stärker oder schwächer ist.

Das MSF-Signal wird auf einer Frequenz von 60 kHz (bis zu 2-Teilen in 1012) übertragen und wird von einer Cäsium-Atomuhr gesteuert, die auf der Funkstation basiert.

Die Antenne in Anthorn ist bei 54 ° 55 'N Breitengrad und 3 ° 15' W Längengrad. Die Feldstärke des Signals übersteigt 100 μV / m (Mikrovolt pro Meter) in einer Entfernung von 1000 km von Anthorn und deckt das gesamte Vereinigte Königreich ab. Es kann sogar in ganz Nord- und Westeuropa empfangen werden.

Der MSF sendet einen einfachen Binärcode, der Zeit- und Datumsinformationen enthält. Der MSF-Zeit- und -Datumscode enthält die folgenden Informationen: Jahr, Monat, Tag des Monats, Wochentag, Stunde, Minute, Britische Sommerzeit (in Kraft oder unmittelbar bevorstehend), DUT1 (ein Parameter, der UT1-UTC gibt)

GPS Zeitserver sind Netzwerkzeitserver, die ein Zeitsignal vom GPS-Netzwerk empfangen und es auf alle Geräte in einem Netzwerk verteilen, um sicherzustellen, dass das gesamte Netzwerk synchronisiert ist.

GPS ist eine ideale Zeitquelle, da ein GPS-Signal überall auf dem Globus verfügbar ist. GPS steht für Global Positioning System, das GPS-Netzwerk gehört dem US-Militär und wird von der US-Luftwaffe (Space Wing) gesteuert und betrieben. Es ist jedoch, seit die späten 1980 für die zivile Bevölkerung der Welt als Werkzeug zur Unterstützung der Navigation geöffnet wurde.

Das GPS-Netzwerk ist eigentlich eine Konstellation von 32-Satelliten, die um die Erde kreisen, sie liefern keine Positionsinformationen (GPS-Empfänger tun das), sondern senden von ihren an Bord befindlichen Atomuhren ein Zeitsignal aus.

Dieses Timing-Signal wird verwendet, um eine globale Position durch Triangulieren von 3-4-Timing-Signalen zu ermitteln. Ein Empfänger kann herausfinden, wie weit und somit die Position von einem Satelliten entfernt ist. Im Wesentlichen ist ein globaler Positionierungssatellit nur eine Umlaufuhr und es ist diese Information, die ausgestrahlt wird, die von einem GPS-Zeitserver aufgenommen und über ein Netzwerk verteilt werden kann.

Genau genommen entspricht die GPS-Zeit nicht der globalen Zeitskala UTC (koordinierte Weltzeit), a GPS Zeitserver wandelt das Zeitformat automatisch in UTC um.

Ein GPS-Zeitserver kann eine ungezügelte Genauigkeit bei Netzwerken liefern, die in der Lage sind, die Genauigkeit innerhalb weniger Millisekunden nach UTC aufrechtzuerhalten.