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

Methoden der Zeitmessung haben sich im Laufe der Geschichte mit immer größerer Genauigkeit verändert und sind der Katalysator für Veränderungen.

Die meisten Methoden der Zeitmessung basieren traditionell auf der Bewegung der Erde um die Sonne herum. Seit Jahrtausenden wurde ein Tag in 24-Teile geteilt, die als Stunden bekannt geworden sind. Unsere Zeitpläne für die Rotation der Erde zu verwenden, war für die meisten unserer historischen Bedürfnisse angemessen, aber mit fortschreitender Technologie ist die Notwendigkeit einer immer präziseren Zeitskala offensichtlich geworden.

Das Problem mit den traditionellen Methoden wurde deutlich, als die ersten wirklich genauen Zeitmesser - die Atomuhr wurde in den 1950 entwickelt. Da diese Uhren auf der Frequenz der Atome basierten und innerhalb von einer Sekunde jede Million Jahre genau waren, wurde schnell entdeckt, dass unser Tag, den wir immer als genau 24-Stunden angenommen hatten, von Tag zu Tag verändert wurde.

Die Auswirkungen der Schwerkraft des Mondes auf unsere Ozeane bewirken, dass die Erde während ihrer Rotation langsamer und schneller wird - manche Tage sind länger als 24-Stunden, andere kürzer. Obwohl diese winzigen Unterschiede in der Länge eines Tages für unser tägliches Leben kaum einen Unterschied gemacht haben, hat diese Ungenauigkeit Auswirkungen auf viele unserer modernen Technologien wie Satellitenkommunikation und globale Positionierung.

Eine Zeitskala wurde entwickelt, um die Ungenauigkeiten in der Spin-Zeit der Erde - Coordinated Universal Time (UTC) - zu behandeln. Es basiert auf der traditionellen 24-Stunden-Erdrotation, die als Greenwich Meantime (GMT) bekannt ist, berücksichtigt aber die Ungenauigkeiten im Erdspin, indem sogenannte "Leap-Sekunden" hinzugefügt (oder subtrahiert) werden.

Wie UTC basiert auf der Zeit von erzählt Atomuhren Es ist unglaublich genau und wurde daher als ziviler Zeitrahmen der Welt eingeführt und von Unternehmen und Handel auf der ganzen Welt genutzt.

Die meisten Computernetzwerke können mit UTC unter Verwendung eines dedizierten Systems synchronisiert werden NTP Zeitserver.

Die Zeit zu sagen ist nicht so geradlinig wie die meisten Leute denken. In der Tat die Frage: "Wie spät ist es?" ist eine Frage, die selbst die moderne Wissenschaft nicht beantworten kann. Die Zeit ist laut Einstein relativ; Es gibt Veränderungen für verschiedene Beobachter, die von Dingen wie Geschwindigkeit und Schwerkraft beeinflusst werden.

Selbst wenn wir alle auf dem gleichen Planeten leben und den Ablauf der Zeit auf ähnliche Weise erleben, kann es immer schwieriger werden, die Zeit zu bestimmen. Unsere ursprüngliche Methode, die Erdrotation zu verwenden, wurde seither als ungenau befunden, da die Schwerkraft des Mondes dazu führt, dass einige Tage länger als 24-Stunden und einige weniger kürzer sind. In der Tat, als die frühen Dinosaurier die Erde durchstreiften, war ein Tag nur 22 Stunden lang!

Während mechanische und elektronische Uhren uns eine gewisse Gradgenauigkeit gegeben haben, erforderten unsere modernen Technologien weit genauere Zeitmessungen. GPS, Internethandel und Flugsicherung sind nur drei Branchen, in denen Sekundenbruchteile unglaublich wichtig sind.

Wie behalten wir die Zeit im Auge? Die Verwendung der Erdumdrehung hat sich als unzuverlässig erwiesen, während elektrische Oszillatoren (Quarzuhren) und mechanische Uhren nur eine oder zwei Sekunden pro Tag genau sind. Leider kann für viele unserer Technologien eine zweite Ungenauigkeit viel zu lang sein. In der Satellitennavigation kann das Licht 300,000-km in etwas mehr als einer Sekunde zurücklegen, wodurch die durchschnittliche Navigationseinheit nutzlos wird, wenn eine Sekunde Ungenauigkeit vorhanden ist.

Die Lösung, um eine genaue Methode der Zeitmessung zu finden, war die Untersuchung der sehr kleinen Quantenmechanik. Quantenmechanik ist das Studium des Atoms und seiner Eigenschaften und wie sie interagieren. Es wurde entdeckt, dass Elektronen, die winzigen Teilchen, die Atome umkreisen, den Weg änderten, den sie umkreisten, und eine präzise Menge an Energie freisetzten, wenn sie dies tun.

Im Falle des Cäsiumatoms tritt dies fast neun Milliarden Mal pro Sekunde auf und diese Zahl ändert sich nie und kann daher als äußerst zuverlässige Methode zur Verfolgung der Zeit verwendet werden. Cäsiumatome werden in Atomuhren verwendet, und tatsächlich ist die Sekunde jetzt definiert als nur 9 Milliarden Zyklen der Strahlung des Cäsiumatoms.

Atomuhren sind die Grundlage für viele unserer Technologien. Die gesamte Weltwirtschaft vertraut auf sie mit der übermittelten Zeit NTP Zeitserver in Computernetzen oder durch GPS-Satelliten übertragen; sicherzustellen, dass die gesamte Welt die gleiche, genaue und stabile Zeit behält.

Eine offizielle globale Zeitskala, Coordinated Universal Time (UTC), wurde dank Atomuhren entwickelt, die es der ganzen Welt ermöglichen, die gleiche Zeit innerhalb weniger Tausendstelsekunden voneinander zu laufen.

A Zeit-Server ist ein übliches Bürowerkzeug, aber wozu dient es?

Wir sind alle daran gewöhnt, eine andere Zeit als der Rest der Welt zu haben. Wenn Amerika aufwacht, geht Honk Kong ins Bett, weshalb die Welt in Zeitzonen unterteilt ist. Selbst in derselben Zeitzone kann es immer noch Unterschiede geben. Auf dem europäischen Festland zum Beispiel sind die meisten Länder eine Stunde vor dem Vereinigten Königreich wegen der jahreszeitlichen Veränderungen in Großbritannien.

Wenn es jedoch um globale Kommunikation geht, kann es zu Problemen führen, wenn Sie weltweit unterschiedliche Zeiten haben, insbesondere wenn Sie zeitkritische Transaktionen wie den Kauf oder Verkauf von Aktien durchführen müssen.

Zu diesem Zweck wurde durch die frühen 1970's klar, dass eine globale Zeitskala benötigt wurde. Es wurde auf 1 Januar 1972 eingeführt und hieß UTC - Abgestimmte Weltzeit. UTC wird von der Atomuhr gehalten, basiert aber auf Greenwich Meantime (GMT - oft auch UT1 genannt), das selbst eine Zeitskala ist, die auf der Rotation der Erde basiert. Leider variiert die Erde in ihrer Drehung, so dass UTC dafür verantwortlich ist, dass sie ein oder zwei Mal pro Jahr eine Sekunde hinzufügt (Leap Second).

Viele Astrologen und andere Institutionen halten Schaltsekunden für erforderlich, um den Tag vor dem Abgleiten zu schützen. Andernfalls wäre es unmöglich, die Position der Sterne am Nachthimmel zu bestimmen.

UTC wird jetzt auf der ganzen Welt verwendet. Es ist nicht nur der offizielle globale Zeitrahmen, sondern wird von Hunderttausenden von Computernetzen auf der ganzen Welt genutzt.

Computernetzwerke verwenden ein Netzwerk-Zeitserver um alle Geräte in einem Netzwerk mit UTC zu synchronisieren. Die meisten Zeitserver verwenden das Protokoll NTP (Network Time Protocol), um Zeit zu verteilen.

NTP-Zeitserver erhalten die Zeit von Atomuhren entweder durch langwellige Funkübertragungen aus nationalen Physiklaboren oder aus dem GPS-Netzwerk (Global Positioning System). GPS-Satelliten tragen alle eine an Bord befindliche Atomuhr, die die Zeit zurück zur Erde strahlt. Während dieses Zeitsignal wegen der Genauigkeit der Übertragung streng genommen nicht UTC ist (es wird als GPS-Zeit bezeichnet), wird es leicht in UTC umgerechnet GPS NTP-Server.

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.

Atomuhren sind der Höhepunkt der Zeitmessung Geräte. Moderne Atomuhren können die Zeit so genau einhalten, dass sie in 100,000,000-Jahren (100 Millionen) nicht einmal eine Sekunde in der Zeit verlieren. Wegen dieser hohen Genauigkeit sind Atomuhren die Basis für den Zeitmaßstab der Welt.

Um globale Kommunikation und zeitkritische Transaktionen wie den Kauf von Stacks und Shares zu ermöglichen, wurde in 1972 eine globale Zeitskala entwickelt, die auf der Zeit von Atomuhren basiert. Diese Zeitskala, Coordinated Universal Time (UTC), wird von der Internationales Büro für Maße und Gewichte (BIPM), die eine Konstellation von über 230-Atomuhren von 65-Laboratorien auf der ganzen Welt verwenden, um hohe Genauigkeit zu gewährleisten.

Atomuhren basieren auf den fundamentalen Eigenschaften des Atoms, der sogenannten Quantenmechanik. Die Quantenmechanik legt nahe, dass ein Elektron (negativ geladenes Teilchen), das den Kern eines Atoms umkreist, auf verschiedenen Ebenen oder Orbit-Ebenen existieren kann, abhängig davon, ob sie die richtige Energiemenge absorbieren oder freisetzen. Sobald ein Elektron genug Energie absorbiert oder freigesetzt hat, kann es als Quantensprung bezeichnet werden.

Die Frequenz zwischen diesen beiden Energiezuständen dient dazu, die Zeit zu halten. Die meisten Atomuhren basieren auf dem Caesiumatom, das 9,192,631,770-Perioden der Strahlung hat, die dem Übergang zwischen den zwei Niveaus entsprechen. Aufgrund der Genauigkeit von Cäsium-Uhren betrachtet das BIPM nun eine Sekunde als 9,192,631,770-Zyklen des Cäsiumatoms.

Atomuhren werden in Tausenden von verschiedenen Anwendungen verwendet, in denen ein präzises Timing unerlässlich ist. Satellitenkommunikation, Flugsicherung, Internethandel und Allgemeinmediziner benötigen Atomuhren, um die Zeit zu behalten. Atomuhren können auch als eine Methode von verwendet werden Synchronisieren von Computernetzwerken.

Ein Computernetzwerk, das a NTP Zeitserver kann entweder eine Funkübertragung oder die von GPS-Satelliten (Global Positioning System) ausgestrahlten Signale als Zeitquelle verwenden. Das NTP-Programm (oder der Daemon) stellt dann sicher, dass alle Geräte in diesem Netzwerk mit der von der Atomuhr angegebenen Zeit synchronisiert werden.

Durch die Verwendung eines NTP-Server Synchronisiert mit einer Atomuhr kann ein Computernetzwerk die gleiche koordinierte Weltzeit wie andere Netzwerke ausführen, so dass zeitkritische Transaktionen von überall auf der Welt durchgeführt werden können.

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 (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