Wir könnten unser Leben nicht ohne sie leben. Sie betreffen fast jeden Aspekt unseres täglichen Lebens und viele der Technologien, die wir in der heutigen Welt für selbstverständlich halten, könnten ohne sie nicht funktionieren. In der Tat, wenn Sie diesen Artikel im Internet lesen, gibt es eine Chance, die Sie gerade jetzt verwenden.

Ohne es zu wissen, regieren Atomuhren uns alle. Aus dem Internet; zu Mobilfunknetzen und Satellitennavigation, ohne Atomuhren wäre keine dieser Technologien möglich.

Atomuhren steuern alle Computernetzwerke unter Verwendung des Protokolls NTP (Netzwerkzeitprotokoll) und Netzwerk-Zeitserver, Computersysteme auf der ganzen Welt bleiben in perfekter Synchronisation.

Und das werden sie auch noch für mehrere Millionen Jahre tun, denn Atomuhren sind so genau, dass sie die Zeit auf 100 Millionen Jahre in Sekunden halten können. Aber, Atomuhren kann noch genauer gemacht werden, und ein französisches Wissenschaftlerteam plant genau das, indem er eine Atomuhr ins Weltall bringt.

Atomuhren sind aufgrund der Gravitationswirkung des Planeten auf die Zeit selbst auf ihre Genauigkeit auf der Erde beschränkt; Wie Einstein anregte, wird die Zeit selbst durch die Schwerkraft verzerrt und dieses Verziehen verlangsamt die Zeit auf der Erde.

Eine neue Atomuhr mit dem Namen PHARAO (Atomkraftwerk des Atomkraftwerkes) soll jedoch an Bord der ISS (Internationale Raumstation) außerhalb der Reichweite der schlimmsten Auswirkungen der Erdanziehungskraft platziert werden.

Diese neue Art von Atomuhren erlaubt eine sehr genaue Synchronisation mit anderen Atomuhren, hier auf der Erde (was im Endeffekt die Synchronisation zu einer NTP-Server noch genauer).

Es wird erwartet, dass Pharao in 300 Millionen Jahren eine Genauigkeit von etwa einer Sekunde erreichen wird und weitere Fortschritte in zeitabhängigen Technologien ermöglichen wird.

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.

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.

Die Zeitsynchronisierung kann für viele Netzwerkadministratoren, die versuchen, ein Netzwerk zum ersten Mal zu synchronisieren, ein Problem darstellen. Es gibt viele Fallstricke, die ein Netzwerkadministrator übersehen kann, wenn er versucht, jeden Computer in einem Netzwerk zur gleichen Zeit zu synchronisieren.

Das erste Problem vieler Netzwerkadministratoren ist die Auswahl der Zeitquelle. UTC (Coordinated Universal Time) ist eine globale Zeitskala und wird weltweit als Grundlage für Zeitsynchronization da es sich nicht auf Zeitzonen verlässt, die es der globalen Gemeinschaft ermöglichen, sich auf eine Zeitskala zu stützen.

UTC wird auch durch eine Konstellation von Atomuhren gesteuert, die seine Genauigkeit gewährleistet; es wird jedoch regelmäßig angepasst, um sicherzustellen, dass es mit der mittleren Sonnenzeit übereinstimmt, indem zusätzliche Schaltsekunden hinzugefügt werden, die hinzugefügt werden, um der natürlichen Verlangsamung der Erdrotation entgegenzuwirken.

UTC ist als Zeitreferenz aus einer Reihe von Quellen leicht verfügbar. Das Internet ist ein beliebter Ort, um eine UTC-Zeitquelle zu erhalten. Eine Internetzeitquelle wird jedoch durch die Netzwerkfirewall lokalisiert, und Sicherheitsprobleme können entstehen, wenn der UDP-Port für das Empfangen der Zeitanforderungen geöffnet bleiben muss.

Internetzeitquellen können ebenfalls ungenau sein und da das NTP-eigene Sicherheitssystem, das als NTP-Authentifizierung bekannt ist, nicht über das Internet funktionieren kann, können weitere Sicherheitsprobleme auftreten.

Eine weitaus bessere Lösung, um eine Quelle von UTC zu erhalten, ist entweder das Global Positioning System (GPS) oder die Langwellenfunkübertragung, die von mehreren nationalen Physiklaboren wie NIST in den USA und in Großbritannien NPL.

Engagiert NTP Zeitserver kann diese sicheren und authentifizierten Signale empfangen und sie dann auf alle Geräte in einem Netzwerk verteilen.

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.

A Netzwerk-Zeitserver or NTP-Server (Network Time Protocol), ist ein zentraler Computer oder Server in einem Netzwerk, der die Zeit steuert und alle Maschinen in diesem Netzwerk synchronisiert.

Windows XP kann so eingerichtet werden, dass es als NTP-Server fungiert, um die übrigen Computer und Geräte in einem Netzwerk zu synchronisieren. Einrichten eines Windows XP - Computers als NTP-Server beinhaltet die Bearbeitung der Registrierung, jedoch kann die Bearbeitung einer Betriebssystem-Registry zu möglichen Problemen führen und sollte nur von jemandem mit Erfahrung in der Registry-Bearbeitung durchgeführt werden.

Um Windows XP als NTP-Server zu konfigurieren, öffnen Sie zunächst den Registrierungseditor in Windows. Dies geschieht, indem Sie auf die Schaltfläche Start klicken und im Menü "Ausführen" auswählen. Geben Sie "regedit" im Laufmenü ein und drücken Sie die Eingabetaste. Dies sollte den Windows-Registrierungseditor öffnen.

Wählen Sie im linken Fenster den Ordner HKEY_LOCAL_MACHINE \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ Services \ W32Time \ TimeProviders \ NtpServer \ aus. Dieser Ordner enthält die Werte für den NTP-Server.

Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Schaltfläche "Aktiviert" im rechten Fensterbereich und wählen Sie "Eigenschaften". Dies sollte ein Dialogfeld öffnen, in dem Sie den Wert des Registrierungsschlüssels ändern können. Geben Sie "1" in das Fenster ein und setzen Sie den Wert auf "True", wodurch der XP Computer zu einem Zeitserver wird.

Schließen Sie die Registrierung und öffnen Sie die DOS-Eingabeaufforderung, indem Sie auf die Windows-Startschaltfläche klicken und "Ausführen" auswählen. Dann Geben Sie "cmd" in das Textfeld ein und drücken Sie die Eingabetaste.

Geben Sie "Net stop w32time" in die Eingabeaufforderung ein und drücken Sie "Enter". Geben Sie nun "net start w32time" ein, damit der Zeitserver für Windows XP neu gestartet wird.

Der XP-Rechner, der jetzt als NTP-Server eingestellt ist, verteilt jedoch nur die Zeit, die er gerade innehat. Wenn diese Zeit ungenau ist, wird die Zeit, die auf das Netzwerk verteilt ist, ungenau.

Um eine genaue und sichere Quelle der Zeit zu gewährleisten, wird dann ein dedizierte NTP-Zeitserver das empfängt die Zeit von einer Atomuhrquelle sollte benutzt werden.

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.

Nach Jahren des Ringens und der Unsicherheit nimmt das europäische Pendant zum GPS (Global Positioning System) endlich Gestalt an. Das europäische Galileo-System, das das derzeitige USA-System ergänzen wird, ist der Fertigstellung ein gutes Stück näher.

Galileo, das das erste operationelle globale Navigationssatellitensystem (GNSS) außerhalb der Vereinigten Staaten sein wird, wird Positionsinformationen für Satellitennavigationsmaschinen und Zeitinformationen für GPS NTP-Server (Network Time Protocol).

Das System, das von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der Europäischen Union (EU) entworfen und hergestellt wird, soll nach seiner Inbetriebnahme die Verfügbarkeit und Genauigkeit der aus dem Weltraum übertragenen Zeit- und Navigationssignale verbessern.

Dieses System wurde seit seiner Gründung vor fast einem Jahrzehnt in politischen Streitigkeiten und Unsicherheiten verharrt. Einwände von den USA, dass sie die Fähigkeit verlieren, GPS in Zeiten des militärischen Bedarfs auszuschalten; und wirtschaftliche Zwänge in ganz Europa führten dazu, dass das Projekt mehrmals fast auf Eis gelegt wurde.

Die ersten vier Satelliten werden jedoch in einem Labor in Südengland fertiggestellt. Diese In-Orbit-Validation (IOV) -Satelliten bilden eine Mini-Konstellation am Himmel und beweisen das Galileo-Konzept durch die Übertragung der ersten Signale, so dass das europäische System Realität werden kann.

Der Rest des Satellitennetzes sollte kurz nach und folgen. Galileo sollte schließlich über 30 von ihnen umfassen, was bedeutet, dass Benutzer von Satellitennavigationssystemen von GPS NTP Zeitserver Sollte es schneller gehen, werden Fixes in der Lage sein, ihre Positionen mit einem Fehler von einem Meter zu lokalisieren, verglichen mit dem derzeitigen GPS-Fehler von nur fünf.