Alle PCs und Netzwerkgeräte verwenden Uhren, um eine interne Systemzeit aufrechtzuerhalten. Diese Uhren, Real Time Clock Chips (RTC) genannt, liefern Zeit- und Datumsinformationen. Die Chips sind batteriegepuffert, so dass sie auch bei Stromausfällen Zeit sparen können.

Computernetzwerke sind bei fast allen Anwendungen auf die Zeitmessung angewiesen. Vom Senden einer E-Mail an das Speichern von Daten ist ein Zeitstempel erforderlich, damit der Computer den Überblick behält. Alle Router und Switches müssen mit der gleichen Geschwindigkeit laufen. Nicht synchronisierte Geräte können zu Datenverlusten und sogar zu kompletten Verbindungen führen.

Bei einigen Transaktionen müssen die Computer perfekt synchronisiert sein, selbst ein paar Sekunden Unterschied zwischen den Maschinen können schwerwiegende Auswirkungen haben, z. B. wenn ein Flugticket, das Sie gebucht haben, einen Moment später an einen anderen Kunden verkauft wurde ein Geldautomat und wenn Ihr Konto leer ist, könnten Sie schnell zu einem anderen Computer gehen und alles wieder zurückziehen.

Personal Computer sind jedoch nicht als perfekte Uhren konzipiert, ihr Design wurde für die Massenproduktion und zu geringen Kosten optimiert, anstatt die genaue Zeit einzuhalten. Diese internen Uhren sind jedoch anfällig für Drift und obwohl dies für viele Anwendungen durchaus angemessen sein kann, müssen Maschinen häufig in einem Netzwerk zusammenarbeiten, und wenn die Computer mit unterschiedlichen Raten driften, werden die Computer nicht mehr synchron zueinander und Probleme können entstehen besonders mit zeitkritische Transaktionen.

Zeit-Servers sind wie andere Computer-Server in dem Sinne, dass sie sich normalerweise in einem Netzwerk befinden. Ein Zeitserver sammelt Timing-Informationen, in der Regel von einer externen Hardware-Quelle und synchronisiert dann das Netzwerk zu dieser Zeit.

Die meisten Zeitserver verwenden NTP (Network Time Protocol), eines der ältesten Protokolle des Internets, das von Dr. David Mills von der Universität von Delaware erfunden wurde und seit 1985 verwendet wird. NTP ist ein Protokoll, das entwickelt wurde, um die Uhren in Computern und Netzwerken über das Internet oder lokale Netzwerke (LANs) zu synchronisieren.

NTP verwendet eine externe Timing-Referenz und synchronisiert dann alle Geräte im Netzwerk zu dieser Zeit.

Es gibt verschiedene Quellen, die a NTP Zeitserver kann als eine Timing-Referenz verwenden. Das Internet ist eine offensichtliche Quelle, jedoch können Internet-Timing-Referenzen aus dem Internet wie nist.gov und windows.time nicht authentifiziert werden, wodurch der Zeitserver und somit das Netzwerk für Sicherheitsbedrohungen anfällig ist.

Häufig werden Zeitserver mit einer UTC-Zeit (Coordinated Universal Time) synchronisiert, bei der es sich um die globale Standard-Zeitskala handelt und Computer auf der ganzen Welt genau zur selben Zeit synchronisiert werden können. Dies hat eine offensichtliche Bedeutung in Branchen, in denen genaues Timing entscheidend ist, wie beispielsweise die Börse oder die Luftfahrtindustrie.

Coordinated Universal Time (UTC - von der französischen Temps Universel Coordonné) ist eine internationale Zeitskala basierend auf der Zeit, die von Atomuhren erzählt wird. Atomuhren sind innerhalb von einer Sekunde in mehreren Millionen Jahren genau. Sie sind so genau, dass die Internationale Atomzeit, die Zeit, die durch diese Geräte weitergegeben wird, noch genauer ist als der Spin der Erde.

Die Erdrotation wird von der Schwerkraft des Mondes beeinflusst und kann daher verlangsamen oder beschleunigen. Aus diesem Grund muss die Internationale Atomzeit (TAI von der französischen Temps Atomique International) "Leap Sekunden" hinzugefügt haben, um sie mit der ursprünglichen Zeitskala GMT (Greenwich Independence), auch als UT1 bezeichnet, zu verbinden, die auf der Sonnenzeit basiert .

Diese neue Zeitskala, die als UTC bekannt ist, wird heute überall auf der Welt verwendet, so dass Computernetzwerke und Kommunikation auf gegenüberliegenden Seiten des Globus durchgeführt werden können.

UTC wird nicht von einem einzelnen Land oder einer Verwaltung verwaltet, sondern von einer weltweiten Zusammenarbeit von Atomuhren, die für politische Neutralität und Genauigkeit sorgt.

UTC wird auf verschiedene Arten auf der ganzen Welt übertragen und von Computernetzen, Fluggesellschaften und Satelliten genutzt, um eine genaue Synchronisation unabhängig vom Standort der Erde zu gewährleisten.

In den USA haben die NIST (Nationales Institut für Standards und Technologie) UTC von ihrer Atomuhr in Fort Collins, Colorado, ausgestrahlt. Die National Physics Laboratories des Vereinigten Königreichs und Deutschlands haben ähnliche Systeme in Europa.

Das Internet ist auch eine weitere Quelle der UTC-Zeit. Über tausend Zeit-Server Über das Internet kann eine UTC-Zeitquelle empfangen werden, obwohl viele für die meisten Netzwerkanforderungen nicht präzise genug sind.

Ein anderes, sichereres und genaueres Verfahren zum Empfang von UTC ist die Verwendung der Signale, die vom Global Positioning System der USA übertragen werden. Die Satelliten des GPS-Netzwerks enthalten alle Atomuhren, die zur Positionierung verwendet werden. Diese Uhren senden die Zeit, die mit einem GPS-Empfänger empfangen werden kann.

Viele gewidmet Zeit-Server sind verfügbar, die eine UTC-Zeitquelle entweder von dem GPS-Netzwerk oder den Übertragungen des Nationalphysiklabors (die alle auf 60-kHz-Langwelle gesendet werden) empfangen können.

Die meisten Zeitserver verwenden NTP (Network Time Protocol), um Computernetzwerke auf die UTC-Zeit zu verteilen und zu synchronisieren.

Network Time Protocol scheint für immer zu existieren. Tatsächlich ist es tatsächlich eines der ältesten Protokolle des Internets, das in den 1980 von Professor David Mills und seinem Team von der Delaware University entwickelt wurde.

In einer entspannten Welt ist es vielleicht egal, ob Computernetzwerke nicht synchronisiert sind. Die einzige Folge von Zeitfehlern könnte sein, dass eine E-Mail vor dem Versand eintrifft, aber in Branchen wie Flugplatzreservierung, Börsen- oder Satellitenkommunikation können Bruchteile von Sekunden schwerwiegende Fehler wie den mehrfachen Verkauf von Sitzplätzen verursachen von Millionen von Dollar oder sogar Betrug.

Computer sind logische Maschinen, und da die Zeit für einen Computer linear ist, muss jedes Ereignis, das auf einer Maschine passiert, geschehen, bevor die Nachricht von dieser Veranstaltung eine andere erreicht. Wenn Netzwerke nicht synchronisiert sind, haben Computer Schwierigkeiten, mit Ereignissen umzugehen, die offensichtlich aufgetreten sind (wie eine E-Mail gesendet wird), aber nach ihrer Uhr- und Zeitstempel noch nicht, denken Sie zurück an den Millennium Bug, wo es gefürchtet wurde Springe zurück zu 1900!

Aus diesem Grund wurde NTP entwickelt. NTP verwendet einen Algorithmus (Marzullos Algorithmus), um die Zeit mit der aktuellen Version von NTP zu synchronisieren, kann Zeit über das öffentliche Internet innerhalb von 10 Millisekunden halten und kann sogar noch besser über LANs arbeiten. NTP-Zeitserver arbeiten innerhalb der TCP / IP-Suite und sind auf UDP (User Datagram Protocol) angewiesen.

NTP-Server sind in der Regel dedizierte NTP-Geräte, die einen einzelnen Zeitbezug verwenden, um ein Netzwerk zu synchronisieren. Diese Zeitreferenz ist meistens eine UTC-Quelle (Coordinated Universal Time). UTC ist eine globale Zeitskala, die durch Atomuhren über das Internet, spezialisierte Langwellen-Funkübertragungen oder über das GPS-Netzwerk (Global Positioning System) verteilt wird.

Der NTP-Algorithmus verwendet diese Zeitreferenz, um den Betrag zu bestimmen, um den System- oder Netzwerktakt vorzuziehen oder zurückzuziehen. NTP analysiert die Werte des Zeitstempels einschließlich der Häufigkeit von Fehlern und seiner Stabilität. Ein NTP-Server wird die Qualität sowohl der Referenzuhren als auch selbst schätzen.

NTP ist hierarchisch. Die Entfernung von der Zeitreferenz ist in Schichten unterteilt. Stratum 0 ist die Atomuhrreferenz; Stratum 1 ist der NTP-Server, während Stratum 2 ein Server ist, der Timing-Informationen vom NTP-Server empfängt. NTP kann fast grenzenlose Schichten unterstützen, obwohl die Entfernung vom Timing-Referenzwert um so ungenauer ist, je weiter es entfernt ist.

Da jede Schichtstufe Zeitsignale empfangen und senden kann, hat dieses hierarchische System den Vorteil, dass Tausende von Maschinen mit nur einem NTP-Server synchronisiert werden können.

NTP enthält eine Sicherheitsmaßnahme namens Authentifizierung. Die Authentifizierung verifiziert, dass jeder Zeitstempel aus der beabsichtigten Zeitreferenz stammt, indem er einen Satz von Verschlüsselungsschlüsseln analysiert, die mit der Zeitreferenz gesendet werden. NTP analysiert es und bestätigt, ob es aus der Zeitquelle stammt, indem es es mit einer Reihe vertrauenswürdiger Schlüssel in seinen Konfigurationsdateien vergleicht.

Die Authentifizierung ist jedoch aus Timing-Quellen aus dem Internet nicht verfügbar, weshalb Microsoft und Novell unter anderem dringend empfehlen, nur externe Zeitreferenzen zu verwenden, wie z. B. eine dedizierte GPS NTP-Server oder eine, die die nationale Zeit- und Frequenzlangwellenübertragung empfängt.

MSF ist die Bezeichnung für die vom British Physical Laboratory im Vereinigten Königreich zur Verfügung gestellte Zeitübertragung. Sie ist eine genaue und zuverlässige Quelle britischer Zivilzeit, basierend auf der Zeitskala UTC (Coordinated Universal Time).

MSF wird im gesamten Vereinigten Königreich und in anderen Teilen Europas verwendet, um eine UTC - Zeitquelle zu erhalten, die von Funkuhren verwendet werden kann, und um Computernetzwerke mithilfe von a zu synchronisieren NTP Zeitserver.

Es ist verfügbar 24 Stunden pro Tag in ganz Großbritannien, obwohl in einigen Bereichen das Signal schwächer sein kann und es anfällig für Störungen und lokale Topographie ist. Das Signal arbeitet auf einer Frequenz von 60 kHz und trägt einen Zeit- und Datumscode, der die folgenden Informationen im Binärformat weiterleitet: Jahr, Monat, Tag des Monats, Wochentag, Stunde, Minute, Britische Sommerzeit (in Kraft oder unmittelbar bevorstehend) und DUT1 (der Unterschied zwischen UTC und UT1, der auf der Erdrotation basiert)

Das MSF-Signal wird von der Anthorn Radio Station in Cumbria übertragen, wurde aber erst kürzlich nach Rugby, Warwickshire, verlegt, seitdem es in den 1960s gestartet wurde. Die Trägerfrequenz des Signals liegt bei 60 kHz, gesteuert durch Cäsium-Atomuhren bei der Radiostation.

Cäsium-Atomuhren sind überall die zuverlässigsten Atomuhren, die in Millionen von Jahren keine Sekunde verlieren oder gewinnen.

Um das MSF-Signal einfach zu empfangen Funkuhren kann verwendet werden, um die genaue UTC-Zeit anzuzeigen, oder alternativ MSF-referenzierte Zeitserver können die Langwellenübertragung empfangen und die Timing-Informationen über Computernetzwerke unter Verwendung von NTP (Network Time Protocol) verteilen.

Die einzige echte Alternative zum MSF - Signal in Großbritannien ist die Verwendung der Cäsium - Borduhren des GPS - Netzwerks (Global Positioning System), die genaue Zeitinformationen übertragen, die als UTC-Zeitquelle.

Sicherheit
Ungenaue Zeit oder ein Netzwerk, das nicht synchronisiert ist, kann ein Computersystem anfällig für Sicherheitsbedrohungen und sogar für Betrug machen. Zeitstempel sind der einzige Bezugspunkt für einen Computer, um Anwendungen und Ereignisse zu verfolgen. Wenn diese ungenau sind, können alle möglichen Probleme auftreten, z. B. E-Mails, die vor dem Senden ankommen. Es ermöglicht auch solche zeitkritischen Transaktionen wie E-Commerce, Online-Reservierung und den Handel mit Aktien und Aktien, wo genau mit einem Netzwerk-Zeitserver ist essentiell und die Preise können in einer Sekunde um Millionen fallen oder steigen.

Schutz:
Wenn ein Computernetzwerk nicht synchronisiert werden kann, können Hacker und böswillige Benutzer die Gelegenheit nutzen, sich an Ihr System zu wenden, und sogar Betrüger können davon profitieren. Sogar solche Maschinen, die synchronisiert werden, können zum Opfer fallen, besonders wenn das Internet als Zeitreferenz verwendet wird, die es böswilligen Benutzern erlaubt, einen Virus in Ihr Netzwerk zu injizieren. Mit Radio oder GPS Atomuhren Stellen Sie die genaue Zeit hinter Ihrer Firewall bereit, um Ihre Sicherheit zu gewährleisten.

Genauigkeit:
NTP Time Server stellen Sie sicher, dass alle vernetzten Computer automatisch auf die genaue Uhrzeit und das Datum synchronisiert werden, jetzt und in Zukunft, und das Netzwerk bei Sommer- und Sekundensprüngen automatisch aktualisiert.

Rechtmäßigkeit:
Wenn Computerdaten jemals vor einem Gericht verwendet werden sollen, ist es wichtig, dass die Informationen aus einem Netzwerk stammen, das synchronisiert ist. Wenn das System nicht funktioniert, kann der Nachweis unzulässig sein.

Glückliche Nutzer:
Stoppen Sie Benutzer, die sich über falsche Zeiten auf ihren Workstations beschweren

Steuern:
Sie haben die Kontrolle über die Konfiguration. Sie können z. B. die Zeit für Sommer- und Winterzeit automatisch ändern und die Serverzeit auf die UTC-Zeit oder eine beliebige Zeitzone festlegen.

Die meisten Leute haben davon gehört Atomuhren, ihre Genauigkeit und Präzision sind gut bekannt. Eine ato0mic-Uhr hat das Potenzial, Zeit für mehrere hundert Millionen Jahre zu behalten und keine Sekunde im Drift zu verlieren. Drift ist der Prozess, bei dem Uhren aufgrund von Ungenauigkeiten in den Mechanismen, die sie zum Funktionieren bringen, Zeit verlieren oder gewinnen.

Mechanische Uhren zum Beispiel gibt es seit Hunderten von Jahren, aber selbst die teuersten und ausgereiftesten werden mindestens eine Sekunde am Tag treiben. Während elektronische Uhren genauer sind, werden sie auch um eine Sekunde pro Woche abweichen.

Atomuhren haben keinen Vergleich, wenn es um Zeitmessung geht. Da eine Atomuhr auf der Oszillation eines Atoms (in den meisten Fällen des Cäsium 133 Atoms) basiert, das eine exakte und endliche Resonanz hat (Caesium ist 9,192,631,770 jede Sekunde), sind sie auf eine Milliardstel Sekunde (eine Nanosekunde) genau. .

Diese Art von Genauigkeit ist beispiellos und hat Technologien und Innovationen ermöglicht, die die Welt verändert haben. Satellitenkommunikation ist nur dank der Zeitmessung von Atomuhren möglich, ebenso die Satellitennavigation. Da die Lichtgeschwindigkeit (und damit die Radiowellen) über 300,000km pro Sekunde wandern, könnte eine Ungenauigkeit von einer Sekunde ein Navigationssystem Hunderttausende von Meilen entfernt sein.

Präzise Genauigkeit ist auch in vielen modernen Computeranwendungen essentiell. Globale Kommunikation, insbesondere Finanztransaktionen, müssen genau erfolgen. In der Wall Street oder der Londoner Börse kann eine Sekunde den Wert von Aktien sehen, die um Millionen steigen oder fallen. Online-Reservierung erfordert auch die Genauigkeit und die perfekte Synchronisation nur Atomuhren können sonst bieten Tickets könnten mehr als einmal verkauft werden und Geldautomaten könnte am Ende auszahlen Ihren Lohn zweimal, wenn Sie einen Geldautomaten mit einer langsamen Uhr gefunden.

Während dies für die unehrlichsten von uns wünschenswert erscheinen mag, braucht es nicht viel Phantasie, um zu verstehen, welche Probleme ein Mangel an Genauigkeit und Synchronisation verursachen könnte. Aus diesem Grund wurde eine internationale Zeitskala entwickelt, die auf der von Atomuhren bestimmten Zeit basiert.

UTC (Coordinated Universal Time) ist überall gleich und kann die Verlangsamung der Erdrotation durch Hinzufügen von Schaltsekunden erklären, um UTC mit GMT (Greenwich Meantime) in Einklang zu bringen. Alle Computernetzwerke, die an der globalen Kommunikation teilnehmen, müssen mit UTC synchronisiert werden. Da UTC auf der Zeit basiert, die von Atomuhren angegeben wird, ist es die genaueste Zeitskala, die möglich ist. Damit ein Computernetzwerk UTC empfangen und synchronisiert halten kann, benötigt es zunächst Zugriff auf eine Atomuhr. Diese sind teure und große Ausrüstungsgegenstände und sind im allgemeinen nur in großen physikalischen Laboratorien zu finden.

Glücklicherweise kann die Zeit, die von diesen Uhren erzählt wird, immer noch von a empfangen werden Netzwerk-Zeitserver durch die Verwendung von Zeit- und Frequenz-Langwellensendungen, die von nationalen Physiklaboren oder vom GPS (Global Positioning System) übertragen werden. NTP (Netzwerkzeitprotokoll) kann dann diese UTC-Zeit an das Netzwerk verteilen und das Zeitsignal verwenden, um alle Geräte im Netzwerk perfekt mit UTC synchronisiert zu halten.

Das GPS (Global Positioning System) Netzwerk gibt es seit über dreißig Jahren, aber erst seit 1983, als ein koreanisches Flugzeug versehentlich abgeschossen wurde, willigte das US-Militär, das das System besitzt und kontrolliert, ein, es für zivile Zwecke zu öffnen, in der Hoffnung, solche Tragödien zu verhindern .

Das GPS-System ist derzeit das einzige globale Navigationssatellitensystem (GNSS) der Welt, obwohl Europa und China derzeit eigene (Galileo und GLONASS) entwickeln. GPS, oder um ihm seinen offiziellen Namen zu geben Navstar GPS basiert auf einer Konstellation zwischen 24 und 32 Medium Earth Orbit Satelliten.

Diese Satelliten übertragen Nachrichten über präzise Mikrowellensignale. Diese Nachrichten enthalten die Zeit, zu der die Nachricht gesendet wurde, eine genaue Umlaufbahn für den Satelliten, der die Nachricht sendet, und den allgemeinen Systemzustand und die groben Umlaufbahnen aller GPS-Satelliten.

Um eine Position auszuarbeiten, ist ein GPS-Empfänger erforderlich. Dieser empfängt das Signal von 4 (oder mehr) Satelliten. Da die Satelliten ihre Position und die Zeit senden, zu der die Nachricht gesendet wurde, kann der GPS-Empfänger das Timing-Signal und die Entfernungsinformationen verwenden, um durch Triangulation genau dort zu trainieren, wo er sich befindet.

GPS und andere GNSS-Systeme können den Standort nur so genau lokalisieren, weil jeder Zeitsteuerungsinformationen von einer an Bord befindlichen Atomuhr übermittelt. Atomuhren sind so genau, dass sie in Millionen von Jahren entweder eine Sekunde verlieren oder gewinnen. Nur diese Genauigkeit macht die GPS-Ortung möglich, denn wenn das von den Satelliten gesendete Signal mit Lichtgeschwindigkeit läuft (bis zu 180,000-Meilen pro Sekunde), könnte eine Ungenauigkeit von einer Sekunde dazu führen, dass tausende von Kilometern am falschen Ort positioniert werden.

Aufgrund dieser Onboard-Atomuhr und der hohen Zeitgenauigkeit kann ein GPS-Satellit als Quelle für UTC (Coordinated Universal Time) verwendet werden. UTC ist eine globale Zeitskala, die auf der Zeit basiert, die von Atomuhren angegeben wird, und die auf der ganzen Welt verwendet wird, um zu ermöglichen, dass Computernetzwerke alle zur selben Zeit synchronisieren.

Computernetzwerke verwenden NTP Zeitserver (Netzwerkzeitprotokoll), um ihre Systeme zu synchronisieren. Ein NTP Server, der mit einer GPS-Antenne verbunden ist, kann ein UTC-Zeitsignal von dem Satelliten empfangen und dann auf das Netzwerk verteilen.

Die Verwendung der GPs für Zeitinformationen ist eine der genauesten und sichersten Methoden zum Empfangen einer UTC-Quelle mit Genauigkeiten von einigen Millisekunden, die durchaus möglich sind.

Die Entwicklung von Atomuhren im gesamten 20. Jahrhundert war für viele der Technologien, die wir täglich einsetzen, von grundlegender Bedeutung. Ohne Atomuhren würden viele Innovationen des zwanzigsten Jahrhunderts einfach nicht existieren.

Satellitenkommunikation, globale Positionierung, Computernetzwerke und sogar das Internet wären nicht in der Art und Weise funktionsfähig, wie wir es gewohnt wären, wenn Atomuhren und ihre ultrapräzise Zeitmessung fehlten.

Atomuhren sind unglaublich genaue Chronometer, die keine Sekunde in Millionen von Jahren verlieren. Im Vergleich dazu können digitale Uhren jede Woche eine Sekunde verlieren und die genauesten mechanischen Uhren verlieren noch mehr Zeit.

Der Grund für die unglaubliche Präzision einer Atomuhr ist, dass sie auf einer Schwingung eines einzelnen Atoms beruht. Eine Schwingung ist nur eine Schwingung bei einem bestimmten Energieniveau, bei den meisten Atomuhren basieren sie auf der Resonanz des Cäsiumatoms, das jede Sekunde genau 9,192,631,770-mal oszilliert.

Viele Technologien verlassen sich wegen ihrer ungezügelten Genauigkeit auf Atomuhren. Das globale Setzungsprinzip ist ein Paradebeispiel. Alle GPS-Satelliten verfügen über eine Atomuhr, und diese Timing-Informationen werden für die Positionsbestimmung verwendet. Da GPS-Satelliten mithilfe von Radiowellen kommunizieren und sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen (180,000-Meilen pro Sekunde im Vakuum), können winzige Ungenauigkeiten in der Zeit die Positionierung um Hunderte von Meilen ungenau machen.

Eine weitere Anwendung, die die Verwendung von Atomuhren erfordert, ist in Computernetzwerken. Wenn Computer weltweit miteinander kommunizieren, ist es unerlässlich, dass alle dieselbe Zeitquelle verwenden. Andernfalls wären zeitkritische Transaktionen wie Internet-Shopping, Online-Reservierungen, die Börse und sogar das Versenden einer E-Mail nahezu unmöglich. E-Mails würden ankommen, bevor sie gesendet wurden, und der gleiche Artikel auf einer Internet-Shopping-Site könnte an mehr als eine Person verkauft werden.

Aus diesem Grund wurde eine globale Zeitskala namens UTC (Coordinated Universal Time) entwickelt, die auf der Zeit basiert, die von Atomuhren angegeben wird. UTC wird über Timeserver an Computernetzwerke übertragen. Die meisten Zeitserver verwenden NTP (Netzwerkzeitprotokoll) um die Netzwerke zu verteilen und zu synchronisieren.

NTP Zeitserver kann UTC-Zeit von einer Anzahl von Quellen empfangen Am häufigsten können die an Bord befindlichen Atomuhren des GPS-Systems als eine UTC-Quelle von einem Zeitserver verwendet werden, der mit einer GPS-Antenne verbunden ist.

Eine andere Methode, die von NTP häufig verwendet wird Zeit-Servers ist es, die Langwellenfunkübertragung zu nutzen, die von den nationalen Physiklaboratorien mehrerer Länder ausgestrahlt wird. Obwohl sie nicht überall verfügbar sind und für lokale Topografie anfällig sind, bieten die Übertragungen eine sichere Methode zum Empfangen von Zeitquellen.

Wenn keine dieser Methoden verfügbar ist, kann eine UTC-Timing-Quelle aus dem Internet empfangen werden, obwohl Genauigkeit und Sicherheit nicht garantiert sind.

Q: Was ist NTP?
A. NTP - Network Time Protocol ist ein Internetprotokoll für die Zeitsynchronisation, während andere Zeitsynchronisationsprotokolle verfügbar sind. NTP ist mit Abstand am weitesten verbreitet, da es seit den mittleren 1980-Versionen existiert hat, als das Internet noch in den Kinderschuhen steckte.

Q. Was ist UTC?
A. UTC - Coordinated Universal Time ist eine globale Zeitskala basierend auf der Zeit, die von Atomuhren erzählt wird. Da diese Uhren jedes Jahr so ​​genau sind, müssen 'Schaltsekunden' hinzugefügt werden, da UTC sogar genauer ist als die Erddrehung, die sich dank der Schwerkraft des Mondes verlangsamt und beschleunigt.

Q. Was ist ein? Network Time Server?
A. Ein Netzwerkzeitserver, der auch als NTP-Zeitserver bezeichnet wird, ist ein Netzwerkgerät, das ein UTC-Zeitsignal empfängt und es dann an die anderen Geräte in einem Netzwerk verteilt. Das Zeitprotokoll NTP stellt dann sicher, dass alle Maschinen mit dieser Zeit synchronisiert sind.

Frage: Wo a Netzwerk-Zeitserver erhalten Sie eine UTC Zeit von?
A. Es gibt mehrere Quellen, in denen eine UTC-Zeitreferenz verwendet werden kann. Das Internet ist das offensichtlichste mit Hunderten von verschiedenen Zeitservern, die ihre UTC-Zeitsignale weiterleiten. Diese sind jedoch notorisch ungenau, abhängig von vielen Variablen. Das Internet ist auch keine sichere Quelle und nicht für irgendein Computernetzwerk geeignet, in dem Sicherheitsprobleme eine Rolle spielen. Die anderen Methoden, die eine genauere, sichere und zuverlässige UTC-Zeitquelle bereitstellen, sind entweder die Übertragungen des GPS-Netzes (Global Positioning System) oder die auf Langwelle ausgestrahlten nationalen Zeit- und Frequenzübertragungen.

Q. Kann ich von überall ein Funkzeitsignal empfangen?
A. Leider nicht. Nur bestimmte Länder haben ein Zeitsignal von ihren nationalen Physiklaboren gesendet und diese Signale sind begrenzt und anfällig für Interferenzen. In den USA wird das Signal aus Colorado gesendet und ist als WWVB bekannt, in Großbritannien wird es aus Cumbria gesendet und heißt MSF. Ähnliche Systeme gibt es in Deutschland, Japan, Frankreich und der Schweiz.

Q. Was ist mit dem GPS-Signal?
A. Ein Satellitennavigationssystem beruht auf den Zeitsignalen der an Bord befindlichen Atomuhren in den GPS-Satelliten. Es ist dieses Zeitsignal, das zum Triangulieren der Positionierung verwendet wird, und es kann auch von einem Netzwerkzeitserver empfangen werden, der mit einer GPS-Antenne ausgestattet ist. GPS ist überall auf der Welt verfügbar, aber eine Antenne muss eine klare Sicht auf den Himmel haben.

F. Wenn ich ein großes Netzwerk habe, benötige ich mehrere Netzwerkzeitserver?
A. Nicht unbedingt. NTP ist hierarchisch und in "Stratum" unterteilt. Eine Atomuhr ist ein Stratum 0-Gerät, ein Zeitserver, der das Taktsignal empfängt, ist ein Stratum 1-Gerät und ein Netzwerkgerät, das ein Signal von einem Zeitserver empfängt, ist ein Stratum 2-Gerät. NTP kann 12-Schicht unterstützen (realistisch, obwohl mehr möglich ist) und jede Schicht kann als ein Gerät zum Synchronisieren verwendet werden. Daher kann ein Stratum 2-Gerät andere Maschinen unten in den Schichten synchronisieren und so weiter. Dies bedeutet, dass unabhängig von der Größe eines Netzwerks nur ein Netzwerkzeitserver erforderlich ist.

A NTP Server stellt eine Verbindung zu einem Computernetzwerk her, um alle Computer, Router und andere Geräte gleichzeitig zu synchronisieren. NTP-Server verwenden das Network Time Protocol, um die Drift verschiedener Maschinen an die Referenzzeit anzupassen.

NTP-Server verwenden eine Referenzuhr; Die meisten Netzwerke, die einen NTP-Server verwenden, verwenden eine UTC-Zeitquelle (Coordinated Universal Time). UTC basiert auf der Zeit, die von den unglaublich genauen und teuren Atomuhren erzählt wird.

Atomuhren arbeiten nach dem Prinzip, dass ein einzelnes Atom (in den meisten Fällen das Cäsium-133) bei bestimmten Energieniveaus genau mitschwingt. Die Genauigkeit von Atomuhren ist so gut, dass UTC entwickelt wurde, um die internationale Atomzeit (TAI) und Greenwich Meantime (GMT) zu kombinieren, wodurch die Erdrotation durch Hinzufügen von Schaltsekunden verlangsamt und somit die Sonne auf der Erde gehalten wird Mittag um Mittag.

Wenn man diese Verlangsamung der Erdbeschleunigung nicht berücksichtigt, würde dies zu einem eventuellen Abdriften von Tag und Nacht führen (wenn auch in vielen Jahrtausenden).
A NTP-Server kann eingestellt werden, um ein UTC-Zeitsignal über das Internet zu empfangen, obwohl diese sehr stark in der Genauigkeit variieren können und auf ziemlich nahe Entfernungen von Client und Server angewiesen sind.

Sich auf eine internetbasierte Timing-Referenz zu verlassen, kann auch ein Netzwerk für böswillige Benutzer offen lassen, da sie die NTP-Authentifizierung nicht verwenden können, was eine Sicherheitsmaßnahme ist, um sicherzustellen, dass eine Timing-Referenz das ist, was sie sagt.

Viele dedizierte NTP-Server wurden entwickelt, um eine genauere und authentifizierte Timing-Referenz zu erhalten. Eine Methode nutzt Funkübertragungen, die von mehreren nationalen Physiklabors wie NIST (Nationales Institut für Standards und Technologie) in den USA (WWVB-Signal) und NPL (National Physical Laboratory) im Vereinigten Königreich (MSF-Signal) gesendet werden. Diese Signale werden in einer langen Welle gesendet und können innerhalb des Sendebereichs aufgenommen werden, obwohl die Signale durch lokale geographische Merkmale blockiert werden können.

Eine andere Methode, um eine UTC-Timing-Referenz zu erhalten, besteht darin, die integrierten Atomuhren im GPS-Netzwerk (Global Positioning System) zu verwenden. Während GPS am häufigsten als Positionierungssystem bekannt ist, übermittelt der Satellit tatsächlich Zeitinformationen, die von GPS-Empfängern verwendet werden, um die zurückgelegte Zeit und damit die Entfernung zu berechnen.
Während die GPS-Signale nicht im UTC-Format gesendet werden, sind sie sehr genau und NTP hat kein Problem, sie zu konvertieren.

Die NTP-Server überprüft den Zeitstempel von der UTC-Quelle und berechnet anhand dieser Informationen, ob die Netzwerkuhren driften und addiert oder subtrahiert eine Sekunde, um mit dem Referenztakt übereinzustimmen. Der NTP-Server wird dies in festgelegten Intervallen tun, normalerweise alle fünfzehn Minuten, um eine perfekte Genauigkeit sicherzustellen.

NTP ist innerhalb von 1 / 100 Sekunden (10 Millisekunden) über das öffentliche Internet genau und kann noch besser über LANs und WANS mit Genauigkeiten von 1 / 5000th einer Sekunde (200 Mikrosekunden), die nicht unbekannt sind, arbeiten.

Um weitere Genauigkeit zu gewährleisten, läuft der NTP-Dienst (oder Daemon unter Linux) im Hintergrund und glaubt nicht, dass die Zeit bis nach mehreren Austauschen mitgeteilt wird und jeder eine Protokollspezifikation (einen Test) bestanden hat, der Server wird dann berücksichtigt. Es dauert normalerweise ungefähr fünf gute Proben, bis ein NTP-Server als eine Timing-Quelle akzeptiert wird.