Dieser Artikel beschreibt, was geschah, als Europa den gregorianischen Kalender annahm und die Probleme, denen wir uns heute noch gegenübersehen, wenn wir versuchen, uns mit der Bewegung der Erde zu synchronisieren.

Bist du schon einmal zu Bett gegangen und hast dich gefragt, wohin der Tag ging? Können Sie sich vorstellen, aufzuwachen und zu entdecken, dass elf Tage völlig verschwunden sind? Das ist genau das, was in 1752 geschah, als die gesamten Einwohner von Großbritannien und Amerika am Mittwoch 2 September ins Bett gingen, um am Donnerstag 14 September zu erwachen.

Es war jedoch keine Epidemie von Schlafkrankheit oder gar einer massenhaften Faulheit, die die gesamte Bevölkerung im Bett hielt, sondern lediglich die Behörden, die versuchten, sich mit dem Rest der Welt zu synchronisieren, indem sie den gregorianischen Kalender annahmen.

Der Julianische Kalender (benannt nach Julius Caesar) war seit biblischer Zeit gebräuchlich, wurde aber schließlich in der 1582 europaweit ausgemustert, aber die entschlossenen Briten und Amerikaner brauchten weitere zweihundert Jahre, um diesem Beispiel zu folgen.

Und wenn man dem Maler Hogarth Glauben schenken darf, dann hat auch die Bevölkerung nicht zu freundlich dazu beigetragen, dass die Leute auf die Straße gingen, um die Rückkehr ihrer fehlenden 11-Tage und sogar Berichte über Ausschreitungen zu fordern.

Warum dann ändern? Das war es, was die britischen Behörden seit zweihundert Jahren sagten, seit Papst Gregor XIII. Vor zweihundert Jahren den Julianischen Kalender in Europa abgelöst hatte.

Der Grund für die ursprüngliche Änderung war jedoch, dass der Julianische Kalender nicht genug Schaltjahre erlaubte (sie wurden in Jahren durch 100 teilbar, aber nicht durch 400 teilbar - was dachten die Römer?) Und die Jahreszeiten wurden langsam aus synchron mit dem Kalender. Die Situation wurde in Großbritannien jetzt noch unerträglicher, verheerend für die Landwirte - die keine Ahnung hatten, wann sie ihre Pflanzen anbauen sollten, schließlich sollten die Behörden die 11-Tage des ganzen Landes umstellen und vorantreiben.

Dieses Synchronisationsproblem war jedoch immer bei uns. Wir haben traditionell versucht, unsere Kalender auf die Bewegung der Erde auszurichten, damit wir die Jahreszeiten vorhersagen und wissen können, wann der Sommer und der Winter fallen werden. Allerdings haben wir vielleicht die Schaltjahre (verursacht durch die Tatsache, dass die Erde 365 und ein viertel Tage um die Sonne herum führt) sortiert, aber der Versuch, einen Kalender um die Bewegung der Erde herum aufzubauen, wird immer zu Problemen führen.

Der Gregorianische Kalender funktionierte gut bis zum 1950, als die Atomuhr entwickelt wurde. Die Atomuhr funktionierte so gut - sie lieferte Zeitinformationen, die in einigen Millionen Jahren auf eine Sekunde genau waren -, dass wir bald erkannten, dass unsere Uhren jetzt viel genauer waren als die Erde selbst.

Die Erde verlangsamt sich tatsächlich in der Rotation und wenn nichts getan wird, dann würde schließlich der Mittag in der Nacht fallen und umgekehrt (wenn auch nicht für mehrere Jahrtausende), aber keine Sorge, Sie werden nicht in der Mitte der nächsten Woche aufwachen. Die Lösung ist das Addieren von Schaltsekunden und 33 wurden in das Ende unserer Jahre seit den 1970's eingefügt.

Die Entscheidung, eine zweite einzufügen, wird in der Regel sechs Monate zuvor nach sorgfältiger Überwachung der Erdrotation getroffen. Ein auf der Erdbewegung basierender Kalender mag heute weniger relevant erscheinen, aber mit einem Global Positioning System (GPS), einer globalen Zeitskala (Coordinated Universal Time) und Computern, die alle weltweit mit NTP-Servern synchronisiert sind (Network Time Protocol Es ist unerlässlich, dass wir alle die richtige Zeit sagen können.

Wie spät ist es? Eine der häufigsten Fragen um die Welt gesprochen, aber was genau fragen wir? Sie fragen jemanden in China, was die Zeit ist, dann werden Sie sicherlich eine andere Antwort bekommen, wenn Sie einen Amerikaner fragen, offensichtlich sind ihre Zeitzonen auf der anderen Seite der Welt.

Aber was ist, wenn Sie zwei Leute im gleichen Raum wie Sie fragen? Sie können die gleiche Antwort von beiden bekommen, aber dann kann die Uhr einer Person ein oder zwei Minuten schneller sein.

Wenn wir die Zeit fragen, was wir wirklich fragen, ist eine grobe Schätzung für die Zeitzone, in der wir sind. Einige Uhren sind genauer als andere, aber es ist oft genug für unsere täglichen Bedürfnisse.

Aber was, wenn Sie die genaue Zeit wissen müssen und was, wenn Sie wissen müssen, was diese Zeit auch ein anderes Land ist. Vielleicht hast du ein Flugticket gekauft; Es wäre enttäuschend, am Flughafen aufzumachen, nur um gesagt zu werden, dass Ihr Ticket an jemand anderes verkauft wurde, da die Uhr bei ihrem Reisebüro langsamer war als die, wo man Ihr Ticket gekauft hat.

Also, wie macht die globale Industrie genaue Zeit miteinander? Die Antwort ist ganz einfach und es heißt Coordinated Universal Time oder UTC.

Das Internationale Bureau of Weights and Measures (BIPM) fungiert als offizieller Zeitnehmer für den Globus und begann UTC in 1972 nach der Entwicklung von Atomuhren.

Die Atomuhr wurde zuerst in den späten 50s entwickelt, als entdeckt wurde, dass das Atom Cäsium-133 jede Sekunde mit einer exakten Frequenz von 9,192,631,770 resoniert. Diese Frequenz war so genau, dass Atomuhren in 1.4 Millionen Jahren eine Genauigkeit von einer Sekunde entwickelten. Das Internationale Einheitensystem definierte die Sekunde als die Frequenz des Cäsium-133-Atoms und eine internationale Einheit zur Zeitmessung war geboren.

Allerdings sind Atomuhren noch genauer als die Erde selbst, die sich in ihrer Rotation tatsächlich verlangsamt. Diese Verlangsamung ist nur klein, aber wenn das Standardsystem der Zeit, UTC, dies nicht kompensiert, würde Mitternacht in der Mitte des Tages fallen (obwohl das ein oder zwei Jahrtausende dauern würde), so dass Schaltsekunden alle paar Jahre hinzugefügt werden. kompensieren.

Das einzige Problem bei UTC-Uhren ist, dass Atomuhren in Größe und Kosten enorm sind. Tatsächlich sind sie in der Regel nur in großformatigen Physiklaboratorien wie NPL (National Physics Laboratory, UK) oder MIT (Massachusetts Institute of Technology, USA) zu finden.

Wie behält dann der Rest der Welt die UTC-Zeit im Auge? Die Zeit, die auf diesen riesigen Atomuhren erzählt wird, wird über Radiosendungen oder das GPS-Satellitensystem gesendet (Satellitennavigation ist auf UTC angewiesen, da ohne sie ein Satellit nicht genau sagen kann, wo ein Empfänger ist).

Die meisten Computernetzwerke werden zur UTC-Zeit entweder über das Internet (das nicht sicher ist und nur für Privatbenutzer empfohlen wird) oder über spezielle GPS- oder Funkzeitserver synchronisiert. Diese Zeitserver verwenden NTP (Network Time Protocol), das in den letzten 25-Jahren entwickelt wurde, um Computernetzwerke synchronisiert zu halten, so dass sie sich nicht auf ihre ungenauen internen Uhren verlassen müssen.

NTP-Server und UTC haben es der Industrie ermöglicht, wirklich global zu werden und Technologien wie Kommunikationssatelliten, Mobiltelefone, Satellitennavigationssysteme und Geldautomaten zu ermöglichen, die wir alle für selbstverständlich halten.

Network Time Protocol (NTP) ist eines der ältesten Protokolle des Internets und immer noch der Standard für die Zeitsynchronisation. Der Erfolg von NTP beruht auf seiner ständigen Entwicklung (Version 4 ist derzeit in Bearbeitung) und der Genauigkeit, die ein NTP-Zeitserver bei der Synchronisation von Netzwerken bietet.

Während eine Genauigkeit von 1 / 5000th einer Sekunde in einem Netzwerk unter den richtigen Bedingungen erhalten werden kann, ist diese Genauigkeit allein abhängig von der beliebigen Zeit, die NTP verwendet, um mit zu synchronisieren. Diese Quelle könnte natürlich unzuverlässig sein, wie eine Workstation-Uhr als Echtzeit-Chips in den meisten Computern sind anfällig zu treiben und sind weit weniger genau als die durchschnittliche Digitaluhr.

Die Alternative ist, eine zuverlässige UTC (Coordinated Universal Time) Quelle zu verwenden. UTC ist der Standard für die Zeitsynchronisation. Es wurde in 1972 nach der Entwicklung von Atomuhren gestartet und ermöglicht es dem ganzen Globus, sich auf die gleiche absolute Zeit zu synchronisieren. Dies hat nicht nur Technologien wie Internet, GPS und Kommunikationssatelliten möglich gemacht, sondern auch Branchen wie Airlines und die Börse ermöglicht, weltweit zu handeln.

Der einfachste Weg, um ein Netzwerk zu UTC zu synchronisieren, war schon immer eine Internet-Zeitreferenz zu verwenden. Es gibt Hunderte wie nist.gov und die meisten Windows-Software hat ein eingebautes Dienstprogramm, Windows Time (win32.exe), um die Systemuhr zu einem Referenztakt über das Internet zu synchronisieren.

Allerdings warnen Microsoft und andere gegen die Verwendung einer Internetquelle als Zeitreferenz, da die Authentifizierung aus diesen Quellen nicht möglich ist.

Authentifizierung ist die Sicherheitsmaßnahme, die NTP verwendet, um sicherzustellen, dass eine Zeitreferenz vertraut wird. Ohne Authentifizierungssysteme sind anfällig für böswillige Angriffe wie Hacker, die einen Zeitstempel anpassen können, um Betrug oder einen DDoS-Angriff zu begehen (Distributed Denial of Service, der in der Regel durch schädliche Software verursacht wird, die das System überschätzt).

Nicht nur Internet-mal Quellen nicht authentifiziert, sondern auch eine Umfrage von Nelson Minar von MIT zu über 900 Internet Zeitreferenzen, entdeckte fast die Hälfte mehr als 10 Sekunden ausgeglichen wurden (ein von einem erstaunlichen 6 Jahren - aber es gab zum Glück nicht viele Peers) und weniger dass ein Drittel als "nützlich" beschrieben wurde.

Der Bericht entdeckte auch, dass viele Internet-Zeitreferenz-Hosts zu weit weg von ihren Kollegen waren, um eine genaue Zeitsynchronisation zu ermöglichen.

Es gibt jedoch mehrere Möglichkeiten, um sicherzustellen, dass ein NTP-Server mit einer zuverlässigen und stabilen UTC-Zeitquelle synchronisiert wird, die sowohl genau als auch authentifiziert ist.

Es gibt zwei Systeme zur Verfügung und beide verwenden relativ geringe Kosten Ausrüstung. Die erste Option und oft die einfachste, ist die Verbindung zu einer GPS-Antenne und dedizierten GPS-Zeit-Server, um das Netzwerk. Dies nutzt den UTC-Zeitcode, der von den GPS-Satelliten gesendet wird, solange die Antenne einen guten Blick auf den Himmel hat.

Alternativ können auch Sendesignale einen Zeitstempel in mehreren Ländern übertragen. In Großbritannien wird es als MSF bezeichnet und aus Cumbria vom National Physics Laboratory bei 60 kHz ausgestrahlt, kann aber so weit wie 1000 km abgeholt werden, obwohl ähnliche Systeme in Deutschland, Frankreich und den USA tätig sind. Diese Radio-bezogenen NTP-Server sind anfällig für Störungen, aber traditionell waren von niedrigeren Kosten als GPS-Empfänger aber Fortschritte in der Technik bedeuten, dass der Unterschied jetzt minimal ist.

Die Integrität einer von einem NTP-Zeitserver verwendeten Zeitquelle ist daher sehr wichtig, und Systemverwalter sind zu bereit, in teure Firewalls und Antivirensoftware zu investieren, um ihre Netzwerke zu schützen. Viele vernachlässigen die Sicherheit ihres Zeitservers. erzähle ihnen trotzdem die richtige Zeit!

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

NTP (Version 4) kann die Zeit über das öffentliche Internet auf 10 Millisekunden (1 / 100th einer Sekunde) aufrechterhalten und kann unter idealen Bedingungen noch besser über LANs mit Genauigkeiten von 200 Mikrosekunden (1 / 5000th einer Sekunde)

NTP arbeitet innerhalb der TCP / IP-Suite und verlässt sich auf UDP, eine weniger komplexe Form von NTP existiert als Simple Network Time Protocol (SNTP), die nicht die Speicherung von Informationen über vorherige Kommunikation erfordert, die von NTP benötigt wird. Es wird in einigen Geräten und Anwendungen verwendet, wo hohe Genauigkeit Timing ist nicht so wichtig.

Die Zeitsynchronisation mit NTP ist relativ einfach, sie synchronisiert die Zeit mit Bezug auf eine zuverlässige Taktquelle. Diese Quelle könnte relativ sein (die interne Uhr eines Computers oder die Zeit auf einer Armbanduhr) oder absolut (A UTC - Universal Coordinated Time - Taktquelle, die so genau wie möglich ist).

Atomuhren sind die absolutsten Zeitmessgeräte; sie sind jedoch extrem teuer und sind in der Regel nur in großen Physiklabors zu finden. NTP kann jedoch Netzwerke mit einer Atomuhr synchronisieren, indem entweder das Global Positioning System (GPS) -Netzwerk, eine spezielle Funkübertragung oder das Internet verwendet wird. Es muss jedoch beachtet werden, dass Microsoft dringend empfiehlt, ein externes Timing anstelle von Internet zu verwenden, da diese nicht authentifiziert werden können.

GPS ist eine ideale Zeit- und Frequenzquelle, da es überall auf der Welt mit relativ billigen Komponenten sehr genaue Zeit liefern kann. Jeder GPS-Satellit überträgt in zwei Frequenzen L2 für die militärische Nutzung und L1 für die Verwendung durch Zivilisten, die mit 1575 MHz übertragen werden, kostengünstige GPS-Antennen und Empfänger sind jetzt weit verbreitet.

Das vom Satelliten übertragene Signal kann durch Fenster gehen, kann aber durch Gebäude blockiert werden, so dass der ideale Ort für eine GPS-Antenne auf einem Dach mit einer guten Sicht auf den Himmel ist. Je mehr Satelliten es empfangen kann, desto besser ist das Signal. Auf dem Dach montierte Antennen können jedoch zu Lichtschlägen oder anderen Spannungsstößen neigen, weshalb die Installation eines Suppressors inline auf dem GPS-Kabel dringend empfohlen wird.

Das Kabel zwischen der GPS-Antenne und Empfänger ist ebenfalls kritisch. Die maximale Distanz, die ein Kabel laufen kann, ist normalerweise nur 20 30-Meter, aber eine hohe Qualität Koaxialkabel mit einem GPS-Verstärker kombiniert in-line angeordnet, um die Verstärkung der Antenne steigern kann über Läufe 100 Meter Kabel ermöglichen.

Ein GPS-Empfänger decodiert dann das GPS-Signal von der Antenne an einen Computer lesbares Protokoll gesendet, die von den meisten Zeitserver und Betriebssystemen, einschließlich Windows, Linux und Unix verwendet werden können.

Der GPS-Empfänger gibt auch jede Sekunde einen präzisen Impuls aus, den GPS-NTP-Server (Network Time Protocol) und Computer-Zeitserver verwenden können, um ein ultrapräzises Timing bereitzustellen. Das Puls-pro-Sekunde-Timing bei den meisten Empfängern ist innerhalb von 0.001 einer Sekunde von UTC genau.

GPS ist bei der Bereitstellung von NTP-Zeitserver ideal oder Stand-alone-Computers mit einer sehr genauen externen Referenz für die Synchronisation. Selbst bei relativ geringen Kosten Ausrüstung, Genauigkeit von hundert Nanosekunden (eine Nanosekunde = ein Milliardstel einer Sekunde) vernünftig werden kann unter Verwendung von GPS als externer Referenz erreicht.

Alle Computer müssen die Uhrzeit kennen. Viele Anwendungen, vom Senden einer E-Mail bis zum Speichern von Informationen, hängen vom PC ab, der weiß, wann das Ereignis stattgefunden hat. In manchen Umgebungen ist das Timing noch wichtiger, wenn eine einzige Sekunde den Unterschied zwischen Gewinn und Verlust ausmachen kann - man denke nur an die Börse.

Die meisten Computer haben interne Uhren, die batteriegesichert sind, so dass der Computer immer noch Zeit halten kann, wenn die Maschine ausgeschaltet ist. Doch sind diese Uhren wirklich so zuverlässig? Die Antwort ist natürlich nein.

Computer sind Massenvermarktung und für Multi-Funktionen konzipiert, wobei das Timing nicht so hoch auf der Agenda des Herstellers steht. Die internen Uhren (RTC-Echtzeitchips genannt) sind normalerweise ausreichend für Heimcomputing oder wenn Workstations alleine laufen. Wenn Computer jedoch in einem Netzwerk ausgeführt werden, kann ein Mangel an Synchronisierung Probleme verursachen.

Es kann eine kleine Sache wie eine E-Mail sein, die irgendwann ankommt, bevor es gesendet wurde (nach einer PC-Uhr), aber mit einigen zeitempfindlichen Transaktionen und Anwendungen kann ein Mangel an Synchronisation vorstellbare Probleme verursachen: Stellen Sie sich vor, sich an einem Flughafen nur zu finden Der Flugsitz, den Sie Wochen zuvor gekauft hatten, wurde tatsächlich an irgendjemand anders verkauft, da ihr Buchungsagent eine langsamere Uhr auf ihrem Computer hatte!

Um diese Probleme zu umgehen, werden die meisten Computer in einem Netzwerk mit NTP (Network Time Protocol) auf eine einzelne Zeitquelle synchronisiert. Diese Zeitquelle kann entweder relativ (Computeruhr oder Armbanduhr) oder eine absolute Zeitquelle wie UTC sein.

UTC (Coordinated Universal Time) wurde nach der Entstehung von Atomuhren entwickelt und ist eine Standard-Zeitskala, die weltweit eingesetzt wird, so dass Maschinen auf der ganzen Welt eine einmalige Zeitquelle verwenden können.

Windows XP kann einfach die Systemuhr einstellen, um UTC zu verwenden, indem sie auf eine Internetquelle für UTC zugreifen (entweder: time.windows.com oder time.nist.gov). Um dies zu erreichen, muss ein Benutzer lediglich auf die Uhr auf dem Desktop doppelklicken und die Einstellungen auf der Registerkarte Internetzeit einstellen.

Microsoft und andere Betriebssystemhersteller raten jedoch dringend davon ab, externe Zeitreferenzen zu verwenden, da Internetquellen nicht authentifiziert werden können, wodurch Systeme anfällig für böswillige Angriffe werden.

Wenn Sie einen Netzwerk-Zeitserver Windows XP betreiben wollen, dann stehen spezialisierte NTP-Server zur Verfügung, die eine Zeitreferenz über das GPS-Satellitensystem oder spezielle nationale Übertragungen empfangen können.

Damit Windows XP als Netzwerkzeitserver verwendet werden kann, muss der NTP-Dienst eingeschaltet sein. Um NTP zu aktivieren, suchen Sie einfach den folgenden Unterschlüssel im Registrierungseditor (regedit):
HKEY_LOCAL_MACHINE \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ Services \ W32Time \ TimeProviders \ NtpServer \
Rechtsklick aktiviert (im rechten Fenster) und dann Ändern. Bearbeiten Sie den DWORD-Wert und geben Sie 1 ein. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf NtpServer, dann auf Ändern, und wählen Sie unter Wertdatentyp Peers den Wert DWORD bearbeiten aus, und klicken Sie dann auf OK.

Beenden Sie die Registrierung und starten Sie den Windows-Zeitdienst, indem Sie auf Start / Ausführen klicken und Folgendes eingeben:
Netto Stopp w32time && Netto Start w32time .; Geben Sie dann auf jedem Computer im Netzwerk (außer dem Domänencontroller, der nicht mit sich selbst synchronisiert werden kann) Folgendes ein: W32tm / resync / rediscover.

NTP (Network Time Protocol) synchronisiert Netzwerke mit einer einzigen Zeitquelle und verwendet Zeitstempel, um die aktuelle Tageszeit darzustellen. Dies ist für zeitkritische Transaktionen und viele Systemanwendungen wie E-Mail wichtig.

NTP ist daher anfällig für Sicherheitsbedrohungen, ob sie von einem böswilligen Hacker, der den Zeitstempel ändern, will Betrug oder eine DDoS-Attacke (Distributed Denial of Service - in der Regel durch bösartige Malware verursacht, die einen Server mit Verkehr überschwemmt) zu begehen, dass Blöcke Serverzugriff.

Da NTP jedoch eines der ältesten Protokolle des Internets ist und seit über 25 Jahren entwickelt wurde, ist NTP mit eigenen Sicherheitsmaßnahmen in Form von Authentifizierung ausgestattet.

Die Authentifizierung überprüft, ob jeder Zeitstempel aus der beabsichtigten Zeitreferenz gekommen ist, indem er einen Satz von vereinbarten Verschlüsselungsschlüsseln analysiert, die zusammen mit der Zeitinformation gesendet werden. NTP, mit Message Digest-Verschlüsselung (MD5), um den Schlüssel zu verschlüsseln, analysiert ihn und bestätigt, ob er aus der vertrauenswürdigen Zeitquelle gekommen ist, indem er ihn gegen einen Satz vertrauenswürdiger Schlüssel überprüft.

Vertrauenswürdige Authentifizierungsschlüssel sind in der NTP-Serverkonfigurationsdatei (ntp.conf) aufgeführt und werden normalerweise in der Datei ntp.keys gespeichert. Die Schlüsseldatei ist normalerweise sehr groß, aber vertrauenswürdige Schlüssel teilen dem NTP-Server mit, welcher Satz von Teilschlüsseln momentan aktiv ist und welche nicht. Verschiedene Untergruppen können aktiviert werden, ohne die Datei ntp.keys mit dem config-Befehl trusted-keys zu bearbeiten.

Die Authentifizierung ist daher äußerst wichtig, um einen NTP-Server vor böswilligen Angriffen zu schützen. Es gibt jedoch viele Zeitangaben, bei denen der Authentifizierung nicht vertraut werden kann.

Microsoft, der seit Windows 2000 eine Version von NTP in seinen Betriebssystemen installiert hat, empfiehlt dringend, dass eine Hardwarequelle als Zeitbezug verwendet wird, da Internetquellen nicht authentifiziert werden können.

NTP ist entscheidend für die Synchronisierung von Netzwerken, aber ebenso wichtig ist die Sicherheit der Systeme. Während Netzwerkadministratoren Tausende in Antiviren- / Malware-Software investieren, erkennen viele die Schwachstelle auf ihren Zeitservern nicht.

Viele Netzwerkadministratoren vertrauen immer noch Internetquellen für ihre Zeitreferenz an. Während viele eine gute Quelle für UTC-Zeit (Coordinated Universal Time - der internationale Standard der Zeit) sind, wie etwa nist.gov, bedeutet der Mangel an Authentifizierung, dass das Netzwerk missbraucht werden kann.

Andere UTC-Zeitquellen sind sicherer und können mit relativ kostengünstigen Geräten verwendet werden. Die einfachste Methode ist die Verwendung eines speziellen NTP-GPS-Zeitservers, der eine Verbindung mit einer GPS-Antenne herstellen und einen authentifizierten Zeitstempel über Satellit empfangen kann.

GPS-Zeitserver können die UTC-Zeit auf einige Nanosekunden genau bestimmen, solange die Antenne eine gute Sicht auf den Himmel hat. Sie sind relativ billig und das Signal wird authentifiziert, wodurch eine sichere Zeitreferenz bereitgestellt wird.

Alternativ gibt es mehrere nationale Sendungen, die eine Zeitreferenz übertragen. In Großbritannien wird dies vom National Physics Laboratory (NPL) in Cumbria ausgestrahlt. Ähnliche Systeme sind in Deutschland, Frankreich und den USA tätig. Während dieses Signal authentifiziert wird, sind diese Funkübertragungen anfällig für Störungen und haben eine begrenzte Reichweite.

Die Authentifizierung für NTP wurde entwickelt, um böswillige Manipulationen an der Systemsynchronisierung zu verhindern, genauso wie Firewalls entwickelt wurden, um Netzwerke vor Angriffen zu schützen, aber wie bei jedem Sicherheitssystem funktioniert es nur, wenn es verwendet wird.

Alle PCs und Netzwerkgeräte verwenden Uhren, um eine interne Systemzeit aufrechtzuerhalten. Diese Uhren, die als Echtzeituhrchips (RTC) bezeichnet werden, liefern Zeit- und Datumsinformationen. Die Chips sind batteriegepuffert, so dass sie auch bei Stromausfällen Zeit halten können. Jedoch sind Personalcomputer nicht als perfekte Uhren konzipiert, ihr Design wurde für eine Massenproduktion optimiert und kostengünstig, anstatt eine genaue Zeit aufrechtzuerhalten.

Diese internen Uhren neigen zu Drift, und obwohl dies für viele Anwendungen durchaus angemessen sein kann, müssen Maschinen oft in einem Netzwerk zusammenarbeiten, und wenn die Computer mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten driften, werden die Computer nicht synchron zueinander und Probleme können insbesondere auftreten. mit zeitabhängigen Transaktionen.

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

NTP (Version 4) kann die Zeit über das öffentliche Internet auf 10 Millisekunden (1 / 100th einer Sekunde) aufrechterhalten und kann unter idealen Bedingungen noch besser über LANs mit Genauigkeiten von 200 Mikrosekunden (1 / 5000th einer Sekunde)

NTP arbeitet innerhalb der TCP / IP-Suite und verlässt sich auf UDP, eine weniger komplexe Form von NTP existiert als Simple Network Time Protocol (SNTP), die nicht die Speicherung von Informationen über vorherige Kommunikation erfordert, die von NTP benötigt wird. Es wird in einigen Geräten und Anwendungen verwendet, wo hohe Genauigkeit Timing ist nicht so wichtig.

Viele Betriebssysteme, einschließlich Windows, UNIX und LINUX, können NTP und SNTP verwenden, und die Zeitsynchronisation mit NTP ist relativ einfach, sie synchronisiert die Zeit mit Bezug auf eine zuverlässige Taktquelle. Diese Quelle kann relativ (eine interne Uhr eines Computers oder die Zeit auf einer Armbanduhr) oder absolut (A UTC - Universal Coordinated Time - Taktquelle, die genau ist, wie es menschlich möglich ist) sein.
Alle Microsoft Windows Versionen seit 2000 beinhalten den Windows Time Service (w32time.exe), der die Möglichkeit hat, die Computeruhr auf einen NTP Server zu synchronisieren.
 
Es gibt eine große Anzahl von Internet-gehosteten NTP-Servern, die sich mit externen UTC-Referenzen wie time.nist.gov oder ntp.my-inbox.co.uk synchronisieren, aber es muss angemerkt werden, dass Microsoft und andere empfehlen, dass eine externe Quelle verwendet wird, um Synchronisieren Sie Ihre Maschinen, da internetbasierte Referenzen nicht authentifiziert werden können. Es stehen spezielle NTP-Zeitserver zur Verfügung, mit denen die Zeit in Netzwerken mithilfe des MSF- (oder gleichwertigen) oder GPS-Signals synchronisiert werden kann.

Die am weitesten verbreiteten sind die GPS-Zeitserver, die das GPS-System verwenden, um genaue Zeit zu übertragen. Das GPS-System besteht aus einer Anzahl von Satelliten, die genaue Positions- und Ortsinformationen liefern. Jeder GPS-Satellit kann dies nur unter Verwendung einer Atomuhr tun, die wiederum als Zeitreferenz verwendet werden kann.

Ein typischer GPS-Empfänger kann Timing-Informationen innerhalb von wenigen Nanosekunden von UTC liefern, solange es eine Antenne mit einem guten Blick auf den Himmel befindet.

Es gibt eine Anzahl von nationalen Zeit- und Frequenzfunkübertragungen, die verwendet werden können, um einen NTP-Server zu synchronisieren. In Großbritannien wird das Signal (genannt MSF) durch das in Cumbria National Physics Laboratory ausgestrahlt, die als die britischen nationale Zeitreferenz dient, gibt es auch ähnliche Systeme in Colorado, USA (WWVB) und in Frankfurt am Main, Deutschland (DCF-77). Diese Signale liefern UTC-Zeit mit einer Genauigkeit von 100 Mikrosekunden, jedoch hat das Funksignal eine begrenzte Reichweite und ist anfällig für Störungen.

Atomuhren gibt es schon seit über fünfzig Jahren. Sie sind Uhren, die eine Atomresonanzfrequenz als ihr Zeitgeberelement anstelle von herkömmlichen oszillierenden Kristallen wie Quarz verwenden.

Die meisten Atomuhren verwenden die Resonanz des Atoms Cäsium-133, das jede Sekunde mit einer exakten Frequenz von 9,192,631,770 in Resonanz ist. Seit 1967 definiert das Internationale Einheitensystem (SI) das zweite als die Anzahl von Zyklen aus Cäsium -133, das Atomuhren (manchmal Cäsiumoszillatoren genannt) zum Standard für Zeitmessungen macht.

Da die Resonanz des Cäsium-133-Atoms so genau ist, sind Atomuhren dadurch auf weniger als 2 Nanosekunden pro Tag genau, was einer Sekunde in 1.4 Millionen Jahren entspricht.

Da Atomuhren so genau sind und eine kontinuierliche und stabile Zeitskala aufrechterhalten können, wurde eine universelle Zeit, UTC (Coordinated Universal Time oder Temps Universel Coordonné), entwickelt, die Funktionen wie Schaltsekunden unterstützt - zur Kompensation der Verlangsamung des Erdrotation.

Atomuhren sind jedoch extrem teuer und sind in der Regel nur in großtechnischen Laboratorien zu finden. Jedoch kann NTP (Network Time Protocol), das Standardmittel zum Erreichen der Zeitsynchronisation in Computernetzwerken, mit einer Atomuhr synchronisiert werden, indem entweder das Global Positioning System (GPS) -Netzwerk oder spezialisierte Funkübertragungen verwendet werden.

Das am weitesten verbreitete ist das GPS (Global Positioning System), das vom Militär der Vereinigten Staaten entwickelt wurde. GPS enthält mindestens 24-Kommunikationssatelliten in hoher Umlaufbahn, die genaue Positions- und Standortinformationen liefern. Jeder GPS-Satellit kann dies nur unter Verwendung einer Atomuhr tun, die wiederum als Zeitreferenz verwendet werden kann.

Ein GPS-Zeitserver ist eine ideale Zeit- und Frequenzquelle, da er überall auf der Welt mit relativ billigen Komponenten sehr genaue Zeit liefern kann. Jeder GPS-Satellit überträgt in zwei Frequenzen L2 für die militärische Nutzung und L1 für die Verwendung durch Zivilisten, die mit 1575 MHz übertragen werden, kostengünstige GPS-Antennen und Empfänger sind jetzt weit verbreitet.

Es gibt auch eine Anzahl von nationalen Zeit- und Frequenzfunkübertragungen, die verwendet werden können, um einen NTP-Server zu synchronisieren. In Großbritannien wird das Signal (MSF) vom National Physics Laboratory in Cumbria gesendet, das als nationale Zeitreferenz des Vereinigten Königreichs dient. Ähnliche Systeme gibt es auch in Colorado, USA (WWVB) und in Frankfurt (DCF-77). Diese Signale liefern UTC-Zeit mit einer Genauigkeit von 100 Mikrosekunden, jedoch hat das Funksignal eine begrenzte Reichweite und ist anfällig für Störungen.

Mithilfe eines GPS-NTP-Servers oder eines funkbasierten NTP-Zeitservers können Netzwerkzeit-Clients je nach Netzwerkverkehr auf wenige Millisekunden UTC synchronisiert werden.

Gelegentlich müssen wir alle die Zeit kennen, und wir haben eine Vielzahl von verschiedenen Geräten, um es uns zu sagen; von unseren Mobiltelefonen und Armbanduhren bis zur Büro-Wanduhr oder den Glockenspielen in den Radionachrichten.

Aber wie genau sind all diese Uhren und spielt es eine Rolle, ob sie alle unterschiedliche Zeiten sagen? Für unser Tagesgeschäft ist es wahrscheinlich nicht allzu wichtig, wenn die Büro-Wanduhr schneller ist als Ihre Armbanduhr - Ihr Chef wird Sie wahrscheinlich nicht für eine Minute Verspätung abfeuern.

Aber in einigen Umgebungen sind Genauigkeit und Synchronisation entscheidend, wenn eine Minute den Unterschied ausmachen kann, wenn etwas verkauft oder nicht gestohlen wird.

Zeitsynchronisation in modernen Computernetzwerken ist wesentlich. Es bietet nicht nur den einzigen Referenzrahmen zwischen allen Geräten, es ist entscheidend für alles, von der Sicherung, Planung und dem Debuggen eines Netzwerks bis hin zur Bereitstellung eines Zeitstempels für Anwendungen wie Datenerfassung oder E-Mail.

Die meisten internen Uhren der PCs und Netzwerkgeräte, genannt Echtzeituhrchips (RTC), liefern Zeit- und Datumsinformationen. Die Chips sind batteriegepuffert, so dass sie auch bei Stromausfällen Zeit halten können.

Jedoch sind Personalcomputer nicht als perfekte Uhren konzipiert, ihr Design wurde für eine Massenproduktion optimiert und kostengünstig, anstatt eine genaue Zeit aufrechtzuerhalten.

Daher neigen diese internen Uhren dazu, zu driften, und obwohl dies für viele Anwendungen ziemlich adäquat sein kann, werden Maschinen, die in einem Netzwerk zusammenarbeiten, oft nicht mehr synchron und Probleme können insbesondere bei zeitabhängigen Transaktionen auftreten. Können Sie sich vorstellen, einen Airline-Sitz zu kaufen, um am Flughafen zu erfahren, dass das Ticket zweimal verkauft wurde, weil es danach auf einem Computer gekauft wurde, der eine langsamere Uhr hatte?

NTP-Zeitserver (Network Time Protocol) verwenden eine einzelne Zeitreferenz, um alle Computer im Netzwerk mit dieser Zeit zu synchronisieren. Diese Zeitreferenz kann entweder relativ sein (eine interne Uhr eines Computers oder vielleicht die Uhrzeit einer Armbanduhr) oder absolut wie eine Atomuhr, die UTC-Zeit (Universal Coordinated Time) weiterleitet und so genau wie möglich ist.

Atomuhren sind die absolutesten Zeitmessgeräte, die alle 1.4 Millionen Jahre auf eine Sekunde genau sind. Atomuhren sind jedoch extrem teuer und sind in der Regel nur in großtechnischen Laboratorien zu finden. NTP kann jedoch Netzwerke über eine Atomuhr mit UTC-Zeit synchronisieren, indem entweder das Global Positioning System (GPS) -Netzwerk oder spezialisierte Funkübertragungen (MTF in Großbritannien) verwendet werden.

Während einige Organisationen ihre Netzwerke mit UTC synchronisieren müssen, wie z. B. Fluggesellschaften und die Börse, kann ein Netzwerk zu jeder Zeit synchronisiert werden und funktioniert immer noch, aber es gibt keinen Ersatz für UTC-Zeit. Es ist nicht nur effizienter, wenn das Netzwerk mit dem Rest der Welt synchronisiert ist, sondern auch eine UTC-Zeitquelle ist unerlässlich für die Sicherheit vor Betrug, Datenverlust und Rechtsangelegenheiten. Ohne sie können Unternehmen anfällig sein und an Glaubwürdigkeit verlieren.

NTP (Version 4) kann die Zeit über das öffentliche Internet auf 10 Millisekunden (1 / 100th einer Sekunde) aufrechterhalten und kann unter idealen Bedingungen noch besser über LANs mit Genauigkeiten von 200 Mikrosekunden (1 / 5000th einer Sekunde)

Hinweis: Von Microsoft und anderen Unternehmen wird dringend empfohlen, externes Timing statt Internet-basiert zu verwenden, da diese nicht authentifiziert werden können. Es sind spezialisierte NTP-Server verfügbar, die die Zeit in Netzwerken mit dem MSF- (oder gleichwertigen) oder GPS-Zeitserversignal synchronisieren können.

Alle PCs und Netzwerkgeräte verwenden Uhren, um eine interne Systemzeit aufrechtzuerhalten. Diese Uhren, die als Echtzeituhrchips (RTC) bezeichnet werden, liefern Zeit- und Datumsinformationen. Sie sind batteriegepuffert, so dass sie auch bei Stromausfällen Zeit halten können. Jedoch sind Personalcomputer nicht so konzipiert, dass sie perfekte Uhren sind - ihr Design wurde für eine Massenproduktion optimiert und kostengünstig, anstatt eine genaue Zeit aufrechtzuerhalten.

Diese internen Uhren neigen zu Drift, und obwohl dies für viele Anwendungen für einige Anwendungen durchaus angemessen sein kann, geraten jedoch Maschinen in einem Netzwerk, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten treiben, nicht mehr synchron miteinander und Probleme können auftreten, insbesondere bei zeitsensitiven Systemen. Transaktionen.

NTP-Server (Network Time Protocol) verwenden eine einzelne Zeitreferenz, um alle Computer im Netzwerk mit einer Zeitreferenz zu synchronisieren. Diese Zeitreferenz kann entweder relativ (eine interne Uhr eines Computers oder die Zeit auf einer Armbanduhr) oder absolut wie eine UTC-Uhr (Universal Coordinated Time) wie eine Atomuhr sein, die so genau wie möglich ist.

Für einige Anwendungen eine relative Zeitquelle ist ausreichend, aber in vielen Umgebungen, wie Fluggesellschaften und der Börse ist es wichtig, für die Zeit absolut zu sein. Stellen Sie sich einen Sitz im Flugzeug zu kaufen nur am Flughafen gesagt werden, dass das Ticket zweimal verkauft wurde, weil sie danach auf einem Computer gekauft wurde, die einen langsameren Takt hatte!

Atomuhren sind die absolute Zeitmessung Geräte. Sie arbeiten nach dem Prinzip, dass das Atom, Cäsium-133, eine genaue Anzahl von Zyklen der Strahlung hat jede zweite (9,192,631,770). Dies hat sich so genau das Internationale Einheitensystem (SI) hat nun die zweite als die Dauer der 9,192,631,770 Zyklen der Strahlung des Cäsium-133 Atom und die Entwicklung von UTC (Coordinated Universal Time) definiert bedeutet jetzt Computern auf der ganzen workld können auf die gleiche Zeit synchronisiert werden.

Atomuhren sind jedoch extrem teuer und sind in der Regel nur in großtechnischen Laboratorien zu finden. NTP-Server können jedoch Netzwerke mit einer Atomuhr synchronisieren, indem entweder das Global Positioning System (GPS) -Netzwerk oder spezialisierte Funkübertragungen (MTF in Großbritannien) verwendet werden. Es muss darauf hingewiesen werden, dass Microsoft und andere dringend empfehlen, externes Timing anstelle von Internet zu verwenden, da diese nicht authentifiziert werden können. Es sind spezialisierte NTP-Server verfügbar, die die Zeit in Netzwerken mit dem MSF- (oder gleichwertigen) oder GPS-Zeitserversignal synchronisieren können.

GPS ist eine ideale Zeit- und Frequenzquelle, da es überall auf der Welt mit relativ billigen Komponenten sehr genaue Zeit liefern kann. Jeder GPS-Satellit überträgt in zwei Frequenzen L2 für die militärische Nutzung und L1 für die Verwendung durch Zivilisten, die mit 1575 MHz übertragen werden, kostengünstige 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 Empfänger ist ebenfalls kritisch. Die maximale Distanz, die ein Kabel laufen kann, ist normalerweise nur 20 30-Meter, aber eine hohe Qualität Koaxialkabel mit einem GPS-Verstärker kombiniert in-line angeordnet, um die Verstärkung der Antenne steigern kann über Läufe 100 Meter Kabel ermöglichen.

Es gibt auch eine Anzahl von nationalen Zeit- und Frequenzfunkübertragungen, die verwendet werden können, um einen NTP-Server zu synchronisieren. In Großbritannien wird das Signal (genannt MSF) durch das in Cumbria National Physics Laboratory ausgestrahlt, die als die britischen nationale Zeitreferenz dient, gibt es auch ähnliche Systeme in Colorado, USA (WWVB) und in Frankfurt am Main, Deutschland (DCF-77).

Ein Funk basierend NTP-Server besteht üblicherweise aus einem Rack montierbaren Zeitserver und eine Antenne, die aus einem Ferritstab in einem Kunststoffgehäuse, die die Funk Zeit- und Frequenz-Broadcast empfängt. Es sollte immer horizontal in einem rechten Winkel in Richtung des Getriebes für eine optimale Signalstärke zu montieren. Die Daten werden in Pulse, 60 eine Sekunde gesendet. Diese Signale UTC-Zeit mit einer Genauigkeit von Mikrosekunden 100 sehen jedoch vor, hat das Funksignal eine endliche Reichweite und ist anfällig für Störungen.

Sowohl ein GPS-NTP-Server als auch ein MSF-Zeitserver können eine kostengünstige und effiziente Möglichkeit bieten, Computernetze mithilfe von NTP genau zu synchronisieren.