Präzise Netzwerkzeitsynchronisation
Alle PCs und Netzwerkgeräte verwenden Uhren, um eine interne Systemzeit aufrechtzuerhalten. Diese Uhren, genannt Real Time Clock Chips (RTC) bieten Zeit und Datum Informationen. Die Chips sind batteriegesichert, so dass auch bei Stromausfällen die Zeit beibehalten werden kann. Allerdings sind Personal Computer nicht entworfen, um perfekte Uhren zu sein, ihr Design wurde für die Massenproduktion optimiert und kostengünstig, anstatt die genaue Zeit zu behalten.
Diese internen Uhren sind anfällig für Drift und obwohl für viele Anwendungen kann dies ganz ausreichend sein, oft müssen Maschinen in einem Netzwerk zusammenarbeiten und wenn die Computer mit unterschiedlichen Raten driften, werden die Computer nicht miteinander synchronisiert und es können Probleme auftreten Insbesondere bei zeitkritischen Transaktionen.
Ein Zeitserver nutzt das Network Time Protocol (NTP), das vor langer Zeit über 20 entwickelt wurde. Es verwendet einen Algorithmus (Marzullo-Algorithmus), um die Zeit in einem Netzwerk zu synchronisieren. NTP (Version 4) kann die Zeit über das öffentliche Internet innerhalb von 10 Millisekunden (1 / 100th einer Sekunde) beibehalten und kann unter optimalen Bedingungen noch besser über LANs mit Genauigkeiten von 200 Mikrosekunden (1 / 5000th einer Sekunde) laufen.
NTP verwendet eine einzige Zeitreferenz und synchronisiert alle Maschinen im Netzwerk zu diesem Zeitpunkt. Diese Zeitreferenz kann entweder relativ sein (die interne Uhr eines Computers oder die Zeit auf einer Armbanduhr vielleicht) oder absolut wie eine UTC (Universal Coordinated Time) Taktquelle wie eine Atomuhr, die so genau ist, wie es menschlich möglich ist.
Atomuhren sind die absolutsten Zeitmessgeräte. Sie arbeiten nach dem Prinzip, dass das Atom, Cäsium-133, eine genaue Anzahl von Zyklen der Strahlung jede Sekunde (9,192,631,770) hat. Dies hat sich als so genau erwiesen, dass das Internationale System der Einheiten (SI) nun das zweite als die Dauer der 9,192,631,770-Zyklen der Strahlung des Cäsium-133-Atoms definiert hat.
Allerdings sind Atomuhren extrem teuer und sind in der Regel nur in großflächigen Physiklaboratorien zu finden. Allerdings kann NTP Netzwerke mit einer Atomuhr synchronisieren, indem entweder das Global Positioning System (GPS) Netzwerk oder die fachspezifische Funkübertragung verwendet wird.
Am weitesten verbreitet ist das GPS-System, das aus einer Anzahl von Satelliten besteht, die eine genaue Positionierung und Standortinformation bereitstellen. Jeder GPS-Satellit kann dies nur durch die Verwendung einer Atomuhr tun, die wiederum als Timing-Referenz verwendet werden kann.
Ein typischer GPS Zeitserver Kann Timing-Informationen innerhalb von wenigen Nanosekunden von UTC liefern, solange es eine Antenne mit einem guten Blick auf den Himmel befindet.
Es gibt auch eine Reihe von nationalen Zeit- und Frequenz-Funkübertragungen, mit denen ein NTP-Server synchronisiert werden kann. In Großbritannien wird das Signal (genannt MSF) vom National übertragen.
Physik-Labor in Cumbria, das als nationale Zeitreferenz des Vereinigten Königreichs dient, gibt es auch ähnliche Systeme in Colorado, USA (WWVB) und in Frankfurt (DCF-77). Diese Signale liefern UTC-Zeit auf eine Genauigkeit von 100 Mikrosekunden, jedoch hat das Funksignal eine endliche Reichweite und ist anfällig für Störungen.
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.
