Synchronisatie van moderne computernetwerken is om tal van redenen van cruciaal belang, en dankzij het tijdprotocol NTP (Network Time Protocol) is dit relatief eenvoudig.

NTP is een algoritmisch protocol dat de tijd op verschillende computers analyseert en vergelijkt met een enkele tijdreferentie en past elke klok aan voor drift om synchronisatie met de tijdbron te garanderen. NTP is bij deze taak zo in staat dat een met het protocol gesynchroniseerd netwerk op realistische wijze milliseconde nauwkeurigheid kan verkrijgen.

De tijdbron kiezen

Als het gaat om het maken van een tijdreferentie is er echt geen alternatief dan om een ​​bron van UTC te vinden (Coordinated Universal Time). UTC is de wereldwijde tijdschaal die wereldwijd wordt gebruikt als een enkel tijdsschema door computernetwerken. UTC wordt nauwkeurig gehouden door een constellatie van atoomklokken over de hele wereld.

Synchroniseren met UTC

De meest eenvoudige methode om een ​​UTC Time-bron te ontvangen, is om een ​​stratum 2 internettijdserver te gebruiken. Deze worden geacht stratum 2 te zijn, omdat ze de tijd verdelen na de eerste keer ontvangen van a NTP-server (stratum 1) dat is verbonden met een atoomklok (stratum 0). Helaas is dit niet de meest nauwkeurige methode om UTC te ontvangen vanwege de afstand die de gegevens moeten afleggen tussen host en de client.

Er zijn ook beveiligingsproblemen bij het gebruik van een internet stratum 2-tijdbron in die zin dat de UDP-poort van de firewall 123 open moet blijven om de tijdcode te ontvangen, maar deze firewallopening kan en is misbruikt door kwaadwillende gebruikers.

Toegewijde NTP-servers

Dedicated NTP tijdservers, ook wel netwerktijdservers genoemd, zijn de meest nauwkeurige en veilige methode voor het synchroniseren van een computernetwerk. Ze werken extern op het netwerk, dus er zijn geen problemen met de firewall. Deze stratum 1-apparaten ontvangen de UTC-tijd rechtstreeks van een atoomklokbron via langegolfradiostations of de GPS-netwerk (Global Positioning System). Hoewel dit een antenne vereist, die in het geval van GPS op een rooftop moet worden geplaatst, zal de tijdserver zelf honderden en inderdaad duizenden verschillende apparaten op het netwerk automatisch synchroniseren.

Nauwkeurige tijdregistratie als nogal vaak over het hoofd gezien als een prioriteit voor netwerkbeheerders, maar velen riskeren zowel beveiliging als gegevensverlies door niet te garanderen dat hun netwerken zo nauwkeurig mogelijk worden gesynchroniseerd.

Computers hebben hun eigen hardwareklokken, maar dit zijn vaak gewoon simpele elektronische oscillatoren zoals die in digitale horloges bestaan ​​en helaas zijn deze systeemklokken gevoelig voor drift, vaak tot enkele seconden per week.

Verschillende machines in een netwerk draaien die verschillende tijden hebben - zelfs al binnen een paar seconden - kan grote schade aanrichten, omdat zoveel computertaken afhankelijk zijn van tijd. Tijd, in de vorm van tijdstempels, is de enige referentie die computers gebruiken om onderscheid te maken tussen verschillende gebeurtenissen en mislukken nauwkeurig een netwerk synchroniseren kan leiden tot allerlei onnoemelijke problemen.

Hier zijn enkele van de belangrijkste redenen waarom uw netwerk moet worden gesynchroniseerd met Network Time Protocol, prefasbly met een NTP tijdserver.

Back-ups van gegevens - van vitaal belang voor het beschermen van gegevens in elk bedrijf of organisatie, een gebrek aan synchronisatie kan ertoe leiden dat niet alleen back-ups mislukken, maar dat oudere versies van bestanden meer moderne versies vervangen.

Kwaadaardige aanvallen - ongeacht hoe veilig een netwerk, iemand, ergens uiteindelijk toegang tot uw netwerk zal krijgen, maar zonder nauwkeurige synchronisatie kan het onmogelijk worden om te achterhalen welke compromissen er hebben plaatsgevonden en het zal ook niet-geautoriseerde gebruikers extra tijd geven binnen een netwerk om ravage aan te richten.

Foutopsporing - als er fouten optreden en ze onvermijdelijk doen, bevatten de systeemlogboeken alle informatie om problemen te identificeren en te corrigeren. Als de systeemlogboeken echter niet gesynchroniseerd zijn, kan het soms onmogelijk zijn om uit te zoeken wat er mis ging en wanneer.

Online Trading - Kopen en verkopen op het internet is nu gemeengoed en in sommige bedrijven worden duizenden online transacties elke seconde uitgevoerd, van het reserveren van een stoel tot het kopen van aandelen en een gebrek aan nauwkeurige synchronisatie kan leiden tot allerlei fouten bij online handelen, zoals items die meerdere keren worden gekocht of verkocht.

Compliance en legaliteit - Veel industriële regelsystemen vereisen een controleerbare en accurate methode van timing. Een niet-gesynchroniseerd netwerk is ook kwetsbaar voor juridische kwesties, omdat het exacte tijdstip waarop een gebeurtenis zou hebben plaatsgevonden niet kan worden bewezen.

Wanneer je op oudejaarsavond aftelde om het begin van het volgende jaar te markeren, begon je bij 10 of 11? De meeste feestgangers zouden vanaf tien zijn afgeteld, maar ze zouden prematuur geweest zijn dit jaar omdat er vorig jaar een extra seconde was toegevoegd - de schrikkelseconde.

Schrikkelseconden worden normaal één of twee keer per jaar ingevoegd (normaal op oudejaarsavond en in juni) om de wereldwijde tijdschaal te garanderen GMT (Coordinated Universal Time) valt samen met de astronomische dag.

Sprong seconden zijn gebruikt sinds UTC voor het eerst werd geïmplementeerd en ze zijn een direct resultaat van onze nauwkeurigheid in tijdregistratie. Het probleem is dat modern atoomklokken zijn veel nauwkeuriger tijdwaarnemingsapparatuur dan de aarde zelf. Het werd opgemerkt toen atoomklokken voor het eerst werden ontwikkeld, dat de lengte van een dag, eens gedacht dat het precies 24-uren waren, varieerde.

De variaties worden veroorzaakt door de rotatie van de aarde die wordt beïnvloed door de zwaartekracht en de getijdekrachten van de aarde, die allemaal de rotatie van de aarde minutieus vertragen.

Dit draaien vertraagt, terwijl het maar minuscuul is, als het niet wordt gecontroleerd, dan zou de UTC-dag snel afdalen naar de astronomische nacht (zij het in enkele duizenden jaren).

De beslissing of een Leap Second nodig is, is de taak van de International Earth Rotation Service (IERS), maar Leap Seconds zijn niet bij iedereen populair en kunnen potentiële problemen veroorzaken wanneer ze worden geïntroduceerd.

UTC wordt gebruikt door NTP tijdservers (Network Time Protocol) als een tijdreferentie voor het synchroniseren van computernetwerken en andere technologie en de verstoring die Leap-seconden kunnen veroorzaken, wordt gezien als de moeite niet waard.

Anderen, zoals astronomen, zeggen echter dat het nalaten van UTC in overeenstemming met de astronomische dag het bestuderen van de hemelen bijna onmogelijk zou maken.

De laatste schrikkelseconde die is ingevoegd voordat deze in 2005 was, maar sinds 23 zijn er in totaal 1972 seconden aan UTC toegevoegd.

Digitale handtekening gaat vrij snel vooruit voor zo'n ontluikende nieuwe industrie. Fantastische nieuwe innovaties en contentstijlen worden de hele tijd ontwikkeld en er zijn een aantal echt fantastische campagnes die er zijn en steeds meer en meer avontuurlijke implementaties schieten de hele tijd op.

Een van een groeiend aantal trends is het gebruik van gecompliceerde, geplande en gesynchroniseerde campagnes op meerdere machines. Deze zijn ongelooflijk opvallend, vooral wanneer de inhoud wordt gesynchroniseerd om voorbijgangers een bijna interactieve ervaring te bieden.

Gesynchroniseerde inhoud kan echt een uitdaging zijn om te implementeren en dit soort inhoud is zeker niet voor de beginner, want het opzetten van zo'n geavanceerde campagne kan heel moeilijk zijn.

Een van de essentiële aspecten van dit soort geplande digital signage-campagnes is ervoor te zorgen dat alle schermen samen worden gesynchroniseerd. Synchronisatie is misschien wel het meest cruciale aspect van dit soort geavanceerde digital signage-campagnes. Er zijn meerdere methoden om dit type campagne te synchroniseren.

Eén oplossing is een netwerktijdserver die een enkele tijdbron ontvangt en deze distribueert over alle apparaten in dat netwerk met behulp van het tijdprotocol NTP (Network Time Protocol).

NTP-servers de tijd ontvangen van een externe bron (normaal GPS of lange golfradio), dus het is niet nodig om het netwerk verbonden te hebben met internet, hoewel het net zo goed mogelijk is om te synchroniseren met een internettijdbron hoewel dit problematisch kan zijn als er een storing in de internetverbinding.

Elk groot netwerk van digital signage displays moet ook worden beschermd, vooral als mediaspelers of pc's worden gebruikt om inhoud te genereren. De beste optie om totale beveiliging te garanderen, is door zowel het scherm als het media-apparaat in een behuizing weergeven, vaak aangeduid als een LCD-behuizing.

Oscillatoren zijn essentieel geweest in de ontwikkeling van klokken en chronologie. Oscillatoren zijn slechts elektronische circuits die een repetitief elektronisch signaal produceren. Vaak worden kristallen zoals kwarts gebruikt om de frequentie van de oscillatie te stabiliseren,

Oscillatoren zijn de primaire technologie achter elektronische klokken. Digitale horloges en analoge klok met batterijvoeding worden allemaal bestuurd door een oscillerend circuit dat meestal een kwartskristal bevat.

En hoewel elektronische klokken vele malen nauwkeuriger zijn dan een mechanische klok, zal een kwartsoscillator elke week een seconde of twee afdrijven.

Atoomklokken natuurlijk zijn veel nauwkeuriger. Ze gebruiken echter nog steeds oscillatoren, meestal cesium of rubidium, maar ze doen dit in een hyperfijne toestand vaak bevroren in vloeibare stikstof of helium. Deze klokken in vergelijking met elektronische klokken zullen in geen miljoen jaar tijd met een seconde afdrijven (en met de modernere atoomklokken 100 miljoen jaar).

Om deze chronologische nauwkeurigheid te gebruiken een netwerktijdserver die gebruikt NTP (Network Time Protocol) kan worden gebruikt om volledige computernetwerken te synchroniseren. NTP-servers gebruik een tijdsignaal van een GPS- of langegolfradio die rechtstreeks van een atoomklok komt (in het geval van GPS wordt de tijd gegenereerd in een klok aan boord van de GPS-satelliet).

NTP-servers controleer deze bron van tijd voortdurend en pas vervolgens de apparaten in een netwerk aan om die tijd aan te passen. Tussen polls (ontvangst van de tijdbron) wordt door de tijdserver een standaardoscillator gebruikt om de tijd te houden. Normaal gesproken zijn deze oscillatoren kwarts maar omdat de tijdserver in regelmatige communicatie met de atoomklok elke minuut of twee zegt, is de normale drift van een kwartsoscillator geen probleem, omdat een paar minuten tussen peilingen niet tot een meetbare drift zou leiden.

Wordt vervolgd ...

Ongeacht waar we ons in de wereld bevinden, we moeten allemaal de tijd weten op een bepaald moment van de dag, maar terwijl elke dag even lang duurt, ongeacht waar je bent op aarde, wordt hetzelfde tijdschema niet wereldwijd gebruikt.

De onpraktijk van Australiërs die bij 17.00 moeten ontwaken of die in de VS bij 14.00 moeten gaan werken, zou een enkele tijdschaal uitsluiten, hoewel het idee werd besproken toen de Greenwich de officiële prime meridiaan werd genoemd (waar de dateline officieel is) voor de wereld wat 125 jaar geleden.

Hoewel het idee van een globale tijdschaal om bovengenoemde redenen werd afgewezen, werd later besloten dat 24-lengtelijnen de wereld zouden opsplitsen in verschillende tijdzones. Deze zouden afkomstig zijn van GMT rond met die aan de andere kant van de planeet zijnde + 12 uren.

Door de groei van de wereldwijde communicatie van de 1970 is echter een universele tijdschaal uiteindelijk aangenomen en is deze nog steeds in gebruik, ondanks het feit dat veel mensen er nog nooit van hebben gehoord.

UTC, Coordinated Universal Time, is gebaseerd op GMT (Greenwich Meantime) maar wordt bewaard door een constellatie van atoomklokken. Het houdt ook rekening met variaties in de rotatie van de aarde met extra seconden, ook wel 'schrikkelseconden' genoemd, die één keer per twee keer per jaar worden toegevoegd om de vertraging van de rotatie van de aarde ten gevolge van zwaartekracht en getijdekrachten tegen te gaan.

Hoewel de meeste mensen nog nooit van UTC hebben gehoord of het direct gebruiken, is de invloed op ons leven onmiskenbaar met computernetwerken die allemaal via UTC zijn gesynchroniseerd NTP tijdservers (Network Time Protocol).

Zonder deze synchronisatie tot een enkel tijdsschema zouden veel van de technologieën en toepassingen die we tegenwoordig als vanzelfsprekend beschouwen onmogelijk zijn. Alles van wereldwijde handel in aandelen en aandelen tot internetshopping, e-mail en sociale netwerken worden alleen mogelijk gemaakt dankzij UTC en de NTP tijdserver.

Vanaf de vroege dagen van de industriële revolutie, toen spoorlijnen en de telegraaf over tijdzones overspanden, werd het duidelijk dat er een wereldwijde tijdschaal nodig was waardoor dezelfde tijd kon worden gebruikt, ongeacht waar ter wereld u zich bevond.

De eerste poging tot een globale tijdschaal was GMT - Greenwich Mean Time. Dit was gebaseerd op de Greenwich-meridiaan, waar de zon direct boven staat op 12 middag. GMT werd gekozen, voornamelijk vanwege de invloed van het Britse rijk op de rest als de wereldbol.

Andere tijdschalen waren ontwikkeld zoals British Railway Time, maar GMT was de eerste keer dat een echt wereldwijd systeem van tijd wereldwijd werd gebruikt.

GMT bleef gedurende de eerste helft van de twintigste eeuw het globale tijdsschema, hoewel mensen begonnen te verwijzen naar UT (Universele Tijd).

Toen atoomklokken echter in het midden van de twintigste eeuw werden ontwikkeld, werd al snel duidelijk dat GMT niet nauwkeurig genoeg was. Een globale tijdschaal gebaseerd op de tijd verteld door atoomklokken was gewenst om deze nieuwe nauwkeurige chronometers weer te geven.

International Atomic Time (TAI) werd voor dit doel ontwikkeld, maar problemen met het gebruik van atoomklokken werden al snel duidelijk.

Men dacht dat de omwenteling van de aarde op zijn as een exacte 24-uren was. Maar dankzij de atoomklokken werd ontdekt dat de draaiing van de aarde varieert en omdat de 1970 vertraagt. Deze vertraging van de rotatie van de aarde moest worden verantwoord omdat anders de verschillen zouden kunnen toenemen en de nacht langzaam naar binnen zou afdrijven (zij het in vele millennia).

Coordinated Universal Time is ontwikkeld om dit tegen te gaan. Gebaseerd op zowel TAI als GMT, staat UTC de vertraging van de rotatie van de aarde toe door elk jaar of twee (en soms twee keer per jaar) schrikkelseconden toe te voegen.

UTC is nu een echt wereldwijde tijdschaal en wordt door landen en technologieën overal ter wereld overgenomen. Computernetwerken worden via UBC gesynchroniseerd met UTC netwerk tijdservers en zij gebruiken het protocol NTP om nauwkeurigheid te garanderen.

Hoewel er verschillende protocollen beschikbaar zijn voor tijdsynchronisatie, wordt het grootste deel van de netwerktijd gesynchroniseerd met een van beide NTP of SNTP.

Network Time Protocol (NTP) en Simple Network Time Protocol (SNTP) bestaan ​​al sinds het begin van het internet (en in het geval van NTP enkele jaren van tevoren) en zijn verreweg de meest populaire en wijdverspreide tijdssynchronisatieprotocollen.

Het verschil tussen de twee is echter klein en bepaalt welk protocol het beste is voor een ntp tijd server of een bepaalde tijdsynchronisatietoepassing kan lastig zijn.

Zoals zijn naam suggereert, SNTP is een vereenvoudigde versie van Network Time Protocol, maar de vraag wordt vaak gesteld: 'wat is precies het verschil?'

Het belangrijkste verschil tussen de twee versies van het protocol is het gebruikte algoritme. NTP's algoritme kan meerdere referentieklokken opvragen en berekenen wat het meest accuraat is.

SNTP-gebruik voor apparaten met lage verwerkingssnelheid - het is geschikt voor minder krachtige machines en vereist niet de hoge nauwkeurigheid van NTP. NTP kan ook elke offset en jitter controleren (kleine variaties in de golfvorm als gevolg van schommelingen in de voedingsspanning, mechanische trillingen of andere bronnen), terwijl SNTP dat niet doet.

Een ander groot verschil zit hem in de manier waarop de twee protocollen zich aanpassen aan eventuele drift in netwerkapparaten. NTP versnelt of vertraagt ​​een systeemklok om overeen te komen met de tijd van de referentieklok die in de NTP-server (zwenken) terwijl SNTP eenvoudig de systeemklok vooruit of achteruit zal stappen.

Deze stap van de systeemtijd kan potentiële problemen met tijdgevoelige toepassingen veroorzaken, vooral van de stap die vrij groot is.

NTP wordt gebruikt wanneer nauwkeurigheid belangrijk is en wanneer tijdkritieke applicaties afhankelijk zijn van het netwerk. Het complexe algoritme is echter niet geschikt voor eenvoudige machines of apparaten met minder krachtige processors. SNTP is daarentegen het meest geschikt voor deze eenvoudigere apparaten omdat het minder computerbronnen in beslag neemt, maar het is niet geschikt voor elk apparaat waar nauwkeurigheid van cruciaal belang is of wanneer tijdkritieke applicaties afhankelijk zijn van het netwerk.

Er is een zekere ironie dat de computer die op je bureaublad zit en misschien net zo veel maandensalaris heeft gekost een klok aan boord heeft die minder accuraat is dan een goedkoop horloge dat je bij een benzine- of benzinestation koopt.

Het probleem is niet dat computers in het bijzonder zijn gemaakt met goedkope timingcomponenten, maar dat een serieuze tijdregistratie op een pc kan worden bereikt zonder dure of geavanceerde oscillatoren.

De ingebouwde timingoscillators op de meeste pc's zijn eigenlijk gewoon een back-up om de computerklok gesynchroniseerd te houden wanneer de pc uitstaat of wanneer informatie over de timing van het netwerk niet beschikbaar is.

Ondanks deze ontoereikende klokken aan boord, kan de timing op een netwerk van pc's worden bereikt tot binnen milliseconde nauwkeurigheid en een netwerk dat is gesynchroniseerd met de wereldwijde tijdschaal GMT (Coordinated Universal Time) mag helemaal niet afwijken.

De reden dat dit hoge niveau van nauwkeurigheid en synchroniciteit kan worden bereikt zonder dure oscillatoren is dat computers Network Timing Protocol kunnen gebruiken (NTP) om de exacte tijd te vinden en te behouden.

NTP is een algoritme dat een enkele tijdsbron distribueert; dit kan worden gegenereerd door de klok aan boord van een pc - hoewel dit zou betekenen dat elke machine in het netwerk zou afdrijven terwijl de klok zelf afdrijft - een veel betere oplossing is om NTP te gebruiken voor het verspreiden van een stabiele, nauwkeurige tijdbron, en met de meeste voorkeur voor netwerken die zaken doen via internet, een bron van UTC.

De eenvoudigste methode om UTC te ontvangen - die door een constellatie van atoomklokken over de hele wereld waar wordt gehouden - is om een dedicated NTP tijdserver. NTP-servers gebruiken GPS-satellietsignalen (Global Positioning System) of lange golf radio-uitzendingen (meestal uitgezonden door nationale fysica laboratoria zoals NPL of NIST).

Na ontvangst van de NTP-server verdeelt de timingbron over het netwerk en controleert voortdurend elke machine op afwijking (in wezen maakt de netwerkmachine contact met de server als een client en wordt de informatie uitgewisseld via TCP / IP.

Dit maakt de klokken aan boord van de computers zelf overbodig, hoewel wanneer de machines aanvankelijk worden opgestart, of als er vertraging is opgetreden bij het contacteren van de computer. NTP-server (als deze laag is of als er een tijdelijke fout is), wordt de ingebouwde klok gebruikt om de tijd te behouden totdat volledige synchronisatie opnieuw mogelijk is.

Timing wordt steeds crucialer voor computersystemen. Het is nu bijna ongehoord dat een computernetwerk functioneert zonder synchronisatie met UTC (Coordinated Universal Time). En zelfs enkele machines die thuis worden gebruikt, zijn nu uitgerust met automatische synchronisatie. De nieuwste incarnatie van Windows, bijvoorbeeld Windows 7, maakt automatisch verbinding met een timingbron (hoewel deze toepassing handmatig kan worden uitgeschakeld door toegang te krijgen tot de tijd- en datumvoorkeuren.)

De opname van deze automatische synchronisatiehulpmiddelen in de nieuwste besturingssystemen geeft aan hoe belangrijk timinginformatie is geworden en wanneer u kijkt naar de soorten toepassingen en transacties die nu op internet worden uitgevoerd, is het geen verrassing.

Internetbankieren, online reserveren, internetveilingen en zelfs e-mail kunnen afhankelijk zijn van de juiste tijd. Computers gebruiken tijdstempels als het enige referentiepunt dat ze moeten identificeren wanneer en of een transactie heeft plaatsgevonden. Fouten in timinginformatie kunnen onnoemelijke fouten en problemen veroorzaken, vooral met foutopsporing.

Het internet zit vol met tijdservers met meer dan duizend tijdbronnen beschikbaar voor online synchronisatie; de nauwkeurigheid en bruikbaarheid van deze online bronnen van UTC-tijd variëren en een TCP / IP open laten in de firewall om de timinginformatie door te laten kan een systeem kwetsbaar maken.

Voor netwerksystemen waarbij timing niet alleen cruciaal is, maar waar beveiliging ook een belangrijk probleem is, is internet geen voorkeursbron voor het ontvangen van UTC-informatie en is een externe bron vereist.

Het verbinden van een NTP-netwerk met een externe bron van UTC-tijd is relatief eenvoudig als een netwerktijdserver is gebruikt. Deze apparaten die vaak worden aangeduid als NTP-servers, gebruik de atoomklokken aan boord van GPS (Global Positioning System) satellieten of lange golf uitzendingen uitgezonden door plaatsen zoals NIST or NPL.