Het bijhouden van nauwkeurige tijd is essentieel voor veel toepassingen en speciale NTP-tijdservers maak het werk gemakkelijk voor netwerkbeheerders. Deze apparaten ontvangen een extern tijdsignaal, vaak van GPS of soms van uitzendsignalen die worden uitgezonden door organisaties zoals NIST, NPL en PTB (nationale fysicalabs uit de VS, het VK en Duitsland).

Synchronisatie met een NTP-tijdserver wordt nog gemakkelijker gemaakt dankzij NTP (netwerktijdprotocol) dit softwareprotocol verdeelt de tijdbron door voortdurend de tijd op alle apparaten te controleren en elke drift aan te passen aan het ontvangen tijdsignaal.

Tijdsynchronisatie is niet alleen de zorg van grote netwerken. Zelfs afzonderlijke machines en routers moeten worden gesynchroniseerd, omdat het op zijn minst zal helpen een systeem te beveiligen en foutdetectie een stuk eenvoudiger te maken.

Gelukkig bevatten de meeste versies van Windows een vorm van NTP. Vaak is het een vereenvoudigde versie, maar het volstaat om een ​​pc te laten synchroniseren met de globale tijdsschaal UTC (Coordinated Universal Time). Op de meeste Windows-machines is dit relatief eenvoudig en kan worden bereikt door te dubbelklikken op het klokpictogram in de taakbalk en vervolgens een tijdprovider te selecteren op het tabblad internettijd.

Deze tijdbronnen zijn gebaseerd op het internet, wat betekent dat ze extern zijn van de firewall, dus een UDP-poort moet open blijven zodat het tijdsignaal kan worden ingevoerd. Dit kan beveiligingsproblemen veroorzaken, dus voor degenen die een perfecte synchronisatie willen zonder beveiligingsproblemen, is de beste oplossing om te investeren in een speciale tijdserver. Deze hoeven niet duur te zijn en omdat ze een atoomkloksignaal extern is hier geen inbreuk op de firewall waardoor uw netwerk veilig blijft.

We zijn allemaal op zoek naar freebies, vooral in het huidige financiële klimaat en het internet is er niet minder om. Gratis software, gratis films, gratis muziek, bijna alles heeft tegenwoordig een gratis versie. Zelfs kritische applicaties voor onze computers en netwerken zoals antivirus kunnen gratis worden. Het is dus begrijpelijk dat wanneer netwerkbeheerders de tijd op computernetwerken willen synchroniseren, ze zich wenden tot gratis bronnen van UTC-tijd (UTC - Coordinated Universal Time) om hun netwerken te synchroniseren met behulp van de eigen ingebouwde systemen van het besturingssysteem NTP-server.

Maar net zoals er niet zoiets bestaat als een gratis lunch, zijn er ook kosten aan gratis bronnen. Om te beginnen zijn alle tijdservers op internet die voor het publiek beschikbaar zijn stratum 2-servers. Dit betekent dat het apparaten zijn die de tijd van een ander apparaat ontvangen (een stratum 1 tijdserver) die het van een atoomklok haalt. Hoewel deze tweedehands tijdbron niet te veel tijd moet verliezen in vergelijking met het origineel, zal er voor een hoge mate van nauwkeurigheid een merkbare drift zijn.

Bovendien zijn internettijdbronnen gebaseerd buiten de netwerkfirewall. Voor toegang tot de tijdserver moet een UDP-poort open blijven. Dit betekent dat de netwerkfirewall intrinsiek een gat in zich heeft dat kan worden gemanipuleerd door een kwaadwillende gebruiker of agressieve malware.

Een andere overweging is de ingebouwde beveiliging die het tijdoverdrachtprotocol NTP (Network Time Protocol) gebruikt om te beoordelen of het tijdsignaal dat het ontvangt echt is. Dit wordt authenticatie genoemd maar is niet beschikbaar op internet. Dit betekent dat de tijdsbron misschien niet is wat hij beweert te zijn en met een gat in de firewall kan dit resulteren in een kwaadwillende aanval.

Internettijdbronnen kunnen ook onbetrouwbaar zijn. Velen zijn te ver verwijderd van klanten om enige echte nauwkeurigheid te bieden. Sommige bronnen die beschikbaar zijn op internet zijn razend populair (sommige uren niet en slechts enkele minuten). Er zijn echter meer gerenommeerde stratum 2-servers beschikbaar en de NTP-pool bevat details daarvan.

Voor echte nauwkeurigheid met geen van de beveiligingsbedreigingen is de beste oplossing om een ​​externe tijdsbron te gebruiken. De beste methode om dit te doen is om a te gebruiken speciale NTP-server. Deze apparaten werken buiten de firewall en ontvangen de tijd ofwel rechtstreeks van GPS-satellieten of via uitzendingen door nationale natuurkundelaboratoria zoals NIST or NPL.

Het Global Positioning System dat veel geliefd is bij bestuurders, piloten en zeevarenden als methode om een ​​locatie te vinden, biedt veel meer dan alleen satellietnavigatie-informatie. Het GPS-systeem werk met behulp van atoomklokken die signalen uitzenden die vervolgens door de computer worden trianguleerbaar in een satellietnavigatiesysteem.

Omdat deze atoomklokken zijn zeer nauwkeurig en drijven niet eens zoveel als een seconde, zelfs in een miljoen jaar, ze kunnen worden gebruikt als een methode van synchroniseren van computersystemen. GPS-tijd, de tijd die wordt gerelayeerd door de GPS-atoomklokken, is strikt genomen niet hetzelfde als UTC (Coordinated Universal Time), de wereldwijde tijdschaal van de wereld, maar omdat ze allebei gebaseerd zijn op Internationale Atoomen, kan deze eenvoudig worden geconverteerd. (GPS-tijd is werkelijke 17 seconden langzamer dan UTC omdat er 17 schrikkelseconden zijn toegevoegd aan de globale tijdschaal sinds de GPS-satellieten naar een baan zijn gestuurd).

A GPS klok is een apparaat dat het GPS-signaal ontvangt en dit vervolgens vertaalt in de tijd. De meeste GPS-klokken zijn ook dedicated tijdservers, omdat het weinig zin heeft om de exacte tijd te ontvangen als u er niets mee wilt doen. GPS-tijd-servers gebruik het protocol NTP (Network Time Protocol), een van de oudste protocollen van het internet en ontworpen om timinginformatie over een netwerk te verspreiden.

Een GPS-klok of GPS-tijdsserver werkt door een signaal rechtstreeks van de satelliet te ontvangen. Dit betekent helaas dat de GPS-antenne een duidelijk zicht op de lucht moet hebben om een ​​signaal te ontvangen. De tijd wordt vervolgens van de tijdserver naar alle apparaten in het netwerk gedistribueerd. De tijd op elk apparaat wordt regelmatig gecontroleerd door NTP en als dit verschilt van de tijd van de GPS-klok, wordt het aangepast.

Het instellen van een GPS-klok voor tijdsynchronisatie is relatief eenvoudig. De tijdserver (GPS-klok) is vaak ontworpen om een ​​1U-ruimte op een serverrack te vullen. Dit is verbonden met de GPS-antenne (meestal op het dak) via een lengte coaxkabel. De server is verbonden met het netwerk en zodra deze is vergrendeld op het GPS-systeem, kan deze worden ingesteld om met het synchroniseren van het netwerk te beginnen.

Atoomklokken, zoals veel mensen weten dat ze zeer nauwkeurige apparaten zijn, maar de atoomklok is een van de belangrijkste uitvindingen van de afgelopen 50-jaren en heeft aanleiding gegeven tot talloze technologieën en toepassingen die ons leven volledig hebben veranderd.

Je zou kunnen denken hoe een klok zo belangrijk kan zijn, ongeacht hoe nauwkeurig hij is, echter, wanneer je die precisie in overweging neemt, dat een moderne atoomklok verliest geen seconde in tijd in tientallen miljoenen jaren wanneer vergeleken met de volgende beste chronometers - elektronische klokken - die een seconde per dag kunnen verliezen, realiseer je je hoe nauwkeurig ze zijn.

In feite zijn atoomklokken cruciaal geweest bij het identificeren van de kleinere nuances van onze wereld en het universum. We nemen bijvoorbeeld al millennia aan dat een dag 24 uur lang is, maar in feite weten we dankzij de atoomkloktechnologie dat de lengte van elke dag enigszins verschilt en dat de rotatie van de aarde over het algemeen langzamer gaat.

Atoomklokken zijn ook gebruikt om de zwaartekracht van de aarde nauwkeurig te meten en hebben zelfs de theorieën van Einstein bewezen over hoe de zwaartekracht de tijd kan vertragen door nauwkeurig het verschil te meten in het verstrijken van de tijd op elke volgende centimeter boven het aardoppervlak. Dit is cruciaal geweest als het erom gaat satellieten in een baan om de aarde te brengen naarmate de tijd vordert, sneller dan hoog op de aarde dan op de grond.

Atoomklokken vormen ook de basis voor veel van de technologieën die we in ons dagelijks leven gebruiken. Satellietnavigatieapparaten vertrouwen op atoomklokken in GPS-satellieten. Ze moeten niet alleen rekening houden met de verschillen in tijd boven de baan, maar als satellietnavigeerders de tijd gebruiken die door de satellieten wordt verzonden naar trianguleposities, zou een onnauwkeurigheid van één seconde de navigatie-informatie met duizenden mijlen onnauwkeurig maken (als licht reist) bijna 180,000 mijl per seconde).

Atoomklokken zijn ook de basis voor de wereldwijde tijdschaal van de wereld - GMT (Coordinated Universal Time), die wordt gebruikt door computernetwerken over de hele wereld. Tijdsynchronisatie naar een atoomklok en UTC is relatief eenvoudig met een NTP tijdserver. Deze gebruiken het tijdsignaal van het GPS-systeem of speciale uitzendingen die worden uitgezonden grootschalige fysicalabs en verspreid het via internet met behulp van het tijdprotocol NTP.

De 'sat-nav' heeft een revolutie teweeggebracht in de manier waarop we reizen. Van taxichauffeurs, koeriers en de gezinsauto tot vliegtuigen en tanks, satellietnavigatieapparatuur wordt nu in bijna elk voertuig gemonteerd als het van de productielijn komt. Hoewel GPS-systemen zeker hun gebreken hebben, hebben ze ook verschillende toepassingen. Navigatie is slechts een van de belangrijkste toepassingen van GPS, maar het wordt ook gebruikt als een bron van tijd voor GPS NTP-tijd servers.

Het kunnen lokaliseren van locaties in de ruimte heeft ontelbare levens gered en het reizen naar onbekende bestemmingen probleemloos. Satellietnavigatie is afhankelijk van een constellatie van satellieten die bekend staat als GNSS (Global Navigational Satellite Systems). Momenteel is er slechts één volledig functionerend GNSS in de wereld, dat is de Global Positioning System (GPS).

GPS is eigendom van en wordt gerund door het Amerikaanse leger. De satellieten zenden twee signalen uit, een voor het Amerikaanse leger en een voor civiel gebruik. Oorspronkelijk was GPS alleen bedoeld voor de Amerikaanse strijdkrachten, maar na een onopzettelijke neerschoot van een vliegtuig, opende de toenmalige president van de VS Ronald Reagan het GPS-systeem voor de wereldbevolking om toekomstige tragedies te voorkomen.

GPS heeft een constellatie van meer dan 30-satellieten. Op elk willekeurig moment zijn ten minste vier van deze satellieten overhead, wat het minimumaantal is dat vereist is voor nauwkeurige navigatie.

De GPS-satellieten hebben elk een atoomklok. Atoomklokken gebruiken de resonantie van een atoom (de trilling of frequentie bij bepaalde energietoestanden) waardoor ze zeer nauwkeurig zijn en niet meer dan een seconde in de loop van een miljoen jaar verloren gaan. Deze ongelooflijke precisie maakt satellietnavigatie mogelijk.

De satellieten zenden een signaal uit vanaf de klok aan boord. Dit signaal bestaat uit de tijd en de positie van de satelliet. Dit signaal wordt terug naar de aarde gestraald, waar de satellietnavigator van je auto het ophaalt. Door uit te zoeken hoe lang dit signaal duurde om de auto te bereiken en vier van deze signalen te trianguleren, zal de computer in uw GPS-systeem precies werken waar u bent op het gezicht van de wereld. (Vier signalen worden gebruikt vanwege hoogteverschillen - op een 'platte' aarde zijn er maar drie nodig).

GPS-systemen kan alleen werken vanwege de zeer nauwkeurige nauwkeurigheid van de atoomklokken. Omdat de signalen worden uitgezonden met de snelheid van het licht en de nauwkeurigheid zelfs een milliseconde (een duizendste van een seconde) zou de positioneringberekeningen met 100-kilometers kunnen veranderen, aangezien het licht bijna elke 100,00km kan afleggen - op dit moment zijn GPS-systemen nauwkeurig tot ongeveer vijf meter.

De atoomklokken aan boord van GPS-systemen worden ook niet alleen voor navigatie gebruikt. Omdat atoomklokken zijn zo nauwkeurig GPS is een goede bron van tijd. NTP-tijdservers gebruiken GPS signalen om computers netwerken te synchroniseren. Een NTP GPS-server ontvangt het tijdsignaal van de GPS-satelliet en converteert het vervolgens naar UTC (Coordinated Universal Time) en distribueer het naar alle apparaten op een netwerk met zeer nauwkeurige tijdsynchronisatie.

De NTP-tijdserver is een veel verkeerd begrepen apparaat. Het zijn vrij eenvoudige apparaten in de zin dat ze worden gebruikt voor de doeleinden van tijdsynchronisatie, het ontvangen van een externe bron van de tijd die vervolgens wordt verspreid over een computernetwerk met behulp van NTP (Network Time Protocol).

Echter, met een groot aantal 'gratis' tijdservers op het internet nemen veel netwerkbeheerders de beslissing dat NTP-tijdservers geen noodzakelijke apparatuur zijn en dat hun netwerk dit zonder kan. Er zijn echter een groot aantal valkuilen bij het vertrouwen op internet als een tijdreferentie; Microsoft en het Amerikaanse natuurkundig laboratorium NIST (National Institute of Standards and Time) ten zeerste aanbevolen externe NTP-tijdservers in plaats van internetproviders.

Dit is wat Microsoft zegt:
"We raden u ten zeerste aan de gemachtigde tijdserver te configureren om de tijd van een hardwarebron te verzamelen. Wanneer u de gezaghebbende Tijdserver om te synchroniseren met een internettijdbron, is er geen authenticatie. "

Verificatie is een beveiligingsmaatregel die wordt geïmplementeerd door NTP om ervoor te zorgen dat het tijdsignaal dat wordt verzonden, afkomstig is van waaruit het claimt afkomstig te zijn. Met andere woorden, authenticatie is de eerste verdedigingslinie bij het beschermen tegen kwaadwillende gebruikers. Er zijn ook andere beveiligingsproblemen bij het gebruik van internet als een tijdbron, aangezien voor communicatie met een internettijdbron de TCP / IP-poort moet worden opengelaten in de firewall, die ook kan worden gemanipuleerd door kwaadwillende gebruikers.

NIST herkent ook de belang van NTP tijdserver systemen voor preventie en detectie van beveiligingsbedreigingen in hun Gids voor Computerbeveiliging Logbeheer stellen ze voor:
"Organisaties dienen waar mogelijk tijdchronisatiesoftware zoals Network Time Protocol (NTP) -servers te gebruiken om klokken in logbestandsbronnen consistent te houden."

Kernwapens, computers, GPS, atoomklokken en koolstof datering - er is veel meer aan atomen dan je denkt.

Sinds het begin van de twintigste eeuw is de mensheid geobsedeerd door atomen en de kleinigheden van ons universum. Een groot deel van het eerste deel van de vorige eeuw, werd de mensheid geobsedeerd door het benutten van de verborgen kracht van het atoom, onthuld door het werk van Albert Einstein en gefinaliseerd door Robert Oppenheimer.

Er was echter veel meer aan onze verkenning van het atoom dan alleen maar wapens. Het bestuderen van de atomen (kwantummechanica) heeft de basis gevormd van de meeste van onze moderne technologieën zoals computers en internet. Het staat ook in de voorhoede van chronologie - het meten van tijd.

Het atoom speelt een sleutelrol in zowel tijdwaarneming als tijdsvoorspelling. De atoomklok, die over de hele wereld wordt gebruikt door computernetwerken met NTP-servers en andere technische systemen zoals luchtverkeersleiding en satellietnavigatie.

Atoomklokken werken door het bewaken van de extreem hoge frequentie-oscillaties van individuele atomen (traditioneel cesium) die nooit veranderen bij bepaalde energietoestanden. Omdat cesiumatomen elke 9 een miljard keer resoneren en nooit de frequentie ervan veranderen, is de m zeer nauwkeurig (minder dan een seconde per 100 miljoen jaar)

Maar atomen kunnen ook worden gebruikt om niet alleen nauwkeurige en precieze tijd uit te rekenen, maar ze kunnen ook worden gebruikt bij het vaststellen van de ouderdom van objecten. Koolstofdatering is de naam die wordt gegeven aan deze methode die het natuurlijke verval van koolstofatomen meet. We zijn allemaal in de eerste plaats gemaakt van koolstof en net als andere elementen vervaagt koolstof in de loop van de tijd, waarbij de atomen energie verliezen door het uitzenden van ioniserende deeltjes en straling.

In sommige atomen zoals uranium gebeurt dit zeer snel, maar andere atomen zoals ijzer zijn zeer stabiel en vervallen zeer, zeer langzaam. Koolstof, terwijl het sneller sterft dan ijzer, is nog steeds traag om energie te verliezen, maar het energieverlies is exact in de tijd, dus door het analyseren van koolstofatomen en het meten van hun sterkte kan vrij nauwkeurig worden vastgesteld wanneer de koolstof oorspronkelijk is gevormd.

Het Britse MSF-signaal dat wordt uitgezonden door Anthorn, Cumbria en wordt gebruikt door het Verenigd Koninkrijk NTP-server gebruikers worden op 11 juni voor een periode van vier uur uitgeschakeld voor gepland onderhoud. De MSF 60 kHz tijd- en frequentiestandaard is uitgeschakeld tussen 10.00 en 14: 00 BST (9: 00 - 13: 00 UTC).

gebruikers van NTP tijdservers die gebruik maken van het MSF-signaal moet op de hoogte zijn van de storing maar zou niet in paniek raken. Meest netwerk tijdservers die het Anthorn-systeem gebruiken, zouden nog steeds voldoende moeten functioneren en het ontbreken van een tijdsignaal voor vier uur zou geen synchronisatieproblemen of kloksnelheid moeten veroorzaken.

Echter, testen van tijdservers die gebruikmaken van AZG moet vóór of na de geplande uitval worden uitgevoerd. Meer informatie is verkrijgbaar bij NPL.

Elke netwerktijdserver Gebruikers die ultra-precieze precisie vereisen of tijdelijk verlies van dit signaal voelen, kunnen repercussies hebben in hun tijdsynchronisatie. Ze zouden serieus moeten overwegen om het GPS-signaal te gebruiken als een extra middel om een ​​tijdsignaal te ontvangen.

GPS is letterlijk overal op de planeet beschikbaar (zolang er een goed zicht is op de lucht) en is nooit leeg vanwege uitval.

Voor meer informatie over GPS NTP-server kan hier worden gevonden.

Tijdsynchronisatie op computernetwerken wordt vaak uitgevoerd door de NTP-server. NTP tijdservers genereer zelf geen timinginformatie, maar zijn slechts manieren om te communiceren met een atoomklok.

Over de precisie van een atoomklok wordt veel gesproken. Velen van hen kunnen de tijd handhaven tot nanoseconde precisie (miljardsten van een seconde), wat betekent dat ze niet honderden seconden lang accuraat voorbij een seconde zullen afdrijven.

Wat echter minder begrepen en besproken wordt, is waarom we zulke nauwkeurige klokken nodig hebben, nadat alle traditionele methoden om tijd te houden zoals mechanische klokken, elektronische horloges en het gebruik van de rotatie van de aarde om de dagen bij te houden, bewezen hebben betrouwbaar voor duizenden jaren.

De ontwikkeling van digitale technologie in de afgelopen jaren is echter bijna uitsluitend afhankelijk geweest van de ultrahoge precisie van een atoomklok. Een van de meest gebruikte toepassingen voor atoomklokken is in de communicatie-industrie.

Sinds enkele jaren worden telefoongesprekken in de meeste geïndustrialiseerde landen nu digitaal doorgegeven. De meeste telefoondraden zijn echter gewoon koperkabels (hoewel veel telefoonbedrijven nu investeren in glasvezel) die slechts één pakket met informatie tegelijk kan verzenden. Toch moeten telefoondraden tegelijkertijd vele gesprekken over dezelfde draden voeren.

Dit wordt bereikt door computers op de uitwisselingen die elke seconde van het ene gesprek naar het andere overschakelen en dit alles moet worden bestuurd met een precisie van nano-seconden, anders raken de gesprekken uit de pas en raken ze verward - vandaar de noodzaak. Atoomklokken; mobiele telefoons, digitale tv en internetcommunicatie gebruiken vergelijkbare technologie.

De nauwkeurigheid van atoomklokken is ook de basis voor satellietnavigatie zoals GPS (global positioning system). GPS-satellieten bevatten een ingebouwde atoomklok die een tijdsignaal genereert en verzendt. Een GPS-ontvanger ontvangt vier van deze signalen en gebruikt de timinginformatie om uit te zoeken hoe lang de uitzendingen duurden om deze te bereiken en dus de positie van de ontvanger op aarde.

De huidige GPS-systemen zijn tot op enkele meters nauwkeurig, maar geven een indicatie van hoe essentieel precisie is, een afwijking van één seconde GPS klok zou de GPS-ontvanger onnauwkeurig kunnen zien door meer dan 100 duizend mijlen (vanwege de enorme afstanden licht en dus de uitzendingen nemen een seconde in beslag).

Veel van deze technologieën die afhankelijk zijn van atoomklokken maken gebruik van NTP-servers als de geprefereerde manier om te communiceren met atoomklokken die de NTP tijdserver een van de meest cruciale apparaten in de communicatie-industrie.

De technologieën van de wereld zijn de afgelopen decennia enorm verbeterd met innovaties zoals internet en satellietnavigatie die de manier waarop we ons leven hebben veranderd, hebben veranderd.

Atoomklokken een sleutelrol vervullen in deze technologieën; hun tijdsignalen zijn die welke door GPS-ontvangers worden gebruikt om de locatie en vele toepassingen en transacties over het internet te plotten als er geen sprake was van een zeer nauwkeurige synchronisatie.

In feite is een globale tijdschaal ontwikkeld die gebaseerd is op de tijd die door atoomklokken wordt verteld. GMT (Coordinated Universal Time) zorgt ervoor dat computernetwerken over de hele wereld exact op hetzelfde moment kunnen worden gesynchroniseerd.

Het synchroniseren van computers en netwerken met atoomklokken is relatief eenvoudig, mede dankzij NTP (Network Time Protocol), waarvan een versie is opgenomen in de meeste besturingssystemen en is ook te danken aan het aantal mensen NTP-servers die op internet bestaat.

Als u een Windows-pc wilt synchroniseren met een atoomklok, doet u dit door de klok in de taakbalk dubbel te klokken en vervolgens het tabblad Internettijd te configureren voor een relevante NTP-server. Een lijst met openbare NTP-servers is te vinden op de NTP-pool website.

Bij het configureren van netwerken naar UTC is een openbare NTP-server echter niet geschikt omdat er beveiligingsproblemen zijn bij het pollen van een tijdbron buiten de firewall. Openbare servers zijn ook bekend als stratum 2-servers, wat betekent dat ze de tijd ontvangen van een ander apparaat dat het ontvangt van een atoomklok. Deze indirecte methode betekent dat er vaak een compromis is wat betreft nauwkeurigheid, bovendien als de internetverbinding uitvalt of de tijdsserverlocatie, dan zal het netwerk binnenkort afdrijven van UTC.

Een veel veiligere en stabielere methode is om te investeren in een toegewijde NTP tijdserver. Deze apparaten ontvangen een tijdsignaal rechtstreeks van een atoomklok, ofwel geproduceerd door een nationaal natuurkundig lab zoals NIST or NPL via langegolfradio of vanuit GPS-satellieten.

Een enkele speciale NTP-server biedt een stabiele, betrouwbare en uiterst nauwkeurige bron van UTC en staat toe dat netwerken van honderden en zelfs duizenden apparaten worden gesynchroniseerd met NTP.