Verbeterde nauwkeurigheid van Dual NTP-serversystemen

Procedure

U ontvangt een e-mail van STO Garant (info@sto-garant.nl) met informatie over het voldoen van de betaling voor uw boeking. Voor alle boekingen geldt dat het volledige boekingsbedrag voor aanvang van de boeking betaald dient te zijn aan de derdengeldenrekening. NTP tijdserver heeft een revolutie teweeggebracht in de synchronisatie van computernetwerken in de afgelopen twintig jaar. NTP (Network Time Protocol) is de software die verantwoordelijk is voor het distribueren van tijd van de tijdserver naar het hele netwerk, het aanpassen van machines voor drift en het garanderen van nauwkeurigheid.

NTP kan systeemklokken tot enkele millimeters betrouwbaar onderhouden GMT (Coordinated Universal Time) of een ander tijdschema waarmee het wordt gevoed.

NTP kan echter alleen zo betrouwbaar zijn als de tijdsbron die het ontvangt en omdat UTC de wereldwijde civiele tijdschaal is, hangt het af van waar de UTC-bron vandaan komt.

Nationale tijd- en frequentietransmissies van natuurkundelaboratoria zoals NIST in de VS of NPL in het Verenigd Koninkrijk zijn uiterst betrouwbare bronnen van UTC en NTP tijdservers zijn speciaal voor hen ontworpen. De tijdsignalen zijn echter niet gegarandeerd, ze kunnen de hele dag afvallen en zijn gevoelig voor interferentie; ze worden ook regelmatig omgeslagen voor onderhoud.

Voor de meeste toepassingen zullen een paar uur van uw netwerk dat op kristaloscillatoren vertrouwt waarschijnlijk niet teveel problemen veroorzaken bij de synchronisatie. Echter, GPS (Global Positioning System) is een veel betrouwbaardere bron voor UTC-tijd omdat een GPS-satelliet altijd boven het hoofd hangt. Ze vereisen een gezichtslijn-ontvangst, wat betekent dat een antenne op het dak of buiten een open raam moet gaan.

Voor toepassingen waarbij nauwkeurigheid en betrouwbaarheid essentieel zijn, is de veiligste oplossing om te investeren in een duaal systeem NTP tijdserver, dit apparaat kan zowel de radiotransmissies zoals MSF, DCF-77 of WWVB en het GPS-signaal ontvangen.

Op een duaal systeem NTP-server, NTP zal zowel tijdbronnen nemen als een netwerk synchroniseren om te zorgen voor meer nauwkeurigheid en betrouwbaarheid.

Beveiliging en synchronisatie

Beveiliging is vaak het meest bezorgd over het uitvoeren van een computernetwerk. Ongewenste gebruikers buitensluiten en gebruikers vrijheid geven om toegang te krijgen tot netwerkapplicaties is een fulltime baan. Toch houden veel netwerkbeheerders geen rekening met een van de meest cruciale aspecten van het veilig houden van een netwerk - tijdsynchronisatie.

Tijdsynchronisatie is niet alleen belangrijk, maar het is ook van vitaal belang voor de netwerkbeveiliging en toch is het verbluffend hoeveel netwerkbeheerders het negeren of hun systemen niet goed synchroniseren.

Zorgen voor dezelfde en correcte tijd (idealiter UTC - Coordinated Universal Time) is op elk netwerkapparaat van essentieel belang, want vertragingen kunnen op elk moment een open deur zijn voor hackers om onopgemerkt binnen te glippen en wat erger is als machines gehackt worden, draait niet tegelijkertijd, het kan bijna onmogelijk zijn om het te detecteren, te repareren en de netwerk back-uppen.

Toch is tijdsynchronisatie een van de eenvoudigste taken om te gebruiken, vooral omdat de meeste besturingssystemen een versie van het tijdprotocol NTP hebben (Network Time Protocol).

Het vinden van een nauwkeurige tijdserver kan soms problematisch zijn, vooral als het netwerk over het internet wordt gesynchroniseerd, omdat dit andere beveiligingsproblemen kan veroorzaken, zoals het hebben van een open poort in de firewall en een gebrek aan mogelijke authenticatie door NTP om te zorgen dat het signaal wordt vertrouwd.

Een eenvoudigere methode voor tijdssynchronisatie, die zowel accuraat als veilig is, is echter om een ​​speciaal daartoe bestemd systeem te gebruiken NTP tijdserver (ook bekend als netwerktijdserver). Een NTP-server zal een tijdsignaal nemen direct van GPS of van de nationale tijd en frequentie radio-uitzendingen uitgestuurd door organisaties zoals NIST or NPL.

Door een toegewijde te gebruiken NTP-server het netwerk zal een stuk veiliger worden en als het ergste gebeurt en het systeem het slachtoffer wordt van kwaadwillende gebruikers, dan zal het hebben van een gesynchroniseerd netwerk ervoor zorgen dat het gemakkelijk oplosbaar is.

Wat is de beste bron van UTC-tijd?

UTC (Coordinated Universal Time) is de wereldwijde tijdschaal van de wereld en vervangt de oude tijdstandaard GMT (Greenwich Meantime) in de 1970's.

Hoewel GMT was gebaseerd op de beweging van de zon, is UTC gebaseerd op de tijd die wordt verteld door atoomklokken hoewel het in lijn met GMT wordt gehouden door de toevoeging van 'Leap Seconds' die de vertraging van de rotatie van de aarde compenseert, waardoor zowel UTC als GMT naast elkaar kunnen lopen (GMT wordt vaak ten onrechte aangeduid als UTC - hoewel er geen echte verschil maakt het niet echt uit).

Bij computers kan UTC computernetwerken over de hele wereld synchroniseren om tijdgevoelige transacties van over de hele wereld mogelijk te maken. De meeste computernetwerken worden gebruikt netwerk tijdservers om te synchroniseren met een UTC-tijdbron. Deze apparaten gebruiken het protocol NTP (Network Time Protocol) om de tijd over de netwerken te verdelen en controleren voortdurend of er geen afwijking is.

Het enige dilemma in het gebruik van een toegewijde NTP tijdserver is het selecteren waar de tijdbron vandaan komt die het type regelen NTP-server u heeft nodig. Er zijn echt drie plaatsen waar een bron van UTC-tijd gemakkelijk kan worden gevonden.

De eerste is internet. Bij het gebruik van een internettijdbron zoals time.nist.gov of time.windows.com een ​​speciale NTP-server is niet noodzakelijk vereist omdat op de meeste besturingssystemen al een versie van NTP is geïnstalleerd (dubbelklik in Windows op het klokpictogram om de internettijdopties te zien).

*NB: Microsoft, Novell en anderen raden ten sterkste af om internettijdbronnen te gebruiken als beveiliging een probleem is. Internettijdbronnen kunnen niet worden geverifieerd door NTP en bevinden zich buiten de firewall, wat kan leiden tot beveiligingsrisico's.

De tweede methode is om een ​​te gebruiken GPS NTP-server; deze apparaten maken gebruik van het GPS-signaal (meestal gebruikt voor satellietnavigatie), wat eigenlijk een tijdcode is die wordt gegenereerd door een atoomklok (vanaf de satelliet). Terwijl dit signaal overal ter wereld beschikbaar is, heeft een GPS-antenne een duidelijk zicht op de hemel nodig, wat het enige nadeel is van het gebruik van GPS.

Als alternatief kunnen de nationale natuurkundige laboratoria van veel landen, zoals NIST in de VS en NPL in het Verenigd Koninkrijk, verzendt u een tijdsignaal van hun atoomklokken. Deze signalen kunnen worden opgevraagd met een radio waarnaar wordt verwezen NTP-server hoewel deze signalen eindig en kwetsbaar zijn voor lokale interferentie en topografie.

Hoe een computer te synchroniseren met een atoomklok

Tijdsynchronisatie is vaak een veel onderschat aspect van computerbeheer. Over het algemeen is tijdsynchronisatie alleen cruciaal voor netwerken of voor computers die in de loop van de tijd gevoelige transacties over het internet in beslag nemen.

Tijdsynchronisatie met moderne besturingssystemen zoals Windows Vista, XP of de verschillende versies van Linux is relatief eenvoudig omdat de meeste het tijdsynchronisatieprotocol NTP (Network Time Protocol) of ten minste een vereenvoudigde versie (SNTP) bevatten.

NTP is een op algoritmen gebaseerd programma en werkt met behulp van een enkele tijdbron die kan worden gedistribueerd over het netwerk (of een enkele computer) en wordt voortdurend gecontroleerd om te verzekeren dat de klokken van het netwerk nauwkeurig worden uitgevoerd.

Voor gebruikers van een enkele computer of netwerken waar veiligheid en precisie geen primaire aandachtspunten zijn (hoewel voor elke netwerkbeveiliging een hoofdaangelegenheid moet zijn), is de eenvoudigste manier om een ​​computer te synchroniseren een internettijdstandaard te gebruiken.

Met een Windows-besturingssysteem kan dit eenvoudig op één computer worden gedaan door dubbel op het klokpictogram te klikken en vervolgens het tabblad internettijd te configureren. Er moet echter worden opgemerkt dat bij gebruik van een op internet gebaseerde tijdbron, zoals nist.gov of windows.time, een poort in de firewall open moet worden gelaten waar kwaadwillende gebruikers misbruik van kunnen maken.

Voor netwerkgebruikers en gebruikers die geen kwetsbaarheden in hun firewall willen achterlaten, is de meest geschikte oplossing het gebruik van een speciale netwerktijdserver. De meeste van deze apparaten gebruiken ook het protocol NTP, maar omdat ze extern een tijdreferentie ontvangen van het netwerk (meestal via GPS of langegolfradio), laten ze geen kwetsbaarheden in de firewall achter.

Deze NTP-server apparaten zijn ook veel betrouwbaarder en nauwkeuriger dan internettijdbronnen omdat ze rechtstreeks communiceren met het signaal van een atoomklok in plaats van meerdere lagen te zijn (in NTP-termen bekend als strata) van de referentieklok zoals de meeste internettijdbronnen dat zijn.

Gemeenschappelijke GPS-zoekopdrachten

Is het GPS-tijdsignaal hetzelfde als het GPS-positioneringssignaal?

Ja. De signalen die worden uitgezonden door GPS-satellieten bevatten tijdinformatie en de positie van de satelliet waar deze vandaan kwam (en zijn snelheid). De timinginformatie wordt gegenereerd door een cesium aan boord atoomklok. Het is deze informatie die wordt gebruikt door satellietnavigatieapparatuur (satellietnavigatie) die wereldwijde positionering mogelijk maakt. Sat Navs gebruiken deze signalen van meerdere satellieten om een ​​positie te trianguleren.

Hoe nauwkeurig is GPS-positionering?

Omdat het tijdsignaal dat door GPS wordt gegenereerd afkomstig is van een atoomklok, is het nauwkeurig tot binnen 16 nanoseconden (16 miljardste van een seconde). Aangezien het licht bijna 186 000-mijlen per seconde aflegt, komt dit overeen met ongeveer 16-voet (5 + meter), wat betekent dat een GPS-positioneringssysteem meestal zo nauwkeurig is.

Is GPS-tijd hetzelfde als UTC?

Nee. GPS-tijd, zoals UTC (Coordinated Universal Time) is gebaseerd op International Atomic Time (TAI) - de tijd die wordt verteld door atoomklokken. Omdat het GPS-systeem enkele decennia geleden werd ontwikkeld, is het nu 14 seconden (en binnenkort 15) achter UTC omdat het de Leap seconden heeft gemist die aan UTC zijn toegevoegd om te kalibreren voor de langzame rotatie van de aarde.

Hoe kan ik dan GPS als bron van UTC gebruiken?

Gelukkig een GPS-tijd-server zal GPS naar de huidige UTC-tijd converteren, wat als 1 januari 2009 betekent dat het exact 15 seconden moet toevoegen.

GPS-tijdserver en de nauwkeurigheid ervan vanuit de ruimte

Het GPS-netwerk (Global Positioning System) is algemeen bekend als een satellietnavigatiesysteem. Het geeft echter een ultra-nauwkeurig tijdsignaal door van een ingebouwde atoomklok.

Het is deze informatie die wordt ontvangen door satellietnavigatieapparatuur die vervolgens de positie van de ontvanger kan trianguleren door uit te werken hoe lang het signaal is afgelegd om aan te komen van verschillende satellieten.

Deze tijdsignalen, zoals alle radiosignalen, reizen met de snelheid van het licht (wat een seconde dichter bij 300,000km ligt). Het is daarom zeer belangrijk dat deze apparaten niet alleen nauwkeurig zijn tot een seconde maar tot een miljoenste van een seconde anders zou het navigatiesysteem nutteloos zijn.

Het is deze timinginformatie die kan worden gebruikt door een GPS-tijd-server als basis voor netwerktijd. Hoewel deze timinginformatie niet in een UTC-indeling (Coordinated Universal Time) staat, de wereldwijde tijdschaal van de wereld, kan deze eenvoudig worden geconverteerd vanwege de oorsprong van een atoomklok.

A GPS-tijd-server kan het signaal van een GPS-antenne ontvangen, hoewel dit een goed zicht op de lucht nodig heeft, omdat de satellieten hun uitzendingen via gezichtslijn doorgeven.
Een toegewijde gebruiken GPS-tijd-server een computernetwerk kan binnen enkele milliseconden van NTP worden gesynchroniseerd (milli = 1000th van een seconde) en zorgen voor beveiliging en authenticatie.

Na het toenemende gebruik van GPS-technologie in de afgelopen paar jaar, zijn GPS-tijdservers nu relatief goedkoop en zijn eenvoudige en ongecompliceerde systemen om te installeren.

Volgende generatie van nauwkeurige atoomklokken begint te tikken terwijl NIST-wetenschappers nieuwe strontiumklok onthullen

Die chronologische pioniers bij NIST hebben samengewerkt met de University of Colorado en hebben 's werelds meest nauwkeurige atoomklok tot nu toe ontwikkeld. De op strontium gebaseerde klok is bijna twee keer zo nauwkeurig als de huidige cesiumklokken die worden gebruikt om te regeren GMT (Coordinated Universal Time) omdat het elke 300 miljoen jaar slechts een seconde verliest.

Strontium gebaseerd atoomklokken worden nu gezien als de weg vooruit in de tijdwaarneming omdat hogere niveaus van nauwkeurigheid haalbaar zijn die gewoon niet mogelijk zijn met het cesiumatoom. Strontium klokken, zoals hun voorgangers, werken door de natuurlijke maar zeer consistente vibratie van atomen te benutten.

Deze nieuwe generaties klokken gebruiken echter laserstralen en extreem lage temperaturen in de buurt van het absolute nulpunt om de atomen te regelen en het is te hopen dat het een stap voorwaarts is om een ​​perfect precieze klok te creëren.

Deze extreme nauwkeurigheid lijkt misschien een stap te ver en overbodig, maar de toepassingen voor dergelijke precisie zijn veelomvattend en wanneer u nadenkt over de technologieën die zijn ontwikkeld die zijn gebaseerd op de eerste generatie atoomklokken zoals GPS-navigatie, NTP-server synchronisatie en digitale uitzendingen een nieuwe wereld van opwindende technologie op basis van deze nieuwe klokken zou net om de hoek kunnen zijn.

Hoewel het wereldwijde tijdsschema van de wereld, UTC, gebaseerd is op de tijd die een constellatie van cesiumklokken vertelt (en overigens is de definitie van een seconde net iets meer dan 9 miljard cesiumtikken), wordt aangenomen dat wanneer het raadgevend comité voor Tijd en frequentie bij het Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) volgende ontmoet het zal bespreken of om deze volgende generatie van te maken atoomklokken de nieuwe standaard.

Strontiumklokken zijn echter niet de enige methode van zeer precieze tijd. Vorig jaar zorgde een quantumklok, die ook bij NIST werd ontwikkeld, voor een nauwkeurigheid van 1 seconde in 1 miljard jaar. Dit type klok kan echter niet direct worden gecontroleerd en vereist een complexer schema om de tijd te bewaken.

Nauwkeurige tijd en het belang van een netwerktijdserver houden

A netwerktijdserver kan een van de meest cruciale apparaten op een computernetwerk zijn, omdat tijdstempels van vitaal belang zijn voor de meeste computertoepassingen: van verzenden en e-mail tot het debuggen van een netwerk.

Kleine onnauwkeurigheden in een tijdstempel kunnen grote schade aanrichten aan een netwerk, van e-mails die binnenkomen voordat ze technisch zijn verzonden, tot het achterlaten van een volledig systeem dat kwetsbaar is voor beveiligingsbedreigingen en zelfs fraude.

Een netwerktijdserver is echter slechts zo goed als de tijdbron waarmee deze wordt gesynchroniseerd. Veel netwerkbeheerders kiezen ervoor om een ​​tijdcode van internet te ontvangen, maar veel internettijdbronnen zijn volledig onnauwkeurig en vaak te ver weg van een klant om enige echte nauwkeurigheid te bieden.

Bovendien kunnen op internet gebaseerde tijdbronnen niet worden geverifieerd. Verificatie is een beveiligingsmaatregel die wordt gebruikt door NTP (Network Time Protocol dat de netwerktijdserver bestuurt) om te zorgen dat de tijdserver precies is zoals hij zegt).

Om ervoor te zorgen dat de juiste tijd wordt bewaard, is het essentieel om een ​​tijdbron te selecteren die zowel veilig als nauwkeurig is. Er zijn twee methoden die een milliseconde nauwkeurigheid kunnen garanderen totUTC (gecoördineerde universele tijd - een globale tijdschaal gebaseerd op de tijd die door atoomklokken wordt verteld).

De eerste is om een ​​gespecialiseerde nationale tijd- en frequentie-uitzending uit te zenden in verschillende landen, waaronder het Verenigd Koninkrijk, de VS, Duitsland, Frankrijk en Japan. Helaas kunnen deze uitzendingen niet overal worden opgepikt, maar de tweede methode is om het door het GPS-netwerk uitgezonden tijdsignaal te gebruiken dat letterlijk overal op de planeet beschikbaar is.

A netwerktijdserver zal deze timingcode gebruiken en een volledig netwerk synchroniseren met NTP, vandaar dat ze vaak worden aangeduid als a NTP-server or NTP tijdserver. NTP past continu de klokken van het netwerk aan, zodat er geen drift is.

Galileo en de GPS NTP-server

Op dit moment is er slechts één Global Navigation Satellite System (GNSS) de NAVSTAR GPS die sinds de late 1980's open is voor civiel gebruik.

Meestal, de GPS-systeem wordt verondersteld om navigatie-informatie te verschaffen waarmee bestuurders, matrozen en piloten hun positie waar ook ter wereld kunnen bepalen.

In feite is de enige informatie die wordt gestraald door een GPS-satelliet de tijd die wordt gegenereerd door de interne atoomklok van de satellieten. Dit tijdsignaal is zo nauwkeurig dat een GPS-ontvanger het signaal van drie satellieten kan gebruiken en de locatie binnen een paar meter kan lokaliseren door uit te zoeken hoe lang elk precies signaal moest aankomen.

Momenteel a GPS NTP-server kan deze timinginformatie gebruiken om volledige computernetwerken te synchroniseren tot een nauwkeurigheid van enkele milliseconden.

De Europese Unie werkt momenteel echter aan het eigen wereldwijde satellietnavigatiesysteem Galileo, dat het GPS-netwerk zal evenaren door zijn eigen timing- en plaatsingsinformatie te verstrekken.

De Galileo is echter ontworpen om samen te werken met GPS, wat betekent dat een huidige GPS NTP-server zal beide signalen kunnen ontvangen, hoewel sommige softwareaanpassingen mogelijk moeten worden doorgevoerd.

Deze interoperabiliteit zorgt voor meer nauwkeurigheid en kan nationale tijd- en frequentie radio-uitzendingen overbodig maken omdat ze niet in staat zullen zijn om een ​​vergelijkbare nauwkeurigheid te produceren.

Verder zijn Rusland, China en India momenteel hun eigen GNSS-systemen aan het plannen, wat misschien nog meer nauwkeurigheid oplevert. GPS heeft al een revolutie teweeggebracht in de manier waarop de wereld werkt, niet alleen door een nauwkeurige positionering toe te staan, maar ook de hele wereld in staat te stellen om met dezelfde tijdschaal te synchroniseren met behulp van een GPS NTP-server. De verwachting is dat er nog meer technologische vooruitgang zal zijn als de volgende generatie GNSS met hun transmissies begint.

Het juiste tijdsignaal kiezen voor uw netwerk

Computersynchronisatie is essentieel in de moderne wereld. Veel van de computernetwerken van de wereld zijn allemaal gesynchroniseerd met dezelfde wereldwijde tijdschaal GMT (Coordinated Universal Time).

Om de synchronisatie van het protocol te regelen NTP (Network Time Protocol) wordt in de meeste gevallen gebruikt omdat het in staat is om een ​​netwerk betrouwbaar tot enkele milliseconden uit UTC-tijd te synchroniseren.

De nauwkeurigheid van tijdssynchronisatie is echter alleen afhankelijk van de nauwkeurigheid van de tijdreferentie die wordt geselecteerd voor NTP om te distribueren en hier ligt een van de fundamentele fouten die zijn gemaakt bij het synchroniseren van computernetwerken.

Veel netwerkbeheerders vertrouwen op internettijdreferenties als een bron van UTC-tijd, behalve de beveiligingsrisico's die ze opleveren (omdat ze aan de verkeerde kant van een netwerkfirewall staan), maar ook de juistheid ervan kan niet worden gegarandeerd en recente studies hebben vond minder dan de helft van hen enige nuttige nauwkeurigheid helemaal.

Voor een veilige, nauwkeurige en betrouwbare methode van UTC zijn er echt maar twee keuzes. Gebruik het tijdsignaal van het GPS-netwerk of vertrouw op de langegolftransmissies die worden uitgezonden door nationale fysicalaboratoria zoals NPL en NIST.

Om te selecteren welke methode het beste is, is de enige factor waarmee rekening moet worden gehouden de locatie van het NTP-server dat is om het tijdsignaal te ontvangen.

GPS is het meest flexibel omdat het signaal letterlijk overal op de planeet beschikbaar is, maar het enige nadeel van het signaal is dat er een GPS-antenne op het dak moet liggen, omdat het een duidelijk zicht op de lucht nodig heeft. Dit kan problematisch blijken als het tijdserver bevindt zich op de lagere verdiepingen van een wolkenkrabber maar over het algemeen gebruiken de meeste gebruikers GPS-tijd signalen vinden dat ze zeer betrouwbaar en ongelooflijk nauwkeurig zijn.

Als GPS onpraktisch is, bieden de nationale tijd en frequenties een even nauwkeurige als veilige methode voor UTC-tijd. Deze langegolf signalen worden echter niet door elk land uitgezonden, hoewel het Amerikaanse WWVB-signaal dat door NIST in Colorado wordt uitgezonden, beschikbaar is in het grootste deel van Noord-Amerika, inclusief Canada.

Er zijn verschillende versies van dit signaal uitgezonden in heel Europa, inclusief de Duitse DCF en het VK Artsen Zonder Grenzen die het meest betrouwbaar en populair blijken te zijn. Deze signalen kunnen vaak ook buiten de grenzen van het land worden opgepikt, hoewel opgemerkt moet worden dat langegolftransmissies kwetsbaar zijn voor lokale interferentie en topografie.

Voor volledige gemoedsrust, duaal systeem NTP-servers die signalen van zowel de GPS- als de nationale fysica-laboratoria ontvangen, zijn beschikbaar hoewel ze meestal iets duurder zijn dan afzonderlijke systemen, hoewel het gebruik van meer dan één tijdsignaal hen dubbel betrouwbaar maakt.