Tijdsynchronisatie is uitermate belangrijk voor moderne computernetwerken. In sommige sectoren is tijdsynchronisatie absoluut van levensbelang, vooral als je te maken hebt met technologieën zoals luchtverkeersleiding of zeebedding, waar honderden levens door een gebrek aan precieze tijd in gevaar kunnen worden gebracht.

Zelfs in de financiële wereld is een correcte tijdsynchronisatie van vitaal belang, omdat miljoenen aandelen per seconde kunnen worden toegevoegd of weggevaagd. Om deze reden volgt de hele wereld een wereldwijde tijdschaal die bekend staat als gecoördineerde universele tijd (GMT). Het is echter twee verschillende dingen om je aan UTC te houden en UTC nauwkeurig te houden.

De meeste computerklokken zijn eenvoudige oscillatoren die langzaam sneller of langzamer gaan drijven. Helaas betekent dit dat het niet uitmaakt hoe nauwkeurig ze maandag zijn ingesteld, maar dat ze vrijdag zijn afgedreven. Deze drift kan slechts een fractie van een seconde zijn, maar het zal binnenkort niet lang duren voordat de oorspronkelijke UTC-tijd meer dan een seconde uit is.

In veel bedrijfstakken betekent dit misschien niet een kwestie van leven of dood van het verlies van miljoenen aandelen en aandelen, maar een gebrek aan tijdsynchronisatie kan onvoorziene gevolgen hebben, zoals een bedrijf minder beschermd houden tegen fraude. Het ontvangen en behouden van echte UTC-tijd is echter vrij eenvoudig.

Toegewijd netwerk tijdservers zijn beschikbaar die het protocol gebruiken NTP (Network Time Protocol) om voortdurend de tijd van een netwerk te controleren tegen een bron van UTC-tijd. Deze apparaten worden vaak een NTP-server, tijdserver of netwerktijdserver. De NTP-server past voortdurend alle apparaten in een netwerk aan om ervoor te zorgen dat de machines niet van UTC afdrijven.

UTC is verkrijgbaar bij verschillende bronnen, waaronder het GPS-netwerk. Dit is een ideale bron van UTC-tijd omdat het veilig, betrouwbaar en overal op de planeet beschikbaar is. UTC is ook beschikbaar via gespecialiseerde nationale radio-uitzendingen die worden uitgezonden vanuit nationale fysica laboratoria hoewel ze niet overal beschikbaar zijn.

Wanneer we een blik werpen op onze horloges of op de bureauklok, nemen we vaak aan dat de tijd die we krijgen correct is. We kunnen merken dat onze horloges tien minuten snel of langzaam zijn, maar nemen weinig acht op als ze een seconde of twee buiten zijn.

Toch is de mensheid al duizenden jaren lang steeds meer gaan leven nauwkeurige klokken waarvan de voordelen vandaag de dag overvloedig aanwezig zijn in onze tijd van satellietnavigatie, NTP-servers, internet en wereldwijde communicatie.

Om te begrijpen hoe nauwkeurig de tijd kan worden gemeten, is het eerst belangrijk om het begrip tijd zelf te begrijpen. Tijd zoals het millennia lang op aarde is gemeten, is een ander begrip dan de tijd zelf, zoals Einstein ons vertelde dat het deel uitmaakte van het universum zelf in wat hij beschreef als een vier dimensionale ruimte-tijd.

Toch hebben we de tijd historisch gemeten, niet op basis van het verstrijken van de tijd zelf, maar de rotatie van onze planeet in relatie tot de zon en de maan. Een dag is verdeeld in 24 gelijke delen (uren), waarvan elk is verdeeld in 60 minuten en de minuut is verdeeld in 60 seconden.

Het is nu echter duidelijk geworden dat het meten van de tijd op deze manier niet als nauwkeurig kan worden beschouwd, omdat de rotatie van de aarde van dag tot dag varieert. Allerlei variabelen zoals getijdekrachten, orkanen, zonnewinden en zelfs de hoeveelheid sneeuw op de polen beïnvloeden de snelheid van de rotatie van de aarde. Toen de dinosaurussen voor het eerst op de aarde begonnen rond te zwerven, zou de lengte van een dag zoals we die nu meten, slechts 22 uur zijn geweest.

We baseren onze tijdfunctie nu op de overgang van atomen met behulp van atoomklokken met een tweede op basis van 9,192,631,770-perioden van de straling die wordt geëmitteerd door de hyperfijne overgang van een geïoniseerd cesiumatoom in de grondtoestand. Hoewel dit misschien gecompliceerd klinkt, is het slechts een atomaire 'tik' die nooit verandert en daarom een ​​zeer nauwkeurige referentie kan bieden om onze tijd op te baseren.

Atoomklokken gebruiken deze atoomresonantie en kunnen de tijd bijhouden die zo nauwkeurig is dat een seconde niet verloren gaat in zelfs een miljard jaar. Moderne technologieën maken allemaal gebruik van deze precisie, waardoor veel van de communicatie en wereldwijde handel kunnen profiteren waar we vandaag van profiteren met het gebruik van satellietnavigatie, NTP-servers en luchtverkeersleiding verandert de manier waarop we ons leven leiden.

In een tijdperk van atoomklokken en de NTP-server het bijhouden van de tijd is nu nauwkeuriger dan ooit met steeds grotere precisie, waardoor veel van de technologieën en systemen die we nu als vanzelfsprekend beschouwen, zijn toegestaan.

Terwijl tijdwaarneming altijd een preoccupatie van de mensheid is geweest, is het pas in de laatste decennia dat echte nauwkeurigheid mogelijk is geweest dankzij de komst van de atoomklok.

Vóór de tijd van de atoomtijd waren elektrische oscillatoren zoals die in het gemiddelde digitale horloge de meest nauwkeurige tijdsmaatstaf en terwijl elektronische klokken als deze veel preciezer zijn dan hun voorgangers - de mechanische klokken, ze kunnen nog steeds tot een seconde per week afdrijven .

Maar waarom moet tijd zo precies zijn, hoe belangrijk kan een seconde toch zijn? In de dagelijkse gang van zaken is een seconde niet zo belangrijk en elektronische klokken (en zelfs mechanische klokken) zorgen voor een adequate tijdwaarneming voor onze behoeften.

In ons dagelijks leven maakt een seconde weinig verschil, maar in veel moderne toepassingen kan een seconde een leeftijd zijn.

Moderne satellietnavigatie is daar een voorbeeld van. Deze apparaten kunnen overal ter wereld een locatie lokaliseren tot op een paar meter afstand. Toch kunnen ze dit alleen doen vanwege de ultra-precieze aard van de atoomklokken die het systeem besturen, aangezien het tijdsignaal verzonden door de navigatiesatellieten met de snelheid van het licht reist, dat is bijna 300,000 km per seconde.

Omdat licht zo'n grote afstand in een seconde kan afleggen met een atoomklok die een satellietnavigatiesysteem bestuurt dat slechts één seconde uit was, zou de positionering onnauwkeurig zijn met duizenden mijlen, waardoor het positioneringssysteem onbruikbaar wordt.

Er zijn veel andere technologieën die een vergelijkbare nauwkeurigheid vereisen en ook veel van de manieren waarop we handelen en communiceren. Aandelen en aandelen fluctueren elke seconde op en neer en wereldwijde handel vereist dat iedereen over de hele wereld op hetzelfde moment moet communiceren.

De meeste computernetwerken worden bestuurd door a te gebruiken NTP-server (Network Time Protocol). Met deze apparaten kunnen computernetwerken allemaal dezelfde UTC-tijdschaal (gecoördineerde universele tijd) op basis van atomaire klokken gebruiken. Door gebruik te maken van GMT via een NTP-server kunnen computernetwerken binnen enkele milliseconden van elkaar worden gesynchroniseerd.

Strata organiseren

Stratumniveaus beschrijven de afstand tussen een apparaat en de referentieklok. Een atoomklok bijvoorbeeld in een natuurkundig laboratorium of een GPS-satelliet is een stratum 0-apparaat. EEN stratum 1 apparaat is een tijdserver die tijd ontvangt van een stratum 0-apparaat, dus elke toegewijde NTP-server is stratum 1. Apparaten die de tijd van de tijdserver ontvangen, zoals computers en routers, zijn stratum 2-apparaten.

NTP kan tot 16 stratum-niveaus ondersteunen en hoewel er een daling is in de nauwkeurigheid, hoe verder je weg gaat, stratum-niveaus zijn ontworpen om grote netwerken toe te staan ​​om allemaal een tijd van een enkele NTP-server te ontvangen zonder netwerkcongestie of een blokkering van de bandbreedte te veroorzaken .

Bij gebruik van een NTP-server het is belangrijk om het apparaat niet te overbelasten met tijdverzoeken, zodat het netwerk moet worden verdeeld met een select aantal machines dat verzoeken van de NTP-server (de NTP-serverfabrikant kan het aantal verzoeken dat het kan verwerken aanbevelen). Deze stratum 2-apparaten kunnen tien worden gebruikt als tijdreferenties voor andere apparaten (die stratum 3-apparaten worden) op zeer grote netwerken kunnen deze dan zelf als tijdreferenties worden gebruikt.

NTP-servers zijn een vitale tool voor elk bedrijf dat wereldwijd en veilig moet communiceren. NTP-servers distribueren Coordinated Universal Time (UTC), de wereldwijde tijdschaal van de wereld op basis van de zeer nauwkeurige tijd die door atoomklokken wordt verteld.

NTP (Network Time Protocol) is het protocol dat wordt gebruikt om de UTC-tijd over een netwerk te verdelen en zorgt er tevens voor dat alle tijden accuraat en stabiel zijn. Er zijn echter veel valkuilen bij het opzetten van een NTP-netwerk, hier zijn de meest voorkomende:

De juiste tijdbron gebruiken

Het verkrijgen van de meest geschikte tijdsbron is van fundamenteel belang bij het opzetten van een NTP-netwerk. De tijdsbron zal worden verdeeld over alle machines en apparaten in een netwerk, dus het is van vitaal belang dat deze niet alleen nauwkeurig, maar ook stabiel en veilig is.

Veel systeembeheerders snijden hoeken met een tijdbron. Sommigen zullen beslissen om een ​​op internet gebaseerde tijdbron te gebruiken, hoewel deze niet veilig zijn omdat de firewall een opening vereist en ook veel internetbronnen zijn ofwel volledig onnauwkeurig of te ver weg om enige bruikbare precisie te veroorloven.

Er zijn twee zeer veilige methoden voor het ontvangen van een UTC-tijdbron. De eerste is om gebruik te maken van het GPS-netwerk dat UTC niet verzendt, maar GPS-tijd is gebaseerd op de internationale atoomtijd en is daarom gemakkelijk voor NTP om te zetten. GPS-tijdsignalen zijn ook overal ter wereld gemakkelijk beschikbaar.

De tweede methode is om de langegolfradiosignalen te gebruiken die door sommigen worden uitgezonden nationale fysieke laboratoria. Deze signalen zijn echter niet in elk land beschikbaar en hebben een eindig bereik en zijn gevoelig voor interferentie en lokale topografie.

Network Time Protocol is ontwikkeld om computers gesynchroniseerd te houden. Alle computers zijn gevoelig voor drift en nauwkeurige timing is essentieel voor veel tijdkritische applicaties.

Een versie van NTP is geïnstalleerd op de meeste versies van Windows (hoewel een uitgeklede versie genaamd SNTP -Splified NTP- zich in oudere versies bevindt) en Linux, maar is gratis te downloaden van NTP.org.

Bij het synchroniseren van een netwerk verdient het de voorkeur om een ​​toegewezen netwerk te gebruiken NTP-server die een timingbron ontvangt van een atoomklok ofwel via gespecialiseerde radio-uitzendingen of de GPS-netwerk. Er zijn echter veel internettijdreferenties beschikbaar, sommige betrouwbaarder dan andere, hoewel moet worden opgemerkt dat op internet gebaseerde tijdbronnen niet door NTP kunnen worden geverifieerd, waardoor uw computer kwetsbaar blijft voor bedreigingen.

NTP is hiërarchisch en gerangschikt in stratum. Stratum 0 is timingreferentie, terwijl stratum 1 een server is die is verbonden met een stratum 0-timingbron en een stratum 2 een computer (of apparaat) is die is aangesloten op een stratum 1-server.

De basisconfiguratie van NTP wordt gedaan met behulp van het bestand /etc/ntp.conf dat u moet bewerken en plaats het IP-adres van stratum 1 en stratum 2-servers. Hier is een voorbeeld van een standaard ntp.conf bestand:

server xxx.yyy.zzz.aaa geeft de voorkeur (tijdserveradres zoals time.windows.com)

123.123.1.0 server

server 122.123.1.0 stratum 3

Driftbestand / etc / ntp / drift

Het meest elementaire ntp.conf-bestand bevat een lijst met 2-servers, een die het ook wil synchroniseren en een IP-adres voor zichzelf. Het is een goede huishouding om meer dan één server als referentie te hebben voor het geval er eentje uitvalt.

Een server met de tag 'prefer' wordt gebruikt voor een vertrouwde bron, zodat NTP altijd die server zal gebruiken wanneer dat mogelijk is. Het IP-adres zal worden gebruikt in geval van problemen wanneer NTP synchonise met zichzelf is. Het driftbestand is de plaats waar NTP een record opbouwt van de driftsnelheid van de systeemklok en deze automatisch aanpast.

NTP past je systeemtijd aan maar slechts langzaam. NTP wacht ten minste tien pakketten met informatie af voordat de bron wordt vertrouwd. Om NTP te testen, verandert u aan het eind van de dag uw systeemklok met een half uur en moet de tijd in de ochtend correct zijn.

Nauwkeurige tijd gebruik Atomic Klokken is beschikbaar in Noord-Amerika met behulp van de WWVB Atoomkloktijd signaal verzonden vanuit Fort Collins, Colorado; het biedt de mogelijkheid om de tijd op computers en andere elektrische apparatuur te synchroniseren.

Het Noord-Amerikaanse WWVB-signaal wordt beheerd door NIST - het National Institute of Standards and Technology. WWVB heeft een hoog zendvermogen (50,000 watt), een zeer efficiënte antenne en een extreem lage frequentie (60,000 Hz). Ter vergelijking, een typisch AM-radiostation zendt uit met een frequentie van 1,000,000 Hz. De combinatie van hoog vermogen en lage frequentie geeft de radiogolven van WWVB veel bounce, en dit enkele station kan daarom de hele continentale Verenigde Staten bestrijken, plus een groot deel van Canada en Midden-Amerika.

De tijdcodes worden verzonden vanaf WWVB met behulp van een van de eenvoudigste systemen die mogelijk is, en tegen een zeer lage gegevenssnelheid van één bit per seconde. Het 60,000 Hz-signaal wordt altijd verzonden, maar elke seconde wordt het aanzienlijk minder energie gedurende een periode van 0.2, 0.5 of 0.8 seconden: • 0.2 seconden met verlaagd vermogen betekent een binaire nulwaarde • 0.5 seconden met verminderd vermogen is een binaire nul. • 0.8 seconden met verminderd vermogen is een scheidingsteken. De tijdcode wordt verzonden in BCD (Binary Coded Decimal) en geeft minuten, uren, dag van het jaar en jaar aan, samen met informatie over zomertijd en schrikkeljaren.

De tijd wordt verzonden met behulp van 53-bits en 7-scheidingstekens en duurt daarom 60 seconden om te verzenden. Een klok of horloge kan een extreem kleine en relatief eenvoudige antenne en ontvanger bevatten om de informatie in het signaal te decoderen en de tijd van de klok nauwkeurig in te stellen. Het enige dat u hoeft te doen, is de tijdzone instellen en de atoomklok geeft de juiste tijd weer.

Toegewijd NTP tijdservers die zijn afgestemd om het WWVB-tijdsignaal te ontvangen zijn beschikbaar. Deze apparaten verbinden oa een computernetwerk zoals elke andere server, alleen deze ontvangen het timingsignaal en distribueren het naar andere machines op het netwerk met behulp van NTP (Network Time Protocol).

Om middernacht vanavond zal een extra seconde worden toegevoegd zoals aanbevolen door de International Earth rotatie en Reference systems Service (IERS). Dat betekent voor de laatste minuut van 2008 er 61 seconden zullen zijn.

Leap seconden zijn bijna elk jaar toegevoegd sinds het begin van GMT (Coordinated Universal Time) in de 1970's. De extra seconde wordt toegevoegd om ervoor te zorgen dat UTC synchroon blijft met GMT (Greenwich Meantime of soms UT1 genoemd). GMT is het traditionele 24-uurkloksysteem waarbij een dag wordt gedefinieerd als de rotatie van de aarde, die 86,400 seconden kost voor een volledige revolutie.

Helaas kan de aarde vaak een beetje te laat zijn bij het draaien en als de extra seconden aan het eind van het jaar niet zijn toegevoegd om te compenseren, zouden de twee systemen (UTC en GMT) uiteindelijk uit elkaar drijven. In een millennium zou het tijdsverschil slechts een uur zijn, maar velen beweren dat een tijdssysteem dat niet overeenkomt met de beweging van de hemelen irrationeel zou zijn en dat beroepen als landbouw en astronomie moeilijker zouden worden.

Niet iedereen ziet het op die manier met sommigen die beweren dat de computernetwerken van de hele wereld worden gesynchroniseerd met UTC-gebruik NTP-servers dan veroorzaakt het fudgeren van de extra seconde onnoemelijke hoeveelheden problemen.

Nu heeft een groep binnen de International Telecommunications Union, genaamd, aanbevolen om de schrikkelseconde op te heffen. Groepslid Elisa Felicitas Arias, van de Internationaal bureau voor gewichten en maatregelen in Parijs, Frankrijk, stelt dat een tijdpad dat geen regelmatige aanpassing behoeft, essentieel is in een steeds meer onderling verbonden wereld. Wat meer is, zegt ze, schepen en vliegtuigen navigeren nu via GPS in plaats van het oude tijdsysteem. GPS werkt op een versie van atoomtijd.

Volgend jaar moeten de lidstaten van de ITU stemmen over het voorstel. Als 70 procent het idee ondersteunt, wordt er een officiële beslissing genomen tijdens de Wereldradioconferentie in 2011. Volgens een rapport dat co-auteur is van Felicitas Arias, steunen de meeste lidstaten het idee. Het VK is echter tegen het herwerken van zijn wetten, waaronder de zonnetijdsschema Greenwich Mean Time. Zonder de Britse afschaffing kan het moeilijk zijn, zegt Felicitas Arias.

"In theorie is het toevoegen van een seconde net zo eenvoudig als het omdraaien van een schakelaar; in de praktijk werkt het zelden zo, "zegt Dennis McCarthy van de US Naval Research Laboratory, die de tijdstandaard biedt die door het Amerikaanse leger wordt gebruikt. Het meest waarschijnlijk getroffen worden IT-systemen die een precisie van minder dan een seconde nodig hebben. In 1998 - twee schrikkel seconden geleden - verduisterde de mobiele telefooncommunicatie over een deel van de zuidelijke VS. Verschillende servicegebieden waren in iets andere tijden terechtgekomen, waardoor een goede overdracht van signalen werd voorkomen.

Alle aanhalingstekens worden toegeschreven aan BBC

Tot 1967 werd de tweede gedefinieerd met behulp van de beweging van de aarde die eenmaal om zijn as roteert om de 24-uren, en er zijn 3,600 seconden in dat uur en 86,400 in 24.

Dat zou prima zijn als de aarde punctueel was, maar dat is het in feite niet. De rotatiesnelheid van de aarde verandert elke dag met duizenden nanoseconden en dit is voor een groot deel te wijten aan wind en golven die rond de aarde draaien en slepen veroorzaken.

In de loop van duizenden dagen kunnen deze veranderingen in de rotatiesnelheid ertoe leiden dat de draaiing van de aarde uit de pas loopt met de zeer nauwkeurige atoomklokken die we gebruiken om het UTC-systeem te behouden (Coordinated Universal Time) tikt over. Om deze reden wordt de rotatie van de aarde bewaakt en getimed met behulp van de verre flitsen van een soort samengevouwen ster, een quasar die flitst met een ultra nauwkeurig ritme dat vele miljoenen lichtjaren van ons verwijderd is. Door de draaiing van de aarde tegen deze verre objecten te volgen, kan worden berekend hoeveel de rotatie is vertraagd.

Zodra een minuut langzamer is opgebouwd, heeft The International Earth Rotation Service (IERS), beveelt a Schrikkelseconde worden toegevoegd, meestal aan het einde van het jaar.

Andere complicaties ontstaan ​​als het gaat om synchroniserende de aarde tot een tijdschaal. In 1905 toonde de relativiteitstheorie van Albert Einstein aan dat er geen absolute tijd bestaat. Elke klok, overal in het universum, tikt in een ander tempo. Voor GPS is dit een enorm probleem omdat het blijkt dat de klokken op de satellieten met bijna 40,000 nanoseconden per dag ten opzichte van de klokken op de grond afdrijven omdat ze hoog boven het aardoppervlak (en dus in een zwakker zwaartekrachtveld) liggen en bewegen snel ten opzichte van de grond.

En aangezien het licht in die tijd veertig duizend voet kan reizen, kun je het probleem zien. Einstein's vergelijkingen die voor het eerst zijn genoteerd in 1905 en 1915 worden gebruikt om te corrigeren voor deze timeshift, waardoor GPS kan werken, vliegtuigen veilig kunnen navigeren en GPS NTP-servers om de juiste tijd te ontvangen.

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. MSF-transmissie van Anthorn (breedtegraad 54 ° 55 'N, lengtegraad 3 ° 15' W) is het belangrijkste middel voor het verspreiden van de Britse nationale normen voor tijd en frequentie die worden onderhouden door het Nationaal Fysisch Laboratorium. Het effectieve monopool uitgestraalde vermogen is 15 kW en de antenne is in hoofdzaak omnidirectioneel. De signaalsterkte is groter dan 10 mV / m bij 100 km en groter dan 100 μV / m bij 1000 km van de zender. Het signaal wordt veel gebruikt in Noord- en West-Europa. De draaggolffrequentie wordt gehandhaafd op 60 kHz tot binnen 2-onderdelen in 1012.

Eenvoudige aan-uit-draaggolfmodulatie wordt gebruikt, de opkomst- en dalingstijden van de draaggolf worden bepaald door de combinatie van antenne en zender. De timing van deze randen wordt bepaald door de seconden en minuten van Coordinated Universal Time (GMT), die altijd binnen een seconde van Greenwich Mean Time (GMT) valt. Elke UTC-seconde wordt gemarkeerd met een 'uit' voorafgegaan door ten minste 500 ms van de draaggolf, en deze tweede markering wordt met een nauwkeurigheid van beter dan ± 1 ms verzonden.

De eerste seconde van de minuut begint met een periode van 500 ms met de drager uit, om te dienen als een minutenmarkering. De andere 59 (of, uitzonderlijk, 60 of 58) seconden van de minuut beginnen altijd met ten minste 100 ms 'uit' en eindigen met ten minste 700 ms van de draaggolf. Seconden 01-16 bevatten informatie voor de huidige minuut over het verschil (DUT1) tussen astronomische tijd en atoomtijd en de resterende seconden geven de tijd- en datumcode weer. De tijd- en datumcodegegevens worden altijd weergegeven in termen van VK-kloktijd en -datum, die UTC in de winter is en UTC + 1h wanneer de zomertijd van kracht is, en deze heeft betrekking op de minuut na die waarin deze is verzonden.

Toegewijde AZG NTP-server Er zijn apparaten beschikbaar die rechtstreeks op de MSF-transmissie kunnen worden aangesloten.

Informatie met dank aan NPL