探索 Netnod 核掩體內的計時實驗室
從連接 IT 系統(tǒng)到確保金融交易的完整性、同步電信、廣播電視和為城市供電，都依賴于準確且可追溯的時間的可用性。篡改關鍵時間系統(tǒng)可能會對社會造成毀滅性影響。
例如，覆蓋重疊的電信塔以毫秒精度同步時間，以避免在同一頻率上發(fā)送數據時產生干擾。如果塔之間的數據傳輸稍有不同步，用戶就會遇到數據速率變慢、蜂窩可用性降低、甚至服務丟失的情況。這對于 5G 網絡變得更加重要，因為電信天線放置得更近，數據速率飆升至 20 Gbps。為了提供優(yōu)質服務，每個電信天線都需要能夠以安全可靠的方式獲取亞毫秒級精度的時間。但實現這一目標并非易事。[1,2]
電信塔使用高精度時間來同步數據傳輸，以避免服務質量下降
讓我們以瑞典為例，RISE（瑞典研究院）接受了向關鍵服務和瑞典社會其他部門提供單一時間尺度 UTC(SP) 的挑戰(zhàn)。為了開發(fā)免費、準確且可追蹤的強大時間分配服務，RISE 與Netnod（一家位于瑞典的互聯網核心服務提供商）合作。GNSS/GPS 在 Netnod 的時間服務器中發(fā)揮著重要作用，將計時精度提高到了極限。
安全時間服務器
瑞典的時間服務基于網絡時間協議 (NTP)，這是計算機系統(tǒng)上同步時間的標準。Netnod 的 NTP 服務在整個瑞典的自治節(jié)點上使用分布式時間刻度，提供可追溯到 UTC(SP) 250 納秒以內的時間服務。
為了開發(fā)這種高度準確的服務（考慮一納秒是十億分之一秒），Netnod 使用了高度穩(wěn)健的設置。每個站點都有冗余服務器、2 個銫原子鐘和 2 個現場可編程門陣列 (FPGA) 板，提供極快的 NTP 硬件實施。這意味著連接的設備可以直接通過 FPGA 芯片獲取 NTP。由于不涉及任何軟件，因此可以提供最準確、最安全的時間。
Netnod 最近在其時間服務器上實施了網絡時間安全 (NTS) 協議，以確保時間數據不會被操縱或欺騙。Netnod 設計的 FPGA 是目前世界上最安全的時間服務器，包含超過 600,000 個邏輯資源和近 900,000 個寄存器。
Netnod的冗余時間和頻率節(jié)點，帶有銫原子鐘
GNSS 提高時間精度
瑞典的每個Netnod時間節(jié)點都配備了銫原子鐘，并使用全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）來同步這些時鐘并實現更高的精度。GNSS 衛(wèi)星就像飛行的時鐘，因為每顆衛(wèi)星都配備了自己的銫鐘。每個 Netnod 時間節(jié)點內的 GNSS 接收器從一顆 GNSS 衛(wèi)星獲取相同的時間信號，并使用該信號來調整本地時間刻度，這一時間傳遞過程稱為“共同視圖”。要了解有關時間傳輸的信息，請參閱GPS 如何為世界帶來時間。這導致比單個定時節(jié)點獨立實現的精度更高。
計時安全問題
為了在任何條件下進行彈性共同視圖計算，Netnod 選擇了高質量定時 GNSS 接收器： PolaRx TR。AIM+等干擾緩解技術對于抵御惡意或意外射頻干擾至關重要。干擾是一種壓倒 GNSS 信號的白噪聲，而欺騙是一種“智能”形式的惡意 RF 干擾，它將錯誤的定位或定時信息發(fā)送到接收器中（請參閱什么是欺騙以及如何確保 GPS 安全）。高端 GNSS 接收器不僅可以防止惡意干擾和欺騙，還可以防止附近設備（例如無線電天線或調制解調器）產生的無意干擾。
不僅要準確，還要完整
GNSS 接收器具有不同級別的完整性或真實性。例如，具有高完整性的接收器會在其輸出的信息可能受到損害并且可能不再完全可靠時發(fā)出指示。除了準確性之外，GNSS 接收器的完整性也是 Netnod 的一個關鍵因素。
Netnod 技術總監(jiān)兼安全主管 Patrik F?ltstr?m 表示：“對我們來說，更重要的是 GNSS 接收器根本不提供任何信息，而不是撒謊或猜測測量結果。” “當由于任何原因導致準確性丟失時，我們需要從接收器處獲得有關該情況的指示。”
通過使用具有高安全性和完整性的授時設備，Netnod 可以在任何條件下提供納秒級精度的瑞典時標。
位置安全，可提供最大程度的保護
為了確保其時間節(jié)點的安全并確保穩(wěn)健運行，Netnod 已將其計時設備放置在從瑞典政府租用的核戰(zhàn)爭掩體中。五個這樣的掩體節(jié)點位于瑞典各地的城市，它們充當彼此的故障安全備份。
Netnod 時間節(jié)點被固定在五個核掩體內，作為彼此的故障安全裝置（圖片僅供參考）。
對于許多應用來說時間至關重要
Netnod 提供的準確、安全的時間對于瑞典的電信等關鍵服務至關重要。此外，數百萬連接到互聯網的設備（從計算機和智能手機到監(jiān)控攝像頭等物聯網設備）使用 Netnod 的 NTP 和精確時間協議 (PTP) 服務來同步其時間。GNSS 是該系統(tǒng)的重要組成部分，有助于提供準確而可靠的時間，這是現代社會的心跳。
[1] https://www.viavisolutions.com/ja-jp/literature/satellite-synchronization-ritic-5g-mobile-cellular-network-operation-white-paper-en.pdf
[2] https://rntfnd .org/wp-content/uploads/2013/09/GPS-Timing-Criticality-Volpe-Paper-2008.pdf
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