- Die Zeitmessanlage des NIST in Boulder, Colorado, USA, war wegen eines Stromausfalls mehrere Tage außer Betrieb; durch den Ausfall eines Notstromaggregats entstand eine Abweichung von bis zu 5 μs gegenüber UTC
- Die Anlage betreibt sechs NTP-Server und hielt die Zeitabweichung trotz Generatorausfall unter 5 μs; für gewöhnliche Nutzer gab es praktisch keine Auswirkungen
- Für wissenschaftliche Forschungseinrichtungen und Luft- und Raumfahrtunternehmen sowie andere auf präzises Timing angewiesene Organisationen könnte es Auswirkungen gegeben haben; NIST arbeitet direkt mit ihnen zusammen
- GPS- und WWV-Ft.-Collins-Systeme übernahmen ihre Backup-Rolle ordnungsgemäß und belegten damit die Redundanz der Zeitinfrastruktur in den USA
- Der Vorfall zeigt die Risiken der GPS-Abhängigkeit und die Verwundbarkeit der Timing-Infrastruktur und unterstreicht die Notwendigkeit alternativer PNT-Systeme
Stromausfall und Zeitabweichung
- Der NIST-Campus in Boulder, Colorado, wurde von Windböen mit mehr als 160 km/h (100 mph) getroffen, woraufhin der Energieversorger zur Vermeidung von Brandgefahr die Stromversorgung abschaltete
- Der gesamte Campus wurde abgeriegelt, sodass Mitarbeitende keinen Zutritt hatten, was die Wiederherstellung verzögerte
- Eines der Notstromaggregate fiel nach zwei Tagen aus, wodurch die Stromversorgung des primären Clock Ensemble der NTP-Server unterbrochen wurde
- Jeff Sherman, Leiter der Time Realization and Distribution Group, erwog sogar, die Server abzuschalten, um die Ausgabe ungenauer Zeit zu verhindern
- Glücklicherweise konnte das Uhrensystem eines anderen Gebäudes Zeitsignale übertragen, und einige Mitarbeitende blieben vor Ort, um die Wiederherstellung durch Umleitung der Notstromversorgung zu ermöglichen
- Batterie-Backup (UPS) hielt die Zeit bis zum Austausch des Generators aufrecht; dadurch blieb die Abweichung zu UTC letztlich unter 5 μs
Betrieb der NTP-Server und Umfang der Auswirkungen
- NIST bietet Internet-Zeitdienste über sechs zentrale NTP-Server an
- Laut Ausgabe des Befehls
sntp time-a-b.nist.gov liegt der Fehler durch Netzwerklatenz für normale Nutzer bei etwa 35 Millisekunden (35.000 μs), sodass eine Abweichung von 5 μs vernachlässigbar ist
- Deshalb wurden die Server nicht abgeschaltet; die Genauigkeit war zwar etwa 5.000-mal schlechter als üblich, hatte aber für die meisten Nutzer keine Folgen
- Universitäten, Luft- und Raumfahrtunternehmen und wissenschaftliche Forschungseinrichtungen reagieren empfindlich auf kleinste Abweichungen, daher arbeitet NIST mit ihnen direkt an Korrekturen
- Das US-GPS-System schaltete automatisch auf den WWV-Ft.-Collins-Campus um, sodass der Dienst ohne kompletten Ausfall aufrechterhalten wurde
Verwundbarkeit der Zeitinfrastruktur und alternative Technologien
- Der Autor betreibt einen eigenen NTP-Server mit zwei GPS-Uhren auf Raspberry-Pi-Basis und weist auf die Risiken der GPS-Abhängigkeit hin
- CISA hat bereits vor der übermäßigen Abhängigkeit der USA von GPS gewarnt, und die Regierung treibt die Entwicklung alternativer PNT-Technologien (Position, Navigation, Timing) voran
- Das Broadcast Positioning System (BPS) wird als möglicher Ersatz für GPS diskutiert
- Der Autor nutzt eine Rubidium-Atomuhr und einen GPSDO, um eine Genauigkeit im Bereich weniger Nanosekunden zu halten; selbst bei Störungen des GPS-Signals kann die Zeit über Monate gehalten werden
- Bereiche wie Wissenschaft, RF, Medien und Finanzwesen benötigen jedoch Präzision im Nanosekundenbereich und referenzieren meist die NIST-Referenzzeit
Erkenntnisse und Systemzuverlässigkeit
- Der Vorfall belegt, dass das Katastrophenreaktionssystem des NIST in der Praxis funktioniert und einen „Normalbetrieb trotz minimaler Abweichungen“ ermöglicht
- Redundante Stromversorgung, mehrere Uhren und GPS-Backup-Systeme sorgten gemeinsam für die Stabilität der landesweiten Zeitinfrastruktur
- Der Autor betont, dass „Timing-Infrastruktur äußerst verwundbar ist und mehrere Backups unverzichtbar sind“
- Selbst in einer Krisensituation im Mikrosekundenbereich löste das NIST-Team das Problem so, dass die meisten Nutzer davon nichts bemerkten
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