Zeit-Protokolle
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Zeit-Protokolle und Ports:
Die meisten Zeit-Server horchen (listen) an mehreren Ports auf Aufträge.
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Network Time Protocol NTP
↓ auf UDP Port 123
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Daytime Protocol ↓
auf TCP oder UDP Port 13
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Time Protocol ↓
auf TCP oder UDP Port 37
Je nach Protokoll und Port unterscheidet sich Art und Umfang der Kommunikation
zwischen Client und Server.
Zur Synchronisation von Servern und für professionelle Zwecke verwendet
man das genaueste, jedoch aufwändigste Protokoll NTP bzw. SNTP.
Zur Synchronisation von PC (mit dem eigenen Server) kann man auch
einfache Protokolle wie DayTime oder Time einsetzen.
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Firewall
Die Firewalls aller beteiligten PC (Client, Router, Server)
müssen die Kommunikation auf den verwendeten Ports zulassen !
Im eigenen lokalen Netzwerk (LAN) kann man solche Probleme elegant vermeiden,
indem man den eigenen Webserver als Daytime Server verwendet.
Router / Proxy-Server
Alle beteiligten Router, Proxy-Server und Firewalls müssen die Daten-Pakete
der jeweiligen Ports weiterleiten. Zu den Zeit-Ports im Internet sollte jedoch
nur der eigene ZeitServer Zugang haben.
♦ Details zu den Themen
TCP,
UDP,
Port,
Router
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Network Time Protocol NTP @
UDP
Port 123
Dieses Protokoll liefert die genauesten und zuverlässigsten Daten, erfordert
aber relativ aufwändige Software. Es wird am besten zur Synchronisation eines
Servers im eigenen Netzwerk (LAN) eingesetzt.
NTP-Server:
Jeder Netzwerk-Server sollte über komplette NTP-Software (Server
und Client) verfügen. Das ist bei allen gängigen
Linux-Systemen selbstverständlich.
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Der (eigene) Zeitserver muss sich zunächst einmal selbst genau einstellen.
Dazu werden NTP-Anfragen an geeichte Server gerichtet. Man verwendet am besten
die ↓ nationalen
Zeitserver.
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Die Zuverlässigkeit der erhaltenen Daten wird bewertet. Als unzuverlässig
eingestufte Daten werden verworfen, aus brauchbaren Daten evtl. auch mehrerer Zeitserver
werden Mittelwerte berechnet und am eigenen System verwendet.
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Der Zeitaufwand für die Kommunikation wird live gemessen und berücksichtigt.
Nur so ist eine Genauigkeit von <1ms erreichbar.
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Die eigentliche Zeit-Information wird in einem 64-bit (8 Byte) Timestamp übertragen.
Diese Daten repräsentieren die Anzahl Sekunden seit 1900-01-01 00:00:00 mit einer
Auflösung von 200ps (200-12 sec) in Weltzeit UTC.
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NTP-Client-Software
zur Zeit-Synchronisation 'gewöhnlicher' Arbeits-PC soll einfach und robust sein,
wenige Resourcen benötigen und rasch ablaufen - am besten regelmäßig und
automatisch im Hintergrund.
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Die geforderte Genauigkeit ist gering, typisch 1 Sekunde.
Daher wird meist nicht NTP sondern eines der einfacheren Protokolle (Daytime oder
Time ↓ ) verwendet.
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Alle gängigen Betriebssysteme bieten diese Möglichkeit.
Darüber hinaus gibt es zahlreiche FreeWare und Shareware Programme zur Zeit-Synchronisation.
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Eine einzige automatische Anfrage (z.B. täglich nach dem Hochfahren) an den Server im
eigenen lokalen Netzwerk (LAN) ist vollkommen ausreichend. Wer ohne LAN arbeitet,
braucht eine Internet Verbindung. In diesem Fall wird die automatische
NTP-Anfrage am besten in die Haupt-Arbeitszeit verlegt, z.B. täglich 11:00
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Daytime Protocol (RFC-867) @
TCP oder
UDP
Port 13
Dieses Protokoll ist wesentlich einfacher, daher aber auch sehr robust und mit
selbst erstellter Software verwendbar.
Der Zeitserver horcht (listen) auf Port 13 und liefert ohne aufwändige Kontrolle
der Übertragungszeit und -Qualität sofort einen einfachen Text.
Die Angabe erfolgt normalerweise in Weltzeit UTC. Das wird jedoch nicht immer
eingehalten ! Überprüfen sie selbst, ob ein Daytime Server Lokalzeit
oder sogar Sommerzeit anzeigt.
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Die Antwort erfolgt in lesbaren
→
ASCII-Zeichen, das Format ist jedoch leider nicht
standardisiert. Man muss daher die Decodierung an den verwendeten Server
anpassen. Das ist für EntwicklerInnen einfach, für normale AnwenderInnen
jedoch unzumutbar.
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Immerhin liefern fast alle Daytime Server die Zeit im
Format HH:MI:SS
Daytime Client Software sucht danach im erhaltenen Text, am besten mit einem
→ Regulären Ausdruck,
z.B. /(\d\d:\d\d:\d\d)/
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Beispiel für eine Daytime-Antwort des US-Zeitservers
time.nist.gov
JJJJJ YY-MO-DD HH:MI:SS TT L H ADV UTC(NIST)
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JJJJ ist der Modifizierte Julianische Tag
(→ MJD)
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YY-MO-DD ist das aktuelle Datum. Das Jahr in manchen Varianten 4stellig angegeben,
von NIST nur 2stellig. MO und DD werden fast immer mit führenden Nullen angegeben.
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HH:MI:SS ist die aktuelle Zeit im Standard
→
ISO-8601-Format. Die Zeit wird immer als
→ Weltzeit UTC
angegeben.
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TT ist ein Code aus 2 Ziffern 00..99, der die US-Sommerzeit (daylight savings)
beschreibt. Vorsicht, abweichend von der EU-Sommerzeit !
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L (Leap second) zeigt an, ob am Monats-Ende eine Schalt-Sekunde eingefügt (1)
oder weggelassen (2) wird. Normalfall ohne Schaltsekunde ist L=0
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H (Health) zeigt die "Gesundheit" des Zeitservers an. Normal ist H=0,
bei H=1 kann die Zeit um <5 sec abweichen, bei H>=2 ist die Abweichung unbekannt,
bzw. der Server gestört.
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ADV gibt an, um wieviele Millisekunden (ms) der Server der 'echten' Zeit voraus ist,
um die Transport-Zeit in Internet zu kompensieren (z.B. 50.0 ms)
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UTC bezeichnet die Weltzeit (am Null-Meridian durch London / Greenwich),
NIST (National Institute of Standards and Technology) ist der Name des Instituts
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Tipp: Man kann das Standard Konsolen-Programm telnet zur
Demonstration und manuellen Kontrolle verwenden, z.B. (Linux, Windows)
# telnet time.nist.gov 13
C:\> telnet time.nist.gov 13
Nach Eingabe der Befehlszeile wird der Konsolen-Text gelöscht und nur der
erhaltene Daytime Text angezeigt.
Auf Windows Vista ist evtl. das Programm telnet.exe nicht mehr
enthalten. Eine Kopie von einem anderen Windows PC funktioniert.
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Tipp: Man kann jeden
→ Apache Webserver nebenbei auch als Daytime-Server verwenden.
Dazu wird ein eigener 'Virtueller Server' konfiguriert, der auf Port 13 horcht,
und auf jede Anfrage einen Zeit-String sendet. Das ist die einfachste Variante,
einen Zeitserver für eigene Programme zu betreiben. Ein Daytime-Server ist
sehr sicher, da er keinerlei Daten annimmt.
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Datum und Zeit gibt man im
→
ISO-8601 Format an, welches sich am einfachsten verarbeiten lässt und
von den meisten Freeware Programmen verstanden wird. Zusätzlich kann man
Daten wie z.B. Wochentag, Kalenderwoche und Tag des Jahres einfügen.
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Zur Zeit-Synchronisation kann man direkt den zum jeweiligen Betriebssystem passenden
Konsolen-Befehl angeben. Wenn der Befehl in Lokalzeit erfolgt, dann kann man damit
sogar PC mit falsch eingestellter Zeitzone richtig sychronisieren.
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Time Protocol (RFC-868) @
TCP oder
UDP
Port 37
Dieses Protoll ist weniger leistungsfähig und wird von professioneller Software
nicht verwendet. Wegen seiner einfachen Handhabung arbeiten viele selbst erstellte
Amateur-Programme damit.
Allerdings gibt es nur mehr wenige öffentliche Zeit-Server, welche dieses
Protokoll unterstützen.
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Als Antwort wird ein 32bit Timestamp gesendet. Diese binär codierte Zahl
(unsigned integer) entspricht den Sekunden seit 1900-01-01 00:00:00 in Weltzeit UTC.
Die 32bit-Zahl wird bis 2036-02-07 reichen.
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Tipp: Auch dieses Protokoll lässt sich mit telnet testen.
Die binäre Antwort wird allerdings nicht decodiert und daher als 'Zeichensalat'
angezeigt.
In eigenen Programmen decodieren sie z.B. mit der
Standard-Funktion
→ unpack
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Datum & Zeit
Links zum Thema 'NTP'
Vorteil für NTP-Server: Entlastung vor allem der prominenten Server durch
zahlreiche kleinere aber geografisch gut verteilte Server.
