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Zeitdienste und Uhrensynchronisation Seminar Systemdienste und Betriebssystemadministrat ion, Prof. Dr. rer. nat. habil. Andreas Polze Simon Staiger, 28.06.2002 [email protected]

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Zeitdienste und Uhrensynchronisation

Seminar Systemdienste und Betriebssystemadministration,

Prof. Dr. rer. nat. habil. Andreas Polze

Simon Staiger, [email protected]

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Inhalt

Allgemeines zur Zeit

Zeit und Computer

Zeitprotokolle

Software für verschiedene Plattformen

Zusammenfassung

Anhang

Glossar

Quellen

Bildnachweis

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Allgemeines zur Zeit

Die Einheit der Zeit

Zeitzonen

Sommer- und Winterzeit

„Zeit ist, was verhindert, dass alles auf einmal passiert!“-John A. Wheeler

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Zeitdienste

Simon Staiger

Die Einheit der Zeit

Physikalisch-Technische Bundesanstalt: „Die Sekunde ist das 9 192 631 770-Fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids 133Cs entsprechenden Strahlung.“

Atomuhren werden entsprechend dieser Definition realisiert: Caesiumfontänen etc.

Weltweit gibt es nur etwa zehn der hochpräzisen Caesium-Atomuhren

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Zeitzonen

Unser Leben hängt weiterhin vom Sonnentag ab

Daher regional unterschiedliche Zeitzonen

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Lokale Zeitzonen

Computersysteme nutzen zur Synchronisation i.d.R. die Koordinierte Weltzeit UTC (Coordinated Universal Time), die von der Greenwich Mean Time (GMT) abgeleitet ist

In Deutschland: Mitteleuropäische Zeit (MEZ) bzw. Mitteleuropäische Sommerzeit (MESZ)

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Zeitzonen:Wichtige Daten MEZ bzw. MESZ sind mit UTC über die

folgenden Beziehungen verknüpft: MEZ = UTC + 1h bzw. MESZ = UTC + 2h.

Weitere Informationen zu Zeitzonen und lokale Zeiten der meisten Städte weltweit: www.timeanddate.com/worldclock/

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Sommer- und Winterzeit

Engl.: Daylight Saving Time (DST) Eingeführt zur besseren Ausnutzung des

Sonnentages Erst 1996 durch Entscheidung des

Europäischen Parlaments festgelegt Richtlinie führt als Vorteile an:

Leichte Senkung des Energieverbrauchs Weniger Unfälle Bessere „Volksgesundheit“ durch mehr Sport in

den Abendstunden

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Sommer- und Winterzeit:Wichtige Daten Die mitteleuropäische Sommerzeit (MESZ)

Beginnt jeweils am letzen Sonntag im März um 2:00 Uhr MEZ:Uhren werden eine Stunde vorgestellt

Endet jeweils am letzten Sonntag im Monat Oktober um 3:00 Uhr MESZ:Uhren werden eine Stunde zurückgestellt

Die „erste zweite Stunde“ bei der Umstellung auf Winterzeit wird 2A, die zweite Stunde 2B genannt

Bis 1996 war die Umstellung Ende September üblich

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Zeit und Computer

Generierung der Uhrzeiten, Begriffe

Unterscheidung der Darstellung

Notwendigkeit von Zeitdiensten

Zeitdienste sind essenziell in Netzen!

Anforderungen an Zeitdienste

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Generierung der Uhrzeiten, Begriffe Hardwareuhr als Basis beim Booten Systemuhr: Zähler + Interrupt Service

Routine, ausgelöst durch Timerchip Unix Uhrenmodell:

Einheit Mikrosekunden, damit Inkrementierung um 1 000 000 / Interruptfrequenz („tick“)

Exaktheit (precision): Kleinste Zeiteinheit, die Applikationen erfahren können

Jitter (auch Dispersion): Ableitung der Abweichung

Wie veränderlich ist ein Fehler?

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Unterscheidung der Darstellung Interne Uhren von Hardware und

Betriebssystem sind lineare Zähler Bekanntester Vertreter: The UNIX Epoch-

Verstrichene Sekunden seit 01.01.1970 00:00h UTC

Alle anderen Zeit- und Datumsformate sind nur andere Darstellungsformen:

Stunde / Minute etc. Lokale Zeiten DST

Alles wird erst bei Zugriff zurückgerechnet

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Zeitzonen: am Rechner nicht unproblematisch Auch wegen falsch eingestellter Zeitzonen

ist Datenverlust möglich

SecureFX 2.0 (VanDyke Software, www.vandyke.com)

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Umstellung von Sommer- und Winterzeit Verschiedene Zeitpunkte der Umstellung

der „Daylight Saving Time“ in verschiedenen Ländern

Auch in der EU erst seit 1996 einheitlich

Automatische Umstellung der Sommerzeit durch BIOS nicht zuverlässig

Nicht bis sehr schlecht dokumentiert Umstellungszeitpunkte nicht änderbar durch

Nutzer

Automatische Umstellung der Sommerzeit durch Betriebssysteme oft problematisch

„Veraltete“ Umstellungszeitpunkte

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Umstellung von Sommer- und Winterzeit contd. Auch bei den Applikationen selbst

problematisch:

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Notwendigkeit von Zeitdiensten Im Netzwerk sind synchronisierte Uhren

auf allen beteiligten Maschinen notwendig, um Ereignisse den Ursachen zuzuordnen:

Planung Installation Management Absicherung, Sicherheit im Betrieb Netzwerknutzung, Traffic Fehlersuche

Logfiles haben keinen Wert, wenn die Zeiten nicht verlässlich sind

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Notwendigkeit von Zeitdiensten contd. Synchronisation / Replikation ohne

synchronisierte Uhren kann zu Datenverlust führen führt zu nicht notwendigem Traffic

Computeruhren sind ungenau;abhängig von

Herstellung Temperatur Elektrischen und magnetischen Feldern Alter sogar CPU-Last

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Zeitdienste sind essenziell in Netzen! Verteilte Filesysteme Datenbanktransaktionen, Crash Recovery

(„last known good“) Abrechnungssysteme Backups Authentifizierungsprotokolle wie die

Kerberos Authentication sind auf synchrone Uhrzeiten der teilnehmenden Hosts angewiesen

Teilweise gesetzlich gefordert ...

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Anforderungen an Zeitdienste Genauigkeit Sicherheit

Authentifizierung Verschlüsselung

Ressourcenschonung Netzwerkbelastung, Traffic Rechenzeit Speichernutzung

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Zeitprotokolle

Time

Daytime

NTP: Network Time Protocol

SNTP: Simple Network Time Protocol

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Time

J. Postel 1983, RFC 868 TCP und UDP, Port 37 Sehr einfaches Protokoll Maschinenlesbar: liefert Anzahl der

Sekunden seit dem 01.01.1900 zurück Geringe Genauigkeit - Auflösung eine

Sekunde Daten: 32-Bit signed Big Endian

auch negative Werte möglich

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Time contd.: Ablauf

Staiger

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Daytime

Kein Protokoll zur Synchronisierung J. Postel 1983, RFC 867 TCP und UDP, Port 13 Sendet unabhängig von Eingabe ASCII-

String mit aktueller Zeit zurück Keine Messung von Laufzeiten o.ä.

festgelegt Keine festgelegte Syntax der

zurückgegebenen Zeit festgelegt Eher Debugging-Tool

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Daytime contd.:Zugriff mit Telnet In „Netzwerkdienste / Simple TCP/IP

Services“ in Windows NT enthalten:

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NTP:Network Time Protocol UDP/IP-basiertes, plattformunabhängiges

Protokoll - Standardprotokoll für Zeit Basiert auf älteren, zuverlässigen

Protokollen von Telecoms Liegt momentan in Version 4 vor Seit 1985 in RFCs festgelegt (bis NTP 3) Logische Hierarchie der NTP nutzenden

Rechner Grundsatz: nicht nur Maschine A mit B

synchronisieren, sondern allen Computern möglichst genaue Zeit bieten

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Zeitprofessor:Dr. David Mills Ph.D., Professor, University of Delaware Entwickelte in den 1980er Jahren

Protokollsatz, aus dem NTP entstand Autor / Co-Autor fast aller NTP-relevanten

RFCs (erster NTP-RFC September 1985) Entwicklung des gleichnamigen

Softwarepakets NTP Leiter des „Network Time Synchronisation

Project“ www.eecis.udel.edu/~mills/

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Zentraler Begriff: Stratum

Bezeichnet die Anzahl der Hops bis zur ursprünglichen Zeitquelle in der NTP-Hierarchie

Der Zeitgeber selbst (Atomuhr, GPS-Empfänger, Funk-Zeitsignalempfänger etc.) hat das Stratum 0

Erster Rechner hat damit Stratum 1 Definiert sind 16 Strata, werden in der

Regel bis Stratum 4 genutzt Plural: Strata

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NTP-Netzwerk: Hierarchie

Staiger

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Simon Staiger

Rollen von NTP-Rechnern

Server Liefert neben Zeit auch Angaben zu

Genauigkeit und Stratum

Client Peer

Teil einer eng gekoppelten Servergruppe- Erhöhen der Genauigkeit- Erreichen von Redundanz

Broadcast / Multicast-Server Broadcast / Multicast-Client

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Simon Staiger

Sonderfall: NTP mitBroadcast / Multicast NTP definiert neben dem „normalen“

Unicast-Betrieb auch gleichzeitiges Senden der Zeit an mehrere Rechner

Niedrigere Server- und Netzbelastung Ablauf:

Clients bestimmen das Delay zum Multicast-Server durch Anfrage(n) im Unicast-Modus

Server sendet in regelmäßigen Abständen die Zeit in Broadcast / Multicast-Paketen

Clients werten die Serverdaten zusammen mit den Host-spezifischen Daten aus

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Realisierung von NTP

UDP/IP, Port 123 NTP nutzt grundsätzlich Zeitzone UTC zur

Synchronisation Die weitere Darstellung auf der Zielmaschine ist

anderer Software überlassen (Zeitzonen, DST,...)

NTP bietet Sicherheitsfunktionen Verschlüsselung Authentifizierung (wichtig v.a. bei Peers)

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Datenstruktur:Timestamp Wichtigste Datenstruktur des ganzen

Protokolls; eigenes Format Sekunden seit dem 01.01.1900 00:00h 64-bit unsigned fixed point, Big Endian

Integer-Anteil in den ersten 32 Bit Sekundenteile in den zweiten 32 Bit;

nicht relevante Anteile können auf 0 gesetzt werden und sollten zufällig belegt werden

Staiger

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Datenstruktur:Nachricht Analogien zu UDP- und IP-Headern Enthält unter anderem

Indikator Schaltsekunde (beide Richtungen) NTP-Version und Stratum Poll Interval Roundtrip-Delay zu primärer Zeitquelle Typ der primären Zeitquelle (PTB, GPS, DCF...) Zeitstempel

- Reference: Letztes Stellen der Serveruhr- Originate: Zeitpunkt zu dem Anfrage Client verließ - Receive: Zeitpunkt zu dem Server Anfrage erhielt- Transmit: Zeitpunkt zu dem Antwort abgesendet wurde

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Simon Staiger

Datenstruktur:Nachricht contd.

Staiger

Layout einer NTP-Nachricht:

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Berechnung des Offset

Client sendet NTP-Nachricht an Server: Version Number entsprechend Protokollversion Mode = 3: Client Transmit Timestamp (optional) Sonstige Felder sind mit 0 belegt

Nach Erhalt der Antwort liegen dem Client insgesamt vier Timestamps vor:

Originate Timestamp Receive Timestamp Transmit Timestamp Destination Timestamp: Zeitpunkt, zu dem die

Antwort auf dem Client einging

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Berechnung des Offset contd. Aus den vorliegenden Daten lässt sich

dann die Zeit berechnen Roundtrip Delay:

(Destination - Originate) - (Receive -Transmit) Offset der lokalen Uhr:

((Receive - Originate) + (Transmit - Destination)) / 2

Der Client passt dann seine Uhr entsprechend dem Offset an

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Erreichbare Genauigkeit

Theoretisch erreichbar (Timestamp):~200 Pikosekunden

NTP war immer auf die Ermittlung der möglichst genauen Zeit ausgelegt

RFC-2030 (David Mills):„In most places of the Internet of today, NTP provides accuracies of 1-50 ms.“

Redundanz auf Clientseite wird durch Angabe mehrerer Server erreicht

Serverseitig kann durch die Bildung von Peers die Genauigkeit gesichert werden

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Aktuell: Sicherheitslücke in NTP-Implementierung Securityfocus Online vom 08. Mai 2002:

Advisory: 20020508: Cisco Security Advisory: NTP Vulnerability

Durch modifizierte NTP-Anfragen können Buffer Overflows im NTP-Daemon einiger Cisco-Produkte (Alles mit IOS-Software, etwa Switches, IP Manager etc.) verursacht werden.

Weiterhin können auch Cisco-Produkte betroffen sein, die Solaris 2.5.1 bis 2.8 nutzen.

Jede weitere Komponente in einem Netzwerk bedeutet auch neue mögliche Angriffspunkte!

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NTP: Erfüllung der Anforderungen Genau Sicher

Zugangsschutz möglich (Host, Netzwerk) Authentifizierung möglich (Symmetrische

Schlüssel) Verschlüsselung (NTPv4: OpenSSL)

Ressourcenschonend Durch UDP nur Datagramme Über Ethernet nur zweimal 90 Bytes (IP-Layer:

76 Bytes) pro Anfrage Schon Single-CPU-Server kann tausende

Clients ohne hohe CPU-Belastung versorgen

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Probleme bei der Anwendung von NTP Durch Begrenzung des Timestamps (64

Bit) und festgelegtem Anfangsdatum 01.01.1900 Überlauf im Jahr 2036

Lösung: neue Festlegung des Anfangsdatums in Abhängigkeit von höchstwertigstem Bit

Relativ hoher Aufwand für Einrichtung der Server bei Nutzung erweiterter Funktionalität (Authentifizierung, Zugangsschutz, eigene Zeitgeber)

Aber unter Unix und Konsorten einfache Einrichtung eines NTP-Relay

Windows als Client unproblematisch

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Einige NTP-Server

Physikalisch Technische Bundesanstalt in Braunschweig (PTB)

ptbtime1.ptb.de (Stratum 1) ptbtime2.ptb.de (Stratum 1)

Universität Potsdam time.uni-potsdam.de (Alias auf

hp.rz.uni-potsdam.de - Stratum 2)

National Institute of Standards and Technology (NIST)

Übersicht der Server unter www.boulder.nist.gov/timefreq/service/time-servers.html

Stand:11.06.2002

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SNTP: Simple Network Time Protocol „NTP Light“ - abgespecktes NTP Ebenfalls von der Arbeitsgruppe um David

Mills Aus RFC-2030:

„SNTP can be used when the ultimate performance of the full NTP implementation described in RFC-1305 is not needed or justified.“

Einfachere Algorithmen für Zeitbestimmung

Aktuell: Version 4

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Zeitdienste

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SNTP: Nutzung der NTP-Infrastruktur Gleiches Nachrichtenformat wie NTP Eigentlich kein eigenes Protokoll,

sondern Verfahren zum vereinfachten Zugriff auf NTP-Server (NTPv3 und v4)

Einfache Nutzung bestehender Dienste ohne Änderungen an Serversoftware

Serverseitig nicht unterscheidbar, ob NTP- oder SNTP-Request vorliegt

Zugriffsschema ähnlich wie UDP/Time Genauigkeit bis hin zum

Mikrosekundenbereich

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SNTP: Fast immer ausreichend Funktionalität für die meisten

Anwendungen ausreichend Besonders auf Wintel-Systemen verbreitet

Client integriert Windows 2000 und XP

Auch reine SNTP-Serversoftware verfügbar

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Software

NTPv4: Die Implementierung von NTP

Solaris

Mac OS X

Linux

Windows 2000

Analysewerkzeuge

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Zeitdienste

Simon Staiger

NTP: die Implementierung des Protokolls NTP Die NTP-Referenzimplementation Kern: ntpd (NTP-Deamon): verwendbar als

Server - Treiber auch für exotische Uhrenhardware verfügbar

Client NTP-Relay für ein LAN

Entwickelt von David Mills u.a. Freeware, Sourcecode verfügbar Bei vielen Betriebssystemen bereits

enthalten Liegt momentan in Version 4 vor

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NTPv4: Plattformübergreifend Ursprünglich entwickelt für Unix Später auf andere Plattformen portiert Momentan 24 Portierungen:

Alle relevanten Unix-Plattformen Windows NT4 und 2000 VMS

Nicht verfügbar für Windows 9x/ME Fehlende Fähigkeiten dieser Systeme in

Hinsicht auf „gute“ Zeitsynchronisation

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Wichtigste Programme der Distribution ntpd - NTP-Daemon (Server und Client) ntpq - Standard-Abfragen (via UDP) ntpdc - Abfragen und Einstellen (Konsole) ntptrace - Rückverfolgung der NTP-

Hierarchie bis Stratum 1 tickadj - Auslesen und Schreiben von

Kernel-Zeitvariablen ntp-genkeys - Schlüsselgenerierung zur

Nutzung der Sicherheitsfeatures Achtung: vor Version 4 wurde teilweise

xntpXXX als Name benutzt!

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Konfiguration

Durch ntp.conf Unix typisch: /etc/ntp.conf Windows: %SYSTEMROOT%\ntp.conf Mindestens Angabe der genutzen Server oder

Geräte

Drift-File (Abweichung der Länge den lokalen und der Referenzsekunde) und Statistiken möglich

Start von ntpd beim Booten des Systems Variable Abstände zwischen Zeit-Requests

(1-17 Minuten)

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Korrektur der lokalen Systemzeit unter Unix Korrektur der Systemzeit abhängig von der

Differenz zu Referenzzeit durch ntpd: Abbruch wenn Differenz über 17 Minuten Slewing wenn Differenz unter 128ms:

graduelles Angleichen Sonst Stepping: sofortiges Stellen der Uhr

Slewing wird realisiert durch Ändern von Variablen des laufenden Kernels

Via /dev/kmem, Variablen tick und tickadj

Diese Kernelvariablen können mit dem NTP-Utility adjtime angesehen und geändert werden - gleiche Funktionalität!

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ntpdc-Session Debian 1/2

bouncer:~# ntpdc

ntpdc> host bouncer

current host set to bouncer

ntpdc> version

ntpdc 4.1.0 Mon Mar 25 23:40:04 UTC 2002 (2)

ntpdc> sysinfo

system peer: ntp2.ptb.de

system peer mode: client

leap indicator: 00

stratum: 2

precision: -16

root distance: 0.06654 s

root dispersion: 0.01125 s

reference ID: [192.53.103.104]

reference time: c0c19be1.a5d3996f Mon, Jun 24 2002 15:23:45.647

system flags: auth monitor ntp kernel stats kernel_sync

jitter: 0.003265 s

stability: 0.723 ppm

broadcastdelay: 0.003998 s

authdelay: 0.000000 s

Log von ntpdc-Session auf Debian GNU Linux (Potato):

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Zeitdienste

Simon Staiger

ntpdc-Session Debian 2/2

ntpdc> kerninfo

pll offset: -0.000247 s

pll frequency: -14.211 ppm

maximum error: 0.087319 s

estimated error: 0.00328 s

status: 0001 pll

pll time constant: 2

precision: 1e-06 s

frequency tolerance: 512 ppm

pps frequency: 0.000 ppm

pps stability: 512.000 ppm

pps jitter: 0.0002 s

calibration interval: 4 s

calibration cycles: 0

jitter exceeded: 0

stability exceeded: 0

calibration errors: 0

ntpdc> quit

bouncer:~#

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28.06.2002

Zeitdienste

Simon Staiger

ntpq-SessionWindows NT 422.08 C:\NT4\system32>ntpq

ntpq> debug moredebug level set to 1ntpq> peers remote refid st t when poll reach delay offset jitter==============================================================================*ntp1.ptb.de .PTB. 1 u 773 1024 357 65.696 0.676 0.319+time-nw.nist.go .ACTS. 1 u 14 1024 377 246.809 -8.901 1.715

ntpq> host bouncercurrent host set to bouncerntpq> peers remote refid st t when poll reach delay offset jitter==============================================================================*ntp2.ptb.de .PTB. 1 u 307 512 377 67.075 -0.561 0.239+supremo ntp1.ptb.de 2 u 430 512 377 2.135 -1.626 0.036+inferno ntp2.ptb.de 2 u 376 512 377 2.993 -12.363 10.555

ntpq> readliststatus=0644 leap_none, sync_ntp, 4 events, event_peer/strat_chg,version="ntpd 4.1.0 Mon Mar 25 23:39:47 UTC 2002 (2)", processor="i486",system="Linux2.2.19", leap=00, stratum=2, precision=-16,rootdelay=67.075, rootdispersion=32.351, peer=6684, refid=ntp2.ptb.de,reftime=c0c34bca.77e34b94 Tue, Jun 25 2002 22:06:34.468, poll=9,clock=c0c34d40.5bde5082 Tue, Jun 25 2002 22:12:48.358, state=4,offset=-1.731, frequency=-14.880, jitter=19.566, stability=0.065

ntpq> quit

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Zeitdienste

Simon Staiger

Nutzer

From: Rolf Adams <[email protected]>Subject: Re: NTP-Service des ZEIK, verwendete Software?To: Simon Staiger <[email protected]>

Hallo Herr Staiger,

wir betreiben hier ntp-4.x von der University of Delawares.a.http://www.eecis.udel.edu/~ntp/

Mit freundlichen Gruessen,

Rolf Adams+-----------------------------+---------------------------------------+| Universitaet Potsdam | Am Neuen Palais 10, 14469 Potsdam || ZEIK/Rechenzentrum | Phone: +49 331 977 1792 || Rolf Adams | FAX : +49 331 977 1750 || PF 60 15 53 | E-Mail: [email protected]|| D-14415 Potsdam | PGP-Key: || | finger -l [email protected] |+-----------------------------+---------------------------------------+

Das NTP-Paket nutzen auch die PTB, das NIST und die Universität Potsdam

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Zeitdienste

Simon Staiger

Download und Build

Download (Quellcode): www.eecis.udel.edu/~ntp/download.html

Eine Distribution für alle Plattformen Etwa 2,5 MB

Bei vielen Betriebssystemen enthalten Binaries und fertige Pakete werden nur

von Dritten angeboten Achtung: nicht alle der angebotenen

Versionen kompilieren unter Windows NT4 und 2000!

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Unix-Systemeund Unixderivate

Uhrzeit-relevante Werkzeuge

Solaris

Mac OS X

Linux

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Simon Staiger

Uhrzeit-relevante Werkzeuge und Calls date rdate adjtime()

Verlängert / Verkürzt tick Typisch: Änderung um Prozent-Anteile

settimeofday() / gettimeofday() ntpdate: die „kleine NTP-Lösung“ - setzt

Systemuhr direkt (in NTP-Paket enthalten) Gängiges Unix-Tool Wird oft beim Start aufgerufen

(Debian: /etc/init.d/ntpdate)

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Zeitdienste

Simon Staiger

Solaris: volle NTP-Unterstützung durch SUN NTP ist bereits seit Solaris 2.6 im System

enthalten Sun selbst weist auf weitere Zeitdienste

hin, empfiehlt aber die Verwendung von NTP, speziell der NTP-Distribution(David Deeths, Glenn Brunette: Sun Enterprise Engineering Blueprints zu NTP, Serie von drei Artikeln vom Juli 2001 - siehe Quellen)

Sun selbst unterstützt die NTP-Distribution und leistet Support

Solaris 2.6: NTP-3.4y Ab Solaris 8: NTP-3-5.93e

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Zeitdienste

Simon Staiger

Solaris: Konfiguration von NTP Der NTP-Client von Solaris wird durch

/etc/inet/ntp.conf konfiguriert Sobald die Datei existiert startet der Deamon

beim Booten automatisch

Spezielle Beispielkonfiguration unter /etc/inet/ntp.client (passives Warten auf Multicast-Pakete von NTP-Server)

Ohne laufendes NTP werden Zwei-Sekunden-Sprünge beobachtet

Anpassung an die Hardwareuhr bei einem Zeitunterschied zwischen 1.5 und 2 Sekunden

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Mac OS X

Bereits seit Mac OS 8.5 NTP-Support über System Preferences / Date & Time / Network Time

Das Unix-basierte Mac OS X bietet zusätzlich zur GUI den ntp-Daemon

Mac OS X synchronisiert standardmäßig mit time.apple.com

Auch AppleTalk ermöglicht Zeitsynchronisation

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Mac OS X contd.

S.H.Schenk

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28.06.2002

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Linux: Konfigurationsdaten Intern wird immer mit UTC gerechnet Einstellung der Zeitzonen (Symlinks):

Debian: /etc/timezone Red Hat: /etc/localtime SuSE: /etc/rc.config Zeitzoneninfo unterhalb /usr/share/zoneinfo/

Information über Einstellung der Hardwareuhr (UTC oder Lokalzeit):

Debian: /etc/default/rcS Red Hat: /etc/sysconfig/clock SuSE: /etc/rc.config

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Linuxspeziell Debian GNU Linux 2.2r5

ntpdate ist in der Standardinstallation enthalten

Debian-NTP-Paket liegt auf der ersten CD: ntp (Version 4.1.0) ntp-docs (Eigenes Paket mit HTML-Doku)

Konfigurationsdatei: /etc/ntp.conf Startskript: /etc/init.d/ntp

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Windows NT

Uhrzeit-Relevante Werkzeuge

Konfigurationsdaten

SNTP: AnalogX TimeSync

NTP-Client: NISTime-32Bit

Eingebautes net time als SNTP-Client

SNTP-Konfiguration von Windows XP

Eingebautes net time im Windows-Netz

NT-Domäne ohne Active Directory, Samba

Windows-Zeitdienst in NT-Domäne

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Zeitdienste

Simon Staiger

Uhrzeit-Relevante Werkzeuge date time net time

Synchronisation mit anderem Rechner oder Domäne, SNTP und SMB-Dienst

w32tm Beeinflussung des Windows-Zeitdienstes in

Active-Directory-Domäne /resync: neu synchronisieren /stripchart: Statistiken

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Simon Staiger

Konfigurationsdaten

Die Konfiguration ist in der Registry abgelegt

Zeitzonen:HKLM\Software\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\TimeZones

Darstellungsformate für Datum und Zeit:HKCU\Control Panel\International

Windows-Zeitdienst W32Time:HKLM\System\CurrentControlSet\Services\W32Time

Die Treiberinformationen der Hardwareuhr: %SYSTEMROOT%\inf\machine.inf

Auch exotische Chipsätze

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Zeitdienste

Simon Staiger

SNTP: AnalogX Atomic TimeSync v1.03 Gute SNTP-Software mit GUI Als Server verwendbar Bietet automatische Aktualisierung der Zeit

nach festgelegtem Intervall Läuft nur mit dem Umweg über

AppToService als Dienst Es kann nur ein Server angegeben werden Freeware Download:

www.analogx.com/contents/download/network/ats.htm

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SNTP: AnalogX Atomic TimeSync v1.03 contd.

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Zeitdienste

Simon Staiger

NTP-Client:NISTime-32Bit NTP-Client der NIST mit sehr, sehr

ausführlichen Installationshinweisen Ausrichtung vor allem auf amerikanische

Nutzer Nur NIST-Server können ausgewählt

werden Freeware Download:

ftp://time-b.nist.gov/pub/daytime/nistime-32bit.exe

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Eingebautes net time als SNTP-Client Seit Windows 2000 können externe

(S)NTP-Server angegeben werden, die dann als „autorisierend“ anerkannt werden

Windows 2000 synchronisiert alle acht Stunden Windows XP synchronisiert nur alle sieben

Tage

Net time als SNTP-Client unter Windows XP Professional

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Zeitdienste

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SNTP-Konfiguration von Windows XP SNTP-GUI-Frontend ist in Windows XP

(Home und Professional) integriert Einstellungen über Systemsteuerung /

Datum/Uhrzeit / Internetzeit Standard: Synchronisiert die Zeit einmal pro

Woche mit time.windows.com Tab „Internetzeit“ ist nur dann verfügbar, wenn

der Rechner nicht an eine NT-Domäne angeschlossen ist

Weitere Voraussetzung ist der laufende Dienst Windows Time (deutsche Version: „Windows-Zeitgeber“)

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SNTP-Client von Windows XP contd.

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Zeitdienste

Simon Staiger

Eingebautes net time im Windows-Netz Im Windows-Netzwerk ist explizites

Synchronisieren mit anderen Rechnern im SMB-Netzwerk möglich: net time

Synchronisierung mit anderem Rechner:

Windows-2000-Shell unter NT4

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Zeitdienste

Simon Staiger

Eingebautes net time im Windows-Netz contd. net time kann bequem in Anmeldeskript

oder Batchdatei eingebunden werden net time kann synchronisieren (/set) mit

Anderem Rechner im Windows-Netzwerk Angegebener Domäne Spezieller „Reliable Time Service“ Domäne

Die Uhrzeit wird immer sofort umgestellt Warps und Loops werden nicht verhindert Keine Prüfung auf unübliche Differenz

Microsoft empfiehlt in der Knowledge Base die Verwendung eines einzelnen Rechners zur Synchronisation

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Zeitdienste

Simon Staiger

NT-Domäne ohne Active Directory, Samba In einer NT-Domäne kann net time zur

Synchronisation verwendet werden Auch mit Rechnern mit installiertem

Samba kann synchronisiert werden Samba Server als SMB Zeitserver einrichten:

time server = true in smb.conf setzen

Windows 2000 findet diesen Zeitserver dann automatisch

Szenario: Linux-Rechner mit NTP und Samba-Zeitdienst für die Domäne

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Zeitdienste

Simon Staiger

Windows-Zeitdienstin NT-Domäne Wenn ein Computer einer Active Directory-

Domäne angehört, konfiguriert sich der Windows-Zeitdienst automatisch selbst: „W32Time“ („Windows Time“, „Windows Zeitgeber“)

Auf Domänencontrollern wird automatisch der Windows-Zeitdienst eingerichtet und gestartet

Domänencontroller werden als „zuverlässige Zeitquellen“ markiert

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Zeitdienste

Simon Staiger

Windows-Zeitdienstin NT-Domäne contd. Der primäre Domänencontroller (PDC) für

die Flexible Single Master Operation (FSMO) übernimmt die Rolle des Zeitservers für die gesamte Domänenhierarchie

Domänen-Member synchronisieren sich automatisch mit dieser Zeitquelle

Verhalten kann mit dem Werkzeug w32tm beeinflusst werden

PDC-FSMO kann mit externem SNTP-Server synchronisieren (net time)

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Analysewerkzeuge

ntpq, ntpdc, ntptrace (NTP-Distribution)

NTPQuery Time Server Diagnostic Tool

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Zeitdienste

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Analyse mit Tools der NTP-Distribution ntpq, ntpdc, ntptrace Analyse einer NTP-Installation unter

Windows NT von Debian Linux aus:bouncer:/etc# ntpqntpq> host supremocurrent host set to supremontpq> rlstatus=06f4 leap_none, sync_ntp, 15 events, event_peer/strat_chg,version="ntpd 4.1.71 Sat 12:21:23 (1)", processor="unknown",system="WINDOWS/NT", leap=00, stratum=2, precision=-18,rootdelay=65.274, rootdispersion=63.474, peer=29100, refid=ntp1.ptb.de,reftime=c0c355c3.1a2ccb3a Tue, Jun 25 2002 22:49:07.102, poll=10,clock=c0c35702.89f3b645 Tue, Jun 25 2002 22:54:26.538, state=4,offset=-2.264, frequency=133.776, jitter=43.649, stability=0.545

bouncer:/etc# ntptrace localhostbouncer: stratum 3, offset -0.000123, synch distance 0.28943supremo: stratum 2, offset 0.000653, synch distance 0.09801ntp1.ptb.de: stratum 1, offset 0.001204, synch distance 0.00021, refid 'PTB'

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NTPQuery Time Server Diagnostic Tool GUI-Diagnosewerkzeug für NTP- und

SNTP-Server Zeigt detaillierte Informationen über NTP-

Queries und die Verlässlichkeit eines Servers an

Freeware für Windows Download:

http://www.bytefusion.com/

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Zeitdienste

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NTPQuery Time Server Diagnostic Tool contd.

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Zusammenfassung

Zeitdienste sind im Netzwerk unerlässlich Besonderheiten wie Zeitzonen und DST müssen sorgfältig geplant und umgesetzt werden Das Protokoll NTP bietet für jeden denkbaren Anwendungsfall eine Lösung Die Funktionalität des vereinfachten SNTP ist für die allermeisten Rechnernetze ausreichend Die Standardsoftware auf den relevanten Plattformen ist das NTP-Paket In Windows-Umgebungen bieten auch die Dienste des SMB-Netzwerks eine gute Lösung

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Zeitdienste

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Low-Tech-Lösung

„A low-tech but effective diagnostic is to listen to the NIST WWV broadcast over the telephone while watching the clock in the Date & Time Control Panel.You can listen to WWV over the telephone by calling 303-499-7111. (Long distance charges to Boulder, Colorado may apply.) [Please note that other time-of-day telephone services are often not accurate. If possible, use an ordinary ‚land line‘ telephone—digital cordless and cellular telephones introduce noticeable time delays. Telephone calls from outside the contiguous United States may go by satellite, which also introduces noticeable time delays.]Differences of less than half a second are typical; differences up to one second are common.“

NIST Physics Laboratory:Configuring Apple Macintoshes to use NIST Time Servers, Section 7: Troubleshooting Hints

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Anhang

Weiterführende Literatur und Supportstellen

Zeitzonen und DST unter Windows

Empfehlungen des Autors

Weitere NTP-Software (Clients)

Zeit und Filesysteme

Gesetzliche Zeit

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Zeitdienste

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Zeitzonen und DST unter Windows Automatisches Umstellen der Sommerzeit

unter Windows-Systemen Bis 1996 war die Umstellung am letzten

Sonntag im September üblich Alte BS stellen also einen Monat zu früh um Auch aktuelle Windows-Systeme bieten keine

Möglichkeit zur Editierung der Zeitzonen und DST

Lösungen:- Manuelles Umstellen in der Registry:HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\TimeZones

- TZ-Edit (Time Zone Editor) benutzen - in Microsoft Kernel Toys enthalten

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Zeitdienste

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Zeitzonen und DST unter Windows contd.

Mit TZ-Edit bearbeitete Zeitzonen:

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Zeitdienste

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Empfehlungen des Autors

Server Zeitzone UTC Keine Umstellung Sommer/Winterzeit Software (z.B. NTP-Paket Version => 4.1) auf

ein oder zwei Servern (abhängig von Größe des Netzwerks), die dann NTP-Dienst für das LAN anbieten

NTP-Dienst durch Namens- oder Directoryserver

Die lokalen Zeitserver synchronisieren mit mehreren externen Servern

Weitere Server im LAN synchronisieren über NTP mit den lokalen Zeitservern

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Zeitdienste

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Empfehlungen des Autors contd. Stationäre Clients

Zeitzone Lokalzeit Sommer/Winterzeit wird vom Client-

Betriebssystem umgestellt Zeitsynchronisierung wenn möglich über

Netzdienste im LAN, sonst über NTP mit lokalen Zeitservern bei der Anmeldung

Wichtig ist die Beschränkung der Nutzerrechte: kein Nutzer sollte Berechtigung zur Änderung der Zeitzone oder Einstellen der Uhrzeit haben

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Zeitdienste

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Empfehlungen des Autors contd. Notebooks

Wie stationäre Clients, Synchronisierung aber nur bei der Anmeldung am lokalen Netzwerk

Andere mobile Geräte (PDAs etc) Administrationsaufwand für Zeitsynchronisation

i.d.R. zu hoch - Aufgabe der Nutzer Teilweise bereits durch Software zur

Datensynchronisation gelöst

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Zeitdienste

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Weitere NTP-Software (Clients) http://www.eecis.udel.edu/~ntp/software/software.html

Time Synchronization Server - Time Synchronization SoftwareSehr vollständige Liste für viele weitere Plattformen (Amiga, Java, Palm OS, Windows CE/StrongARM...), wird laufend aktualisiert09-06-2002

ftp://ftp.uni-potsdam.de/pub/unix/clients/ntp/Sammlung älterer Clients09-06-2002

http://download.com/3120-20-0.html?qt=ntp&tg=dl-20Übersicht NTP-Software bei CNET, vor allem Windows-Plattformen09-06-2002

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Zeit und Filesysteme

Unterschiedliches Handling von Zeitstempeln kann selbst auf einzelnem Rechner Problem darstellen („Verzögertes Schreiben“):

Synchronisationssoftware „FileSync“ unter Windows:

Der Ausgleich des Zeitunterschieds zwischen FAT und NTFS kann nur durch die Applikation ausgeglichen werden.Dieses Problem tritt auch über ein Netzwerk auf!

Auch der Editor TextPad toleriert diese Zwei-Sekunden-Differenz.

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Zeitdienste

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Gesetzliche Zeitwww.time.gov/ - offizielle Zeit der USA:

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GlossarActive Directory - Microsoft-Verzeichnisdienst

Broadcast - Hier: IP-Nutzung mit Hostverhältnis 1:n (typisch: an alle Rechner in Subnetz)

Domänencontroller - Anmeldeserver in Windows-Netzwerk

DCF-77 - Langwellen-Zeitsender der Deutschen Telekom, nutzt Zeitsignal der Caesium-Atomuhr der PTB

Drift - Hier: Abweichung zwischen der Länge der Zeiteinheit von Host und Referenzzeitquelle

Flexible Single Master Operation - Rolle des Domänencontrollers, der oben in der Active-Directory-Hierarchie steht

GPS - Global Positioning Service, Satellitenbasiertes Ortsbestimmungssystem, integriert auch Zeitdienste

Knowledge Base - Hier: Microsoft Supportdatenbank

Multicast - Hier: IP-Nutzung mit Hostverhältnis 1:n (typisch: gezielt an mehrere bestimmte Rechner)

NIST - National Institute for Standards and Technology

NTP - Network Time Protocol, gleichzeitig Bezeichnung für das NTP-Softwarepaket

net time - Subset des net-Befehls der Textshell von Microsoft Windows-Systemen

Potato - Hier: Bezeichnung der auf Kernel 2.2 basierenden Debian GNU Linux-Distribution

PTB - Physikalisch Technische Bundesanstalt, Standorte Braunschweig und Berlin

Samba - SMB-Implementation für Unix-Derivate

SMB - Server Message Block, Protokoll v.a. für Datei- und Druckdienste im LAN

SNTP - Simple Network Time Protocol

Stratum - pl. Strata, Bezeichnung der 'Ebene' eines Hosts mit NTP-Software in der NTP-Hierarchie

Schaltsekunde - In manchen Jahren notwendige Ausgleichssekunde, da Geschwindigkeit der Erdumdrehung nicht ganz konstant ist. Momentan (Juni 2002) ist die Erde 32 Sekunden im Rückstand

Unicast - Hier: IP-Nutzung mit Hostverhältnis 1:1

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Quellen

Ein unter URLs angegebenes Datum gibt jeweils den letzten Besuch des Autors auf der Webseite an.

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Zeitdienste

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Quellen:Allgemeines zur Zeit Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig (PTB):

Wissenswertes zur Zeithttp://www.ptb.de/de/blickpunkt/_infoszurzeit.html09-06-2002

EU-Bericht über den Vorschlag für die Achte Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates zur Regelung der Sommerzeithttp://www2.europarl.eu.int/omk/sipade2?PUBREF=-//EP//TEXT+REPORT+A4-1996-0333+0+DOC+XML+V0//DE&L=DE&LEVEL=0&NAV=S&LSTDOC=Y10-06-2002

EU-Parlamentsentscheidung zur Sommerzeit vom 28.11.1996A.k.a.: Legislative Entschließung mit der Stellungnahme des Europäischen Parlaments zu dem Vorschlag für die achte Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates zur Regelung der Sommerzeit (KOM(96)0106 - C4-0252/96 - 96/0082(COD))http://www3.europarl.eu.int/omk/omnsapir.so/pv2?PRG=DOCPV&APP=PV2&LANGUE=DE&SDOCTA=4&TXTLST=1&POS=1&Type_Doc=RESOL&TPV=PROV&DATE=281196&PrgPrev=TYPEF@A4|PRG@QUERY|APP@PV2|FILE@BIBLIO96|NUMERO@333|YEAR@96|PLAGE@1&TYPEF=A4&NUMB=2&DATEF=96112809-06-2002

Zeitzonenhttp://www.timeanddate.com/worldclock/23-06-2002

PTB Braunschweig:Was ist eine Sekunde?http://www.ptb.de/de/blickpunkt/_infoszurzeit.html09-06-2002

NIST Time and Frequency Divisionhttp://www.boulder.nist.gov/timefreq/09-06-2002

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Zeitdienste

Simon Staiger

Quellen:Zeit und Computer eCE-thema/eCE-risk: Sommerzeit-Umstellung

Hinweise zur Korrektur der falschen Umstellung unter 95/NThttp://www.dbai.tuwien.ac.at/marchives/ece/0596.html09-06-2002

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Zeitdienste

Simon Staiger

Quellen: Zeitprotokolle und NTP-Distribution RFCs

RFC-867: Daytime Protocol RFC-868: Time ProtocolRFC-1305: Network Time Protocol (Version 3) Specification, Implementation RFC-2030: Simple Network Time Protocol (SNTP) Version 4 for IPv4, IPv6 and OSIAlle im Archiv der UP abrufbar: ftp://ftp.uni-potsdam.de/pub/docs/rfc/16-06-2002Übersicht der RFCs zu Zeitdiensten (Fa. Meinberg):http://www.ntp-zeit.de/timeserver/ntp-rfc.htm16-06-2002

David Mills:Network Time Protocol (NTP) - General OverviewNTP Architecture, Protocol and AlgorithmsTimekeeping in the interplanetary internethttp://www.eecis.udel.edu/~mills09-06-2002

HTML-Dokumentation NTP-Distribution 4.1.0 (In Distribution enthalten, Debian-Paket "ntp-docs")http://www.ntp.org/

Time Synchronization Server / NTP4 Distributionhttp://www.eecis.udel.edu/~ntp/index.html10-06-2002

Network Time Synchronization Projecthttp://www.eecis.udel.edu/~mills/ntp.htm23-06-2002

Usenet: news://comp.protocols.time.ntp (Allgemeiner Überblick Userprobleme ;)

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Zeitdienste

Simon Staiger

Quellen: Zeitprotokolle und NTP-Distribution contd.

David Deeths, Glenn Brunette:Sun Enterprise Engineering Blueprints: Using NTP to control and Synchronize System ClocksSerie von drei Artikeln vom Juli 2001http://www.sun.com/blueprints/0701/NTP.pdfhttp://www.sun.com/blueprints/0801/NTPpt2.pdfhttp://www.sun.com/blueprints/0901/NTPpt3.pdf16-06-2002

Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Referat Q.42:Zeitsynchronisation von Rechnern mit Hilfe des "Network Time Protocol" (NTP) http://www.ptb.de/de/org/4/43/433/_index.htm 09-06-2002

Informationen zu Zeitservern:http://www.ptb.de/de/blickpunkt/_infoszurzeit.htmlhttp://www.uni-potsdam.de/u/zeik/dienste/internet/timeserv.htmhttp://www.boulder.nist.gov/timefreq/service/time-servers.html10-06-2002

Fa. Meinberg:NTP - Network Time Protocolhttp://www.ntp-zeit.de/index.htm23-06-2002

Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB):Anbindung der Caesium-Atomuhr an die NTP-Serverhttp://www.ptb.de/de/blickpunkt/infoszurzeit/fragen/08.html09-06-2002

Securityfocus Online:Advisory: 20020508: Cisco Security Advisory: NTP Vulnerabilityhttp://online.securityfocus.com/advisories/410525.06.2002

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Zeitdienste

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Quellen: Linux

Manpages der Debian-Distribution 2.2r5 Michael Kofler:

Linux. Installation, Konfiguration, Anwendung4. Auflage 1999

Jochen Hein:Linux Companion for System Administrators1. Auflage 1999

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Zeitdienste

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Quellen: Solaris

Sun Enterprise Engineering Blueprints: siehe Quellen Zeitprotokolle und NTP-Distribution HTML-Dokumentation der NTP-Distribution: siehe Quellen Zeitprotokolle und NTP-Distribution

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Zeitdienste

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Quellen: Mac OS X

AppleCare Knowledge Base:Mac OS X: How to Set the Date and Time AutomaticallyArticle ID: 61273http://docs.info.apple.com/article2.html?artnum=61273&SaveKCWindowURL=http%3A%2F%2Fkbase.info.apple.com%2Fcgi-bin%2FWebObjects%2Fkbase.woa%2Fwa%2FSaveKCToHomePage&searchMode=Expert&kbhost=kbase.info.apple.com&showButton=false&randomValue=100&showSurvey=true&sessionID=anonymous|13201860123-06-2002

NIST Physics Laboratory, Time and Frequncy Division:Configuring Apple Macintoshes to use NIST Time Servershttp://www.boulder.nist.gov/timefreq/service/its.htm15-06-2002

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Zeitdienste

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Quellen: Windows

David A. Solomon, Mark. E. Russinovich:Inside Microsoft Windows 2000 (Microsoft Programming Series) (HTML-Version)Third Edition, Penguin Books Canada 2000

NIST Physics Laboratory, Time and Frequncy Division:Configuring Windows 2000 and Windows XP to use NIST Time Servershttp://www.boulder.nist.gov/timefreq/service/its.htm15-06-2002

Microsoft Knowledge Base D289689:Internetzeit ist nicht verfügbar, wenn ein Computer Domänenmitglied isthttp://support.microsoft.com/default.aspx?scid=http%3a%2f%2fwww.microsoft.com%2fIntlKB%2fGermany%2fsupport%2fkb%2fd289%2fd289689.htm16-06-2002

Microsoft Knowledge Base Q216734:Konfigurieren eines Zeitservers in Windowshttp://support.microsoft.com/default.aspx?scid=http%3a%2f%2fwww.microsoft.com%2fIntlKB%2fGermany%2fsupport%2fkb%2fd42%2fd42387.htm16-06-2002

Microsoft Knowledgebase:How to Configure an Authoritative Time Server in Windows 2000 (Q216734)http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;en-us;Q21673424-06-2002

Microsoft Knowledgebase:Using NET TIME for all Workstations and Servers (Q120944)http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;EN-US;q12094424-06-2002

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Zeitdienste

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Quellen: Windows contd.

Microsoft TechNet:net time unter Windows XP Professionalhttp://www.microsoft.com/technet/treeview/default.asp?url=/TechNet/prodtechnol/winxppro/proddocs/net_time.asp25-06-2002

Microsoft Knowledgebase:Synchronisieren der Uhrzeit mit dem Windows-Zeitdiensthttp://support.microsoft.com/default.aspx?scid=http%3a%2f%2fwww.microsoft.com%2fIntlKB%2fGermany%2fsupport%2fkb%2fd307%2fd307897.htm25-06-2002

AnalogX TimeSynchttp://www.analogx.com/contents/download/network/ats.htm09-06-2002

NISTime-32Bitftp://time-b.nist.gov/pub/daytime/nistime-32bit.exe10-06-2002

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Zeitdienste

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Quellen: Analysewerkzeuge HTML-Dokumentation NTP-Distribution: siehe Zeitprotokolle und NTP-Distribution Bytefusion Software:

http://www.bytefusion.com/09-06-2002

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Zeitdienste

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Quellen: Anhang

The official U.S. timehttp://www.time.gov/09-06-2002

Time Synchronization Softwarehttp://www.eecis.udel.edu/~ntp/software/software.html23-06-2002

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Bildnachweis

Titel: Archiv des Autors (Virtual Clocks)

Allgemeines zur Zeit: PTB, http://www.ptb.de (Atomuhr CS-2, Zeitzonen)

Zeit und Computer: DevGuy, http://www.devguy.com (WinCVS DST Bug)

NTP: Autor - http://sstaiger.de (NTP-Logo, Datenstrukturen); David Mills - http://www.eecis.udel.edu/~ntp/ (Foto David Mills)

NTP-Distribution: David Mills, http://www.eecis.udel.edu/~ntp/ (timeSync Logo); PTB, http://www.ptb.de (Anbindung Atomuhr)

Solaris: Sun, http://www.sun.com/software/solaris (Sun-Logo)

Mac OS X: Apple, http://www.apple.com/about/webbadges/ (MacOS-Logos); Sebastian H. Schenk, http://www.prince-of-java.de (Screenshots Mac OS X)

Linux: Larry Ewing, http://www.isc.tamu.edu/~lewing/linux/ (Tux); Debian Project, http://www.debian.org/ (Debian Logo und Schriftzug)

Windows: Microsoft, http://www.windows.com/windows, http://www.windows.com/windows2000 (Windows-Logos); AnalogX - http://www.analogx.com (AnalogX Logo); NIST, http://www.boulder.nist.gov (NIST-Logo)

Fragen?: David Mills, http://www.eecis.udel.edu/~mills/ntp/servers.htm, ursprünglich NBS Special Publication 432 (vergriffen) (ToneA)

Nicht näher bezeichnete Screenshots: Simon Staiger