Network Time Protocol (NTP)
Was ist NTP (Network Time Protocol)?
NTP, kurz für „Network Time Protocol“ (Netzwerkzeitprotokoll), ist ein Protokoll, mit dem die Uhren von Geräten in einem Netzwerk auf die korrekte Uhrzeit synchronisiert werden. Es arbeitet auf der Anwendungsschicht (Schicht 7) des OSI-Referenzmodells und ist in „RFC 1305“ der Internet Engineering Task Force (IETF) definiert.
Bei der Zeitsynchronisierung über NTP sendet ein NTP-Client eine Anfrage an einen NTP-Server. Als zugrunde liegendes Transportprotokoll wird UDP verwendet, wobei der Server den UDP-Port 123 nutzt. Der NTP-Server antwortet mit der koordinierten Weltzeit (UTC), einem Zeitstandard, der auf der von Cäsium-Atomuhren bestimmten internationalen Atomzeit basiert. Es gibt weitere Weltzeitreferenzen, etwa die aus der Rotationsgeschwindigkeit der Erde abgeleitete GMT (Greenwich Mean Time), doch UTC ist am weitesten verbreitet. Da es zwischen UTC und UT1 zu Abweichungen kommen kann, werden gelegentlich Schaltsekunden in UTC eingefügt, um die Zeit genauer an die Erdrotation anzupassen.
NTP-Server sind im Internet hierarchisch organisiert. Die NTP-Server der obersten Ebene werden als Stratum 1 bezeichnet; mit jeder darunterliegenden Ebene erhöht sich der numerische Stratum-Wert. NTP-Server synchronisieren ihre Uhren mit mehreren Servern höherer Ebenen. Stratum-1-Server beziehen ihre präzise Zeit von „Stratum 0“. Dazu gehören hochgenaue Zeitquellen wie GPS- und Atomuhren. Stratum-0-Zeitquellen erreichen eine Genauigkeit von weniger als einer Mikrosekunde (1/1.000.000 Sekunde) und sind direkt mit Stratum-1-Servern verbunden.
Da NTP Zeitdaten über Netzwerke überträgt, muss es Kommunikationsverzögerungen berücksichtigen, indem es diese misst und entsprechende Korrekturen vornimmt. NTP berechnet die Umlaufzeit der Kommunikation und gleicht damit Netzwerkverzögerungen aus. Dabei wird jedoch davon ausgegangen, dass die Verzögerungen in beide Richtungen symmetrisch sind. Unterscheiden sich die Verzögerungen auf dem Hin- und Rückweg, fließt die Hälfte dieser Differenz in die Fehlertoleranz ein.