DE60130622T2

DE60130622T2 - Verfahren und System zur Zeitsynchronisierung

Info

Publication number: DE60130622T2
Application number: DE60130622T
Authority: DE
Inventors: Bruno Gatineau Couillard
Original assignee: Chrysalis ITS Inc
Current assignee: Chrysalis ITS Inc
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2021-12-06
Also published as: EP1215559B1; DE60130622D1; EP1215559A3; ATE374394T1; US7023816B2; US20030123491A1; EP1215559A2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Zeitsynchronisation und insbesondere auf ein Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers einer Klient-Station über ein Kommunikationsnetzwerk mit einer unbekannten Übertragungszeit.
Hintergrund der Erfindung
Die meisten herkömmlichen Computersysteme unterhalten eine interne Zeituhr, um die Tageszeit nachzuverfolgen. Genaue Tageszeitmessungen sind bei einer großen Vielzahl von Anwendungen nötig, wie zum Beispiel bei der Verwaltung und der Nachverfolgung elektronischer Post, bei der Zeitsteuerung von Sicherungen von Daten auf einem Netzwerk, bei der Synchronisation von Kommunikationen zwischen Klients und Servern, bei dem Verwalten von Multimediatelekonferenzen und bei der Zuweisung einer korrekten Zeit für Dokumente oder Transaktionen. Da die interne Uhr nicht ganz genau ist, weicht im Laufe der Zeit die von der internen Uhr unterhaltene interne Zeit von der externen Zeit ab, mit der die interne Uhr zuvor synchronisiert war. Diese Zeitdivergenz wird manchmal auch als "Uhrendrift" bezeichnet. Typischerweise driftet die Zeit der Uhr von der Zeit als eine lineare Funktion der seit der Synchronisation verstrichenen Zeit weg. Um zu verhindern, dass die Uhrendrift zu groß wird, wird die interne Uhr von Zeit zu Zeit mit der externen Referenzzeit erneut synchronisiert. Es gibt Zeitdienste, die unter der Verwendung einer "Atomuhr" genaue Zeitinformationen liefern. Ein weit bekannter Zeitdienst ist WWV, der ein Universal Time Signal (universelles Zeitsignal) aussendet. Verschiedene Lösungen wurden zum Synchronisieren der Zeituhr eines Computersystems vorgeschlagen. Ein einfaches Verfahren besteht darin, dass der Benutzer des Computersystems die Uhr immer dann manuell nachstellt, wenn die Uhr gedriftet zu sein scheint. Dieses Verfahren ist jedoch sowohl für den Benutzer umständlich als auch anfällig gegenüber eigenen Ungenauigkeiten.
Außerdem führen Zeitquellen, wie zum Beispiel WWV, von Zeit zu Zeit "Schaltsekunden" ein, um ihre Zeit mit den Bewegungen des Planeten Erde zu synchronisieren. Um zu verhindern, dass sich ein Fehler aufgrund der Drift und aufgrund von Schaltsekunden ansammelt, ist es besonders wünschenswert, die interne Uhr eines Computersystems mit der externen Referenzzeit automatisch ohne Eingreifen eines Benutzers oder Netzwerkadministrators zu synchronisieren.
Einige Verfahren des Standes der Technik zum Synchronisieren der internen Uhr verwenden ein Laufzeitverfahren, bei dem ein Computersystem eine Synchronisationsanforderung an einen Zeitdienst sendet und der Zeitdienst durch Senden einer Synchronisationsnachricht antwortet. Die Ungenauigkeit der an ein Computersystem gelieferten Zeit steht in direktem Verhältnis zur insgesamt für die Umlaufsequenz von Nachrichten verstrichenen Zeit. Deshalb ist die Präzision, mit der die Uhrensynchronisation erzielt werden kann, durch die Zeit eingeschränkt, die von der Umlaufsequenz benötigt wird.
Ein bestimmter Typ der Umlaufsynchronisation, der als probabilistische Uhrensynchronisation (Probabilistic Clock Synchronization) bezeichnet wird, wurde zum Synchronisieren interner Zeiten von Computersystemen mit einer Referenzzeit von einer externen Quelle über ein Kommunikationsnetzwerk verwendet. Das Verfahren ist in Christian "Probabilistic Clock Synchronization", IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 31, Nr. 2 (Juli 1988), Seite 91, beschrieben. Die grundlegende Umlaufsequenz funktioniert wie folgt: Eine Klient-Station sendet eine Synchronisationsanforderung zu einer Zeit t gemäß ihrer eigenen Uhr. Ein Zeit-Server antwortet mit einer Nachricht, die eine Zeit T gemäß dem Zeitgeber des Servers gibt. Die Klient-Station empfängt die Antwort zu einer Zeit t'. Auf diese Weise wird festgelegt, dass die Zeit des Servers T irgendwo in das Zeitintervall zwischen den Zeiten t und t' der Klient-Station fällt. Vorzugsweise wird T mit dem Mittelpunkt des Intervalles zwischen t und t' synchronisiert. Auf diese Weise hat die Präzision der Synchronisation der Clientstation eine Genauigkeit von (t' – t)/2. Wenn die erzielte Präzision für nicht gut genug erachtet wird, wird die Umlaufnachrichtenaustauschsequenz wiederholt. Dieses Verfahren liefert ein Mittel zur Berücksichtigung der Umlaufzeit und daher zum Verringern des Fehlers, der aufgrund der Übertragung auftritt. Dieses Verfahren erfordert jedoch einen beträchtlichen Verarbeitungsaufwand in Echtzeit.
Eine verbesserte Version des Verfahrens von "Christian" ist von Cheung et al. im US-Patent Nr. 5,535,217 , erteilt am 9. Juli 1996, offenbart. Eine erhöhte Präzision wird dadurch erzielt, dass auf der Grundlage eines Schnittes zwischen Präzisionsintervallen der Zeit der Klient-Station und der Zeit des Zeitservers ein neuer Präzisionsbereich für die synchronisierte Zeit berechnet wird. Leider erfordert auch dieses Verfahren einen beträchtlichen Verarbeitungsaufwand in Echtzeit. Ferner bestimmen beide Verfahren die Zeit, die zum Übertragen einer Nachricht vom Zeitserver an die Klient-Station verstrichen ist, als die Hälfte der Umlaufzeit.
Im US-Patent Nr. 6,023,769 , erteilt am 8. Februar 2000, offenbart Gonzalez ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Synchronisieren einer ungenauen Zeituhr, die von einem Computersystem unterhalten wird, bei dem eine erste Zeitmessung von einem lokalen Zeitdienst mit einer Präzision erhalten wird, die größer als die der Uhr ist, und eine zweite Zeitmessung von einem entfernten Zeitserver mit einer Präzision erhalten wird, die größer als die der Uhr ist. Die zweite Zeitmessung vom Zeitserver wird hinsichtlich Verzögerungen im Zusammenhang mit der Übertragung über das Netzwerk unter der Verwendung der ersten Zeitmessung vom lokalen Zeitdienst korrigiert. Dieses Verfahren kann zwar eine genauere Schätzung der Zeit geben, die zum Übertragen einer Nachricht vom entfernten Zeitserver an die Klient-Station verstrichen ist, es erfordert jedoch, dass Nachrichten zwischen der Klient-Station und dem lokalen Zeitdienst mit einer bekannten Übertragungszeit oder einer Zeit übertragen werden, die kürzer als der Präzisionsfehler des lokalen Zeitdienstes ist.
Ferner bietet keines dieser Verfahren ein Mittel zum Verhindern einer Verfälschung von Nachrichten, zum Beispiel indem Nachrichten von einer dritten unautorisierten Partei absichtlich verzögert werden.
Das US-Patent Nr. 5,450,394 offenbart ein Verfahren zum Messen von Verzögerungsparametern zwischen Knoten A und B in einem Telekommunikationsnetzwerk, wobei jeder Knoten eine Uhr hat. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Knoten A sendet an Knoten B einen eine Messzelle enthaltenden Zeitstempelwert T1, der die Zeit, in der die Messzelle gesendet wird, gemäß der Uhr bei Knoten A angibt, und Knoten B sendet im Ansprechen auf die Messzelle an den Knoten A einen eine Berichtsmesszelle enthaltenden Zeitstempelwert T3 und einen Verzögerungsdifferenzwert Td, wobei Td = T2 – T1, und T2 und T3 die Zeit ist, zu der die Messzelle am Knoten B empfangen wird, bzw. die Zeit ist, zu der die Berichtsmesszelle vom Knoten B gemäß der beim Knoten B befindlichen Uhr gesendet wird. Das Verfahren weist ferner die folgenden Schritte auf: Knoten A empfängt die Berichtsmesszelle bei Zeit T4 gemäß der Uhr beim Knoten A, und es werden Verzögerungsparameter unter der Verwendung von T1, T3, T4 und Td erhalten. Mit anderen Worten ist das US-Patent Nr. 5,450,394 gerichtet auf das Messen der Übertragungsverzögerung über ein Telekommunikationsnetzwerk, wie zum Beispiel eines, das ATMs verbindet. Außerdem erfordert es, dass der Prozessor am empfangenden Ende eines Paketes dieses Paket unmittelbar verarbeitet, um zu verhindern, dass die Messung der Übertragungsverzögerung durch zusätzliche Zeit verfälscht wird, die das Paket auf seine Verarbeitung wartet. Zusätzlich gibt das US-Patent Nr. 5,450,394 an, dass die Übertragungsverzögerung zwischen zwei Knoten in jeder Richtung als konstant anzunehmen ist.
CHRISTIAN F. ET AL: "Probabilistic internal clock synchronization" RELIABLE DISTRIBUTED SYSTEMS, 1994, PROCEEDINGS, 13^TH SYMPOSIUM ON DANA POINT, CA, USA 25. -27. Oktober 1994, LOS ALAMITOS, CA, USA, IEEE COMPUT. SOC, 25. Oktober 1994 (1994-10-25), Seiten 22–31, XP010100411, ISBN: 0-8186-6575-0) offenbart eine "interne Uhrensynchronisation", bei der es sich um die Synchronisation der Uhren verschiedener Knoten auf einem einzigen Netzwerk miteinander und nicht mit einem externen Zeitserver handelt. Jeder Knoten in einem Netzwerk hat einen "Zeitserver"-Prozess, der mit dem "Zeitserver"-Prozess der anderen Knoten kommuniziert, um alle ihre Uhren zu synchronisieren. Über einen Prozess, der als vorübergehende entfernte Uhrenmessung bezeichnet wird, wird für das Fehlschlagen des Lesens der Uhr eines anderen Knotens ein Ausgleich geschaffen, indem das Lesen der Uhr jedes anderen Knotens mit einem Minimum an Kommunikation gestattet wird.
(MILLS D.L.: "INTERNET TIME SYNCHRONISATION: THE NETWORK TIME PROTOCOL" ("Internet-Zeitsynchronisation: Das Netzwerkzeitprotokoll"), NETWORK WORKING GROUP REQUEST FOR COMMENTS, Nr. 1129, Oktober 1989 (1989-10), Seiten III, 1–27, XP002970985) offenbart im Einzelnen das Network Time Protocol (NTP). Das NTP ist zum Funktionieren mit einer Hierarchie von Zeitservern konzipiert, die die Zeit untereinander sowie auch mit Klients, die keine Zeitserver sind, synchronisieren.
(PERRIG, A ET AL.: "Efficient authentication and signing of multicast streams over lossy channels" ("Effiziente Authentifizierung und Signierung von Multicast-Strömen über verlustbehaftete Kanäle") SECURITY AND PRIVACY, 2000, S&P 2000, PROCEEDINGS, 2000 IEEE SYMPOSIUM ON BERKELEY, CA, USA, 14.-17. Mai 2000, LOS ALAMITOS, CA, USAJEEE COMPUT. SOC., US, 14. Mai 2000 (2000-05-14), Seiten 56–73, XP010501 126 ISBN: 0-7695-0665-8) offenbart ein sehr einfaches Zeitsynchronisationsprotokoll. Dieses Protokoll erzielt lediglich eine Art der Synchronisation, die von den Autoren als "Lose anfängliche Zeitsynchronisation" bezeichnet wird, da sie sich lediglich auf ein Paket in jeder Richtung verlässt und versucht, die maximal mögliche Verzögerung in jeder Richtung der Umlaufübertragung zu bestimmen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers einer Klient-Station vorzusehen, das den Fehler aufgrund der Umlaufverzögerung wesentlich verringert.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers einer Klient-Station vorzusehen, das die Echtzeitverarbeitung sowohl beim Zeitserver als auch bei der Klient-Station wesentlich verringert.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers einer Klient-Station vorzusehen, das die Gefahr einer Verfälschung durch eine unautorisierte dritte Partei wesentlich verringert.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers einer Klient-Station vorgesehen, das im unabhängigen Anspruch 1 definiert ist.
Erfindungsgemäß ist ferner ein System zum Synchronisieren eines Zeitgebers einer Klient-Station über ein Kommunikationsnetzwerk vorgesehen, das im unabhängigen Anspruch 19 definiert ist.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den entsprechenden abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
1a eine schematische Darstellung einer Klient-Station, die über ein Kommunikationsnetzwerk mit einem Zeitserver verbunden ist, gemäß der vorliegenden Erfindung;
1b ein vereinfachtes Fließdiagramm eines Verfahrens zum Synchronisieren eines Zeitgebers einer Klient-Station gemäß der vorliegenden Erfindung;
1c ein Zeitdiagramm, das eine Zeitsteuerung der Vielzahl von Impulsen gemäß dem offenbarten Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers veranschaulicht;
2a eine schematische Darstellung einer Vielzahl von Klient-Stationen, die über ein Kommunikationsnetz mit einem Zeitserver verbunden sind;
2b ein vereinfachtes Fließdiagramm einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zum Synchronisieren eines Zeitgebers einer Klient-Station gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ein vereinfachtes Fließdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Synchronisieren eines Zeitgebers einer Klient-Station gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 ein vereinfachtes Fließdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Synchronisieren eines Zeitgebers einer Klient-Station gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 ein vereinfachtes Fließdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Synchronisieren eines Zeitgebers einer Klient-Station gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ein vereinfachtes Fließdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Synchronisieren eines Zeitgebers einer Klient-Station gemäß der vorliegenden Erfindung;
7a ein vereinfachtes Fließdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen von Daten, die eine Zeitkorrektur angeben, gemäß der vorliegenden Erfindung;
7b ein vereinfachtes Fließdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Bestimmen von Daten, die eine Zeitkorrektur angeben, gemäß der vorliegenden Erfindung;
7c ein vereinfachtes Fließdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Bestimmen von Daten, die eine Zeitkorrektur angeben, gemäß der vorliegenden Erfindung;
7d ein Zeitdiagramm, das die Auswertung der Zeitsteuerung der Vielzahl von Impulsen gemäß dem in 7c gezeigten Verfahren veranschaulicht;
7e ein vereinfachtes Fließdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Bestimmen von Daten, die eine Zeitkorrektur angeben, gemäß der vorliegenden Erfindung;
7f ein Zeitdiagramm, das die Auswertung der Zeitsteuerung der Vielzahl von Impulsen gemäß dem in 7e gezeigten Verfahren veranschaulicht; und
7g ein vereinfachtes Fließdiagramm noch eines weiteren Verfahrens zum Bestimmen von Daten, die eine Zeitkorrektur angeben, gemäß der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In den 1a und 1b ist ein Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers 4 einer Klient-Station 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Klient-Station 1 des Systems 10 ist über ein Kommunikationsnetzwerk 2, wie zum Beispiel das Internet, mit dem Zeitserver 3 verbunden. Der Zeitserver 3 sendet eine Vielzahl digitaler Signale (die hiernach einfach als "Pakete" bezeichnet werden), von denen jedes m Bits enthält, zu vorbestimmten Zeiten über das Kommunikationsnetzwerk 2 an die Klient-Station 1, was in 1b als Schritt 101 gezeigt ist. Vorzugsweise umfasst jedes Paket eine Identifikation, zum Beispiel die Nummer des Pakets, und eine Identifikation des Zeitservers 3 in der Form mindestens einer Zufallszahl. Nach dem Empfang 102 eines jeden der Pakete bei der Klient-Station 1 wird eine Zeit, die eine lokale Empfangszeit des jeweiligen Pakets angibt, bestimmt und werden Zeitdaten in Abhängigkeit hiervon gespeichert 104. Die Pakete werden dann über das Kommunikationsnetzwerk 2 an den Zeitserver 3 zurückgeschickt 106, wobei nach dem Empfang 107 eine Zeit, die eine lokale Empfangszeit eines jeden der Vielzahl von Paketen angibt, bestimmt wird 109. 1c zeigt eine Verteilung der Pakete über einer Zeitachse für die Schritte 102, 106 bzw. 107, die durch I, II bzw. III angegeben sind. Zu einer vorbestimmten Zeit t sendet der Server n Pakete 5, so dass die Zeitintervalle Δt zwischen aufeinanderfolgenden Paketen dieselben sind, wie im Diagramm I gezeigt. Wie für einen Fachmann selbstverständlich ist, werden dieselben Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Paketen bevorzugt, sind für die Erfindung jedoch nicht notwendig. Das Diagramm II zeigt die Verteilung der n Pakete 5 nach dem Empfang bei der Klient-Station 1 in Abhängigkeit von der lokalen Zeitachse t'. Aufgrund von Zufallsvariationen der Übertragungsgeschwindigkeit eines jeden der Pakete unterscheiden sich dann die Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Paketen, wie durch Δt', Δt'', Δt''', ... angegeben. Im Diagramm III ist die Verteilung der n Pakete 5 nach dem Empfang beim Zeitserver 3 in Abhängigkeit von einer lokalen Zeitachse t veranschaulicht. Das erste Paket trifft zu einer Zeit t' ein, was die vorbestimmte Zeit t plus eine Umlaufzeit für das erste Paket ist. Zeitdifferenzen zwischen aufeinanderfolgenden Paketen, die beim Zeitserver eintreffen, sind wieder verschieden und unterscheiden sich auch von den entsprechenden Zeitdifferenzen im Diagramm II, wie durch Δt*, Δt**, Δt***, ... angegeben. Variationen in den Umlaufzeiten der n Pakete liefern nützliche Informationen über das Netzwerkverhalten während der Übertragung, wie zum Beispiel zufällige Variationen der Übertragungsgeschwindigkeiten oder eine Verlangsamung des Kommunikationsnetzwerks 2, wenn die Anzahl n der Pakete genügend groß (zum Beispiel n = 100) ist.
In Schritt 111 werden die Pakete analysiert, um Daten in Abhängigkeit von der Umlaufverzögerung und Variationen in den Abständen zwischen aufeinanderfolgenden Paketen festzustellen. Die Daten werden dann mit Schwellenwerten verglichen 113, und wenn die Daten innerhalb der Schwellenwerte liegen, wird der Prozess der Zeitkorrektur fortgeführt. In Schritt 117 werden eine Zeitkorrektur angebende Daten bestimmt und wird ein Signal, das die eine Zeitkorrektur angebenden Daten enthält, vom Zeitserver 3 an die Klient-Station 1 geschickt, wie bei Schritt 119 gezeigt. Verfahren zum Bestimmen der Daten der Zeitkorrektur gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Einzelnen später noch beschrieben. Nach dem Empfang 120 des Signals, das die eine Zeitkorrektur angebenden Daten enthält, wird der Zeitgeber 4 der Klient-Station 1 entsprechend synchronisiert 122.
Wenn die Daten in Schritt 113 nicht innerhalb der Schwellenwerte liegen, werden die Schritte 101–113 wiederholt oder wird eine Fehleranzeige gesendet 115, die einen Benutzer der Klient-Station 1 oder einen Netzwerkadministrator benachrichtigt. Vorzugsweise werden die Schwellenwerte unter der Verwendung einer statistischen Auswertung der Umlaufverzögerungen innerhalb des Netzwerks bestimmt. Dies ermöglicht eine Erfassung von Unregelmäßigkeiten im Kommunikationsnetzwerk, wie zum Beispiel technischer Probleme oder einen Angriff eines "Man in the Middle", der die Übertragung der Pakete verzögert.
Die Schritte 101–109 des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Echtzeit durchgeführt. Diese Schritte erfordern keine große Verarbeitung und können von einem Prozessor leicht parallel zu anderen Aufgaben durchgeführt werden. Die komplizierteren Schritte 111 bis 117 können zu jeder beliebigen Zeit durchgeführt werden, zum Beispiel, wenn die Arbeitslast eines Prozessors verringert ist. Daher erübrigt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Notwendigkeit für eine große Verarbeitungskapazität des Zeitservers 3 im Vergleich zum Stand der Technik.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sendet 201 der Zeitserver 3 eine Vielzahl von Paketen an alle Knoten eines Kommunikationsnetzwerk 2, wie in den 2a und 2b gezeigt. Nicht antwortende Knoten sind in 2a mit Kreisen angegeben. Antwortende Klient-Stationen 1a bis 1d hängen 202 zum Beispiel an mindestens eines der Pakete einen Authentifikator an, der die Klient-Station identifiziert, bevor sie sie an den Zeitserver 3 zurückschicken. Der Zeitserver 3 entnimmt jedem der Vielzahl der von den Klient-Stationen 1a bis 1d empfangenen Pakete in Schritt 203 die Authentifikation, um jede antwortende Klient-Station zu identifizieren, bevor er die Pakete weiter entsprechend verarbeitet. Ein Signal, das die eine Zeitkorrektur angebenden Daten enthält, wird dann an jede identifizierte Klient-Station gesendet 219. Dieses Verfahren verringert ferner die Arbeitsbelastung des Prozessors des Zeitservers 3 durch Senden lediglich einer Vielzahl von Paketen zum Synchronisieren einer Vielzahl von Klients 1a bis 1d.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Jedes der Vielzahl von Paketen, das vom Zeitserver gesendet wurde 301, umfasst eine manipulationssichere Identifikation des Zeitservers 3. Zum Beispiel enthält eine manipulationssichere Identifikation eine Zufallszahl oder eine signierte Identifikation, die für einen Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich ist. Die Klient-Station vergleicht die Identifikation mit einer Referenz 302, und wenn der Zeitserver 3 identifiziert ist, schickt er die Pakete 106 zurück. Wenn der Zeitserver nicht identifiziert werden kann, wird der Synchronisationsprozess von der Klient-Station gestoppt. Wahlweise sendet die Klient-Station 1 ein Warnsignal 306 an den Zeitserver 3 oder einen Netzwerkadministrator, wenn die Serveridentifikation fehlschlägt. Der Zeitserver 3 vergleicht seinerseits die Identifikation mit einer Referenz in Schritt 307 und fährt mit dem Synchronisationsprozess fort, wenn die Pakete als solche identifiziert wurden 309, die vom Zeitserver 3 gesendet wurden. Wenn die Pakete vom Zeitserver 3 nicht identifiziert werden können 309, wird wahlweise der Synchronisationsprozess mit Schritt 301 wiederholt und/oder kann der Zeitserver eine Warnnachricht 311 senden. Deshalb steigert das Verfahren wesentlich die Sicherheit, indem sie ein Mittel zum zuverlässigen Erkennen bereitstellt, ob die Pakete durch eine unautorisierte dritte Partei verfälscht wurden.
Die Sicherheit wird ferner dadurch gesteigert, dass die eine Zeitkorrektur angebenden Daten sicher signiert werden, wie in Schritt 401 von 4 gezeigt. Die Klient-Station 3 vergleicht die Signatur mit einer Referenz 402 und synchronisiert ihren Zeitgeber 4 nur, nachdem der Vergleich ein Übereinstimmung anzeigt 404. Verfahren zum sicheren Signieren der Daten, zum Beispiel Verschlüsselungsalgorithmen, sind auf diesem Gebiet bekannt.
5 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Schritt 502 wird jedes Paket bei der Klient-Station mit Daten zeitgestempelt, die eine lokale Empfangszeit des Pakets bei der Klient-Station angeben. Dieses Verfahren stellt dem Zeitserver 3 wertvolle Informationen zur Verfügung, die dort für eine genauere Schätzung einer Übertragungszeit extrahiert werden 503, die ein Paket zum Zurücklegen des Weges vom Zeitserver 3 zum Klient 1 benötigt, wodurch die Genauigkeit der Synchronisation gesteigert wird. Das Verfahren zum Bestimmen der Übertragungszeit gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden erörtert.
6 veranschaulicht ein weiteres Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers 4 einer Klient-Station 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Klient-Station 1 sendet 601 eine Vielzahl von Paketen, jedes zu einer vorbestimmten Zeit über das Kommunikationsnetzwerk 2 an den Zeitserver 3. Nach dem Empfang 602 der Pakete bestimmt 604 der Zeitserver 3 Daten, die eine korrekte Empfangszeit eines jeden der Vielzahl der Pakete angibt, und zeitstempelt 606 ein jedes der Pakete mit den die korrekte Empfangszeit des Pakets angebenden Daten. Die zeitgestempelten Pakete werden dann über das Kommunikationsnetzwerk 2 an die Klient-Station 1 zurückgeschickt 608. Nach dem Empfang 609 der Pakete bestimmt 611 die Klient-Station 1 Daten, die eine lokale Empfangszeit angeben, für jedes der Vielzahl von Paketen. Im Schritt 613 werden die Pakete analysiert, um Daten in Abhängigkeit von der Umlaufverzögerung und Variationen in den Abständen zwischen aufeinanderfolgenden Paketen festzustellen. Diese Daten werden dann mit Grenzwerten 615 verglichen, und wenn die Daten innerhalb der Grenzwerte liegen, werden eine Korrekturzeit angebende Daten bestimmt 617. In Schritt 619 wird der Zeitgeber 4 der Klient-Station 1 gemäß den eine Korrekturzeit angebenden Daten synchronisiert.
Dieses Verfahren erfordert nur minimale Verarbeitungskapazitäten beim Zeitserver 3, da alle Schritte, welche die Datenauswertung betreffen, von der Klient-Station durchgeführt werden. Ferner müssen nur die Schritte 601 bis 611 in Echtzeit durchgeführt werden, wodurch die komplizierten Schritte der Datenauswertung, die Schritte 613 bis 619, für Zeiten der minimalen Arbeitslast der Klient-Station 1 bleiben.
Wie für einen Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich, sind alle anhand der 3, 4 und 5 erörterten Ausführungsformen auch auf dieses erfindungsgemäße Verfahren anwendbar, sowie die folgenden Ausführungsformen zur Bestimmung der eine Zeitkorrektur angebenden Daten.
Im Folgenden werden verschiedene erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen eine Zeitkorrektur angebender Daten, die in Schritt 117 verwendet werden, beschrieben.
Ein erstes einfaches Verfahren zum Bestimmen eine Zeitkorrektur angebender Daten ist in 7a veranschaulicht. Ein Umlaufzeitverzögerungswert für jedes der Vielzahl von Paketen wird bestimmt als Differenz zwischen der Zeit, zu der jedes Paket beim Zeitserver 3 empfangen wurde, und der vorbestimmten Zeit, zu der jedes Paket vom Zeitserver 3 gesendet wurde. Ein minimaler Umlaufverzögerungswert wird unter den Umlaufverzögerungswerten für jedes der Vielzahl von Paketen bestimmt. Eine korrekte Zeit angebende Daten werden dann berechnet, indem die Hälfte des minimalen Umlaufverzögerungswerts zur vorbestimmten Zeit addiert wird, zu der das Paket, das den minimalen Umlaufverzögerungswert hat, vom Server gesendet wurde.
7b zeigt eine verbesserte Ausführungsform des vorhergehenden Verfahrens, die bevorzugt wird, wenn die Umlaufverzögerungen der Pakete beträchtlich variieren. Hier wird eine Interpolation angewendet, die mindestens zwei Umlaufverzögerungswerte verwendet, um einen genaueren minimalen Umlaufverzögerungswert zu bestimmen. In einem zusätzlichen Schritt wird eine vorbestimmte Zeit, die dem interpolierten minimalen Umlaufverzögerungswert entspricht, berechnet. Eine korrekte Zeit angebende Daten werden dann dadurch berechnet, dass die Hälfte des interpolierten minimalen Umlaufverzögerungswerts zur interpolierten vorbestimmten Zeit hinzugezählt wird.
Die Annahme, dass die Übertragungszeit eines Pakets vom Zeitserver 3 zur Klient-Station 1 die Hälfte der Umlaufzeit des Paketes ist, berücksichtigt nicht Variationen der Übertragungsgeschwindigkeit zwischen der Übertragung an die Klient-Station 1 und der Übertragung an den Zeitserver 3. Daher kann die Verwendung dieses Verfahrens zu ziemlich ungenauen Zeitkorrekturen führen.
Genauere Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Berechnen der Übertragungszeit der Pakete vom Zeitserver 3 an die Klient-Station 1 werden im Folgenden beschrieben. Trotz der Tatsache, dass die folgenden Verfahren hinsichtlich der Bestimmung einer Zeitkorrektur komplizierter sind, erfordern sie doch nicht wesentlich mehr Verarbeitungskapazitäten. Die meisten Schritte erfordern keine Verarbeitung in Echtzeit und werden in einem beliebigen verfügbaren Zeitschlitz abgearbeitet.
Bezug nehmend auf die 7c und 7d wird ein genaueres Verfahren zum Berechnen der Übertragungszeit der Pakete vom Zeitserver 3 an die Klient-Station 1 gezeigt. 7c veranschaulicht die Verarbeitungsschritte des Verfahrens. 7d zeigt Zeitdiagramme für die Impulse, die vom Zeitserver gesendet I und von der Klient-Station empfangen II werden. Zuerst wird der Umlaufverzögerungswert für das erste Paket der Vielzahl von Paketen bestimmt. Eine erste Zeitdifferenz 750 zwischen dem ersten Paket und einem folgenden Paket wird für jedes der folgenden Pakete zu der Zeit bestimmt, zu der die Pakete vom Zeitserver 3 gesendet wurden (in 7d für das vierte Paket gezeigt). Im nächsten Schritt wird eine zweite Zeitdifferenz 752 zwischen dem ersten Paket und einem folgenden Paket für jedes der folgenden Pakete zur lokalen Zeit bestimmt, zu der die Pakete bei der Klient-Station 1 empfangen wurden (in 7d für das vierte Paket gezeigt).
Ein Subtrahieren der zweiten Zeitdifferenz 752 von der ersten Zeitdifferenz 750 für jedes Paket liefert eine dritte Zeitdifferenz 754 für jedes Paket. Ein positiver Wert für die dritte Zeitdifferenz zeigt an, dass das entsprechende Paket den Weg vom Zeitserver 3 zur Klient-Station 1 schneller als das erste Paket zurückgelegt hat. Demgemäß zeigt ein negativer Wert eine langsamere Übertragung an. Deshalb wird ein Paket, das eine minimale Übertragungszeit vom Zeitserver 3 an die Klient-Station 1 hat, dadurch angezeigt, dass es die maximale dritte Zeitdifferenz hat. Die angenommene Übertragungszeit des ersten Pakets, die die Hälfte ihrer Umlaufzeit beträgt, wird dann durch Subtrahieren der maximalen dritten Zeitdifferenz von der Hälfte des Umlaufverzögerungswerts des ersten Pakets korrigiert, was eine minimale Übertragungszeit des entsprechenden Pakets zum Ergebnis hat. Eine korrekte Zeit angebende Daten werden dann dadurch berechnet, dass die minimale Übertragungszeit zur vorbestimmten Zeit des entsprechenden Pakets hinzugezählt wird.
Die Genauigkeit des obigen Verfahrens wird ferner verbessert, indem ein minimaler Umlaufverzögerungswert und ein entsprechendes Paket anstelle des ersten Pakets für die Annahme bestimmt werden, dass die Übertragungszeit vom Zeitserver 3 zur Klient-Station 1 die Hälfte des Umlaufverzögerungswerts beträgt, der dann korrigiert wird. Dieses verbesserte Verfahren ist in den 7e und 7f gezeigt. Es unterscheidet sich vom oben angegebenen Verfahren dadurch, dass der Schritt zum Bestimmen eines minimalen Umlaufverzögerungswerts und eines entsprechenden Pakets enthalten ist. Dann werden die erste und die zweite Zeitdifferenz zwischen dem Paket mit dem minimalen Umlaufverzögerungswert und jedem der anderen Pakete aus der Vielzahl der Pakete bestimmt. 7f zeigt Zeitdiagramme für erste Zeitdifferenzen 760 und 770, wobei k das Paket mit der minimalen Umlaufverzögerung und k – 2 ein Paket ist, das vor dem k-ten Paket gesendet wurde und k + 2 ein Paket ist, das nach dem k-ten Paket gesendet wurde. Zeitdifferenzen von Paketen, die vor dem k-ten Paket gesendet wurden, haben einen negativen Wert. Analog dazu sind in 7f zweite Zeitdifferenzen 762 und 772 und dritte Zeitdifferenzen 764 und 774 gezeigt. Wie oben beschrieben, wird das Paket, das eine minimale Übertragungszeit vom Zeitserver 3 an die Klient-Station 1 hat, durch die maximale dritte Zeitdifferenz angezeigt. Eine minimale Übertragungszeit vom Zeitserver 3 an die Klient-Station 1 wird dann dadurch bestimmt, dass die maximale dritte Zeitdifferenz von der Hälfte des Umlaufsverzögerungswerts des Pakets mit der minimalen Umlaufverzögerung abgezogen wird. Eine korrekte Zeit angebende Daten werden dann dadurch berechnet, dass die minimale Übertragungszeit zur vorbestimmten Zeit des entsprechenden Pakets hinzugezählt wird.
Wenn bekannt ist, dass eine lokale Zeit einer Klient-Station 1 innerhalb bekannter Fehlergrenzen ist, wobei der Fehler vorzugsweise kleiner als die Hälfte des Umlaufverzögerungswerts ist, kann das in 7g dargestellte erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden. Eine Übertragungszeit für jedes der Vielzahl von Paketen vom Zeitserver an die Klient-Station wird als die Differenz zwischen der vorbestimmten Zeit, zu der das Paket vom Server gesendet wurde, und der lokalen Zeit, zu der das Paket bei der Klient-Station empfangen wurde, bestimmt. Vorzugsweise wird eine minimale Übertragungszeit bestimmt und zur vorbestimmten Zeit des entsprechenden Pakets hinzugezählt, um eine korrekte Zeit angebende Daten zu erhalten. Wahlweise werden zwei minimale Übertragungszeiten auf der Grundlage der Zeit, die ein Paket zum Zurücklegen des Wegs vom Server zu einem Klient benötigt – auf der Grundlage zweier unterschiedlicher Zeitquellen – sowie einer Zeit, die ein Paket zum Zurücklegen des Wegs zurück zum Server benötigt, bestimmt. Die zwei minimalen Übertragungszeiten werden dann mit den Paketankunftszeiten verwendet, um zur Synchronisation des Klient-Systems eine korrekte Zeit angebende Daten zu bestimmen.
Die Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers einer Klient-Station gemäß der vorliegenden Erfindung sind gegenüber dem Stand der Technik höchst vorteilhaft. Ein Übertragen einer Vielzahl von Paketen und eine Auswertung der Übertragung der Vielzahl von Paketen steigert die Genauigkeit wesentlich, wenn eine genügend große Anzahl von Paketen mit vorbestimmten Abständen zwischen ihnen verwendet wird. Ferner wird dadurch eine statistische Auswertung der Übertragung über das Netzwerk ermöglicht, um Unregelmäßigkeiten, wie zum Beispiel technische Probleme oder Einflussnahme auf die Pakete durch eine unautorisierte dritte Partei zu erkennen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahren liegt in der Verringerung der erforderlichen Echtzeitverarbeitung, da nur die Schritte des Übertragens der Vielzahl von Paketen und des Bestimmens einer Empfangszeit der Pakete in Echtzeit durchgeführt zu werden brauchen. Diese Schritte erfordern nicht viel Verarbeitung und können parallel zu anderen Aufgaben durchgeführt werden.
Die oben offenbarten Verfahren können leicht zum Beispiel in dem in 1a gezeigten System als ein Softwarepaket zur Ausführung auf den Prozessoren 7 und 9 der Klient-Station 1 bzw. des Zeitservers 3 umgesetzt werden. Die Software kann auf einer CD-ROM oder über das Kommunikationsnetzwerk 2 verteilt werden. Alternativ dazu werden Prozessoren 11 und 13 zum Synchronisieren des Zeitgebers 4 als Peripheriegeräte an die Klient-Station 1 bzw. den Zeitserver 3 angeschlossen.

Claims

Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1), das folgende Schritte aufweist: a) Senden (101) einer Vielzahl von Paketen, wobei jedes Paket von einem Zeit-Server (3) zu der Klient-Station (1) über ein Kommunikationsnetzwerk (2) zu einer vorgegebenen Zeit gesendet wird, der einen vorgegebenen zeitlichen Abstand von anderen Paketen aufweist; b) Empfangen (102) der Vielzahl von Paketen bei der Klient-Station (1); c) Bestimmen einer Zeit, die eine lokale Zeit des Empfangs eines jeden Pakets aus der Vielzahl der Pakete bei der Klient-Station (1) angibt, und Speichern (104) der Zeitdaten in Abhängigkeit hiervon; d) Zurückschicken (106) der Vielzahl der Pakete zu dem Zeit-Server (3) über das Kommunikationsnetzwerk (2); e) Bestimmen (109) einer Zeit, die eine lokale Zeit des Empfangs (107) eines jeden Pakets aus der Vielzahl der Pakete bei dem Zeit-Server (3) angibt; f) Bestimmen (111) von Synchronisationsdaten in Abhängigkeit der Umlaufverzögerung der Pakete und der Varianz des zeitlichen Abstands der empfangenen Pakete; g) Vergleichen der Synchronisationsdaten mit Grenzwerten (113); h) Bestimmen (117) von Daten, die eine Zeitkorrektur angeben, falls die bestimmten Synchronisationsdaten des Schritts f) innerhalb der Grenzwerte liegen, wobei die Bestimmung auf den Umlaufverzögerungen der Pakete basiert; i) Senden (119) eines Signals, das die Daten enthält, die eine Zeitkorrektur angeben, von dem Zeit-Server (3) zu der Klient-Station (1).
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 1, bei dem die Vielzahl der Pakete zu vorgegebenen Zeiten gesendet werden, derart dass die zeitlichen Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Paketen gleich sind.
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 1, das folgende Schritte aufweist: j) Empfangen des Signals, das die Daten enthält, die eine Zeitkorrektur angeben, bei der Klient-Station (1); und k) Synchronisieren des Zeitgebers (4) der Klient-Station (1) in Abhängigkeit von dem empfangenen Signal.
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 1, wobei während des Schritts a) der Zeit-Server (3) eine Vielzahl von Paketen sendet, wobei jedes Paket zu einer vorgegebenen Zeit zu jeder aus der Vielzahl der Klient-Stationen (1) über das Kommunikationsnetzwerk (2) gesendet wird.
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 1, wobei jedes Paket ein Binärsignal von m Bits aufweist, welches Binärsignal einen Identifikator für das Paket und einen Identifikator für den Zeit-Server (3) aufweist.
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 5, wobei der Identifikator des Zeit-Servers (3) mindestens eine Zufallsnummer aufweist.
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 5, das folgende Schritte aufweist: Anfügen von Authentifikationsdaten an mindestens eines der Pakete zum Identifizieren der Klient-Station (1), welche Daten von der Klient-Station (1) angefügt werden.
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 5, das folgende Schritte aufweist: Vergleichen des Identifikators des Zeit-Servers (3) mit einem Referenzidentifikator nach Empfang der Pakete bei dem Zeit-Server (3); und, falls das Vergleichsergebnis ein Zusammenpassen nicht anzeigt, Wiederholen der Schritte a) bis e).
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 7, das folgende Schritte aufweist: Vergleichen der Authentifikationsdaten, die die Klient-Station (1) identifizieren, mit Referenzauthentifikationsdaten nach Empfang der Pakete bei dem Zeit-Server (3); und falls das Vergleichsergebnis ein Zusammenpassen nicht anzeigt, Wiederholen der Schritte a) bis e).
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 1, wobei der Schritt i) folgenden Schritt aufweist: Sicheres Signieren bei dem Zeit-Server (3) des Signals, das die Daten enthält, die eine Zeitkorrektur angeben.
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 10, das folgende Schritte aufweist: Empfangen des Signals, das die Daten enthält, die eine korrekte Zeit bei der Klient-Station (1) angeben; Verifizieren der Signatur des Zeit-Servers (3); und, falls die Signatur verifiziert ist, Synchronisieren des Zeitgebers (4) der Klient-Station (1) in Abhängigkeit von dem empfangenen Signal.
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 5, das folgende Schritte aufweist: Zeitstempeln eines jeden Pakets bei der Klient-Station (1) durch Hinzufügen von Zeitdaten, die die Zeit des Zeitgebers (4) der Klient-Station (1) im Augenblick des Empfangs eines jeden Pakets angeben.
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 1, das folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines Warnsignals, wenn die Umlaufverzögerungen der Pakete nicht innerhalb eines Grenzwerts liegen, wobei der Grenzwert unter Verwendung einer statistischen Schätzung von Umlaufverzögerungen des Kommunikationsnetzwerks (2) bestimmt wird.
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 8, wobei der Schritt h) die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen eines Umlaufverzögerungswerts für jedes Paket aus der Vielzahl der Pakete; Bestimmen eines Minimalwertes der Umlaufverzögerung; und Berechnen von Daten, die eine korrekte Zeit angeben, durch Hinzuaddieren der Hälfte des minimalen Umlaufverzögerungswertes zu der vorgegebenen Zeit, zu der das Paket mit der minimalen Umlaufverzögerung von dem Server gesendet worden ist.
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 1, wobei der Schritt h) folgende Schritte aufweist: Bestimmen eines Umlaufverzögerungswertes für jedes Paket aus der Vielzahl der Pakete; Bestimmen eines minimalen Umlaufverzögerungswertes durch Interpolation unter Verwendung von mindestens zwei Umlaufverzögerungswerten; Bestimmen einer interpolierten vorgegebenen Zeit, die dem interpolierten Umlaufverzögerungswert entspricht; und Berechnen von Daten, die eine korrekte Zeit angeben, durch Hinzuaddieren der Hälfte des interpolierten minimalen Umlaufverzögerungswertes zu der interpolierten vorgegebenen Zeit.
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 12, bei dem Schritt h) folgende Schritte aufweist: Bestimmen eines Umlaufverzögerungswertes für das erste Paket aus der Vielzahl der Pakete; Bestimmen für jedes dem ersten Paket folgenden Paket einer ersten Zeitdifferenz zwischen dem ersten Paket und jedem Paket zu der Absendezeit von dem Server; Bestimmen für jedes dem ersten Paket folgenden Paket einer zweiten Zeitdifferenz zwischen dem ersten Paket und jedem Paket zu der Empfangszeit bei der Klient-Station (1); Bestimmen einer dritten Zeitdifferenz durch Subtrahieren der zweiten Zeitdifferenz von der ersten Zeitdifferenz für jedes Paket; Bestimmen eines Maximums der dritten Zeitdifferenz und ein korrespondierendes Paket, wobei das korrespondierende Paket eine minimale Laufzeit von dem Server zur Klient-Station (1) hat; Bestimmen der minimalen Laufzeit durch Subtrahieren der maximalen dritten Zeitdifferenz von der Hälfte des Umlaufverzögerungswertes des Pakets, das die minimale Umlaufverzögerung aufweist; und Berechnen von Daten, die eine korrekte Zeit anzeigen, durch Addieren der minimalen Laufzeit zu der vorgegebenen Zeit des entsprechenden Pakets.
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 12, wobei Schritt h) die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen eines Umlaufverzögerungswertes für jedes Paket aus einer Vielzahl von Paketen; Bestimmen eines minimalen Umlaufverzögerungswertes; für jedes Paket Bestimmen einer ersten Zeitdifferenz zwischen dem Paket mit der minimalen Umlaufverzögerung und jedem Paket zu der Absendezeit von dem Server, wobei Zeitdifferenzen von Paketen, die vor dem Paket mit der minimalen Umlaufverzögerung gesendet wurden, einen negativen Wert haben; für jedes Paket Bestimmen einer zweiten Zeitdifferenz zwischen dem Paket mit der minimalen Umlaufverzögerung und jedem Paket zu der Empfangszeit bei der Klient-Station (1), wobei Zeitdifferenzen von Paketen, die vor dem Paket mit der minimalen Umlaufverzögerung gesendet wurden, einen negativen Wert haben; Bestimmen einer dritten Zeitdifferenz durch Subtrahieren der zweiten Zeitdifferenz von der ersten Zeitdifferenz für jedes Paket; Bestimmen eines Maximums der dritten Zeitdifferenz und ein korrespondierendes Paket, wobei das korrespondierende Paket eine minimale Laufzeit von dem Server zur Klient-Station (1) hat; Bestimmen der minimalen Laufzeit durch Subtrahieren der maximalen dritten Zeitdifferenz von der Hälfte des Umlaufverzögerungswertes des Pakets, das die minimale Umlaufverzögerung aufweist; und Berechnen von Daten, die eine korrekte Zeit anzeigen, durch Addieren der minimalen Laufzeit zu der vorgegebenen Zeit des entsprechenden Pakets.
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) nach Anspruch 12, wobei Schritt h) die folgenden Schritte aufweist: für jedes Paket aus der Vielzahl von Paketen Bestimmung einer Laufzeit von dem Zeit-Server (3) zu der Klient-Station (1), wobei die Laufzeit die Differenz ist zwischen der vorgegebenen Zeit, zu der das Paket von dem Server abgesandt wurde und der lokalen Zeit, zu der das Paket bei der Klient-Station (1) empfangen wurde, wobei die zeit der Klient-Station (1) innerhalb bekannter Fehlergrenzen liegt; Bestimmen einer minimalen Laufzeit aus den Laufzeiten der Vielzahl der Pakete; und Berechnen von Daten, die eine korrekte Zeit anzeigen, durch Addieren der minimalen Laufzeit zu der vorgegebenen Zeit des entsprechenden Pakets.
Verfahren zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) über ein Kommunikationsnetzwerk (2), aufweisend: erste Verarbeitungsmittel, die mit dem Kommunikationsnetzwerk (2) verbunden sind, und einen Taktgeber; zweite Verarbeitungsmittel, die mit dem Kommunikationsnetzwerk (2) verbunden sind, und den Zeitgeber (4); wobei die ersten Verarbeitungsmittel folgendes aufweisen: Mittel zum Senden eine Vielzahl von Paketen in Echtzeit, wobei jedes Paket zu einer vorgegebenen Zeit gesendet wird, über das Kommunikationsnetzwerk (2) zu den zweiten Verarbeitungsmitteln; Mittel zum Empfangen der Vielzahl der Pakete von den zweiten Verarbeitungsmitteln in Echtzeit; Mittel zum bestimmen in Echtzeit einer Zeit die eine Zeit des Empfangs eines jeden Pakets aus der Vielzahl der Pakete angibt; Mittel zum Bestimmen von Synchronisationdaten in Abhängigkeit von der Umlaufverzögerung der Pakete und der Varianz des zeitlichen Abstands und zum Vergleichen der Synchronisationsdaten mit Grenzwerten; Mittel zum Bestimmen von Daten, die eine korrekte Zeit angeben, in Abhängigkeit von Zeitdaten des Zeitgebers und den Daten in Abhängigkeit von der Umlaufverzögerung der Pakete in der Varianz des zeitlichen Abstands der Pakete, falls die bestimmten Synchronisationsdaten innerhalb der Grenzwerte liegen; und Mittel zum Senden eines Signals das die Daten aufweist, die eine Zeitkorrektur angeben, an die zweiten Verarbeitungsmittel über das Kommunikationsnetzwerk (2); und wobei die zweiten Verarbeitungsmittel folgendes aufweisen: Mittel zum Empfangen einer Vielzahl von Paketen von den ersten Verarbeitungsmitteln in Echtzeit; Mittel zur Bestimmung in Echtzeit einer Zeit, die eine Zeit des Empfangs eines jeden Pakets aus der Vielzahl der Pakete angibt; Mittel zum Zurücksenden der Vielzahl von Paketen in Echtzeit an die ersten Verarbeitungsmittel; Mittel zum Empfangen eines Signals, das die Daten enthält, die eine Zeitkorrektur angeben, von den ersten Verarbeitungsmitteln; und Mittel zum Synchronisieren des Zeitgebers (4) in Abhängigkeit von Daten, die die Zeitkorrektur angeben.
System zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) über ein Kommunikationsnetzwerk (2) nach Anspruch 19, wobei die zweiten Verarbeitungsmittel Mittel zum Zeitstempeln eines jeden Pakets in Echtzeit aufweisen.
System zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) über ein Kommunikationsnetzwerk (2) nach Anspruch 19, wobei die zweiten Verarbeitungsmittel Mittel aufweisen, um mindestens einem der Pakete in Echtzeit einen die Klient-Station (1) identifizierenden Authentikator beizugeben.
System zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) über ein Kommunikationsnetzwerk (2) nach Anspruch 19, wobei die ersten Verarbeitungsmittel Mittel aufweisen, um die Klient-Station (1) durch seinen Authentikator zu identifizieren.
System zum Synchronisieren eines Zeitgebers (4) einer Klient-Station (1) über ein Kommunikationsnetzwerk (2) nach Anspruch 19, wobei die ersten Verarbeitungsmittel Mittel aufweisen, um Zeitdaten von jedem zeitgestempelten Paket aufzufinden.