NTP: Network Time Protocol

Wie oft ist es Ihnen schon passiert, dass Sie wegen einer falsch gehenden Uhr nicht rechtzeitig vor Ort waren? Vermutlich nicht nur einmal im Leben. Im Alltag ist das in den meisten Fällen ärgerlich. Bei Computern können falsch gehende Uhren jedoch fatale Folgen haben. Um diese zu verhindern, gibt es das NTP. Wir zeigen Ihnen, was hinter der Abkürzung steckt.

Was ist das NTP?

NTP ist die Abkürzung für »Network Time Protocol«, also »Netzwerkzeitprotokoll«. Ein Protokoll ist in diesem Kontext eine Reihe von Regeln, welche die Datenübertragung in einem Netzwerk festlegen. Das NTP kommt im Internet und in Computernetzwerken zum Einsatz, um die Uhrzeit von Rechnern zu synchronisieren.

So funktioniert das NTP

Ein NTP-Server ist ein spezialisierter Webserver (ein Computer, auf dem Inhalte wie Webseiten und andere Online-Inhalte gespeichert sind), der mithilfe einer sehr genauen Zeitquelle wie einer Atomuhr die exakte Zeit bereitstellt. Häufig werden NTP-Server auch synonym »Timeserver« oder »Zeitserver« genannt. Das ist nur begrenzt richtig: Time- und Zeitserver nutzen zwar sehr häufig NTP, um ihre Zeit zu teilen. Manche von ihnen verwenden jedoch auch andere Protokolle.

Computer, die ihre Zeit mit NTP synchronisieren, senden Anfragen an den NTP-Server. Dies geschieht in der Regel über den Prozess ntpd (Abkürzung für »Network Time Protocol daemon«, wobei »Daemon« eine Bezeichnung für einen Hintergrundprozess ist). Anschließend erhalten die Computer vom Server Zeitstempel als Antwort. Durch diese Stempel ist es ihnen möglich, ihre Systemzeit zu korrigieren und zu synchronisieren. Allerdings kann die Übertragung von Daten über ein Netzwerk Zeit in Anspruch nehmen und so die Genauigkeit der Zeitmessung beeinflussen. Daher berücksichtigen Computer diese Verzögerung, wenn sie ihre Uhr anpassen. Außerdem erfolgen NTP-Anfragen regelmäßig. Die interne Uhr eines Computers kann schließlich mit der Zeit abweichen.

Darum ist das NTP so wichtig

Falls Sie nun denken, dass das Network Time Protocol »einfach nur die Uhr richtigstellt« und damit eine eher mittelmäßig wichtige Aufgabe erfüllt, denken Sie zu kurz. Denn das NTP sorgt für …

Zeitsynchronisierung: In einem Computer-Netzwerk kommunizieren viele Geräte miteinander. Für viele Prozesse ist es entscheidend, dass alle die gleiche Zeit verwenden. Wenn jedes Gerät eine leicht unterschiedliche Zeit hat, kann das zu Problemen bei der Datenübertragung und -verarbeitung führen.
Datensicherheit: Viele Sicherheitsprotokolle verlassen sich auf genaue Zeitstempel. Zum Beispiel können Sicherheitssysteme so den Zeitpunkt eines (unbefugten) Zugriffsversuchs oder einer verdächtigen Aktivität feststellen. Wenn Sie eine gültige digitale Signatur erstellen möchten, ist eine exakte Zeit ebenfalls erforderlich.
Rechtskonformität: In vielen Branchen ist eine genaue Zeitprotokollierung gesetzlich vorgeschrieben. Dies gilt zum Beispiel in der Finanzindustrie, in der Transaktionen immer mit einem korrekten Zeitstempel ausgewiesen sein müssen. Dies ist wichtig für die Marktüberwachung und um Betrug zu erkennen.
Netzwerkkoordination: Netzwerkaufgaben hängen oft von einer synchronisierten Zeit ab – beispielsweise, wenn Sie regelmäßig automatische Sicherungskopien erstellen oder Prozesse zu bestimmten Zeiten starten möchten. Ohne das NTP könnten diese Aufgaben zu den falschen Zeiten oder mehrfach erfolgen.
Leistungsüberwachung: In jedem Netzwerk kommt es irgendwann zu Störungen und Fehlern. Genau aufgezeichnete Zeitstempel sind entscheidend, um solche Probleme zu analysieren, zu beheben und zukünftig zu vermeiden. Mittels präziser Zeitangaben ist es möglich, die Reihenfolge von Ereignissen genau zu verfolgen.
Organisation: In einer global vernetzten Welt, in der Server und Systeme rund um den Globus miteinander interagieren, ist eine einheitliche Zeitmessung unerlässlich. Nur so lassen sich wirklich reibungslose Abläufe und die Kommunikation zwischen Computern weltweit gewährleisten.

Welche Rolle spielt NTP für Domain Security?

Für Domain Security (auf Deutsch: »Domainsicherheit«) spielt Uhrzeit, die auf Sekunden genau ist, eine essenzielle Rolle. Dies sind einige der Gründe dafür:

Zeitstempel für Sicherheitsprotokolle: Wie oben bereits erwähnt, beziehen sich Sicherheitsprotokolle stark auf Zeitstempel. Sie verwenden diese, um die Gültigkeit von Authentifizierungsanfragen zu überprüfen. Ist das Betriebssystem eines eigentlich berechtigten Computers auf eine andere Uhrzeit als der gewünschte Server eingestellt, kann die Anfrage als ungültig abgelehnt werden.
Verhinderung von Replay-Angriffen: Ein Replay-Angriff ist ein »Angriff durch Wiedereinspielung«. Indem Hacker gültige Datenübertragungen böswillig wiederholen oder verzögern, wollen sie unautorisierte Ereignisse auszulösen. Genau synchronisierte Zeitstempel ermöglichen, Nachrichten außerhalb bestimmter Zeitfenster als verdächtig zu ignorieren – und Replay-Angriffe zu verhindern.
Validierung von Sicherheitszertifikaten: Sicherheitszertifikate wie SSL (»Secure Sockets Layer«, auf Deutsch: »Sichere Sockelschicht«) tragen entscheidend zur Domain-Sicherheit bei. Allerdings sind sie nur für bestimmte Zeiträume gültig. Genau synchronisierte Uhren sind notwendig, um die Gültigkeit dieser Zertifikate korrekt zu überprüfen und ihre Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

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Häufige Fragen zu NTP

Was bedeutet Dhcp im Zusammenhang mit NTP?

DHCP steht für »Dynamic Host Configuration Protocol« (auf Deutsch: »Dynamisches Host-Konfigurationsprotokoll«) – ein Protokoll zur Kommunikation und Konfiguration. Das DHCP weist Netzwerkgeräten automatisch bestimmte Parameter zu, beispielsweise ihre IP (eine einzigartige Nummer zur Identifizierung einzelner Geräte in einem Netzwerk). Im Zusammenhang mit dem NTP können Sie die sogenannte DHCP-Option nutzen: Dabei wird DHCP verwendet, um die IP-Adresse eines NTP-Servers automatisch an bestimmte Computer zu verteilen.

Was ist der NTP-Pool?

 
Der NTP-Pool ist ein globales Netzwerk von NTP-Servern auf reiner Freiwilligenbasis. Erklärtes Ziel des Pools ist, eine zuverlässige und genaue Zeitquelle für die allgemeine Internetnutzung zur Verfügung zu stellen. Indem Computer und Netzwerkgeräte sich automatisch mit dem nächstgelegenen und verfügbaren Server verbinden (die Verbindung zu einem NTP-Server geschieht übrigens immer über den standardisierten NTP-Server-Port 123), können sie ihre Uhren präzise und synchronisiert halten. Je nach Standort können Sie dabei auf regionale Untergruppen zurückgreifen: »europe.pool.ntp.org« konzentriert sich beispielsweise auf NTP-Server in Europa. »de.ntp.pool« ist speziell auf NTP-Server in Deutschland ausgerichtet.

Was verbirgt sich hinter den verschiedenen Hierarchieebenen des NTP?

 NTP-Server können in verschiedenen Hierarchieebenen organisiert sein, den sogenannten Strata (Einzahl: »Stratum«). Stratum-1-Server sind direkt mit einer hochpräzisen Zeitquelle verbunden, beispielsweise mit einer Cäsium-Uhr oder einer Funkuhr. Ein Stratum-2-Server wiederum synchronisiert seine Zeit mit einem Stratum-1-Server, ein Stratum-3-Server mit dem Stratum-2-Server und so weiter.