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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zeitsynchronisierungseinrichtung
und ein Zeitsynchronisierungsverfahren sowie entsprechende Produkte,
einschließlich
eines lokalen Gateways.
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Home-Gateways,
welche für
Heimanwender zum Anschluss an externe Netzwerke, hauptsächlich an
das Internet, bestimmt sind, müssen
normalerweise zeitsensitiv sein. Aus diesem Grund können bestimmte
Anwender beispielsweise nur zu bestimmten Zeitpunkten über Internet-Dienste
verfügen
oder sie müssen
die Zeit in die Ereignisprotokollierung mit aufnehmen. Da es sich
bei Home-Gateways um Netzwerkgeräte
für Verbraucher
im Heimbereich handelt, werden ihre Preise so niedrig wie möglich gehalten,
damit ein möglichst
großes
Publikum erreicht werden kann. Infolgedessen fehlt diesen Geräten jedoch
eine zuverlässige
eingebettete Echtzeituhr, weshalb sie von einer externen Vorrichtung
in dem externen Netzwerk abhängig
werden.
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Typischerweise
verwenden daher Home-Gateways für
die Synchronisierung der Gateway-Uhren über ein Netzwerk das weitverbreitete NTP-Protokoll
(für „Network
Time Protocol")
oder dessen Internet-Version SNTP („Simple NTP"). Diese Protokolle
umfassen den Abruf von Zeitinformationen aus diesem Netzwerk. Insbesondere
können
Clients Zeit von einem zentralen Server, bei dem es sich um einen
Zeitserver handelt, erhalten.
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Ein
derartiger Zeitserver ist im Allgemeinen teuer, da er an eine genaue
Referenzuhr angeschlossen werden muss und für die Unterstützung Tausender
von Clients bestimmt ist. Tatsächlich
sind einige Zeitserver öffentlich
im Internet verfügbar,
jedoch bedeutet die Abhängigkeit
von einem derartigen öffentlichen
Server ein Risiko in Bezug auf zuverlässige Dienste. Im Falle von
Zeitservern besteht nämlich
die Gefahr, dass Hacker deren Identität wechseln könnten und
dadurch in der Lage wären,
das Verhalten von Home-Gateways
aus der Ferne zu beeinflussen.
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Außerdem ist
für den
Empfang von Zeitinformationen eine volle Konnektivität der Gateways
mit diesem Zeitserver erforderlich. Ist die Konnektivität mit Letzterem
unterbrochen (beispielsweise bei einem Ausfall des DSL-Anschlusses,
wobei DSL für „Digital
Subscriber Line" steht,
oder bei fehlender Verfügbarkeit
eines NTP-Zeitservers), kann es daher passieren, dass einige Netzwerkanwendungen
im Heimbereich nicht mehr erwartungsgemäß arbeiten. Bei einem Ausfall
oder Nicht-Erreichen eines zentralen Zeitservers im Internet (der
von allen Home-Gateways eines einzigen Anbieters benutzt wird) sind
außerdem
die Funktionalitäten
des Home-Gateways betroffen, was insbesondere den Zugriff auf das
Internet nicht mehr zulässt.
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Ferner
handelt es sich bei der von einem Zeitserver gelieferten Zeit um
eine absolute Zeit ohne Berücksichtigung
von Zeitzonen. Angesichts der Sommerzeit wird dies noch komplizierter,
da die Lücke
zwischen der gelieferten Zeit und der korrekten Ortszeit von den
Jahreszeiten abhängt.
Eine Lösung für dieses
Problem besteht darin, bei dem Zeitserver Zeitinformationen über die
verschiedenen mit diesem wahrscheinlich zu synchronisierenden Geräte zu speichern.
Dies bedeutet jedoch ein relativ dynamisches Management und macht
eine ordnungsgemäße Speicherung
auf der Seite des Zeitservers zwingend notwendig. Eine andere Lösung verlässt sich auf
die systematische Anpassung der Zeit, die die Ho me-Gateways von
dem Zeitserver empfangen, basierend auf Daten, die bei den Gateways
gespeichert sind. Dies erfordert jedoch zusätzliches Management und Speichern
in den Gateways und erhöht
somit die Kosten des Letzteren.
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In
der Patentanmeldung US 2002/0129291 werden ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Durchführung
der Synchronisierung einer Zeituhr durch ein Computersystem behandelt.
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Die
Erfindung betrifft eine Zeitsynchronisierungseinrichtung, die in
der Lage ist, die genaue Zeit an Gateways, insbesondere Home-Gateways,
zu liefern, die dabei gleichzeitig die Risiken eines Verbindungsverlustes
in Bezug auf Netzwerk-Zeitserver oder einen Ausfall derselben verhindert
und gemessen an dem integrierten Vorhandensein genauer Uhren in
den Gateways wirtschaftlich ist. Die erfindungsgemäße Zeitsynchronisierungseinrichtung kann
ferner in der Lage sein, eine an Ortszeitbesonderheiten angepasste
Zeit zu liefern, ohne eine komplexe Speicherung auf der Seite des
Zeitservers oder ein aufwändiges
Management auf der Seite des Gateways zu benötigen. Außerdem kann die erfindungsgemäße Zeitsynchronisierungseinrichtung
im Vergleich zu den Kosten für
die Steuerung eines genauen Zeitservers gleichzeitig wirtschaftlich
und im Vergleich zu der Abhängigkeit
von öffentlich
verfügbaren
Zeitservern sicher sein.
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Die
Erfindung ist im Allgemeinen für
Router anwendbar, bei denen es sich um besondere Gateways oder um
Modems handeln kann.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Zeitsynchronisierungsverfahren und
ein Computerprogramm, das in der Lage ist, die oben erwähnten Vorteile
sowie ein lokales Gateway zu bie ten, welches eine erfindungsgemäße Zeitsynchronisierungseinrichtung umfasst.
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Zu
diesem Zweck bezieht sich die Erfindung auf eine Zeitsynchronisierungseinrichtung
zur Synchronisierung eines zwischen zwei Kommunikationsnetzwerken
angeordneten Routers. Diese Zeitsynchronisierungseinrichtung umfasst:
- – Empfangsmittel
für den
Empfang synchronisierter Daten auf der Grundlage einer Referenzzeituhr,
- – und
Verwertungsmittel für
die Verwertung dieser Synchronisierungsdaten, um eine von dem Router
verwendete Ortszeituhr in Bezug auf die Referenzzeituhr zu synchronisieren.
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Gemäß der Erfindung
umfasst die Zeitsynchronisierungseinrichtung:
- – Abfangmittel
für die
Abfangung wenigstens einer Nachricht, die von wenigstens einer Vorrichtung
kommt, welche einen Punkt in wenigstens einem dieser Netzwerke darstellt,
welches Quellnetzwerk für
diese Nachricht heißt,
und die an das andere dieser Netzwerke gerichtet ist, welches Zielnetzwerk
für diese
Nachricht heißt,
wobei die Vorrichtung eine spezifische Zeituhr umfasst,
- – Erstellungsmittel
für die
Erstellung einer für
die Vorrichtung bestimmten Zeitanforderung, welche die Fähigkeit
hat, in den Vorrichtungen ausgeführt zu
werden, um damit zu bewirken, dass die auf der spezifischen Zeituhr
basierenden Synchronisierungsdaten von den Vorrichtungen erhalten und
zurück
zu der Synchronisierungseinrichtung gesendet werden,
- – Sendemittel
für die Übertragung
der Zeitanforderung an die Vorrichtungen,
- – und
Weiterleitungsmittel für
die Weiterleitung der abgefangenen Nachricht an das Zielnetzwerk, nachdem
die Erstellungsmittel die Zeitanforderung erstellt haben.
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Weiterhin
sind die Empfangsmittel dazu bestimmt, die Synchronisierungsdaten
von den Vorrichtungen zu empfangen, und die Verwertungsmittel sind
in der Lage, die Synchronisierungsdaten zu verwerten, um die Ortszeituhr
in Bezug auf die spezifische Zeituhr zu synchronisieren. Die Empfangsmittel,
Verwertungsmittel, Abfangmittel, Erstellungsmittel, Sendemittel
und Weiterleitungsmittel bilden eine Funktionseinheit.
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Somit
wird überraschenderweise
und im Gegensatz zu den gewöhnlichen
Gepflogenheiten die erforderliche Zeit nicht von einem zentralen
Zeitserver über
ein Netzwerk basierend auf einem gegebenen Protokoll, wie beispielsweise
NTP, empfangen, sondern sie kann von einer oder mehreren lokalen Vorrichtungen,
vorzugsweise von Personal-Computern („PCs") empfangen werden. Dies stützt sich
auf die besonderen Merkmale der erfindungsgemäßen Zeitsynchronisierungseinrichtung,
zu denen insbesondere die Fähigkeit
gehört,
Nachrichten von einem Netzwerk zum anderen abzufangen und dementsprechend
eine entsprechende Zeitanforderung zurückzusenden.
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Dadurch
kann die Synchronisierung sogar dann erfolgen, wenn kein Zeitserver
zur Verfügung steht,
und sie kann die Sicherheit erhöhen,
indem die Abhängigkeit
von externen Zeitquellen verringert wird. Außerdem kann dadurch die Kenntnis
einer Zeitzonen- und Sommerzeitangabe in Bezug auf ein lokales Netzwerk
optional werden, weil diese Informationen bereits bei der empfangenen
Zeit (wobei hier „Zeit" Datum und/oder Uhrzeit
bedeutet) berücksichtigt
sind. In bevorzugten Ausgestaltungen gemäß der Erfindung können diese
lokalen Daten sowieso ohne Schwierigkeiten von der Zeitsynchronisierungseinrichtung
empfangen werden, und zwar direkt von den beteiligten Vorrichtungen
in einem gegebenen lokalen Netzwerk. Ferner benötigt die Synchronisierungseinrichtung
gemäß der Erfindung
nicht die zusätzlichen
Router-Kosten einer
hardwäremäßigen eingebetteten
Hochpräzisionsechtzeituhr.
Ein ergänzender
Aktivposten derselben ist, dass sie die Netzwerklast im Internet
reduzieren kann, indem Zeitserver nicht kontaktiert werden (oder
indem wenigstens die Anzahl der Kommunikationsvorgänge reduziert wird),
während
stattdessen die Zeit vor Ort in Erfahrung gebracht wird.
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Dies
ist insbesondere von Interesse, wenn es sich bei dem Router um ein
lokales Gateway und bei den Vorrichtungen um PCs handelt. In einer
bevorzugten Ausgestaltung ist dann das Quellnetzwerk ein lokales
Netzwerk („Local
Area Network" oder „LAN") und das Zielnetzwerk
ein externes Netzwerk, wie beispielsweise insbesondere das Internet
oder ein anderes Fernnetzwerk („Wide Area Network" oder „WAN") für alle abgefangenen
Nachrichten.
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Tatsächlich kann
die Zeit bei Computern von Heimanwendern als ziemlich genau erachtet
werden. Wenn beispielsweise ein Home-Gateway das Mittel zum Erreichen
der Außenwelt
ist, sorgen die Heim-Computer-Informationen teilweise oder vollständig für die Zeitkonfiguration.
In diesem Fall kann die Zeitanforderung in Form eines kleinen Programms
vorliegen, das von dem Home-Gateway zurückgesendet oder eingefügt wird,
wenn ein Anwender Informationen aus dem externen Netzwerk anfordert,
vorzugsweise über
das HTTP-Protokoll (für „HyperText
Transfer Protocol").
Wenn nämlich
beispielsweise der Anwender einen HTTP-Server adressiert und auf
eine Antwort wartet, wird ein derartiges kleines Programm als Skript
in eine temporäre
Seite eingefügt.
Es wird dann in dem Web-Browser des PC des Anwenders ausgeführt und
gewährleistet,
dass die Computerzeit des Heimanwenders in nachfolgenden Informationsanforderungen
vorhanden ist. Das Home-Gateway überwacht
anschließend
die von dem PC gesendete Antwort, um die Computerzeit in Erfahrung
zu bringen.
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Die
Zeitsynchronisierungseinrichtung kann in dem Router integriert sein
oder in Form eines an den Router angeschlossenen externen Geräts vorliegen.
Im letzteren Fall kann die Synchronisierungseinrichtung an mehrere
Router gekoppelt sein, insbesondere dann, wenn Letztere zu einem
gleichen lokalen Netzwerk gehören.
Ferner kann die Synchronisierungseinrichtung vollständig als
Software implementiert sein, beispielsweise in der Sprache C oder
wenigstens zum Teil als Hardware.
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In
einer besonderen Ausgestaltung umfasst eines der Netzwerke eine
einzige Vorrichtung, die beispielsweise in einem Netzwerk im Heimbereich mit
nur einem PC besteht, welcher über
ein Modem mit dem Internet verbunden ist. In einer noch spezielleren
Form umfasst jedes der beiden Netzwerke nur eine Vorrichtung.
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Die
Zeitsynchronisierungseinrichtung gemäß der Erfindung kann die Verwendung
einer genauen Zeitserveruhr überflüssig machen.
Jedenfalls kann sie alternativ als ein Werkzeug in Betracht gezogen werden,
welches den Zeitserverbeitrag, insbesondere den NTP-Mechanismus
ergänzt.
In letzterem Fall kann die Router-Synchronisierung normalerweise auf
den Zeitserverdaten beruhen. Jedoch steht im Falle eines Verbindungsausfalls
zwischen dem Router und dem Zeitserver die Synchronisierungseinrichtung
für den
Empfang der genauen Zeit zur Verfügung. In einer vorteilhafterweise
mit dem Ersteren kombinierten Anwendung wird der Zeitserver gemeinsam
benutzt, liefert aber eine Uhrzeit, die nicht an die örtlichen
Besonderheiten angepasst ist. In diesem Fall liefert die Synchronisierungseinrichtung
die erforderlichen Anpassungsdaten, wie beispielsweise Informationen über die
Zeitzone und/oder Sommerzeit.
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Die
Empfangsmittel sollten nicht nur unbedingt für den passiven Empfang bestimmt
angesehen werden, sondern können
möglicherweise
auch Funktionen für
das Extrahieren von Nutzdaten umfassen (typischerweise in Relation
zu dem Format der empfangenen Daten).
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Vorzugsweise:
- – sind
die Abfangmittel dazu bestimmt, die Nachricht abzufangen, während die
Empfangsmittel dazu bestimmt sind, die Synchronisierungsdaten in Übereinstimmung
mit dem HTTP-Protokoll
zu empfangen und zu extrahieren,
- – und/oder
vorzugsweise sind die Erstellungsmittel dazu bestimmt, die Zeitanforderungen
in Form ausführbarer
Skripts, vorzugsweise basierend auf der Sprache Java, zu erstellen;
insbesondere sind diese Skripts vorteilhafterweise in der Sprache
JavaScript verfasst.
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Das
HTTP-Protokoll und Java-Skripts sind besonders geeignet und zweckmäßig für die erfindungsgemäße Zeitsynchronisierungseinrichtung,
da HTTP eine direkte Wechselwirkung zwischen dem Gateways und den
Vorrichtungen bereitstellt und das Gateway in die Lage versetzt,
von den Vorrichtungen mittels Java-Skripts Zeitdaten abzurufen.
Zudem gehen von der Vorrichtung in Übereinstimmung mit dem HTTP-Protokoll
an das Gateway gesendete Nachrichten üblicherweise an einem gegebenen
und bekannten Empfangsanschluss ein. Somit kombiniert HTTP die Möglichkeiten
des Abfangens von Nachrichten mit dem Zurücksenden von Zeitanforderungen.
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Andererseits
kann auch ein beliebiges Kommunikationsprotokoll geeignet sein,
das zur Verbindung der Vorrichtungen mit einem Netzwerk fähig ist, von
einem Router verstanden werden kann und das Einfügen von Anweisungen ermöglicht,
die zur Rücksendung
von Informationen von den Vorrichtungen ausgeführt werden können. In
diesem Fall ermöglicht das
Protokoll vorzugsweise das Einfügen
der Anweisungen auf eine für
die Anwender der Vorrichtung transparente Art und Weise.
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Die
Weiterleitungsmittel sind vorzugsweise dazu bestimmt, die abgefangene
Nachricht erst dann an das Zielnetzwerk weiterzuleiten, wenn die
Verwertungsmittel die von den Vorrichtungen mittels der Zeitanforderung
erworbenen Synchronisierungsdaten verwertet haben. In einer anderen
Ausgestaltung sind die Weiterleitungsmittel dazu bestimmt, die abgefangene
Nachricht weiterzuleiten, sobald die Zeitanforderung erstellt ist.
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Die
Erstellungsmittel sind vorteilhafterweise in der Lage, die Zeitanforderung
so zu erstellen, dass wenigstens eine der folgenden Synchronisierungsdateninformationen
empfangen wird: Zeitzone und Sommerzeit. Die Informationen über die
Zeitzone und/oder Sommerzeit kann später von der Synchronisierungseinrichtung
verwendet werden, insbesondere wenn eine Synchronisierungszeit von
einem Zeitserver empfangen wird (z. B. im NTP-Block). Die Erstellungsmittel
können
die Zeitanforderung auch so erstellen, dass weiterhin die Uhrzeit
direkt von der Vorrichtung basierend auf deren spezifischer Zeituhr empfangen
wird.
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Vorteilhafter
umfasst die Zeitsynchronisierungseinrichtung Aktualisierungsmittel
zum Aktualisieren der Synchronisierungsdaten in regelmäßigen Zeitabständen, um
die Ortszeituhr durch regelmäßiges Aktivieren
der Funktionseinheit zu synchronisieren. Diese Aktualisierungsmittel
sind vorzugsweise dazu bestimmt, als abgefangene Nachricht für jeden der
Aktualisierungszeiträume
die erste von wenigstens einem der Kommunikationsnetzwerke während dieses
Zeitraums empfangene Nachricht zu verwenden.
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Dadurch
können
Abweichungen der Ortszeituhr berücksichtigt
werden. Ein zusätzliches
Aktivieren der Aktualisierungsmittel könnte bei einer erneuten Initialisierung
des Routers erfolgen, da in diesem Fall die Zeit in dem Router normalerweise
wieder von Null beginnt.
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Ferner
umfasst die Synchronisierungseinrichtung vorzugsweise Sicherheitsmittel,
die in der Lage sind, die Funktionseinheit für wenigstens zwei aufeinanderfolgende
Nachrichten von wenigstens jeweils zwei unterschiedlichen Vorrichtungen
zu aktivieren, um die jeweils für
die aufeinanderfolgenden Nachrichten erhaltenen Synchronisierungsdaten
zu vergleichen, damit die Konsistenz der Synchronisierungsdaten überprüft und im
Falle einer Inkonsistenz ein Warnmechanismus ausgelöst werden
kann.
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Für diesen
Warnmechanismus können
mehrere Lösungen
in die Praxis umgesetzt werden, beispielsweise eine Meldung an al le
betroffenen Anwender oder nur an den zuletzt kontaktierten. Bei
einer derartigen Inkonsistenz ist die Zeitsynchronisierungseinrichtung
vorteilhafterweise in der Lage, die Synchronisierungsdaten von wenigstens
drei Vorrichtungen zu erhalten und zu überprüfen, ob die Mehrheit derselben übereinstimmend
ist. Dann kann in Erwägung
gezogen werden, dass nur bei einer oder einigen unter den Vorrichtungen
eine höhere Wahrscheinlichkeit
eines Zeitfehlers vorliegt und diese entsprechend gewarnt werden.
Alternativ kann die Synchronisierungseinrichtung eine korrekte Uhrzeit von
einem Zeitserver erhalten. In diesem Fall könnte sie dadurch die fehlerhafte
spezifische Uhr (oder fehlerhaften spezifischen Uhren) erkennen
und nur die entsprechende(n) Vorrichtung(en) kontaktieren.
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Selbstverständlich sollten
bei der Diagnose der Inkonsistenz die relativen Standorte der Vorrichtungen
berücksichtigt
werden. Beispielsweise sollten in einem LAN-Netzwerk für alle Vorrichtungen desselben
die Zeitzone und die Sommerzeit die gleiche sein.
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Die
Art der zu überprüfenden Inkonsistenz wird
vorzugsweise an der Synchronisierungseinrichtung festgelegt. Diese
könnte
beispielweise in einem Unterschied zwischen zwei spezifischen Uhrzeiten eines
gegebenen LAN-Netzwerkes bestehen, der einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.
Sie könnte
auch in einer fehlenden Übereinstimmung zwischen
den Zeitzonen und/oder den Sommerzeiten in den Vorrichtungen im
gleichen gegebenen LAN-Netzwerk bestehen.
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Im
Allgemeinen können
Konfliktmanagementalgorithmen implementiert sein.
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Bei
geringen Diskrepanzen zwischen spezifischen Uhrzeiten unterhalb
einer Konfliktmanagementschwelle kann es außerdem vorteilhaft sein, dass
die Synchronisierungseinrichtung aus den erhaltenen Zeiten einen
Mittelwert bildet, um eine genaue zu verwendende Zeit zu bestimmen.
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Jedenfalls
kann es für
die Anwendung der Erfindung interessant sein, wenn die Vorrichtungen, die
der Synchronisierungseinrichtung Zeitdaten liefern, regelmäßig überprüft werden,
um zu gewährleisten,
dass die darin eingestellte Zeit korrekt ist. Dies ist besonders
praktisch bei einem Netzwerk im Heimbereich.
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Die
Erfindung ist ferner für
ein lokales Gateway anwendbar (bei dem es sich insbesondere um ein
Modem oder ein HTTP-Proxy
handeln kann), das dazu bestimmt ist, zwischen einem LAN-Netzwerk und
einem WAN-Netzwerk angeordnet zu sein und die Kommunikation in beiden
Richtungen zwischen dem LAN-Netzwerk
und dem WAN-Netzwerk zu ermöglichen.
Das lokale Gateway umfasst:
- – eine LAN-Schnittstelle
zur Kommunikation mit dem LAN-Netzwerk,
- – eine
WAN-Schnittstelle zur Kommunikation mit dem WAN-Netzwerk,
- – eine
Zeituhr des lokalen Gateways,
- – und
Synchronisierungsmittel für
die Synchronisierung der Zeituhr des lokalen Gateways in Bezug auf
eine Referenzzeituhr mittels der von dem lokalen Gateway empfangenen
Synchronisierungsdaten.
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Gemäß der Erfindung
umfassen die Synchronisierungsmittel eine Zeitsynchronisierungseinrichtung,
welche einer beliebigen erfindungsgemäßen Ausgestaltung für die Synchronisie rung
des lokalen Gateways, des Quellnetzwerks und des Zielnetzwerks,
bei denen es sich um das LAN-Netzwerk beziehungsweise das WAN-Netzwerk
für alle
abgefangenen Nachrichten handelt, entspricht, wobei die für die Synchronisierung
verwendete Vorrichtung somit mindestens einen Punkt in dem LAN-Netzwerk darstellt.
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Vorzugsweise
sind die Synchronisierungsmittel außerdem in der Lage, die Zeituhr
des lokalen Gateways in Bezug auf eine Weltzeituhr zu synchronisieren,
welche durch einen Zeitserver des WAN-Netzwerks zur Verfügung steht.
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Die
Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Synchronisierung
der Zeit eines zwischen zwei Kommunikationsnetzwerken angeordneten Routers.
Das Zeitsynchronisierungsverfahren umfasst die folgenden Schritte:
- – Empfangen
der Synchronisierungsdaten basierend auf einer Referenzzeituhr,
- – und
Verwerten dieser Synchronisierungsdaten, um eine von dem Router
verwendete Ortszeituhr in Bezug auf die Referenzzeituhr zu synchronisieren.
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Gemäß der Erfindung
umfasst das Zeitsynchronisierungsverfahren ferner die folgenden
Schritte:
- – Abfangen
wenigstens einer Nachricht, die von wenigstens einer Vorrichtung
kommt, welche einen Punkt in wenigstens einem der Netzwerke darstellt,
welches Quellnetzwerk für
diese Nachricht heißt,
und die an das andere dieser Netzwerke gerichtet ist, welches Zielnetzwerk
für diese Nachricht
heißt,
wobei die Vorrichtung eine spezifische Zeituhr umfasst,
- – Erstellen
einer für
die Vorrichtung bestimmten Zeitanforderung, welche die Fähigkeit
hat, in den Vorrichtungen ausgeführt
zu werden, um damit zu bewirken, dass die auf der spezifischen Zeituhr basierenden
Synchronisierungsdaten von den Vorrichtungen zurückerhalten werden,
- – Senden
der Zeitanforderung an die Vorrichtungen,
- – und
Weiterleiten der abgefangenen Nachricht an das Zielnetzwerk, nachdem
die Zeitanforderung erstellt worden ist.
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Der
Schritt des Empfangens umfasst ferner das Empfangen der Synchronisierungsdaten
von den Vorrichtungen, und der Verwertungsschritt umfasst das Verwerten
der Synchronisierungsdaten, um die Ortszeituhr in Bezug auf die
spezifische Zeituhr zu synchronisieren.
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Das
Zeitsynchronisierungsverfahren ist vorzugsweise dazu bestimmt, mittels
einer einer beliebigen Ausgestaltung der Erfindung entsprechenden Zeitsynchronisierungseinrichtung
ausgeführt
zu werden.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt, welches Programmkodeanweisungen
für die
Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
umfasst, wenn dieses Programm auf einem Computer ausgeführt wird.
Unter „Computerprogrammprodukt" wird eine Unterstützung für ein Computerprogramm
verstanden, welches nicht nur aus einem dieses Programm enthaltenden
Speicherplatz, wie beispielsweise einer Diskette oder Kassette,
bestehen kann, sondern auch aus einem Signal, wie beispielsweise
einem elektrischen oder optischen Signal.
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Die
Erfindung wird durch die folgenden beispielhaften Ausgestaltungen
und Ausführungsformen
einfacher verständlich
und besser erläutert
unter Bezugnahme auf die im Anhang aufgeführten Zeichnungen, wobei die
Beispiele in keiner Weise einschränkend sind. Es zeigen:
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1 zeigt
ein lokales Netzwerk (LAN-Netzwerk), welches mit einem Fernnetzwerk
(WAN-Netzwerk) über
ein Gateway verbunden ist, das eine Zeitsynchronisierungseinrichtung
gemäß der Erfindung aufweist.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm, welches die Synchronisierungseinrichtung von 1 detailliert darstellt.
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3 zeigt
die Hauptschritte des Synchronisierungsverfahrens, welches mittels
der Synchronisierungseinrichtung von 1 und 2 durchgeführt wird.
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Bei
den in 2 dargestellten Blöcken handelt es sich um reine
Funktionseinheiten, welche nicht unbedingt den physikalisch getrennten
Einheiten entsprechen. Sie können
nämlich
in Form von Software entwickelt oder in einer oder mehreren integrierten
Schaltungen implementiert sein.
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Ein
Gateway 10 (1) ist zwischen einem lokalen
Netzwerk (LAN-Netzwerk) 4 und einem Fernnetzwerk (WAN-Netzwerk) 5 angeordnet
und sieht die Kommunikation zwischen den beiden Netzwerken 4 und 5 über Netzwerkschnittstellen 2 beziehungsweise 3 vor.
Das Gateway 10 umfasst eine grobe Uhr CL0 und eine Zeitsynchronisierungseinrichtung 1,
welche in der Lage ist, die Uhr CL0 in Bezug auf wenigstens eine
genauere Fernuhr zu synchronisieren.
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Das
LAN-Netzwerk 4 ist mit einer Vielzahl von Vorrichtungen
A1, A2..., An versehen, welche jeweils spezifische interne Uhren
CL1, CL2..., CLn umfassen. Das WAN-Netzwerk 5 ist insbesondere
an einen Datenserver 7 gekoppelt, welcher in der Lage ist, Informationen
an die Vorrichtungen Ai des fraglichen LAN-Netzwerks 4 zu
senden, sowie an einen Zeitserver 8, welcher eine präzise Weltuhr
GCL umfasst. Der Zeitserver 8 ist dazu bestimmt, Synchronisierungsdaten
an jedes beliebige, an das WAN-Netzwerk 5 angeschlossene
Gerät zu übergeben.
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Die
Synchronisierungseinrichtung 1 wird im Folgenden mit ihren
verschiedenen Funktionen detailliert erläutert. Es weist (2)
eine Funktionseinheit 20 auf, welche Folgendes umfast:
- – eine
Empfangseinheit 11, welche dazu bestimmt ist, Referenzsynchronisierungsdaten
SYNC zu empfangen und diese gegebenenfalls aus einer formatierten
Nachricht zu extrahieren,
- – eine
Verwertungseinheit 12, welche in der Lage ist, die Synchronisierungsdaten
SYNC zu verwerten, um die grobe Uhr CL0 zu synchronisieren,
- – eine
Abfangeinheit 13, welche für das Abfangen einer Nachricht
MSG vorgesehen ist, die von einer der Vorrichtungen Ai des LAN-Netzwerks 4 kommt
und an das WAN-Netzwerk 5 gerichtet ist, beispielsweise
an den Datenserver 7 adressiert,
- – eine
Erstellungseinheit 14, welche in der Lage ist, eine auf
der Nachricht MSG basierende Zeitanforderung RQ zu erstellen, die
für die
Vorrichtungen Ai bestimmt ist, von denen die Nachricht MSG stammt,
wobei die Zielzeitdaten der Zeitanforderung RQ von der Synchronisierungseinrichtung 1 für die Synchronisierung
der groben Uhr CL0 verwendet werden,
- – eine
Sendeeinheit 15, welche dazu bestimmt ist, die Zeitanforderung
RQ an die jeweilige Vorrichtung Ai zu senden,
- – eine
Weiterleitungseinheit 16, welche in der Lage ist, die zuvor
durch die Abfangeinheit 13 abgefangene Nachricht MSG weiterzuleiten.
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Die
Zeitsynchronisierungseinheit 1 umfasst ferner eine Aktualisierungseinheit 17,
welche dazu bestimmt ist, die Funktionseinheit 20 in regelmäßigen Abständen zu
aktivieren, um die Synchronisierungsdaten zu aktualisieren und somit
die Ortszeituhr CL0 zu synchronisieren. Da das Ereignis, das die
Synchronisierung auslöst,
nicht durch das Gateway 10 gesteuert wird, wobei es sich
um den Empfang einer Nachricht handelt, die von einer der Vorrichtungen
Ai kommt und an das WAN-Netzwerk 5 gerichtet ist, bedeutet
dies, dass die Aktualisierungseinheit 17 die Funktionseinheit 20 in
einen „betriebsbereiten" Zustand versetzt,
in dem diese in der Lage ist, den Synchronisierungsvorgang auszuführen, sobald
eine relevante Nachricht durch das Gateway 10 geleitet wird.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Nachricht MSG um die erste
Nachricht, welche Letzteres empfängt,
sobald ein neuer Synchronisierungszeitraum beginnt.
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Die
Aktualisierungseinheit 17 ist ferner in der Lage, die Funktionseinheit 20 unter
anderen besonderen Umständen
zu aktivieren, beispielsweise wenn ein Bediener die entsprechende
Entscheidung trifft oder wenn das Gateway 10 erneut initialisiert
wird.
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In
der Praxis kann die Aktualisierungseinheit 17 überprüfen, ob
die Funktionseinheit 20 immer dann aktiviert werden muss,
wenn eine an das WAN-Netzwerk 5 gerichtete Nachricht MSG
von einer der Vorrichtungen Ai empfangen wird.
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Die
Zeitsynchronisierungseinheit 1 umfasst ferner eine Sicherheitseinheit 18,
welche in der Lage ist, die Funktionseinheit 20 für wenigstens
zwei aufeinanderfolgende Nachrichten MSG zu aktivieren, welche jeweils
von wenigstens zweien der Vorrichtungen Ai kommen, um die jeweils
für diese
aufeinanderfolgenden Nachrichten erhaltenen Synchronisierungsdaten
SYNC zu vergleichen, ihre Konsistenz zu überprüfen und im Falle einer Inkonsistenz
einen Warnmechanismus auszulösen.
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In
einem besonderen Beispiel handelt es sich bei den Vorrichtungen
Ai um Heim-Computer, welche mit JavaScript-fähigen
Internet-Browser-Anwendungen versehen sind, wobei es sich bei dem LAN-Netzwerk 4 um
ein Netzwerk im Heimbereich und bei dem WAN-Netzwerk 5 um
das Internet handelt. Außerdem
wird das Protokoll HTTP verwendet. In diesem Fall ist die Erstellungseinheit 14 dazu
bestimmt, die Zeitanforderung RQ in Form eines in JavaScript verfassten
Skripts zu erstellen, welches automatisch als HTTP-Antwort ausgeführt wird,
wenn es bei dem beteiligten Heim-Computer empfangen wird.
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Im
Betrieb führt
die Synchronisierungseinheit 1 zur folgenden Entwicklung
(3):
- – Nach der Inbetriebnahme erhält das Home-Gateway 10 die
absolute Zeit von dem Zeitserver 8 (sofern Letzterer verfügbar ist)
(Schritt S1).
- – Ein
Heimanwender einer der Vorrichtungen Ai versucht, auf das WAN-Netzwerk 5 zuzugreifen, um
Informationen zu erhalten (Schritt S2). Typischerweise öffnet der
Heimanwender eine Internetseite, wenn er den Browser benutzt, um
mittels HTTP Informationen aus dem Internet zu erhalten, und eine
HTTP-Anforderung wird an den Internet-Datenserver 7 gesendet.
- – Das
Gateway 10 erkennt die Informationsanforderung in Form
einer Nachricht MSG (Schritt S3) durch Abfangen der HTTP-Anforderung.
Sind die die Ortszeituhr CL0 betreffenden Zeitinformationen noch
nicht vollständig
oder werden sie als veraltet eingestuft, leitet das Home-Gateway 10 die
Nachricht MSG nicht sofort an das externe Netzwerk 5 weiter.
Sind die Zeitinformationen dagegen vollständig und werden sie als gültig eingestuft,
werden die folgenden Schritte S4 bis S6 nicht durchgeführt, sondern
Schritt S7 wird unverzüglich
angewendet.
- – Das
Home-Gateway 10 sendet den Befehl an den Heim-Computer (Vorrichtung
Ai) zurück,
um seine Zeitinformationen (Zeitanforderung RQ) zu übergeben
(Schritt S4). Der Befehl liegt in Form eines in JavaScript verfassten
Skripts als Antwort auf die HTTP-Anforderung vor.
- – Der
Heim-Computer sendet seine Zeitinformationen (Synchronisierungsdaten
SYNC) nach Ausführung
des Skripts zurück
(Schritt S5). Im vorliegenden Beispiel überträgt das Skript die Zeitinformationen
von dem Client zu dem Gateway 10 über eine neue HTTP-Anforderung.
- – Das
Gateway 10 rekonfiguriert sich selbst mit Hilfe der von
dem Heim-Computer bereitgestellten Zeitinformationen (Schritt S6).
- – Das
Gateway 10 leitet die Informationsanforderung (Nachricht
MSG) an das externe Netzwerk 5 weiter (Schritt S7). Hierbei übermittelt
es die ursprüngliche
HTTP-Anforderung
des Browsers an den richtigen Internet-Datenserver 7.
- – Das
externe Netzwerk 5 sendet die angeforderten Informationen
zurück,
wobei es sich hier um HTTP-Informationen handelt (Schritt S8).
- – Sobald
das Gateway 10 die angeforderten Informationen empfängt, leitet
es diese an den Heim-Computer weiter (Schritt S9).