Datum & Zeit

Datum und Zeit in der praktischen Informatik

Zielgruppe sind sowohl einfache IT-AnwenderInnen als auch StudentInnen und ambitionierte Informatik-Amateure

Grundkenntnisse der Informatik werden vorausgesetzt.



PC-Systemzeit und Zeit-Server


Die meisten PC-AnwenderInnen verlassen sich auf die (Zeit)-Einstellung ihrer Computer. Das ist bei modernen Betriebssystemen meist berechtigt, eine Kontrolle schadet jedoch nicht.

Eine Änderung der Zeit-Einstellungen erfordert normalerweise die Rechte des System-Administrators (auf Linux root)



Die Systemzeit von Server-PC's wird meist auf die → Weltzeit UTC eingestellt, jene von typischen Arbeits-PC auf die lokale Zeitzone, d.h. in Mitteleuropa auf → CET (MEZ).
Auf Linux wird eine Zone der IANA Zeitzonen-Datenbank in der Form Region/Stadt angegeben, z.B. Europe/Berlin, Europe/Vienna, Europe/Zurich
Damit ist es möglich, auch innerhalb einer Zeitzone unterschiedliche Regeln (z.B. für die → Sommerzeit) anzuwenden.


Zeit-Client

Jedes moderne Betriebssystem bietet einem PC die Möglichkeit, seine Zeit von einem (entfernten) Zeit-Server zu beziehen:

Im einfachsten Fall bezieht man die Zeit-Information über das Netzwerk und verwendet das darauf spezialisierte Protokoll NTP. Die Genauigkeit ist umso größer, je kürzer die Übertragungs-Zeit ist (=je näher sich der Zeit-Server befindet).

Jede Kommunikation führt über die Firewall des jeweiligen Routers. Gängige Router erlauben das NTP-Protokoll in ihrer Standard-Einstellung. Wenn man einen eigenen Server betreibt, dann erlaubt man nur diesem den NTP-Zugriff auf externe Zeitserver.
Einstellung des NTP-Clients auf ↓ Linux oder ↓ Windows

Wenn eine 'paranoid' eingestellte Firewall das NTP-Protokoll verbietet, dann kann man sich mit dem → HTTP-Protokoll (=mit normalen Webseiten) helfen. Jeder Webserver gibt seine Zeit im HTTP-Header an. Mit geeigneter Software kann man daraus die Zeit auf ca. 1 Sekunde genau entnehmen.

Für besondere Ansprüche gibt es Zeit-Clients als Hardware-Peripherie:
In Mitteleuropa kann eine sehr genaue Zeit vom Langwellen-Sender DCF-77 beziehen.
Weltweit kann man die genaue Zeit mit speziellen Empfängern vom  GPS-System beziehen.


Das Datum (und evtl auch die Uhrzeit) wird hierarchisch angegeben, d.h. in der Reihenfolge fallender Wichtigkeit bzw. nach Standard → ISO‑8601: In diesem Fall werden die Dateien von jedem Betriebssystem alphabetisch und zeitlich richtig sortiert. Zur besseren Lesbarkeit kann man auch - Minus-Zeichen einfügen, z.B.
Bericht_2000-01-01.odt

Wenn man das Datum nach DIN 5008 angibt (und die problematischen Punkt-Trennzeichen ersetzt), dann wird unbrauchbar nach Tasgen sortiert, z.B:
Bericht_1_1_2000.odt



MS-Word
Die Namen und Positionen der Befehle wurden leider oft geändert. Suchen sie in der zu ihrer Version passenden Hilfe.

Beispiele:
Ältere Versionen bieten das Menü Enfügen / Feld / Datum & Uhrzeit mit den Optionen CreateDate oder SaveDate.
Achten sie auf das Kästchen Automatisch aktualisieren : In diesem Fall werden die Daten beim Speichern der Datei aktualisiert.
Mit dem Button Optionen kann man das gewünschte Format wählen.

In neueren Versionen bietet das Register Einfügen / Text / Datum und Uhrzeit verschiedene Text-Formate zur Auswahl.
Achten sie auf das Kästchen Automatisch aktualisieren !

Menü (Register) Einfügen / Text / Schnellbausteine / Feld / Date (Time) erlaubt ebenfalls die Auswahl des gewünschten Formats.

Man kann Textbausteine dieser Art mit RechtsKlick aktualisieren oder die Feld-Funktionen abschalten.


Zeit @ Linux



Ubuntu-Linux

Menü System-Einstellungen / Zeit und Datum
Markieren sie die Option Zeit automatisch aus dem Internet beziehen
Für mehr Details muss man meist das Paket ntp installieren. Das erfolgt an der terminal-Konsole mit
# sudo apt-get install ntp
Danach kann man die Konfigurations-Datei /etc/ntp.conf editieren.
UbuntuUsers - Systemzeit

OpenSuSE-Linux

Programm YAST / Network Services / NTP Configuration
Als Start-Option wählt man an einem PC Now and on Boot, an einem Notebook Synchronize without Daemon.
Als Synchronisations-Intervall genügen 60 oder mehr Minuten.
Die Liste der NTP-Server kann man mit den Buttons Add und Edit gestalten.
Im Register Security Stttings markiert man das Kästchen Open Port in Firewall. Ansonsten wird die Verbindung mit einem Zeit-Server blockiert.
YAST-Modul Datum & Zeit, Time Synchronization with NTP

Zeit @ Windows


Registry

Die Arbeit mit der Registry-Datenbank ist fortgeschrittenen AnwenderInnen vorbehalten: Bei unsachgemäßer Verwendung kann man das Betriebssystem und/oder Daten beschädigen !

Man startet als Administrator den Registry-Editor (Programm regedit.exe oder Tasten Windows+R und regedit) und navigiert zum angegebenen Schlüssel:

Die Liste der bekannten NTP-Server befindet sich hier
HKEY_LOCAL_MACHINE \ Software \ Microsoft \ Windows \ CurrentVersion \ DateTime \ Servers
(Zur besseren Lesbarkeit wurden Leerzeichen eingefügt)
Mit RechtsKlick oder Menü Bearbeiten kann man eine neue Zeichenfolge hinzufügen.
Als Name wählt man eine noch nicht verwendete Ganze Zahl, z.B. 3 oder 4
Als Wert trägt man (mit RechtsKlick) die Adresse des gewünschten NTP-Servers ein.
Speichern ist nicht notwendig: Alle NTP-Server sind danach in der Auswahl-Liste der Uhr wählbar.

Der bevorzugte NTP-Server (aus der oben angegebenen Liste) wird in diesem Schlüssel verwaltet:
HKEY_LOCAL_MACHINE \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ Services \ W32Time \ Parameters \ NtpServer
Es wird empfohlen, diesen Wert nicht mit dem Registry-Editor zu ändern sondern mit der dazu vorgesehenen Auswahl-Liste der Uhr.

Datum und Kalender


In allen Kulturen war es die Aufgabe der besten Gelehrten, Kalender-Regeln zu entwickeln und anzuwenden.

Heute wird weltweit fast ausschließlich der ↓ Gregorianische Kalender verwendet. Er beschreibt die realen Verhältnisse mit einer Abweichung von 27 Sekunden pro Jahr. Alle Betriebssysteme und - unabhängig davon - viele Programme enthalten diesen Kalender.



Das Jahr begann wie in den meisten anderen Kulturen am 25.März (Frühlings-Beginn).

Ein Jahr hat im Julianischen Kalender die Länge von
365 + 1/4 = 365.25 Tagen
Die Differenz von 675 Sekunden pro Jahr summierte sich im Laufe der Zeit und betrug im Jahr 1582 bereits 10 Tage. Das war der Anlass, einen verbesserten Kalender einzuführen.



Regeln:
Ein 'normales' Jahr hat 365 Tage.
Jedes durch 4 ganzzahlig teilbare Jahr erhält am 29.Februar einen Schalttag und dauert 366 Tage.
In jedem durch 100 ganzzahlig teilbaren Jahr entfällt der Schalttag.
In jedem durch 400 ganzzahlig teilbaren Jahr wird der Schalttag wieder eingeschoben.

Diese Regeln ergeben eine Jahreslänge von
365 + 1/4 - 1/100 + 1/400 = 365.2425 Tagen
und damit eine Abweichung von +27 Sekunden pro Jahr.

Eine zusätzliche Regel -1/4000 wird diskutiert. Sie würde die Abweichung auf +5 Sekunden pro Jahr reduzieren.



Aus diesem Grund sind historische Daten je nach Region umzurechnen:
Die russische Oktober-Revolution fand nach damals gültigem russischen Kalender am 1917-10-25 statt, nach heutigem Kalender am 1917-11-07, also im November.

In den USA erfolgte die Umstellung 1752.
US-Software verwendet daher den ↑ Julianischen Kalender meist ungefragt bis 1752.  Die 11 Tage 1752‑09‑03 bis 1752‑09‑13 werden ausgelassen.  Auf 1752‑09‑02 folgt 1752‑09‑14.
Wenn ein Programm den Kalender des jeweiligen Betriebssystems verwendet, dann sind historische Daten der Jahre 1582...1752 nicht zuverlässig. Wenn das Programm einen eigenen Kalender verwendet, dann sollte dieser konfigurierbar sein.
Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser !



Für noch längere Zeiträume macht ein Kalender keinen Sinn: Die astronomischen Verhältnisse ändern sich merklich:

Die Erdachse beschreibt in 25750 Jahren eine volle Kreisel-Bewegung. Daher hat sich seit der Antike die Richtung zu den 12 Sternbildern des Tierkreis (Zodiak) um fast genau 1 Sternbild verschoben.

Die ägyptische Kultur dauerte als einzige so lange an, dass man die Änderung einer Stern-Position (Sirius) mit freiem Auge erfassen konnte.

Die Erdrotation wird durch Gezeiten-Reibung langsamer. Die Tage werden in 1 Mio Jahren systematisch um ca. 23 Sekunden länger, daher nimmt die Anzahl der Tage pro Jahr langsam ab.


Das → Julianische Datum ist ein Zeit-Stempel und nicht mit dem Julianischen Kalender zu verwechseln.

Uhrzeit


Da sich die Rotation der Erde systematisch um ca. 23µs / Jahr verlangsamt, war diese Definition für die heute verlangte Genauigkeit der Physik nicht haltbar.

Seit 1967 wird dazu eine Spektrallinie von Cs-133 (Atom-Uhren) verwendet. Die Länge der Sekunde wurde beibehalten, sie wird lediglich anders gemessen - heute unabhängig von der Tages-Länge.



Besonders präzise Atom-Uhren werden von den nationalen Zeit-Instituten betrieben, z.B. BEV (Österreich), METAS (Schweiz), PTB (Deutschland), NIST (USA). Von diesen erhalten alle untergeordneten ↑ NTP-Zeitserver die genaue Zeit.

Die GPS‑Berechnung der Position erfolgt durch besonders genaue Messung der Laufzeiten von Signalen. Daher befinden sich Atom-Uhren u.a. auf allen GPS-, Glonass- und Galileo-Satelliten.



Die letzten Schaltesekunden wurden ausschließlich eingefügt: 1997, 1998, 2005, 2008, 2012, 2015, 2016

In der Vergangenheit kam es bei Schaltsekunden gelegentlich zu Software-Problemen. Daher verwendet z.B. das GPS-System keine Schaltsekunden und unterscheidet sich daher von der aktuellen Weltzeit 2016 um 16 Sekunden.

Gelegentlich verhelfen Schaltsekunden als 'Bedrohung von Computer-Systemen' zu Schlagzeilen. Das ist heute allerdings längst überholt:
Alle Zeit-Server kommunizieren die Zeit inkl. Schaltsekunden nach einem genau festgelegten Protokoll.