時間戳

時間戳是通過數(shù)字簽名技術(shù)生成的數(shù)據(jù)，它是事件日期和時間的數(shù)字記錄。簽名的對象包括原始文件信息、簽名參數(shù)、簽名時間等信息。時間戳機構(gòu)對此進行數(shù)字簽名并生成時間戳，以證明原始文件在簽名時間之前就已存在。時間戳具有準確性、不可篡改性和可驗證性的特點。

時間戳來自辦公室用來記錄文件收到時間的橡皮戳。隨著數(shù)字系統(tǒng)的發(fā)展，時間戳的應(yīng)用范圍已經(jīng)擴展到指附加在數(shù)字數(shù)據(jù)上的數(shù)字日期和時間信息。20世紀60年代末，開發(fā)了Unix操作系統(tǒng)。為了統(tǒng)一內(nèi)存存儲時間和處理日期的計算，肯·湯普森決定將時間戳標準化。在20世紀90年代，推出了時間戳協(xié)議。1988年，ISO 8601對時間和日期的表示進行了標準化。2001年，IIETF發(fā)布了RFC 3161，它定義了公鑰基礎(chǔ)設(shè)施時間戳協(xié)議。2002年，RFC 3339進一步優(yōu)化和改進了ISO 8601。2014年，法國eIDAS法規(guī)（第42條）制定了電子時間戳指南，該指南被定義為以電子方式將日期和時間附加到任何數(shù)字數(shù)據(jù)的過程。

時間戳廣泛應(yīng)用于知識產(chǎn)權(quán)、合同簽署、金融、電子招投標、股票交易和個人檔案管理等領(lǐng)域。在計算中，它通常用于跟蹤數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、修改或訪問時間。然而，時間戳正面臨著物理安全和軟件安全等挑戰(zhàn)。隨著應(yīng)用需求的增加，缺乏統(tǒng)一標準已成為電子簽名應(yīng)用發(fā)展的障礙。

“時間戳”一詞來自辦公室使用的橡皮圖章，用于在紙質(zhì)文件上蓋章，有時還會印上時間以記錄收到文件的時間。隨著數(shù)字數(shù)據(jù)系統(tǒng)的出現(xiàn)，該術(shù)語已經(jīng)擴展到指附加在數(shù)字數(shù)據(jù)上的數(shù)字日期和時間信息。例如，計算機文件包含指示文件上次修改時間的時間戳，而數(shù)碼相機將時間戳添加到拍攝的照片中以記錄照片拍攝的日期和時間。

在計算機系統(tǒng)中，為了節(jié)省磁盤空間，早期的日期格式大多采用4字節(jié)或32位的存儲空間編碼，但在精度和范圍上都有一定的限制。20世紀60年代末，在貝爾實驗室開發(fā)了Unix操作系統(tǒng)，需要一種一致的方式在操作系統(tǒng)中存儲時間和處理日期計算，因此Ken Thompson決定使用1970年1月1日00:00:00（UTC）作為Unix時間的起點，這確保了時間戳對于大多數(shù)32位時間都是正的，因此Unix時間戳的計算基于世界時（UTC）1970。

據(jù)預(yù)測，2038年1月19日，Unix時間戳將因32位溢出而停止工作，成千上萬的應(yīng)用程序將需要采用新的時間戳約定。為了解決32位時間表示的限制，一些系統(tǒng)開始使用64位時間表示，從而允許更大的時間范圍。盡管有其局限性，Unix時代的時間戳仍因其簡單性和兼容性而被廣泛使用。

為了規(guī)范和統(tǒng)一時間戳格式，許多時間標準和協(xié)議開始出現(xiàn)。1985年，網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（NTP）開始使用，它具有低網(wǎng)絡(luò)開銷和低服務(wù)響應(yīng)延遲，可用于時間戳開發(fā)。1988年，國際標準組織ISO發(fā)布了ISO 8601標準，該標準在國際上對時間和日期的表達進行了標準化和統(tǒng)一，有助于人和機器理解和消除影響全球操作的各種日期約定、文化和時區(qū)所造成的差異。

20世紀90年代，時間戳協(xié)議的工作得以開展，美國出現(xiàn)了許多關(guān)于時間戳的專利，如數(shù)字文檔的安全時間戳方法、數(shù)字文檔認證系統(tǒng)等。直到21世紀，時間戳才引起了人們的廣泛關(guān)注。2001年，IETF制定了RFC 3161，即公鑰基礎(chǔ)設(shè)施時間戳協(xié)議，它描述了發(fā)送到時間戳機構(gòu)（TSA）的請求和返回的響應(yīng)的格式。2002年，IEEE發(fā)布了精確時間協(xié)議（PTP），同年，IETF發(fā)布了RFC 3339標準Internet上的日期和時間:時間戳，該標準改進和完善了日期和時間格式的ISO 8601標準。2014年，法國eIDAS法規(guī)（第42條）制定了電子時間戳指南，規(guī)定了以電子方式將日期和時間附加到任何數(shù)字數(shù)據(jù)的流程。

隨著數(shù)字技術(shù)的不斷成熟，時間戳被應(yīng)用于司法實踐等其他領(lǐng)域，時間戳認證在知識產(chǎn)權(quán)糾紛中的應(yīng)用顯著增加。2021年，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革進一步深化，區(qū)塊鏈科技快速發(fā)展。時間戳在區(qū)塊鏈被廣泛用作底層技術(shù)，因為它可以確保交易的有效性，而區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫允許整個網(wǎng)絡(luò)的記錄者在每個塊中加蓋時間戳，從而形成一個不可破解和不可偽造的數(shù)據(jù)庫。

時間戳是一個完整且可驗證的數(shù)據(jù)，可以表明某個數(shù)據(jù)在某個時間之前已經(jīng)存在，時間戳系統(tǒng)是用于生成時間戳的可信第三方。時間戳系統(tǒng)可以作為數(shù)字證書認證系統(tǒng)的一個組件提供服務(wù)，也可以獨立提供服務(wù)。

時間戳服務(wù)的本質(zhì)是將用戶的數(shù)據(jù)與當前的準確時間綁定，然后用時間戳系統(tǒng)的數(shù)字證書進行簽名。憑借時間戳系統(tǒng)在法律上的權(quán)威地位，生成一個可用于法律證據(jù)的時間戳，以證明用戶數(shù)據(jù)的生成時間，從而達到“不可否認”或“反否認”的目的。

時間戳系統(tǒng)至少需要包括三個部分:可信時間源、簽名系統(tǒng)和時間戳數(shù)據(jù)庫；

可信時間源：可信時間源是時間戳系統(tǒng)的時間來源，TSA系統(tǒng)中所有組件的時間都必須基于此可信時間源，尤其是簽發(fā)的時間戳中填寫的時間必須嚴格按照可信時間源填寫。作為可信時間源本身，要么是國家權(quán)威時間部門發(fā)布的時間，要么是國家權(quán)威時間部門認可的硬件和方法獲得的時間。

簽名系統(tǒng)：簽名系統(tǒng)負責接收時間戳申請，驗證申請的合法性，生成和發(fā)布時間戳，并最終將時間戳存儲在數(shù)據(jù)庫中。在此過程中，應(yīng)用消息和發(fā)布時間戳的格式以及時間戳的生成和發(fā)布必須滿足規(guī)范中給出的要求。用戶向簽名系統(tǒng)發(fā)起時間戳應(yīng)用。簽名系統(tǒng)獲取用戶的文件數(shù)據(jù)摘要后，驗證應(yīng)用程序的有效性。最后，將當前時間和文件摘要以一定的格式綁定并簽回并保存在數(shù)據(jù)庫中。

時間戳數(shù)據(jù)庫：時間戳數(shù)據(jù)庫負責保存TSA系統(tǒng)發(fā)布的時間戳，它必須定期備份，以便用戶在需要時可以從中申請時間戳。時間戳數(shù)據(jù)庫的存儲、備份和檢索也應(yīng)符合規(guī)范中的規(guī)定。

時間戳由應(yīng)用程序編程接口（API）和操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用管理，這些接口用于讀取和設(shè)置文件時間戳，以及檢索當前時間生成的時間戳。

時間戳的主要目的是通過一定的技術(shù)手段驗證數(shù)據(jù)生成的時間，以驗證該數(shù)據(jù)在生成后是否被篡改。因此，時間戳服務(wù)提供商必須證明服務(wù)中使用的時間源是可靠的，并且所提供的時間戳服務(wù)是安全的。時間戳協(xié)議的原理包括簡單時間戳協(xié)議、線性連接協(xié)議、樹形協(xié)議、二進制協(xié)議、分布式協(xié)議等。

簡單時間戳協(xié)議：使用時間戳服務(wù)時，將涉及三個角色，即時間戳作者（TSA）、申請時間戳服務(wù)的用戶（Subcriber）和時間戳證書的驗證方。美國運輸安全管理局為一段數(shù)據(jù)申請了時間戳證書，以證明這段數(shù)據(jù)在申請時間戳證書之前確實存在。在此時間之后，可以跟蹤對數(shù)據(jù)的更改，這可以防止偽造數(shù)據(jù)進行欺騙。證書持有人將需要申請時間證書的數(shù)據(jù)發(fā)送給時間戳機構(gòu)，時間戳機構(gòu)將生成的時間戳證書發(fā)送給證書持有人。當需要證明數(shù)據(jù)未被篡改時，證書持有者出示數(shù)據(jù)對應(yīng)的時間戳證書，時間戳證書的驗證者驗證其真實性，從而確認數(shù)據(jù)是否被篡改。最基本的時間戳協(xié)議的工作流程是:申請時間戳服務(wù)的用戶將需要認證的數(shù)據(jù)傳輸給時間戳服務(wù)的提供者，然后時間戳服務(wù)的提供者將經(jīng)過認證的時間戳證書返回給用戶。但該協(xié)議存在一些隱患，主要體現(xiàn)在隱私、帶寬、時間戳結(jié)構(gòu)的錯誤操作、信任等方面。

樹形協(xié)議：樹協(xié)議是線性鏈路協(xié)議的優(yōu)化協(xié)議。該協(xié)議將時間戳證書鏈接分解成許多小組。在每個組中，時間戳服務(wù)的用戶可以向TSA申請時間戳證書，整個過程通過建立一個樹結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，其中樹結(jié)構(gòu)的葉子是用戶的時間戳證書申請。TSA使用基于身份認證的可信時間戳服務(wù)系統(tǒng)來研究安全哈希函數(shù)，以計算樹結(jié)構(gòu)中的節(jié)點值。

分布式協(xié)議：在分布式協(xié)議中，TSA包括兩種服務(wù)器:一個接收服務(wù)器和多個部分簽名服務(wù)器。每個部分簽名服務(wù)器擁有TSA簽名密鑰的一部分。當接收服務(wù)器接收到時間戳服務(wù)請求時，它向每個部分簽名服務(wù)器發(fā)送請求的副本和接收請求的時間。當部分簽名服務(wù)器接收到簽名請求時，它將檢查附加到該請求的時間，并將其與本地時間進行比較。如果它們相似，每個部分簽名服務(wù)器用它們的部分密鑰對文件和時間進行簽名，然后將該部分簽名傳輸?shù)浇邮辗?wù)器，接收服務(wù)器將所有部分簽名組合成最終的完整簽名。

線性連接協(xié)議：線性鏈接協(xié)議是為了解決時間戳機構(gòu)必須完全信任的問題而提出的。該協(xié)議的設(shè)計思想是在時間戳證書之間建立緊密的聯(lián)系，并像鏈表一樣將用戶申請的時間戳證書按順序鏈接起來。為了驗證時間戳機制是否作弊，該機制設(shè)置了一個固定的時間，并通過不同的渠道發(fā)布最近通過的時間戳證書列表。任何人都可以通過時間戳機制發(fā)布的證書列表來驗證時間戳鏈表的有效性，從而確定時間戳機制是否公平可靠。

分級請求時間戳協(xié)議：提出了分層請求時間戳協(xié)議，使局域網(wǎng)中的用戶能夠獲得及時可信的時間戳。在該協(xié)議中，用戶組和本地時間戳機構(gòu)（LTSA）位于局域網(wǎng)中，形成第一級時間戳請求層；公共時間戳機構(gòu)（PTSA）單獨構(gòu)成二級時間戳請求層，對用戶組透明；用戶組從LTSA獲得LTS（本地時間戳），并將時間戳完全標記在局域網(wǎng)中，這可以避免網(wǎng)絡(luò)中的用戶訪問公共網(wǎng)絡(luò)。

通用標準時間（UTC）格式是時間戳最常用的格式，其精度至少為秒。其語法結(jié)構(gòu)為:YYYYMMDDhhmmss【。s..】Z】Z例如:20240219001326.34352Z（其中YYYY為年份；MM是月份；DD是天；Hh是小時；Mm是分鐘；Ss是秒；[.s..】是可選的，表示秒的小數(shù)部分；z表示UTC時間）。

計算機的內(nèi)部時鐘和時間戳值是根據(jù)時代確定的。計算機的日期和時間是根據(jù)自計算機定義的紀元以來經(jīng)過的秒數(shù)來確定的。紀元時間對應(yīng)于UTC的0小時0分0秒，紀元日期取決于所使用的操作系統(tǒng)。Unix的紀元日期是1970年1月1日，而Windows計算機的紀元日期是1601年1月1日00:00:00（UTC）。如果Unix的紀元時間是1639172876秒，則為2021年12月10日星期五晚上9:47:56。

ISO 8601：國際標準ISO 8601指定了日期和時間的數(shù)字表示形式，可用于構(gòu)造時間戳值。該標準符號有助于避免國際交流中許多不同國家符號造成的混亂，并增加計算機用戶界面的可移植性。國際標準日期的表達式為:YYYY-MM-DD，其中YYYY是指公歷的年份，MM是一年中01至12之間的月份，DD是一個月中01至31之間的日期。例如，2016年9月1日在標準符號中被寫成2016-09-01。一天的國際表示法是:hh: mm: ss，其中hh是00到24之間的小時數(shù)，mm是00到59之間的分鐘數(shù)，ss是00到60之間的秒數(shù)。ISO 3601標準時間值之前通常有一個測試指示器。例如，下午1: 31: 16可以表示為T13:31:16。

時間戳

RFC 2822：RFC 2822標準對日期和時間進行了標準化，該標準用于在HTTP和電子郵件標題中統(tǒng)一表示日期和時間。RFC 2822的日期顯示格式包括星期幾、數(shù)字日期、月份、年份、時間和時區(qū)的三個字母縮寫，如01 Jun 2016 14:31:46 -0700，表示時間為2016年9月1日14:31:46。“-0700”表示比世界標準時間晚7小時，具體格式為“+”或“-”hhmm，“+”表示早于世界標準時間，“-”表示晚于世界標準時間。

RFC 3339：RFC 3339中的時間戳規(guī)范完善了ISO8601標準和RFC2822標準。它將日期、時間和日期格式化為單個緊湊字符串，表示為2016-09-01t 14:31:16-0700 2016年9月1日14: 31: 46，其中ISO8601中的指示器“t”可以替換為其他字符，包括

RFC 3161：RFC 3161描述了發(fā)送到時間戳機構(gòu)（TSA）的請求和返回的響應(yīng)的格式，時間格式的表示沒有變化。客戶向TSA發(fā)送一個帶有哈希值Y的時間戳請求。TSA將當時的標準時間值、此請求的序列號和一些狀態(tài)參數(shù)附加到Y(jié)上，并簽名后發(fā)送給客戶。此外，該協(xié)議還結(jié)合了COSE保護和時間戳，并且有兩種組合格式:TTC（時間戳然后是COSE）和CTT（COSE然后是時間戳）。

eIDAS：法國的eIDAS法制定了電子時間戳指南。合格的電子時間戳應(yīng)準確顯示日期和時間以及與日期和時間相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)完整性的推定，并且需要滿足以下要求:將日期和時間與數(shù)據(jù)綁定，以合理排除數(shù)據(jù)被潛移默化更改的可能性；使用高級電子簽名簽名，或使用合格的信托服務(wù)提供商的高級電子印章蓋章，或使用某種等效方法簽名；基于與協(xié)調(diào)世界時相關(guān)的精確時間源。

其他格式：如果數(shù)據(jù)存儲是DB2，則可以使用日期、時間和時間戳類型的DB2字符串來表示時間，日期或時間的字符串表示形式可以是ISO、美國、歐洲或JIS格式。時間戳的字符串表示形式使用ISO格式。

可信時間的生成：可信時間的原始來源來自國家權(quán)威時間部門（如國家授時中心），或使用國家權(quán)威時間部門認可的硬件和方法獲得的時間。獲取方式包括:使用一定的無線接收設(shè)備通過無線方式獲取國家權(quán)威時間部門的時間發(fā)布，如長波信號、衛(wèi)星信號等；使用某種時間同步協(xié)議從指定的網(wǎng)絡(luò)地址獲取時間；使用國家權(quán)威時間部門認證的某種硬件來獲取時間，例如使用子時鐘。

TSA接待方式：時間戳機構(gòu)（TSA）通過電子郵件、文件傳輸、套接字和HTTP接受和發(fā)布時間戳申請。

時區(qū)處理：時區(qū)是一套確定當?shù)貢r間的規(guī)則，與特定地理區(qū)域的增量時間有關(guān)。操作系統(tǒng)使用用戶系統(tǒng)上的區(qū)域設(shè)置將世界標準時間轉(zhuǎn)換為用戶的本地時區(qū)。

時鐘同步：基于網(wǎng)絡(luò)通信的時鐘同步主要通過同步節(jié)點之間交換時間戳信息來完成。從每個節(jié)點的角度來看，它們有自己的時鐘，并且可以從參考時鐘中知道傳輸時間間隔。分布式系統(tǒng)中的所有節(jié)點定期更新其時鐘值并維護與時間相關(guān)的信息的過程，以使每個節(jié)點顯示的時間在適當更改后仍接近相同。

夏令時調(diào)整：夏令時（DST）是在美國和加拿大的大部分地區(qū)以及其他一些國家和地區(qū)實施的一小時時鐘調(diào)整。Linux將DST偏移量添加到時間戳中。如果DST處于文件時間戳中指定的時間，Linux將添加偏移量，并且DST期間創(chuàng)建的文件總是提前一小時顯示。Windows不關(guān)心文件所在的時間環(huán)境，并以相同的方式處理DST。如果當前系統(tǒng)時間包含DST偏移量，它會將DST偏移量添加到時間戳中。您也可以通過自己更改系統(tǒng)上的時間來修改夏令時的開始時間或結(jié)束時間。

散列算法：密碼學中的哈希算法確保接收方收到的數(shù)據(jù)沒有經(jīng)過第三方攻擊者篡改數(shù)據(jù)的完整性驗證。其基本思想是通過哈希函數(shù)計算任意長度數(shù)據(jù)的短定長二進制值，這個結(jié)果稱為哈希值。對數(shù)據(jù)進行任何修改后，計算出的哈希值都會不同，因此可以通過數(shù)據(jù)的哈希值來驗證數(shù)據(jù)是否完整。

數(shù)字簽名：時間戳是通過數(shù)字簽名技術(shù)生成的數(shù)據(jù)，數(shù)字簽名的過程如下:發(fā)送方使用哈希函數(shù)處理消息以形成固定長度的消息摘要，通過DSA算法計算其私鑰和消息摘要以生成數(shù)字簽名，然后將數(shù)字簽名和消息一起發(fā)送。接收方使用相同的哈希函數(shù)計算消息以生成消息摘要，并使用DSA算法計算消息摘要和發(fā)送方的公鑰以生成數(shù)字簽名A，同時從接收的消息中獲得數(shù)字簽名B。如果數(shù)字簽名A和數(shù)字簽名B相等，則數(shù)字簽名通過驗證，否則驗證失敗。

時間戳顯示創(chuàng)建、交換、修改或刪除某些信息的時間。它可以用來顯示社交媒體帖子的發(fā)布日期、發(fā)送在線聊天和查看信息的日期以及數(shù)碼相機拍照的日期。它還可以用于計算機系統(tǒng)、法律認證、區(qū)塊鏈技術(shù)和數(shù)據(jù)管理。

區(qū)塊鏈技術(shù)：區(qū)塊鏈區(qū)塊使用時間戳來確保交易的有效性，例如加密貨幣。在區(qū)塊鏈技術(shù)中，數(shù)據(jù)以電子記錄的形式永久存儲，存儲這些電子記錄的文件稱為數(shù)據(jù)塊。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫允許全網(wǎng)的記錄者在每個區(qū)塊上加蓋一個時間戳，該時間戳為區(qū)塊鏈每個區(qū)塊的信息生產(chǎn)增加了時間驗證，每個數(shù)據(jù)的輸入都追溯到來源，按時間順序排列，經(jīng)過驗證，并確保數(shù)據(jù)是真實的，不可篡改的，從而證明了數(shù)據(jù)的原始性和所有權(quán)。

數(shù)據(jù)庫管理：數(shù)據(jù)管理依靠時間戳來確保數(shù)據(jù)的完整性和質(zhì)量。時間戳用于跟蹤數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)變化。通過使用時間戳，數(shù)據(jù)庫可以記錄插入或更新記錄的時間，從而實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)檢索和審計。它們還用于實現(xiàn)時態(tài)數(shù)據(jù)庫中基于時間的查詢和數(shù)據(jù)版本控制。

計算機系統(tǒng)：在分布式系統(tǒng)中，時間戳用于管理并發(fā)操作并保持多個節(jié)點之間的一致性。Lamport時間戳和vector時間戳是分布式系統(tǒng)中排序事件的常用技術(shù)，它們允許進程協(xié)調(diào)操作并避免沖突。此外，時間戳可以幫助識別軟件漏洞。通過分析日志文件中的時間戳和監(jiān)控系統(tǒng)活動，安全專業(yè)人員可以檢測可疑模式、潛在攻擊媒介和異常行為。

法律認證：時間戳可用于數(shù)字版權(quán)保護。通過給數(shù)字內(nèi)容打上時間戳，創(chuàng)作者可以證明他們的所有權(quán)和創(chuàng)作時間，并可以解決知識產(chǎn)權(quán)的法律糾紛。帶有時間戳的數(shù)據(jù)可以作為版權(quán)歸屬的可靠證據(jù)。此外，數(shù)字合同和數(shù)字簽名使用時間戳來顯示文檔的簽署時間。