一直以來(lái)，操作系統(tǒng)的「時(shí)間、日期、時(shí)區(qū)」，是讓很多程序員在開(kāi)發(fā)程序時(shí)比較敏感與特別關(guān)注的問(wèn)題。

• 還記得即將步入 2000 年的“千年蟲(chóng)”（Year 2000 Problem，簡(jiǎn)稱“Y2K”）事件，由于早期的計(jì)算機(jī)配置比較低，那時(shí)為了節(jié)省空間就把年份只用后兩位數(shù)表示，如 1999 就表示為 99，導(dǎo)致新千年時(shí)電腦把 2000 年認(rèn)為是 1900 年，出現(xiàn) Bug，進(jìn)而引發(fā)各種各樣的系統(tǒng)功能紊亂甚至崩潰。

• 2012 年，有用戶發(fā)現(xiàn)低內(nèi)核版 Linux 開(kāi)啟 NTP 服務(wù)器會(huì)遇到閏秒 Bug，導(dǎo)致服務(wù)器重啟。

• 2016 年，很多網(wǎng)友“作了一把”，將 iPhone 的日期設(shè)置到 1970 年 1 月 1 日，無(wú)意中觸發(fā)系統(tǒng) Bug，一時(shí)間導(dǎo)致 iPhone 重啟失敗，手機(jī)直接變板磚。

就在近日，一個(gè)新的關(guān)于時(shí)間 Bug 出現(xiàn)在 Windows 系統(tǒng)中。據(jù) Ars Technica 報(bào)道，有一位挪威數(shù)據(jù)中心的工程師 Simen 遇到了一個(gè)令人費(fèi)解的時(shí)間 Bug， 它會(huì)導(dǎo)致 Windows Server 突然將系統(tǒng)時(shí)鐘重置到未來(lái) 55 天。

時(shí)間 Bug 帶來(lái)的混亂

事實(shí)上，這并不是 Simen 第一次遇到這個(gè)問(wèn)題。

在去年 8 月，Simen 曾遇到過(guò)類似的錯(cuò)誤，當(dāng)時(shí)一臺(tái)運(yùn)行 Windows Server 2019 的機(jī)器將時(shí)鐘重置到了 2023 年 1 月，但過(guò)了沒(méi)多久又自動(dòng)跳回來(lái)了。

后來(lái)，直到事件日志被清除后才發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題，但那時(shí)無(wú)法分析具體是什么原因?qū)е碌摹?/span>

現(xiàn)在，他又在一臺(tái)運(yùn)行 Windows Server 2016 的機(jī)器上遇到了這個(gè)問(wèn)題。

對(duì)于普通用戶而言，時(shí)間的錯(cuò)亂帶來(lái)的短暫影響也許可以忽略不計(jì)。但是對(duì)于工程師而言，卻是一個(gè)讓人崩潰的存在。

Simen 的主要工作是在 Windows Server 維護(hù)一個(gè)路由表（存儲(chǔ)在聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)中的電子表格（文件）或類數(shù)據(jù)庫(kù)），這個(gè)路由表實(shí)時(shí)跟蹤手機(jī)號(hào)碼從一個(gè)運(yùn)營(yíng)商轉(zhuǎn)到另一個(gè)運(yùn)營(yíng)商的過(guò)程。

當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)時(shí)間 Bug 時(shí)，系統(tǒng)時(shí)鐘跳到八周后，這就帶來(lái)一個(gè)不可估量的后果，譬如，此前尚未遷移的號(hào)碼被列入已經(jīng)遷移、已經(jīng)轉(zhuǎn)移的號(hào)碼被列為待處理狀態(tài)，整個(gè)都亂掉了。

無(wú)獨(dú)有偶

本來(lái)以為這只是一個(gè)特例，但是搜索一下，網(wǎng)絡(luò)上遇到這個(gè)問(wèn)題的工程師不在少數(shù)。

去年，有一位名叫 Ken 的工程師也發(fā)現(xiàn)了類似的“時(shí)間跳躍”現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)在 2-3 臺(tái)服務(wù)器上，時(shí)鐘時(shí)不時(shí)會(huì)跳躍到幾周后，甚至有一次直接跳到了 2159 年。

據(jù) Ars Technica 披露，Ken 在一封郵件中寫(xiě)道：“受此影響的服務(wù)器呈指數(shù)增長(zhǎng)，越來(lái)越多。在 5000 臺(tái)服務(wù)器（虛擬機(jī)）中，我們總共有 20 臺(tái)左右的服務(wù)器（虛擬機(jī)）遇到過(guò)這種情況。這種情況通常發(fā)生在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器在時(shí)間上發(fā)生跳躍時(shí)，就會(huì)造成嚴(yán)重破壞，只要服務(wù)器在時(shí)間上有如此大的偏移，備份也就無(wú)法運(yùn)行。對(duì)于我們的客戶來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)至關(guān)重要。”

除了 Simen 和 Ken 之外，追溯到 2017 年，一位 Reddit 用戶 zanatwo 發(fā)帖稱他在一所大學(xué)工作，某一天，其發(fā)現(xiàn)校園內(nèi)的幾臺(tái) Windows 10 計(jì)算機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)間。這些計(jì)算機(jī)上顯示的時(shí)間 Bug 完全是隨機(jī)的，在某些情況下，他的設(shè)備時(shí)間直接跳到了 31 個(gè)小時(shí)之前。

通過(guò)深入分析，當(dāng)時(shí) Reddit 用戶發(fā)現(xiàn)，時(shí)間變化與 HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\W32Time\SecureTimeLimits 中的 Windows 注冊(cè)表鍵相關(guān)。進(jìn)一步的調(diào)查顯示，當(dāng)一些人試圖訪問(wèn)大學(xué)網(wǎng)站時(shí)，這些錯(cuò)誤報(bào)告稱網(wǎng)站使用的有效 SSL 證書(shū)無(wú)效。

Windows 官方發(fā)布的功能惹了禍？

經(jīng)過(guò)排查之后，以上幾位工程師將罪魁禍?zhǔn)捉y(tǒng)一定位到了 Windows 上一個(gè)鮮為人知的功能—— Secure Time Seeding（簡(jiǎn)稱 STS）中。

這是微軟在 2016 年引入 Windows 的功能，主要作用就是在 Windows 設(shè)備無(wú)法通過(guò)安全連接與時(shí)間服務(wù)器通信的情況下，改進(jìn)對(duì)正確時(shí)間的記錄。簡(jiǎn)單來(lái)看，這也是設(shè)備在斷電情況下也能保證準(zhǔn)確的時(shí)間。默認(rèn)情況下，這一功能在 Windows 系統(tǒng)及服務(wù)器下是打開(kāi)的。

從工作原理來(lái)看，為確定當(dāng)前時(shí)間，STS 會(huì)調(diào)用 SSL（Secure Sockets Layer）握手過(guò)程中包含的一組元數(shù)據(jù)。具體來(lái)說(shuō)，這些數(shù)據(jù)包括：

• ServerUnixTime，日期和時(shí)間表示法，顯示自 1970 年 1 月 1 日 00:00:00 UTC 時(shí)起已過(guò)去的秒數(shù)。

• 從遠(yuǎn)程服務(wù)器 SSL 證書(shū)中獲取的加密簽名數(shù)據(jù)，顯示該證書(shū)是否已根據(jù)所謂的 "在線證書(shū)狀態(tài)協(xié)議 "機(jī)制被撤銷。

在發(fā)布這一功能時(shí)，微軟工程師在官方文檔中寫(xiě)道，他們使用 ServerUnixTime 數(shù)據(jù)是 "假定它在一定程度上是準(zhǔn)確的"，但在同一句話中又承認(rèn)它 "也可能是不正確的"。

為了防止 STS 根據(jù)單個(gè)不同步遠(yuǎn)程服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)重置系統(tǒng)時(shí)鐘，STS 會(huì)隨機(jī)穿插 SSL 連接到多個(gè)服務(wù)器，以得出當(dāng)前時(shí)間的可靠范圍。

然后，該機(jī)制會(huì)將 ServerUnixTime 與 OCSP（Online Certificate Status Protocol，在線證書(shū)狀態(tài)協(xié)議 ）有效期合并，以產(chǎn)生盡可能小的時(shí)間范圍，并為其分配置信度分?jǐn)?shù)。

當(dāng)分?jǐn)?shù)達(dá)到足夠高的閾值時(shí)，Windows 就會(huì)將數(shù)據(jù)歸類為 STSHC（Secure Time Seed of High Confidence，高置信度安全時(shí)間種子）。然后，STSHC 用于監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)鐘是否存在 "嚴(yán)重錯(cuò)誤"，并對(duì)其進(jìn)行糾正。

盡管 STS 內(nèi)建了檢查和平衡機(jī)制，以確保其提供準(zhǔn)確的時(shí)間估計(jì)，但長(zhǎng)期以來(lái)工程師遇到的“時(shí)間跳躍”事件表明，該功能有時(shí)會(huì)做出誤差數(shù)天、數(shù)周、數(shù)月甚至數(shù)年的胡亂猜測(cè)。

在 Ars Technica 報(bào)道的文章中，其分享了來(lái)自工程師 Ken 遇到時(shí)間跳躍時(shí)的具體截圖。

第一張圖片中的選定行上方的 "預(yù)計(jì)安全時(shí)間 "條目顯示，Windows 預(yù)計(jì)當(dāng)前日期為 2023 年 10 月 20 日，比系統(tǒng)時(shí)鐘顯示的時(shí)間晚四個(gè)多月。然后，STS 會(huì)更改系統(tǒng)時(shí)鐘，使其與"目標(biāo)系統(tǒng)時(shí)間 "中顯示的錯(cuò)誤的預(yù)計(jì)安全時(shí)間相匹配。

第二張圖片顯示了類似的情況，其中 STS 將日期從 2023 年 6 月 10 日改為 2023 年 7 月 5 日。

在遇到這一問(wèn)題后，Ken 和 Simen 都向微軟進(jìn)行了反饋，遺憾的是，他們并沒(méi)有得到實(shí)質(zhì)性的回應(yīng)與解決方案。

微軟工程師個(gè)人曾發(fā)出警告：主動(dòng)關(guān)閉 STS 功能

那要問(wèn)有沒(méi)有解決方法，其實(shí)去年一位微軟 Windows 高級(jí)工程師 Ryan Ries 發(fā)過(guò)推文提供過(guò)用戶，其寫(xiě)到“大家好，如果你們管理 Active Directory 域控制器，我想給你們一些非官方的建議，這完全是我的個(gè)人意見(jiàn)：在您的 DC 上禁用 w32time 的 STS。”

當(dāng)有網(wǎng)友進(jìn)一步詢問(wèn)原因時(shí)，Ryan Ries 表示，「因?yàn)樵谒愕钠ü芍埃@只是一個(gè)時(shí)間問(wèn)題」。

這也不禁讓人好奇，連微軟自家工程師都覺(jué)得這個(gè)功能有問(wèn)題，為什么官方還有做保留。

就在眾人存疑時(shí)，微軟在給 Ars Technica 的一份聲明中寫(xiě)道：

STS 功能是一種基于啟發(fā)式的計(jì)時(shí)方法，在某些軟件/固件/硬件計(jì)時(shí)失效的情況下也有助于校正系統(tǒng)時(shí)間。該功能已在所有默認(rèn) Windows 配置中默認(rèn)啟用，并已證明在默認(rèn)配置中發(fā)揮了預(yù)期功能。

每次部署的時(shí)間分配都是獨(dú)一無(wú)二的，客戶通常會(huì)根據(jù)自己的特殊需求來(lái)配置機(jī)器。鑒于 "STS"的啟發(fā)式性質(zhì)以及客戶可能使用的各種部署，我們提供了禁用該功能的選項(xiàng)，以滿足客戶的需求。我們的理解是，在客戶遇到 STS 問(wèn)題的部署中，很可能存在獨(dú)特、專有、復(fù)雜的因素，而這些客戶并不能從目前實(shí)施的這一功能中受益。在這些個(gè)別情況下，我們只能建議在部署中禁用該功能。

具體來(lái)看，要禁用 STS，可以在受影響的機(jī)器上設(shè)置一個(gè)注冊(cè)表項(xiàng)。這是 HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\W32Time\Config 目錄中的 UtilizeSslTimeData 密鑰，其類型為 REG_DWORD。如果設(shè)置為 0，則停用 STS。如果設(shè)置為 1，則可以重新激活該功能。

STS 的異常，有沒(méi)有解決方案？

截至目前，似乎除了關(guān)閉此功能之外，并沒(méi)有太過(guò)合適的解決方案，因此，很多人對(duì)于微軟的回應(yīng)并不買賬。在 HN 上，網(wǎng)友也展開(kāi)了激烈的討論，甚至有人吐槽：是時(shí)候應(yīng)該買塊手表來(lái)核對(duì)服務(wù)器上的時(shí)間了！

另外，有網(wǎng)友 @theqmann 分析認(rèn)為，「這聽(tīng)起來(lái)像是一種統(tǒng)計(jì)方法，如果在給定時(shí)間內(nèi)收到 N 個(gè)時(shí)間戳相似的數(shù)據(jù)包/連接，就會(huì)改變時(shí)鐘。我可以看到這樣一個(gè)問(wèn)題：一臺(tái) Windows Server 每分鐘全天候提供數(shù)千或數(shù)百萬(wàn)個(gè) OpenSSL 數(shù)據(jù)包，而它恰好隨機(jī)接收到 N 個(gè)數(shù)據(jù)包，這些數(shù)據(jù)包彼此非常接近，足以滿足統(tǒng)計(jì)閾值的要求。通過(guò)隨機(jī)跳轉(zhuǎn)，連續(xù)跳轉(zhuǎn)十多次時(shí)間都是有可能的」。

@jmuguy 則表示：

在我做 IT 人員的這些年里，Windows Time 是我處理過(guò)的最煩人的事情之一。注冊(cè)和取消注冊(cè) w32time，嘗試不同的 NTP 服務(wù)器。試圖弄明白為什么域系統(tǒng)無(wú)法從 DC 獲取時(shí)間。這總讓人感覺(jué)很......愚蠢。在設(shè)備上設(shè)置正確的時(shí)間肯定沒(méi)那么復(fù)雜。事實(shí)證明，并不復(fù)雜，除非你使用的是 Windows 系統(tǒng)。有點(diǎn)諷刺的是，如今我唯一需要處理的 Windows 系統(tǒng)就是我的游戲電腦。它拒絕與 time.windows.com 同步。

除了 Windows 系統(tǒng)之外，還有人稱在 Linux 中也遇到了同樣的問(wèn)題。

@nicolaslem 表示：

我的 Linux 筆記本電腦有時(shí)也會(huì)遇到類似的問(wèn)題，把電腦從睡眠中喚醒時(shí)，時(shí)間會(huì)跳到 2077 年。我猜這是硬件故障，因?yàn)樗⒉唤?jīng)常發(fā)生，但一旦發(fā)生就會(huì)造成很大影響。我無(wú)法想象在生產(chǎn)服務(wù)器上發(fā)生類似情況會(huì)有多大影響。

你是否遇到過(guò)類似的問(wèn)題？

參考：

https://arstechnica.com/security/2023/08/windows-feature-that-resets-system-clocks-based-on-random-data-is-wreaking-havoc/

https://news.ycombinator.com/item?id=37151220

https://www.reddit.com/r/sysadmin/comments/61o8p0/system_time_jumping_back_on_windows_10_caused_by/