Эта статья входит в число добротных статей

NTP

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
NTP
Название Network Time Protocol
Уровень (по модели OSI) Прикладной
Семейство TCP/IP
Создан в 1985
Порт/ID 123/UDP
Назначение протокола Синхронизация часов
Спецификация RFC 5905

NTP (англ. Network Time Protocol — протокол сетевого времени) — сетевой протокол для синхронизации внутренних часов компьютера с использованием сетей с переменной латентностью. Протокол был разработан Дэвидом Л. Миллсом[англ.], профессором Делавэрского университета, в 1985 году. Версия на 2015 год — NTPv4[1].

NTP, основанный на алгоритме Марзулло, использует для своей работы протокол UDP и учитывает время передачи. Система NTP чрезвычайно устойчива к изменениям латентности среды передачи. В версии 4 способен достигать точности 10 мс (1/100 с) при работе через Интернет, и до 0,2 мс (1/5000 с) и лучше внутри локальных сетей[2].

Наиболее широкое применение протокол NTP находит для синхронизации серверов точного времени. Для достижения максимальной точности предпочтительна постоянная работа программного обеспечения NTP в режиме системной службы. В семействе операционных систем Microsoft Windows — это служба W32Time[3], в UNIX-подобных системах — демон Ntpd[4] или chronyd.

Более простая реализация этого алгоритма известна как SNTP — простой протокол сетевого времени. Используется во встраиваемых системах и устройствах, не требующих высокой точности, а также в пользовательских программах точного времени[5].

Структура пакета

[править | править код]

Структура пакета описана в RFC 5905[1]. Пакет состоит из целого числа 32-битных слов.

Данные в заголовке будут отличаться для различных режимов работы. Например, клиент в поля часовой слой, идентификатор источника, начальное время и время приёма должен записать нули.

Заголовок

[править | править код]
Заголовок NTP
Отступ Октет 0 1 2 3
Октет Бит 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
0 0 ИК Версия Режим Часовой слой Интервал опроса Точность
4 32 Задержка
8 64 Дисперсия
12 96 Идентификатор источника
16 128 Время обновления
20 160
24 192 Начальное время
28 224
32 256 Время приёма
36 288
40 320 Время отправки
44 352

Индикатор коррекции

[править | править код]
Пример синхронизации времени, используя NTP
Длина — 2 бита, от англ. Leap Indicator.
Целое число, показывающее предупреждение о секунде координации.
Значение Описание
0 Нет предупреждения
1 Последняя минута дня содержит 61 секунду
2 Последняя минута дня содержит 59 секунд
3 Неизвестно (время не синхронизировано)

Номер версии

[править | править код]
Длина — 3 бита, от англ. Version Number.
Целое число, представляющее версию протокола.

Режим

[править | править код]
Длина — 3 бита, от англ. Mode.
Целое число, представляющее режим. Значения представлены в таблице ниже.
Значение Описание
0 Зарезервировано
1 Симметричный активный режим
2 Симметричный пассивный режим
3 Клиент
4 Сервер
5 Широковещательный режим
6 Контрольное сообщение NTP
7 Зарезервировано для частного использования

Часовой слой

[править | править код]
Длина — 8 бит, от англ. Stratum.
Целое число, представляющее часовой слой.
Значение Описание
0 Не определено или недопустим
1 Первичный сервер
2-15 Вторичный сервер, использующий NTP
16 Не синхронизировано
17-255 Зарезервировано

Интервал опроса

[править | править код]
Длина — 8 бит, от англ. Poll.
Целое число со знаком, представляющее максимальный интервал между последовательными сообщениями. Значение равно двоичному логарифму секунд. Предлагаемые по умолчанию пределы на минимальные и максимальные опросы — 6 и 10, соответственно.

Точность

[править | править код]
Длина — 8 бит, от англ. Precision.
Целое число со знаком, представляющее точность системных часов. Значение равно двоичному логарифму секунд. Например, значению −18 будет соответствовать точность около 1 мкс.

Задержка

[править | править код]
Длина — 32 бита, от англ. Root Delay.
Общее время распространения сигнала в обе стороны в коротком формате NTP.

Дисперсия

[править | править код]
Длина — 32 бита, от англ. Root Dispersion.
Общая дисперсия для источника времени в коротком формате NTP.

Идентификатор источника

[править | править код]
Длина — 32 бита, от англ. Reference ID.
Код источника синхронизации. Зависит от значения в поле Часовой слой.
Для слоя 0 — это четыре ASCII символа, называемые «kiss code», используются для отладки и мониторинга. Смотри ниже
Для слоя 1 — это четыре октета ASCII символов, дополненные слева нулями, назначенные для опорного времени. В таблице ниже представлен список, поддерживаемый IANA[6].
ID Источник
GOES Геостационарный спутник системы экологического мониторинга и наблюдения
GPS Система глобального позиционирования
GAL Система местоопределения «Галилео»
PPS Общий радиосигнал с длительностью импульса, равной 1 секунде[англ.]
IRIG Группа стандартизации в телеметрии[англ.], США
WWVB Низкочастотный радиопередатчик, 60 кГц, Форт Коллинз[англ.], Колорадо, США
DCF Низкочастотный радиопередатчик, 77.5 кГц, DCF77, Майнфлинген, ФРГ
HBG Низкочастотный радиопередатчик, 75 кГц, Прангинс[англ.], Швейцария
MSF Низкочастотный радиопередатчик, 60 кГц, Антхорн[англ.], Великобритания
JJY Низкочастотный радиопередатчик, 40 кГц, Фукусима, 60 кГц, Сага, Япония
LORC Среднечастотный радиопередатчик, 100 кГц, радионавигация, LORAN-C[англ.]
TDF Среднечастотный радиопередатчик, 162 кГц, Аллоуис[англ.], Франция
CHU Высокочастотный радиопередатчик, Оттава, Онтарио[англ.], Канада
WWV Высокочастотный радиопередатчик, Форт Коллинз, Колорадо[англ.], США
WWVH Высокочастотный радиопередатчик, Кауаи, Гавайи[англ.], США
NIST Телефонный модем Национального института стандартов и технологий США
ACTS Телефонный модем Национального института стандартов и технологий США
USNO Телефонный модем Национальной обсерватории США
PTB Телефонный модем Национального метрологического института Германии[англ.]
Для слоя 2 и выше — это идентификатор сервера и может быть использован для фиксирования временных петель. Если используется IPv4, то идентификатор представляет собой четыре октета IP адреса. Если используется IPv6, то это первые четыре октета MD5 хэша адреса. При использовании IPv6 адресов для сервера с NTPv4 и клиента с NTPv3 идентификатор может принимать случайное значение, из-за чего временные петли могут быть не зафиксированы.

Время обновления

[править | править код]
Длина — 64 бита, от англ. Reference Timestamp.
Время, когда система последний раз устанавливала или корректировала время. Формат NTP.

Начальное время

[править | править код]
Длина — 64 бита, от англ. Origin Timestamp.
Время клиента, когда запрос отправляется серверу. Формат NTP.

Время приёма

[править | править код]
Длина — 64 бита, от англ. Receive Timestamp.
Время сервера, когда запрос приходит от клиента. Формат NTP.

Время отправки

[править | править код]
Длина — 64 бита, от англ. Transmit Timestamp.
Время сервера, когда запрос отправляется клиенту. Формат NTP.

NTP-сообщение «Kiss-o'-Death»

[править | править код]

Для слоя 0, который считается неопределённым или недопустимым, поле Идентификатор источника может использоваться для доставки сообщений, которые выполняют роль данных о состоянии системы и управления доступом. Такие сообщения называются «Kiss-o'-Death»[заметка 1] (KoD), а доставляемые ими ASCII-данные называются «kiss codes» (коды «помощи»). Перечень принятых в настоящее время кодов «помощи» представлен в таблице ниже[6].

Получатели KoD-сообщений обязаны их проверить и выполнить следующие действия[1]:

  • При получении кодовых комбинаций DENY и RSTR клиент обязан разорвать виртуальные соединения с данным сервером времени и прекратить передачу сообщений этому серверу.
  • При получении кодовой комбинации RATE клиент обязан незамедлительно снизить свой интервал опроса этого сервера и продолжать его уменьшать каждый раз при получении этой кодовой комбинации.
  • При получении кодовой комбинации начинающейся с ASCII-символа Х, предназначенной для проведения экспериментальных исследований и последующих усовершенствований, она должна быть проигнорирована, если она не распознаётся.
  • Все другие кодовые комбинации и KoD-сообщения, не определённые данным протоколом, уничтожаются после их поверки.
Коды «помощи»
Код Описание
ACST Виртуальное соединение установлено одноадресным сервером
AUTH Аутентификация сервером завершилась отказом
AUTO Autokey-последовательность некорректна
BCST Виртуальное соединение установлено широковещательным сервером
CRYP Криптографическая аутентификация или идентификация завершились отказом
DENY Удалённый сервер отказал в доступе
DROP Потеря удаленного сервера времени в симметричном режиме
RSTR Отказ в доступе вследствие локальной стратегии безопасности
INIT Виртуальное соединение с первого раза не установлено
MCST Виртуальное синхросоединение установлено динамически обнаруженным сервером
NKEY Ключ не найден (либо он никогда ранее не загружался, либо он является ненадёжным)
RATE Скорость превышена. Сервер временно запретил доступ, так как клиент превысил порог скорости
RMOT Изменение виртуального соединения со стороны удалённого IP-узла, использующего NTP-протокол напрямую
STEP Произошла итерация по изменению системного времени, виртуальное синхросоединение не установлено

Часовые слои

[править | править код]
Жёлтые стрелки обозначают аппаратное соединение; красные стрелки обозначают сетевое соединение.

NTP использует иерархическую сеть, где каждый уровень имеет свой номер, называемый слой (англ. stratum). Слой 1 — первичные серверы, непосредственно синхронизирующиеся с национальными службами времени через спутник, радио или телефонный модем. Слой 2 — вторичные серверы, синхронизируются с первичными серверами, и т. д. Как правило, клиенты и серверы NTP с относительно небольшим числом клиентов не синхронизируется с первичными серверами. Существует несколько сотен общественных вторичных серверов, работающих на более высоких слоях. Они являются предпочтительным выбором[7].

Формат времени

[править | править код]

Время представляется в системе NTP 64-битным числом (8 байт), состоящим из 32-битного счётчика секунд и 32-битного счётчика долей секунды, позволяя передавать время в диапазоне 232 секунд, с теоретической точностью 2−32 секунды. Поскольку шкала времени в NTP повторяется каждые 232 секунды (136 лет), получатель должен хотя бы примерно знать текущее время (с точностью 68 лет[8]). Также следует учитывать, что время отсчитывается с полуночи 1 января 1900 года, а не с 1970, поэтому из времени NTP нужно вычитать 70 лет (с учётом високосных лет), чтобы корректно совместить время с Windows или Unix-системами[7][9].

Короткий формат времени
Бит 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
0 Секунды Доли секунд

Обычный формат времени
Бит 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
0 Секунды
4 Доли секунд

Формат даты
Бит 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
0 Номер эры
4 Отступ эры
8 Доли
12

См. также

[править | править код]

Заметки

[править | править код]
  1. ↑ От «Kiss of Death», что в переводе значит «последний удар» или «последняя попытка».

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ 1 2 3 RFC 5905
  2. ↑ NTP FAQ. Проект NTP. Дата обращения: 25 октября 2015. Архивировано 6 сентября 2011 года.
  3. ↑ Windows Time Service Technical Reference. technet.microsoft.com (17 августа 2011). Дата обращения: 19 сентября 2011. Архивировано 6 сентября 2011 года.
  4. ↑ David L. Mills. Computer Network Time Synchronization: The Network Time Protocol (англ.). — Taylor & Francis, 2010. — ISBN 978-0-8493-5805-0. Архивировано 18 июля 2014 года.
  5. ↑ RFC 4330
  6. ↑ 1 2 Параметры NTP. IANA (22 июня 2010). Дата обращения: 23 октября 2015. Архивировано 4 марта 2016 года.
  7. ↑ 1 2 How NTP Works. Дата обращения: 10 марта 2014. Архивировано 20 июня 2014 года.
  8. ↑ NTP Timestamp Calculations. www.eecis.udel.edu. Дата обращения: 12 апреля 2016. Архивировано 26 октября 2015 года.
  9. ↑ The NTP Timescale and Leap Seconds. Дата обращения: 12 мая 2012. Архивировано 15 мая 2012 года.

Литература

[править | править код]

Ссылки

[править | править код]
  • NTP: The Network Time Protocol (англ.). Network Time Foundation. — Общественный проект по развитию протокола и служб NTP. Дата обращения: 29 сентября 2008. Архивировано 5 сентября 2017 года.
  • Welcome to the NTP.Servers Web (англ.). Network Time Foundation (18 апреля 2013). — Проект публичных серверов NTP и рабочей группы IETF по протоколу NTP. Дата обращения: 6 декабря 2010. Архивировано 8 декабря 2010 года.
  • NTP Pool Project. — Общественный ресурс — кластер публичных NTP-серверов, поддерживаемых волонтёрами. Дата обращения: 7 марта 2019. Архивировано 22 апреля 2009 года.
  • NTP Server Online Tester. Server Test. — Онлайн-инструмент для проверки доступности сервера в Интернете. Дата обращения: 7 марта 2019. Архивировано 7 марта 2019 года.
  • Услуги NTP серверов. ВНИИФТРИ. — Серверы точного времени Главного метрологического центра государственной службы времени, частоты и определения параметров вращения Земли Всероссийского научно-исследовательского института Физико-технических и радиотехнических измерений. Дата обращения: 1 марта 2021. Архивировано 24 января 2021 года.


Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=NTP&oldid=132330342