NTP

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^[en], 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]

Индикатор коррекции[править | править код]

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[en]
IRIG	Группа стандартизации в телеметрии[en], США
WWVB	Низкочастотный радиопередатчик, 60 кГц, Форт Коллинз[en], Колорадо, США
DCF	Низкочастотный радиопередатчик, 77.5 кГц, DCF77, Майнфлинген, ФРГ
HBG	Низкочастотный радиопередатчик, 75 кГц, Прангинс[en], Швейцария
MSF	Низкочастотный радиопередатчик, 60 кГц, Антхорн[en], Великобритания
JJY	Низкочастотный радиопередатчик, 40 кГц, Фукусима, 60 кГц, Сага, Япония
LORC	Среднечастотный радиопередатчик, 100 кГц, радионавигация, LORAN-C[en]
TDF	Среднечастотный радиопередатчик, 162 кГц, Аллоуис[en], Франция
CHU	Высокочастотный радиопередатчик, Оттава, Онтарио[en], Канада
WWV	Высокочастотный радиопередатчик, Форт Коллинз, Колорадо[en], США
WWVH	Высокочастотный радиопередатчик, Кауаи, Гавайи[en], 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[en]

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.

Часовые слои[править | править код]

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].

См. также[править | править код]

• Служба точного времени
• Дисперсия Аллана
• OpenNTPD
• Синхронизация часов
• Протокол точного времени

Заметки[править | править код]

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Семенов Ю.А. Сетевой протокол времени NTP // Telecommunication technologies - Телекоммуникационные технологии. — 2014.
• Миллс, Дэвид Л. Сличение времени в компьютерных сетях. Протокол сетевого времени на Земле и в космосе. — Киев : Wircom, 2011. — С. 464. — ISBN 978-966-97191-0-2.
• Другие версии RFC: RFC 778, RFC 891, RFC 956, RFC 958, RFC 1305, RFC 2030, RFC 4330

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  (неопр.). — Общественный ресурс — кластер публичных NTP-серверов, поддерживаемых волонтёрами. Дата обращения: 7 марта 2019. Архивировано 22 апреля 2009 года.
• NTP Server Online Tester  (неопр.). Server Test. — Онлайн-инструмент для проверки доступности сервера в Интернете. Дата обращения: 7 марта 2019. Архивировано 7 марта 2019 года.
• Услуги NTP серверов  (неопр.). 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.

Эта статья входит в число добротных статей русскоязычного раздела Википедии.