NTP

NTP
namn Network Time Protocol
Nivå (enligt OSI-modellen ) Applicerad
Familj TCP/IP
Skapad i 1985
Port/ID 123/ UDP
Syftet med protokollet Klocksynkronisering
Specifikation RFC 5905

NTP ( Network Time Protocol  ) är ett  nätverksprotokoll för att synkronisera en dators interna klocka med hjälp av nätverk med variabel latens . Protokollet utvecklades av David L. Mills , en professor vid University of Delaware , 1985. Versionen för 2015  är NTPv4 [1] .

NTP, baserat på Marzullo-algoritmen , använder UDP- protokollet för sin drift och tar hänsyn till överföringstiden. NTP - systemet är extremt robust för förändringar i medialatens . I version 4 kan den uppnå en noggrannhet på 10 ms (1/100 s) vid arbete över Internet och upp till 0,2 ms (1/5000 s) och bättre inom lokala nätverk [2] .

NTP-protokollet används mest för att synkronisera exakta tidsservrar. För maximal noggrannhet är det att föredra att alltid köra NTP-programvaran i systemserviceläge . I Microsoft Windows - familjen av operativsystem är  detta W32Time-tjänsten [3] , Linux  är Ntpd-demonen [ 4] eller chronyd.

En enklare implementering av denna algoritm är känd som SNTP  , Simple Network Time Protocol. Det används i inbyggda system och enheter som inte kräver hög noggrannhet, samt i anpassade tidsprogram [5] .

Paketstruktur

Paketstrukturen beskrivs i RFC 5905 [1] . Ett paket består av ett heltal av 32-bitars ord.

Data i rubriken kommer att vara olika för olika driftlägen. Till exempel bör klienten i fälten timlager , källidentifierare , starttid och tid för mottagning skriva nollor.

Titel

NTP-huvud
Indrag Oktett 0 ett 2 3
Oktett Bit 0 ett 2 3 fyra 5 6 7 åtta 9 tio elva 12 13 fjorton femton 16 17 arton 19 tjugo 21 22 23 24 25 26 27 28 29 trettio 31
0 0 IR Version Läge timlager Polling intervall Noggrannhet
fyra 32 Dröjsmål
åtta 64 Dispersion
12 96 Käll-ID
16 128 Uppdaterings tid
tjugo 160
24 192 Starttid
28 224
32 256 Tidpunkt för mottagning
36 288
40 320 Utskickstid
44 352
Korrigeringsindikator Längd - 2 bitar, från engelska.  Språngindikator . Ett heltal som representerar skottsekundvarningen .
Menande Beskrivning
0 Ingen varning
ett Dagens sista minut innehåller 61 sekunder
2 Dagens sista minut innehåller 59 sekunder
3 Okänd (tid ut synkroniserad)
Versionsnummer Längd - 3 bitar, från engelska.  versionsnummer . Ett heltal som representerar protokollversionen. Läge Längd - 3 bitar, från engelska.  läge . Ett heltal som representerar läget. Värdena presenteras i tabellen nedan.
Menande Beskrivning
0 reserverad
ett Symmetriskt aktivt läge
2 Symmetriskt passivt läge
3 Klient
fyra Server
5 Sändningsläge
6 NTP-kontrollmeddelande
7 Reserverad för privat bruk
Timlager Längd - 8 bitar, från engelska.  Stratum . Ett heltal som representerar timlagret .
Menande Beskrivning
0 Ej definierad eller ogiltig
ett Primär server
2-15 Sekundär server som använder NTP
16 Osynkroniserad
17-255 reserverad
Omröstningsintervall Längd - 8 bitar, från engelska.  Omröstning . Ett signerat heltal som representerar det maximala intervallet mellan på varandra följande meddelanden. Värdet är lika med den binära logaritmen av sekunder. Standardgränserna för minsta och maximala omröstningar är 6 respektive 10. Noggrannhet Längd - 8 bitar, från engelska.  precision . Ett signerat heltal som representerar noggrannheten hos systemklockan. Värdet är lika med den binära logaritmen av sekunder. Till exempel skulle ett värde på -18 vara exakt till cirka 1 µs. Fördröjning Längd - 32 bitar, från engelska.  Root fördröjning . Total utbredningstid tur och retur i kort NTP-format . Dispersion Längd - 32 bitar, från engelska.  Rotspridning . Total varians för tidskällan i kort NTP-format . Käll-ID Längd - 32 bitar, från engelska.  Referens-ID . Synkroniseringskällkod. Beror på värdet i fältet Timlager . För lager 0  är dessa fyra ASCII -tecken, kallade "kysskod", som används för felsökning och övervakning. se nedan För lager 1  är detta fyra oktetter av ASCII-tecken, utfyllda till vänster med nollor, tilldelade referenstiden. Tabellen nedan ger en lista som underhålls av IANA [6] .
ID Källa
GÅR Geostationär satellit för miljöövervaknings- och observationssystemet
GPS Global Positioning System
tjej Positioneringssystem "Galileo"
PPS Allmän radiosignal med pulslängd lika med 1 sekund
IRIG Telemetry Standards Group , USA
WWVB Lågfrekvent radiosändare, 60 kHz, Fort Collins Colorado, USA
DCF Lågfrekvent radiosändare, 77,5 kHz, DCF77 , Mainflingen, Tyskland
HBG Lågfrekvent radiosändare, 75 kHz, Prangins , Schweiz
Läkare Utan Gränser Lågfrekvent radiosändare, 60 kHz, Anthorn , Storbritannien
JJY Lågfrekvent radiosändare, 40 kHz, Fukushima, 60 kHz , Saga, Japan
LORC Mediumfrekvens radiosändare, 100 kHz, radionavigering, LORAN-C
TDF Mediumfrekvens radiosändare, 162 kHz, Allouis Frankrike
CHU HF-sändare, Ottawa, Ontario Kanada
WWV Högfrekvent radiosändare, Fort Collins, Colorado , USA
WWVH Högfrekvent radiosändare, Kauai, Hawaii , USA
NIST US National Institute of Standards and Technology telefonmodem
ACTS US National Institute of Standards and Technology telefonmodem
USNO US National Observatory telefonmodem
PTB Telefonmodem från National Metrology Institute of Germany
För lager 2 och uppåt är detta server-ID och kan användas för att fixa tidsslingor. Om IPv4 används är identifieraren fyra oktetter av IP-adressen. Om IPv6 används är dessa de fyra första oktetterna av MD5- hash för adressen. Vid användning av IPv6-adresser för en server med NTPv4 och en klient med NTPv3 kan identifieraren anta ett slumpmässigt värde, på grund av vilket tidsslingor kanske inte fixeras. Uppdateringstid Längd - 64 bitar, från engelska.  Referenstidsstämpel . Tid då systemet senast ställde in eller korrigerade tiden. NTP-format . Starttid Längd - 64 bitar, från engelska.  Ursprung Tidsstämpel . Klientens tidpunkt då begäran skickas till servern. NTP-format . Mottagningstid Längd - 64 bitar, från engelska.  Ta emot tidsstämpel . Servertiden när begäran kommer från klienten. NTP-format . Avgångstid Längd - 64 bitar, från engelska.  Sänd tidsstämpel . Servertiden när begäran skickas till klienten. NTP-format .

NTP-meddelande "Kiss-o'-Death"

För lager 0 , som anses odefinierat eller ogiltigt, kan fältet Källa Identifier användas för att leverera meddelanden som fungerar som systemtillståndsdata och åtkomstkontroll. Sådana meddelanden kallas "Kiss-o'-Death" [Note 1] (KoD), och ASCII-data de levererar kallas "kysskoder" (hjälpkoder). Listan över för närvarande accepterade "hjälp"-koder presenteras i tabellen nedan [6] .

Mottagare av KoD-meddelanden måste kontrollera dem och utföra följande åtgärder [1] :

  • Vid mottagning av kodkombinationer DENY och RSTR , är klienten skyldig att bryta virtuella förbindelser med denna tidsserver och sluta skicka meddelanden till denna server.
  • Efter att ha tagit emot RATE-kodordet måste klienten omedelbart minska sitt avfrågningsintervall för denna server och fortsätta att minska det varje gång den tar emot detta kodord.
  • När du tar emot ett kodord som börjar med ASCII-tecknet X , avsett för experimentell forskning och efterföljande förbättringar, bör det ignoreras om det inte känns igen.
  • Alla andra kodkombinationer och KoD-meddelanden som inte definieras av detta protokoll förstörs efter att de har verifierats.
Hjälpkoder
Koden Beskrivning
ACST Virtuell anslutning upprättad av unicast-server
AUTH Serverautentisering misslyckades
BIL Autokey-sekvensen är felaktig
BCST Virtuell anslutning upprättad av broadcast-server
CRYP Kryptografisk autentisering eller identifiering misslyckades
FÖRNEKA Fjärrserver nekad åtkomst
SLÄPPA Förlust av fjärrtidsserver i symmetriskt läge
RSTR Åtkomst nekad på grund av lokal säkerhetspolicy
I DET Virtuell anslutning misslyckades första gången
MCST Virtuell synkroniseringsanslutning upprättad av dynamiskt upptäckt server
NKEY Nyckeln hittades inte (antingen har den aldrig laddats förut, eller så är den opålitlig)
BETYGSÄTTA Hastigheten överskred. Servern har tillfälligt nekat åtkomst eftersom klienten har överskridit hastighetströskeln
RMOT Ändra den virtuella anslutningen från en fjärransluten IP-värd direkt med hjälp av NTP-protokollet
STEG Byte av systemtid inträffade, virtuell synkroniseringsanslutning har inte upprättats

Timlager

NTP använder ett hierarkiskt nätverk, där varje nivå har sitt eget nummer, som kallas ett lager ( eng.  stratum ). Layer 1  - Primära servrar som är direkt synkroniserade med nationella tidstjänster via satellit, radio eller telefonmodem. Lager 2  - sekundära servrar, synkronisera med primära servrar, etc. Vanligtvis är NTP-klienter och servrar med relativt få klienter inte synkroniserade med primära servrar. Det finns flera hundra offentliga sekundära servrar som körs på de högre lagren. De är det föredragna valet [7] .

Tidsformat

Tiden representeras i NTP-systemet av ett 64-bitars nummer (8 byte ) bestående av en 32-bitars sekundräknare och en 32-bitars bråkdelssekundräknare, vilket gör att tiden kan sändas i intervallet 2-32 sekunder, med en teoretisk noggrannhet på 2-32 sekunder. Eftersom NTP-tidsskalan upprepas var 232 :e sekund (136 år), måste mottagaren åtminstone ungefär veta den aktuella tiden (till inom 68 år [8] ). Det bör också noteras att tiden räknas från midnatt den 1 januari 1900, och inte från 1970, så 70 år (inklusive skottår) måste subtraheras från NTP-tiden för att korrekt anpassa tiden med Windows- eller Unix-system [7] [9] .

Kort tidsformat
Bit 0 ett 2 3 fyra 5 6 7 åtta 9 tio elva 12 13 fjorton femton 16 17 arton 19 tjugo 21 22 23 24 25 26 27 28 29 trettio 31
0 Sekunder Bråkdelar av sekunder

Normalt tidsformat
Bit 0 ett 2 3 fyra 5 6 7 åtta 9 tio elva 12 13 fjorton femton 16 17 arton 19 tjugo 21 22 23 24 25 26 27 28 29 trettio 31
0 Sekunder
fyra Bråkdelar av sekunder

Datumformat
Bit 0 ett 2 3 fyra 5 6 7 åtta 9 tio elva 12 13 fjorton femton 16 17 arton 19 tjugo 21 22 23 24 25 26 27 28 29 trettio 31
0 Era nummer
fyra era indrag
åtta Aktier
12

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Från "Kiss of Death", som betyder "slutslaget" eller "sista försöket".

Anteckningar

  1. ↑ 123 RFC 5905 _
  2. ↑ NTP FAQ . NTP-projekt. Hämtad 25 oktober 2015. Arkiverad från originalet 6 september 2011.
  3. ↑ Teknisk referens för Windows Time Service . technet.microsoft.com (17 augusti 2011). Hämtad 19 september 2011. Arkiverad från originalet 6 september 2011.
  4. ↑ David L. Mills. Datornätverkstidssynkronisering : nätverkstidsprotokollet  . — Taylor & Francis , 2010. — ISBN 978-0-8493-5805-0 . Arkiverad 18 juli 2014 på Wayback Machine
  5. ↑ RFC 4330
  6. ↑ 1 2 NTP-inställningar . IANA (22 juni 2010). Hämtad 23 oktober 2015. Arkiverad från originalet 4 mars 2016.
  7. ↑ 12 Hur NTP fungerar . Hämtad 10 mars 2014. Arkiverad från originalet 20 juni 2014.
  8. ↑ NTP-tidsstämpelberäkningar . www.eecis.udel.edu. Hämtad 12 april 2016. Arkiverad från originalet 26 oktober 2015.
  9. ↑ NTP-tidsskalan och skottsekunder . Hämtad 12 maj 2012. Arkiverad från originalet 15 maj 2012.

Litteratur

Länkar

  • NTP: Network Time  Protocol . Network Time Foundation. - Ett samhällsprojekt för att utveckla NTP-protokollet och tjänsterna. Hämtad 29 september 2008. Arkiverad från originalet 5 september 2017.
  •  Välkommen till NTP.Servers webben . Network Time Foundation (18 april 2013). — Public NTP Server Project och IETF NTP Working Group . Datum för åtkomst: 6 december 2010. Arkiverad från originalet den 8 december 2010.
  • NTP Pool-projekt . - Offentlig resurs - ett kluster av offentliga NTP-servrar som underhålls av frivilliga. Hämtad 7 mars 2019. Arkiverad från originalet 22 april 2009.
  • NTP-server onlinetestare . Server test . - Ett onlineverktyg för att kontrollera tillgängligheten för en server på Internet. Hämtad 7 mars 2019. Arkiverad från originalet 7 mars 2019.
  • Tjänster för NTP-servrar . VNIIFTRI . - Servrar för den exakta tiden för det huvudsakliga metrologiska centret för statens tjänst för tid, frekvens och bestämning av parametrarna för jordens rotation av All-Russian Scientific Research Institute of Physical, Technical and Radio Engineering Measurements. Hämtad 1 mars 2021. Arkiverad från originalet 24 januari 2021.