Network Time Protocol (NTP) — сетевой протокол для синхронизации внутренних часов компьютера с использованием сетей с переменной латентностью.

NTP использует для своей работы протокол UDP. Система NTP чрезвычайно устойчива к изменениям латентности среды передачи.

NTP использует алгоритм Марзулло (предложен Китом Марзулло (Keith Marzullo) из Университета Калифорнии, Сан-Диего), включая такую особенность, как учёт времени 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.

NTP — один из старейших используемых протоколов. NTP разработан Дэвидом Л. Миллсом (David L. Mills) из университета Дэлавера в 1985 году и в настоящее время продолжает совершенствоваться. Текущая версия — NTP 4.

NTP использует иерархическую систему «часовых уровней» (stratum). Уровень 1 синхронизирован с высокоточными часами, например, с системой GPS, ГЛОНАСС (Единая Государственная шкала времени РФ) или атомным эталоном времени. Уровень 2 синхронизируется с одной из машин уровня 1, и так далее.

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 50 лет). Также следует учитывать, что время отсчитывается с полуночи 1 января 1900 года, а не с 1970, поэтому из времени NTP нужно вычитать почти 70 лет (с учётом високосных лет), чтобы корректно совместить время с Windows или Unix-системами.

Наиболее широкое применение протокол NTP находит для реализации 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 (модуль w32time.dll, выполняющийся в svchost.exe), Linux — сервис Ntpd.

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

Подробная реализация протокола и системы в целом описана в:

• RFC 778
• RFC 891
• RFC 956
• RFC 958
• RFC 1305
• RFC 2030
• RFC 4330
• RFC 5905

NTP не следует путать с FG Time Sync).

Часовые слои

NTP использует иерархическую, многоуровневую систему источников времени. Каждый уровень этой иерархии называется слоем, каждому слою присваивается номер, начиная с 0 (ноль) в верхней части. Уровень слоя определяет расстояние от эталонных часов и существует, чтобы предотвратить циклические зависимости в иерархии. Важно отметить, что слой не является показателем качества и надежности, это значит, что источник слоя 3 может дать сигнал более высокого качества, чем некоторые источники слоя 2. В основном, слои служат для распределения нагрузки и обеспечения большей площади покрытия. Это определение слоя также отличается от понятия часовых слоёв, используемых в телекоммуникационных системах.

Слой 0

Слой 0 — это высокоточные приборы, служащие эталоном времени, такие как атомные (молекулярные, квантовые) часы, радиочасы или их аналоги. Обычно эти устройства не подключены к сети; вместо этого они подключены к локальному компьютеру (например, через интерфейс RS-232) и передают сигналы PPS для синхронизации.

Слой 1

Это компьютер, к которому напрямую подключены эталонные часы. Он выступает в качестве сетевого сервера времени и отвечает на NTP-запросы посылаемые компьютерами слоя 2.

Слой 2

Это компьютеры, которые получают время от серверов первого слоя, используя для этого протокол NTP. Обычно, компьютеры второго слоя обращаются к нескольким серверам первого слоя, и используя NTP-алгоритм, получают наилучший образец данных, отсеивая сервера с очевидно неверным временем. Компьютеры могут сравнивать свои данные с другими компьютерами своего слоя для получения стабильных и непротиворечивых данных на всех компьютерах слоя. Компьютеры второго слоя в свою очередь выступают в качестве серверов для компьютеров третьего слоя и отвечают на NTP-запросы.

Слой 3

Компьютеры третьего слоя работают точно так же как и компьютеры второго слоя, с той лишь разницей, что серверами для них являются компьютеры вышележащего второго слоя. Они так же могут выступать в качестве серверов для нижележащего слоя. NTP (в зависимости от версии) поддерживает до 256 слоев.

См. также

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

Ссылки

• ВНИИФТРИ — национальный метрологический институт России — список серверов NTP Государственного эталона времени и частоты (ГЭВЧ) Российской Федерации
• Network Time Protocol project — общественный проект по развитию протокола и служб NTP
• NTP Public Services Project — проект публичных серверов NTP и рабочей группы IETF по протоколу NTP
• pool.ntp.org — ресурс, представляющий большой виртуальный кластер NTP-серверов для миллионов пользователей. По состоянию на 08 сентября 2014 в pool.ntp.org зарегистрированно 3816 серверов. Есть возможность выбрать региональные сервера.
• ntp.mobatime.ru — с 2005 года публичный бесплатный NTP-сервер Mobatime первого стратума (Россия, Санкт-Петербург).