RFC 1305 - Network Time Protocol (Version 3) (网络时间协议第3版)

• 状态: Historic
• 发布日期: March 1992
• Stream: Legacy
• 废弃了: RFC958, RFC1059, RFC1119
• 被废弃: RFC5905
• 勘误: 无勘误

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说明

本文档是同名 PostScript 文档的 ASCII 近似渲染版本, 提供此版本是为了方便查阅和搜索等用途. 但大多数表格, 图形, 公式和说明文字未被渲染, 分页和章节标题也不可用.

摘要

本文档描述了 Network Time Protocol (网络时间协议, NTP), 规定了其正式结构, 并总结了对实现有用的信息. NTP 提供了在大型, 多样化的互联网中同步时间和协调时间分发的机制, 支持从普通速率到光速的各种传输速率. 它采用可返回时间 (returnable-time) 设计, 其中一个分布式时间服务器子网以自组织, 分层主从配置运行, 通过有线或无线方式将子网内的本地时钟与国家时间标准同步. 服务器还可以通过本地路由算法和时间守护进程重新分发参考时间.

本备忘录的状态

本 RFC 为互联网社区规定了一个 IAB 标准跟踪协议, 并请求讨论和改进建议. 请参阅当前版本的 "IAB 官方协议标准" 以了解本协议的标准化状态. 本备忘录的分发不受限制.

关键词

网络时钟同步, 标准时间分发, 容错架构, 最大似然估计, 受控振荡器, 互联网协议, 高速网络, 形式化规范.

前言

本文档描述了 Network Time Protocol (网络时间协议, NTP) 第3版. 它取代了1989年9月 RFC-1119 中描述的协议第2版. 但它既未对协议进行任何重大更改, 也未废弃以前的版本或现有实现. 新版本的主要动机是为在千兆比特每秒量级的更高网络速度下的新应用完善分析和实现模型, 并提供在此类速度下所需的增强稳定性, 准确性和精度. 特别是, 对时间和频率误差的来源进行了严格审查并建立了误差界限, 以提高性能, 为正确性断言提供模型, 并向用户指示计时质量. 修订版还包含两个新的可选功能: (1) 一种结合多个对等时间服务器偏移量以提高精度的算法, 以及 (2) 改进的本地时钟算法, 允许所有同步路径上的轮询间隔大幅增加以减少网络开销. 以下是对变更的概述, 详细描述见附录 D:

1. 本地时钟算法改进

在第3版中, 本地时钟算法经过全面改进以提高稳定性和精度. 附录 G 提供了详细的数学模型和设计示例, 该模型借助反馈控制分析和使用普通互联网路径收集的数据进行的大量仿真得到了完善. RFC-1119 第5节关于 NTP 本地时钟的内容已完全重写以描述新算法. 由于新算法可能导致消息速率远低于旧算法, 强烈建议在新实现中使用新算法. 请注意, 使用新算法不会影响与以前版本或现有实现的互操作性.

2. 时钟组合算法

在第3版中, 附录 F 提出了一种新的算法, 用于组合多个对等时间服务器的偏移量. 该算法以国家标准实验室用于组合多个标准时钟的加权偏移量以构建比任何单独时钟更精确的合成实验室时间尺度的算法为模型. 它可以在 NTP 实现中用于提高精度和稳定性, 并减少由于互联网中非对称路径引起的误差. 新算法已使用普通互联网路径收集的数据进行了仿真, 并与新的本地时钟算法一起在目前运行于互联网的 Fuzzball 时间服务器中实现和测试. 请注意, 使用新算法不会影响与以前版本或现有实现的互操作性.

3. 过程说明

第3版中已更正了以前版本中的几处不一致和小错误. 过程描述已用伪代码加英文注释的方式重写, 以提高清晰度并避免歧义. 附录 I 已添加以说明第4节中建议的各种过滤和选择算法的 C 语言实现. 第5节和附录 E 中包含了额外信息, 附录 E 包含了以前 RFC-1119 第2节中的教程材料, 以及大量澄清时间尺度和闰秒解释的新材料.

4. 闰秒和精密振荡器支持

对第3版本地时钟算法进行了小幅修改, 以避免在 UTC 时间尺度中引入闰秒时观察到的问题, 并支持辅助精密振荡器 (如铯钟或计时接收器) 作为精密时基. 此外, 还对第3节中描述的一些过程以及第4节中描述的时钟过滤和时钟选择过程进行了更改. 虽然这些更改是为了纠正经验中发现的小错误并建议用于新实现, 但它们不会以重大方式影响与以前版本或现有实现的互操作性 (至少在下一个闰秒之前).

5. 误差界限改进

在第3版中, 对延迟, 偏移量和离散度的定义, 计算和处理方式进行了更改, 以可靠地界定时间传输过程中固有的误差. 特别是, 误差累积从延迟计算移至离散度计算, 并将两者都包含在时钟过滤和选择过程中. 时钟选择过程经过修改, 删除了两个排序/丢弃步骤中的第一个, 并替换为 Marzullo 首先提出后来被 Digital Time Service 采用的算法. 这些更改不会显著影响 NTP 各版本的正常操作或兼容性, 但它们确实为附录 H 中描述的正确性形式化陈述提供了基础.

目录

主要章节

• 1. Introduction (简介)
  • 1.1. Related Technology (相关技术)
• 2. System Architecture (系统架构)
  • 2.1. Implementation Model (实现模型)
  • 2.2. Network Configurations (网络配置)
• 3. Network Time Protocol (网络时间协议)
  • 3.1. Data Formats (数据格式)
  • 3.2. State Variables and Parameters (状态变量和参数)
  • 3.3. Modes of Operation (操作模式)
  • 3.4. Event Processing (事件处理)
  • 3.5. Synchronization Distance Procedure (同步距离过程)
  • 3.6. Access Control Issues (访问控制问题)
• 4. Filtering and Selection Algorithms (过滤与选择算法)
  • 4.1. Clock-Filter Procedure (时钟过滤过程)
  • 4.2. Clock-Selection Procedure (时钟选择过程)
• 5. Local Clocks (本地时钟)
  • 5.1. Fuzzball Implementation (Fuzzball 实现)
  • 5.2. Gradual Phase Adjustments (渐进相位调整)
  • 5.3. Step Phase Adjustments (步进相位调整)
  • 5.4. Implementation Issues (实现问题)
• 6. Acknowledgments (致谢)
• 7. References (参考文献)

附录

• Appendix A. NTP Data Format - Version 3 (NTP 数据格式 - 第3版)
• Appendix B. NTP Control Messages (NTP 控制消息)
  • B.1. NTP Control Message Format (NTP 控制消息格式)
  • B.2. Status Words (状态字)
  • B.3. Commands (命令)
• Appendix C. Authentication Issues (认证问题)
  • C.1. NTP Authentication Mechanism (NTP 认证机制)
  • C.2. NTP Authentication Procedures (NTP 认证过程)
• Appendix D. Differences from Previous Versions (与以前版本的差异)
• Appendix E. The NTP Timescale and its Chronometry (NTP 时间尺度及其计时法)
  • E.1. Introduction (简介)
  • E.2. Primary Frequency and Time Standards (主要频率和时间标准)
  • E.3. Time and Frequency Dissemination (时间和频率传播)
  • E.4. Calendar Systems (历法系统)
  • E.5. The Modified Julian Day System (修正儒略日系统)
  • E.6. Determination of Frequency (频率的确定)
  • E.7. Determination of Time and Leap Seconds (时间和闰秒的确定)
  • E.8. The NTP Timescale and Reckoning with UTC (NTP 时间尺度与 UTC 计算)
• Appendix F. The NTP Clock-Combining Algorithm (NTP 时钟组合算法)
  • F.1. Introduction (简介)
  • F.2. Determining Time and Frequency (确定时间和频率)
  • F.3. Clock Modelling (时钟建模)
  • F.4. Development of a Composite Timescale (复合时间尺度的开发)
  • F.5. Application to NTP (在 NTP 中的应用)
  • F.6. Clock-Combining Procedure (时钟组合过程)
• Appendix G. Computer Clock Modelling and Analysis (计算机时钟建模与分析)
  • G.1. Computer Clock Models (计算机时钟模型)
  • G.2. Mathematical Model of the NTP Logical Clock (NTP 逻辑时钟的数学模型)
  • G.3. Parameter Management (参数管理)
  • G.4. Adjusting VCO Gain (调整 VCO 增益)
  • G.5. Adjusting PLL Bandwidth (调整 PLL 带宽)
  • G.6. The NTP Clock Model (NTP 时钟模型)
• Appendix H. Analysis of Errors and Correctness Principles (误差分析与正确性原则)
  • H.1. Introduction (简介)
  • H.2. Timestamp Errors (时间戳误差)
  • H.3. Measurement Errors (测量误差)
  • H.4. Network Errors (网络误差)
  • H.5. Inherited Errors (继承误差)
  • H.6. Correctness Principles (正确性原则)
• Appendix I. Selected C-Language Program Listings (精选 C 语言程序清单)
  • I.1. Common Definitions and Variables (公共定义和变量)
  • I.2. Clock-Filter Algorithm (时钟过滤算法)
  • I.3. Interval Intersection Algorithm (区间交叉算法)
  • I.4. Clock-Selection Algorithm (时钟选择算法)
  • I.5. Clock-Combining Procedure (时钟组合过程)
  • I.6. Subroutine to Compute Synchronization Distance (计算同步距离的子程序)

作者地址

David L. Mills
Electrical Engineering Department
University of Delaware
Newark, DE 19716
Phone: (302) 451-8247
Email: [email protected]