4. Definitions (定义)

本节定义了若干技术术语. 时间尺度 (timescale) 是一个参考框架, 其中时间表示为单调递增的二进制计数器的值, 该计数器具有不定数量的位. 当使用小数点时, 它以秒和秒的分数计数. 协调世界时 (Coordinated Universal Time, UTC) 时间尺度由ITU-R TF.460 [ITU-R_TF.460] 定义. 在1865年米制公约 (Metre Convention) 的主持下, 1975年国际计量大会 (CGPM) [CGPM] 强烈支持使用UTC作为民用时间的基础.

协调世界时 (UTC) 时间尺度表示由国家标准实验室 (national standards laboratories) 传播的平均太阳时 (mean solar time). 系统时间 (system time) 由硬件和操作系统维护的系统时钟 (system clock) 表示. NTP算法的目标是最小化UTC与系统时钟之间的时间差 (time difference) 和频率差 (frequency difference). 当这些差异降低到标称容差 (nominal tolerances) 以下时, 系统时钟被称为与UTC同步 (synchronized).

事件的日期 (date) 是事件发生时的UTC时间. 日期是用大写T表示的瞬时值 (ephemeral values). 运行时间 (running time) 是另一个时间尺度, 它与NTP程序的同步功能一致.

时间戳 (timestamp) T(t) 表示运行时间t时的UTC日期或相对于UTC的时间偏移. 从上下文中应该清楚地了解其含义. 设T(t)为时间偏移, R(t)为频率偏移 (frequency offset), D(t)为老化率 (aging rate, R(t)相对于t的一阶导数). 那么, 如果T(t_0)是在t = t_0时确定的UTC时间偏移, 则时间t的UTC时间偏移为

T(t) = T(t_0) + R(t_0)(t-t_0) + 1/2 * D(t_0)(t-t_0)^2 + e

其中e是一个随机误差项 (stochastic error term), 将在本文档后面讨论. 虽然D(t)项在表征精密振荡器 (precision oscillators) 时很重要, 但对于计算机振荡器通常可以忽略它. 在本文档中, 所有时间值均以秒 (s) 为单位, 所有频率值均以每秒秒数 (seconds-per-second, s/s) 为单位. 有时方便地以百万分之一 (parts-per-million, ppm) 表示频率偏移, 其中1 ppm等于10^(-6) s/s.

在计算机计时应用中评估计时功能的性能很重要. NTP性能模型 (performance model) 包括四个统计量, 这些统计量在客户端每次与服务器进行测量时更新. 偏移 (offset, theta) 表示服务器时钟相对于系统时钟的最大似然时间偏移 (maximum-likelihood time offset). 延迟 (delay, delta) 表示客户端和服务器之间的往返延迟 (round-trip delay). 离散度 (dispersion, epsilon) 表示测量中固有的最大误差 (maximum error). 它以等于最大受控系统时钟频率容差 (maximum disciplined system clock frequency tolerance, PHI) 的速率增加, 通常为15 ppm. 抖动 (jitter, psi) 定义为最近偏移差异的均方根 (root-mean-square, RMS) 平均值, 它表示估计偏移时的标称误差 (nominal error).

虽然theta、delta、epsilon和psi统计量分别表示系统时钟相对于每个服务器时钟的测量值, 但NTP协议包括组合多个服务器统计量的机制, 以更准确地调控和校准系统时钟. 系统偏移 (system offset, THETA) 表示服务器总体的最大似然偏移估计 (maximum-likelihood offset estimate). 系统抖动 (system jitter, PSI) 表示估计系统偏移时的标称误差. delta和epsilon统计量在从参考时钟到每个层级 (stratum level) 累积, 以产生根延迟 (root delay, DELTA) 和根离散度 (root dispersion, EPSILON) 统计量. 同步距离 (synchronization distance, LAMBDA) 等于EPSILON + DELTA / 2, 表示所有原因造成的最大误差. 这些统计量的详细公式在第11.2节中给出. 它们可供依赖应用程序使用, 以评估同步功能的性能.

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