あみ時間じかん協定きょうてい

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网络时间协议英語えいごNetwork Time Protocol,缩写:NTPざいすうすえ网络潜伏せんぷく时间变的计算つくえけいこれ间通过ぶん组交换进行时钟どうてき一个网络协议,OSI模型もけいてき应用层1985ねん以来いらい,NTP目前もくぜん仍在使用しようてきさい古老ころうてき互联网协议これいち。NTPゆかりとくひしげ华大がくてきだいまもる·まいしかえいDavid L. Mills(David L. Mills)设计。

NTP图将所有しょゆう参与さんよ计算つくえてき协调世界せかい(UTC)时间どういた毫秒てき误差ない[1]:3使用しようMarzullo算法さんぽうえいMarzullo's algorithmてきおさむ改版かいはんらい选择じゅん确的时间ふく务器,其设计旨ざい减轻网络のべえいnetwork latency造成ぞうせいてきかげ响。NTP通常つうじょう以在公共こうきょう互联网保持ほじじゅう毫秒てき误差,并且ざい理想りそうてききょくいき环境ちゅう以实现超过1毫秒てき精度せいど对称みちゆかり拥塞ひかえせい可能かのう导致100毫秒(あるさらだかてき誤差ごさ[2][3]

该协议通常つうじょう描述为一种主從しゅうじゅうしきただし它也以用ざい對等たいとうもうなか,对等たい双方そうほうはた另一端认定为潜在的时间源。[1]:20发送接收せっしゅう時間じかんさいようよう户数すえ报协议(UDP)てきつう訊埠123实现。[4][5]这也使用しようこうある,其中てききゃく户端ざい最初さいしょてき往返こうじゅん交换きさき动地监听时间更新こうしん[3]NTP提供ていきょういち个即しょう到来とうらい闰秒调整てき警告けいこくただしかい传输ゆう关本时区あるなつ时制てきしんいき[2][3]

とうぜん协议为版本はんぽん4(NTPv4),这是いち个RFC 5905ぶん档中てきけん议标じゅん。它こうしたけんよう指定してい于RFC 1305てき版本はんぽん3。

历史[编辑]

NTPてき设计しゃDavid L. MillsえいDavid L. Mills

1979ねん,网络时间どうわざ术在纽约てき国家こっか计算つくえかいえいNational Computer Conferenceうえ于运ぎょうざいまたが大西洋たいせいよう卫星网络てき互联网ふく务上こう开演しめせ,这可能かのう该技术的くびおおやけ开演しめせ。该技术后ざい1981ねん互联网工ほど笔记(IEN)173ちゅう描述,并根すえRFC 778ぶん档开发为一个公开协议。该技术首さき部署ぶしょざい一个本地网络,さく为Helloよし协议てきいち部分ぶぶん,并在FuzzballえいFuzzball router(一个用于网络原型的实验操作系统,やめ运行多年たねんちゅう实现。

现在还有其他てきしょう关网络工。这包括ほうかつDaytimeTime协议よう以记录事件じけん时间,以及互联网控せい消息しょうそく协议IP时间戳选项(RFC 781)。さらかんせいてきどうけい统,虽然缺乏けつぼうNTPてきすうすえ分析ぶんせき时钟规律算法さんぽう包括ほうかつUnixもり护进ほどtimedざい内的ないてき软件其使用しよう选举算法さんぽう所有しょゆうきゃく户端指定していふく务器。以及数字すうじ时间どうふく务(Digital Time Synchronization Service,DTSS)使用しよう类似构NTP阶层模型もけいてきふく务器层次结构。

1985ねん,NTPv0实现于FuzzballUnix,ぶん档化于RFC 958てきNTPすうすえつつみ头、かず往返のべ迟和へんうつり计算とめそんいたりNTPv4。つきかんとう时可ようてき计算つくえ网络しょう对较慢,ただしざいまたが大西洋たいせいよう链路じょう取得しゅとくりょう优于100毫秒てき精度せいどざい以太网网络じょうじゅん确度为几じゅう毫秒。

1988ねん,一个更完整的NTPv1协议规范及相关的算法さんぽう发表ざいRFC 1059。它利用りようりょうRFC 956てき文献ぶんけんちゅうてき实验结果时钟滤波算法さんぽう,并是だいいち个描じゅつきゃく户端-ふく务器對等たいとうもう模型もけいてき版本はんぽん。1991ねん,NTPv1构、协议和算わさんほうどおり过大まもる·まいしか斯在IEEE通信つうしん汇刊えいIEEE Transactions on Communications发布てき一篇文章得到了工程学界的更广泛关注。

1989ねんRFC 1119发布どおり有限ゆうげんじょう态机てい义的NTPv2,使用しよう伪代码らい描述其操作そうさ。它引にゅうりょう一个管理协议和みつ认证方案ほうあん,它们とめそんいたりNTPv4。しゃ批评NTPてき设计缺乏けつぼう形式けいしきせい确性げんえいCorrectness (computer science)们的がえだい设计包括ほうかつMarzullo算法さんぽうえいMarzullo's algorithm,其修改版かいはんほんやめ及时添加てんかいたNTP。这个时代てきだい多数たすう算法さんぽう也大分留ぶんりゅうそんいたりNTPv4。

1992ねんRFC 1305てい义了NTPv3。该RFC包括ほうかつ一个对所有错误来源的分析,从参考さんこう时钟えいMaster clockいたりさい终客户端,这使帮助度量どりょう选择さいけいふく务器なり可能かのうざい其中几个こう选者はん对的じょう况下)。广播しき引入。

ざいせっらいてき几年さとずいしん特性とくせいてき添加てんか和算わさん法的ほうてきあらため进,显然还需要じゅよう一个新的协议版本。[6]2010ねんRFC 5905发布りょういち个对NTPv4てきけん议规范,ただし该协议自以来いらいやめ经显ちょあらため变,截至2014ねん更新こうしんてきRFCひさし发布。[7]ざいMills从とくひしげ华大がく退すさきゅうきさき,该参考さんこう实现目前もくぜんよしHarlan Stenn保持ほじ为一个开放げんだい项目。[8][9]

时钟层[编辑]

美国びくにかい天文台てんもんだい备用ぬし时钟Schriever AFB (Colorado)えいSchriever Air Force Baseいち个第0层的NTPげん
黄色おうしょく表示ひょうじ直接ちょくせつ连接;红色表示ひょうじ网络连接。

NTP使用しよういち个分层、半分はんぶん层的时间げんけい统。该层てきまい个级别被しょう为“stratum”,顶层分配ぶんぱい数字すうじ0。一个通过阶层nどうてきふく务器はた运行ざい阶层n + 1。数字すうじ表示ひょうじあずか参考さんこう时钟てき距离,よう防止ぼうし层次结构ちゅうてき循环依赖性。阶层并不总是指示しじ质量あるもたれせいざい阶层3てき时间げんいた阶层2时间げんさらだかてき时间质量也很つね见。电信けい统对时钟层えいSynchronization in telecommunications使用しよう不同ふどうてきてい义。以下いか提供ていきょうりょう阶层0、1、2、3てき简要描述。

阶层0(Stratum 0)
这些だか精度せいど计时设备,れい原子げんしがね(如铯、铷)、GPS时钟ある其他無線むせんでんかね。它们生成せいせい非常ひじょうせい确的脉冲びょうえいpulse per second信号しんごうさわ发所连接计算机上きじょうてき中斷ちゅうだんかず时间戳。阶层0设备也称为参考さんこうもとじゅん)时钟。
阶层1
这些与阶层0设备しょう连、ざい几微びょう误差ないどうけい统时钟てき计算つくえ。阶层1ふく务器可能かのうあずか其他阶层1ふく务器对等しょう连,以进ぎょうかんせいせい检查备份。[10]它们也被しょう主要しゅよう(primary)时间ふく务器[2][3]
阶层2
这些计算つくえどおり过网络与阶层1ふく务器どう提供ていきょう阶层2てき计算つくえはた查询个阶层1ふく务器。阶层2计算つくえ可能かのうあずか其他阶层2计算つくえ对等しょう连,为对とう组中てき所有しょゆう设备提供ていきょうさら健全けんぜん穩定てき时间。
阶层3
这些计算つくえあずか阶层2てきふく务器どう。它们使用しようあずか阶层2そうどうてき算法さんぽう进行对等すうすえさい样,并可以自己じこさく为服务器担任たんにん阶层4计算つくえ,以此类推。

阶层てき上限じょうげん为15;阶层16よう于标识设备未どうまいたい计算机上きじょうてきNTP算法さんぽう相互そうご构造いち贝尔曼-ぶくとく算法さんぽう最短さいたんみち生成せいせい,以最小さいしょう所有しょゆうきゃく户端いた阶层1ふく务器てきるい积往かえしのべ迟。[1]:20

时间戳[编辑]

NTP使用しよう64もとてき时间戳,其中32もと表示ひょうじびょう,32もと表示ひょうじびょうてき小数しょうすう,给出いち个每232びょう(136ねんざいかいこぼしてき时间尺度しゃくど论分べんりつ2−32びょう(233かわびょう)。NTP以1900ねん1がつ1にちさく開始かいし時間じかんいん此第一次翻转将在2036ねん2がつ7にち发生。[11][12]

NTPてき未来みらい版本はんぽん可能かのうはた时间表示ひょうじ扩展いた128もと:其中64もと表示ひょうじびょう,64もと表示ひょうじびょうてき小数しょうすうとうまえてきNTPv4格式かくしき支持しじ“时代数字すうじ”(Era Number)かず“时代へんうつり”(Era Offset),せい使用しよう它们应该ゆうじょ于解决日こぼし转问题。すえMillsしょう:“64もとてきびょうしょうすうそく以分べん光子こうし光速こうそくつう电子ところ需的时间。64もとてきびょうあし提供ていきょうあかり确的时间表示ひょうじちょくいた宇宙うちゅう变暗。”[13][note 1]

时钟どう算法さんぽう[编辑]

往返のべ迟时间δでるた

典型てんけいてきNTPきゃく户端はた定期ていき不同ふどう网络じょうてき三个或更多服务器。为同其时钟,きゃく户端必须计算其时间偏うつりりょうらいかいどおり訊延おそ。时间へんうつりθしーたてい义为:

往返のべ迟“δでるた”为:

其中:

t0 请求すうすえつつみ传输てききゃく户端时间戳,
t1 请求すうすえつつみかい复的ふく务器时间戳,
t2 响应すうすえつつみ传输てきふく务器时间戳
t3 响应すうすえつつみかい复的きゃく户端时间戳。[1]:19

θしーたかずδでるたてき值通过过滤器并进ぎょう统计分析ぶんせき异常值剔除,并从さいこのみてき三个剩余候选中导出估算的时间偏移。しかきさき调整时钟频率以逐渐减しょうへんうつり,创建いちはん馈回[1]:20

とうきゃく户端和服わふく务器间的输入输出ゆかり具有ぐゆう对称てき标称のべ迟时,どう是正ぜせい确的。如果よしぼつゆう共同きょうどうてき标称のべ迟,则将异取半作はんさく测量误差[14]

软件实现[编辑]

查询だい二层服务器状态的NTP管理かんり协议实用工具こうぐntpq。

参考さんこう实现[编辑]

NTP参考さんこう实现连同协议てき开发やめ续发てんりょう20多年たねんずいしんこうのうてき添加てんかこうきさきけんようせい保持ほじ变。它包含ほうがん几个敏感びんかんてき算法さんぽうゆう其是时钟规律,ざいどういた使用しよう不同ふどう算法さんぽうてきふく务器时可能会のうかい发生错误。该软けんやめ移植いしょくいた几乎かく个计ざん平台ひらだい包括ほうかつ个人计算つくえ[1]:13它在Unixじょう运行めいntpdえいntpdてきまもり护进ほどあるざいWindowsじょう运行为一个Windowsふく[1]:15支持しじ参考さんこう时钟,并且以与远程ふく务器しょうどうてき方式ほうしき对偏うつり进行过滤分析ぶんせきつきかん它们通常つうじょうさら频繁轮询。[1]:19

SNTP[编辑]

一个复杂度更低的NTP实现,使用しようしょうどう协议,ただし需要じゅよう长时间储そんじょうえいstate (computer science)[15],也称简单网络时间协议(Simple Network Time Protocol,SNTP)。ぼう嵌入かんにゅうしきけいかず需要じゅようだか精度せいど时间てき应用しょさいよう[16][17][18]

Windows时间ふく[编辑]

Windows 2000おこりてき所有しょゆうMicrosoft Windows版本はんぽん包括ほうかつWindows时间ふく务(W32Time),[19]具有ぐゆうはた计算つくえ时钟どういたNTPふく务器てき能力のうりょく

W32Timeふく务最はつ为实现Kerberosだい五版的身份验证协议,它需よう误差5ふん钟内せい确时间值以防止ぼうしじゅうおさむ。Windows 2000Windows XPちゅうただ实现りょう简单てきNTP,并在几个方面ほうめん违反りょうNTPだい3はんてき标准。[20]Windows Server 2003Windows Vista开始,やめ包括ほうかつ符合ふごうかんせいNTPてき实现。[21]ほろ软称W32Timeふく不能ふのうもたれはたどう时间保持ほじざい1いたり2びょうてき范围ない[22]如果需要じゅようさらだかてき精度せいどほろ软建议使用しよう其他NTP实现。[23]

Windows 10 あずか Windows Server 2016 よし版本はんぽん 1607 開始かいし提供ていきょうだか精度せいどてき系統けいとう時間じかん支持しじ1msてき时间精度せいど[24][25]

Ntimed[编辑]

いち个新てきNTPきゃく户端ntimedゆかりPoul-Henning KampえいPoul-Henning Kampざい2014ねん开始编写。[26]しんてき实现ゆかりLinux基金ききんかい赞助,さく参考さんこう实现てきいち个替だいいん为它决定さら容易ようい从头开始编写しんてき实现,而不おさむ复现ゆう大型おおがただい码库てき现有问题。截至2015ねん6がつ,它尚正式せいしき发布,ただしntimed以可もたれどう时钟。[27]ntimedざいDebianFreeBSDうえ工作こうさくただし也被移植いしょくいたWindowsMac OS。[28]

闰秒[编辑]

ざい闰秒事件じけんてきとうてん,ntpd从配置はいちぶんけん附加ふか参考さんこう时钟ある远程ふく务器おさむいた通知つうちよし为时间必须是单调递增所以ゆえん闰秒てき插入そうにゅう方式ほうしき为:23:59:59、23:59:60、00:00:00。虽然时钟实际じょうざい事件じけん停止ていしただしにんなん查询けい统时间的进程都会とかい使增加ぞうか微小びしょうてきりょう,以保持ほじ事件じけんてき顺序。如果必要ひつようざい序列じょれつちゅう删除闰秒てき形式けいしき为:23:59:58、00:00:00,とべ过23:59:59。[29]

2038ねん問題もんだい[编辑]

安全あんぜん问题[编辑]

2014ねんそこ,几个安全あんぜん问题发现。ざい以前いぜん研究けんきゅうじん员发现NTPふく务器可能かのう受到ちゅう间人おさむてきかげ响,じょすうすえつつめみつ签名以验证身份。[30]ただし这所わたる及的计算りょうざい繁忙はんぼうてきふく务器じょう可能かのうきり实际てきゆう其是容易ようい遭遇そうぐう阻斷服務ふくむ攻擊こうげき[31]NTP消息しょうそく欺骗以被ようらいへんうつりきゃく户端计算机上きじょうてき时钟,并配合はいごう过期てき密密みつみつ钥来完成かんせい其他おさむ击。[32]可能かのう受到伪造NTP消息しょうそくかげ响的ふく包括ほうかつTLSDNSSECかく缓存方案ほうあんれいDNS缓存)、とく以及许多持久じきゅうとう录方あん[33][34]

ゆう25ねん以上いじょう历史てきNTPだい码库ちゅうてき参考さんこう实现ちゅうただ发现りょう几个其他てき安全あんぜん问题,ただし最近さいきん[なに时?]现的几个引起りょうじん们的强烈きょうれつ关注。[35][36]该协议正ざい对其せい个历进行おさむ订和审查。截至2011ねん1がつざいNTP规范ちゅうぼつ有安ありやすちょんおさむ订,也没ゆうざいCERT協調きょうちょう中心ちゅうしんてき报告。[37]几年らい,该参考さんこう实现てきとう前代ぜんだい码库やめ经被个来げん进行安全あんぜん审计,ざいとうぜん发布てき软件ちゅうぼつゆうやめ知的ちてきだか风险漏ほら[38]

NTPふく务器误用滥用えいNTP server misuse and abuse实践てき存在そんざい导致りょう对网络时间协议(NTP)ふく务器てきやぶ坏或劣化れっか

NTPやめけいよう分布ぶんぷしきこばめ绝服务(DDoS)おさむ击,[39][40]方法ほうほうしょういち具有ぐゆう伪造てきかえしかいてきしょうてき查询发送いたNTPふく务器。类似DNSだいおさむふく务器はた以比おさむ击者发送すうすえりょうだい多倍たばいてきすうすえりょうかい复给伪造てき标。为了避免参与さんよおさむ击,ふく务器配置はいち为忽りゃく外部がいぶ查询,あるものます级到4.2.7p26あるさらだか版本はんぽん[41]

いち緩衝かんしょう溢位ほらやめけい发现,并自2014ねん12月19にち提供ていきょう补丁。ほらくつがえ盖NTPだいよんはん所有しょゆう版本はんぽん4.2.8おさむ复。[42]蘋果公司こうしくび使用しよう动更しんこうのうかい决该问题[43]过这僅适よう最近さいきんてきMacOS版本はんぽんざい10.6.8版本はんぽんちゅうよう户可以手动修复服务器版本はんぽん,以及普通ふつうよう户可以在けい统首选项-にち时间ちゅう关闭动更しん时间。[44]研究けんきゅうじん员认为该协议てき设计相当そうとうこのみてき缺陷けっかん现在协议てき实现ちゅうぼう些错误很もと础,れい如例ほどちゅうかけしょうかえしかい语句,这可能かのう导致ぼう些运ぎょうざいroot权限てきNTP版本はんぽん利用りよう以无げんせいてき访问けい统。まもり护进ほど使用しようroot权限てきけい统(れい如BSD)受此缺陷けっかんてきかげ响。[45]

まいり[编辑]

备注[编辑]

  1. ^ 2−64びょうだい54仄秒(zeptoseconds)(光行みつゆき进16.26かわまいあるだい约0.31×玻尔半径はんけい),264びょうだい585亿年

参考さんこう资料[编辑]

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つぶせてん阅读[编辑]

外部がいぶ链接[编辑]