Что такое сервер времени

Что такое сервер времени

Network Time Protocol

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 Кейтом 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 2 32 секунд, с теоретической точностью 2 −32 секунды. Поскольку шкала времени в NTP повторяется каждые 2 32 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.

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:

NTP не следует путать с daytime protocol RFC 867 или time protocol RFC 868 (win программа 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.

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

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.

Источник

Что такое сервер точного времени?

В мире информационных технологий недопустимы погрешности во времени по многих причинам. Обычному человеку возможно большого вреда не будет, если время его ПК отстаёт 5 минут от истинного значения. Однако для различных фирм и заводов, у которых происходит передача данных между серверами, синхронизация времени может навредить. Особенно если в различных частях мира происходит обработка данных, то очень важна точность времени. В этом случае выручает сервер точного времени, задача которого синхронизировать время.

Большинство серверов точного времени используют протокол NTP, а также SNTP – его упрощённую модель. Протокол NTP представляет собой иерархическую структуру слоёв (Stratum).

Слой 1 представляет собой сверх точный сервер точного времени, который синхронизирует время с GPS, ГЛОНАСС или атомных часов. Его точность составляет триллионную долю секунды. Обычные пользователи не могут получить доступ по причине большой загруженности. Доступ к нему могут получить владельцы NTP серверов, которые содержат как минимум 100 пользователей.

Слой 2 синхронизирует точное время с источников слоя 1. Если верно настроиться и выбрать оптимальный сервер, то точность составит меньше 1 мс. Подключение доступно обычным пользователям, однако существует проблема загруженности. Поэтому рекомендуется искать более разгруженные адреса серверов.

Слой 3 производит синхронизацию времени со слоем 2, аналогично являясь источником для последующих слоёв. Всего NTP протокол может обслуживать до 256 слоёв.

Номер слоя не гарантирует лучшее качество. Это означает, что сервер слоя 3 может выдать данные высшего качества, чем определённые сервера слоя 2. Главным образом слои необходимы для того чтобы рассредоточить нагрузку и снабдить покрытием как можно больше территории.

Сервер времени глонасс был разработан на территории России. Широкое применение получил на российских предприятиях для измерений в области электроэнергетики. Существуют двухуровневые и трёхуровневые архитектуры. Принцип работы состоит в обмене данными устройства и передачи данных с цифровыми счётчиками электроэнергии. При этом производится хранение данных, а также синхронизация по времени. Эффективно использовать сервер точного времени ГЛОНАСС, если необходимо поддерживать поддержание определённого времени на всех пунктах энергетической системы, которые размещены на больших расстояниях.

Источник

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

NTP (Network Time Protocol)

NTP

Уровень (по модели OSI):	Прикладной
Семейство:	стек протоколов TCP/IP
Порт/ID:	123/UDP
Назначение протокола:	Синхронизация часов
Спецификация:	RFC 5905
Вступил в силу с:	1985

NTP (англ. Network Time Protocol — протокол сетевого времени) — сетевой протокол, используемый для синхронизации внутренних системных часов компьютера с помощью сетей с переменной латентностью.

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

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

Содержание

Принцип работы

NTP-серверы работают в иерархической сети, каждый уровень иерархии называется ярусом (stratum). Ярус 0 представлен эталонными часами. За эталон берется сигнал GPS (Global Positioning System) или службы ACTS (Automated Computer Time Service). На нулевом ярусе NTP-серверы не работают.

NTP-серверы яруса 1 получают данные о времени от эталонных часов. NTP-серверы яруса 2 синхронизируются с серверами яруса 1. Всего может быть до 15 ярусов.

NTP-серверы и NTP-клиенты получают данные о времени от серверов яруса 1, хотя на практике NTP-клиентам лучше не делать этого, поскольку тысячи индивидуальных клиентских запросов окажутся слишком большой нагрузкой для серверов яруса 1. Лучше настроить локальный NTP-сервер, который ваши клиенты будут использовать для получения информации о времени.

Иерархическая структура протокола NTP является отказоустойчивой и избыточной. Рассмотрим пример его работы. Два NTP-сервера яруса 2 синхронизируются с шестью различными серверами яруса 1, каждый — по независимому каналу. Внутренние узлы синхронизируются с внутренними NTP-серверами. Два NTP-сервера яруса 2 координируют время друг с другом. В случае отказа линии связи с сервером яруса 1 или с одним из серверов уровня 2 избыточный сервер уровня 2 берет на себя процесс синхронизации.

Аналогично узлы и устройства яруса 3 могут использовать любой из серверов яруса 2. Что еще более важно, так это то, что наличие избыточной сети серверов NTP гарантирует постоянную доступность серверов времени. Синхронизируясь с несколькими серверами точного времени, NTP использует данные всех источников, чтобы высчитать наиболее точное время.

Надо отметить, что протокол NTP не устанавливает время в чистом виде. Он корректирует локальные часы с использованием временного смещения, разницы между временем на NTP-сервере и локальных часах. Серверы и клиенты NTP настраивают свои часы, синхронизируясь с текущим временем постепенно либо единовременно.

Заголовок

Заголовок NTP

Отступ	Октет	0								1								2								3
|Октет	Бит	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
0	0	Индикатор коррекции		Номер версии			Режим			Часовой слой								Интервал опроса								Точность
4	32	Задержка
8	64	Дисперсия
12	96	Идентификатор источника
16	128	Время обновления
20	160
24	192	Начальное время
28	224
32	256	Время приёма
36	288
40	320	Время отправки
44	352

Часовой слой

Индикатор коррекции

При следующих значениях:

Номер версии

Режим

При следующих значениях:

Интервал опроса

Задержка

Точность

Идентификатор источника

Временные характеристики

Формат времени

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 2 32 секунд, с теоретической точностью 2 −32 секунды. Поскольку шкала времени в NTP повторяется каждые 2 32 секунды (136 лет), получатель должен хотя бы примерно знать текущее время (с точностью 68 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 годов), чтобы корректно совместить время с Windows или Unix-системами.

Источник

Делаем собственный NTP-сервер Stratum-1

Выбор источника точного времени

Я проделывал эту работу примерно три года назад, когда в сети информации по этой теме было гораздо меньше. Основным источником моих познаний была документация из пакета ntp-doc (/usr/share/doc/ntp-doc/html/refclock.html), также её можно найти в сети.

Подключаем

Приёмник ГЛОНАСС тогда было сложно достать, поэтому я пошел в магазин и купил GPS-приёмник с RS232-м интерфейсом и внешней антенной. Антенну прилепил на металлический подоконник за окном, а приёмник соответственно подключил к COM-порту одного из серверов.

Первым делом нам нужно убедиться что приёмник «видит» спутники. Мой, например, в этом случае начинает весело подмигивать светодиодом.
Более универсальный способ — посмотреть что он отдаёт в COM-порт:

Тут мы должны увидеть дамп протокола NMEA.

Настраиваем

# Local Clock — если теряем спутники, то снижаем stratum до 10
server 127.127.1.0
fudge 127.127.1.0 stratum 10

# NMEA GPS driver
server 127.127.20.0 prefer

driftfile /var/lib/ntp/ntp.drift
restrict default nomodify notrust # Отдаём время всем
restrict 127.0.0.1 # Разрешаем себе всё
disable auth
logfile /var/log/ntp/messages

В строке server 127.127.20.0 число 20 — это ответ на «главный вопрос жизни, вселенной и вообще» номер соответствующего драйвера источника точного времени.

Перезапускаем NTPD и смотрим статус. Должно быть что-то подобное:

Надеюсь эта статья поможет увеличить количество хороших NTP-серверов в рунете (-;

[Важный UPD]
Мне тут человек постучался в IM, у него нет аккаунта на Хабре, просил меня прояснить ситуацию с переходниками COM-USB. Цитирую:

brn:
Так вот, так как в приёмниках часто один из служебных пинов COM разъёма заведён на 1PPS сигнал, который обозначает начало очередной секунды, в случае USB этот сигнал будет потерян
А, так сигнал NMEA без PPS даёт точность порядка 50-100 миллисекунд, а для сервера точного времени это неприемлимо

# PPS driver
server 127.127.22.0 prefer
enable pps

[UPD2]
Встречаем нового хабраколлегу brn!
Он уже успел написать топик про NMEA.

Источник

Настройка NTP на сервере

В операционных системах существует немало служб, нормальное функционирование которых зависит от точности хода системных часов. Если на сервере не установлено точное время, это может стать причиной различных проблем.

Например, в локальной сети требуется, чтобы часы машин, совместно использующих файлы, были синхронизированы — иначе невозможно будет правильно устанавливать время модификации файлов. Это, в свою очередь может стать причиной конфликта версий или перезаписи важных данных.

Если на сервере не установлено точное время, возникнут проблемы с заданиями Cron — неясно, когда они будут запускаться. Будет очень трудно анализировать журналы системных событий для диагостики причин сбоев и неисправностей…

Продолжать можно долго…

Чтобы избежать всех описанных проблем, необходимо настроить синхронизацию системных часов. В Linux для этого используется протокол NTP (Network Time Protocol). В этой статье мы подробно расскажем о том, как на сервере осуществить установку и настройку NTP. Начнем с небольшого теоретического введения.

Как работает протокол NTP

В основе протокола NTP лежит иерархическая структура серверов точного времени, в которой выделяются различные уровни (англ. strata). К уровню 0 относятся эталонные часы (атомные часы или часы GPS). На нулевом уровне NTP-серверы не работают.

С эталонными часами синхронизируются NTP-серверы первого уровня, которые являются источниками для серверов уровня 2. Серверы уровня 2 синхронизируются с серверами уровня 1, но могут также синхронизироваться и между собой. Аналогичным образом работают серверы уровня 3 и ниже. Всего поддерживается до 256 уровней.

Иерархическая структура протокола NTP характеризуется отказоустойчивостью и избыточностью. В случае отказов соединения с вышестоящими серверами резервные серверы берут процесс синхронизации на себя. За счет избыточности обеспечивается постоянная доступность NTP-серверов. Синхронизируясь с несколькими серверами, NTP использует данные всех источников, чтобы рассчитать наиболее точное время.

Установка и настройка NTP-сервера

Самым известным и распространенным программным средством для синхронизации времени является демон ntpd. В зависимости от настроек, указанных в конфигурационном файле (об этом еще пойдет речь ниже), он может выступать как в качестве сервера, так и в качестве клиента (т.е может как принимать время с удаленных хостов, так и раздавать его другим хостам). Ниже мы подробно расскажем о том, как осуществляется установка и настройка этого демона в OC Ubuntu.

Установка

Программа NTP входит в состав дистрибутивов большинства современных Linux-систем и устанавливается при помощи стандартного менеджера пакетов:

Настройка

По завершении установки откроем в текстовом редакторе файл /etc/ntp.conf. В нем хранятся все настройки программы. Рассмотрим их более подробно.

Параметры логирования

Первая строка конфигурационного файла выглядит так:

В ней указывается файл для хранения информации о частоте смещения времени. В этом файле хранится значение, получаемое в результате предшествующих корректировок времени. Если внешние NTP-серверы по той или иной причине становятся недоступными, значение будет взятого из него.

Далее указывается файл, в который будут сохраняться логи синхронизации:

Список серверов для синхронизации

В конфигурационном файле указывается список NTP-серверов, с которыми будет осуществляться синхронизация. По умолчанию он выглядит так:

Каждая строка означает группу серверов, которые будут cообщать нашему серверу корректное время. Повысить точность синхронизации можно с помощью опции iburst (она указывает, что на сервер для синхронизации нужно посылать не один, а несколько пакетов):

Можно также указать предпочитаемый сервер при помощи опции prefer:

NTP-серверы разбросаны по всему миру (вот, например, список доступных публичных NTP-серверов ). Чтобы обеспечить более точную установку системных часов, рекомендуется синхронизироваться только с ntp-серверами того региона, в котором географически расположен наш сервер. Для этого в конфигурационном файле /etc/ntp.conf нужно указать в адресах серверов региональный поддомен для pool.ntp.org:

Можно также указывать поддомены для отдельных стран (подробнее см. здесь ). Имеется свой поддомен и для России — ru.pool.ntp.org

Резервный сервер точного времени

NTP-сервер, по какой-либо причине отключенный от Интернета, может передавать для синхронизации данные своих системных часов. Для этого в конфигурационный файл нужно добавить следующую строку:

Ограничения

В последнее время участились случаи использования NTP-серверов для усиления трафика в DDoS-атаках (подробнее об этом см., например, здесь ). Чтобы наш сервер не стал жертвой злоупотреблений, нелишним будет установить ограничения на доступ для внешних клиентов. По умолчанию в файлe /etc/ntp.conf установлены следующие ограничения:

Параметры nomodify, notrap, nopeer и noquery запрещают сторонним клиентам изменять что-либо на сервере. Параметр kod (эта аббревиатура означает kiss of death — «поцелуй смерти») обеспечивает дополнительную защиту: клиент, отправляющий слишком частые запросы, сначала получит так называемый kod-пакет (предупреждение об отказе в обслуживании), а затем будет отключен от сервера.

Чтобы с NTP-сервером могли синхронизироваться машины из локальной сети, добавим в конфигурационный файл следующую строку:

Для локального хоста можно установить доступ к NTP-серверу без ограничений:

Проверка синхронизации

После того, как все необходимые изменения внесены в конфигурационный файл и сохранены, перезапустим NTP-сервер:

Затем выполним следующую команду:

Ее вывод будет представлен в виде таблицы:

В таблице указываются следующие параметры:

Слева от адреса сервера могут быть указаны следующие символы:

Проверить, пригоден ли сервер из списка для синхронизации, можно при помощи команды:

Из приведенного вывода видно, что сервер пригоден для синхронизации, его уровень — 2, смещение — 0,127936 мс, задержка — 0.026 мс.

О том, как проходила синхронизация (успешно или с ошибками) можно также узнать из логов:

Установка локальной даты и времени

С помощью команды ntpdate можно установить на сервере локальную дату и время, отправив соответствующий запрос к NTP-серверу:

Текущий статус ntpd можно проверить с помощью следующей команды:

Источник