简单网路时间协定（SNTP：Simple Network Time Protocol）

RFC 1305 指定了NTP协定机制中的事件，状态，传输功能和操作，另外，还有可选择的算法，它改进测时质量并且减少了一些同步源中可能存在的错误。为了获得网际网路上主要路径的延时精确到毫秒级，使用一些複杂的算法或者他们的等价算法是必要的。但是，在许多场合这样的精确度是不要求，或许精确到秒已足够了。在这样的情况下，更简单的协定例如“时间协定”[POS83 ]已被使用。这些协定通过基于RPC交换：客户端请求此刻时间，然后伺服器回传从某个已知时间点到现在的秒钟数。

NTP被设计成了性能差异很大的客户端及伺服器均能适用，且适用于客户端及伺服器所在网路有大範围的网路延迟和抖动的情况。今天的网际网路上的NTP同步子网的大多数用户使用一个软体包包括了一整套的NTP 的选择和算法，是一个比较複杂，实时的套用系统。软体要适用于多种硬体平台：从巨型计算机到个人计算机。要在这样的範围都适用，它的庞大尺寸和複杂性就不适合于很多套用了。按照要求，探求一些可供选择的访问策略( 使用适合于精确度要求不是很严格的简单软体)是有用的。

本备忘录描述简单网路时间协定(SNTP)，它是一个简化了的NTP伺服器和NTP客户端策略。SNTP在协定实现上没有什幺更改，在最近也不会有什幺变动。访问範例与UDP/TIME 协定是一致的，实际上，SNTP应该更容易适用于使用个人计算机的 UDP/TIME 客户。而且，SNTP 也被设计在一个专门的伺服器( 包括一台集成的无线电时钟)里操作。由于在系统里的那些各种各样反应机制的设计和控制，交付调节时间精确到微秒是可能的。这样的专门设计是切实可行的。

强烈建议SNTP 仅仅在同步子网的末端被使用。 SNTP 客户端应该仅在子网的叶子( 最高的阶层) 操作并在配置过程中没有依靠其它NTP或者SNTP客户端来同步。SNTP 伺服器应该仅在子网的根( 阶层1) 操作并在配置过程中，除一台可靠的无线电时钟外中没有其它同步源。只有使用了有冗余的同步源及不同的子网路径及整套NTP实现中的crafted 算法，主伺服器通常期望的可靠性才有可能达到。这种做法使主同步源在无线电时钟通信失败或者交付了错误时间时，还能用到其它几个无线电时钟和通向其它主要伺服器的备份路径。因此，应该仔细考虑客户端中SNTP的使用，而不是在主伺服器里的NTP的使用。

象NTP一样，SNTP 能在单播(点向点) 或者广播(点对多点) 模式中操作。单播客户端传送请求到伺服器并且期望从那里得到答覆，并且（可选的），得到有关伺服器的往返传播延迟和本地时钟补偿。广播伺服器周期性地送讯息给一指定的IP 广播地址或者IP多播地址，并且通常不期望从客户端得到请求，广播客户端监听地址但通常并不给伺服器发请求。一些广播伺服器可能选择对客户端作出反应请求以及发出未经请求广播讯息；同时一些广播客户端可能会送请求仅为了确定在伺服器和客户端之间的网路传播延迟。

在单播方式下，客户端和伺服器的IP 地址按常规被分配。在广播方式下，伺服器使用一指定的IP播送地址或者IP多播地址，以及指明的媒介访问播送地址，客户端要在这些地址上帧听。为此，IP 广播地址将限制在一个单独的IP子网範围，因为路由器不传播IP广播数据报。就乙太网而论，例如，乙太网媒介访问广播地址(主机部分全部为1) 被用于表示IP广播地址。

另一方面，IP 多播地址将广播的潜在有效範围扩展到整个网际网路。其真实範围，组会员和路由由网际网路组管理协定(IGMP) 确定 [DEE89 ]，对于各种路由协定，超出了这份资料的讨论範围。就乙太网而论，例如，乙太网媒介访问播送地址(全部为1)要和分配的224.0.1.1 的IP 多播地址合用。 除了IP 地址规範和IGMP，在伺服器操作IP广播地址或者IP多播地址没有什幺不同。

广播客户端帧听广播地址，例如在乙太网情况下主机地址全部为1的。就广播地址的IP而论，没有更进一步规定的必要了。在IP多组广播情况下，主机可能需要实现IGMP，为的是让本地路由器把讯息拦截后送到224.0.1.1 多播组。这些考虑不属于这份资料的讨论範围。

就当前指定的SNTP而论，其真正的弱点是多目广播客户端可能被一些行为不当或者敌对的在网际网路别处的SNTP/NTP 多播伺服器攻击而瘫痪，因为目前全部这样伺服器使用相同的IP 多播地址：224.0.1.1 组地址。 所以有必要，存取控制要基于那些以客户端信任的伺服器源地址，即客户端选择仅仅为自己所知的伺服器。或者，按照惯列和非正式协定，全部NTP多播伺服器现在在每条讯息内应包括已用MD5加密的加密位，以便客户端确定讯息没有在传输中被修改。SNTP 客户端能实现那些必要加密和密钥分发计画在原则上是可能的，但是这在SNTP被设计成的那些简单的系统里不可能被考虑。

考虑到没有一个完整的SNTP规範，故IP 广播地址将使用在IP子网和区域网路部分(指有完整功能的NTP伺服器和SNTP客户端在同一子网上的区域网路)，而对于IP 多播地址来说，将只能用在为达到以上相同目而设计的特例中。尤其，只有伺服器实现了RFC 1305 描述的NTP认证时（包括支持MD5讯息位的算法），在SNTP 伺服器里的IP 多播地址才被使用。

sntp使用在RFC 1305 及其以前的版本所描述标準NTP时间戳的格式。与网际网路标準标準一致， NTP 数据被指定为整数或定点小数，位以big-endian风格从左边0位或者高位计数。除非不这样指定，全部数量都将设成unsigned的类型，并且可能用一个在bit0前的隐含0填充全部栏位宽度。

因为SNTP时间戳是重要的数据和用来描述协定主要产品的，一个专门的时间戳格式已经建立。 NTP用时间戳表示为一64 bits unsigned 定点数，以秒的形式从1900 年1月1 日的0：0：0算起。整数部分在前32位里，后32bits（seconds Fraction）用以表示秒以下的部分。在Seconds Fraction 部分，无意义的低位应该设定为0。这种格式把方便的多精度算法和变换用于UDP/TIME 的表示（单位：秒），但使得转化为ICMP的时间戳讯息表示法(单位：毫秒)的过程变得複杂了。它代表的精度是大约是200 picoseconds，这应该足以满足最高的要求了。

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Seconds |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Seconds Fraction (0-padded) |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

注意，从1968 年起，最高有效位(整数部分的0 bit位) 已经被确定，64 位比特栏位在2036 年将溢出。 如果NTP或者SNTP在2036 年还在使用的话，一些外部方法将有必要用来调整与1900年及2036 年有关的时间 (136 年的其它倍数也一样)。 用这样的限制使时间戳数据变得很讲究(要求合适的方法可容易地被找到)。从今以后每136 年，就会有200picosecond 的间隔，会被忽略掉，64 个比特栏位将全部置为0 ，按照惯列它将被解释为一个无效的或者不可获得的时间戳。

NTP 和SNTP 是用户数据报协定( UDP) 的客户端 [POS80 ]，而UDP自己是网际协定( IP) [DAR81 ] 的客户端. IP 和UDP 报头的结构在被引用的指定资料里描述，这里就不更进一步描述了。UDP的连线埠是123，UDP头中的源断口和目的断口都是一样的，保留的UDP头如规範中所述。

以下是SNTP 报文格式的描述，它紧跟在IP 和UDP 报头之后。SNTP的讯息格式与RFC-1305中所描述的NTP格式是一致的，不同的地方是：

一些SNTP的数据域已被封装，也就是说已初始化为一些预定的值。NTP 讯息的格式被显示如下。

1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

|LI | VN |Mode | Stratum | Poll | Precision |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| 根延迟 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| 根差量 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| 参考标识符 |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| |

| 参考时间戳(64) |

| |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| |

| 原始时间戳(64) |

| |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| |

| 接受时间戳 (64) |

| |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| |

| 传送时间戳(64) |

| |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| |

| |

| 认证符(可选项) (96) |

| |

| |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

如下一部分描述，在SNTP 里大多数这些栏位被预规定的数据给赋初值。为完整起见，每个栏位的功能在下面被简要总结。

1. 闰秒标识器：这是一个二位码，预报当天最近的分钟里要被插入或删除的闰秒秒数。用1/0表示，分别说明如下：

LI Value 含 义

--------------------------------------------------------------------------------------00 0 无预告

01 1 最近一分钟有61秒

10 2 最近一分钟有59秒

11 3 警告状态（时钟未同步）

2. 版本号：这是一个三bits的整数，表示NTP的版本号，现在为3。

3. 模式：这是一个三bits的整数，表示模式，定义如下：

mode 含 义

0 保留

1 对称性激活

2 被动的对称性

3 客户端几

4 伺服器

5 广播

6 为NTP控制性系保留

7 为自用保留

在点对点模式下，客户端机在请求中设定此栏位为3，伺服器在回答时设定此栏位为4；在广播模式下，伺服器在回答时设定此栏位为5。

4. stratum（层）：这是一个8bits的整数（无符号），表示本地时钟的层次水平，数值定义如下：

stratum 含 义

0 未指定或难以获得

1 主要参考（如无线电时钟钟）

2-15 第二参考（通过NTP/SNTP）

16-255 保留

5．测试间隔：八位signed integer，表示连续信息之间的最大间隔，精确到秒的平方及。本栏位的值从4（16s）到14（16284s）；然而，大多数套用使用6（64s）到10（1024s）。

6．精度：八位signed integer，表示本地时钟精度，精确到秒的平方级。值从-6（主平）到-20（微妙级时钟）。

7. 根时延：32位带符号定点小数，表示在主参考源之间往返的总共时延，以小数位后15~16bits。数值根据相关的时间与频率可正可负，从负的几毫秒到正的几百毫秒。

8. 根离散：32位带符号定点小数，表示在主参考源有关的名义错误，以小数位后15~16bits。範围：0~几百毫秒。

9. 参考时钟标识符：32bits，用来标识特殊的参考源。在stratum 0（未指定）或stratum 1（基本参考）的情况下，该栏位以四个八位位元组，左对齐，零填充的string表示。当没有NTP枚举时，使用下列ASCII标识符：

阶层 代码 意思

----------------------------------------------------------------

1 pps 精度校準源，例如ATOM(原子钟)，PPS代表(

每秒脉冲精度源)，等等

1 service 除了一般的NTP报时服务外，例如ACTS

(计算机自动化报时服务)，TIME（UDP/Time协定)，

TSP(Unix 报时服务协定)，DTSS.

(数位化时间同步服务)，等等

1 radio 一般的收音机服务，带有callsigns，例如CHU，

DCF77， MSF， TDF， WWV， WWVB， WWVH，等等

1 nav 无线电导航系统，例如OMEG(欧米加导航系统)，

LORC(远距离无线电导航系统)，等等

1 satellite 一般的卫星业务，例如GOES(地球同步轨道环境卫星)，

GPS(全球卫星定位服务)，等等

2 address 二级参考(4个八位二进制位元组表示的NTP伺服器网际网路

地址）

--------------------------------------------------------------------------------

10. 参考时间戳：64bits时间戳，本地时钟被修改的最新时间。

11. 原始时间戳：客户端传送的时间，64bits。

12. 接受时间戳：服务端接受到的时间，64bits。

13. 传送时间戳：服务端送出应答的时间，64bits。

14. 认证符（可选项）：当NTP的认证机制已运行后，这个栏位包含认证者的信息（参见RFC1305 中的附属档案C）。在SNTP中本栏位一般被来报输入讯息所忽略，也不用在输出讯息中。

SNTP客户端与NTP/SNTP 伺服器通信的模式是一个非持久状态的远程过程调用。在单播方式，客户端发给伺服器(方式3) 请求并且期望伺服器答覆 (方式4)。 在广播方式，客户端送并不请求只是等待一台或更多的伺服器的广播讯息(方式5) ，这取决于设定。 根据客户端和伺服器设定，单播客户端和广播伺服器通常在从64 给1024 s 的间隔里传送讯息。

单播客户端初始化SNTP 报文首部，再把讯息传送到伺服器，然后从伺服器回复的报文中剥去时间包。为此，上面提到的所有报文首部栏位，除第一个八位位元组外都设定成0。 在这个八位位元组里Li 栏位设定为0( 没有警告) 和方式栏位设定为3(客户端)。VN 栏位必须同NTP 或者SNTP 伺服器的软体版本一致；但是，NTP 版本3( RFC 1305)的伺服器也将接受第2( RFC 1119) 版本的讯息以及版本1( RFC 1059)的讯息，而NTP 版本2伺服器也将接受NTP 为版本1的讯息。版本0 ( RFC 959) 讯息不再被支持。因为今天网际网路已有了NTP 伺服器操作的3个版本，推荐VN 栏位设定1。

在单播及广播方式下，单播伺服器回答及广播以上所述的所有栏位；但是，在SNTP下，各栏位中，只有传送时间戳在非零情况下才有明确的意思.这个栏位的整数部分包含伺服器此刻的时间，其格式与UDP/TIME 协定相同[POS83].这个栏位的fraction部分通常是有效的, SNTP的精确度证明可以精确到秒。如果传送用时间戳栏位是全0，则该讯息将被忽略。

在广播方式下，客户端没有附加信息用以计算在伺服器和客户端之间的传播延迟，因为在此方式下，传送用时间戳和接收时间戳栏位是没有意义的。即使在单播方式，大多数客户端也会选择忽略原始时间戳和接收时间戳栏位。但是，在单播方式下，一种简单的计算可以用来计算与伺服器有关的往返传播延迟d及本地时钟补偿t，通常对在数十毫秒内。为此，客户端在请求包中将本地时钟时间按NTP的格式写入源时间戳。当收到答覆时，客户端将目的时间戳作为到达时间，并根据它的本地时钟，将其转变成NTP格式。下述表格总结4个时间戳。

用时间戳名字 ID 产生

------------------------------------------------------------

原始时间戳 T1 时间请求由客户端送

收到时间戳 T2 时间请求在伺服器收到

传送时间戳 T3 时间答覆通过伺服器送

目的地时间戳 T4 时间答覆在客户端收到

往返传播延迟d和本地时钟补偿t定义为：

D =( T4 - T1) - ( T2 - T3)

T =(( T2 - T1) +( T3 - T4)) /2。

下述表格是SNTP客户端操作的总结。在表格里显示有两种推荐的错误检查方式。在全部NTP 版本里，如果Li 栏位为3；或者阶层栏位不在第1-15範围里；或者传送用时间戳是0，伺服器决不同步或者不予同步成过去24小时内有效的时间源。在客户端的判断中，保留栏位值也可能被检查。 是否相信传送用时间戳取决于对这些栏位中的一个或多个栏位的有效性判断。

栏位名 请求 回答

-------------------------------------------------------------

Li 0 闰秒指示器； 如果是3

(非同步)，则放弃该讯息

VN 1( 参见正文) 忽略

方式 3( 客户端) 忽略

阶层 0 忽略

轮询 0 忽略

精度 0 忽略

根延迟 0 忽略

根差量 0 忽略

参考标识符 0 忽略

参考时间戳 0 忽略

原始用时间戳 0 忽略( 参见正文)

收到用时间戳 0 忽略( 参见正文)

传送天的时间戳 0 时间； 如果是0

(非同步)，则忽略该讯息

Authenticator. (不使用) 忽略

SNTP 伺服器与NTP 或者SNTP客户端操作的模式是一种没有持久状态的RPC 模式。全套的NTP 算法用来支持冗余校验和不同的网路路径，SNTP伺服器通常不实现全套的NTP 算法，建议一台SNTP 伺服器只与一个外部同步的时钟源一道操作，例如一台可靠的无线电时钟。这样的话，伺服器总是工作在阶层1。

伺服器可以工作在单播方式或广播方式或两者同时都用。当单播方式的伺服器得到一条请求讯息时，就在NTP或者SNTP 的来报头里修改特定栏位，并把讯息返回给传送人，也许还使用了与请求相同的信息缓冲区。如果不同步到一台正确操作的无线电时钟的话，伺服器可能也可能不回答请求，但是回答是首选的，因为可达性可以忽略同步状态如何。在单播方式下，VN 和poll栏位被完整地複製到应答包中的相同栏位。如果请求的方式栏位是3(客户端)，那幺在答覆过程中它设定成4(伺服器)；否则，为了与NTP规範相符，这个栏位设定成2(被动的对称性)。

在广播方式下，伺服器只有在已同步的情况下，才发讯息给一个正常运行的参考时钟。在此方式下， VN 栏位设定成3(针对当前的SNTP 版本)，方式栏位设成5(广播)。栏位poll设定伺服器测试间隔，接近秒的平方。一台伺服器既支持广播方式，同时也支持单播方式，这是非常合乎需要的。这对一些潜在的广播客户端来说尤其必要，因为这样做，能使用客户端机/伺服器的讯息来计算传播延迟，这一方法要优于只定时接收广播讯息的方法。

在单播方式和广播方式下保留的栏位被同样地设定。假定伺服器是被同步成一台无线电时钟或者其它正确的主要参考源，则阶层栏位设定为1(主要伺服器)，Li 栏位设定为0；如果不是，阶层栏位设定0，Li 栏位设定3。精度栏位的设定反映出本地时钟的最大的读数误差。对所有的实际情况来说，在NTP格式里被计算的值是小数点右边的有效数值，值被表示成负数时间戳形式。为了主伺服器，根延迟和根差量栏位可以设定成0，根差量栏位能设定成任意数值(表示时钟的最大的期望误差值)。参考标识符设定指明主要参考源，如在上面在表格里说明的。

这些时间戳栏位被设定如下。如果伺服器未被同步或是首先启动的话，全部时间戳栏位设定成零。如果同步，参考用时间戳设定成最后更新时间（来源于无线电时钟）或者设定成讯息被送出的时间（如果更新时间不可以获得）。接收时间戳和传送时间戳栏位设定成当时讯息发出的时间。在单播方式下，原始时间戳栏位直接从请求包的传送时间戳拷贝过来。因为客户端要用它来检查应答，所以複製完整很重要。用广播方式下，这个栏位被设定成讯息被送出的时间。下面的表格总结这些操作。

栏位名 请求 回答

----------------------------------------------------------

Li 忽略 0(正常)， 3

(非同步)

VN 1， 2 或者3 3 或者从请求包中拷贝

方式 3(参见正文) 2，4 或者5(参见正文)

阶层 忽略 伺服器阶层

投票 忽略 拷贝请求包

精度 忽略 伺服器精度

根延迟 忽略 0

根差量 忽略 0(参见正文)

参考标识符 忽略 来源标识符

参考时间戳 忽略 0 或者当前的时间

创造时间戳 忽略 0 或者当前的时间或者从

传送时间戳请求複製

收到时间戳 忽略 0 或者当前的时间

传送时间戳 (参见正文) 0 或者当前的时间

Authenticator 忽略 (不使用)

当例如可能发生在刚启动或在运行期间主要参考源不起作用时，有一些多数客户端允许的无效时间戳的範围。一台运行不正常的伺服器的最重要的标誌是Li 栏位，其中一3 的值表明一种非同步的状态。当这值被出现时，客户端应该丢掉该条伺服器讯息，而不管其它栏位的内容。

[DAR81 ]波斯特尔， J.，" 网际协定 - DARPA网际计画协定说明"，标準5，1981 年9月， DARPA， RFC 791。

[DEE89 ]迪林， S.，" IP 多播 的主机扩展。 标準5， RFC 1112，史丹福大学， 1989 年8月。

[MIL92 ] Mills, D，" 网路时间协定( 第3 版本) 说明，实现和分析。 RFC 1305，德拉瓦大学， 1992 年3月。

[POS80 ]波斯特尔， J.，" 用户数据报协定"，标準6， RFC 768， USC/Information 科学研究所， 1980 年8月。

[POS83 ]波斯特尔， J. 和K. Harrenstien，" 时间协定"，标準26， RFC 868， USC/Information 科学研究所， SRI， 1983 年5月。