Синхронизация времени является важной задачей, хотя не многие задумывались об этом. Ну что плохого в убежавшем на сервере времени? А знаете ли вы, что многие проблемы с часами влияют на протоколы, связанные с криптографией? По этой причине в Active Directory разница в часах более 5 минут будет приводить к проблемам аутентификации Kerberos.

Часовые уровни. Strata.

Чтобы понять устройство NTP следует знать про концепцию strata или stratum . Авторитетные источники времени, такие как спутники GPS, цезиевые атомные часы, радио волны WWVB - всё это stratum 0 . Они авторитетны на том основании, что у них есть некоторый способ поддержания высокоточного хронометража. Можно, конечно, воспользоваться обычными кварцевыми часами, но зная, что за месяц с ними легко потерять 15 секунд, то лучше их не использовать в качестве мерила времени. Stratum 0 это когда секунда не потеряется за 300 000 лет!

Компьютеры, которые напрямую (не по сети!) берут время у stratum 0 - это stratum 1 . Так как всегда есть задержки из-за передачи сигнала и затраты на установку времени, то компьютеры stratum 1 не так точны как stratum 0 , но в реальной жизни различие достигает пару микросекунд (1 мкс = 10 -6 с), что вполне допустимое отклонение.

Следующий уровень компьютеров, берущих время по сети у stratum 1 - это... барабанная дробь... интрига... stratum 2 ! Опять таки из-за различных задержек (сетевые точно), stratum 2 чуток отстаёт от stratum 1 и уж точно от stratum 0 . На практике это разница от нескольких микросекунд (1 мкс = 10 -6 с) до нескольких миллисекунд (1 мс = 10 -3 с). Многие хотят синхронизироваться со слоем не дальше stratum 2 .

Как понятно из схемы, stratum 4 берёт время у вышестоящего stratum 3 . stratum 5 у stratum 4 и так далее. stratum 16 считается самым нижним слоем и время там считается несинхронизированным .

Чтобы синхронизировать время с помощью протокола NTP, следует сначала вручную выставить ваше время. Недопустима разница между вашим точным временем и показаниями ваших часов более 1000 секунд. Если используемый вами сервер времени врёт более 1000 миллисекунд (1 секунда), то он будет исключён из списка и будут использоваться другие вместо него. Данный механизм позволяет отсеивать плохие источники времени.

Клиент времени.

В файле /etc/ntp.conf для клиента важны строки Server. Их может быть несколько - до 10 штук!

Сколько добавлять? Следует иметь в виду:

• Если у вас только один сервер (одна строка server), то если данный сервер начнёт врать, то вы будете слепо следовать за ним. Если его время убежит на 5 секунд и вы убежите в след за ним.
• Если добавлено 2 сервера (2 строки server), то NTP пометит их обоих как false tickers . Если один из них будет врать, то NTP не может понять кто врёт, так как нет кворума.
• Если добавлено 3 и более сервера времени, то можно вычислить одного вруна false tickers . Если серверов времени 5 или 6, то можно найти 2 вруна false tickers . Если серверов 7 или 8, то 3 false tickers . Если серверов 9 и 10, то 4 false tickers .

Проект NTP Pool.

Есть такой проект NTP Pool по адресу которого pool.ntp.org/zone/ru/ можно найти рекомендованные для русских пользователей сервера времени.

server 0.ru.pool.ntp.org
server 1.ru.pool.ntp.org
server 2.ru.pool.ntp.org
server 3.ru.pool.ntp.org

Такие операционные системы, как Debian и Ubuntu, предлагают пользователям свои сервера времени.

server 0.debian.pool.ntp.org
server 1.debian.pool.ntp.org
server 2.debian.pool.ntp.org
server 3.debian.pool.ntp.org

server 0.ubuntu.pool.ntp.org
server 1.ubuntu.pool.ntp.org
server 2.ubuntu.pool.ntp.org
server 3.ubuntu.pool.ntp.org

Если вызвать на вашем Linux компьютере, который использует NTP, команду ntpq -pn

Remote refid st t when poll reach delay offset jitter ============================================================================== +93.180.6.3 77.37.134.150 2 u 62 1024 377 53.658 -0.877 1.174 +85.21.78.23 193.190.230.65 2 u 1027 1024 377 54.651 0.167 1.531 *62.173.138.130 89.109.251.24 2 u 940 1024 377 52.796 -0.143 1.001 +91.206.16.3 194.190.168.1 2 u 258 1024 377 93.882 -0.680 2.196 -91.189.94.4 193.79.237.14 2 u 596 1024 377 100.219 1.562 1.482

О чём говорят названия столбцов:

• remote - удалённые сервера, с которыми вы синхронизируете время.
• refid - вышестоящий stratum для данного сервера.
• st - уровень stratum. От 0 (нам недоступно) до 16 (нам не желательно). Идеально - 2.
• t - тип соединения. "u " - unicast или manycast, "b " - broadcast или multicast, "l " local reference clock, "s " - симметричный узел, "A " - manycast сервер, "B " - broadcast server, "M " - multicast сервер.
• when - время, когда последний раз сервер ответил нам. Параметр отображает число в секундах, но может в минутах, если число с m или в часах, если h .
• poll - частота опроса. Минимум 16 секунд, максимум 32 часа. Число должно быть 2 n . Обычно в данном параметре наблюдается или 64 секунды или 1024.
• reach - 8 бит октета, показывающий статус общения с удалённым сервером времени: успешный или сбойный. Если биты установлены - то успешно, иначе - сбой. Значение 377 - бинарно это 0000 0000 1111 1111.
• delay - значение в миллисекундах показывает время между отправкой и получения ответа (round trip time - RTT).
• offset - смещение в миллисекундах между вами и серверами времени. Может быть положительным и отрицательным числом.
• jitter - абсолютное значение в миллисекундах с указанием среднеквадратичного отклонения вашего смещения.

Перед IP адресом NTP сервера есть символ - это tally code . Виды tally code :

• " " - отброшен как недопустимый. Например, нет связи с ним или он в оффлайн, он слишком высокого ранга и не обслуживает таких как вы.
• "x" - отброшен алгоритмом "пересечения" (intersection algorithm). Алгоритм пересечения подготавливает список кандидатов партнеров, могущих стать источниками синхронизации и вычисляет доверительный интервал для каждого из них.
• "." - отброшен из-за переполнения таблицы.
• "-" - отброшен алгоритмом кластеризации (cluster algorithm). Алгоритм кластеризации сортирует список кандидатов по кодам слоя и расстояния синхронизации.
• "+" - сервер включён алгоритмом "комбинирования" (combine algorithm). Этот сервер - отличный кандидат если текущий сервер времени начнёт отказывать вам.
• "#" - сервер является отличным альтернативным сервером времени. Сервер с # можно увидеть только если у вас более 10 записей server в /etc/ntp.conf
• "*" - текущий сервер времени. Его показания используются для синхронизации ваших часов.
• "o" - сервер Pulse per second (PPS). Обычно это означает, что данный сервер времени использует источники времени типа GPS спутников и другие сигналы точного времени. Если рисуется о , то другие типы tally code уже отображаться не будут.

В поле refid могут быть следующие значения:

• IP адрес - адрес удалённого сервера времени.
• .ACST.- NTP manycast сервер.
• .ACTS.- Automated Computer Time Service из American National Institute of Standards and Technology.
• .AUTH.- ошибка аутентификации.
• .AUTO.- ошибка в последовательностях Autokey.
• .BCST.- NTP broadcast сервер.
• .CHU.- Shortwave radio receiver от станции CHU в Ottawa, Ontario, Canada.
• .CRYPT.- ошибка протокола Autokey.
• .DCFx.- LF radio receiver от станции DCF77 в Mainflingen, Germany.
• .DENY.- В доступе отказано.
• .GAL.- European Galileo satellite receiver.
• .GOES.- American Geostationary Operational Environmental Satellite receiver.
• .GPS.- American Global Positioning System receiver.
• .HBG.- LF radio receiver от станции HBG в Prangins, Switzerland.
• .INIT.- Peer association initialized.
• .IRIG.- Inter Range Instrumentation Group time code.
• .JJY.- LF radio receiver от станции JJY в Mount Otakadoya, рядом с Fukushima или Mount Hagane на острове Kyushu, Japan.
• .LFx.- Обычный LF radio receiver.
• .LOCL.- локальные часы хоста.
• .LORC.- LF radio receiver от Long Range Navigation (LORAN-C).
• .MCST.- NTP multicast сервер.
• .MSF.- Anthorn Radio Station рядом с Anthorn, Cumbria.
• .NIST.- American National Institute of Standards and Technology.
• .PPS.- часы Pulse per second.
• .PTB.- Physikalisch-Technische Bundesanstalt от Brunswick и Berlin, Germany.
• .RATE.- превышен порог опроса NTP.
• .STEP.- изменение шага NTP. Смещение offset менее 1000 миллисекунд, но более 125 миллисекунд.
• .TDF.- LF radio receiver от станции TéléDiffusion de France в Allouis, France.
• .TIME.- NTP association timeout.
• .USNO.- United States Naval Observatory.
• .WWV.- HF radio receiver от станции WWV в Fort Collins, Colorado, United States.
• .WWVB.- LF radio receiver от станции WWVB в Fort Collins, Colorado, United States.
• .WWVH.- HF radio receiver от станции WWVH в Kekaha, на острове Kauai на Hawaii, United States.

Во-первых, избавьтесь от мысли как бы получить время от stratum 1 , дескать они ближе всех к точному времени. Они то ближе к точнейшему времени на планете, только сами они перегружены и у них высокие задержки RTT для обычных серверов. Лучше найти нормальный stratum 2 и не переживать по этому поводу. Не забывайте, что речь идёт о микросекундах и миллисекундах, что в обычной жизни - вполне достаточно.

Во-вторых, помните, что подключение к ближайшему серверу времени не всегда идеальный вариант. Важнее не территориальная близость, а уровень stratum. Проект NTP Pool публикует список серверов только уровня stratum 1 и stratum 2 и лучше взять до 10 серверов времени из данного списка, что будет просто замечательно.

В-третьих, если вы простой домашний пользователь-клиент, то рекомендованные вам сервера в вашей операционной системе будут идеальным вариантом, не требующим лишних телодвижений.

Для крупных контор, лучшим вариантом будет поднятие своего сервера времени для рабочих компьютеров. Данный сервер будет получать точное время от серверов времени в Интернете и предоставлять его локальным компьютерам. На серверах Debian и Ubuntu достаточно раскомментировать строку

Restrict 192.168.0.0 mask 255.255.0.0 nomodify notrap

в конфигурационном файле демона ntpd - /etc/ntp.conf

Пользователи из сети 192.168/16 будут иметь возможность брать с вашего сервера показания точнейших часов. Для внутренних серверов на базе Linux, которые не являются серверами времени и занимаются своими задачами, вместо запуска демона ntpd в клиентском режиме - вполне достаточно указать в файле /etc/cron.daily/syncntpd. Рекомендуется прочесть различия между ntpdate и ntp и решить для себя вопрос.
#!/bin/sh
/usr/sbin/ntpdate IP.адрес.вашего.сервера > /dev/null 2>&1
exit 0

и раз в сутки, благодаря команде ntpdate, будет произведена синхронизация времени. Во избежании недоразумений, не поленитесь перед внедрением сервера времени и синхронизации всего и вся через протокол NTP - выставите вручную правильное время на всех доступных вам серверах и рабочих станциях. Если ваше несинхронизированное время слишком отличается от правильного, то можно вначале огрести много не нужных проблем.

В-четвёртых, NTP никак не связан, в какой стране и какие часовые пояса используются и как происходит переход на летнее и зимнее время и делается ли в данной стране такой переход. Это обязанность лежит на операционной системе, которую вам нужно обновлять, если в стране происходят изменения в часовых делах. В системах Debian и Ubuntu за это отвечает пакет tzdata, который должен быть актуальным.

В-пятых, лучше не поднимать свой NTP сервер на высоконагруженной системе.

…в среде Active Directory разница в часах более 5 минут приводит к проблемам аутентификации Kerberos…

В данной заметке речь пойдет о настройке синхронизации времени в доменной среде Windows 2008 – 2012 R2.
Основой нормального функционирования доменной среды AD является корректная работа службы времени Windows (W32Time).

Как работает синхронизация времени в доменной среде?

1. пользователи получают точное время от ближайшего контроллера домена, на котором они зарегистрировались;
2. все доменные контроллеры запрашивают об этом DC с ролью PDC-эмулятор (одна из ролей FSMO);
3. PDC-эмулятор, в свою очередь, должен синхронизироваться с более авторитетным источником времени;
На практике PDC-эмулятор обычно синхронизируется с выделенным NTP-сервером организации, либо с NTP-сервером провайдера, или же с внешним источником точного времени, такие как: 0.ru.pool.ntp.org, 1.ru.pool.ntp.org, 2.ru.pool.ntp.org

Пример настройки контроллера домена с ролью PDC-эмулятора.

Для настройки нам потребуется консоль PowerShell запущенная от имени администратора.
1. Определим имя PDC-эмулятора – самый простой способ выполнить команду:

Когда мы подключили к DC с ролью PDC можно начинать настраивать.
2. Конфигурируем внешние источники синхронизации – указываем с какими источниками PDC будет синхронизироваться.

w32tm /config /syncfromflags:manual /manualpeerlist:”0.ru.pool.ntp.org 1.ru.pool.ntp.org 2.ru.pool.ntp.org”

где, параметры:
/syncfromflags:manual — синхронизация с узлами из заданного вручную списка.
manualpeerlist:<узлы> — список (адреса DNS или IP) источников времени

Важно! Имя каждого источника времени (если их несколько) должно быть разделено пробелом. А на брандмауэре должно быть разрешено прохождение трафика UDP на порт 123 в обе стороны.

3. Объявляем PDC-Emulator надежным источником времени для клиентов:
w32tm /config /reliable:yes
4. После внесения изменений перезапускаем службу времени:

Restrat-Service W32Time

Или обновляем конфигурацию командой: w32tm /config /update

Если вы перенесли роль PDC-эмулятор на другой контроллер домена, то старый DC все еще продолжает считает считать себя авторитетным сервером времени для всего домена, что может стать причиной ошибок в системных логах. Исправить эту ситуацию можно командой:
w32tm /config /syncfromflags:domhier /reliable:no /update

Несколько, на мой взгляд, полезных команд:

w32tm /query /configuration — посмотреть текущие настройки службы времени;

Где:

SpecialPollInterval: 3600 - интервал синхронизации в секундах, 3600 – сутки. Синхронизиция будет проводиться раз в сутки.
NtpServer - указывает сервреры, с которым может синхроинизировать время компьютер.
Type: NTP – вид синхронизации времени.
Параметр Type может иметь следующие параметры:
NoSync — служба времени вообще не синхронизируется ни с чем.
NTP — служба времени синхронизируется с серверами, указанными в параметре NtpServer.
NT5DS — служба времени синхронизируется, используя доменную иерархию (характерно для членов домена Active Directory).
AllSync — служба времени использует все возможные механизмы для синхронизации.

w32tm /monitor — отобразит текущую иерархию синхронизации времени по домену;
w32tm /stripchart /computer:0.ru.pool.ntp.org /samples:5 /dataonly — произвести 5 попыток сравнения времени с авторитетным источником времени 0.ru.pool.ntp.org (полезно при проверке доступности источника времени );
w32tm /resync – заставить компьютер синхронизироваться с используемым им сервером времени;
w32tm /unregister - удаляет службу времени с компьютера;
w32tm /register – регистрирует службу времени на компьютере;
Если кому интересно настраивать NTP-сервер через реестр, то милости просим в эту ветку: HKLM\System\CurrentControlSet\services\W32Time\

Концепция ярусов STRATA или STRATUM

Где:
Stratum 0 – эталонные или авторитетные источники точного времени, такие как: путники GPS, цезиевые атомные часы, радио волны WWVB. Авторитетны они потому, что имеют способ поддержания высокоточного хронометража – когда секунда не потеряется за 300 000 лет.
Stratum 1 – компьютеры, которые напрямую берут время у Stratum 0, т.е. Stratum 1 используют аппаратное (проводом) подключение к Stratum 0!
Stratum 2 – уровень компьютеров, берущие время по сети у Stratum 1.
Как уже, наверное, понятно из схемы, Stratum 3 будет брать время у Stratum 2 , а Stratum 4 у Stratum 3 и т.д. Самым нижним ярусов является Stratum 16 и время в нем считается не синхронизированным.
Опять же, на практике, самыми распространенными внешними источниками времени являются Stratum 2 , Stratum 3 , ибо синхронизироваться с Stratum 1 простым пользователям не разрешается, да и это не к чему.

OS: Windows 2000/XP/2003/Vista/2008/7.

Задача: настроить Windows системы для получения показателей точного времени с определённых NTP серверов.

Наши NTP серверы будут поддерживать протокол версий 3 (три) и 4 (четыре).
Служба точного времени работает на порту udp:123. Обеспечиваем видимость наших NTP серверов по указанному порту.
Авторизацию при запросе клиентом точного времени у NTP сервера проводить не будем; отношения в сети достаточно доверительные, да и парк активных устройств разномастен - далеко не все могут поддерживать что-то ещё, кроме простого запроса показателей времени.

Указать на применяемые NTP серверы (где ntp.local, ntp1.local и так далее - наши NTP серверы):

# w32tm /config /syncfromflags:manual /manualpeerlist:ntp.local,ntp1.local,...,ntpX.local
# w32tm /config /update

# net time /setsntp:ntp.local
# net stop w32time && net start w32time
# w32tm /resync

Команда синхронизации отправлена на local computer...
Команда выполнена успешно.

Для локализации проблемы в командной строке можно выполнить запрос информации о используемом NTP сервере:

# net time /querysntp

# w32tm /stripchart /computer:computer.name

# w32tm /unregister
# w32tm /register

Можно указать на применяемые NTP серверы с помощью утилиты regedit.exe:

Введение.

Система Linux, как и большинство других современных операционных систем, фактически имеет двое часов. Первые часы - аппаратные, иногда называемые Real Time Clock, сокращенно (RTC), или часы BIOS, обычно они связаны с колеблющимся кварцевым кристаллом, имеющим точность хода до нескольких секунд в день. Точность зависит от различных колебаний, например, окружающей температуры. Вторые часы - внутренние программные часы, которые идут непрерывно, в том числе и при перерывах в работе системы. Они подвержены отклонениям, связанным с большой системной нагрузкой и задержкой прерываний. Однако система обычно считывает показания аппаратных часов при загрузке и потом использует системные часы. Команда date, устанавливает не аппаратные, а системные часы.

Если используется NTP, можно установить аппаратные часы в ходе первой инсталляции системы и больше никогда не беспокоиться о них.

Микросхема часов реального времени (ЧРВ), используемая на материнских платах, не особенно точна и обычно отстает, или забегает вперед на определенное время каждый день.

Можно синхронизировать аппаратные часы с системными при помощи команды hwclock с опцией -w или —systohc и синхронизировать системные часы с аппаратными при помощи команды hwclock с опцией -s или –hctosys.

Настройка.

Для начала в файле /etc/ntp.conf добавляем строчку:

Время будет синхронизироваться с указанного сервера. Если первый недоступен берутся следующие по списку. Первым прописал локальный сервер NTP.

Следующий момент, устанавливает локальное или всемирное время будет использоваться.

#cat /etc//etc/sysconfig/clock

У нас не то:

Правим ZONE – на "Europe/Moscow"

Получаем:

UTC=true системные часы не используют универсальное представление времени

ARC=true Используется нормальная эпоха UNIX.

Временная зона под Linux устанавливается через символическую ссылку, из /etc/localtime на файл из директории /usr/lib/zoneinfo(или /usr/share/zoneinfo), чем указывается в какой временной зоне вы находитесь.

Рисунок. Содержимое /usr/share/zoneinfo

Выполняем команды.

rm -rf /etc/localtime

ln -s /usr/share/zoneinfo/Europe/Moscow /etc/localtime

Все работает!

Если демон ntpd запущен то выдается следующее сообщение, при попытки выполнить синхронизацию с ntp сервером.

Данная команда показывает, к каким серверам производиться подключение.

Дополнение:

Установка аппаратных часов

Для установки аппаратных часов, установите сначало системное время а потом уже аппаратное используя программу «/sbin/clock -w» (или«/sbin/clock -wu» в случае использования всемирного времени).Чтобы узнать аппаратное время запустите clock без параметров. Если аппаратные часы установлены в локальное время а вы хотите увидеть всемирное наберите «/sbin/clock –u»

Установка системных часов

Для установки системных часов в Линуксе, используется программа date. Для примера установка текущего времени (системного!) и даты на 31 июля, 23:16,наберите «date 07312316» (обратите внимание что время дано в 24-часовой записи) Если вы хотите изменить год то набиретие «date 073123161998». Для установки секунд набирите «date 07312316.30» или «date 073123161998.30». Чтобы узнать системное время запустите date без аргументов.

Используемые источники.

Network Time Protocol — сетевой протокол для синхронизации внутренних часов компьютера с использованием сетей с переменной латентностью, основанных на коммутации пакетов.

Хотя традиционно NTP использует для своей работы протокол UDP, он также способен работать и поверх TCP. Система NTP чрезвычайно устойчива к изменениям латентности среды передачи.

Время, представляется в системе NTP 64-битным числом, состоящим из 32-битного счетчика секунд и 32-битного счетчика 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 учетом високосных лет), чтобы корректно совместить время с Windows или Unix-системами.

Как это работает

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 временя.

Стоит 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.