The Network Time Protocol (NTP) enables the accurate dissemination of time and date information in order to keep the time clocks on networked computer systems synchronized to a common reference over the network or the Internet. Many standards bodies around the world have atomic clocks which may be made available as a reference. The satellites that make up the Global Position System contain more than one atomic clock, making their time signals potentially very accurate. Their signals can be deliberately degraded for military reasons. An ideal situation would be where each site has a server, with its own reference clock attached, to act as a site-wide time server. Many devices which obtain the time and date via low frequency radio transmissions or the Global Position System (GPS) exist. However for most situations, a range of publicly accessible time servers connected to the Internet at geographically dispersed locations can be used. These NTP servers provide "Coordinated Universal Time" (UTC). Information about these time servers can found at www.pool.ntp.org.

Accurate time keeping is important for a number of reasons in IT. In networking for example, accurate time stamps in packets and logs are required. Logs are used to investigate service and security issues and so time stamps made on different systems must be made by synchronized clocks to be of real value. As systems and networks become increasingly faster, there is a corresponding need for clocks with greater accuracy and resolution. In some countries there are legal obligations to keep accurately synchronized clocks. Please see www.ntp.org for more information. In Linux systems, NTP is implemented by a daemon running in user space. The default NTP user space daemon in Fedora 27 is chronyd. It must be disabled if you want to use the ntpd daemon. See Configuring NTP Using the chrony Suite for information on chrony.

The user space daemon updates the system clock, which is a software clock running in the kernel. Linux uses a software clock as its system clock for better resolution than the typical embedded hardware clock referred to as the "Real Time Clock" (RTC). See the rtc(4) and hwclock(8) man pages for information on hardware clocks. The system clock can keep time by using various clock sources. Usually, the Time Stamp Counter (TSC) is used. The TSC is a CPU register which counts the number of cycles since it was last reset. It is very fast, has a high resolution, and there are no interrupts. On system start, the system clock reads the time and date from the RTC. The time kept by the RTC will drift away from actual time by up to 5 minutes per month due to temperature variations. Hence the need for the system clock to be constantly synchronized with external time references. When the system clock is being synchronized by ntpd, the kernel will in turn update the RTC every 11 minutes automatically.

Server NTP diklasifikasikan menurut jarak sinkronisasinya dari jam atom yang merupakan sumber sinyal waktu. Server dianggap diatur berlapis-lapis, atau strata, dari 1 di atas ke bawah hingga 15. Oleh karena itu kata stratum digunakan ketika mengacu pada lapisan tertentu. Jam atom disebut sebagai Stratum 0 karena ini adalah sumbernya, tetapi tidak ada paket Stratum 0 yang dikirim di Internet, semua jam atom stratum 0 melekat pada server yang disebut sebagai stratum 1. Server ini mengirimkan paket yang ditandai sebagai Stratum 1. Server yang disinkronkan melalui paket bertanda stratum n milik strata berikutnya yang lebih rendah, dan akan menandai paketnya sebagai stratum n+1. Server dari strata yang sama dapat bertukar paket satu sama lain tetapi masih ditetapkan sebagai milik hanya satu stratum, stratum satu di bawah referensi terbaik yang disinkronkan. Penunjukan Stratum 16 digunakan untuk menunjukkan bahwa server saat ini tidak disinkronkan ke sumber waktu yang dapat diandalkan.

Perhatikan bahwa secara baku klien NTP bertindak sebagai server untuk sistem dengan strata di bawahnya.

Berikut adalah ringkasan dari Strata NTP:

Proses ini berlanjut hingga Stratum 15 yang merupakan stratum valid terendah. Label Stratum 16 digunakan untuk menunjukkan keadaan yang tidak disinkronkan.

The version of NTP used by Fedora is as described in RFC 1305 Network Time Protocol (Version 3) Specification, Implementation and Analysis and RFC 5905 Network Time Protocol Version 4: Protocol and Algorithms Specification

Implementasi NTP ini memungkinkan akurasi sub-detik tercapai. Melalui Internet, akurasi hingga puluhan milidetik adalah normal. Pada Jaringan Area Lokal (LAN), akurasi 1 ms dimungkinkan dalam kondisi ideal. Ini karena penyimpangan jam sekarang diperhitungkan dan diperbaiki, yang tidak dilakukan dalam sistem protokol waktu versi lebih awal yang lebih sederhana. Resolusi 233 picoseconds disediakan dengan menggunakan stempel waktu 64-bit. 32-bit pertama dari stempel waktu digunakan untuk detik, 32-bit terakhir digunakan untuk pecahan detik.

NTP represents the time as a count of the number of seconds since 00:00 (midnight) 1 January, 1900 GMT. As 32-bits is used to count the seconds, this means the time will "roll over" in 2036. However NTP works on the difference between time stamps so this does not present the same level of problem as other implementations of time protocols have done. If a hardware clock that is within 68 years of the correct time is available at boot time then NTP will correctly interpret the current date. The NTP4 specification provides for an "Era Number" and an "Era Offset" which can be used to make software more robust when dealing with time lengths of more than 68 years. Note, please do not confuse this with the Unix Year 2038 problem.

The NTP protocol provides additional information to improve accuracy. Four time stamps are used to allow the calculation of round-trip time and server response time. In order for a system in its role as NTP client to synchronize with a reference time server, a packet is sent with an "originate time stamp". When the packet arrives, the time server adds a "receive time stamp". After processing the request for time and date information and just before returning the packet, it adds a "transmit time stamp". When the returning packet arrives at the NTP client, a "receive time stamp" is generated. The client can now calculate the total round trip time and by subtracting the processing time derive the actual traveling time. By assuming the outgoing and return trips take equal time, the single-trip delay in receiving the NTP data is calculated. The full NTP algorithm is much more complex than presented here.

When a packet containing time information is received it is not immediately responded to, but is first subject to validation checks and then processed together with several other time samples to arrive at an estimate of the time. This is then compared to the system clock to determine the time offset, the difference between the system clock’s time and what ntpd has determined the time should be. The system clock is adjusted slowly, at most at a rate of 0.5ms per second, to reduce this offset by changing the frequency of the counter being used. It will take at least 2000 seconds to adjust the clock by 1 second using this method. This slow change is referred to as slewing and cannot go backwards. If the time offset of the clock is more than 128ms (the default setting), ntpd can "step" the clock forwards or backwards. If the time offset at system start is greater than 1000 seconds then the user, or an installation script, should make a manual adjustment. See Configuring the Date and Time. With the -g option to the ntpd command (used by default), any offset at system start will be corrected, but during normal operation only offsets of up to 1000 seconds will be corrected.

Beberapa perangkat lunak mungkin gagal atau menghasilkan kesalahan jika waktu diubah mundur. Untuk sistem yang sensitif terhadap perubahan langkah dalam waktu, ambang batas dapat diubah menjadi 600 detik, bukan 128ms menggunakan opsi -x (tidak terkait dengan opsi -g). Menggunakan opsi -x untuk meningkatkan batas loncatan dari 0,128 detik menjadi 600 detik memiliki kelemahan karena metode pengendalian jam yang berbeda harus digunakan. Ini menonaktifkan disiplin jam kernel dan mungkin memiliki dampak negatif pada akurasi jam. Opsi -x dapat ditambahkan ke berkas konfigurasi /etc/sysconfig/ntpd.

Berkas drift digunakan untuk menyimpan ofset frekuensi antara jam sistem yang berjalan pada frekuensi nominalnya dan frekuensi yang diperlukan untuk tetap sinkron dengan UTC. Jika ada, nilai yang terkandung dalam berkas drift dibaca pada awal sistem dan digunakan untuk memperbaiki sumber jam. Penggunaan berkas drift mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk mencapai waktu yang stabil dan akurat. Nilainya dihitung, dan berkas drift diganti, sekali per jam dengan ntpd. Berkas drift diganti, bukan hanya diperbarui, dan untuk alasan ini berkas drift harus berada di direktori di mana ntpd memiliki izin tulis.

As NTP is entirely in UTC (Universal Time, Coordinated), Timezones and DST (Daylight Saving Time) are applied locally by the system. The file /etc/localtime is a copy of, or symlink to, a zone information file from /usr/share/zoneinfo. The RTC may be in localtime or in UTC, as specified by the 3rd line of /etc/adjtime, which will be one of LOCAL or UTC to indicate how the RTC clock has been set. Users can easily change this setting using the checkbox System Clock Uses UTC in the Date and Time graphical configuration tool. See Configuring the Date and Time for information on how to use that tool. Running the RTC in UTC is recommended to avoid various problems when daylight saving time is changed.

Pengoperasian ntpd dijelaskan secara lebih rinci di halaman man ntpd(8). Bagian sumber daya mencantumkan sumber informasi yang berguna. Lihat Sumber Daya Tambahan.

NTPv4 added support for the Autokey Security Architecture, which is based on public asymmetric cryptography while retaining support for symmetric key cryptography. The Autokey Security Architecture is described in RFC 5906 Network Time Protocol Version 4: Autokey Specification. The man page ntp_auth(5) describes the authentication options and commands for ntpd.

Penyerang di jaringan dapat mencoba mengganggu layanan dengan mengirim paket NTP dengan informasi waktu yang salah. Pada sistem yang menggunakan kumpulan publik server NTP, risiko ini dikurangi dengan memiliki lebih dari tiga server NTP dalam daftar server NTP publik di /etc/ntp.conf. Jika hanya satu kali sumber yang terkompromi atau dipalsukan, ntpd akan mengabaikan sumber itu. Anda harus melakukan penilaian risiko dan mempertimbangkan dampak waktu yang salah pada aplikasi dan organisasi Anda. Jika Anda memiliki sumber waktu internal, Anda harus mempertimbangkan langkah-langkah untuk melindungi jaringan tempat paket NTP didistribusikan. Jika Anda melakukan penilaian risiko dan menyimpulkan bahwa risikonya dapat diterima, dan dampaknya terhadap aplikasi Anda minimal, maka Anda dapat memilih untuk tidak menggunakan otentikasi.

Mode broadcast dan multicast memerlukan otentikasi secara baku. Jika Anda telah memutuskan untuk mempercayai jaringan maka Anda dapat menonaktifkan otentikasi dengan menggunakan direktif disable auth dalam berkas ntp.conf. Atau, otentikasi perlu dikonfigurasi dengan menggunakan kunci simetris SHA1 atau MD5, atau oleh kriptografi kunci publik (asimetris) menggunakan skema Autokey. Skema Autokey untuk kriptografi asimetris dijelaskan di halaman man ntp_auth(8) dan pembuatan kunci dijelaskan dalam ntp-keygen(8). Untuk menerapkan kriptografi kunci simetris, lihat Mengonfigurasi Otentikasi Simetrik Memakai suatu Kunci untuk penjelasan tentang opsi key.

Mesin virtual tidak dapat mengakses jam perangkat keras nyata dan jam virtual tidak cukup stabil karena stabilitasnya tergantung pada beban kerja sistem host. Untuk alasan ini, jam para-virtualisasi harus disediakan oleh aplikasi virtualisasi yang digunakan (untuk informasi lebih lanjut lihat Pewaktu yang Dikelola Libvirt di Panduan_ Administrasi Virtualisasi). Pada Fedora dengan KVM sumber jam baku adalah kvm-clock. Lihat bab [citetitle]_Manajemen pewaktuan guest KVM dari Panduan Konfigurasi Host Virtualisasi dan Instalasi Guest.

Greenwich Mean Time (GMT) was derived by measuring the solar day, which is dependent on the Earth’s rotation. When atomic clocks were first made, the potential for more accurate definitions of time became possible. In 1958, International Atomic Time (TAI) was introduced based on the more accurate and very stable atomic clocks. A more accurate astronomical time, Universal Time 1 (UT1), was also introduced to replace GMT. The atomic clocks are in fact far more stable than the rotation of the Earth and so the two times began to drift apart. For this reason UTC was introduced as a practical measure. It is kept within one second of UT1 but to avoid making many small trivial adjustments it was decided to introduce the concept of a leap second in order to reconcile the difference in a manageable way. The difference between UT1 and UTC is monitored until they drift apart by more than half a second. Then only is it deemed necessary to introduce a one second adjustment, forward or backward. Due to the erratic nature of the Earth’s rotational speed, the need for an adjustment cannot be predicted far into the future. The decision as to when to make an adjustment is made by the International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS). However, these announcements are important only to administrators of Stratum 1 servers because NTP transmits information about pending leap seconds and applies them automatically.

Daemon, ntpd, membaca berkas konfigurasi saat sistem dimulai atau ketika layanan dimulai ulang. Lokasi baku untuk berkas adalah /etc/ntp.conf dan Anda dapat melihat berkas dengan memasukkan perintah berikut:

Perintah konfigurasi dijelaskan secara singkat nanti dalam bab ini, lihat Mengonfigurasi NTP, dan secara lebih rinci di halaman man ntp.conf(5).

Berikut penjelasan singkat mengenai isi berkas konfigurasi baku:

Jika Anda mengubah ini, pastikan direktori dapat ditulis oleh ntpd. Berkas berisi satu nilai yang digunakan untuk menyesuaikan frekuensi jam sistem setelah setiap sistem atau layanan dimulai. Lihat Memahami Berkas Drift untuk informasi lebih lanjut.

Addresses within the range 127.0.0.0/8 are sometimes required by various processes or applications. As the "restrict default" line above prevents access to everything not explicitly allowed, access to the standard loopback address for IPv4 and IPv6 is permitted by means of the following lines:

Alamat dapat ditambahkan di bawahnya jika secara khusus diperlukan oleh aplikasi lain.

Hosts on the local network are not permitted because of the "restrict default" line above. To change this, for example to allow hosts from the 192.0.2.0/24 network to query the time and statistics but nothing more, a line in the following format is required:

Untuk mengizinkan akses tidak terbatas dari host tertentu, misalnya 192.0.2.250/32, baris dalam format berikut diperlukan:

Mask 255.255.255.255 diterapkan jika tidak ada yang ditentukan.

Perintah pembatasan dijelaskan di halaman manual ntp_acc(5).

Berkas akan dibaca oleh skrip init ntpd pada layanan dimulai. Konten baku adalah sebagai berikut:

Opsi -g memungkinkan ntpd untuk mengabaikan batas ofset 1000 detik dan mencoba menyinkronkan waktu meskipun ofset lebih dari 1000 detik, tetapi hanya pada start sistem. Tanpa opsi itu ntpd akan keluar jika ofset waktu lebih besar dari 1000 detik. Ini juga akan keluar setelah sistem dimulai jika layanan dimulai ulang dan ofset lebih besar dari 1000 detik bahkan dengan opsi -g.

Untuk menggunakan ntpd, daemon baku ruang pengguna, chronyd, harus dihentikan dan dinonaktifkan. Jalankan perintah berikut sebagai root:

Untuk mencegahnya restart saat sistem mulai berjalan, jalankan perintah berikut sebagai root:

Untuk memeriksa status chronyd, jalankan perintah berikut:

Untuk memeriksa apakah ntpd terpasang, jalankan perintah berikut sebagai root:

NTP diimplementasikan melalui daemon atau layanan ntpd, yang terkandung dalam paket ntp.

Untuk memasang ntpd, jalankan perintah berikut sebagai root:

Untuk mengaktifkan ntpd saat sistem mulai berjalan, jalankan perintah berikut sebagai root:

Untuk memeriksa apakah ntpd berjalan dan dikonfigurasi untuk dijalankan pada awal sistem, jalankan perintah berikut:

Untuk mendapatkan laporan status singkat dari ntpd, jalankan perintah berikut:

Lalu lintas NTP terdiri dari paket UDP pada port 123 dan perlu diizinkan melalui firewall berbasis jaringan dan host agar NTP berfungsi.

Periksa apakah firewall dikonfigurasi untuk memungkinkan lalu lintas NTP masuk untuk klien menggunakan alat grafis Konfigurasi Firewall.

Untuk memulai alat grafis firewall-config, tekan tombol Super untuk masuk Ringkasan Aktivitas, ketik firewall lalu tekan Enter. Jendela Konfigurasi Firewall terbuka. Anda akan dimintai kata sandi pengguna Anda.

Untuk memulai alat konfigurasi firewall grafis menggunakan baris perintah, masukkan perintah berikut sebagai pengguna root:

Jendela Konfigurasi Firewall terbuka. Catatan, perintah ini dapat dijalankan sebagai pengguna normal tetapi Anda kemudian akan dimintai kata sandi root dari waktu ke waktu.

Cari kata "Tersambung" di pojok kiri bawah. Ini menunjukkan bahwa alat firewall-config terhubung ke daemon ruang pengguna, firewalld.

Tujuan dari layanan ntpdate adalah untuk mengatur jam selama boot sistem. Ini digunakan sebelumnya untuk memastikan bahwa layanan yang dimulai setelah ntpdate akan memiliki waktu yang tepat dan tidak mengamati lompatan dalam waktu. Penggunaan ntpdate dan daftar step-ticker dianggap usang sehingga Fedora menggunakan opsi -g untuk perintah ntpd dan bukan ntpdate secara baku.

Layanan ntpdate di Fedora sebagian besar hanya berguna jika digunakan sendiri tanpa ntpd. Dengan systemd, yang memulai layanan secara paralel, mengaktifkan layanan ntpdate tidak akan memastikan bahwa layanan lain yang dimulai setelah itu akan memiliki waktu yang tepat kecuali mereka menentukan ketergantungan pemesanan pada time-sync.target, yang disediakan oleh layanan ntpdate. Layanan ntp-wait (dalam subpaket ntp-perl) menyediakan target time-sync untuk layanan ntpd. Untuk memastikan layanan dimulai dengan waktu yang tepat, tambahkan After=time-sync.target ke layanan dan aktifkan salah satu layanan yang menyediakan target (ntpdate atau sntp, atau ntp-wait jika ntpd diaktifkan). Beberapa layanan di Fedora memiliki ketergantungan yang disertakan secara baku (misalnya, dhcpd, dhcpd6, dan crond).

Untuk memeriksa apakah layanan ntpdate diaktifkan untuk berjalan pada awal sistem, berikan perintah berikut:

Untuk mengaktifkan layanan agar berjalan pada awal sistem, berikan perintah berikut sebagai root:

Di Fedora, berkas baku /etc/ntp/step-tickers berisi 0.fedora.pool.ntp.org. Untuk mengonfigurasi server ntpdate tambahan, menggunakan penyunting teks yang berjalan sebagai root, sunting /etc/ntp/step-tickers. Jumlah server yang terdaftar tidak terlalu penting karena ntpdate hanya akan menggunakan ini untuk mendapatkan informasi tanggal sekali ketika sistem dimulai. Jika Anda memiliki server waktu internal, gunakan nama host tersebut untuk baris pertama. Host tambahan di baris kedua sebagai cadangan masuk akal. Pemilihan server cadangan dan apakah host kedua bersifat internal atau eksternal tergantung pada penilaian risiko Anda. Misalnya, apa kemungkinan masalah yang mempengaruhi server pertama juga mempengaruhi server kedua? Apakah konektivitas ke server eksternal akan lebih mungkin tersedia daripada konektivitas ke server internal jika terjadi kegagalan jaringan yang mengganggu akses ke server pertama?

Untuk mengubah konfigurasi baku layanan NTP, gunakan penyunting teks yang berjalan sebagai pengguna root untuk menyunting berkas /etc/ntp.conf. Berkas ini dipasang bersama dengan ntpd dan dikonfigurasi untuk menggunakan server waktu dari pool Fedora secara baku. Halaman manual ntp.conf(5) menjelaskan opsi perintah yang dapat digunakan dalam berkas konfigurasi selain dari perintah pembatasan akses dan laju yang dijelaskan di halaman manual ntp_acc(5).

Untuk mengonfigurasi jam sistem agar memperbarui jam perangkat keras, juga dikenal sebagai jam real-time (RTC), sekali setelah menjalankan ntpdate, tambahkan baris berikut ke /etc/sysconfig/ntpdate:

Untuk memperbarui jam perangkat keras dari jam sistem, keluarkan perintah berikut sebagai root:

Ketika jam sistem sedang disinkronkan oleh ntpd atau chronyd, kernel pada gilirannya akan memperbarui RTC setiap 11 menit secara otomatis.

Untuk mencantumkan sumber jam yang tersedia di sistem Anda, keluarkan perintah berikut:

Dalam contoh di atas, kernel menggunakan kvm-clock. Ini dipilih pada saat boot karena ini adalah mesin virtual.

Untuk menimpa sumber jam baku, tambahkan direktif clocksource ke baris GRUB_CMDLINE_LINUX di berkas /etc/default/grub dan buat ulang berkas grub.cfg. Misalnya:

Sumber jam yang tersedia bergantung pada arsitektur.

Bangun kembali berkas grub.cfg sebagai berikut:

Sumber informasi berikut menyediakan sumber daya tambahan mengenai NTP dan ntpd.