home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ CU Amiga Super CD-ROM 19 / CU Amiga Magazine's Super CD-ROM 19 (1998)(EMAP Images)(GB)[!][issue 1998-02].iso / CUCD / Online / RFCs / rfc / rfc1769.txt < prev    next >
Text File  |  1995-05-11  |  34KB  |  788 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7. Network Working Group                                           D. Mills
  8. Request for Comments: 1769                        University of Delaware
  9. Obsoletes: 1361                                               March 1995
  10. Category: Informational
  11.  
  12.  
  13.                   Simple Network Time Protocol (SNTP)
  14.  
  15. Status of this Memo
  16.  
  17.    This memo provides information for the Internet community.  This memo
  18.    does not specify an Internet standard of any kind.  Distribution of
  19.    this memo is unlimited.
  20.  
  21. Abstract
  22.  
  23.    This memorandum describes the Simple Network Time Protocol (SNTP),
  24.    which is an adaptation of the Network Time Protocol (NTP) used to
  25.    synchronize computer clocks in the Internet. SNTP can be used when
  26.    the ultimate performance of the full NTP implementation described in
  27.    RFC-1305 is not needed or justified. It can operate in both unicast
  28.    modes (point to point) and broadcast modes (point to multipoint). It
  29.    can also operate in IP multicast mode where this service is
  30.    available. SNTP involves no change to the current or previous NTP
  31.    specification versions or known implementations, but rather a
  32.    clarification of certain design features of NTP which allow operation
  33.    in a simple, stateless remote-procedure call (RPC) mode with accuracy
  34.    and reliability expectations similar to the UDP/TIME protocol
  35.    described in RFC-868.
  36.  
  37.    This memorandum obsoletes RFC-1361 of the same title. Its purpose is
  38.    to explain the protocol model for operation in broadcast mode, to
  39.    provide additional clarification in some places and to correct a few
  40.    typographical errors. A working knowledge of the NTP Version 3
  41.    specification RFC-1305 is not required for an implementation of SNTP.
  42.    Distribution of this memorandum is unlimited.
  43.  
  44. 1. Introduction
  45.  
  46.    The Network Time Protocol (NTP) specified in RFC-1305 [MIL92] is used
  47.    to synchronize computer clocks in the global Internet. It provides
  48.    comprehensive mechanisms to access national time and frequency
  49.    dissemination services, organize the time-synchronization subnet and
  50.    adjust the local clock in each participating subnet peer. In most
  51.    places of the Internet of today, NTP provides accuracies of 1-50 ms,
  52.    depending on the characteristics of the synchronization source and
  53.    network paths.
  54.  
  55.  
  56.  
  57.  
  58. Mills                                                           [Page 1]
  59.  
  60. RFC 1769                          SNTP                       March 1995
  61.  
  62.  
  63.    RFC-1305 specifies the NTP protocol machine in terms of events,
  64.    states, transition functions and actions and, in addition, optional
  65.    algorithms to improve the timekeeping quality and mitigate among
  66.    several, possibly faulty, synchronization sources. To achieve
  67.    accuracies in the low milliseconds over paths spanning major portions
  68.    of the Internet of today, these intricate algorithms, or their
  69.    functional equivalents, are necessary. However, in many cases
  70.    accuracies of this order are not required and something less, perhaps
  71.    in the order of large fractions of the second, is sufficient. In such
  72.    cases simpler protocols such as the Time Protocol [POS83], have been
  73.    used for this purpose. These protocols usually involve an RPC
  74.    exchange where the client requests the time of day and the server
  75.    returns it in seconds past some known reference epoch.
  76.  
  77.    NTP is designed for use by clients and servers with a wide range of
  78.    capabilities and over a wide range of network delays and jitter
  79.    characteristics. Most users of the Internet NTP synchronization
  80.    subnet of today use a software package including the full suite of
  81.    NTP options and algorithms, which are relatively complex, real-time
  82.    applications. While the software has been ported to a wide variety of
  83.    hardware platforms ranging from supercomputers to personal computers,
  84.    its sheer size and complexity is not appropriate for many
  85.    applications. Accordingly, it is useful to explore alternative access
  86.    strategies using far simpler software appropriate for less stringent
  87.    accuracy expectations.
  88.  
  89.    This memorandum describes the Simple Network Time Protocol (SNTP),
  90.    which is a simplified access strategy for servers and clients using
  91.    NTP as now specified and deployed in the Internet. There are no
  92.    changes to the protocol or implementations now running or likely to
  93.    be implemented in the near future. The access paradigm is identical
  94.    to the UDP/TIME Protocol and, in fact, it should be easily possible
  95.    to adapt a UDP/TIME client implementation, say for a personal
  96.    computer, to operate using SNTP. Moreover, SNTP is also designed to
  97.    operate in a dedicated server configuration including an integrated
  98.    radio clock. With careful design and control of the various latencies
  99.    in the system, which is practical in a dedicated design, it is
  100.    possible to deliver time accurate to the order of microseconds.
  101.  
  102.    It is strongly recommended that SNTP be used only at the extremities
  103.    of the synchronization subnet. SNTP clients should operate only at
  104.    the leaves (highest stratum) of the subnet and in configurations
  105.    where no NTP or SNTP client is dependent on another SNTP client for
  106.    synchronization. SNTP servers should operate only at the root
  107.    (stratum 1) of the subnet and then only in configurations where no
  108.    other source of synchronization other than a reliable radio clock is
  109.    available. The full degree of reliability ordinarily expected of
  110.    primary servers is possible only using the redundant sources, diverse
  111.  
  112.  
  113.  
  114. Mills                                                           [Page 2]
  115.  
  116. RFC 1769                          SNTP                       March 1995
  117.  
  118.  
  119.    subnet paths and crafted algorithms of a full NTP implementation.
  120.    This extends to the primary source of synchronization itself in the
  121.    form of multiple radio clocks and backup paths to other primary
  122.    servers should the radio clock fail or deliver incorrect time.
  123.    Therefore, the use of SNTP rather than NTP in primary servers should
  124.    be carefully considered.
  125.  
  126. 2. Operating Modes and Addressing
  127.  
  128.    Like NTP, SNTP can operate in either unicast (point to point) or
  129.    broadcast (point to multipoint) modes. A unicast client sends a
  130.    request to a server and expects a reply from which it can determine
  131.    the time and, optionally, the roundtrip delay and local clock offset
  132.    relative to the server. A broadcast server periodically sends a
  133.    message to a designated IP broadcast address or IP multicast group
  134.    address and ordinarily expects no requests from clients, while a
  135.    broadcast client listens on this address and ordinarily sends no
  136.    requests to servers. Some broadcast servers may elect to respond to
  137.    client requests as well as send unsolicited broadcast messages, while
  138.    some broadcast clients may elect to send requests only in order to
  139.    determine the network propagation delay between the server and
  140.    client.
  141.  
  142.    In unicast mode the client and server IP addresses are assigned
  143.    following the usual conventions. In broadcast mode the server uses a
  144.    designated IP broadcast address or IP multicast group address,
  145.    together with a designated media-access broadcast address, and the
  146.    client listens on these addresses. For this purpose, an IP broadcast
  147.    address has scope limited to a single IP subnet, since routers do not
  148.    propagate IP broadcast datagrams. In the case of Ethernets, for
  149.    example, the Ethernet media-access broadcast address (all ones) is
  150.    used with an IP address consisting of the IP subnet number in the net
  151.    field and all ones in the host field.
  152.  
  153.    On the other hand, an IP multicast group address has scope extending
  154.    to potentially the entire Internet. The actual scope, group
  155.    membership and routing are determined by the Internet Group
  156.    Management Protocol (IGMP) [DEE89] and various routing protocols,
  157.    which are beyond the scope of this document. In the case of
  158.    Ethernets, for example, the Ethernet media-access broadcast address
  159.    (all ones) is used with the assigned IP multicast group address of
  160.    224.0.1.1. Other than the IP addressing conventions and IGMP, there
  161.    is no difference in server operations with either the IP broadcast
  162.    address or IP multicast group address.
  163.  
  164.    Broadcast clients listen on the designated media-access broadcast
  165.    address, such as all ones in the case of Ethernets. In the case of IP
  166.    broadcast addresses, no further provisions are necessary. In the case
  167.  
  168.  
  169.  
  170. Mills                                                           [Page 3]
  171.  
  172. RFC 1769                          SNTP                       March 1995
  173.  
  174.  
  175.    of IP multicast group addresses, the host may need to implement IGMP
  176.    in order that the local router intercepts messages to the 224.0.1.1
  177.    multicast group. These considerations are beyond the scope of this
  178.    document.
  179.  
  180.    In the case of SNTP as specified herein, there is a very real
  181.    vulnerability that SNTP multicast clients can be disrupted by
  182.    misbehaving or hostile SNTP or NTP multicast servers elsewhere in the
  183.    Internet, since at present all such servers use the same IP multicast
  184.    group address 224.0.1.1. Where necessary, access control based on the
  185.    server source address can be used to select only those servers known
  186.    to and trusted by the client. Alternatively, by convention and
  187.    informal agreement, all NTP multicast servers now include an MD5-
  188.    encrypted message digest in every message, so that clients can
  189.    determine if the message is authentic and not modified in transit. It
  190.    is in principle possible that SNTP clients could implement the
  191.    necessary encryption and key-distribution schemes, but this is
  192.    considered not likely in the simple systems for which SNTP is
  193.    intended.
  194.  
  195.    While not integral to the SNTP specification, it is intended that IP
  196.    broadcast addresses will be used primarily in IP subnets and LAN
  197.    segments including a fully functional NTP server with a number of
  198.    SNTP clients in the same subnet, while IP multicast group addresses
  199.    will be used only in special cases engineered for the purpose. In
  200.    particular, IP multicast group addresses should be used in SNTP
  201.    servers only if the server implements the NTP authentication scheme
  202.    described in RFC-1305, including support for the MD5 message-digest
  203.    algorithm.
  204.  
  205. 3. NTP Timestamp Format
  206.  
  207.    SNTP uses the standard NTP timestamp format described in RFC-1305 and
  208.    previous versions of that document. In conformance with standard
  209.    Internet practice, NTP data are specified as integer or fixed-point
  210.    quantities, with bits numbered in big-endian fashion from 0 starting
  211.    at the left, or high-order, position. Unless specified otherwise, all
  212.    quantities are unsigned and may occupy the full field width with an
  213.    implied 0 preceding bit 0.
  214.  
  215.    Since NTP timestamps are cherished data and, in fact, represent the
  216.    main product of the protocol, a special timestamp format has been
  217.    established. NTP timestamps are represented as a 64-bit unsigned
  218.    fixed-point number, in seconds relative to 0h on 1 January 1900. The
  219.    integer part is in the first 32 bits and the fraction part in the
  220.    last 32 bits. In the fraction part, the non-significant low-order
  221.    bits should be set to 0. This format allows convenient multiple-
  222.    precision arithmetic and conversion to UDP/TIME representation
  223.  
  224.  
  225.  
  226. Mills                                                           [Page 4]
  227.  
  228. RFC 1769                          SNTP                       March 1995
  229.  
  230.  
  231.    (seconds), but does complicate the conversion to ICMP Timestamp
  232.    message representation (milliseconds). The precision of this
  233.    representation is about 200 picoseconds, which should be adequate for
  234.    even the most exotic requirements.
  235.  
  236.                            1                   2                   3
  237.        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
  238.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  239.       |                           Seconds                             |
  240.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  241.       |                  Seconds Fraction (0-padded)                  |
  242.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  243.  
  244.    Note that, since some time in 1968 the most significant bit (bit 0 of
  245.    the integer part) has been set and that the 64-bit field will
  246.    overflow some time in 2036. Should NTP or SNTP be in use in 2036,
  247.    some external means will be necessary to qualify time relative to
  248.    1900 and time relative to 2036 (and other multiples of 136 years).
  249.    Timestamped data requiring such qualification will be so precious
  250.    that appropriate means should be readily available. There will exist
  251.    a 200-picosecond interval, henceforth ignored, every 136 years when
  252.    the 64-bit field will be 0, which by convention is interpreted as an
  253.    invalid or unavailable timestamp.
  254.  
  255. 4. NTP Message Format
  256.  
  257.    Both NTP and SNTP are clients of the User Datagram Protocol (UDP)
  258.    [POS80], which itself is a client of the Internet Protocol (IP)
  259.    [DAR81]. The structure of the IP and UDP headers is described in the
  260.    cited specification documents and will not be described further here.
  261.    The UDP port number assigned to NTP is 123, which should be used in
  262.    both the Source Port and Destination Port fields in the UDP header.
  263.    The remaining UDP header fields should be set as described in the
  264.    specification.
  265.  
  266.  
  267.  
  268.  
  269.  
  270.  
  271.  
  272.  
  273.  
  274.  
  275.  
  276.  
  277.  
  278.  
  279.  
  280.  
  281.  
  282. Mills                                                           [Page 5]
  283.  
  284. RFC 1769                          SNTP                       March 1995
  285.  
  286.  
  287.    Following is a description of the SNTP message format, which follows
  288.    the IP and UDP headers. The SNTP message format is identical to the
  289.    NTP format described in RFC-1305, with the exception that some of the
  290.    data fields are "canned," that is, initialized to pre-specified
  291.    values. The format of the NTP message is shown below.
  292.  
  293.                            1                   2                   3
  294.        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
  295.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  296.       |LI | VN  |Mode |    Stratum    |     Poll      |   Precision   |
  297.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  298.       |                          Root Delay                           |
  299.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  300.       |                       Root Dispersion                         |
  301.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  302.       |                    Reference Identifier                       |
  303.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  304.       |                                                               |
  305.       |                   Reference Timestamp (64)                    |
  306.       |                                                               |
  307.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  308.       |                                                               |
  309.       |                   Originate Timestamp (64)                    |
  310.       |                                                               |
  311.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  312.       |                                                               |
  313.       |                    Receive Timestamp (64)                     |
  314.       |                                                               |
  315.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  316.       |                                                               |
  317.       |                    Transmit Timestamp (64)                    |
  318.       |                                                               |
  319.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  320.       |                                                               |
  321.       |                                                               |
  322.       |                  Authenticator (optional) (96)                |
  323.       |                                                               |
  324.       |                                                               |
  325.       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  326.  
  327.    As described in the next section, in SNTP most of these fields are
  328.    initialized with pre-specified data. For completeness, the function
  329.    of each field is briefly summarized below.
  330.  
  331.  
  332.  
  333.  
  334.  
  335.  
  336.  
  337.  
  338. Mills                                                           [Page 6]
  339.  
  340. RFC 1769                          SNTP                       March 1995
  341.  
  342.  
  343.    Leap Indicator (LI): This is a two-bit code warning of an impending
  344.    leap second to be inserted/deleted in the last minute of the current
  345.    day, with bit 0 and bit 1, respectively, coded as follows:
  346.  
  347.       LI       Value     Meaning
  348.       -------------------------------------------------------
  349.       00       0         no warning
  350.       01       1         last minute has 61 seconds
  351.       10       2         last minute has 59 seconds)
  352.       11       3         alarm condition (clock not synchronized)
  353.  
  354.    Version Number (VN): This is a three-bit integer indicating the NTP
  355.    version number, currently 3.
  356.  
  357.    Mode: This is a three-bit integer indicating the mode, with values
  358.    defined as follows:
  359.  
  360.       Mode     Meaning
  361.       ------------------------------------
  362.       0        reserved
  363.       1        symmetric active
  364.       2        symmetric passive
  365.       3        client
  366.       4        server
  367.       5        broadcast
  368.       6        reserved for NTP control message
  369.       7        reserved for private use
  370.  
  371.    In unicast mode the client sets this field to 3 (client) in the
  372.    request and the server sets it to 4 (server) in the reply. In
  373.    broadcast mode the server sets this field to 5 (broadcast).
  374.  
  375.    Stratum: This is a eight-bit unsigned integer indicating the stratum
  376.    level of the local clock, with values defined as follows:
  377.  
  378.       Stratum  Meaning
  379.       ----------------------------------------------
  380.       0        unspecified or unavailable
  381.       1        primary reference (e.g., radio clock)
  382.       2-15     secondary reference (via NTP or SNTP)
  383.       16-255   reserved
  384.  
  385.    Poll Interval: This is an eight-bit signed integer indicating the
  386.    maximum interval between successive messages, in seconds to the
  387.    nearest power of two. The values that can appear in this field
  388.    presently range from 4 (16 s) to 14 (16284 s); however, most
  389.    applications use only the sub-range 6 (64 s) to 10 (1024 s).
  390.  
  391.  
  392.  
  393.  
  394. Mills                                                           [Page 7]
  395.  
  396. RFC 1769                          SNTP                       March 1995
  397.  
  398.  
  399.    Precision: This is an eight-bit signed integer indicating the
  400.    precision of the local clock, in seconds to the nearest power of two.
  401.    The values that normally appear in this field range from -6 for
  402.    mains-frequency clocks to -20 for microsecond clocks found in some
  403.    workstations.
  404.  
  405.    Root Delay: This is a 32-bit signed fixed-point number indicating the
  406.    total roundtrip delay to the primary reference source, in seconds
  407.    with fraction point between bits 15 and 16. Note that this variable
  408.    can take on both positive and negative values, depending on the
  409.    relative time and frequency offsets. The values that normally appear
  410.    in this field range from negative values of a few milliseconds to
  411.    positive values of several hundred milliseconds.
  412.  
  413.    Root Dispersion: This is a 32-bit unsigned fixed-point number
  414.    indicating the nominal error relative to the primary reference
  415.    source, in seconds with fraction point between bits 15 and 16. The
  416.    values that normally appear in this field range from 0 to several
  417.    hundred milliseconds.
  418.  
  419.    Reference Clock Identifier: This is a 32-bit code identifying the
  420.    particular reference source. In the case of stratum 0 (unspecified)
  421.    or stratum 1 (primary reference), this is a four-octet, left-
  422.    justified, 0-padded ASCII string. While not enumerated as part of the
  423.    NTP specification, the following are representative ASCII
  424.    identifiers:
  425.  
  426.       Stratum Code  Meaning
  427.       ----------------------------------------------------------------
  428.       1   pps       precision calibrated source, such as ATOM (atomic
  429.                     clock), PPS (precision pulse-per-second source),
  430.                     etc.
  431.       1   service   generic time service other than NTP, such as ACTS
  432.                     (Automated Computer Time Service), TIME (UDP/Time
  433.                     Protocol), TSP (Unix Time Service Protocol), DTSS
  434.                     (Digital Time Synchronization Service), etc.
  435.       1   radio     Generic radio service, with callsigns such as CHU,
  436.                     DCF77, MSF, TDF, WWV, WWVB, WWVH, etc.
  437.       1   nav       radionavigation system, such as OMEG (OMEGA), LORC
  438.                     (LORAN-C), etc.
  439.       1   satellite generic satellite service, such as GOES
  440.                     (Geostationary Orbit Environment Satellite, GPS
  441.                     (Global Positioning Service), etc.
  442.       2   address   secondary reference (four-octet Internet address of
  443.                     the NTP server)
  444.  
  445.  
  446.  
  447.  
  448.  
  449.  
  450. Mills                                                           [Page 8]
  451.  
  452. RFC 1769                          SNTP                       March 1995
  453.  
  454.  
  455.    Reference Timestamp: This is the time at which the local clock was
  456.    last set or corrected, in 64-bit timestamp format.
  457.  
  458.    Originate Timestamp: This is the time at which the request departed
  459.    the client for the server, in 64-bit timestamp format.
  460.  
  461.    Receive Timestamp: This is the time at which the request arrived at
  462.    the server, in 64-bit timestamp format.
  463.  
  464.    Transmit Timestamp: This is the time at which the reply departed the
  465.    server for the client, in 64-bit timestamp format.
  466.  
  467.    Authenticator (optional): When the NTP authentication mechanism is
  468.    implemented, this contains the authenticator information defined in
  469.    Appendix C of RFC-1305. In SNTP this field is ignored for incoming
  470.    messages and is not generated for outgoing messages.
  471.  
  472. 5. SNTP Client Operations
  473.  
  474.    The model for n SNTP client operating with either a NTP or SNTP
  475.    server is a RPC client with no persistent state. In unicast mode, the
  476.    client sends a client request (mode 3) to the server and expects a
  477.    server reply (mode 4). In broadcast mode, the client sends no request
  478.    and waits for a broadcast message (mode 5) from one or more servers,
  479.    depending on configuration. Unicast client and broadcast server
  480.    messages are normally sent at periods from 64 s to 1024 s, depending
  481.    on the client and server configurations.
  482.  
  483.    A unicast client initializes the SNTP message header, sends the
  484.    message to the server and strips the time of day from the reply. For
  485.    this purpose all of the message-header fields shown above are set to
  486.    0, except the first octet. In this octet the LI field is set to 0 (no
  487.    warning) and the Mode field is set to 3 (client). The VN field must
  488.    agree with the software version of the NTP or SNTP server; however,
  489.    NTP Version 3 (RFC-1305) servers will also accept Version 2 (RFC-
  490.    1119) and Version 1 (RFC-1059) messages, while NTP Version 2 servers
  491.    will also accept NTP Version 1 messages. Version 0 (RFC-959) messages
  492.    are no longer supported. Since there are NTP servers of all three
  493.    versions interoperating in the Internet of today, it is recommended
  494.    that the VN field be set to 1.
  495.  
  496.    In both unicast and broadcast modes, the unicast server reply or
  497.    broadcast message includes all the fields described above; however,
  498.    in SNTP only the Transmit Timestamp has explicit meaning and then
  499.    only if nonzero. The integer part of this field contains the server
  500.    time of day in the same format as the UDP/TIME Protocol [POS83].
  501.    While the fraction part of this field will usually be valid, the
  502.    accuracy achieved with SNTP may justify its use only to a significant
  503.  
  504.  
  505.  
  506. Mills                                                           [Page 9]
  507.  
  508. RFC 1769                          SNTP                       March 1995
  509.  
  510.  
  511.    fraction of a second. If the Transmit Timestamp field is 0, the
  512.    message should be disregarded.
  513.  
  514.    In broadcast mode, a client has no additional information to
  515.    calculate the propagation delay between the server and client, as the
  516.    Transmit Timestamp and Receive Timestamp fields have no meaning in
  517.    this mode. Even in unicast mode, most clients will probably elect to
  518.    ignore the Originate Timestamp and Receive Timestamp fields anyway.
  519.    However, in unicast mode a simple calculation can be used to provide
  520.    the roundtrip delay d and local clock offset t relative to the
  521.    server, generally to within a few tens of milliseconds. To do this,
  522.    the client sets the Originate Timestamp in the request to the time of
  523.    day according to its local clock converted to NTP timestamp format.
  524.    When the reply is received, the client determines a Destination
  525.    Timestamp as the time of arrival according to its local clock
  526.    converted to NTP timestamp format. The following table summarizes the
  527.    four timestamps.
  528.  
  529.       Timestamp Name          ID   When Generated
  530.       ------------------------------------------------------------
  531.       Originate Timestamp     T1   time request sent by client
  532.       Receive Timestamp       T2   time request received at server
  533.       Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
  534.       Destination Timestamp   T4   time reply received at client
  535.  
  536.    The roundtrip delay d and local clock offset t are defined as
  537.  
  538.                        d = (T4 - T1) - (T2 - T3)
  539.                     t = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2.
  540.  
  541.    The following table is a summary of the SNTP client operations. There
  542.    are two recommended error checks shown in the table. In all NTP
  543.    versions, if the LI field is 3, or the Stratum field is not in the
  544.    range 1-15, or the Transmit Timestamp is 0, the server has never
  545.    synchronized or not synchronized to a valid timing source within the
  546.    last 24 hours. At the client discretion, the values of the remaining
  547.    fields can be checked as well. Whether to believe the transmit
  548.    timestamp or not in case one or more of these fields appears invalid
  549.    is at the discretion of the implementation.
  550.  
  551.  
  552.  
  553.  
  554.  
  555.  
  556.  
  557.  
  558.  
  559.  
  560.  
  561.  
  562. Mills                                                          [Page 10]
  563.  
  564. RFC 1769                          SNTP                       March 1995
  565.  
  566.  
  567.       Field Name              Request        Reply
  568.       -------------------------------------------------------------
  569.       LI                      0              leap indicator; if 3
  570.                                              (unsynchronized), disregard
  571.                                              message
  572.       VN                      1 (see text)   ignore
  573.       Mode                    3 (client)     ignore
  574.       Stratum                 0              ignore
  575.       Poll                    0              ignore
  576.       Precision               0              ignore
  577.       Root Delay              0              ignore
  578.       Root Dispersion         0              ignore
  579.       Reference Identifier    0              ignore
  580.       Reference Timestamp     0              ignore
  581.       Originate Timestamp     0 (see text)   ignore (see text)
  582.       Receive Timestamp       0              ignore (see text)
  583.       Transmit Timestamp      0              time of day; if 0
  584.                                              (unsynchronized), disregard
  585.                                              message
  586.       Authenticator           (not used)     ignore
  587.  
  588. 6. SNTP Server Operations
  589.  
  590.    The model for a SNTP server operating with either a NTP or SNTP
  591.    client is an RPC server with no persistent state. Since a SNTP server
  592.    ordinarily does not implement the full set of NTP algorithms intended
  593.    to support redundant peers and diverse network paths, it is
  594.    recommended that a SNTP server be operated only in conjunction with a
  595.    source of external synchronization, such as a reliable radio clock.
  596.    In this case the server always operates at stratum 1.
  597.  
  598.    A server can operate in unicast mode, broadcast mode or both at the
  599.    same time. In unicast mode the server receives a request message,
  600.    modifies certain fields in the NTP or SNTP header, and returns the
  601.    message to the sender, possibly using the same message buffer as the
  602.    request. The server may or may not respond if not synchronized to a
  603.    correctly operating radio clock, but the preferred option is to
  604.    respond, since this allows reachability to be determined regardless
  605.    of synchronization state. In unicast mode, the VN and Poll fields of
  606.    the request are copied intact to the reply. If the Mode field of the
  607.    request is 3 (client), it is set to 4 (server) in the reply;
  608.    otherwise, this field is set to 2 (symmetric passive) in order to
  609.    conform to the NTP specification.
  610.  
  611.    In broadcast mode, the server sends messages only if synchronized to
  612.    a correctly operating reference clock. In this mode, the VN field is
  613.    set to 3 (for the current SNTP version), and the Mode field to 5
  614.    (broadcast). The Poll field is set to the server poll interval, in
  615.  
  616.  
  617.  
  618. Mills                                                          [Page 11]
  619.  
  620. RFC 1769                          SNTP                       March 1995
  621.  
  622.  
  623.    seconds to the nearest power of two. It is highly desirable that, if
  624.    a server supports broadcast mode, it also supports unicast mode. This
  625.    is necessary so a potential broadcast client can calculate the
  626.    propagation delay using client/server messages prior to regular
  627.    operation using only broadcast messages.
  628.  
  629.    The remaining fields are set in the same way in both unicast and
  630.    broadcast modes. Assuming the server is synchronized to a radio clock
  631.    or other primary reference source and operating correctly, the
  632.    Stratum field is set to 1 (primary server) and the LI field is set to
  633.    0; if not, the Stratum field is set to 0 and the LI field is set to
  634.    3. The Precision field is set to reflect the maximum reading error of
  635.    the local clock. For all practical cases it is computed as the
  636.    negative of the number of significant bits to the right of the
  637.    decimal point in the NTP timestamp format. The Root Delay and Root
  638.    Dispersion fields are set to 0 for a primary server; optionally, the
  639.    Root Dispersion field can be set to a value corresponding to the
  640.    maximum expected error of the radio clock itself. The Reference
  641.    Identifier is set to designate the primary reference source, as
  642.    indicated in the table above.
  643.  
  644.    The timestamp fields are set as follows. If the server is
  645.    unsynchronized or first coming up, all timestamp fields are set to
  646.    zero. If synchronized, the Reference Timestamp is set to the time the
  647.    last update was received from the radio clock or, if unavailable, to
  648.    the time of day when the message is sent. The Receive Timestamp and
  649.    Transmit Timestamp fields are set to the time of day when the message
  650.    is sent. In unicast mode, the Originate Timestamp field is copied
  651.    unchanged from the Transmit Timestamp field of the request. It is
  652.    important that this field be copied intact, as a NTP client uses it
  653.    to check for replays. In broadcast mode, this field is set to the
  654.    time of day when the message is sent. The following table summarizes
  655.    these actions.
  656.  
  657.  
  658.  
  659.  
  660.  
  661.  
  662.  
  663.  
  664.  
  665.  
  666.  
  667.  
  668.  
  669.  
  670.  
  671.  
  672.  
  673.  
  674. Mills                                                          [Page 12]
  675.  
  676. RFC 1769                          SNTP                       March 1995
  677.  
  678.  
  679.       Field Name              Request        Reply
  680.       ----------------------------------------------------------
  681.       LI                      ignore         0 (normal), 3
  682.                                              (unsynchronized)
  683.       VN                      1, 2 or 3      3 or copied from request
  684.       Mode                    3 (see text)   2, 4 or 5 (see text)
  685.       Stratum                 ignore         1 server stratum
  686.       Poll                    ignore         copied from request
  687.       Precision               ignore         server precision
  688.       Root Delay              ignore         0
  689.       Root Dispersion         ignore         0 (see text)
  690.       Reference Identifier    ignore         source identifier
  691.       Reference Timestamp     ignore         0 or time of day
  692.       Originate Timestamp     ignore         0 or time of day or copied
  693.                                              from Transmit Timestamp of
  694.                                              request
  695.       Receive Timestamp       ignore         0 or time of day
  696.       Transmit Timestamp      (see text)     0 or time of day
  697.       Authenticator           ignore         (not used)
  698.  
  699.    There is some latitude on the part of most clients to forgive invalid
  700.    timestamps, such as might occur when first coming up or during
  701.    periods when the primary reference source is inoperative. The most
  702.    important indicator of an unhealthy server is the LI field, in which
  703.    a value of 3 indicates an unsynchronized condition. When this value
  704.    is displayed, clients should discard the server message, regardless
  705.    of the contents of other fields.
  706.  
  707. 7. References
  708.  
  709.    [DAR81] Postel, J., "Internet Protocol - DARPA Internet Program
  710.    Protocol Specification", STD 5, RFC 791, DARPA, September 1981.
  711.  
  712.    [DEE89] Deering, S., "Host Extensions for IP Multicasting. STD 5,
  713.    RFC 1112, Stanford University, August 1989.
  714.  
  715.    [MIL92] Mills, D., "Network Time Protocol (Version 3) Specification,
  716.    Implementation and Analysis. RFC 1305, University of Delaware,
  717.    March 1992.
  718.  
  719.    [POS80] Postel, J., "User Datagram Protocol", STD 6, RFC 768,
  720.    USC/Information Sciences Institute, August 1980.
  721.  
  722.    [POS83] Postel, J., and K. Harrenstien, "Time Protocol", STD 26,
  723.    RFC 868, USC/Information Sciences Institute, SRI, May 1983.
  724.  
  725.  
  726.  
  727.  
  728.  
  729.  
  730. Mills                                                          [Page 13]
  731.  
  732. RFC 1769                          SNTP                       March 1995
  733.  
  734.  
  735. Security Considerations
  736.  
  737.    Security issues are not discussed in this memo.
  738.  
  739. Author's Address
  740.  
  741.    David L. Mills
  742.    Electrical Engineering Department
  743.    University of Delaware
  744.    Newark, DE 19716
  745.  
  746.    Phone: (302) 831-8247
  747.    EMail: mills@udel.edu
  748.  
  749.  
  750.  
  751.  
  752.  
  753.  
  754.  
  755.  
  756.  
  757.  
  758.  
  759.  
  760.  
  761.  
  762.  
  763.  
  764.  
  765.  
  766.  
  767.  
  768.  
  769.  
  770.  
  771.  
  772.  
  773.  
  774.  
  775.  
  776.  
  777.  
  778.  
  779.  
  780.  
  781.  
  782.  
  783.  
  784.  
  785.  
  786. Mills                                                          [Page 14]
  787.  
  788.