インターネット接続機器間の時刻同期技術の現状と将来

Kenji Rikitake / 力武 健次
<kenji@rcac.tdi.co.jp>
3-JUL-1999
(HTML version: 12-JUL-1999)

時間の標準

• 日本の生活時間
  JST (日本標準時)
• 国際的な生活時間
  UTC (協定世界時)
  JST = UTC + 9時間
• 原子時計による時刻標準
  TAI (国際原子時)
• 地球の自転は遅くなっている
  うるう秒でTAIとUTCの差を調整
  TAI - UTC = 32秒 (1999年1月1日現在)

コンピュータの時刻標準

• TAI/UTC/JSTどれかへの同期が必須
  理想はTAI同期+ソフトの補正
  現実にはUTC/JSTへの同期
  (この場合うるう秒調整の不連続性が問題になる)
• すべての機器が同期することが必要
  
  • タイムスタンプの正当性の保証
  • 分散したログの整合性の維持
  • 分散協調動作の前後関係の保証

要求される同期の種類と精度

• 同期調整のルール
  時刻は連続し常に単調増加
  • 時間は後戻りしない
  • 時刻は飛び飛びにならない
• 時刻と周波数双方で同期を取る
  • 絶対時刻標準: 時計の針の位置
  • 周波数標準: 時計の進み具合
• せめて秒単位までは合わせて欲しい
  現実には分単位のズレ
  (例: 電子メールのタイムスタンプ)
• 将来はミリ秒単位での同期が必要か

時刻と周波数標準の取得

• GPS衛星
  時刻標準のみ
  時々見えなくなる
• JJY (40kHz, 旧JG2AS)
  時刻と周波数標準双方
  ほぼ全国をカバー
• その他
  • テレビの色同期信号(3.579545MHz)
  • NHKの時報(時刻標準のみ)
  • JJYの短波標準電波(2001年には廃止)
  • ISDNの網同期信号(NTTで実験中)
  • FM文字放送時刻情報(±18ms)

機器間の時刻合わせプロトコル

• NTP
  RFC2030
  ネットワーク間遅延を考慮
• TIME/DAYTIMEプロトコル
  RFC867, RFC868
  瞬間時刻だけの同期
• timed
  BSD UNIX間のmaster-slave同期
• TAICLOCK
  DJ Bernstein氏が制作
  ツールclockspeedで利用可
  TAIベースのUDPによる同期

NTPの抱える問題

• 広域ネットワークでは秒単位の同期は無理
  公開サーバが少ない
  RTTの変動する回線では精度が悪くなる
• 負荷集中による精度の悪化
  定量的測定はできていない
• 運用上の問題
  peerとclientの運用ミス
  不正なpeerによる攻撃の可能性
  broadcastclientがうまく動かない
  
• 一次時刻標準の取得がコスト的に難しい

NTPの諸問題の解決案

• 各プロバイダでのNTPサービスの実現
  各NOCレベルでstratum 1が欲しい
  できるだけRTTの小さい場所に
  anycast的経路制御の応用
• 統制の取れた必要最小限のpeering
  認証機能を活用しよう
  同じstratum同士以外では無意味
  標準取得にはclient接続で十分
• 他プロトコルとの併用
  外部とだけNTPでやる
  中はtimedなりTAICLOCKで十分

その他時刻同期の諸問題の解決案

• 安価な時刻標準取得方法の開発
  GPSも40kHz受信機も安くなっている
  40kHzには専用ICあり
  FreeBSDはカーネルで対応できる
  ホストのクロックもTCXO化でより安定
  NHKの時報でもないよりはいい?
• クライアント機器の時計もきちんと合わせよう
  UNIXならntpdate
  Windows, MacOSにも同等のものあり
  ルータはせめてrdateだけでも…

さし迫っている問題

• 1999年夏にGPSのカウンタリセット
  1024週のカウンタが0に戻る
  未対応機器は即修正要
• 2000年問題
  JANOG Y2K WGとの協調が必要?
• サマータイム
  個人的には技術的理由で大反対
  (JSTが内部時計の機器は総崩れ)
  オペレータ集団としての意見は?

プロバイダへの希望

• プロバイダ内の全機器を相互時刻同期させる
  一次時刻標準を持つ
  (持てなければ他から借りてくる)
• 常時接続ユーザは3次標準になれる
  プロバイダで2次標準サーバを複数用意
• ネームサーバなみにメンテナンスはしてほしい
• ダイアルアップユーザも同期できる
  (2次標準のサーバを使える)
• NTPサーバへのRTTはできるだけ小さく

オペレータ/ユーザへの希望

• 自組織内の全機器を相互時刻同期させる
  (自組織内でも時刻同期ツリーを作る)
• 一次時刻標準を持つ努力をする
• 持てなければ近くのNTPサーバを参照しよう
  Stratumの絶対値はあてにならない
  Stratum 1を求めてさまよってはいけない
  RTTが小さい方が大事

今後のWGの活動

• 2000年3月末を区切りとする
• 活動目標: JANOG Commentの発行
• メーリングリストで意見集約
  timesync-wg@janog.gr.jp
• NTP関係の基盤作り
  プロバイダ各位の協力求む
• 2000年の前後の状況の記録
• その他ノウハウの集積

[end of memorandum]

本文書はJANOG (Japan Network Operators' Group) 第4回ミーティングの草稿として 提出したものを加筆修正したものです。

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