鳥哥私房菜 - 第二十七章、簡易 NTP 伺服器

最近更新時間： 2003/08/21

本文資料主要針對 RedHat 9 的系統進行說明，要注意的是，RedHat 9 與 Red Hat Enterprise Linux (RHEL) 是完全不同的東西！RedHat 9 在 2003 年推出，在 2004 年就不再維護了！這部份網站更新到 2005 年，也沒有再維護過！因此，建議您前往本站查詢最新版本的 Linux distribution 文章來閱讀，比較不會浪費時間。那為何還需要編輯 RedHat 9 的資料呢？鳥哥只想要做個自己曾經撰寫過的文件內容保存而已囉！ ^_^！最新文章請前往鳥站首頁查閱囉！

很多時候由於電腦硬體的問題，所以我們都會調整一下時間，好讓電腦系統的時間可以一直保持正確的狀態。而既然要調整時間，那麼自然就會有一個讓我們可以對照著來調整時間的『準確時間』咯！在實際生活中，我們可以透過電視台、廣播電台、電話等等來調整我們的手錶，那麼如果是在網路上呢？該如何讓我們的主機隨時保持正確的時間資訊？！另外，整個地球被切分成為 24 個時區，那麼什麼是GMT(格林威治時間)，我們所在的時區又是哪一區呢？！讓我們來簡單的談一談吧！

原理：
　　：什麼是時區？全球有多少時區？GMT 在那個時區？
　　：什麼是夏季節約時間( daylight savings )？
　　：Coordinated Universal Time (UTC)與系統時間的誤差
　　：NTP 是什麼？
套件安裝：
　　：使用 RPM 安裝
　　：使用 Tarball 安裝
Server 端的設定：
　　：NTP 的套件結構
　　：主機的規劃技巧建議
　　：編輯主要設定檔 /etc/ntp.conf
　　：NTP 的啟動與觀察
Client 端的設定：
　　：如何調整 Linux 系統的時區與手動設定時間
　　：如何在 Linux 系統自動網路校時？
　　：如何在 Windows 系統上面進行網路校時？
安全相關方面：
本章與 LPI 的關係
參考資源：
本章習題練習

原理

什麼是時區？全球有多少時區

格林威治

格林威治時間為標準時間(Greenwich Mean Time, GMT 時間)，

標準時區	經度	時差
GMT , Greenwich Mean Time	0 W/E	標準時間
CET , Central European	15 E	+1 東一區
EET , Eastern European	30 E	+2 東二區
BT , Baghdad	45 E	+3 東三區
USSR, Zone 3	60 E	+4 東四區
USSR, Zone 4	75 E	+5 東五區
Indian, First	82.3E	+5.5東五半區
USSR, Zone 5	90 E	+6 東六區
SST , South Sumatra	105 E	+7 東七區
JT , Java	112 E	+7.5東七半區
CCT , China Coast (台灣所在地)	120 E	+8 東八區
JST , Japan	135 E	+9 東九區
SAST, South Australia	142 E	+9.5東九半區
GST , Guam	150 E	+10 東十區
NZT , New Zealand	180 E	+12 東十二區
Int'l Date Line	180 E/W	國際換日線
BST , Bering	165 W	-11 西十一區
SHST, Alaska/Hawaiian	150 W	-10 西十區
YST , Yukon	135 W	-9 西九區
PST , Pacific	120 W	-8 西八區
MST , Mountain	105 W	-7 西七區
CST , Central	90 W	-6 西六區
EST , Eastern	75 W	-5 西五區
AST , Atlantic	60 W	-4 西四區
Brazil, Zone 2	45 W	-3 西三區
AT , Azores	30 W	-2 西二區
WAT , West Africa	15 W	-1 西一區

國際換日線

什麼是夏季節約時間(daylight savings)？

夏季節約時間

Coordinated Universal Time (UTC) 與系統時間的誤差

什麼是正確的時間

原子震盪週期

Coordinated Universal Time

正確時間

網路校時

Network Time Protocol, NTP

NTP 是什麼？

Network Time Protocol

首先，主機當然需要啟動這個 daemon ，之後，
Client 會向 NTP Server 發送出調校時間的 message ，
然後 NTP Server 會送出目前的標準時間給 Client ，
Client 接收了來自 Server 的時間後，會據以調整自己的時間，就達成了網路校時咯！

time.stdtime.gov.tw

clock.stdtime.gov.tw

freq_f.stdtime.gov.tw

tick.stdtime.gov.tw

time.chttl.com.tw

ntp 這個 daemon 是以 port 123

http://www.ntp.org

套件安裝：

使用 RPM 安裝

當您安裝好了 NTP 之後，系統會自動的將 ntp 啟動喔

如果您只是想利用 NTP 套件裡面的 Client 功能，那麼最好還是將 ntp 這個 daemon 關閉吧

[root@test root]# chkconfig --level 2345 ntpd off
[root@test root]# /etc/rc.d/init.d/ntpd stop

使用 Tarball 安裝

http://www.ntp.org/downloads.html

0. 解壓縮，並閱讀一下 ntp 底下的 README 與 INSTALL：
[root@test root]# cd /usr/local/src
[root@test src]# tar -zxvf /root/ntp-4.1.2.tar.gz
[root@test src]# cd ntp-4.1.2
[root@test ntp-4.1.2]# vi INSTALL (vi README)
　
1. 開始設定參數、編譯與安裝：
[root@test ntp-4.1.2]# ./configure --help | more #可以察看一下可用的參數！
[root@test ntp-4.1.2]# ./configure --prefix=/usr/local/ntp \
> --enable-all-clocks --enable-parse-clocks
[root@test ntp-4.1.2]# make clean ; make
[root@test ntp-4.1.2]# make check #確定一下，是否有問題！？
[root@test ntp-4.1.2]# make install # 將資料給他安裝在 /usr/local/ntp 底下

Server 端的設定

NTP 的套件結構

與 NTP 及時區有關的幾個設定檔：

/etc/ntp.conf ：這個是 NTP daemon 的主要設定檔，依據不同的版本放置的目錄可能會不同，不過檔名都是一樣的！使用 locate ntp.conf 搜尋一下您的系統有沒有這個檔案吧！這也是 NTP 唯一的一個設定檔案！

/usr/share/zoneinfo：這是個目錄，這個目錄是 Linux 本身提供的，而不是 NTP 所提供的。在這個目錄下的檔案其實是規定了各主要時區的時間設定檔案，例如台灣地區的時區設定檔案在 /usr/share/zoneinfo/Asia/Taipei 就是了！這個目錄裡面的檔案與底下要談的兩個檔案( clock 與 localtime )是有關係的喔！

/etc/sysconfig/clock：這個檔案其實也不包含在 NTP 的 daemon 當中，因為這個是 linux 的主要時區設定檔案啊！每次開機後，Linux 會自動的讀取這個檔案來設定自己系統所預設要顯示的時間說！舉個例子來說，在我們台灣地區的本地時間設定中，這個檔案內應該會出現一行『ZONE="Asia/Taipei"』的字樣，這表示我們的時間設定檔案『要取用 /usr/share/zoneinfoe/Asia/Taipei 那個檔案』的意思！

/etc/localtime：這個檔案就是『本地端的時間設定檔』啦！剛剛那個 clock 檔案裡面規定了使用的時間設定檔 (ZONE) 為 /usr/share/zoneinfo/Asia/Taipei ，所以說，這就是本地端的時間了，此時， Linux 系統就會將 Taipei 那個檔案複製一份成為 /etc/localtime ，所以未來我們的時間顯示就會以 Taipei 那個時間設定檔案為準。好了，如果現在我這部主機搬到日本東京去了，那麼我應該如何調整時間呢？其實什麼調整都不需要，因為我們的 localtime 主要是分析與 UTC 時間的時差來顯示的格式，所以，您只要將 /etc/sysconfig/clock 裡面的 ZONE 設定成為 Asia/Tokyo 並且將 /usr/share/zoneinfo/Asia/Tokyo 複製成為 /etc/localtime ，呵呵！什麼設定都不需要更動，就能顯示時間為日本東京的時間了！這樣是否能夠瞭解？

與 NTP 及時間有關的執行檔：

/bin/date：這個是 Linux 系統上面常見的日期與時間輸出指令，用途很廣喔！除了輸出時間外，也可以修改時間。

/sbin/hwclock：這是一個 root 才能執行的指令，因為 Linux 系統上面 BIOS 時間與 Linux 系統時間是分開的，所以使用 date 這個指令調整了時間之後，還需要使用 hwclock 才能將修改過後的時間寫入 BIOS 當中！

/usr/sbin/ntpd：這就是 NTP 的主要 daemon 檔案啦！得要啟動他才能提供 NTP 服務。注意，這個指令預設會參考 /etc/ntp.conf 裡面的設定喔！

/usr/sbin/ntpdate：這個就是 Client 端用來連接 NTP Server 的主要執行檔囉！如果您沒有要啟用 NTP 而僅想要使用 NTP Client 功能的話，那麼只會用到這個指令而已啦！

/usr/sbin/ntptrace：這個指令可以用來追蹤某部時間伺服器的時間對應關係，這也是個很有用的指令喔！底下我們會介紹如何使用這支程式！

主機的規劃技巧建議

編輯主要設定檔 /etc/ntp.conf

主要時間伺服器：http://www.eecis.udel.edu/~mills/ntp/clock1a.html
次要時間伺服器：http://www.eecis.udel.edu/~mills/ntp/clock2a.html

time.stdtime.gov.tw

stratum-2

210.59.157.40
210.59.157.41
210.59.157.151

210.59.157.10

210.59.157.30

202.39.157.155

以上面提到的六部時間伺服器作為我的 NTP server 的上層主機；
不對 Internet 提供公開的服務，僅針對內部網域 192.168.0.0/24 提供服務；
亦對網路上 192.168.100.20 這個 IP 提供服務；
內部私有網路的網路校時不需要認證機制；

[root@test root]# vi /etc/ntp.conf
# 1. 關於權限設定部分
#　　權限的設定主要以 restrict 這個參數來設定，主要的語法為：
#
#　　restrict IP mask netmask_IP parameter
#
#　　其中 IP 可以是軟體位址，也可以是 default ，default 就類似 0.0.0.0 咯！
#　　至於 paramter 則有：
#　　　ignore　：關閉所有的 NTP 連線服務
#　　　nomodify：表示 Client 端不能更改 Server 端的時間參數，不過，
#　　　　　　　　Client 端仍然可以透過 Server 端來進行網路校時。
#　　　notrust ：該 Client 除非通過認證，否則該 Client 來源將被視為不信任網域
#　　　noquery ：不提供 Client 端的時間查詢
#　　如果 paramter 完全沒有設定，那就表示該 IP (或網域) 『沒有任何限制！』
#
#　　在我們這個例子當中，因為拒絕所有，僅開放 192.168.0.0/24 ，
#　　並且讓 127.0.0.1 以及本機 IP 192.168.0.2 可以不受限制，所以：
restrict default ignore　# 關閉所有的 NTP 要求封包
restrict 127.0.0.1　　　 # 開啟內部遞迴網路介面 lo
restrict 192.168.0.2　　# 主機本身的 IP 也同時開啟！
restrict 192.168.100.20 mask 255.255.255.255 nomodify
# 針對另一個 IP 開放讓他可以更新時間！
restrict 192.168.0.0 mask 255.255.255.0 nomodify
# 在網域裡面的 client 可以進行網路校時，但不會影響 Server ！
　
# 2. 上層主機的設定
#　　上層主機我們選擇 time.stdtime.gov.tw ，要設定上層主機主要以 server
#　　這個參數來設定，語法為：
#
#　　server [IP|FQDN] [prefer]
#
#　　Server 後面接的就是我們上層 Time Server 囉！而如果 Server 參數
#　　後面加上 perfer 的話，那表示我們的 NTP 主機主要以該部主機來作為
#　　時間校正的對應。另外，為了解決更新時間封包的傳送延遲動作，
#　　所以可以使用 driftfile 來規定我們的主機
#　　在與 Time Server 溝通時所花費的時間，可以記錄在 driftfile
#　　後面接的檔案內，例如下面的範例中，我們的 NTP server 與
#　　time.stdtime.gov.tw 連線時所花費的時間會記錄在 /etc/ntp/drift 檔案內
# 先輸入第二層主機的 IP
server 210.59.157.10 　prefer
server 210.59.157.30 　prefer
server 202.39.157.155 prefer
# 第一層的主機就列為參考用！
server 210.59.157.40
server 210.59.157.41
server 202.39.157.151
# 當然要讓 Server 可以進入我們的 NTP 主機啦！權限要開放啊！
restrict 210.59.157.10
restrict 210.59.157.30
restrict 202.39.157.155
restrict 210.59.157.40
restrict 210.59.157.41
restrict 202.39.157.151
driftfile /etc/ntp/drift

driftfile

driftfile 後面接的檔案需要使用完整路徑檔名；
該檔案不能是連結檔；
該檔案需要設定成 ntpd 這個 daemon 可以寫入的權限。

NTP 的啟動與觀察

[root@test root]# /etc/rc.d/init.d/ntpd start
[root@test root]# netstat -unl | grep 123
udp        0      0 192.168.0.2:123         0.0.0.0:*
udp        0      0 127.0.0.1:123           0.0.0.0:*
udp        0      0 0.0.0.0:123             0.0.0.0:*
# 請注意喔，NTP 使用的是 UDP 的封包！而且 port number 為 123，
# 此外，我有兩個介面，以及對外提供服務，所以自然就會有三個！
　
[root@test root]# ntptrace 192.168.0.2
192.168.0.2: stratum 3, offset 0.000056, synch distance 0.65865
210.59.157.10: stratum 2, offset -0.228265, synch distance 0.22488
ntp0.usno.navy.mil: stratum 1, offset -0.250685, synch distance 0.00038,

# 我們也可以利用 ntptrace 來追蹤一下到底我們的主機有沒有正確的先經過
# 上層 Time Server 的校時了呢？如上所示，我們的主機 192.168.0.2
# 是第三層的時間伺服器 (stratum 3)，與目前本機的時間誤差(offset)
# 以及若要同步更新時(synch distance)的時間損耗，同時，也會將這個第三層
# 對哪一部第二層主機進行校時也列出來！有時候您會發現這樣的錯誤訊息：
192.168.0.2: stratum 16, offset 0.000048, synch distance 0.00087
0.0.0.0: *Not Synchronized*
# 這表示我們的主機尚未與 Internet 的上層 Time Server 進行校時，
# 最可能發生這樣的錯誤在 ntp.conf 裡面的 restrict 設定了！
# 此外，當啟動 ntpd 後，您至少需要等待 5 分鐘左右，這段時間
# 我們的 NTP Server 會不斷的與上層時間伺服器聯繫，如果尚未聯繫成功，
# 那麼我們的 NTP 主機就會暫時無法讓 Client 端來進行更新喔！
# 所以如果未能更新，不要太緊張，先等待一陣子再說吧！

Client 端的設定：

如何調整 Linux 系統的時區與手動設定時間 (date MMDDhhmmYYYY)

當 /etc/localtime 存在時，系統的時區以該檔案代表的時區來顯示、
當 /etc/localtime 不存在時，系統的時區主要以 GMT (或 UTC) 為準；

/etc/sysconfig/clock

[root@test root]# date MMDDhhmmYYYY
MM：月份
DD：日期
hh：小時
mm：分鐘
YYYY：西元年
[root@test root]# date 082110002003
Thu Aug 21 10:00:00 CST 2003
# 時間立刻就修正了！
　
[root@test root]# hwclock [-rw]
-r：檢視目前的 BIOS 時間
-w：將目前 Linux 的時間寫入 BIOS 當中！
[root@test root]# date ; hwclock -r
Thu Aug 21 10:01:46 CST 2003
Thu 21 Aug 2003 09:57:52 AM CST 0.647923 seconds
# 你可以看到， date 與 hwclock -r 所顯示的時間是『不一致的』！
# 這就是因為 Linux 時間與 BIOS 時間不一致所導致的一個問題！
# 我們需要以 hwclock -w 來將 Linux 時間寫入 BIOS 喔！
[root@test root]# hwclock -w
[root@test root]# date ; hwclock -r
Thu Aug 21 10:03:42 CST 2003
Thu 21 Aug 2003 10:03:43 AM CST 0.113323 seconds
# 呵呵！這樣時間就一致啦！

當我們進行完 Linux 時間的校時後，還需要以 hwclock 來更新 BIOS 的時間

如何在 Linux 系統自動網路校時？

[root@test root]# ntpdate 192.168.0.2
# 那個 192.168.0.2 是我們剛剛建立的 NTP Server ，您也可以選擇
# time.stdtime.gov.tw 這部主機來校時喔！
21 Aug 10:05:29 ntpdate[23420]: step time server 192.168.0.2 offset -236.117047 sec
[root@test root]# hwclock -w
# 這樣時間就修正了！若要每日進行時間校正，可以寫入 cron
　
[root@test root]# vi /etc/crontab
# 加入這一行：
10 5 * * * root /usr/sbin/ntpdate 192.168.0.2 ; /sbin/hwclock -w

如何在 Windows 系統上面進行網路校時？

http://linux.vbird.org/download/#ntp_win

安全相關方面

NTP 伺服器在安全的相關性方面，其實剛剛我們在 /etc/ntp.conf 裡面的 restrict 參數中就已經設定了 NTP 這個 daemon 的服務限制範圍了！不過，在防火牆 iptables 的部分，還是需要啟用的啦！所以，在您的 iptables 規則的腳本 (scripts) 當中，需要加入這一段 (我是以開放 192.168.0.0/24 這個網域作為範例的！)
　

/sbin/iptables -A INPUT -p UDP -i eth0 -s 192.168.0.0/24 \
> --dport 123 -j ACCEPT

　
若還要開放其他的網段或者主機，請自行修改您的防火牆機制咯！

本章與 LPI 的關係

http://www.lpi.org

date
hwclock
ntpd
ntpdate
/usr/share/zoneinfo
/etc/localtime
/etc/ntp.conf
/etc/ntp.drift (新版已經改至 /etc/ntp/drift 了)

參考資源：

NTP 的官方網站：http://www.ntp.org
成大計中：http://turtle.ee.ncku.edu.tw/~antony/xntpd/
台灣地區時間伺服器：http://www.stdtime.gov.tw/ntp/index.htm
NTP 網站：http://www.eecis.udel.edu/~mills/ntp/html/ntpd.html

課後練習

什麼是 GMT (格林威治) 時間與 UTC 時間？
Linux 系統的所有時區檔案放置哪一個目錄底下？
我的 Linux 主機本來放置在日本東京，現在想將他拿到台灣來運作，不過因為日本與台灣有一個小時的時差，所以我的時間應該需要經過調整才行。不過，因為我的 BIOS Time 主要是依據 UTC 時間來設定的，所以似乎只要更動時區參數即可。請問我該如何設定時區，好讓我的 Linux 主機能夠顯示正確的時間？
目前 Linux 系統上面的時間伺服器主要是以 NTP 為主，請問這個 daemon 的主要設定檔放在哪裡，而該設定檔中，針對上層 time server 的設定參數為何？而那個 driftfile 參數是幹嘛用的？
請問 ntptrace 的功能為何？
我以 date 更新了我 Linux 上面的時間後，該如何將時間數據寫入 BIOS 內？
在 Linux 上面如何進行網路校時？

前往參考用解答

修改歷史：
2003/08/21：首次完成