home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Handbook of Infosec Terms 2.0 / Handbook_of_Infosec_Terms_Version_2.0_ISSO.iso / text / rfcs / rfc1165.txt < prev    next >
Text File  |  1996-05-07  |  18KB  |  304 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7. Network Working Group                                       J. Crowcroft Request for Comments:  1165                                          UCL                                                                J. Onions                                                    Nottingham University                                                                June 1990 
  8.  
  9.  
  10.  
  11.                 Network Time Protocol (NTP) over the OSI                        Remote Operations Service 
  12.  
  13. Status of this Memo 
  14.  
  15.    This memo suggests an Experimental Protocol for the OSI and Internet    communities.  Hosts in either community, and in particular those on    both are encouraged to experiment with this mechanism.  Please refer    to the current edition of the "IAB Official Protocol Standards" for    the standardization state and status of this protocol.  Distribution    of this memo is unlimited. 
  16.  
  17. Table of Contents 
  18.  
  19.    1. Introduction...........................................    1    1.1 Motivation............................................    1    2. Protocol Overview......................................    2    3. Operation of the Protocol..............................    3    4. Network Considerations.................................    4    5. Implementation Model...................................    4    6. Constructing NTP Data Fields...........................    4    7. Discussion.............................................    4    8. Prototype Experience...................................    5    9. References.............................................    5    10. Acknowledgements......................................    6    Appendix A. NTP Remote Operations Service Specification...    6    11. Security Considerations...............................    9    12. Authors' Addresses....................................    9 
  20.  
  21. 1.  Introduction 
  22.  
  23.    This document describes the Remote Operations and Abstract Syntax for    the operation of the Network Time Protocol (NTP) over an ISO OSI    stack. 
  24.  
  25.    NTP itself is documented in great detail in RFC 1119. 
  26.  
  27. 1.1  Motivation 
  28.  
  29.    The motivation behind the implementation of a Remote Operations 
  30.  
  31.  
  32.  
  33. Crowcroft & Onions                                              [Page 1] 
  34.  RFC 1165                      NTP over OSI                     June 1990 
  35.  
  36.     Service implementation of NTP is fourfold. 
  37.  
  38.       1.  The inclusion of a useful service to an OSI           environment. 
  39.  
  40.       2.  The feasibility of automatically checking a ROS/ASN.1           specification, and automatically generating code to           implement the protocol. 
  41.  
  42.       3.  The feasibility of running NTP on connection oriented           network services (CONS or X.25), and consequentially,           the ability to use connection success or failure to           optimise reachability discovery. 
  43.  
  44.       4.  The generalisation of the last point: the use of ROS           makes NTP independent of the underlying communications           architecture. 
  45.  
  46.    The need for time synchronisation is clear, and RFC 1119 indicates a    few of the necessary uses of this service.  However, it is becoming    clear that OSI applications are very much in need of this service    too.  Not just in the local context but across the wide area.  For    example much of the strong authentication outlined in X.511 is based    on encrypted packets with time stamps to indicate how long the packet    is valid for.  If two hosts have clocks that are not closely    synchronised, the host with the faster clock will be more prone to    cryptographic attacks from the slower, and the slower host will    possibly find it is unauthentable. 
  47.  
  48.    A similar problem occurs with the X.500 directory and the service    control limiting the time allowed for the search. 
  49.  
  50.    Authentication between NTP peers and between clients and servers is    not addressed here, as the choice of mechanism is still the subject    of some debate. 
  51.  
  52. 2.  Protocol Overview 
  53.  
  54.    The NTP application functions exactly as in RFC 1119.  The use of    remote operations and the underlying Application support means that    for NTP daemons to peer with one another, they send an A-    ASSOCIATE.REQUEST, and receive an A-ASSOCIATE.INDICATION. 
  55.  
  56.    On successful association, they subsequently periodically invoke the    appropriate Remote Operation with the appropriate parameters at the    appropriate frequency. 
  57.  
  58.    On failure, they mark the peer as unreachable. 
  59.  
  60.  
  61.  
  62. Crowcroft & Onions                                              [Page 2] 
  63.  RFC 1165                      NTP over OSI                     June 1990 
  64.  
  65.     The states that an ntp daemon records for each peer are enhanced from    RFC 1119 to include: 
  66.  
  67.       Connected: this indicates the host is connected with its peer and       synchronisation data is being exchanged. 
  68.  
  69.       Connecting: this state indicates that a connection is in progress.       Hosts at large distances may take several seconds to connect, and       such blocking can perturb the exchange of data with other hosts.       Therefore, the connection is made asynchronously. 
  70.  
  71.       Accepting: this state indicates that a connection is being       accepted from another host, but the necessary negotiation of       transport session etc has not been fulfilled yet.  This is another       asynchronous part. 
  72.  
  73.       Disconnected: this state is reached if the remote host cannot be       contacted. 
  74.  
  75. 3.  Operation of the Protocol 
  76.  
  77.    The use of a connection oriented service means that the operation of    the NTP algorithm is slightly different.  This stems firstly from    some necessary adjustments made to the protocol and secondly from    some optimisations that are possible through the use of connections. 
  78.  
  79.    Firstly, the reachability of the host can be directly determined.    The NTP protocol maintains a shift register to determine if it is    likely that a peer is still responding and exchanging data.  This    works by recording over the last eight transfers how many responses    have been received.  If there have been no responses to the last    eight packets, then the host is deemed unreachable. 
  80.  
  81.    Naturally, with a connection to the remote host, the reachability is    immediately determinable.  Either a connection is established or the    connection is broken or not yet made.  For this reason it is not    necessary to rely on the shift register to determine reachability. 
  82.  
  83.    Secondly, there are a large number of optimisations that can be made    by use of the connection oriented mode.  The NTP packet format can be    broken into several categories. 
  84.  
  85.       a) Synchronisation data 
  86.  
  87.       b) Authentication data 
  88.  
  89.       c) Protocol data 
  90.  
  91.  
  92.  
  93.  Crowcroft & Onions                                              [Page 3] 
  94.  RFC 1165                      NTP over OSI                     June 1990 
  95.  
  96.     Of these classes of data, only the first (a) is necessary to maintain    the synchronisation between hosts.  Information such as protocol    version and the precision of the local clock are not likely to vary    over the lifetime of the connection.  Likewise the authentication if    in use need only be done at connection establishment and is not    necessarily required for every packet. 
  97.  
  98.    For these reason, the NTP protocol can be simplified slightly to    remove this information.  This can be seen in the specification for    the Packet in Appendix A. 
  99.  
  100. 4.  Network Considerations 
  101.  
  102.    Although on first inspection it might be thought that a high speed    network is necessary for accurate synchronisation, this is not the    case.  What is more important is the dispersion of the packet    traversal times.  It is normally the case that a low speed network    with little variance in packet transit times will give better results    than a high speed network with large differences in individual packet    transit times.  This would lead us to think that connection oriented    networks with resource allocation done at connection time might lead    to higher accuracies than connectionless networks which can suffer    large swings in packet transit time under high loading.  (This is    heresy!) 
  103.  
  104. 5.  Implementation Model 
  105.  
  106.    Ideally, the implementor will provide interoperability between the    existing UDP based NTP service, and a ROS based service. 
  107.  
  108.    To this end, the internal records that hold NTP state information,    can be kept the same as existing implementations, and for    optimisation reasons, the internal representations of NTP packets can    be the same.  Translation between these and appropriate ROS/ASN    concrete encodings can be provided by automatic translators such as    Rosy [ISODE]. 
  109.  
  110. 6.  Constructing NTP Data Fields 
  111.  
  112.    The way in which the data fields in the Packet described in Appendix    A is unchanged from RFC 1119.  This simplifies implementations based    on existing ones, and encourages interworking. 
  113.  
  114. 7.  Discussion 
  115.  
  116.    From the limited testing of this model so far done, the results would    seem to indicate that the ROS based model running over an X.25    service is of similar reliability as the UDP model.  Until further 
  117.  
  118.  
  119.  
  120. Crowcroft & Onions                                              [Page 4] 
  121.  RFC 1165                      NTP over OSI                     June 1990 
  122.  
  123.     experimentation can be performed, specific data can not be given. 
  124.  
  125.    However, in the UK where the most common method of time    synchronisation is the system administrators watch and typing in the    time to the nearest minute, this method is clearly far superior. 
  126.  
  127.    Connection management is transparent to NTP since it is implemented    beneath the Remote Operations Service.  However, an NTP    implementation must have access to the status of connections, and    uses this not only for reachability information but also to find the    information gleaned at connect time and no longer exchanged in NTP    operations. 
  128.  
  129. 8.  Prototype Experience 
  130.  
  131.    There are a number of UK sites running NTP over ROS over X.25 with an    earlier ROS specification, with at least one site peering both over    ROS with UK sites on X.25, and over UDP with US Internet sites. 
  132.  
  133.    Initial experience is promising.  The table below shows the    reachabilities, delays, offsets and dispersions for the central UK    site peering with 2 JANET sites (IP addresses not meaningful, but    shown as 126.0.0.1), and three US sites. 
  134.  
  135.       Address            Strat Poll Reach    Delay   Offset    Disp       =============================================================       +126.0.0.1            3   64  377     718.0      0.0      3.0       +umd1.umd.edu         1 1024  177     535.0     13.0     13.0       *128.4.0.5            1   64  167     545.0     10.0    524.0 
  136.  
  137. 9.  References 
  138.  
  139.    1.  Mills, D., "Network Time Protocol (Version 2) Specification and        Implementation", RFC-1119, UDEL, September 1989. 
  140.  
  141.    2.  Mills, D., "Algorithms for Synchronizing Network Clocks", RFC-        956, M/A-COM Linkabit, September 1985. 
  142.  
  143.    3.  Postel, J. "User Datagram Protocol", RFC-768, USC Information        Sciences Institute, August 1980. 
  144.  
  145.    4.  ISO TC97, "Specification of Abstract Syntax Notation One        (ASN.1)", Draft International Standard ISO/DIS 8824, 6 June 1985. 
  146.  
  147.    5.  CCITT, "Remote Operations: Model, Notation and Service        Definition", CCITT X.ros0 or ISO/DP 9072/1, Geneva, October 1986. 
  148.  
  149.    6.  Mills, D., "Internet Time Synchronization: The Network Time 
  150.  
  151.  
  152.  
  153. Crowcroft & Onions                                              [Page 5] 
  154.  RFC 1165                      NTP over OSI                     June 1990 
  155.  
  156.         Protocol (NTP)", RFC 1129, UDEL, October 1989. 
  157.  
  158.    7.  Mills, D., "Measured Performance of the Network Time Protocol in        the Internet System", RFC 1128, October 1989. 
  159.  
  160.    8.  Rose M., et al, "The ISO Development Environment: User's Manual". 
  161.  
  162. 10.  Acknowledgements 
  163.  
  164.        The Authors would like to thank Dave Mills for his valuable        comments on an earlier version of this document. 
  165.  
  166. Appendix A.  ROS "Header" Format 
  167.  
  168.        -- NTP definitions for ROS specification        --        -- Julian Onions, Nottingham University, UK.        --        -- Mon Jun  5 10:07:07 1989        -- 
  169.  
  170.        NTP DEFINITIONS ::= 
  171.  
  172.        BEGIN 
  173.  
  174.        update OPERATION         ARGUMENT Packet         ::= 0 
  175.  
  176.        query OPERATION         ARGUMENT NULL         RESULT ClockInfoList         ::= 1 
  177.  
  178.        -- Data Structures 
  179.  
  180.        BindArgument ::=         fullbind SEQUENCE {                 psap[0] IA5String OPTIONAL,                 version[1] BITSTRING {                         version-0(0),                         version-1(1),                         version-2(2)                 } DEFAULT version-2,                 authentication[2] Authentication OPTIONAL,                 mode[3] BindMode         } 
  181.  
  182.  
  183.  
  184.  Crowcroft & Onions                                              [Page 6] 
  185.  RFC 1165                      NTP over OSI                     June 1990 
  186.  
  187.         Authentication ::= ANY 
  188.  
  189.        BindMode ::= ENUMERATED {                 normal(0),      -- standard NTP                 query(1)        -- queries only         } 
  190.  
  191.        BindResult ::=         SEQUENCE {                 version[1] INTEGER DEFAULT 2,                 authentication[2] Authentication OPTIONAL,                 mode[3] BindMode         } 
  192.  
  193.        BindError ::=         SEQUENCE {                 reason[0] INTEGER {                         refused(0),                         validation(1),                         version(2),     -- version not supported                         badarg(3),      -- bad bind argument                         congested(4)    -- catch all!                 },                 supplementary[1] IA5String OPTIONAL         } 
  194.  
  195.                                          -- basic exchange packet 
  196.  
  197.        Packet ::= SEQUENCE {         leap                    Leap,         mode                    Mode,         stratum[1]              INTEGER,         pollInterval[2]         INTEGER,         precision[3]            INTEGER,         synchDistance           SmallFixed,         synchDispersion         SmallFixed,         referenceClockIdentifier ClockIdentifier,         referenceTimestamp      TimeStamp,         originateTimestamp      TimeStamp,         receiveTimestamp        TimeStamp,         transmitTimestamp       TimeStamp        } 
  198.  
  199.        ClockInfoList ::= SET OF ClockInfo 
  200.  
  201.        ClockInfo ::= SEQUENCE {         remoteAddress           Address, 
  202.  
  203.  
  204.  
  205. Crowcroft & Onions                                              [Page 7] 
  206.  RFC 1165                      NTP over OSI                     June 1990 
  207.  
  208.          localAddress            Address,         flags[0]                BIT STRING {                         configured(0),                         authentable(1),                         sane(2),                         candidate(3),                         sync(4),                         broadcast(5),                         referenceClock(6),                         selected(7),                         inactive(8)         },         packetsSent[1]          INTEGER,         packetsReceived[2]      INTEGER,         packetsDropped[3]       INTEGER,         timer[4]                INTEGER,         leap                    Leap,         stratum[5]              INTEGER,         ppoll[6]                INTEGER,         hpoll[7]                INTEGER,         precision[8]            INTEGER,         reachability[9]         INTEGER,         estdisp[10]             INTEGER,         estdelay[11]            INTEGER,         estoffset[12]           INTEGER,         reference[13]           ClockIdentifier OPTIONAL,         reftime                 TimeStamp,         filters                 SEQUENCE OF Filter        } 
  209.  
  210.        Leap ::= [APPLICATION 0] ENUMERATED {                 nowarning(0),                 plussecond(1),                 minussecond(2),                 alarm(3)         } 
  211.  
  212.        SmallFixed ::= [APPLICATION 1] IMPLICIT SEQUENCE {                 integer INTEGER,                 fraction INTEGER         } 
  213.  
  214.        ClockIdentifier ::= CHOICE {                         referenceClock[0] PrintableString,                         inetaddr[1] OCTET STRING,                         psapaddr[2] OCTET STRING         } 
  215.  
  216.  
  217.  
  218.  Crowcroft & Onions                                              [Page 8] 
  219.  RFC 1165                      NTP over OSI                     June 1990 
  220.  
  221.         TimeStamp ::= [APPLICATION 2] IMPLICIT SEQUENCE {                 integer INTEGER,                 fraction INTEGER         } 
  222.  
  223.        KeyId ::= [APPLICATION 4] INTEGER 
  224.  
  225.        Mode ::= [APPLICATION 4] ENUMERATED {                 unspecified (0),                 symmetricActive (1),                 symmetricPassive (2),                 client (3),                 server (4),                 broadcast (5),                 reservered (6),                 private (7)         } 
  226.  
  227.        Filter ::= SEQUENCE {                 offset INTEGER,                 delay INTEGER         } 
  228.  
  229.        Address ::= OCTET STRING -- for now        END 
  230.  
  231. 11. Security Considerations 
  232.  
  233.    Security issues are not discussed in this memo. 
  234.  
  235. 12. Authors' Addresses 
  236.  
  237.    Jon Crowcroft    Computer Science Department    University College London    Gower Street    London WC1E 6BT UK 
  238.  
  239.    EMail:  JON@CS.UCL.AC.UK 
  240.  
  241.     Julian P. Onions    Computer Science Department    Nottingham University    University Park    Nottingham, NG7 2RD UK 
  242.  
  243.    EMail:  JPO@CS.NOTT.AC.UK 
  244.  
  245.  
  246.  
  247. Crowcroft & Onions                                              [Page 9] 
  248.  RFC 1165                      NTP over OSI                     June 1990 
  249.  
  250.  
  251.  
  252.  
  253.  
  254.  
  255.  
  256.  
  257.  
  258.  
  259.  
  260.  
  261.  
  262.  
  263.  
  264.  
  265.  
  266.  
  267.  
  268.  
  269.  
  270.  
  271.  
  272.  
  273.  
  274.  
  275.  
  276.  
  277.  
  278.  
  279.  
  280.  
  281.  
  282.  
  283.  
  284.  
  285.  
  286.  
  287.  
  288.  
  289.  
  290.  
  291.  
  292.  
  293.  
  294.  
  295.  
  296.  
  297.  
  298.  
  299.  
  300.  
  301.  
  302. Crowcroft & Onions                                             [Page 10] 
  303.  
  304.