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NTP | [PDF VERSION] |
NTP Working Group大野 浩之 (東京工業大学 大学院 情報理工学研究科)1. はじめにNTP ワーキンググループは，1992年度から1995年度にかけて活動した ワーキンググループです．本ワーキンググループは 文部省国立天文台三鷹キャンパス(旧東京天文台)のスタッフと共同して， 以前から同キャンパスに設置され協定世界時(UTC) を正確に「保時」 しているセシウム原子時計から時刻情報を直接取得可能な PC(パーソナル コンピュータ)を作りました．そして，この PC 上で NTP サーバを動かして インターネットに正確な時刻情報を供給するシステムを構築しました．これを 「セシウム原子時計直結型 NTP stratum 1 サーバ」(以後，NTP stratum 1 サーバ) と名付けました．本ワーキンググループはすでに活動を終了しましたが， この NTP stratum 1 サーバは現在もその任務を果たしています． 2. 活動内容の概略NTP ワーキンググループの活動を簡単にまとめると以下のように なります． 2.1 1992年度セシウム原子時計からの時刻情報をPCに取り込むための方式を いくつも検討し，最終案に基づいてインタフェース(カウンタユニット， 詳細は後述)の設計と実装を行いました． また，カウンタユニットを介して時刻を読み出すプログラムを試作し， 動作の確認を行いました．2.2 1993年度NTP stratum 1 サーバを PC UNIX のひとつである BSD/OS 上で運用することに決定し，そのカーネルを改造しました． 具体的には システムコール gettimeofday() が，PC の内蔵時計ではなくカウンタ ユニットにアクセスし，セシウム原子時計が刻む時刻を取り込む ようにしました．この改造だけで，NTP サーバを含む PC 上のすべての アプリケーションやコマンドが，セシウム原子時計に同期した正確な時刻を 利用できるようになりました． なお，セシウム原子時計からの時刻信号が 1Hz と 1MHz で あったこと，BSD/OS 側の改造を最小限に押えたこととなどから， この NTP stratum 1 サーバの粒度は 1μ秒となりました． NTP stratum 2 サーバの時刻が実際にはどのくらい揺らぐのかを 計測し，多くの場合 1msec 程度であることを示したのもこの年度です．2.3 1994年度閏秒の挿入に問題があったりしましたが， 管理用コマンドもほぼ完成し，安定運用期に入りました． 当然ながら，NTP stratum 1 サーバは連続運転を続け， 国内の 100を越える組織からアクセスされるようになりました． また，全く同じ構成の予備機の運用もはじまりました． このころから GPS 受信機使えば NTP stratum 1 サーバを 容易に実装できるようになりました．今では，わざわざ国立天文台の NTP stratum 1 サーバにアクセスしなくても，正確な NTP stratum 1 サーバを誰でも簡単に用意できます．2.4 1995年度UTC に正確に時刻同期している計算機が普及しはじめたので 通信時間を往路と復路で別々に測定することが容易になり ました．そこで，片道 ping なるプログラムを作り，トラフィックと 通信時間の関係を調べました．3.セシウム原子時計直結型 NTP stratum 1 サーバすでに述べたように，NTP stratum 1 サーバのもっとも重要な部分は， セシウム原子時計から正確な 1Hz 信号と 1MHz 信号を受け取って これをカウントする部分とその結果を PC に送り込む部分です． 前者をカウンタユニットといい， 秒単位で時刻をカウントする 32bitカウンタと μ秒単位で1秒以下の時刻をカウントする 32bit カウンタから 構成されています(図1)． このカウンタの構成は，UNIX カーネル内で時刻を保持する構造体に (struct timeval) に構造をあわせてあり，後処理を最小限にしています． なお，カウンタの出力はパラレルI/Oカードを介して，BSD/OS に取り込まれます． カウンタユニットは国立天文台スタッフの手で作成されました． 外観を図2 に示します．
4. おわりに現在，この NTP stratum 1 サーバは，{\tt cesium.mtk.nao.ac.jp} 上で稼働 しています．しかし，国立天文台の時刻保時業務が岩手県水沢市の 国立天文台水沢キャンパスに移ったため， NTP stratum 1 サーバも今年度中に岩手県の水沢に移転する予定です． 三鷹キャンパスで稼働中の NTP stratum 1 サーバは，現在利用中の セシウム原子時計が寿命を迎えた時点で運転を停止します．残念ながら おそらくあと１年はもたないと思われます． なお，本セシウム原子時計直結型 NTP stratum 1 サーバに関する 各種情報は，近日中に http://www.ohnolab.org/info/NTP/ に 掲載する予定です． |
