第一个NTP实现大约从1980年开始,当时精度只有几百毫秒。当时实现在互联网工程报告中记录的IEN-173 文档中。后来出现第一个规范文档RFC 778,但它仍然称互联网时钟服务。当时时钟同步需要HELLO的路由协议。NTP首次被介绍在 RFC 958,主要描述数据包参与网络以及一些基本的计算。NTP的早期版本没有进行任何频率误差补偿。
第一个完整描述协议规范和算法的NTP版本1出现在1988年的RFC 1059。这个版本已经有对称的操作模式以及客户机-服务器模式。
一年之后，使用des – cbc使用对称密钥身份验证形成版本2（RFC 1119）。同时另一个同步协议名为数字时间同步服务(DTSS)由Digital Equipment Corporation提出。与此同时NTP服务软件xntp由多伦多大学的丹尼斯•弗格森写出。这个软件发展到现在公开可用的xntpd软件。
1992年结合DTSS 的算法，NTP产生了新的NTP规范版本3 (RFC 1305)。版本正式引入正确性原则(esterror maxerror)和修正算法。此外广播模式也被添加到协议。当前版本3仍然可以获得的最近的规范，同时此规则和实现还持续改进，这实际上是AIX的xntp3-5。
从1994年进行新NTP版本升级工作，第一个描述是RFC 2030（IPv4, IPv6 and OSI的简单NTP协议版本4）。NTP的下一版本将提供新功能对自动配置(例如manycast模式)、可靠性、减少网络流量和身份验证(使用公开密匙加密)。新内核时钟模型能保持时间到纳秒的精度。
虽然NTP本身只处理调整操作系统的时钟,同时一些改善内核时间的研究也在继续。在1994年FC1589（内核时间保持）文档中描述内核保持的新实现和接口，可以使内核时间达到1微妙的范围。外部脉冲可用于校准和稳定操作系统的时钟。因此一个操作系统接口(API) RFC 2783(秒脉冲 API类unix操作系统V1) 终于在1999年出版。
目前的HJ210时钟服务器的授时精度可以达到0.1ms左右，时钟服务器在铷钟秒脉冲的作用下，可以达到和UTC时间年偏差3ms的精度。此精度以比NTP协议定义的局域网精度1-5ms高出许多。目前大部分软件的精度都在秒级别，毫米即变化几乎无感。
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