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NTP 服务器依靠高度准确的时钟来进行精确计时。中央 NTP 服务器的常见时间源是原子钟或 GPS 接收器（请记住，GPS 卫星上装有原子钟）。这些时钟被定义为准确的，因为它们提供了高度精确的时间参考。GPS 或原子钟并没有什么神奇之处，可以让它们准确地告诉你现在几点了。由于原子钟的工作原理，它们非常擅长，一旦被告知现在是什么时间，就可以不断告诉准确时间（因为秒是根据原子效应定义的）。事实上，值得注意的是，GPS 时间不同于我们更习惯看到的 UTC。这些原子钟依次与国际原子时或 TAI 不同，以便不仅准确地告诉时间的流逝，而且的时间。
一旦您在连接到 Internet 等网络的系统上获得了准确时间，这就是一个协议工程问题，能够通过不可靠的网络在主机之间传输精确时间。在这方面，第 2 层（或更远离实际时间源）NTP 服务器与您的桌面系统同步一组 NTP 服务器没有什么不同。
当您有几个准确的时间（从 NTP 服务器或其他地方获得）并知道本地时钟的推进率（这很容易确定）时，您可以计算本地时钟相对于“相信的准确时间”的漂移率“ 时间流逝。一旦锁定，这个值就可以用来不断调整本地时钟，使其报告的值非常接近准确的时间流逝，即使本地实时时钟本身非常不准确；只要您的本地时钟不是非常不稳定，即使您的上游时间源因任何原因变得不可用，这也应该允许在一段时间内保持准确的时间。一些 NTP 客户端实现（可能是大多数ntpd守护进程或系统服务实现）这样做，而其他的（比如 ntpd 的伴侣ntpdate它只是设置时钟一次）不要。这通常被称为漂移文件， 因为它持久存储时钟漂移的度量，但严格来说，它不必存储为磁盘上的特定文件。
在 NTP 中，第 0 层根据定义是准确的时间源。层 1 是一个使用层 0 时间源作为其时间源的系统（因此精度略低于层 0 时间源）。层 2 的准确度再次略低于层 1，因为它的时间与层 1 源同步。等等。在实践中，这种精度损失非常小，除了最极端的情况外，在所有情况下都可以完全忽略不计。
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在网络计时中，告诉您服务器如何获取其时间源的规范称为层级。级别越低，该服务器的时间保持越好。
层级 0 设备不直接连接到网络。它们是实际的计时设备本身，必须连接到计算机才能获得实际时间。这台计算机随后成为 Stratum 级别 1 NTP 服务器。
连接到第 1 层的计算机也可以成为时间服务器，但它会成为第 2 层。由于计算机连接到时间服务器，您的层级越低，您的计时就越准确。
层级 0 设备包括参与原子钟TAI（国际原子时）的原子钟或与之同步，以及由这种时钟发送的时间信号的接收器。最常见的是带有适当接口的 GPS 计时接收器，其中包括 GPS PPS 信号。当 GPS 对多颗卫星进行良好锁定时，PPS 信号每秒发送一个脉冲，该脉冲的前沿在该秒实际开始的纳秒内。根据 GPS 接收器的规格，PPS 信号可能或多或少准确。这是因为每颗 GPS 卫星都有一个原子钟。一旦 GPS 接收器找到它自己的位置和它正在侦听的 GPS 卫星的位置，它就可以校正 RF 传播并为您提供几乎与在 GPS 接收器上安装原子钟一样准确的时间。
因此，层级 1 服务器连接到原子钟或 GPS 接收器，NTP 服务器连接到它们。即使连接到 2 级或 3 级服务器并进行频繁调整，也将为您的计算机提供以纳秒为单位的计时精度。但是，如果您需要更好的计时，请连接到一级服务器，或购买合适的计时 GPS 接收器，自己成为一级源。