技術(shù)交流：岳峰 15901092122
NTP在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的應(yīng)用
摘 要：在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)間的精確性、可靠性具有非常重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。本文分析了基于NTP時(shí)鐘同步系統(tǒng)的原理、通信模式和算法，同時(shí)介紹了NTP在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。
引言：網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏ１），是目前國際互聯(lián)網(wǎng)通用的時(shí)間服務(wù)協(xié)議，它可以輕松地將用戶的計(jì)算機(jī)時(shí)間同步到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間上。ＮＴＰ協(xié)議和算法已經(jīng)發(fā)展了２０多年，其版本也逐步發(fā)展到ＮＴＰ第４版，它可以兼容Unix，VMS和WINDOWS等多種操作系統(tǒng)。NTP時(shí)間同步精度在局域網(wǎng)上可以達(dá)到毫秒級，在全球互聯(lián)網(wǎng)上也可以達(dá)到幾十毫秒。如果操作系統(tǒng)可以支持精確時(shí)間信號輸入的話，用秒脈沖（１ｐｐｓ信號）同步計(jì)算機(jī)時(shí)鐘，計(jì)算機(jī)最好可以得到微秒級的精度。
1、互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的時(shí)間同步要求
在互聯(lián)網(wǎng)上，一般的計(jì)算機(jī)和互聯(lián)設(shè)備在時(shí)間穩(wěn)定度方面的設(shè)計(jì)沒有明確的指標(biāo)要求。由于溫度變化、電磁干擾、振蕩器老化和生產(chǎn)調(diào)試等原因，時(shí)鐘的振蕩頻率和標(biāo)準(zhǔn)頻率之間存在一些誤差。按誤差的來源、現(xiàn)象和結(jié)果可以分為固有的、外來的、短期的或者長期的，以及隨機(jī)的或者固定的等。這些誤差初看來似乎微不足道，而在長期積累后會產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。假設(shè)一臺設(shè)備采用了精確度相當(dāng)高的時(shí)鐘，設(shè)其精確度為０．００１％，那么它在１Ｓ中產(chǎn)生的偏差只是ｌ０微秒，ｌｄ產(chǎn)生的時(shí)間偏差接近１Ｓ，而運(yùn)行１A誤差將大于５ｍｉｎ。必須指出，一般互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的時(shí)鐘精確度遠(yuǎn)低于這個(gè)指標(biāo)。設(shè)備的時(shí)間校準(zhǔn)往往取決于使用者的習(xí)慣，手段常為參照自選的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行手工設(shè)定。
在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行時(shí)間同步具有重要意義。互聯(lián)網(wǎng)起源于軍事用途明顯的ＡＲＰＡ網(wǎng)。在軍事應(yīng)用領(lǐng)域，時(shí)間從來就是一個(gè)非常重要的考慮因素。對于互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)間同步和NTP的研究，就是在美國國防部資助下啟動和進(jìn)行的。隨著互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和延伸到社會的各個(gè)方面，在其他的領(lǐng)域?qū)r(shí)問同步也提出了多種要求，例如各種實(shí)時(shí)的網(wǎng)上交易、制造過程控制、通信網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間配置、網(wǎng)絡(luò)安全性設(shè)計(jì)、分布性的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和處理、交通航班航路管理以及數(shù)據(jù)庫文件管理和呼叫記錄等多種涉及時(shí)間戳的應(yīng)用，都需要精確、可靠和公認(rèn)的時(shí)間。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程中產(chǎn)生了一些比較簡單的與時(shí)間有關(guān)的應(yīng)用和服務(wù)。它們通過時(shí)間標(biāo)記的通信使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的時(shí)間向統(tǒng)一的參考源看齊靠攏，在所覆蓋的網(wǎng)絡(luò)范圍上得到一致同步，確保獲得精確可靠的時(shí)間，這包括了ＴＣＰ／ＩＰ中ＩＣＭＰ的時(shí)間標(biāo)記、Ｄｉｇｉｔａｌ公司的ＤＴＳ服務(wù)等，這些應(yīng)用為ＮＴＰ提供了理論借鑒和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
2、NTP的工作原理
圖１是一個(gè)ＮＴＰ傳輸模型，其中：
T1：客戶方發(fā)送查詢請求時(shí)間（以客戶方時(shí)間系統(tǒng)為參照）
T2: 服務(wù)器收到查詢請求時(shí)間（以服務(wù)器時(shí)間系統(tǒng)為參照）
T3: 服務(wù)器回復(fù)時(shí)間信息包時(shí)間（以服務(wù)器時(shí)間系統(tǒng)為參照）
T4: 客戶方收到時(shí)間信息包時(shí)間（以客戶方時(shí)間系統(tǒng)為參照）
