技術交流：岳峰 15901092122

NTP在計算機網絡時間同步的應用

摘  要：在互聯網環境中，確保計算機系統時間的精確性、可靠性具有非常重要的意義和應用價值。本文分析了基于NTP時鐘同步系統的原理、通信模式和算法，同時介紹了NTP在網絡中的應用。

引言：網絡時間同步協議ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｔｉｍｅ　Ｐｒｏｔｏｃｏ１），是目前國際互聯網通用的時間服務協議，它可以輕松地將用戶的計算機時間同步到標準時間上。ＮＴＰ協議和算法已經發展了２０多年，其版本也逐步發展到ＮＴＰ第４版，它可以兼容Unix，VMS和WINDOWS等多種操作系統。NTP時間同步精度在局域網上可以達到毫秒級，在全球互聯網上也可以達到幾十毫秒。如果操作系統可以支持精確時間信號輸入的話，用秒脈沖（１ｐｐｓ信號）同步計算機時鐘，計算機最好可以得到微秒級的精度。

1、互聯網環境中的時間同步要求

在互聯網上，一般的計算機和互聯設備在時間穩定度方面的設計沒有明確的指標要求。由于溫度變化、電磁干擾、振蕩器老化和生產調試等原因，時鐘的振蕩頻率和標準頻率之間存在一些誤差。按誤差的來源、現象和結果可以分為固有的、外來的、短期的或者長期的，以及隨機的或者固定的等。這些誤差初看來似乎微不足道，而在長期積累后會產生相當大的影響。假設一臺設備采用了精確度相當高的時鐘，設其精確度為０．００１％，那么它在１Ｓ中產生的偏差只是ｌ０微秒，ｌｄ產生的時間偏差接近１Ｓ，而運行１A誤差將大于５ｍｉｎ。必須指出，一般互聯網設備的時鐘精確度遠低于這個指標。設備的時間校準往往取決于使用者的習慣，手段常為參照自選的標準進行手工設定。

在互聯網上進行時間同步具有重要意義。互聯網起源于軍事用途明顯的ＡＲＰＡ網。在軍事應用領域，時間從來就是一個非常重要的考慮因素。對于互聯網的時間同步和NTP的研究，就是在美國國防部資助下啟動和進行的。隨著互聯網發展和延伸到社會的各個方面，在其他的領域對時問同步也提出了多種要求，例如各種實時的網上交易、制造過程控制、通信網絡的時間配置、網絡安全性設計、分布性的網絡計算和處理、交通航班航路管理以及數據庫文件管理和呼叫記錄等多種涉及時間戳的應用，都需要精確、可靠和公認的時間。在計算機網絡的發展過程中產生了一些比較簡單的與時間有關的應用和服務。它們通過時間標記的通信使網絡設計的時間向統一的參考源看齊靠攏，在所覆蓋的網絡范圍上得到一致同步，確保獲得精確可靠的時間，這包括了ＴＣＰ／ＩＰ中ＩＣＭＰ的時間標記、Ｄｉｇｉｔａｌ公司的ＤＴＳ服務等，這些應用為ＮＴＰ提供了理論借鑒和應用經驗。

2、NTP的工作原理

圖１是一個ＮＴＰ傳輸模型，其中：

T1：客戶方發送查詢請求時間（以客戶方時間系統為參照）

T2: 服務器收到查詢請求時間（以服務器時間系統為參照）

T3: 服務器回復時間信息包時間（以服務器時間系統為參照）

T4: 客戶方收到時間信息包時間（以客戶方時間系統為參照）