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技術(shù)文章
網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議簡(jiǎn)介
點(diǎn)擊次數(shù)：5488 發(fā)布時(shí)間：2011-4-14
NTP（Network Time Protocol）是由美國(guó)德拉瓦大學(xué)的David L. Mills于1985年提出，除了可以估算封包在網(wǎng)絡(luò)上的往返延遲外，還可獨(dú)立地估算計(jì)算機(jī)時(shí)鐘偏差，從而實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的高度計(jì)算機(jī)校時(shí)，它是設(shè)計(jì)用來(lái)在Internet上使不同的機(jī)器能維持相同時(shí)間的一種通訊協(xié)定。時(shí)間服務(wù)器（time server）是利用NTP的一種服務(wù)器，通過(guò)它可以使網(wǎng)絡(luò)中的機(jī)器維持時(shí)間同步。在大多數(shù)的地方，NTP可以提供1-50ms的可信賴性的同步時(shí)間源和網(wǎng)絡(luò)工作路徑。
網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP）的詳細(xì)說(shuō)明在RFC-1305[Mills 1992]中。RFC-1305對(duì) NTP協(xié)議自動(dòng)機(jī)在事件、狀態(tài)、轉(zhuǎn)變功能和行為方面給出了明確的說(shuō)明。它以合適的算法以增強(qiáng)時(shí)鐘的準(zhǔn)確性，并且減輕多個(gè)由于同步源而產(chǎn)生的差錯(cuò)，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確性低于毫秒的時(shí)間服務(wù)，以滿足目前因特網(wǎng)中路徑量測(cè)的需要。
NTP是一個(gè)跨越廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)的復(fù)雜的同步時(shí)間協(xié)議，它通?？色@得毫秒級(jí)的精度。RFC2030[Mills 1996]描述了SNTP（Simple Network Time Protocol），目的是為了那些不需要完整NTP實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性的主機(jī)，它是NTP的一個(gè)子集。通常讓局域網(wǎng)上的若干臺(tái)主機(jī)通過(guò)因特網(wǎng)與其他的NTP主機(jī)同步時(shí)鐘，接著再向局域網(wǎng)內(nèi)其他客戶端提供時(shí)間同步服務(wù)。
注：清華大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心的服務(wù)器采用NTP協(xié)議，所以同時(shí)支持NTP和SNTP客戶端的時(shí)間同步請(qǐng)求。 有關(guān)NTP更詳細(xì)的資料，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)David L. Mills的主頁(yè)。
網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)的層狀結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)延時(shí)與時(shí)鐘偏差的測(cè)量
Timestamp Name ID When Generated
Originate Timestamp T1 time request sent by client
Receive Timestamp T2 time request received at server
Transmit Timestamp T3 time reply sent by server
Destination Timestamp T4 time reply received at client
t 為服務(wù)器和客戶端之間的時(shí)間偏差；d 為兩者之間的往返時(shí)間
∵ T2=T1+t+d/2; T2-T1=t+d/2; T4=T3-t+d/2; T3-T4=t-d/2;
∴ d=（T4-T1）-（T3-T2）; t=（（T2-T1）+（T3-T4））/2
網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式
•網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式
•無(wú)線時(shí)鐘：服務(wù)器系統(tǒng)可以通過(guò)串口連接一個(gè)無(wú)線時(shí)鐘。無(wú)線時(shí)鐘接收GPS（衛(wèi)星定位系統(tǒng)）的衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)來(lái)決定當(dāng)前時(shí)間。無(wú)線時(shí)鐘是一個(gè)非常的時(shí)間源，但是需要花一定的費(fèi)用。
•時(shí)間服務(wù)器：還可以使用網(wǎng)絡(luò)中NTP時(shí)間服務(wù)器，通過(guò)這個(gè)服務(wù)器來(lái)同步網(wǎng)絡(luò)中的系統(tǒng)的時(shí)鐘。http://www.ruicheng-china.cn/列出了Internet上有效的一級(jí)時(shí)間服務(wù)器。
•局域網(wǎng)內(nèi)的同步：如果只是需要在本局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行系統(tǒng)間的時(shí)鐘同步，那么就可以使用局域網(wǎng)中任何一個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘。你需要選擇局域網(wǎng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘作“的”的時(shí)間源，然后其它的節(jié)點(diǎn)就只需要與這個(gè)時(shí)間源進(jìn)行時(shí)間同步即可。使用這種方式，所有的節(jié)點(diǎn)都會(huì)使用一個(gè)公共的系統(tǒng)時(shí)鐘，但是不需要和局域網(wǎng)外的系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)鐘同步。如果一個(gè)系統(tǒng)在一個(gè)局域網(wǎng)的內(nèi)部，同時(shí)又不能使用無(wú)線時(shí)鐘，這種方式是的選擇。
•注：網(wǎng)絡(luò)中心的一級(jí)服務(wù)器從GPS獲得時(shí)間。
•網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)的工作模式
•Sever/Client mode：用戶向一個(gè)多幾個(gè)服務(wù)器提出服務(wù)請(qǐng)求，根據(jù)所交換的信息，從中選擇認(rèn)為zui準(zhǔn)確的時(shí)間，并調(diào)整本地的時(shí)鐘。
•Multicast/Broadcast mode：此種模式是適用于用在高速的LAN上。利用一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器在固定的周期向某個(gè)多播地址做廣播。
•Symmetric mode：二個(gè)以上的Server互相進(jìn)行時(shí)間消息的通訊，可以互相校正對(duì)方的時(shí)間，以維持整個(gè)subnet的時(shí)間一致性。
•注：對(duì)校園網(wǎng)用戶采用服務(wù)器/客戶端模式的時(shí)間服務(wù)。
•保持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步的機(jī)制
•ntpdate命令：此命令被用來(lái)立即同步客戶端和服務(wù)器的時(shí)間。這是同步客戶端和服務(wù)器的時(shí)間的zui快方式。系統(tǒng)每次啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)使用這個(gè)命令，用來(lái)確?？蛻舳撕头?wù)器的時(shí)間的同步。這個(gè)命令通常一個(gè)NTP服務(wù)器作為一個(gè)參數(shù)，客戶端的時(shí)鐘被設(shè)置為和服務(wù)器的時(shí)間匹配。當(dāng)這個(gè)命令使用多個(gè)NTP服務(wù)器作為參數(shù)時(shí)，客戶端會(huì)使用zui低級(jí)的NTP服務(wù)器。如果級(jí)別相等，客戶端會(huì)使用加權(quán)平均數(shù)。
•ntpd守護(hù)進(jìn)程：此進(jìn)程在后臺(tái)持續(xù)運(yùn)行，并且會(huì)定時(shí)校驗(yàn)客戶端的時(shí)鐘和NTP服務(wù)器的時(shí)間。xntpd守護(hù)進(jìn)程通常是在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候啟動(dòng)。因?yàn)榭蛻舳说臅r(shí)鐘可能產(chǎn)生漂移，以致與實(shí)際的NTP時(shí)鐘有差異。xntpd守護(hù)進(jìn)程會(huì)周期性地發(fā)送一個(gè)NTP服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，并且與客戶端的時(shí)鐘對(duì)比，在必要的時(shí)候修正客戶端的時(shí)間，同時(shí)將時(shí)間差存到名為/etc/ntp.drift文件。默認(rèn)的xntpd時(shí)間檢查的間隔為64秒，在*次檢查的時(shí)候，客戶端的時(shí)鐘和NTP服務(wù)器上的時(shí)鐘的差異會(huì)被記錄下來(lái)，同時(shí)依靠這個(gè)時(shí)間差異來(lái)計(jì)劃下一次檢查。如果這個(gè)時(shí)間差異很大，下一次的時(shí)間檢查會(huì)很快發(fā)生。如果這個(gè)差異很小，下一次的檢查到來(lái)的時(shí)間會(huì)相應(yīng)的延長(zhǎng)。這樣就避免每次都去查詢網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間服務(wù)器，從而可以減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。查詢NTP服務(wù)器的次數(shù)會(huì)慢慢變少。直到達(dá)到NTP請(qǐng)求的zui小值。
•注：在命令行方式下，可以采用"ntpd -q"或者"ntpdate [-b] time.edu.cn"進(jìn)行對(duì)時(shí)。使用ntpd進(jìn)行時(shí)間同步時(shí)，應(yīng)事先配置好ntp.conf文件。