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技術(shù)文章
網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議簡介
點擊次數(shù)：5480 發(fā)布時間：2011-4-14
NTP（Network Time Protocol）是由美國德拉瓦大學(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，還可獨立地估算計算機時鐘偏差，從而實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的高度計算機校時，它是設(shè)計用來在Internet上使不同的機器能維持相同時間的一種通訊協(xié)定。時間服務(wù)器（time server）是利用NTP的一種服務(wù)器，通過它可以使網(wǎng)絡(luò)中的機器維持時間同步。在大多數(shù)的地方，NTP可以提供1-50ms的可信賴性的同步時間源和網(wǎng)絡(luò)工作路徑。
網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（NTP）的詳細(xì)說明在RFC-1305[Mills 1992]中。RFC-1305對 NTP協(xié)議自動機在事件、狀態(tài)、轉(zhuǎn)變功能和行為方面給出了明確的說明。它以合適的算法以增強時鐘的準(zhǔn)確性，并且減輕多個由于同步源而產(chǎn)生的差錯，實現(xiàn)了準(zhǔn)確性低于毫秒的時間服務(wù)，以滿足目前因特網(wǎng)中路徑量測的需要。
NTP是一個跨越廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)的復(fù)雜的同步時間協(xié)議，它通常可獲得毫秒級的精度。RFC2030[Mills 1996]描述了SNTP（Simple Network Time Protocol），目的是為了那些不需要完整NTP實現(xiàn)復(fù)雜性的主機，它是NTP的一個子集。通常讓局域網(wǎng)上的若干臺主機通過因特網(wǎng)與其他的NTP主機同步時鐘，接著再向局域網(wǎng)內(nèi)其他客戶端提供時間同步服務(wù)。
注：清華大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心的服務(wù)器采用NTP協(xié)議，所以同時支持NTP和SNTP客戶端的時間同步請求。 有關(guān)NTP更詳細(xì)的資料，請訪問David L. Mills的主頁。
網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)的層狀結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)延時與時鐘偏差的測量
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間偏差；d 為兩者之間的往返時間
∵ 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)時間服務(wù)的實現(xiàn)方式
•網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)的實現(xiàn)方式
•無線時鐘：服務(wù)器系統(tǒng)可以通過串口連接一個無線時鐘。無線時鐘接收GPS（衛(wèi)星定位系統(tǒng)）的衛(wèi)星發(fā)射的信號來決定當(dāng)前時間。無線時鐘是一個非常的時間源，但是需要花一定的費用。
•時間服務(wù)器：還可以使用網(wǎng)絡(luò)中NTP時間服務(wù)器，通過這個服務(wù)器來同步網(wǎng)絡(luò)中的系統(tǒng)的時鐘。http://www.ruicheng-china.cn/列出了Internet上有效的一級時間服務(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)間的時鐘同步，那么就可以使用局域網(wǎng)中任何一個系統(tǒng)的時鐘。你需要選擇局域網(wǎng)中的一個節(jié)點的時鐘作“的”的時間源，然后其它的節(jié)點就只需要與這個時間源進(jìn)行時間同步即可。使用這種方式，所有的節(jié)點都會使用一個公共的系統(tǒng)時鐘，但是不需要和局域網(wǎng)外的系統(tǒng)進(jìn)行時鐘同步。如果一個系統(tǒng)在一個局域網(wǎng)的內(nèi)部，同時又不能使用無線時鐘，這種方式是的選擇。
•注：網(wǎng)絡(luò)中心的一級服務(wù)器從GPS獲得時間。
•網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)的工作模式
•Sever/Client mode：用戶向一個多幾個服務(wù)器提出服務(wù)請求，根據(jù)所交換的信息，從中選擇認(rèn)為zui準(zhǔn)確的時間，并調(diào)整本地的時鐘。
•Multicast/Broadcast mode：此種模式是適用于用在高速的LAN上。利用一個或多個服務(wù)器在固定的周期向某個多播地址做廣播。
•Symmetric mode：二個以上的Server互相進(jìn)行時間消息的通訊，可以互相校正對方的時間，以維持整個subnet的時間一致性。
•注：對校園網(wǎng)用戶采用服務(wù)器/客戶端模式的時間服務(wù)。
•保持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點時間同步的機制
•ntpdate命令：此命令被用來立即同步客戶端和服務(wù)器的時間。這是同步客戶端和服務(wù)器的時間的zui快方式。系統(tǒng)每次啟動的時候會使用這個命令，用來確保客戶端和服務(wù)器的時間的同步。這個命令通常一個NTP服務(wù)器作為一個參數(shù)，客戶端的時鐘被設(shè)置為和服務(wù)器的時間匹配。當(dāng)這個命令使用多個NTP服務(wù)器作為參數(shù)時，客戶端會使用zui低級的NTP服務(wù)器。如果級別相等，客戶端會使用加權(quán)平均數(shù)。
•ntpd守護(hù)進(jìn)程：此進(jìn)程在后臺持續(xù)運行，并且會定時校驗客戶端的時鐘和NTP服務(wù)器的時間。xntpd守護(hù)進(jìn)程通常是在系統(tǒng)啟動的時候啟動。因為客戶端的時鐘可能產(chǎn)生漂移，以致與實際的NTP時鐘有差異。xntpd守護(hù)進(jìn)程會周期性地發(fā)送一個NTP服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)請求，并且與客戶端的時鐘對比，在必要的時候修正客戶端的時間，同時將時間差存到名為/etc/ntp.drift文件。默認(rèn)的xntpd時間檢查的間隔為64秒，在*次檢查的時候，客戶端的時鐘和NTP服務(wù)器上的時鐘的差異會被記錄下來，同時依靠這個時間差異來計劃下一次檢查。如果這個時間差異很大，下一次的時間檢查會很快發(fā)生。如果這個差異很小，下一次的檢查到來的時間會相應(yīng)的延長。這樣就避免每次都去查詢網(wǎng)絡(luò)中的時間服務(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)會慢慢變少。直到達(dá)到NTP請求的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)行對時。使用ntpd進(jìn)行時間同步時，應(yīng)事先配置好ntp.conf文件。