NTP概念详解
2009-09-04 15:16:09
 标签:NTP    [推送到技术圈]

Network Time Protocol(NTP)是用来使计算机时间同步化的一种协议,它可以使计算机对其服务器或时钟源(如石英钟,GPS等等)做同步化,它可以提供高精准度的时间校正(LAN上与标准间差小于1毫秒,WAN上几十毫秒),且可介由加密确认的方式来防止恶毒的协议***。
NTP如何工作
NTP提供准确时间,首先要有准确的时间来源,这一时间应该是国际标准时间UTC。 NTP获得UTC的时间来源可以是原子钟、天文台、卫星,也可以从Internet上获取。这样就有了准确而可靠的时间源。时间按NTP服务器的等级传播。按照离外部UTC 源的远近将所有服务器归入不同的Stratun(层)中。Stratum-1在顶层,有外部UTC接入,而Stratum-2则从Stratum-1获取时间,Stratum-3从Stratum-2获取时间,以此类推,但Stratum层的总数限制在15以内。所有这些服务器在逻辑上形成阶梯式的架构相互连接,而Stratum-1的时间服务器是整个系统的基础。
计算机主机一般同多个时间服务器连接, 利用统计学的算法过滤来自不同服务器的时间,以选择最佳的路径和来源来校正主机时间。即使主机在长时间无法与某一时间服务器相联系的情况下,NTP服务依然有效运转。
为防止对时间服务器的恶意破坏,NTP使用了识别(Authentication)机制,检查来对时的信息是否是真正来自所宣称的服务器并检查资料的返回路径,以提供对抗干扰的保护机制。
网络校时协议(NTP)的实现
时间服务器可以利用以下三种方式与其他服务器对时:
broadcast/multicast
client/server
symmetric
broadcast/multicast方式主要适用于局域网的环境,时间服务器周期性的以广播的方式,将时间信息传送给其他网路中的时间服务器,其时间仅会有少许的延迟,而且配置非常的简单。但是此方式的精确度并不高,对时间精确度要求不是很高的情况下可以采用。
symmetric的方式得一台服务器可以从远端时间服务器获取时钟,如果需要也可提供时间信息给远端的时间服务器。此一方式适用于配置冗余的时间服务器,可以提供更高的精确度给主机。
client/server方式与symmetric方式比较相似,只是不提供给其他时间服务器时间信息,此方式适用于一台时间服务器接收上层时间服务器的时间信息,并提供时间信息给下层的用户。
上述三种方式,时间信息的传输都使用UDP协议。每一个时间包内包含最近一次的事件的时间信息、包括上次事件的发送与接收时间、传递现在事件的当地时间、及此包的接收时间。在收到上述包后即可计算出时间的偏差量与传递资料的时间延迟。时间服务器利用一个过滤演算法,及先前八个校时资料计算出时间参考值,判断后续校时包的精确性,一个相对较高的离散程度,表示一个对时资料的可信度比较低。仅从一个时间服务器获得校时信息,不能校正通讯过程所造成的时间偏差,而同时与许多时间服务器通信校时,就可利用过滤算法找出相对较可靠的时间来源,然后采用它的时间来校时

协议结构
LI:跳跃指示器,警告在当月最后一天的最终时刻插入的迫近闺秒(闺秒)。
VN:版本号。
Mode:模式。该字段包括以下值:0-预留;1-对称行为;3-客户机;4-服务器;5-广播;6-NTP 控制信息
Stratum:对本地时钟级别的整体识别。
Poll:有符号整数表示连续信息间的最大间隔。
Precision:有符号整数表示本地时钟精确度。
Root Delay:有符号固定点序号表示主要参考源的总延迟,很短时间内的位15到16间的分段点。
Root Dispersion:无符号固定点序号表示相对于主要参考源的正常差错,很短时间内的位15到16间的分段点。
Reference Identifier:识别特殊参考源。
Originate Timestamp:这是向服务器请求分离客户机的时间,采用64位时标(Timestamp)格式。
Receive Timestamp:这是向服务器请求到达客户机的时间,采用64位时标(Timestamp)格式。
Transmit Timestamp:这是向客户机答复分离服务器的时间,采用64位时标(Timestamp)格式。
Authenticator(Optional):当实现了 NTP 认证模式,主要标识符和信息数字域就包括已定义的信息认证代码(MAC)信息。