校园网内时间同步技术研究与应用

《校园网内时间同步技术研究与应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、校园网内时间同步技术研究与应用2005年8月30日刘京杰秦华摘要：随着网络的飞速发展，设备的日益增多，许多网络应用和网络安全对时间同步问题提出了迫切需求。因此基于NTP的时间同步解决方案成为解决这些问题的合理选择。本文介绍了时间同步技术中的NTP协议的原理、工作模式和体系结构，并结合校园网的实际网络结构讨论了NTP在校园网中的应用。关键字：时间同步，网络时间协议Abstract:Withthefastgrowthanddevelopmentofcomputernetworks,thereisanurge

2、ntdemandforsynchronizedtimeinmanyapplicationsystems,soitisareasonablesolutiontofoundaNTP-basedtimeservicesystem.ThispaperpresentstheprincipleandworkingmodelofNTPprotocol,anddiscussestheapplicationofNTPcombiningthearchitectureofcampusnetwork.Keywords:time

3、synchronization，NTP1、引言：随着网络的普及，许多单位都建了自己的园区网，使用的网络设备和服务器日益增多。这些设备都有自己的时钟，而且是可以调节的。但是无法保证网络中的所有设备和主机的时间是同步的，因为这些时钟每天会产生数秒、甚至数分钟的误差。经过长期运行，时间差会越来越大，这种偏差在单机中影响不太大，但在网络环境下的应用中可能会引发意想不到的问题。如在分布式计算环境中，由于每个主机时间不一致，会造成同一操作在不同主机的记录时间不一致，将导致服务无法正常地进行。随着各种网络应用的不断发

4、展，对时间的要求也越来越高，否则会引发许多的问题。2、时间同步概述将网络环境中的各种设备或主机的时间信息(年月日时分秒)基于UTC（UniversalTimeCoordinated）时间偏差限定在足够小的范围内（如100ms），这种同步过程叫做时间同步[1]。目前，有两种重要的时间同步技术，即网络时间协议(NetworkTimeProtocol，NTP)协议和直接连接时间传输技术。其中直接连接时间传输技术，需要所有客户端直接连接到标准时间源。NTP适用于网络环境下，可以在一个无序的网络环境下提供精确和健

5、壮的时间服务。这里我们只讨论基于NTP原理的时间同步技术和应用。3、NTP工作原理和应用3．1、NTP协议概述NTP最早由美国Delaware大学的教授设计实现的，由时间协议、ICMP时间戳消息及IP时间戳选项发展而来[2]。NTP用于将计算机客户或服务器的时间同步到另一服务器或参考时钟源。它使用UTC作为时间标准，是基于无连接的IP协议和UDP协议的应用层协议，使用层次式时间分布模型，所能取得的准确度依赖于本地时钟硬件的精确度和对设备及进程延迟的严格控制。在配置时，NTP可以利用冗余服务器和多条网络路

6、径来获得时间的高准确性和高可靠性。实际应用中，又有确保秒级精度的简单的网络时间协议(SimpleNetworkTimeProtocol，SNTP)。图1是一个UDP分组中的NTP信息。其中，LI是润秒插入或删除指示；VN是NTP协议版本号；Mode、Stratum和Precision分别代表工作模式、时钟级别和本地钟精度。Poll是当前发送NTP消息的时间间隔的期望值。RootDelay表示主要参考源的总延迟。RootDispersion表示相对于主要参考源的正常差错。SynchronizingDist

7、ance和SynchronizingDispersion是当前往返延迟和相对于PRS的误差范围。ReferenceTimestamp代表当前时钟参考源的种类和最近一次更新时间，为管理目的而设立。后面三个字段分别代表三个时间戳：OriginateTimestamp发送方最后接触包的时间，ReceiveTimestamp接收方收到包的时间，TransmitTimestamp接收方发送echoreply时最后接触包的时间。Authenticator是密匙指示标志和加密的校验盒。图1：UDP分组中的NTP信息[

8、4]3．2、NTP的工作原理影响NTP协议精确度最关键的原因在于由网络延迟的随机性而引起的时钟延迟计算的不准确。由于延迟不准确，所以无法依靠从时间服务器到客户机的单边传输来传递精确的时间信息。为了解决这个问题，在NTP协议中使用时间服务器和客户机之间的双向信息交换和时间戳（timestamp）的概念。图2显示了用这种方法确定延迟和偏移的基本原理。如图所示，Ti，Ti-1，Ｔi-2，Ｔi-3为A、B主机之间最近的4个时间戳的值。假设：a=Ｔi