基于ntp协议的统一授时间系统的设计与实现

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1、基于NTP协议的统一授时间系统的设计与实现摘要：目前有成百上千种气象资料在全国气象网络系统中传输，其中有多种资料需要进行时效考核。为了提高资料传输的时效性和可用性，中国气象局在气象网络系统中建立了时间同步系统。该系统使用NTP协议，采用服务器/客户端的方式，为各业务系统提供统一的时钟源，确保了各系统内时间的一致性和准确性。关键词：NTP协议；服务器/客户端；时钟源中图分类号：TP391文献标识码.•A文章编号:1009-3044(2015)09-0076-02中国气象局统一授时服务建立的目的在于保持运行在中国气象局骨干网络上和全国宽带网络上的设备及应用

2、时间精确和统一。随着中国气象局网络建设及应用的发展，在中国气象局数据及通讯网络上承载的业务量越来越大，部署在宽带网络上的网络设备和应用服务器的数量也越来有多。中国气象局网络应用延伸到省、地市及县站。在这样一个大型的网络里保持网络设备和应用服务器时间的同步和精确极其重要。中国气象局统一授时系统的授时范围包括中国气基于NTP协议的统一授时间系统的设计与实现摘要：目前有成百上千种气象资料在全国气象网络系统中传输，其中有多种资料需要进行时效考核。为了提高资料传输的时效性和可用性，中国气象局在气象网络系统中建立了时间同步系统。该系统使用NTP协议，采用服务器/客

3、户端的方式，为各业务系统提供统一的时钟源，确保了各系统内时间的一致性和准确性。关键词：NTP协议；服务器/客户端；时钟源中图分类号：TP391文献标识码.•A文章编号:1009-3044(2015)09-0076-02中国气象局统一授时服务建立的目的在于保持运行在中国气象局骨干网络上和全国宽带网络上的设备及应用时间精确和统一。随着中国气象局网络建设及应用的发展，在中国气象局数据及通讯网络上承载的业务量越来越大，部署在宽带网络上的网络设备和应用服务器的数量也越来有多。中国气象局网络应用延伸到省、地市及县站。在这样一个大型的网络里保持网络设备和应用服务器时

4、间的同步和精确极其重要。中国气象局统一授时系统的授时范围包括中国气象骨干网络和全国宽带通信网络。只要网络可达，就可以接受中国气象局统一授时服务的授时。(网络设备、服务器、应用、安防设备等)1NTP协议介绍1.1NTP协议RFC(RequestForComments)1305定义了时间同步协议NTP(NetworkTimeProtocol,网络时间协议)，此协议用于在客户端和时间同步服务器之间进行时间同步。NTP使用很小的通信带宽和资源开销。NTP使用的协议为UDP，端口号为123。NTP数据包的净长度为72个字节(V4);在IP层分别为84个字节(V4

5、)。NTP协议使用了比较复杂的算法，以达到高度精准性的目的，但是在实际很多应用中，秒级的精确度就足够了，在这种背景下，产生了SNTP(SimpleNetworkTimeProtocol)协议，即简单网络时间协议。SNTP协议简化原来的访问控制以及服务器迁移等方面的内容，在保证时间精确度的前提下，SNTP保持了与NTP协议具有互操作性(兼容性)。1.2NTP工作过程和方式1.2.1NTP的工作过程NTP在客户机与服务器之间进行通信。每次通信过程共计发送两个数据包。首先客户机会向服务器发送一个数据包提出通信请求，当服务器接收到请求数据包后，回送一个数据包作

6、为应答。时间戳被写入两个数据包。NTP根据时间戳来确定时间差和网络延迟，完成校准。1.2.1ntp基本原理时钟同步工作过程：1)DeviceA(客户端)发送一个NTP报文给DeviceB(服务器)，该报文带有时间戳，记录它离开客户端时的时间，该时间戳的记录为10:00:00am(T1)。2)NTP报文到达服务器，服务器加上自己记录的时间戳，该时间戳的记录为11:00:01am(T2)。3)NTP报文离开服务器，服务器将加上自己记录的时间戳，该时间戳的记录为11:00:02am(T3)。4)当客户端接收到该回应报文时，客户端的本地时间的记录为10:00:

7、03am(T4)。至此，客户端就拥有了足够的数据来计算出两个参数：NTP报文的往返时延Delay=(T4-T1)-(T3-T2)。客户端相对服务器的时间差offset=((T2-T1)+(T3-T4))/2。这样，客户端就能够使用这些信息调整自己的时钟，达到与服务器时钟同步。1.2.1NTP工作方式1）客户机和服务器点对点方式。2）服务器对多个客户机的广播/多播方式。点对点方式，精度较高;广播/多播方式下，精度相对较低。2中国气象局统一授时服务（全国气象宽带网NTP系统）2.1国家级授时系统建设国家气象信息中心在国家级配置了2台硬件时钟服务器，作为整个

8、中国气象局网络统一授时系统的主时钟源，在中国气象局骨干网络上部署2台NTP服务器为局大院直属单