NTP协议详解.pdf

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1、关于本章介绍了NTP的概念、原理及华为的实现和应用。3.1NTP协议概述介绍NTP协议的基本概念。3.2NTP协议原理介绍NTP协议的实现原理。3.3NTP的应用介绍NTP协议在实际中的应用。3.4参考资料清单介绍本文档所用到的参考资料。3.1NTP协议概述介绍NTP协议的基本概念。3.1.1NTP简介3.1.2NTP协议的基本概念3.1.1NTP简介NTP的引入NTP是从时间协议（TimeProtocol）和ICMP时间戳报文（ICMPTimeStampMessage）演变而来，在准确性和健壮性方面进行了特殊的设计，理论上精度可达十亿分之一秒。NTP协议应用于分布式

2、时间服务器和客户端之间，实现客户端和服务器的时间同步，从而使网络内所有设备的时钟基本保持一致。服务器和客户端的概念是相对而言的，提供时间标准的设备称为时间服务器，接收时间同步的设备称为客户端。NTP协议包含如下信息：本地时钟和时间服务器的特征估计本地时钟和时间服务器的误差的方法NTP协议实现过程中用到的时钟过滤、时钟选择等算法。说明当网络内存在多台时间服务器时，可以通过选择算法综合各时间服务器的层数和时间偏移量等，来提高本地时钟的准确性。NTP协议是基于UDP进行传输的，使用端口号为123。NTP中没有提供对等体确定或有效回路管理的机制，数据的完整性通过IP和UDP的

3、校验和来保证。重发检测由处理报文算法实现。NTP的优势采用分层（Stratum）的方法来定义时钟的准确性，可以迅速同步网络中各台设备的时间。支持访问控制和MD5验证。支持采用单播、组播或广播方式发送协议报文。NTP的实现NTP实现过程如图1所示。ME60A和ME60B通过广域网相连，它们都有自己独立的系统时钟，通过NTP实现系统时钟自动同步。作如下假设：在ME60A和ME60B的系统时钟同步之前，ME60A的时钟设定为10:00:00am，ME60B的时钟设定为11:00:00am。ME60B作为NTP时间服务器，ME60A的时钟与ME60B的时钟同步。数据包在ME6

4、0A和ME60B之间单向传输需要1秒。ME60A和ME60B处理NTP数据包的时间都是1秒。图1NTP实现图系统时钟同步的工作过程如下：1.ME60A发送一个NTP报文给ME60B，该报文中带有它离开ME60A时的时间戳10:00:00am（T1）。2.此NTP报文到达ME60B时，ME60B加上到达时间戳11:00:01am（T2）。3.此NTP报文离开ME60B时，ME60B再加上离开时间戳11:00:02am（T3）。4.ME60A接收到该响应报文时，加上新的时间戳10:00:03am（T4）。至此，ME60A拥有足够信息来计算以下两个重要参数：NTP消息来回一

5、个周期的时延：Delay=（T4-T1）-（T3-T2）。ME60A相对ME60B的时间差：Offset=（（T2-T1）+（T3-T4））/2。ME60A根据这些信息来设定自己的时钟，实现与ME60B的时钟同步。说明以上是NTP工作原理的简略描述，在RFC1305中，NTP使用复杂的算法来确保时钟同步的精确性。3.1.2NTP协议的基本概念时间戳NTP时间戳由64位无符号定点数表示，这个定点数是一个相对于1900年1月1日0点的秒数，整数部分位于前32位，小数部分位于后32位。OriginateTimestamp(peer.xmt,pkt.xmt)：表示NTP报文离

6、开发送端时的当地时间（如T1），时间戳格式。ReceiveTimestamp(peer.rec,pkt.rec)：表示NTP报文到达远端对等体时的当地时间（如T2），时间戳格式。当远端对等体不可达时，该值被置为0。TransmitTimestamp(peer.org,pkt.org)：表示远端对等体返回NTP报文时的当地时间（如T3），时间戳格式。当对等体不可达时，该值被置为0。ReferenceTimestamp(sys.reftime,peer.reftime,pkt.reftime)：表示NTP报文回到发送端时的当地时间（如T4），时间戳格式。如果本地时钟从未被

7、同步过，值为0。时钟偏移量时钟偏移量是本地时钟与参考时钟之间的时间差。在数值上等于将本地时钟调节到与所选参考时钟一致所要调节的量。往返延迟往返延迟是客户端收回NTP报文的时刻，与发出该NTP报文的时刻之间的时间差。它规定了本地时钟在指定时间内将一条信息发送到参考时钟的能力。离差离差是本地时钟相对于参考时钟的最大误差。层数层数是对始终同步情况的一个分级标准，代表了一个时钟的精确度，取值范围1～16，数值越小，精确度越高。1表示时钟准确度最高，16表示未同步。时钟过滤时钟过滤针对本地时钟的同一个对等体，用来从这个给定的对等体选择最好的时间样本。时钟选择时