高速网络测量系统时钟同步的研究与分析

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1、1高速网络测量系统时钟同步的研究与分析林容容，丁伟，程光（东南大学计算机科学与工程系南京210096）摘要:在监测网络流量行为中，时钟同步是提供准确的网络测度测量值的前提保证。单向延迟等网络性能测度至少需要毫秒级的同步精度。然而，在高速、大规模、分布式的网络环境下，高速的网络流量影响了系统的时钟响应信号，使得原本是线性模型的相对时钟偏移模型受到影响。这一影响使得即便使用NTP或者GPS，都无法很好地解决时钟同步问题。本文以一个分布式的抽样测量监测系统PERME和CERNET地区网主干为依托，详细分析和讨论了高速IP网络中的时钟偏移问题。通过大量真实的实验数据对

2、高速网络中的时钟同步问题进行了研究和分析。同时，对如何解决实验中出现的模型非线性的问题指出了自己的见解。关键字：时钟同步；时钟偏移；高速网络；线性模型中图分类号：TP393.1文献标识码：A文章编号：0401556ClockSynchronizationExperimentandResearchinHigh-SpeedNetworkLINRong-rong,DINGwei,CHENGguang（DepartmentofComputerScience&Engineering,SoutheastUniversity,Nanjing,JiangsuProvince2

3、10096,China）Abstract:Whilemonitoringthenetworktrafficbehavior,clocksynchronizationistheguaranteetoprovidetheaccuratemeasurementofnetworkmetrics.However,inhigh-speed,large-scale,distributednetworkenvironment,thehigh-speedtraffichinderstheclocksinglefromdulyresponse.Asaresult,thenorma

4、llinearmodelofrelativeclockoffsethasbeenchanged,whichcauseevenNTPorGPScannotresolvetheclocksynchronizationproblem.BasedonadistributedsamplemeasureandmonitorsystemPERMEaswellasthebackboneofCERNET,clockoffsetprobleminhigh-speednetworkhasbeendiscussed.Throughlargenumberofrealexperiment

5、s,clocksynchronizationproblemhasbeenresearchedandanalyzed.Meanwhile,thepaperhasgivenitsownopinionofthathowtosettlethenon-linearmodelproblem.Keywords:ClockSynchronization;Clock'sOffset;High-SpeedNetwork;LinearModel每天的误差可达数秒，经过一段时间的累积就会出1现较大的误差。随着分步式计算和网络技术的发展，1引言不准确的计算机时钟对于网络结构以及其中应用

6、程序的安全性会产生较大的影响，尤其是那些对时钟计算机时钟一般以振荡电路或石英钟为基础，是否同步比较敏感的网络指令或应用程序。在一个网络中，解决系统之间的时钟同步不可1收稿日期：2004-09-DD；修回日期：2004-MM-DD能完全依靠系统管理员手工使用date命令来调节各基金项目：国家973项目(No.2003CB314803)个系统的时钟，而是通过网络时间协议NTP[1]。随着网络技术的不断发展，Internet网络环境下路由器给ICMP协议的优先性较低），但考虑ping的网络端至端SLA监测分析中，许多度量参数的准工具及ICMP协议实现的普遍性，利用p

7、ing工具测确性对时钟同步精确度的要求变得更高了，如单向量Internet网的性能，尤其在测量端到端性能的时延迟[4]的测量等。但由于不同主机的时钟振荡频率候，是最普遍的做法。故本设计选用ping工具作为不一，即使采用NTP同步协议，在同步一段时间后测量工具。都又会产生不同步。测试实验发现5分钟内两台主图1给出了两机器间时戳报文的测量体系图。机之间的不同步大约为30毫秒，而在对单向延迟的时戳报文测量中，需要毫秒级的同步精度。因而必须对时钟的偏移进行修正。许多研究者对网络时钟同步问题展开了研究。分段线性最小法将测得的时钟偏移分为若干段，然后统计其变化情况，其同步

8、结果很不理想。Paxson提出了一种对