技术交流：岳峰 15901092122

NTP在计算机网络时间同步的应用

摘  要：在互联网环境中，确保计算机系统时间的精确性、可靠性具有非常重要的意义和应用价值。本文分析了基于NTP时钟同步系统的原理、通信模式和算法，同时介绍了NTP在网络中的应用。

引言：网络时间同步协议ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｔｉｍｅ　Ｐｒｏｔｏｃｏ１），是目前国际互联网通用的时间服务协议，它可以轻松地将用户的计算机时间同步到标准时间上。ＮＴＰ协议和算法已经发展了２０多年，其版本也逐步发展到ＮＴＰ第４版，它可以兼容Unix，VMS和WINDOWS等多种操作系统。NTP时间同步精度在局域网上可以达到毫秒级，在全球互联网上也可以达到几十毫秒。如果操作系统可以支持精确时间信号输入的话，用秒脉冲（１ｐｐｓ信号）同步计算机时钟，计算机最好可以得到微秒级的精度。

1、互联网环境中的时间同步要求

在互联网上，一般的计算机和互联设备在时间稳定度方面的设计没有明确的指标要求。由于温度变化、电磁干扰、振荡器老化和生产调试等原因，时钟的振荡频率和标准频率之间存在一些误差。按误差的来源、现象和结果可以分为固有的、外来的、短期的或者长期的，以及随机的或者固定的等。这些误差初看来似乎微不足道，而在长期积累后会产生相当大的影响。假设一台设备采用了精确度相当高的时钟，设其精确度为０．００１％，那么它在１Ｓ中产生的偏差只是ｌ０微秒，ｌｄ产生的时间偏差接近１Ｓ，而运行１A误差将大于５ｍｉｎ。必须指出，一般互联网设备的时钟精确度远低于这个指标。设备的时间校准往往取决于使用者的习惯，手段常为参照自选的标准进行手工设定。

在互联网上进行时间同步具有重要意义。互联网起源于军事用途明显的ＡＲＰＡ网。在军事应用领域，时间从来就是一个非常重要的考虑因素。对于互联网的时间同步和NTP的研究，就是在美国国防部资助下启动和进行的。随着互联网发展和延伸到社会的各个方面，在其他的领域对时问同步也提出了多种要求，例如各种实时的网上交易、制造过程控制、通信网络的时间配置、网络安全性设计、分布性的网络计算和处理、交通航班航路管理以及数据库文件管理和呼叫记录等多种涉及时间戳的应用，都需要精确、可靠和公认的时间。在计算机网络的发展过程中产生了一些比较简单的与时间有关的应用和服务。它们通过时间标记的通信使网络设计的时间向统一的参考源看齐靠拢，在所覆盖的网络范围上得到一致同步，确保获得精确可靠的时间，这包括了ＴＣＰ／ＩＰ中ＩＣＭＰ的时间标记、Ｄｉｇｉｔａｌ公司的ＤＴＳ服务等，这些应用为ＮＴＰ提供了理论借鉴和应用经验。

2、NTP的工作原理

图１是一个ＮＴＰ传输模型，其中：

T1：客户方发送查询请求时间（以客户方时间系统为参照）

T2: 服务器收到查询请求时间（以服务器时间系统为参照）

T3: 服务器回复时间信息包时间（以服务器时间系统为参照）

T4: 客户方收到时间信息包时间（以客户方时间系统为参照）