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NTPSNTP时钟协议原理

NTP--网络时钟同步协议概述NTP/SNTP简介NTP工作原理NTP报文格式NTP协议算法NTP工作形式NTP应用建议IEEE1588原理

概述 随着信息技术的快速开展，在许多要务实时性的应用场合，通信系统必须保证传输实时性确实定性、准确性、稳定性。网络时间协议(networktimeprotocol，NTP)由美国德拉瓦大学的DavidLMills教授于1985年提出，是用于设计使Internet上的计算机保持时间同步的一种通信协议。

概述 网络时间协议可以估算出数据包在Internet上的往返延迟，并可独立地估算计算机时钟偏向。在大多数的环境中，NTP可以提供l～50ms的可靠时间源。 在实际很多应用中，秒级的准确度就足够了。在这种情况下，简单网络时间协议(simplenetworktimeprotocol，SNTP)出现了，它通过简化原来的访问协议，在保证时间准确度的前提下，使得对网络时间的开发和应用变得容易。

NTP简介由RFC1305定义的时间同步协议在分布式时间效劳器和客户端之间进展时间同步NTP基于UDP报文传输，端口号为123采用分层的方法来定义时钟的准确度支持访问控制和MD5加密验证可以采用单播、组播或播送方式发送协议报文

NTP简介 简单网络时间协议〔SNTP〕由RFC1769文档定义。SNTP可以与NTP协议具有互操作性，即SNTP客户可以与NTP效劳器协同工作，同样NTP客户也可以接收SNTP效劳器发出的授时信息。 这是因为NTP和SNTP的数据包格式是一样的，计算客户时间、时间偏向以及包往返时延的算法也是一样的。因此NTP和SNTP实际上是无法分割的。

NTP简介 时钟层的概念： 时钟的层数决定了时钟的准确度，其取值范围为0～15。参考时钟的层数取值范围为0～15，准确度从0到15依次递减。层数为0的时钟处于子网特殊位置，是基准时间参考源，目前普遍采用GPS的UTC时间源。

NTP工作原理 NTP主要通过交换时间效劳器和客户端的时间戳，计算出客户端相对于效劳器的时延和偏向，从而实现时间的同步。 假设交换机A和交换机B通过以太网端口相连，B做为NTP效劳器。 同步之前A的时钟设定为10:00:00，B的时钟设定为11:00:00。 数据包在A和B之间单向传输所需要的时间为1秒。

NTP工作原理NTP工作原理图

NTP工作原理NTP工作原理图

NTP工作原理clientserverT1T2T3T4T1+tT3-td/2d/2时间序列图双向时延：d=〔T4-T1〕-〔T3-T2〕A相对B的时间差：offset=〔〔T2-T1〕+〔T3-T4〕〕/2假如往返的传输时间相等，根据四个时刻可以求得时钟偏向和传输时间

NTP报文格式StratPollLIModeVNNTPv3andv4RootDelayRootDispersionReferenceIdentifierReferenceTimestamp(64)OriginateTimestamp(64)ReceiveTimestamp(64)TransmitTimestamp(64)MessageHash(64or128)Seconds(32)Fraction(32)NTP时间戳(64bits)Authenticator字段可选，用来存放认证密钥或加密码Key/AlgorithmIdentifier(32)CryptosumAuthenticator(Optional)ExtensionField1(optional)ExtensionField2…(optional)NTPv4onlyPrecExtensionField(填充至32-bit)FieldLengthFieldTypeNTPv4ExtensionField最后一个扩展域〔field〕填充至64-bitauthenticationonly0258162432LI：闰秒标示器VN：版本号Mode：工作形式Stratum：时钟层Poll：测试间隔Prec：本地时钟精度RootDelay：根时延RootDispersion：根时误差ReferenceIdentifier：参考时钟标识

NTP协议算法时间滤波算法时间选择算法聚类算法时钟调节算法 这些算法并不是NTP协议的固有部分，但是NTP的实现却有赖于这些算法。

NTP工作形式 根据网络构造和交换机在以太网中的位置，交换机共有4种NTP工作形式进展时间同步。 1.效劳器/客户