京准电子分享：NTP(网络时间同步服务)原理与实现

京准电子分享：NTP(网络时间同步服务)原理与实现

京准电子分享：NTP(网络时间同步服务)原理与实现

一、NTP协议

NTP(Network Time Protocol, 网络时间协议)是基于UDP的一种用于计算机时间同步的应用层协议，NTP使用协调世界时(UTC)以极高的精度同步计算机时钟时间，例如在局域网(LAN)中低至1毫秒，在互联网上则在数十毫秒内。

二、NTP工作原理

NTP通过原子钟、天文台、卫星或者互联网上获取准确的时间来源，并通过不同的等级对服务器进行分层来同步时间。按照离外部UTC时间源的远近，NTP将服务器归入不同的层(Stratum)中，最顶层为有外部UTC接入的Stratum-1，而Stratum-2就会从Stratum-1获取时间，以此类推，最大层数为15层。因此，层数越大时间准确度相对越低，层数16表示未同步。

系统时钟的同步流程如下：

1、NTP客户端在T1时刻发送一个NTP请求报文给NTP服务器，该请求报文携带离开NTP客户端时的时间戳T1。

2、NTP请求报文到达NTP服务器，此时NTP服务器的时刻为T2。

3、NTP服务器处理之后，于T3时刻发出NTP应答报文。该应答报文中携带离开NTP客户端时的时间戳T1、到达NTP服务器时的时间戳T2、离开NTP服务器时的时间戳T3。

4、NTP客户端在T4时刻接收到该应答报文。

通过上面的NTP报文交互，NTP客户端获得4个时间参数，分别为T1、T2、T3、T4。由于NTP客户端和NTP服务器的时钟完全精确，我们可以通过以下公式计算出NTP客户端与NTP服务器之间的时间差，也就是NTP客户端需要调整的时间。

首先计算NTP报文从NTP客户端发送到NTP服务器所需要的时间Delay，Delay = [ ( T4 - T1 ) - ( T3 - T2 ) ] / 2

以T4时刻为例，在这个时刻点，NTP服务器发送过来的报文被NTP客户端接收到时，服务器的时刻已经为T3 + Delay。那么时间差Offset可由以下公式进行计算：T4 + Offset = T3 + Delay

公式整理之后，Offset = T3 + Delay - T4 = T3 + [ ( T4 - T1 ) - ( T3 - T2 ) ] / 2 - T4 = [ ( T2- T1 ) + ( T3 - T4 ) ] / 2。

NTP客户端根据计算得到Offset来调整自己的时钟，实现与NTP服务器的时钟同步。

三、配置实现方法

ntpd的配置文件为/etc/ntp.conf，其中restrict用于设置访问权限，server用来设置上层时间服务器。

• restrict设置语法为restrict IP地址 mask 子网掩码 parameter ，用于给指定的客户端访问本服务器的权限。参数主要有：

• server设置语法为server [IP] [parameter]，参数主要有：

• IP为127.127.1.0表示将本地时钟设置为时钟源，并用fudge 127.127.1.0 stratum 1-16设置本地时钟源的层次。