一、NTP的基本概念

NTP（Network Time Protocol）是一種用于在分布式網(wǎng)絡中的不同設備之間保持精確時間同步的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。

它允許一臺機器與其他機器或權威的時間源建立聯(lián)系，并根據(jù)這些聯(lián)系來調整自己的時間，以確保整個網(wǎng)絡中的所有設備共享一致的時間基準。

NTP通過精確測量時間偏差、補償網(wǎng)絡延遲以及調整本地時鐘頻率來維持準確性，并提供了多種安全特性來保護時間同步過程不受干擾。

二、采用NTP的目的

采用NTP（Network Time Protocol）的主要目的是對網(wǎng)絡內所有具有時鐘的設備完成時間同步。如果沒有時間同步，各個設備之間可能存在時間差，這會導致一系列問題，包括但不限于：

1. 事務一致性問題：在分布式系統(tǒng)中，如果時間不一致，可能會導致并發(fā)控制失敗、事務完整性破壞等問題。

2. 安全性和審計問題：在安全性和審計記錄中，準確的時間戳對于追蹤事件順序至關重要。

3. 系統(tǒng)協(xié)調問題：多臺計算機需要協(xié)同工作時，如果時間不一致，可能會影響到系統(tǒng)的正常運行。

4. 數(shù)據(jù)分析問題：在大數(shù)據(jù)分析、日志記錄和事件關聯(lián)等場景下，準確的時間戳對于正確分析結果至關重要。

通過使用NTP，網(wǎng)絡設備可以按照統(tǒng)一的時間基準進行操作，這對于保持網(wǎng)絡服務的穩(wěn)定性和提供基于時間的服務（如日志記錄、交易處理等）至關重要。此外，NTP還可以提供一種方法來監(jiān)測網(wǎng)絡延遲、測量時間抖動以及改善系統(tǒng)的整體性能。

三、NTP的發(fā)展歷史

NTP是由美國Delaware大學David L .Mills教授設計的，是最早用于網(wǎng)絡中時鐘同步的標準之一。NTP是從時間協(xié)議和ICMP時間戳報文演變而來，NTP的版本演進如下所示。

四、NTP的多個優(yōu)點

NTP（Network Time Protocol）具有多個優(yōu)點，其中一些主要的包括：

1. 準確性：NTP能夠實現(xiàn)非常高的時間同步精度，一般可達數(shù)十毫秒，甚至在理想條件下可以達到微秒級別。這對于許多依賴于精確時間的應用來說非常重要。

2. 穩(wěn)定性：NTP采用復雜的算法來處理網(wǎng)絡延遲、時鐘漂移等因素的影響，從而確保長期穩(wěn)定的時間同步。

3. 靈活性：NTP支持多種傳輸模式，包括一對一（unicast）、一對多（multicast）、廣播（broadcast）和組播（anycast），適應不同的網(wǎng)絡環(huán)境和需求。

4. 可擴展性：NTP可以支持大規(guī)模的分布式網(wǎng)絡，包括數(shù)千臺設備的時間同步。

5. 容錯性：NTP允許客戶端連接多個時間服務器，并從中選擇最準確的時間源，從而提高了系統(tǒng)的魯棒性。

6. 易用性：NTP已被廣泛部署，并且大多數(shù)現(xiàn)代操作系統(tǒng)都內置了NTP客戶端，使其易于安裝和配置。

7. 安全性：較新的NTP版本（如NTPv4）提供了身份驗證機制，可以防止惡意用戶偽造時間信息或拒絕服務攻擊。

8. 廣泛的兼容性：NTP被廣泛應用于各種網(wǎng)絡環(huán)境和設備，包括桌面計算機、服務器、嵌入式設備、手機和平板電腦等。

9. 開放標準：NTP是一個公開的國際標準，這意味著它不受任何一家公司的控制，而且有許多開源實現(xiàn)可供選擇。

正是因為這些優(yōu)點，NTP成為了互聯(lián)網(wǎng)上最常用的時間同步協(xié)議之一。

五、NTP的工作原理

在Device A和Device B的系統(tǒng)時鐘同步之前，Device A的時鐘設定為10:00:00am，Device B的時鐘設定為11:00:00am。Device B為NTP時鐘服務器。

（1）Device A發(fā)送一個NTP報文給Device B，該報文帶有它離開Device A時的時間戳，該時間戳為10:00:00am（T1）。
（2）當此NTP報文到達Device B時，Device B加上自己的時間戳，該時間戳為11:00:01am（T2）。
（3）當此NTP報文離開Device B時，Device B再加上自己的時間戳，該時間戳為11:00:02am（T3）。
（4） 當Device A接收到該響應報文時，Device A的本地時間為10:00:03am（T4）。
至此，Device A已經(jīng)擁有足夠的信息來計算兩個重要的參數(shù)：
NTP報文的往返時延Delay=（T4-T1）-（T3-T2）=2秒。
Device A相對Device B的時間差offset=（（T2-T1）+（T3-T4））/2=1小時。

六、NTP的工作模式

1，客戶端/服務器模式

NTP服務器自動工作在服務器模式，并向NTP客戶端發(fā)送應答報文
NTP客戶端進行時鐘過濾和選擇，并同步到優(yōu)選的NTP服務器。

2，對等體模式

NTP對等體模式，可以讓兩個設備互相同步時間，但是仍然會區(qū)分主動對等體和被動對等體，這種模式主要在NTP服務器常用。

3，廣播模式

未來可能在物聯(lián)網(wǎng)會常用，NTP廣播服務器向所有NTP客戶端廣播報文后，客戶端收到報文，發(fā)起服務器\客戶端請求模式。

4，組播模式

NTP組播模式主要工作在服務器\客戶端模式，這種模式實際應用相對較少。

七、NTP時鐘層級

NTP允許客戶端從服務器請求和接收時間，而服務器又從權威時鐘源（例如原子鐘、GPS）接收精確的協(xié)調世界時UTC。

NTP以層級來組織模型結構，層級中的每層被稱為Stratum。

通常將從權威時鐘獲得時鐘同步的NTP服務器的層數(shù)設置為Stratum 1，并將其作為主時間服務器，為網(wǎng)絡中其他的設備提供時鐘同步。而Stratum 2則從Stratum 1獲取時間，Stratum 3從Stratum 2獲取時間，以此類推。

時鐘層數(shù)的取值范圍為1～16，取值越小，時鐘準確度越高。層數(shù)為1～15的時鐘處于同步狀態(tài)；層數(shù)為16的時鐘被認為是未同步的，不能使用的。

八、UTC與GMT的區(qū)別

1）格林威治標準時間GMT

格林尼治平時(Greenwich Mean Time，GMT)，又稱為格林尼治標準時間。
在這里插入圖片描述

格林尼治平時的正午是指當平太陽橫穿格林尼治子午線時（也就是在格林尼治上空最高點時）的時間。自1924年2月5日開始，格林尼治天文臺負責每隔一小時向全世界發(fā)放調時信息。由于地球每天的自轉是有些不規(guī)則的，而且正在緩慢減速，因此格林尼治平時基于天文觀測本身的缺陷，已經(jīng)被原子鐘報時的協(xié)調世界時（UTC）所取代。

2）世界協(xié)調時間UTC

UTC指的是Coordinated Universal Time－ 世界協(xié)調時間（又稱世界標準時間、世界統(tǒng)一時間）

是經(jīng)過平均太陽時(以格林威治時間GMT為準)、地軸運動修正后的新時標以及以「秒」為單位的國際原子時所綜合精算而成的時間，計算過程相當嚴謹精密，因此若以「世界標準時間」的角度來說，UTC比GMT來得更加精準。

其誤差值必須保持在0.9秒以內，若大于0.9秒則由位于巴黎的國際地球自轉事務中央局發(fā)布閏秒，使UTC與地球自轉周期一致。所以基本上UTC的本質強調的是比GMT更為精確的世界時間標準，不過對于現(xiàn)行表款來說，GMT與UTC的功能與精確度是沒有差別的。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-760031.html

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