ntp同步原理和時鐘層級

NTP

1. 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服務器的層數設置為Stratum1，并將其作為主時間服務器，為網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Stratum2獲取時間，以此類推。時鐘層數的取值范圍為1～16，取值越小，時鐘準確度越高。層數為1～15的時鐘處于同步狀態；層數為16的時鐘被認為是未同步的，不能使用的。

2. ntp同步原理

ntp最典型的授時方式是Client/Server方式，如下圖所示。

ntp同步原理

客戶端首先向服務端發送一個ntp請求報文，其中包含了該報文離開客戶端的時間戳t1;

ntp請求報文到達ntp服務器，此時ntp服務器的時刻為t2。當服務端接收到該報文時，ntp服務器處理之后，于t3時刻發出ntp應答報文。該應答報文中攜帶報文離開ntp客戶端時的時間戳t1、到達ntp服務器時的時間戳t2、離開ntp服務器時的時間戳t3；

客戶端在接收到響應報文時，記錄報文返回的時間戳t4。

客戶端用上述4個時間戳參數就能夠計算出2個關鍵參數：

ntp報文從客戶端到服務器的往返延遲delay。

客戶端與服務端之間的時間差offset。根據方程組：

可以解得時間差為：

ntp客戶端根據計算得到的offset來調整自己的時鐘，實現與ntp服務器的時鐘同步。

如果從簡單實現時鐘同步角度來說，ntp是最簡單的，因為ntp一個request/response就能夠完成同步了，ntp使用udp協議，端口為123。ntp主要分數據報文和控制報文兩大類，request/response報文都是數據報文，報文如下圖：