一、時間參考

什么是參考時間

  參考時鐘是一些對外發(fā)出當(dāng)前時間的設(shè)備，它必須在一段時間內(nèi)相當(dāng)準(zhǔn)確；典型的參考時鐘是非常昂貴的銫鐘，最常使用的是在一段時間內(nèi)能接受到國家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)時間信號的接收器。一個示例示例是GPS接收器從衛(wèi)星獲取時間。銫鐘的準(zhǔn)確性是由衛(wèi)星定期修正提供的。比較便宜和準(zhǔn)確的參考時鐘可以使用地面廣播如DCF77,MSF,WWV，即HJ210-CDMA設(shè)備。

衛(wèi)星授時時間參考源

  一般說現(xiàn)在時鐘服務(wù)器高精度的是銫鐘，單銫鐘價格在十多萬。一般常用的是銣鐘的HJ210-BDRBP，價格相對便宜，守時精度大約在3ms左右。在相對便宜的是時時連接天線的HJ210，也可以采購相對便宜的HJ210-CDMA設(shè)備，采用移動基站時間，但精度相對差點(diǎn)。            

  在NTP中這個參考時間被稱為0層時鐘源，往往它是NTP中質(zhì)量最好的。

  NTP如何利用參考時間

  參考時鐘將提供當(dāng)前時間。NTP將計算一些額外的統(tǒng)計值以描述時間的質(zhì)量。這些值包括: offset 偏差(or phase), jitter抖動 (or dispersion), frequency error頻率偏差, 和 stability穩(wěn)定度。每一個NTP時間源將維持參考時鐘和本身的質(zhì)量估值。

NTP如何知道時間源

  有以下方法NTP客戶端將知道NTP服務(wù)器如何使用:服務(wù)器可以被手動配置，服務(wù)器可以直接發(fā)送時間給對等體；服務(wù)器可能使用多播或廣播地址發(fā)送時間，無論采取何種方式，在NTP使用前都將對NTP進(jìn)行配置，以確定時間源。

如果參考時間源改變會怎樣？

  理想情況下在世界各地的參考時間都是相同的。一旦同步在操作系統(tǒng)和參考時鐘的時鐘之間不應(yīng)當(dāng)有任何意想不到的變化。因此NTP沒有專門的方法來處理這種情況。ntpd的反應(yīng)取決于本地時鐘之間的偏移量和參考時間。對于微小的偏差ntpd將照常調(diào)整本地時鐘;對于稍大的偏移量,ntpd將維持最后一個有效修正值，拒絕引用上級時間源一段時間。當(dāng)認(rèn)為上級源可信后，小偏移量將突然轉(zhuǎn)向緩慢調(diào)整；更大的偏差將導(dǎo)致時鐘重新設(shè)置，對于太大的偏差（一般為1000s），ntpd將終止本身。

這些算法也應(yīng)用ntpd首次啟動或系統(tǒng)重啟。

什么是一級時間服務(wù)器？

  工作在層次1的服務(wù)器屬于最好的NTP服務(wù)器可用類，因為它有一個參考時鐘。作為準(zhǔn)確的參考時鐘是昂貴的,只有很少的這些服務(wù)器可以公開可用。一級服務(wù)器不但有一個精確的和維護(hù)良好的參考時鐘，還應(yīng)該有可以給他系統(tǒng)可能依賴于時間的服務(wù)。這也許就是為什么不是每個NTP與參考時鐘服務(wù)器都可以公開使用。

二、時間同步

  什么是時間同步？時間可以從一個時間源到另一個來源,典型的從一個參考時鐘到一級時鐘服務(wù)器，從一級時鐘服務(wù)器到二級時鐘服務(wù)器。通常一個時鐘服務(wù)器相對參考時間源有不止各個層次。

  客戶端網(wǎng)絡(luò)同步服務(wù)器由幾種分組數(shù)據(jù)包,每個數(shù)據(jù)包是一對請求和應(yīng)答?？蛻舳讼葘⒆约旱臅r間戳(T1)寫到數(shù)據(jù)包被發(fā)送。服務(wù)器接收到這樣一個包時,它將存儲自己的時間戳(T2)接收到數(shù)據(jù)包,數(shù)據(jù)包將被返回后將發(fā)送包的發(fā)送時間戳（T3）。當(dāng)收到回復(fù)時,客戶端將再次將自己時間放到收到時間包中（T4）。假設(shè)在延遲對稱情況下，時間延遲估計是 “總延遲-遠(yuǎn)程處理時間” 的一半,即（（T4- T3）-（T3- T2））/2。

  那些時間差異可以用來估計兩臺機(jī)器之間的時間偏移和最大偏移誤差。更短更對稱的往返時間,導(dǎo)致更準(zhǔn)確的對當(dāng)前時間的估計。服務(wù)的時間是不被信任的直到發(fā)生了數(shù)據(jù)包交換和算法檢查。只有從服務(wù)器回復(fù)滿足協(xié)議規(guī)范中定義的條件,服務(wù)器才被認(rèn)為是有效的。一些必要的值放入多級過濾器用于改進(jìn)和估計樣本每個服務(wù)器的質(zhì)量統(tǒng)計。所有使用的服務(wù)器都采用一個一致的評估時間。在分歧的情況下,最大的一組同意服務(wù)器相結(jié)合(truechimers)用于生產(chǎn)參考時間,從而宣布其他服務(wù)器無效(falsetickers)。

  通常需要大約5分鐘,直到NTP服務(wù)器被接受為同步源。有趣的是,這也是對本地參考時鐘,沒有延遲的定義。初始同步后, 通?？蛻舳说馁|(zhì)量隨著時間的推移改善。隨著客戶越來越準(zhǔn)確,一個或多個潛在的服務(wù)器可能在一段時間后被認(rèn)為是無效的。

  網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如何使用NTP為快速連接設(shè)置和響應(yīng)時間NTP使用UDP數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。官方的NTP端口號是123(ntpd,ntpdate監(jiān)聽和交流)。

NTP如何對時間進(jìn)行編碼

  有一個不錯的答案由Don Payette innews://comp.protocols.time.ntp, 我們進(jìn)行輕微的調(diào)整:NTP的時間戳是一個64位的二進(jìn)制值與一個隱含分?jǐn)?shù)點(diǎn)兩個32位之間的部分。如果你把所有的64位無符號整數(shù)位,把它在一個浮點(diǎn)變量至少有64位尾數(shù)(通常兩倍)和做一個浮點(diǎn)數(shù)除以2 ^ 32,你會得到正確的答案。

例如64位二進(jìn)制值:

  00000000000000000000000000000001  10000000000000000000000000000000為一個小數(shù)1.5。點(diǎn)的右邊的乘數(shù)是1/2,1/4,1/8,1/16,等等。

  200秒,1除以2 ^ 32(4294967296),得到0.00000000023283064365386962890625或233 e-12秒。1 e-12秒微微秒；除了每個人都應(yīng)該知道,1900年NTP開始的時代而UNIX的時代開始于1970年。因此以下值都對應(yīng)于2000 - 08 - 31 - _18:52:30.735861

UNIX: 39aea96e.000b3a75

00111001 10101110 10101001 01101110.

00000000 00001011 00111010 01110101

NTP: bd5927ee.bc616000

10111101 01011001 00100111 11101110.

10111100 01100001 01100000 00000000

查詢時間服務(wù)器間隔

  輪詢服務(wù)器基本上抖動(白噪聲)不應(yīng)超過隨機(jī)漫步噪聲頻率。輪詢間隔試圖接近的最小噪聲（Allan攔截），且間隔永遠(yuǎn)是2的冪?？梢允褂胢inpoll和maxpoll指定最小和最大允許指數(shù)。如果選擇較低的頻率查詢時鐘同步服務(wù)器,可能比沒有更頻繁地查詢時鐘服務(wù)器更及時發(fā)現(xiàn)參考時鐘的錯誤。