1、引言：

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，許多單位都建了自己的園區(qū)網(wǎng)，使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務器日益增多。這些設(shè)備都有自己的時鐘，而且是可以調(diào)節(jié)的。但是無法保證網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備和主機的時間是同步的，因為這些時鐘每天會產(chǎn)生數(shù)秒、甚至數(shù)分鐘的誤差。經(jīng)過長期運行，時間差會越來越大，這種偏差在單機中影響不太大，但在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應用中可能會引發(fā)意想不到的問題。如在分布式計算環(huán)境中，由于每個主機時間不一致，會造成同一操作在不同主機的記錄時間不一致，將導致服務無法正常地進行。隨著各種網(wǎng)絡(luò)應用的不斷發(fā)展，對時間的要求也越來越高，時間不一致會引發(fā)許多問題。濟南唯尚電子有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的GPS時鐘裝置把這些問題統(tǒng)統(tǒng)解決。

2、NTP概述

將網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的各種設(shè)備或主機的時間信息(年月日時分秒)基于UTC(Universal Time Coordinated)時間偏差限定在足夠小的范圍內(nèi)(如100ms)，這種同步過程叫做時間同步。

目前，有兩種重要的時間同步技術(shù)，即網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議(Network Time Protocol，NTP)和直接連接時間傳輸技術(shù)。其中直接連接時間傳輸技術(shù)，需要所有客戶端直接連接到標準時間源，不實用。NTP適用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，可以在一個無序的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下提供準確和健壯的時間服務，方便實用。這里我們只討論基于NTP原理的時間同步技術(shù)和應用。

3、NTP工作原理和應用

3.1、NTP協(xié)議概述

NTP由美國Delaware大學的教授設(shè)計實現(xiàn)的，由時間協(xié)議、ICMP時間戳消息及IP時間戳選項發(fā)展而來。NTP用于將計算機客戶或服務器的時間同步到另一服務器或參考時鐘源。它使用UTC作為時間標準，是基于無連接的IP 協(xié)議和UDP協(xié)議的應用層協(xié)議，使用層次式時間分布模型，所能取得的準確度依賴于本地時鐘硬件的準確度和對設(shè)備及進程延遲的嚴格。在配置時，NTP可以利用冗余服務器和多條網(wǎng)絡(luò)路徑來獲得時間的高準確性和高可靠性。實際應用中，又有確保秒級精度的簡單的網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議(Simple Network Time Protocol，SNTP)。

3.2、NTP的工作原理

影響NTP 協(xié)議準確度關(guān)鍵的原因在于由網(wǎng)絡(luò)延遲的隨機性而引起的時鐘延遲計算的不準確。由于延遲不準確，所以無法依靠從時間服務器到客戶機的單邊傳輸來傳遞準確的時間信息。為了解決這個問題，在NTP協(xié)議中使用時間服務器和客戶機之間的雙向信息交換和時間戳(timestamp)的概念。

  真實的時鐘偏差值是以測量所得的偏差值為中心的，而其可能的變化范圍則等長于測量所得的延遲。每一條NTP消息都包含3個時間戳，第4個時間戳則由消息的到達時刻確定。因此，服務器和客戶機都可以單獨確定時間偏移。這種對稱的連續(xù)采樣的時間傳輸方法是對發(fā)送和接受的消息的順序沒有要求，因此不需要可靠的傳輸途徑。很顯然，準確度將取決于發(fā)送和接受路徑的統(tǒng)計特性。

4. GPS時鐘裝置在校園網(wǎng)中的應用

在我校校園網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，存在大量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務器和主機，它們承載了校園網(wǎng)中的計費、維護、管理等功能，對時間的準確度需求比較高，要求在網(wǎng)絡(luò)之間傳遞的信息能夠在時間上保持高度一致。