時間同步概述

　　

　　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（UniversalTimeCoordinated）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(NetworkTimeProtocol，NTP)協(xié)議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(biāo)準(zhǔn)時間源。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)境下提供和健壯的時間服務(wù)。這里我們只討論基于NTP原理的時間同步技術(shù)和應(yīng)用。

　　

　　NTP工作原理

　　

　　影響NTP協(xié)議度關(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(zhǔn)確。由于延遲不準(zhǔn)確，所以無法依靠從時間服務(wù)器到客戶機的單邊傳輸來傳遞的時間信息。為了解決這個問題，在NTP協(xié)議中使用時間服務(wù)器和客戶機之間的雙向信息交換和時間戳（timestamp）的概念。圖2顯示了用這種方法確定延遲和偏移的基本原理。

　　

　　NTP的工作模式

　　

　　NTP的工作模式有三種：

　　

　　客戶/服務(wù)器模式：客戶機周期性地向服務(wù)器請求時間信息，服務(wù)器用來同步客戶機但不能被客戶機同步?？蛻魴C首先向服務(wù)器發(fā)送一個NTP包，其中包含了該包離開客戶機時的時間戳，當(dāng)服務(wù)器接收到該包時，依次填入包到達時的時間戳、交換包的源地址和目的地址、填入包離開時的時間戳，然后立即把包返回給客戶機?？蛻魴C在接收到響應(yīng)包時再填入包返回時的時間戳?？蛻魴C用這些時間參數(shù)就能夠計算出2個關(guān)鍵參數(shù)：包交換的往返延遲和客戶機與服務(wù)器之間的時鐘偏移?？蛻魴C使用時鐘偏移來調(diào)整本地時鐘，以使其時間與服務(wù)器時間一致。主/被動對稱模式：與客戶/服務(wù)器模式基本相同。區(qū)別在于雙方均可同步對方或被對方同步。

　　

　　廣播模式：沒有同步的發(fā)起方。在每個同步周期中，服務(wù)器向網(wǎng)絡(luò)廣播廣播帶有自己時間戳的消息包，所有的目標(biāo)節(jié)點被動接收這些消息，以此調(diào)整自己的時間。一般用于網(wǎng)絡(luò)延時非常小，或者對時間精度要求不高的地方，如同局域網(wǎng)內(nèi)，使用廣播模式可節(jié)省帶寬。

　　

　　NTP在校園網(wǎng)中的應(yīng)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(wù)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(zhǔn)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。

　　

　　時間同步在校園網(wǎng)內(nèi)的應(yīng)用主要集中在一下幾個方面：

　　

　　1、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的日志審計：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)惡意攻擊行為或網(wǎng)絡(luò)故障問題時，需要網(wǎng)絡(luò)管理員根據(jù)有關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中產(chǎn)生的日志進行分析和判斷，以便于查找攻擊源和對網(wǎng)絡(luò)造成的危害及產(chǎn)生的原因。但是如果網(wǎng)絡(luò)中時間不能同步，那么同一個行為在不同設(shè)備中產(chǎn)生的日志將不能序列化。也就無法對這些問題進行分析和解決。另外當(dāng)網(wǎng)管中心采用多點日志記錄時，如果網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點時間不同步，也將造成日志記錄的混亂。若需要這些信息快速準(zhǔn)確進行故障定位，準(zhǔn)確的時間是*的[1]。

　　

　　2、應(yīng)用認證過程：校園網(wǎng)內(nèi)的一些應(yīng)用系統(tǒng)及以后要建的一卡通系統(tǒng)，在進行用戶認證的時候，要求網(wǎng)絡(luò)中時間必須同步。因為認證中的數(shù)字時間戳服務(wù)要求客戶端使用本地時間作為參數(shù)與認證服務(wù)器端交換認證信息包。如果不能做到網(wǎng)絡(luò)中的時間同步，那么系統(tǒng)就會遇到問題，而且認證過程中還有可能受到重放攻擊。

　　

　　3、與時間有關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)：嚴(yán)格要求記錄數(shù)據(jù)提交時刻的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，必須保證提交時間的準(zhǔn)確性和不可更改性。另外，對客戶端進行*操作的應(yīng)用系統(tǒng)也要求時間同步。

　　

　　4、校園網(wǎng)備份系統(tǒng)：在備份服務(wù)器和客戶機之間進行增量備份要求這兩個系統(tǒng)之間的時間同步。

　　

　　5、確保系統(tǒng)之間的遠程系統(tǒng)調(diào)用能夠正常進行：因為為了保證一個系統(tǒng)調(diào)用不會重復(fù)進行，該系統(tǒng)調(diào)用只在一個時間間隔內(nèi)有效。如果系統(tǒng)間的時鐘不同步。該系統(tǒng)調(diào)用可能在還沒有發(fā)生之前就因為超時而不能進行

　　

　　6、計費系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)計費系統(tǒng)中也要用到數(shù)字時間戳服務(wù)，所以也要求的時間同步。

　　

　　校園網(wǎng)中各種應(yīng)用系統(tǒng)及安全系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)推動了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器等對時間同步的需求。如果不能進行準(zhǔn)確的時間同步，我們就得花費大量的時間來解決各種各樣的可能會出現(xiàn)的問題。