NTP服務(wù)器

網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP）的首次實(shí)現(xiàn)記載在Internet Engineering Note之中，其精確度為數(shù)百毫秒。稍后出現(xiàn)了首個(gè)時(shí)間協(xié)議的規(guī)范，即RFC-778，它被命名為DCNET互聯(lián)網(wǎng)時(shí)間服務(wù)，而它提供這種服務(wù)還是借助于Internet control MessageProtocol(ICMP)，即互聯(lián)網(wǎng)控制消息協(xié)議中的時(shí)間戳和時(shí)間戳應(yīng)答消息。作為NTP

名稱的首次出現(xiàn)是在RFC-958之中，該版本也被稱為NTP v0，其目的是為ARPA網(wǎng)提供時(shí)間同步。它己完全脫離ICMP，是作為獨(dú)立的協(xié)議以完成更高要求的時(shí)間同步。它對(duì)于如本地時(shí)鐘的誤差估算和精密度等基本運(yùn)算、參考時(shí)鐘的特性、網(wǎng)絡(luò)上的分組數(shù)據(jù)包及其消息格式進(jìn)行了描述。但是不對(duì)任何頻率誤差進(jìn)行補(bǔ)償，也沒有規(guī)定濾波和同步的算法。

美國(guó)特拉華大學(xué)(University of Delaware)的David L .Mills主持了由美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局DARPA、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金NSF和美國(guó)海軍水面武器中心NSWC資助的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步項(xiàng)目，成功的開發(fā)出了NTP協(xié)議的第1, 2, 3版。

NTP version 1 出現(xiàn)于1988年6月，在RFC-1059中描述了首個(gè)完整的NTP的規(guī)范和相關(guān)算法。這個(gè)版本已經(jīng)采用了client/server模式以及對(duì)稱操作，但是它不支持授權(quán)鑒別和NTP的控制消息。

1989年9月推出了取代RFC-958和RFC-1059的NTP v2版本即RFC-1119。

幾乎同時(shí)，DEC公司也推出了一個(gè)時(shí)間同步協(xié)議，數(shù)字時(shí)間同步服務(wù)DTSS(Digital Time Synchronization Service).在 19 92 年3月，NTP v3版本RFC-1305問世，該版本總結(jié)和綜合了NTP先前版本和DTSS，正式引入了校正原則，并改進(jìn)了時(shí)鐘選擇和時(shí)鐘濾波的算法，而且還引入了時(shí)間消息發(fā)送的廣播模式，這個(gè)版本取代了NTP的先前版本。NT P v 3 發(fā)布后，一直在不斷地進(jìn)行改進(jìn)，NTP實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要功能是對(duì)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的時(shí)鐘調(diào)整。在NTPv3研究和推出的同時(shí)，有關(guān)在操作系統(tǒng)核心中改進(jìn)時(shí)間保持功能的研究也在并行地進(jìn)行。1994年推出了RFC-1559，名為A KernelModel for Precision Time keening，即精密時(shí)01保持的核心模式，這個(gè)實(shí)現(xiàn)可以把計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的時(shí)間精確度保持在微秒數(shù)量級(jí)。幾乎同時(shí)，改進(jìn)建議。對(duì)本地時(shí)鐘調(diào)整算法，通信模式，新的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器，又提出了NTP v4適配規(guī)則等方面的改進(jìn)描述了具體方向。

NTP提供準(zhǔn)確時(shí)間，首先要有準(zhǔn)確的時(shí)間來源，這一時(shí)間應(yīng)該是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間UTC。 NTP獲得UTC的時(shí)間來源可以是原子鐘、天文臺(tái)、衛(wèi)星，也可以從Internet上獲取。這樣就有了準(zhǔn)確而可靠的時(shí)間源。時(shí)間按NTP服務(wù)器的等級(jí)傳播。按照離外部UTC 源的遠(yuǎn)近將所有服務(wù)器歸入不同的Stratum（層）中。Stratum-1在頂層，有外部UTC接入，而Stratum-2則從Stratum-1獲取時(shí)間，Stratum-3從Stratum-2獲取時(shí)間，以此類推，但Stratum層的總數(shù)限制在15以內(nèi)。所有這些服務(wù)器在邏輯上形成階梯式的架構(gòu)相互連接，而Stratum-1的時(shí)間服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

計(jì)算機(jī)主機(jī)一般同多個(gè)時(shí)間服務(wù)器連接， 利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的算法過濾來自不同服務(wù)器的時(shí)間，以選擇最佳的路徑和來源來校正主機(jī)時(shí)間。即使主機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間無法與某一時(shí)間服務(wù)器相聯(lián)系的情況下，NTP服務(wù)依然有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

為防止對(duì)時(shí)間服務(wù)器的惡意破壞，NTP使用了識(shí)別(Authentication)機(jī)制，檢查來對(duì)時(shí)的信息是否是真正來自所宣稱的服務(wù)器并檢查資料的返回路徑，以提供對(duì)抗干擾的保護(hù)機(jī)制。

時(shí)間服務(wù)器可以利用以下三種方式與其他服務(wù)器對(duì)時(shí)：

broadcast/multicast

client/server

symmetric

broadcast/multicast方式主要適用于局域網(wǎng)的環(huán)境，時(shí)間服務(wù)器周期性的以廣播的方式，將時(shí)間信息傳送給其他網(wǎng)路中的時(shí)間服務(wù)器，其時(shí)間僅會(huì)有少許的延遲，而且配置非常的簡(jiǎn)單。但是此方式的精確度并不高，對(duì)時(shí)間精確度要求不是很高的情況下可以采用。

symmetric的方式得一臺(tái)服務(wù)器可以從遠(yuǎn)端時(shí)間服務(wù)器獲取時(shí)鐘，如果需要也可提供時(shí)間信息給遠(yuǎn)端的時(shí)間服務(wù)器。此一方式適用于配置冗余的時(shí)間服務(wù)器，可以提供更高的精確度給主機(jī)。

client/server方式與symmetric方式比較相似，只是不提供給其他時(shí)間服務(wù)器時(shí)間信息，此方式適用于一臺(tái)時(shí)間服務(wù)器接收上層時(shí)間服務(wù)器的時(shí)間信息，并提供時(shí)間信息給下層的用戶。

上述三種方式，時(shí)間信息的傳輸都使用UDP協(xié)議。時(shí)間服務(wù)器利用一個(gè)過濾演算法，及先前八個(gè)校時(shí)資料計(jì)算出時(shí)間參考值，判斷后續(xù)校時(shí)包的精確性，一個(gè)相對(duì)較高的離散程度，表示一個(gè)對(duì)時(shí)資料的可信度比較低。僅從一個(gè)時(shí)間服務(wù)器獲得校時(shí)信息，不能校正通訊過程所造成的時(shí)間偏差，而同時(shí)與許多時(shí)間服務(wù)器通信校時(shí)，就可利用過濾算法找出相對(duì)較可靠的時(shí)間來源，然后采用它的時(shí)間來校時(shí)

NTP的第4版正在研究和測(cè)試中，網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)也將向更高精度、更強(qiáng)的兼容性和多平臺(tái)的適應(yīng)性方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議NTP是用于互聯(lián)網(wǎng)中時(shí)間同步的標(biāo)準(zhǔn)之一，它的用途是把計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘同步到世界協(xié)調(diào)時(shí)UTC，其精度在局域網(wǎng)內(nèi)可達(dá)0.1ms，在Internet上絕大多數(shù)的地方其精度可以達(dá)到1- 50ms .

NTP version4 是一個(gè)很重要的NTP協(xié)議，可是還沒有一個(gè)正式的RFC文本協(xié)議的描述。

值得提一下的是，簡(jiǎn)單的NTP（SNTP）version4已經(jīng)在RFC2030描述了2100433B

NTP時(shí)間同步服務(wù)器以GPS信號(hào)作為時(shí)間源，同時(shí)可選北斗、B碼、CDMA、原子鐘等時(shí)間源。NTP時(shí)間同步服務(wù)器產(chǎn)品采用全模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅實(shí)現(xiàn)了板卡全兼容，還提供了豐富的信號(hào)接口資源和開放式特殊接口設(shè)計(jì)平臺(tái)，具備優(yōu)異的兼容能力?？商峁┒嗦種TP/SNTP信號(hào)、PTP信號(hào)、脈沖信號(hào)（1PPS/M/H，空接點(diǎn)、差分、TTL、24V/110V/220V有源、光）、IRIG-B信號(hào)（TTL、422、AC、光）、DCF77信號(hào)、時(shí)間報(bào)文（RS232、RS422/485、光），可以滿足不同設(shè)備的對(duì)時(shí)接口要求，廣泛應(yīng)用于電力、金融、通信、交通、廣電、安防、石化、冶金、水利、國(guó)防、醫(yī)療、教育、政府機(jī)關(guān)、IT等領(lǐng)域。時(shí)間同步服務(wù)器設(shè)備采用表面貼裝技術(shù)生產(chǎn)，以高速芯片進(jìn)行控制，具有精度高、穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)、無積累誤差、不受地域氣候等環(huán)境條件限制、性價(jià)比高、操作簡(jiǎn)單、免維護(hù)等特點(diǎn)，適合無人值守。

1．高品質(zhì)的工業(yè)級(jí)元件，高水準(zhǔn)的電氣設(shè)計(jì)，高密度集成的電路結(jié)構(gòu)，使裝置擁有優(yōu)異的電氣隔離和電磁屏蔽表現(xiàn)，整機(jī)無可調(diào)節(jié)器件，極大提高了裝置抗干擾性能與可靠性保障。

2．自保持能力強(qiáng)，裝置收不到衛(wèi)星信號(hào)后，自保持能力優(yōu)于0.42μS/min。

3．支持單星授時(shí)模式，適用于收星效果不佳的情況，有屋頂和貼窗天線可供選擇。

4．采用雙核處理器，精度高,同步快。

5．GPS接收天線重點(diǎn)考慮了防雷設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、抗干擾設(shè)計(jì)，信號(hào)接收可靠性高，不受電廠/變電站地域條件和環(huán)境的限制。

6．裝置具有自復(fù)位能力，在因干擾造成裝置程序出錯(cuò)時(shí)，能自動(dòng)恢復(fù)正常工作。

7．裝置有電源中斷、GPS失步告警多路報(bào)警（繼電器干接點(diǎn)）信號(hào)輸出，在線監(jiān)控裝置的運(yùn)行狀況。

8．有多種工作狀態(tài)指示，便于運(yùn)行值班人員的日常巡視。

9．裝置采用全模塊化即插即用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，支持板卡熱插拔，配置靈活，維護(hù)方便，同時(shí)為將來電廠/變電站改造擴(kuò)建時(shí)增加或更改對(duì)時(shí)信號(hào)接口提供了方便。

10．裝置提供一路可編程的TTL脈沖信號(hào)（1PPS/1PPM/1PPH）供時(shí)鐘的準(zhǔn)確度指標(biāo)測(cè)試。

11．裝置可通過數(shù)碼管顯示跟蹤到的有效衛(wèi)星個(gè)數(shù)，在線顯示裝置的收星狀況。

1．時(shí)間源：GPS、北斗、CDMA、IRIG-B、恒溫晶振OCXO、原子鐘可選；

2．電源：220V/110V交、直流自適應(yīng),雙電源冗余；

3．GPS接收頻率：1575.42MHz,接收靈敏度：捕獲〈-160dBW，跟蹤〈-163dBW。捕獲時(shí)間：裝置冷啟動(dòng)時(shí)，〈5min；裝置熱啟動(dòng)時(shí)，〈1min。

4．平均無故障間隔時(shí)間(MTBF)≥150000小時(shí)，正常使用條件下無須維護(hù)。

5．授時(shí)精度：脈沖、B碼0.1μS，串口10μS ，NTP/SNTP為1-10ms；

6．外形尺寸：1U/2U、19”標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱,安裝方便。

7．天線長(zhǎng)度標(biāo)配30m,可選50、60、80、100、120、200米。2100433B