時間同步概述

　　

　　將網絡環境中的各種設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（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，即網絡時間協議(NetworkTimeProtocol，NTP)協議和直接連接時間傳輸技術。其中直接連接時間傳輸技術，需要所有客戶端直接連接到標準時間源。NTP適用于網絡環境下，可以在一個無序的網絡環境下提供和健壯的時間服務。這里我們只討論基于NTP原理的時間同步技術和應用。

　　

　　NTP工作原理

　　

　　影響NTP協議度關鍵的原因在于由網絡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的時間信息。為了解決這個問題，在NTP協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。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/服務器模式：客戶機周期性地向服務器請求時間信息，服務器用來同步客戶機但不能被客戶機同步。客戶機首先向服務器發送一個NTP包，其中包含了該包離開客戶機時的時間戳，當服務器接收到該包時，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。客戶機在接收到響應包時再填入包返回時的時間戳。客戶機用這些時間參數就能夠計算出2個關鍵參數：包交換的往返延遲和客戶機與服務器之間的時鐘偏移。客戶機使用時鐘偏移來調整本地時鐘，以使其時間與服務器時間一致。主/被動對稱模式：與客戶/服務器模式基本相同。區別在于雙方均可同步對方或被對方同步。

　　

　　廣播模式：沒有同步的發起方。在每個同步周期中，服務器向網絡廣播廣播帶有自己時間戳的消息包，所有的目標節點被動接收這些消息，以此調整自己的時間。一般用于網絡延時非常小，或者對時間精度要求不高的地方，如同局域網內，使用廣播模式可節省帶寬。

　　

　　NTP在校園網中的應用

　　

　　在我校校園網絡內，存在大量網絡設備、服務器和主機，它們承載了校園網中的計費、維護、管理等功能，對時間的準確度需求比較高，要求在網絡之間傳遞的信息能夠在時間上保持高度一致。

　　

　　時間同步在校園網內的應用主要集中在一下幾個方面：

　　

　　1、網絡管理系統的日志審計：當網絡中出現惡意攻擊行為或網絡故障問題時，需要網絡管理員根據有關網絡設備中產生的日志進行分析和判斷，以便于查找攻擊源和對網絡造成的危害及產生的原因。但是如果網絡中時間不能同步，那么同一個行為在不同設備中產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。另外當網管中心采用多點日志記錄時，如果網絡各個節點時間不同步，也將造成日志記錄的混亂。若需要這些信息快速準確進行故障定位，準確的時間是*的[1]。

　　

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

　　

　　3、與時間有關的應用系統：嚴格要求記錄數據提交時刻的網絡應用系統，必須保證提交時間的準確性和不可更改性。另外，對客戶端進行*操作的應用系統也要求時間同步。

　　

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

　　

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

　　

　　6、計費系統：網絡計費系統中也要用到數字時間戳服務，所以也要求的時間同步。

　　

　　校園網中各種應用系統及安全系統、網絡管理系統推動了網絡設備、服務器等對時間同步的需求。如果不能進行準確的時間同步，我們就得花費大量的時間來解決各種各樣的可能會出現的問題。