時(shí)間同步概述

　　

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

　　

　　目前，有兩種重要的時(shí)間同步技術(shù)，即網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(NetworkTimeProtocol，NTP)協(xié)議和直接連接時(shí)間傳輸技術(shù)。其中直接連接時(shí)間傳輸技術(shù)，需要所有客戶端直接連接到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源。NTP適用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，可以在一個(gè)無(wú)序的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下提供和健壯的時(shí)間服務(wù)。這里我們只討論基于NTP原理的時(shí)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(jī)性而引起的時(shí)鐘延遲計(jì)算的不準(zhǔn)確。由于延遲不準(zhǔn)確，所以無(wú)法依靠從時(shí)間服務(wù)器到客戶機(jī)的單邊傳輸來(lái)傳遞的時(shí)間信息。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在NTP協(xié)議中使用時(shí)間服務(wù)器和客戶機(jī)之間的雙向信息交換和時(shí)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(jī)周期性地向服務(wù)器請(qǐng)求時(shí)間信息，服務(wù)器用來(lái)同步客戶機(jī)但不能被客戶機(jī)同步。客戶機(jī)首先向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)NTP包，其中包含了該包離開(kāi)客戶機(jī)時(shí)的時(shí)間戳，當(dāng)服務(wù)器接收到該包時(shí)，依次填入包到達(dá)時(shí)的時(shí)間戳、交換包的源地址和目的地址、填入包離開(kāi)時(shí)的時(shí)間戳，然后立即把包返回給客戶機(jī)。客戶機(jī)在接收到響應(yīng)包時(shí)再填入包返回時(shí)的時(shí)間戳。客戶機(jī)用這些時(shí)間參數(shù)就能夠計(jì)算出2個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：包交換的往返延遲和客戶機(jī)與服務(wù)器之間的時(shí)鐘偏移。客戶機(jī)使用時(shí)鐘偏移來(lái)調(diào)整本地時(shí)鐘，以使其時(shí)間與服務(wù)器時(shí)間一致。主/被動(dòng)對(duì)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(duì)方或被對(duì)方同步。

　　

　　廣播模式：沒(méi)有同步的發(fā)起方。在每個(gè)同步周期中，服務(wù)器向網(wǎng)絡(luò)廣播廣播帶有自己時(shí)間戳的消息包，所有的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)被動(dòng)接收這些消息，以此調(diào)整自己的時(shí)間。一般用于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)非常小，或者對(duì)時(shí)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(jī)，它們承載了校園網(wǎng)中的計(jì)費(fèi)、維護(hù)、管理等功能，對(duì)時(shí)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(shí)間上保持高度一致。

　　

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

　　

　　1、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的日志審計(jì)：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)惡意攻擊行為或網(wǎng)絡(luò)故障問(wèn)題時(shí)，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(jìn)行分析和判斷，以便于查找攻擊源和對(duì)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(shí)間不能同步，那么同一個(gè)行為在不同設(shè)備中產(chǎn)生的日志將不能序列化。也就無(wú)法對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析和解決。另外當(dāng)網(wǎng)管中心采用多點(diǎn)日志記錄時(shí)，如果網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)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(jìn)行故障定位，準(zhǔn)確的時(shí)間是*的[1]。

　　

　　2、應(yīng)用認(rèn)證過(guò)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(jìn)行用戶認(rèn)證的時(shí)候，要求網(wǎng)絡(luò)中時(shí)間必須同步。因?yàn)檎J(rèn)證中的數(shù)字時(shí)間戳服務(wù)要求客戶端使用本地時(shí)間作為參數(shù)與認(rèn)證服務(wù)器端交換認(rèn)證信息包。如果不能做到網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間同步，那么系統(tǒng)就會(huì)遇到問(wèn)題，而且認(rèn)證過(guò)程中還有可能受到重放攻擊。

　　

　　3、與時(shí)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(shí)刻的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，必須保證提交時(shí)間的準(zhǔn)確性和不可更改性。另外，對(duì)客戶端進(jìn)行*操作的應(yīng)用系統(tǒng)也要求時(shí)間同步。

　　

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

　　

　　5、確保系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)程系統(tǒng)調(diào)用能夠正常進(jìn)行：因?yàn)闉榱吮ＷC一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用不會(huì)重復(fù)進(jìn)行，該系統(tǒng)調(diào)用只在一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)有效。如果系統(tǒng)間的時(shí)鐘不同步。該系統(tǒng)調(diào)用可能在還沒(méi)有發(fā)生之前就因?yàn)槌瑫r(shí)而不能進(jìn)行

　　

　　6、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中也要用到數(shù)字時(shí)間戳服務(wù)，所以也要求的時(shí)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(dòng)了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器等對(duì)時(shí)間同步的需求。如果不能進(jìn)行準(zhǔn)確的時(shí)間同步，我們就得花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)解決各種各樣的可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題。