网络时间协议是如何工作的？

Question

网络时间协议是如何工作的？

timesynchronizationntp

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维基百科上的介绍不太详细，而RFC则过于复杂。这里有没有人能够以一种非常通俗易懂的方式，大体上解释一下NTP是如何工作的呢？

我在寻找一份概述，其中解释了如何使用马祖洛算法（或其修改版）将服务器上的时间戳转换为客户端上的时间戳。具体来说，在网络延迟高度不稳定且经常是延迟的数倍的情况下，用什么机制产生平均精度在10ms以内的准确性。

- Waylon Flinn

4个回答

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NTP客户端会询问所有NTP服务器现在是几点钟。
不同的服务器会给出不同的答案，且置信度也不同，因为请求从客户端到服务器再返回所需的时间各不相同。
马祖洛算法将找到与所有提供的答案一致的最小时间范围。
通过此算法得出的答案比单个时间服务器得出的答案更准确，因为多个集合的交集可能包含的元素比任何单个集合少。
查询的服务器越多，对可能答案的限制就越多，您的时钟就越准确。

- nont

0

如果您使用时间戳来确定顺序，具体时间可能并不必要。相反，您可以使用 Lamport 时钟，它比网络同步更容易处理。它可以告诉您哪个事件“先发生”，但无法告诉您确切的时间差异。它不关心计算机时钟实际上显示的时间。

- Ape-inago

我已经研究了Lamport时钟（和向量时钟），它们看起来很有趣。不幸的是，我必须计算增量而不仅仅是建立排序。 - Waylon Flinn

-2

诀窍在于有些数据包很快，而这些快速的数据包会给你时间上的严格限制。

- starblue

2

重要的见解是为什么它在实践中有效。这将成为一个很好的评论。 - Waylon Flinn

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可以查看英文原文，
原文链接

- David · Accepted Answer

这不是Marzullo的算法。高阶层服务器利用多个时间源获取高精度时间，而普通客户端使用单个服务器来获取时间。

NTP时间戳以自1900年1月1日起的秒数存储。32位用于表示秒数，另外32位用于表示秒的小数部分。

同步很棘手。客户端在发送请求时记录时间戳A（所有这些值都以秒为单位）。服务器会回复包含其接收到数据包的“真实”时间（称之为X）以及将要传输数据包的“真实”时间（Y）。客户端将接收到的时间记录下来（B）。

NTP假设在网络上所花费的时间对于发送和接收来说是相同的。在充足的时间间隔内，对于正常的网络来说，平均值应该相同。我们知道从发送请求到接收响应总共需要B-A秒。我们想要去除服务器处理请求所用的时间（Y-X），只剩下网络遍历时间，所以是B-A-(Y-X)。由于我们假设网络遍历时间是对称的，因此响应从服务器传输到客户端所需的时间是[B-A-(Y-X)]/2。因此我们知道服务器在时间Y发送了其响应，而它花费了[B-A-(Y-X)]/2秒钟才能让该响应到达我们。

因此，我们接收响应的真实时间是Y+[B-A-(Y-X)]/2秒。这就是NTP的工作原理。

举个例子（为了简便计算，以完整秒表示）：

客户端在“错误”的时间100发送请求。A=100。
服务器在“真实”的时间150接收请求。X=150。
服务器很慢，直到“真实”的时间160才发送响应。Y=160。
客户端在“错误”的时间120接收到请求。B=120。

客户端计算在网络上花费的时间是B-A-(Y-X)=120-100-(160-150)=10秒钟。

客户端假设响应从服务器到客户端所需的时间为10/2=5秒钟。

客户端将这段时间加到服务器发送响应的“真实”时间上，估计它在165秒的“真实”时间接收到了响应。

客户端现在知道需要向自己的时钟添加45秒钟。

在适当的实现中，客户端作为守护程序始终运行。经过长时间的多个样本测试，NTP实际上可以确定计算机时钟是慢还是快，并相应地自动调整它，即使它之后断开网络连接，它也能保持相当准确的时间。通过对来自服务器响应进行平均值处理和更复杂的思考，你可以得到非常精确的时间。

当然，一个合适的实现还有更多内容，但这就是要点。