1、引言:
隨著網(wǎng)絡(luò)的普及,許多單位都建了自己的園區(qū)網(wǎng),使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器日益增多。這些設(shè)備都有自己的時鐘,而且是可以調(diào)節(jié)的。但是無法保證網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備和主機的時間是同步的,因為這些時鐘每天會產(chǎn)生數(shù)秒、甚至數(shù)分鐘的誤差。經(jīng)過長期運行,時間差會越來越大,這種偏差在單機中影響不太大,但在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用中可能會引發(fā)意想不到的問題。如在分布式計算環(huán)境中,由于每個主機時間不*,會造成同一操作在不同主機的記錄時間不*,將導(dǎo)致服務(wù)無法正常地進行。隨著各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷發(fā)展,對時間的要求也越來越高,時間不*會引發(fā)許多問題。濟南唯尚電子有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的局域網(wǎng)時鐘同步把這些問題統(tǒng)統(tǒng)解決。
2、NTP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(Universal Time Coordinated)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(Network Time Protocol,NTP)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準時間源,不實用。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),方便實用。這里我們只討論基于NTP原理的時間同步技術(shù)和應(yīng)用。
3、NTP工作原理和應(yīng)用
3.1、NTP協(xié)議概述
NTP早由美國Delaware大學(xué)的教授設(shè)計實現(xiàn)的,由時間協(xié)議、ICMP時間戳消息及IP時間戳選項發(fā)展而來。NTP用于將計算機客戶或服務(wù)器的時間同步到另一服務(wù)器或參考時鐘源。它使用UTC作為時間標準,是基于無連接的IP 協(xié)議和UDP協(xié)議的應(yīng)用層協(xié)議,使用層次式時間分布模型,所能取得的準確度依賴于本地時鐘硬件的度和對設(shè)備及進程延遲的嚴格控制。在配置時,NTP可以利用冗余服務(wù)器和多條網(wǎng)絡(luò)路徑來獲得時間的高準確性和高可靠性。實際應(yīng)用中,又有確保秒級精度的簡單的網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議(Simple Network Time Protocol,SNTP)。
3.2、NTP的工作原理
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確。由于延遲不準確,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。
真實的時鐘偏差值是以測量所得的偏差值為中心的,而其可能的變化范圍則等長于測量所得的延遲。每一條NTP消息都包含3個時間戳,第4個時間戳則由消息的到達時刻確定。因此,服務(wù)器和客戶機都可以單獨確定時間偏移。這種對稱的連續(xù)采樣的時間傳輸方法的優(yōu)點是對發(fā)送和接受的消息的順序沒有要求,因此不需要可靠的傳輸途徑。很顯然,終的準確度將取決于發(fā)送和接受路徑的統(tǒng)計特性。
4. 局域網(wǎng)時鐘同步在校園網(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*。
局域網(wǎng)時鐘同步在校園網(wǎng)內(nèi)的應(yīng)用主要集中在以下幾個方面:
4.1、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的日志審計:當網(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確進行故障定位,準確的時間是*的。
4.2、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攻擊。
4.3、與時間有關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng):嚴格要求記錄數(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。
4.4、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。
4.5、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。
4.6、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。