什么是ntp服務(wù)器

ntp服務(wù)器，對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)是一個(gè)陌生詞匯，但是要理解ntp服務(wù)器必須先了解什么是ntp和什么是服務(wù)器？

1、什么是ntp？

NTP全名“Network TimeProtocol”，即網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議，是由RFC 1305定義的時(shí)間同步協(xié)議，用來(lái)在分布式時(shí)間服務(wù)器和客戶端之間進(jìn)行時(shí)間同步。

NTP基于UDP報(bào)文進(jìn)行傳輸，使用的UDP端口號(hào)為123。使用NTP的目的是對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有具有時(shí)鐘的設(shè)備進(jìn)行時(shí)鐘同步，使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有設(shè)備的時(shí)鐘保持一致，從而使設(shè)備能夠提供基于統(tǒng)一時(shí)間的多種應(yīng)用。對(duì)于運(yùn)行NTP的本地系統(tǒng)，既可以接收來(lái)自其他時(shí)鐘源的同步，又可以作為時(shí)鐘源同步其他的時(shí)鐘，并且可以和其他設(shè)備互相同步。

2、什么是服務(wù)器？

服務(wù)器，英文名“server”也稱伺服器，是提供計(jì)算服務(wù)的設(shè)備。由于服務(wù)器需要響應(yīng)服務(wù)請(qǐng)求，并進(jìn)行處理，因此一般來(lái)說(shuō)服務(wù)器應(yīng)具備承擔(dān)服務(wù)并且保障服務(wù)的能力。

服務(wù)器的構(gòu)成包括處理器、硬盤、內(nèi)存、系統(tǒng)總線等，和通用的計(jì)算機(jī)架構(gòu)類似，但是由于需要提供高可靠的服務(wù)，因此在處理能力、穩(wěn)定性、可靠性、安全性、可擴(kuò)展性、可管理性等方面要求較高。

在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，根據(jù)服務(wù)器提供的服務(wù)類型不同，分為文件服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，應(yīng)用程序服務(wù)器，WEB服務(wù)器等。

3、什么是NTP服務(wù)器？

前面我們分別了解到了NTP和服務(wù)器，那到底是什么NTP服務(wù)器呢？根據(jù)表面意思理解NTP服務(wù)器，即基于NTP協(xié)議的服務(wù)器，用來(lái)在分布式時(shí)間服務(wù)器和客戶端之間進(jìn)行時(shí)間同步。

NTP服務(wù)器在應(yīng)用于時(shí)間同步中分為客戶端NTP服務(wù)器和服務(wù)端NTP服務(wù)器兩種?？蛻舳酥饕獞?yīng)用于現(xiàn)有NTP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，獲取前端NTP服務(wù)器，主要是利用已經(jīng)存在的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，搭建時(shí)間同步系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)從時(shí)鐘的功能。服務(wù)端NTP服務(wù)器主要是指用于后端網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中設(shè)備的時(shí)間同步，為網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器，計(jì)算機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供一個(gè)時(shí)間統(tǒng)一的功能，實(shí)現(xiàn)主時(shí)鐘的同步功能。

ntp服務(wù)器能做什么

前面，我們很自然的了解到了什么是ntp，也有了一個(gè)大概的認(rèn)識(shí)，那么ntp服務(wù)器是做什么的，它到底能做什么，這也是我們對(duì)于ntp服務(wù)器這個(gè)名稱屬性放在這里，我們最需要傳達(dá)的東西。

NTP服務(wù)器主要用來(lái)同步網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)計(jì)算機(jī)的時(shí)間的協(xié)議。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，在互聯(lián)網(wǎng)上絕大多數(shù)的地方其精度可以達(dá)到1-50ms。它可以使計(jì)算機(jī)對(duì)其服務(wù)器或時(shí)鐘源（如石英鐘，GPS等等）進(jìn)行時(shí)間同步，它可以提供高精準(zhǔn)度的時(shí)間校正，而且可以使用加密確認(rèn)的方式來(lái)防止病毒的協(xié)議攻擊。

很多人可能會(huì)說(shuō)，我的計(jì)算機(jī)每天自己走時(shí)，為何還需要用一個(gè)ntp服務(wù)器再同步時(shí)間呢？這主要是因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)中芯片本身通常并不具備時(shí)鐘信號(hào)源，因此須由專門的時(shí)鐘電路提供時(shí)鐘信號(hào)，石英晶體振蕩器(Quartz Crystal OSC)就是一種最常用的時(shí)鐘信號(hào)振蕩源。石英晶片之所以能當(dāng)為振蕩器使用，是基于它的壓電效應(yīng)：在晶片的兩個(gè)極上加一電場(chǎng)，會(huì)使晶體產(chǎn)生機(jī)械變形；在石英晶片上加上交變電壓，晶體就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，同時(shí)機(jī)械變形振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。雖然這種交變電場(chǎng)的電壓極其微弱，但其振動(dòng)頻率是十分穩(wěn)定的。

從PC誕生至今，主板上一直都使用一顆14.318MHz的石英晶體振蕩器作為基準(zhǔn)頻率源。主板上除了這顆14.318MHz的晶振，還能找到一顆頻率為32.768MHz的晶振，它被用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)電路中，顯示精確的時(shí)間和日期。初始化后以每秒約18.2次發(fā)出脈沖，這些脈沖經(jīng)過(guò)操作系統(tǒng)計(jì)算形成BIOS日時(shí)鐘計(jì)數(shù)。通過(guò)由BIOS電池供電,關(guān)機(jī)后它仍然正常運(yùn)行。這也就是為啥我們關(guān)了電源，第二天開機(jī)依然會(huì)顯示正確時(shí)間的原因。

每個(gè)計(jì)算機(jī)各自有了時(shí)鐘，但是一旦它們聯(lián)網(wǎng)后，又出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題：各自運(yùn)行的計(jì)算機(jī)時(shí)鐘，彼此之間日積月累的累計(jì)誤差如何解決。這就出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議NTP，它是用于互聯(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，并滿足于用戶環(huán)境中的計(jì)算機(jī)（服務(wù)器同理）設(shè)備的時(shí)間同步。

為什么要使用ntp服務(wù)器

對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)可能會(huì)很疑問(wèn)，我的計(jì)算機(jī)時(shí)間已經(jīng)夠我用了啊，我為何需要單獨(dú)的ntp服務(wù)器。那么問(wèn)題來(lái)了，一個(gè)系統(tǒng)里整體運(yùn)行的所有計(jì)算機(jī)服務(wù)器，如果都獨(dú)立運(yùn)行那整個(gè)系統(tǒng)工作是否都亂套了？

我們舉幾個(gè)簡(jiǎn)單的例子：如果公共大樓遇到突發(fā)事情每個(gè)監(jiān)控裝置時(shí)間不一，后期事故調(diào)查取證監(jiān)控時(shí)間參差不齊無(wú)法還原本質(zhì)，責(zé)任誰(shuí)來(lái)?yè)?dān)當(dāng)？醫(yī)院系統(tǒng)各個(gè)科室職能兼受，若時(shí)間相互差開，病人數(shù)據(jù)記錄與實(shí)際時(shí)間前后出入，若出現(xiàn)分歧責(zé)任甩給設(shè)備原因，設(shè)備是否能夠出面來(lái)協(xié)調(diào)？電力電廠系統(tǒng)中有很多需要互相協(xié)調(diào)合作的設(shè)備，若出現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)設(shè)備之間時(shí)間紊亂，就會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行機(jī)制無(wú)法協(xié)調(diào)合作，那整個(gè)電廠的運(yùn)行失調(diào)，所造成的損失無(wú)法估量。

所以，ntp服務(wù)器在各行各業(yè)系統(tǒng)發(fā)揮協(xié)調(diào)作用的同時(shí)，已經(jīng)成為了不可或缺的必備系統(tǒng)，是各個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行基于安全因素中必須存在的重要設(shè)備。ntp服務(wù)器服務(wù)器應(yīng)用于不同行業(yè)系統(tǒng)中，為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間基準(zhǔn)，使得各個(gè)獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的設(shè)備有了可參考的維度標(biāo)準(zhǔn)。

NTP服務(wù)器如何工作

NTP提供準(zhǔn)確時(shí)間，首先要有準(zhǔn)確的時(shí)間來(lái)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(lái)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(guò)濾來(lái)自不同服務(wù)器的時(shí)間，以選擇最佳的路徑和來(lái)源來(lái)校正主機(jī)時(shí)間。即使主機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間無(wú)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(lái)對(duì)時(shí)的信息是否是真正來(lái)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。