time - 网络时间协议如何工作？

Question

维基百科条目没有提供详细信息，而且RFC太密集了。这里有没有人以非常笼统的方式知道 NTP 的工作原理？

我正在寻找一个概述，解释如何使用Marzullo 的算法（或其修改）将服务器上的时间戳转换为客户端上的时间戳。具体来说，当通信发生在具有高度可变延迟的网络上（通常是该延迟的几倍）时，使用什么机制来产生平均在 10 毫秒内的准确性。

Answer 1

（这不是 Marzullo 的算法。它只被高层服务器使用，通过多个来源获得真正准确的时间。这是普通客户端获取时间的方式，只使用一个服务器）

首先，NTP 时间戳存储为自 1900 年 1 月 1 日以来的秒数。32 位表示秒数，32 位表示秒的小数部分。

同步很棘手。客户端在发送请求时存储时间戳（比如 A）（所有这些值都以秒为单位）。服务器发送一个回复，其中包含接收数据包时的“真实”时间（称为 X）和传输数据包的“真实”时间（Y）。客户端将接收该数据包并记录它收到它的时间（B）。

NTP 假设发送和接收在网络上花费的时间是相同的。在健全的网络上经过足够多的时间间隔，它应该是平均的。我们知道从发送请求到接收响应的总传输时间是 BA 秒。我们想去掉服务器处理请求所花费的时间（YX），只留下网络遍历时间，所以就是BA-（YX）。由于我们假设网络遍历时间是对称的，因此从服务器到客户端的响应所花费的时间为 [BA-(YX)]/2。所以我们知道服务器在 Y 时间发送了它的响应，我们用了 [BA-(YX)]/2 秒的时间才收到响应。

所以我们收到响应的真实时间是 Y+[BA-(YX)]/2 秒。这就是 NTP 的工作原理。

示例（在整秒内使数学变得容易）：

• 客户端在“错误”时间 100 发送请求。A=100。
• 服务器在“真”时间 150 接收请求。X=150。
• 服务器很慢，所以它直到“真”时间 160 才发出响应。Y=160。
• 客户端在“错误”时间 120 收到请求。B=120。
• 客户端确定在网络上花费的时间是 BA-(YX)=120-100-(160-150)=10 秒
• 客户端假设从服务器到客户端的响应所花费的时间是 10/2=5 秒。
• 客户端将该时间添加到服务器发送响应时的“真实”时间，以估计它在“真实”时间 165 秒收到响应。
• 客户端现在知道它需要在时钟上增加 45 秒。

在适当的实现中，客户端始终作为守护进程运行。在长时间的大量样本中，NTP 实际上可以确定计算机的时钟是慢还是快，并自动进行相应的调整，即使后来断开网络连接，它也能保持相当好的时间。加上对来自服务器的响应进行平均，并应用更复杂的思维，您可以获得非常准确的时间。

当然，正确的实现远不止这些，但这就是它的要点。

Answer 2

1. NTP 客户端询问它的所有 NTP 服务器现在是什么时间。
2. 不同的服务器将给出不同的答案，具有不同的置信度，因为请求从客户端到服务器并返回所需的时间不同。
3. Marzullo 的算法将找到与所提供的所有答案一致的最小时间值范围。
4. 您可以比任何单个时间服务器的答案的准确性更有信心，因为多个集合的交集可能包含比任何单个集合更少的元素。
5. 您查询的服务器越多，您对可能答案的限制就越多，您的时钟就越准确。

Answer 3

如果您使用时间戳来决定排序，则可能不需要特定时间。您可以改用灯时钟，这比网络同步更痛苦。它可以告诉你什么是“先”来的，但不能告诉你确切的时间差异。它并不关心计算机的时钟实际上在说什么。

Answer 4

诀窍是一些数据包很快，而快速数据包会给你时间上的严格限制。