| 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(jī)的時間是同步的，因?yàn)檫@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(yùn)行，時間差會越來越大，這種偏差在單機(jī)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(jī)時間不一致，會造成同一操作在不同主機(jī)的記錄時間不一致，將導(dǎo)致服務(wù)無法正常地進(jìn)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，否則會引發(fā)許多的問題。 時間同步概述 將網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的各種設(shè)備或主機(jī)的時間信息(年月日時分秒)基于UTC（UniversalTimeCoordinated）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(NetworkTimeProtocol，NTP)協(xié)議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(biāo)準(zhǔn)時間源。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)。這里我們只討論基于NTP原理的時間同步技術(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)性而引起的時鐘延遲計算的不準(zhǔn)確。由于延遲不準(zhǔn)確，所以無法依靠從時間服務(wù)器到客戶機(jī)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(jī)之間的雙向信息交換和時間戳（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)器請求時間信息，服務(wù)器用來同步客戶機(jī)但不能被客戶機(jī)同步?？蛻魴C(jī)首先向服務(wù)器發(fā)送一個NTP包，其中包含了該包離開客戶機(jī)時的時間戳，當(dāng)服務(wù)器接收到該包時，依次填入包到達(dá)時的時間戳、交換包的源地址和目的地址、填入包離開時的時間戳，然后立即把包返回給客戶機(jī)?？蛻魴C(jī)在接收到響應(yīng)包時再填入包返回時的時間戳。客戶機(jī)用這些時間參數(shù)就能夠計算出2個關(guān)鍵參數(shù)：包交換的往返延遲和客戶機(jī)與服務(wù)器之間的時鐘偏移。客戶機(jī)使用時鐘偏移來調(diào)整本地時鐘，以使其時間與服務(wù)器時間一致。主/被動對稱模式：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方或被對方同步。 廣播模式：沒有同步的發(fā)起方。在每個同步周期中，服務(wù)器向網(wǎng)絡(luò)廣播廣播帶有自己時間戳的消息包，所有的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)被動接收這些消息，以此調(diào)整自己的時間。一般用于網(wǎng)絡(luò)延時非常小，或者對時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)中的計費(fèi)、維護(hù)、管理等功能，對時間的準(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間上保持高度一致。 時間同步在校園網(wǎng)內(nèi)的應(yīng)用主要集中在一下幾個方面： 1、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的日志審計：當(dāng)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(jìn)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(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，如果網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點(diǎn)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(zhǔn)確進(jìn)行故障定位，準(zhǔn)確的時間是*的[1]。 2、應(yīng)用認(rèn)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(jìn)行用戶認(rèn)證的時候，要求網(wǎng)絡(luò)中時間必須同步。因?yàn)檎J(rèn)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(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)中的時間同步，那么系統(tǒng)就會遇到問題，而且認(rèn)證過程中還有可能受到重放攻擊。 3、與時間有關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)：嚴(yán)格要求記錄數(shù)據(jù)提交時刻的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，必須保證提交時間的準(zhǔn)確性和不可更改性。另外，對客戶端進(jìn)行*操作的應(yīng)用系統(tǒng)也要求時間同步。 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系統(tǒng)之間的時間同步。 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一個系統(tǒng)調(diào)用不會重復(fù)進(jìn)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?yàn)槌瑫r而不能進(jìn)行 6、計費(fèi)系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)計費(fèi)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(jìn)行準(zhǔn)確的時間同步，我們就得花費(fèi)大量的時間來解決各種各樣的可能會出現(xiàn)的問題。 |
