NTP协议原理_ntp协议属于哪一层

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什么是NTP协议

　　当第一次听到NTP时，完全不知道是什么概念，只好问度娘。度娘搜到的答案如下：

　　看了度娘的解释后，才大概明白该协议是进行网络对时的协议，比如当自己的电脑时间不对，可以从另外一台电脑病基于NTP协议进行对时，以另外一台电脑的时间作为基准。那么，更官方的理解就是：使用NTP的目的是对网络内所有具有时钟的设备进行时钟同步，使网络内所有设备的时钟保持一致，从而使设备能够提供基于统一时间的多种应用。对于运行NTP的本地系统，既可以接收来自其他时钟源的同步，又可以作为时钟源同步其他的时钟，并且可以和其他设备互相同步。

NTP工作原理

　　NTP的基本工作原理如图所示。Device A和Device B通过网络相连，它们都有自己独立的系统时钟，需要通过NTP实现各自系统时钟的自动同步。为便于理解，作如下假设：
　　在Device A和Device B的系统时钟同步之前，Device A的时钟设定为10:00:00am，Device B的时钟设定为11:00:00am。NTP报文在Device A和Device B之间单向传输所需要的时间为1秒。

1.Device A发送一个NTP报文给Device B，该报文带有它离开Device A时的时间戳，该时间戳为10:00:00am（T1）。
2.当此NTP报文到达Device B时，Device B加上自己的时间戳，该时间戳为11:00:01am（T2）。
3.当此NTP报文离开Device B时，Device B再加上自己的时间戳，该时间戳为11:00:02am（T3）。
4.当Device A接收到该响应报文时，Device A的本地时间为10:00:03am（T4）。
5.至此，Device A已经拥有足够的信息来计算两个重要的参数：
NTP报文的往返时延Delay=（T4-T1）-（T3-T2）=2秒。
Device A相对Device B的时间差offset=（（T2-T1）+（T3-T4））/2=1小时。

NTP的报文格式

主要字段的解释如下：

• LI（Leap Indicator）：长度为2比特，值为”11”时表示告警状态，时钟未被同步。为其他值时NTP本身不做处理。

• VN（Version Number）：长度为3比特，表示NTP的版本号，目前的最新版本为4。后面会有不同版本的测试，发现发送不同版本的报文，服务器均有数据返回，说明NTP协议是向下兼容的，老的版本也可以使用。

• Mode：长度为3比特，表示NTP的工作模式。不同的值所表示的含义分别是：0未定义、1表示主动对等体模式、2表示被动对等体模式、3表示客户模式、4表示服务器模式、5表示广播模式或组播模式、6表示此报文为NTP控制报文、7预留给内部使用。
  

• Stratum：系统时钟的层数，取值范围为1～16，它定义了时钟的准确度。层数为1的时钟准确度最高，准确度从1到16依次递减，层数为16的时钟处于未同步状态，不能作为参考时钟。
  
• Poll：轮询时间，即两个连续NTP报文之间的时间间隔。
• Precision：系统时钟的精度。
• Root Delay：本地到主参考时钟源的往返时间。
• Root Dispersion：系统时钟相对于主参考时钟的最大误差。
• Reference Identifier：参考时钟源的标识。
• Reference Timestamp：系统时钟最后一次被设定或更新的时间。
• Originate Timestamp：NTP请求报文离开发送端时发送端的本地时间。
• Receive Timestamp：NTP请求报文到达接收端时接收端的本地时间。
• Transmit Timestamp：应答报文离开应答者时应答者的本地时间。
• Authenticator：验证信息。
  
  上述总结了NTP协议的原理，下一篇将讲解NTP的代码实现。