關(guān)于網(wǎng)絡(luò)計(jì)時(shí)技術(shù)的問題，到底是需要NTP還是PTP？歸根結(jié)底，這一切都取決于準(zhǔn)確性。一般來說，這需要看是要什么樣的時(shí)間傳遞精度？海翎光電小編的理解就是：你需要的精確度是微秒還是納秒？如果答案以毫秒或秒為單位，則您需要NTP。

    PTP時(shí)鐘是什么？

    PTP （精確時(shí)間協(xié)議）是一種高精度時(shí)間同步協(xié)議,可以到達(dá)亞微秒級(jí)精度,有資料說可達(dá)到30納秒左右的偏差精度,但需要網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)（交換機(jī)）支持PTP協(xié)議，才能實(shí)現(xiàn)納秒量級(jí)的同步。

    PTP（精確時(shí)間協(xié)議）是一種用于在整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中同步時(shí)鐘的協(xié)議。在局域網(wǎng)上，它可實(shí)現(xiàn)亞微秒級(jí)的時(shí)鐘精度，使其適用于測(cè)量和控制系統(tǒng)。IEEE 1588專為要求精度超出使用NTP可獲得的精度的本地系統(tǒng)而設(shè)計(jì)。IEEE 1588標(biāo)準(zhǔn)描述了用于時(shí)鐘分配的分層主從體系結(jié)構(gòu)。在這種體系結(jié)構(gòu)下，時(shí)間分配系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)通信媒體（網(wǎng)段）和一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘組成。

    精確時(shí)間協(xié)議（PTP）IEEE 1588旨在同步用于電信，電網(wǎng)，金融市場(chǎng)和工業(yè)自動(dòng)化的LAN中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，目前特別采用該協(xié)議來同步金融HFT交易，移動(dòng)電話塔傳輸LTE/ 5G BTS ，海底聲波陣列以及任何需要精確定時(shí)但無法訪問GNSS時(shí)間基準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)。

    一般在實(shí)際使用中，現(xiàn)有的NTP可以達(dá)到5ms以內(nèi)的精度，對(duì)一般的應(yīng)用都是滿足的；非超高精度設(shè)備，不建議使用PTP設(shè)備。

    理論上任何PTP時(shí)鐘都能實(shí)現(xiàn)主時(shí)鐘和從時(shí)鐘的功能，但一個(gè)PTP通信子網(wǎng)內(nèi)只能有一個(gè)主時(shí)鐘。整個(gè)系統(tǒng)中的最優(yōu)時(shí)鐘為最高級(jí)時(shí)鐘GMC（Grandmaster Clock），有著最好的穩(wěn)定性、精確性、確定性等。根據(jù)各節(jié)點(diǎn)上時(shí)鐘的精度和級(jí)別以及UTC（通用協(xié)調(diào)時(shí)間）的可追溯性等 特性，由最佳主時(shí)鐘算法（Best MasterClock）來自動(dòng)選擇各子網(wǎng)內(nèi)的主時(shí)鐘；在只有一個(gè)子網(wǎng)的系統(tǒng)中，主時(shí)鐘就是最高級(jí)時(shí)鐘GMC。每個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)GMC，且每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)只有一個(gè)主時(shí)鐘，從時(shí)鐘與主時(shí)鐘保持時(shí)鐘同步。

下圖所示的是一個(gè)典型的主時(shí)鐘、從時(shí)鐘關(guān)系示意圖：

    PTP時(shí)鐘同步的基本原理包括時(shí)間發(fā)出和接收時(shí)間信息的記錄，并且對(duì)每一條信息增加一個(gè)“時(shí)間戳”。有了時(shí)間記錄，接收端就可以計(jì)算出自己在網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘誤差和延時(shí)。

   PTP域的節(jié)點(diǎn)設(shè)備按照一定的主從關(guān)系（Master-Slave）進(jìn)行時(shí)鐘同步。主從關(guān)系是相對(duì)而言的，同步時(shí)鐘的節(jié)點(diǎn)設(shè)備稱為從節(jié)點(diǎn)，發(fā)布時(shí) 鐘的節(jié)點(diǎn)設(shè)備稱為主節(jié)點(diǎn)，一臺(tái)設(shè)備可能同時(shí)從上層節(jié)點(diǎn)設(shè)備同步時(shí)鐘，然后向下層節(jié)點(diǎn)設(shè)備發(fā)布時(shí)鐘。

    NTP時(shí)鐘：（網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議）

    時(shí)間服務(wù)器獲得了標(biāo)準(zhǔn)的參考時(shí)間后我們的設(shè)備如何進(jìn)行同步呢？

    NTP即網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（Network Time Protocol），用于通過數(shù)據(jù)包交換的可變延遲數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間進(jìn)行時(shí)鐘同步。NTP從1985年開始運(yùn)行，是目前使用的最古老，最穩(wěn)定的Internet協(xié)議之一。它的目的是在國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)上傳遞統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間。具體的實(shí)現(xiàn)方案是在網(wǎng)絡(luò)上指定若干時(shí)鐘源網(wǎng)站，為用戶提供授時(shí)服務(wù)，并且這些網(wǎng)站間應(yīng)該能夠相互比對(duì)，提高準(zhǔn)確度。

    通常我們使用PC默認(rèn)是使用NTP獲取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，以win10為例，我們打開internet時(shí)間設(shè)置就可以查看我們的NTP時(shí)間服務(wù)器地址了。

    網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP）以合適的算法以增強(qiáng)時(shí)鐘的準(zhǔn)確性，并且減輕多個(gè)由于同步源而產(chǎn)生的差錯(cuò)，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確性低于毫秒的時(shí)間服務(wù)，以滿足目前因特網(wǎng)中路徑量測(cè)的需要。通常讓局域網(wǎng)上的若干臺(tái)主機(jī)通過因特網(wǎng)與其他的NTP主機(jī)同步時(shí)鐘，接著再向局域網(wǎng)內(nèi)其他客戶端提供時(shí)間同步服務(wù)。

下圖所示的是一個(gè)典型的NTP時(shí)鐘同步示意圖：

    在配置時(shí)，NTP可以利用冗余服務(wù)器和多條網(wǎng)絡(luò)路徑來獲得時(shí)間的高準(zhǔn)確性和高可靠性。實(shí)際應(yīng)用中，又有確保秒級(jí)精度的簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議。NTP服務(wù)器可以使計(jì)算機(jī)時(shí)間同步化的一種協(xié)議，其同步時(shí)鐘源不僅僅局限于網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間服務(wù)器，還包括時(shí)鐘設(shè)備，如石英鐘，原子鐘， GPS接收器等。

    NTP是網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(NetworkTime Protocol)，它是用來同步網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)計(jì)算機(jī)的時(shí)間的協(xié)議。在計(jì)算機(jī)的世界里，時(shí)間非常地重要，例如 對(duì)于火箭發(fā)射這種科研活動(dòng)，對(duì)時(shí)間的統(tǒng)一性和準(zhǔn)確性要求就非常地高，是按照A這臺(tái)計(jì)算機(jī)的時(shí)間，還是按照B這臺(tái)計(jì)算機(jī)的時(shí)間？NTP就是用 來解決這個(gè)問題的，NTP（Network Time Protocol，網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議）是用來使網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)計(jì)算機(jī)時(shí)間同步的一種協(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。以上為廣義的對(duì)PTP和NTP的 說明。

    為什么我們需要時(shí)間同步？

    設(shè)置精確的時(shí)間：設(shè)置計(jì)算機(jī)設(shè)備的準(zhǔn)確時(shí)間的方式類似于使用手表。文件、數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用程序全部使用并添加時(shí)間標(biāo)記。數(shù)十億人從早晨醒來之后就要使用移動(dòng)設(shè)備正確設(shè)置時(shí)鐘后，日歷和提醒就可以正常工作。這就是為什么我們的生活和日常工作需要正在使用的所有分布式電子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間準(zhǔn)確性。

    用于穩(wěn)定頻率：為了穩(wěn)定手表的“滴答"頻率，就要確保時(shí)鐘時(shí)間不會(huì)漂移。音樂、視頻流、通話—所有這些都需要穩(wěn)定的頻率來保證質(zhì)量。i聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅堋?0/60Hz的電力頻率、"PC硬件的時(shí)鐘—所有這些都取決于頻率的穩(wěn)定性和同步性。

    定義通用時(shí)域操作：

    定義通用時(shí)域操作可確保多個(gè)電子設(shè)備同步，即使時(shí)鐘未設(shè)置為正確的本地時(shí)間也能同步。

    一個(gè)很好的例子是，在UTC時(shí)域中進(jìn)行洲際電話會(huì)議，呼叫者時(shí)區(qū)的時(shí)間可能會(huì)有小時(shí)的差異。維護(hù)該時(shí)間域的最簡(jiǎn)單方法是為所有同步設(shè)備(客戶端）共享一個(gè)時(shí)間源（例如專用PC)。最好的情況是，時(shí)域服務(wù)器與某個(gè)引用源同步，但在很多情況下，如果時(shí)鐘工作在自由運(yùn)行模式,也是可以接受的。

    事件日志年表和時(shí)間戳

    事件日志年表和時(shí)間戳是研究錯(cuò)誤邏輯的重要機(jī)制。任何可能產(chǎn)生財(cái)務(wù)問題或涉及安全的地方，時(shí)間戳很重要。加密時(shí)間戳更為重要。它專用于電子簽名和數(shù)據(jù)密封的長(zhǎng)期保存。它有助于保護(hù)事件時(shí)間順序、IT系統(tǒng)完整性。

    時(shí)間同步的應(yīng)用

    數(shù)據(jù)中心

    數(shù)據(jù)中心需要NTP/PTP同步，以確保集群的時(shí)域運(yùn)行。同步對(duì)于虛擬機(jī)計(jì)算是必不可少的。日志事件的時(shí)間順序?qū)τ谘芯垮e(cuò)誤邏輯很重要。時(shí)間和日期對(duì)于自動(dòng)備份和SQL轉(zhuǎn)換回滾至關(guān)重要。弱同步使IT/IoT風(fēng)險(xiǎn)不穩(wěn)定。

    銀行

    銀行IT使用數(shù)據(jù)中心集群在需要微秒級(jí)精度的同步時(shí)域中運(yùn)行。電子支付系統(tǒng)和信用卡操作都需要：安全和交易注冊(cè)表（DB）。時(shí)間戳用于長(zhǎng)期保存簽名和數(shù)據(jù)密封。雖然精度要求僅為秒的十分之一，但對(duì)可信時(shí)間參考有著很嚴(yán)格的要求。帶有時(shí)間戳的RFC3161證明了金融交易不可抵賴。銀行IT基礎(chǔ)架構(gòu)需要強(qiáng)大的自動(dòng)隔夜備份系統(tǒng)。

    智能電網(wǎng)

    IEC 61850變電站和IEEE C37.238 PUM要求同步精度高于一個(gè)微秒，以保持穩(wěn)健的配電管理。這強(qiáng)制PTP/IEEE1588在特殊的電源配置文件“或電力應(yīng)用程序配置文件”中運(yùn)行。PTP/IEEE1588主站需要確保同步精度優(yōu)于200納秒的服務(wù)器以太網(wǎng)輸出。

    自動(dòng)駕駛

    自動(dòng)駕駛車輛同步使用納秒級(jí)和PTP IEEE1588配置文件AES67/IEEE 802.1AS。車輛排隊(duì)是自動(dòng)駕駛汽車可能采用的一系列功能的一部分。排隊(duì)是一組可以非常緊密、安全和高速行駛的車輛。每輛車都能與隊(duì)列中的其他車輛進(jìn)行無線通信。此外，同步化對(duì)于自主人工智能驅(qū)動(dòng)的車輛來說是至關(guān)重要的。它創(chuàng)造了GNSS定位系統(tǒng)的替代品–基于多個(gè)激光雷達(dá)傳感器和物體識(shí)別的系統(tǒng)。這種同步化的解決方案可以抵御GNSS的干擾/欺騙攻擊。Elproma NTS-pico3是目前自主汽車市場(chǎng)上的領(lǐng)先產(chǎn)品。

    關(guān)于NTP和PTP的內(nèi)容，海翎光電的小編今天就介紹到這里了。歡迎留言。