一文读懂linux NTP服务器，NTP网络时间服务器的比较和配置

一．Linux系统时间的重要性

Linux系统时间正确能够帮助用户显著地提升系统的安全性及其正常运行的稳定性。

在计算机系统中，Linux系统时间被广泛用于系统日志、程序调试和网络通信中等等。因此，系统时间的准确性非常关键。

1. 时间跳变，影响日志记录，给问题排查和分析带来麻烦。

2. 在安全领域，攻击者可能会修改系统时间来绕过安全控制措施。

因此，对于计算机网络系统而言，同步时间至关重要。解决方法就是需要一个能调整时钟抖动率，建立一个即时缓和、调整时间变化，并用一群受托服务器提供准确、稳定时间的时间管理协议，这就是网络时间协议（NTP）。当然你的局域网可以访问互联网，那不必安装一台专门的NTP服务器，只需安装NTP的客户端软件到互联网上的公共NTP服务器自动修正时间即可，但是这样时间能同步但不精准还可能因为网络不稳定从而导致时间同步失败的结果。

二．定义及相关概念

2.1 Linux的两种时钟

系统时钟（System Clock）：由Linux内核通过CPU的工作频率进行的计算的。

硬件时钟（RealTime Clock，简称RTC）：硬件时钟：硬件时钟是存储在主板上CMOS里的时钟，关机后该时钟依然运行，主板的纽扣电池为它供电。对应于嵌入式设备有一个RTC模块。硬件时钟即RTC时钟。

系统时间是基于内存的，断电就会丢失；硬件时间是写在硬件中的bios程序里的。

系统时间和硬件时间都有两种表示形式：一种是以localtime表示的，一种是以UTC表示的。世界协调时间(Universal Time Coordinated,UTC),UTC就是0时区的时间，(LocalTime)地方时为本地时间，如北京为早上八点（东八区），UTC时间就为零点，时间比北京时晚八小时.

系统时间的表示形式可以使用timedatectl查看，硬件时间的表示形式可以使用hwclock --debug（hwclock -verbose）显示。

当Linux启动时，硬件时钟会去读取系统时钟的设置，然后系统时钟就会独立于硬件运作。因此系统时钟和硬件时钟可以采用异步方式，即系统时间和硬件时间可以不同。从linux启动过程来看，系统时钟和硬件时钟不会发生冲突，但linux中的所有命令都是采用的系统时钟设置。

2.2 NTP 网络时间协议

NTP(Network Time Protocol) 网络时间协议，工作在UDP的123端口上。是用来使计算机时间同步化的一种协议，它可以使计算机对其服务器或时钟源（如石英钟，GPS等等)做同步化，它可以提供高精准度的时间校正（局域网上与标准间差小于1毫秒，互联网上几十毫秒），且可介由加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击。

通过该协议，可以把计算机的时钟同步到UTC，其精度在局域网内可达0.1ms，在互联网上绝大多数的地方其精度可以达到1-50ms。

时间服务器可以利用以下三种方式与其他服务器对时：broadcast/multicast，client/server和Symmetric。

（1）broadcast/multicast:方式主要适用于局域网的环境，时间服务器周期性的以广播的方式，将时间信息传送给其他网路中的时间服务器，其时间仅会有少许的延迟，而且配置非常的简单。但是此方式的精确度并不高，对时间精确度要求不是很高的情况下可以采用。

（2）Symmetric:的方式得一台服务器可以从远端时间服务器获取时钟，如果需要也可提供时间信息给远端的时间服务器。此一方式适用于配置冗余的时间服务器，可以提供更高的精确度给主机。

（3）client/server:方式与symmetric方式比较相似，只是不提供给其他时间服务器时间信息，此方式适用于一台时间服务器接收上层时间服务器的时间信息，并提供时间信息给下层的用户。

上述三种方式，时间信息的传输都使用UDP协议。时间服务器利用一个过滤演算法，及先前八个校时资料计算出时间参考值，判断后续校时包的精确性，一个相对较高的离散程度，表示一个对时资料的可信度比较低。仅从一个时间服务器获得校时信息，不能校正通讯过程所造成的时间偏差，而同时与许多时间服务器通信校时，就可利用过滤算法找出相对较可靠的时间来源，然后采用它的时间来校时。

三、NTP网络时间服务器

NTP是一种网络协议，用于实现计算机系统之间的时钟同步，通过数据包交换在可变延迟的数据网络上运行。

时间是我们日常生活的重要组成部分，而在数字时代，时间同步也在计算机和网络系统中扮演着至关重要的角色。网络时间协议（Network Time Protocol，NTP）是一种用于确保网络中各个设备保持准确时间的关键协议。随着互联网的普及和数字技术的不断发展，NTP变得愈加重要，影响着多个领域，从通信和安全到金融和医疗。

3.1 NTP特点有哪些？

NTP是一种高度可靠且灵活的时间同步协议，适用于各种网络环境和应用场景。

（1）全球时间标准： NTP提供了一个全球性的时间标准，即协调世界时（UTC）。UTC被广泛接受为全球时间参考，而NTP的目标是将所有参与的计算机同步到UTC的几毫秒内。

（2）自动寻找可靠时间服务器：NTP使用自动发现机制，可以查找可靠的时间服务器，以确保高质量的时间同步。它可以从多个时间源收集数据，然后通过算法选择最可靠的时间源，从而减少错误的影响。

（3）灵活的扩展性：NTP的架构允许在网络中包含多个参考时钟。这意味着可以在网络中部署多个时间服务器，以提供高可用性和冗余。此外，NTP可以以点对点或分层广播的方式传播时间信息，以适应不同的网络拓扑。

（4）高精度：NTP能够提供高精度的时间同步，通常在毫秒或亚毫秒级别。通过选择合适的同步候选者和使用精密的算法，NTP可以实现高度准确的时间同步。

（5）恢复能力：当网络连接存在问题时，NTP可以通过使用历史数据或考虑时差来提供帮助。这使得NTP在网络不稳定或有中断的情况下能够持续提供可靠的时间同步。

3.2 NTP网络时间服务器

NTP网络时间服务器采用表面贴装技术生产，以高速芯片进行控制，具有精度高、稳定性好、功能强、无积累误差，不受地域、气候等环境条件限制、性价比高和操作方便等特点，适合无人值守。广泛应用于电力系统、网络同步、通讯、交通管理及国防等需要对时、记时、守时等领域。

装置输出信号可配置有标准RS232、RS422/RS485、NTP网络对时等多种接口形式，方便与相关设备的驳接，实现单向或双向通讯。可以适应各种不同设备的对时需要。

装置特点：

（1）机架式结构，1U、19”标准机箱,安装方便，机箱经防磁处理，抗干扰能力强。

（2）选用高性能、宽范围开关电源，工作稳定可靠，装置电源供电自适应。（按订货技术协议配置，缺省为单电源。）

（3）采用GPS/BD双系统精密授时，支持单GPS、单北斗、 GPS/北斗联合授时多种授时方式，并可通过维护串口修改授时方式。可通过LED在线显示日期时间和GPS北斗卫星的收星个数，直观反映装置的同步状况。

（4）装置前面板有“POW”灯、“PPS” 灯、“SYN” 灯、“ALM” 灯多种工作状态指示，便于运行值班人员的日常巡视。

（5）模块化结构，NTP端口数量可灵活配置，最多配置6路NTP/SNTP网络对时信号，端口可以灵活的配置使用，可以用在不断增长变化的网络环境中；还可用于不同的子网或不同的物理隔离的网络中，使多个物理隔离的网络共享时钟资源。

（6） 支持WINXP/WIN7/WIN8/WIN10/2000/2003/2008/vista、LINUX等操作系统及支持

NTP协议的路由器、交换机、DVR、智能控制器等网络设备。

总结：

NTP网络时间服务器是提供高精度时间基准的时间同步设备，该设备可同时跟踪中国北斗卫星和美国GPS卫星，比单一卫星更加可靠,确保了系统的安全性和稳定性；中国北斗卫星与美国GPS卫星时间信号互为备用，时间源可组合为GPS+北斗、单GPS、单北斗、等，保证了时间源的高可靠性和基准时间信号的高精度性；该系统实现了输出多制式串口、网络等，满足多设备的要求，保证了时间需求的高精确度、高稳定性、高安全性，高可靠性。

审核编辑 黄宇