什么是ntp服務器

ntp服(fu)務(wu)(wu)器，對大多數(shu)人來說(shuo)是(shi)(shi)一個陌生詞匯(hui)，但是(shi)(shi)要理解ntp服(fu)務(wu)(wu)器必須先了解什(shen)么是(shi)(shi)ntp和什(shen)么是(shi)(shi)服(fu)務(wu)(wu)器？

1、什么是ntp？

NTP全名“Network TimeProtocol”，即網絡時間(jian)協議，是由(you)RFC 1305定(ding)義的時間(jian)同步(bu)協議，用來在分(fen)布(bu)式時間(jian)服務器和客戶(hu)端之間(jian)進行時間(jian)同步(bu)。

NTP基于UDP報文進(jin)行傳輸，使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)UDP端口號為123。使(shi)用(yong)(yong)NTP的(de)(de)目的(de)(de)是對(dui)網絡(luo)內(nei)所(suo)有(you)具有(you)時(shi)(shi)鐘的(de)(de)設備進(jin)行時(shi)(shi)鐘同(tong)步，使(shi)網絡(luo)內(nei)所(suo)有(you)設備的(de)(de)時(shi)(shi)鐘保持一致，從而使(shi)設備能夠提供基于統(tong)一時(shi)(shi)間的(de)(de)多種應(ying)用(yong)(yong)。對(dui)于運行NTP的(de)(de)本地系統(tong)，既可以接收來自其(qi)他時(shi)(shi)鐘源的(de)(de)同(tong)步，又可以作為時(shi)(shi)鐘源同(tong)步其(qi)他的(de)(de)時(shi)(shi)鐘，并(bing)且可以和其(qi)他設備互相同(tong)步。

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2、什么是服務器？

服(fu)(fu)(fu)務(wu)器，英文(wen)名(ming)“server”也稱(cheng)伺服(fu)(fu)(fu)器，是提(ti)供計算(suan)服(fu)(fu)(fu)務(wu)的(de)設備。由于(yu)服(fu)(fu)(fu)務(wu)器需要響應服(fu)(fu)(fu)務(wu)請求，并(bing)進行(xing)處理，因(yin)此一般來說(shuo)服(fu)(fu)(fu)務(wu)器應具備承擔服(fu)(fu)(fu)務(wu)并(bing)且(qie)保障服(fu)(fu)(fu)務(wu)的(de)能力(li)。

服務器的構成(cheng)包括處(chu)理(li)器、硬盤(pan)、內存、系統總線(xian)等，和(he)通用的計算機架(jia)構類似，但是(shi)由于需要提供(gong)高(gao)可(ke)靠(kao)的服務，因此(ci)在處(chu)理(li)能力、穩定性、可(ke)靠(kao)性、安全(quan)性、可(ke)擴(kuo)展性、可(ke)管(guan)理(li)性等方(fang)面要求較高(gao)。

在網絡(luo)環境下，根據服(fu)務(wu)器提供的服(fu)務(wu)類(lei)型不同，分(fen)為文(wen)件服(fu)務(wu)器，數據庫服(fu)務(wu)器，應用程序服(fu)務(wu)器，WEB服(fu)務(wu)器等。

3、什么是NTP服務器？

前面我們分別了(le)解到了(le)NTP和(he)服(fu)務器，那(nei)到底是什么(me)NTP服(fu)務器呢？根據(ju)表面意(yi)思理解NTP服(fu)務器，即基于NTP協議的服(fu)務器，用來在分布式時間(jian)服(fu)務器和(he)客戶端之間(jian)進行時間(jian)同步。

NTP服(fu)(fu)(fu)務(wu)器(qi)在應(ying)用于時(shi)(shi)間同(tong)步中分為(wei)客戶端NTP服(fu)(fu)(fu)務(wu)器(qi)和(he)服(fu)(fu)(fu)務(wu)端NTP服(fu)(fu)(fu)務(wu)器(qi)兩種。客戶端主(zhu)要(yao)(yao)應(ying)用于現有(you)NTP網(wang)絡(luo)環(huan)境(jing)(jing)中，獲取(qu)前端NTP服(fu)(fu)(fu)務(wu)器(qi)，主(zhu)要(yao)(yao)是(shi)利(li)用已經存在的(de)(de)網(wang)絡(luo)環(huan)境(jing)(jing)，搭建時(shi)(shi)間同(tong)步系統(tong)，實(shi)現的(de)(de)是(shi)一(yi)個(ge)從時(shi)(shi)鐘(zhong)的(de)(de)功能(neng)。服(fu)(fu)(fu)務(wu)端NTP服(fu)(fu)(fu)務(wu)器(qi)主(zhu)要(yao)(yao)是(shi)指(zhi)用于后端網(wang)絡(luo)環(huan)境(jing)(jing)中設備的(de)(de)時(shi)(shi)間同(tong)步，為(wei)網(wang)絡(luo)中的(de)(de)服(fu)(fu)(fu)務(wu)器(qi)，計(ji)算(suan)機等(deng)網(wang)絡(luo)設備提(ti)供一(yi)個(ge)時(shi)(shi)間統(tong)一(yi)的(de)(de)功能(neng)，實(shi)現主(zhu)時(shi)(shi)鐘(zhong)的(de)(de)同(tong)步功能(neng)。

ntp服務器能做什么

前面，我們很自然的(de)了解(jie)到了什(shen)么(me)是ntp，也有了一個(ge)大概的(de)認識(shi)，那么(me)ntp服(fu)務器是做(zuo)什(shen)么(me)的(de)，它(ta)到底能做(zuo)什(shen)么(me)，這也是我們對于ntp服(fu)務器這個(ge)名稱屬性放在(zai)這里，我們最需要傳達的(de)東西(xi)。

NTP服務器主要用(yong)來(lai)同(tong)(tong)步(bu)(bu)(bu)網絡(luo)中各個計(ji)算(suan)機(ji)(ji)的時(shi)間的協議。它的用(yong)途是把(ba)計(ji)算(suan)機(ji)(ji)的時(shi)鐘(zhong)同(tong)(tong)步(bu)(bu)(bu)到世界協調時(shi)UTC，其(qi)(qi)精(jing)(jing)度在(zai)局域網內可(ke)(ke)達0.1ms，在(zai)互聯(lian)網上絕(jue)大多數的地(di)方(fang)其(qi)(qi)精(jing)(jing)度可(ke)(ke)以(yi)達到1-50ms。它可(ke)(ke)以(yi)使計(ji)算(suan)機(ji)(ji)對其(qi)(qi)服務器或時(shi)鐘(zhong)源（如(ru)石英(ying)鐘(zhong)，GPS等等）進行(xing)時(shi)間同(tong)(tong)步(bu)(bu)(bu)，它可(ke)(ke)以(yi)提(ti)供高精(jing)(jing)準度的時(shi)間校正，而且(qie)可(ke)(ke)以(yi)使用(yong)加密確認的方(fang)式來(lai)防止病毒的協議攻擊。

很多人可(ke)能會說，我的計算機(ji)每天(tian)自(zi)己走時，為(wei)何還需要用一(yi)個(ge)ntp服(fu)務(wu)器再同(tong)步(bu)時間呢？這主要是因為(wei)在(zai)計算機(ji)中芯片(pian)(pian)本身通常(chang)并不具(ju)備(bei)時鐘(zhong)信號(hao)源，因此須由(you)專門(men)的時鐘(zhong)電(dian)路提(ti)供時鐘(zhong)信號(hao)，石英(ying)晶體振蕩器(Quartz Crystal OSC)就(jiu)是一(yi)種最常(chang)用的時鐘(zhong)信號(hao)振蕩源。石英(ying)晶片(pian)(pian)之所以能當(dang)為(wei)振蕩器使(shi)用，是基于(yu)它(ta)的壓電(dian)效應：在(zai)晶片(pian)(pian)的兩個(ge)極上加一(yi)電(dian)場(chang)，會使(shi)晶體產生(sheng)(sheng)機(ji)械(xie)(xie)變(bian)形；在(zai)石英(ying)晶片(pian)(pian)上加上交(jiao)(jiao)變(bian)電(dian)壓，晶體就(jiu)會產生(sheng)(sheng)機(ji)械(xie)(xie)振動，同(tong)時機(ji)械(xie)(xie)變(bian)形振動又(you)會產生(sheng)(sheng)交(jiao)(jiao)變(bian)電(dian)場(chang)。雖然這種交(jiao)(jiao)變(bian)電(dian)場(chang)的電(dian)壓極其微弱，但其振動頻率是十(shi)分穩(wen)定的。

從PC誕生至(zhi)今，主板(ban)上一直都使用一顆14.318MHz的(de)石英(ying)晶體振(zhen)蕩(dang)器(qi)作(zuo)為基(ji)準頻率源。主板(ban)上除了(le)(le)這顆14.318MHz的(de)晶振(zhen)，還能找到(dao)一顆頻率為32.768MHz的(de)晶振(zhen)，它被用于實時時鐘(zhong)(RTC)電路中，顯示(shi)精確的(de)時間(jian)和(he)日(ri)期。初始化后以每秒約(yue)18.2次發(fa)出脈沖，這些脈沖經過操作(zuo)系統計(ji)算形成BIOS日(ri)時鐘(zhong)計(ji)數。通過由BIOS電池供電,關機后它仍然正常運行。這也就(jiu)是為啥我們關了(le)(le)電源，第二天開機依然會顯示(shi)正確時間(jian)的(de)原因。

每個(ge)計算機各自有了(le)時(shi)鐘(zhong)，但是一(yi)(yi)旦它(ta)們(men)聯(lian)網(wang)后，又出現一(yi)(yi)個(ge)問題：各自運行的(de)(de)計算機時(shi)鐘(zhong)，彼(bi)此之間日積月累的(de)(de)累計誤差(cha)如何(he)解決。這(zhe)就出現了(le)網(wang)絡(luo)時(shi)間協議NTP，它(ta)是用(yong)于互聯(lian)網(wang)中時(shi)間同(tong)步的(de)(de)標準之一(yi)(yi)，它(ta)的(de)(de)用(yong)途是把計算機的(de)(de)時(shi)鐘(zhong)同(tong)步到(dao)世(shi)界(jie)協調(diao)時(shi)UTC，并滿足于用(yong)戶環境(jing)中的(de)(de)計算機（服(fu)務器同(tong)理）設備(bei)的(de)(de)時(shi)間同(tong)步。

為什么要使用ntp服務器

對大(da)多數人來說(shuo)可能會很疑問(wen)，我的計算機時間已經夠我用了(le)啊，我為(wei)何需要單(dan)獨的ntp服務(wu)(wu)器。那(nei)么(me)問(wen)題來了(le)，一個(ge)系統(tong)里整體運行的所(suo)有計算機服務(wu)(wu)器，如(ru)果都(dou)獨立運行那(nei)整個(ge)系統(tong)工(gong)作是否都(dou)亂套(tao)了(le)？

我們舉幾個簡單的例子(zi)：如(ru)果公(gong)共(gong)大(da)樓遇(yu)到突發事(shi)情每個監(jian)控裝(zhuang)置時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)不一，后期事(shi)故調(diao)查(cha)取證監(jian)控時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)參(can)差(cha)不齊(qi)無法還原本質，責任(ren)(ren)誰(shui)來(lai)擔當？醫院系(xi)統各個科室職能兼受(shou)，若(ruo)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)相互差(cha)開，病人數(shu)據記錄與實際時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)前后出入，若(ruo)出現分歧責任(ren)(ren)甩給(gei)設備(bei)原因，設備(bei)是否能夠出面來(lai)協(xie)調(diao)？電力(li)電廠(chang)系(xi)統中有(you)很多需(xu)要互相協(xie)調(diao)合作(zuo)的設備(bei)，若(ruo)出現各個系(xi)統設備(bei)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)紊亂，就(jiu)會(hui)導致(zhi)運(yun)(yun)行機制無法協(xie)調(diao)合作(zuo)，那整個電廠(chang)的運(yun)(yun)行失(shi)調(diao)，所造成的損失(shi)無法估(gu)量。

所(suo)以，ntp服(fu)務器在各行(xing)(xing)各業系統發揮協(xie)調(diao)作(zuo)用(yong)的同(tong)時，已經成為了不可或缺的必備系統，是各個(ge)系統穩(wen)定運(yun)行(xing)(xing)基(ji)于安全因(yin)素中(zhong)必須存(cun)在的重要(yao)設備。ntp服(fu)務器服(fu)務器應用(yong)于不同(tong)行(xing)(xing)業系統中(zhong)，為網絡(luo)內(nei)設備提供(gong)標(biao)準的時間(jian)基(ji)準，使得各個(ge)獨立又相互關(guan)聯的設備有了可參考(kao)的維度標(biao)準。

NTP服務器如何工作

NTP提供準(zhun)確時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)，首先要有準(zhun)確的(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)來源，這一時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)應該(gai)是(shi)國際(ji)標準(zhun)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)UTC。 NTP獲(huo)(huo)(huo)得UTC的(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)來源可(ke)以(yi)是(shi)原子(zi)鐘、天文臺、衛星(xing)，也可(ke)以(yi)從Internet上獲(huo)(huo)(huo)取(qu)。這樣就(jiu)有了準(zhun)確而可(ke)靠的(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)源。時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)按NTP服(fu)務器的(de)等(deng)級傳播。按照離外部UTC 源的(de)遠近將所有服(fu)務器歸入不同的(de)Stratum（層(ceng)）中。Stratum-1在頂(ding)層(ceng)，有外部UTC接(jie)入，而Stratum-2則從Stratum-1獲(huo)(huo)(huo)取(qu)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)，Stratum-3從Stratum-2獲(huo)(huo)(huo)取(qu)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)，以(yi)此類(lei)推，但Stratum層(ceng)的(de)總數限制在15以(yi)內。所有這些(xie)服(fu)務器在邏輯上形成階(jie)梯式的(de)架構相互連接(jie)，而Stratum-1的(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)服(fu)務器是(shi)整個系(xi)統的(de)基(ji)礎。

計算機主機一般同多個時間服務器連(lian)接， 利用(yong)統計(ji)學的(de)算法(fa)過濾來(lai)(lai)自(zi)不同服(fu)務(wu)(wu)器(qi)的(de)時間(jian)，以(yi)選擇最佳的(de)路徑和(he)來(lai)(lai)源來(lai)(lai)校正主機時間(jian)。即使主機在長(chang)時間(jian)無法(fa)與某一時間(jian)服(fu)務(wu)(wu)器(qi)相聯系的(de)情況下，NTP服(fu)務(wu)(wu)依(yi)然有(you)效運(yun)轉。

為防止對時間服務器的惡意破壞，NTP使用了(le)識(shi)別(Authentication)機(ji)制，檢(jian)查來(lai)對時的信(xin)息(xi)是(shi)否(fou)是(shi)真正來(lai)自(zi)所宣稱的服務器并檢(jian)查資料的返(fan)回路(lu)徑，以提供(gong)對抗干擾的保護機(ji)制。