一文看懂NTP协议

最近碰到一个NTP协议相关的题,卡了很久,才发现一直在用的NTP协议完全不了解他的原理,遂学习并总结一下


1. NTP 概述

NTP(Network Time Protocol) 是一种用于同步计算机系统时钟的网络协议,旨在通过分层架构和精密算法,将设备时间同步至全球协调时间(UTC),精度可达毫秒甚至微秒级。其核心目标是通过减少时钟偏差和网络延迟影响,确保分布式系统的时间一致性


2. NTP 分层架构(Stratum)

  • Stratum 0:最高精度时间源(如原子钟、GPS卫星),直接生成时间信号
  • Stratum 1:直接连接 Stratum 0 的服务器,提供基础时间服务
  • Stratum 2:从 Stratum 1 同步时间的服务器,依次类推至 Stratum 15
  • Stratum 16:表示未同步或无效时钟

分层优势:避免单点压力,提升扩展性和可靠性


3. NTP 工作流程

NTP 通过四次时间戳交换计算时钟偏差与网络延迟,具体步骤如下:

步骤 1:客户端发起请求
  • 客户端构造 NTP 请求包,记录本地发送时间 T1
  • 包内字段:
    • Mode:设为 3(客户端模式)
    • Transmit Timestamp:填充 T1(客户端发送时间)

一文看懂NTP协议_第1张图片

步骤 2:服务器接收与处理
  • 服务器记录接收时间 T2,处理请求后记录发送响应时间 T3
  • 响应包包含:
    • Originate Timestamp (T1):客户端原始发送时间
    • Recei

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