網(wǎng)絡(luò)運維|關(guān)于NTP的介紹

2020-04-12 19:43 作者：admin

大家好，我是一枚從事IT外包的網(wǎng)絡(luò)運維工程師，今天跟大家分享一個日常網(wǎng)絡(luò)運維需要分析流量是會用到的端口鏡像技術(shù)。
介紹NTP的定義、目的和版本演進。
定義
網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議NTP（Network Time Protocol）是TCP/IP協(xié)議族里面的一個應(yīng)用層協(xié)議。NTP用于在一系列分布式時間服務(wù)器與客戶端之間同步時鐘。NTP的實現(xiàn)基于IP和UDP。NTP報文通過UDP傳輸，端口號是123。
目的
隨著網(wǎng)絡(luò)拓撲的日益復(fù)雜，整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備的時鐘同步將變得十分重要。如果依靠管理員手工修改系統(tǒng)時鐘，不僅工作量巨大，而且時鐘的準(zhǔn)確性也無法得到保證。NTP的出現(xiàn)就是為了解決網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備系統(tǒng)時鐘的同步問題。
NTP主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備時鐘需要保持一致的場合，比如：
· 網(wǎng)絡(luò)管理：對從不同路由器采集來的日志信息、調(diào)試信息進行分析時，需要以時間作為參照依據(jù)。
· 計費系統(tǒng)：要求所有設(shè)備的時鐘保持一致。
· 多個系統(tǒng)協(xié)同處理同一個復(fù)雜事件：為保證正確的執(zhí)行順序，多個系統(tǒng)必須參考同一時鐘。
· 備份服務(wù)器和客戶機之間進行增量備份：要求備份服務(wù)器和所有客戶機之間的時鐘同步。
· 系統(tǒng)時間：某些應(yīng)用程序需要知道用戶登錄系統(tǒng)的時間以及文件修改的時間。
NTP基本原理
如圖4-1所示，NTP客戶端和NTP服務(wù)器相連，它們都有自己獨立的系統(tǒng)時鐘，現(xiàn)在通過NTP實現(xiàn)系統(tǒng)時鐘自動同步。
設(shè)定參數(shù)及同步方式如下：
· 在NTP客戶端和NTP服務(wù)器的系統(tǒng)時鐘同步之前，NTP客戶端的時鐘設(shè)定為Ta，NTP服務(wù)器的時鐘設(shè)定為Tb。
· NTP服務(wù)器作為NTP時間服務(wù)器，NTP客戶端的時鐘要與NTP服務(wù)器的時鐘進行同步。
· 這里描述的原理是在NTP客戶端和NTP服務(wù)器的系統(tǒng)時鐘精度為0，即完全精確的場景下進行的。
圖4  NTP實現(xiàn)圖  系統(tǒng)時鐘的同步流程如下：
1. NTP客戶端在T1時刻發(fā)送一個NTP請求報文給NTP服務(wù)器，該請求報文攜帶離開NTP客戶端時的時間戳T1。
2. NTP請求報文到達NTP服務(wù)器，此時NTP服務(wù)器的時刻為T2。NTP服務(wù)器處理之后，于T3時刻發(fā)出NTP應(yīng)答報文。該應(yīng)答報文中攜帶離開NTP客戶端時的時間戳T1、到達NTP服務(wù)器時的時間戳T2、離開NTP服務(wù)器時的時間戳T3。
3. NTP客戶端在T4時刻接收到該應(yīng)答報文。
通過上面的NTP報文交互，NTP客戶端獲得4個時間參數(shù)，分別為T1、T2、T3、T4。由于NTP客戶端和NTP服務(wù)器的時鐘完全精確，我們可以通過以下公式計算出NTP客戶端與NTP服務(wù)器之間的時間差，也就是NTP客戶端需要調(diào)整的時間。
1. 計算NTP報文從NTP客戶端發(fā)送到NTP服務(wù)器所需要的時間Delay。
Delay = [ ( T4 - T1 ) - ( T3 – T2 ) ] / 2
2. 計算NTP客戶端與NTP服務(wù)器之間的時間差Offset。
以T4時刻為例，在這個時刻點，NTP服務(wù)器發(fā)送過來的報文被NTP客戶端接收到時，服務(wù)器的時刻已經(jīng)為T3 + Delay。那么時間差Offset可由以下公式進行計算：
T4 + Offset = T3 + Delay
公式整理之后，Offset = T3 + Delay – T4 = T3 + [ ( T4 - T1 ) - ( T3 – T2 ) ] / 2 – T4 = [ ( T2- T1 ) + ( T3 – T4 ) ] / 2。
NTP客戶端根據(jù)計算得到Offset來調(diào)整自己的時鐘，實現(xiàn)與NTP服務(wù)器的時鐘同步。
介紹NTP特性的常見應(yīng)用場景。

NTP的典型應(yīng)用

在如圖4所示的組網(wǎng)中，為達到全網(wǎng)的時鐘同步，將接入標(biāo)準(zhǔn)時鐘的RouterA作為網(wǎng)絡(luò)中的NTP主時鐘服務(wù)器。RouterA分別和RouterB、RouterC、RouterD配置為單播客戶端/服務(wù)器模式，RouterA作為服務(wù)器。RouterE分別和上行的RouterB以及下行的RouterF采用對等體模式。
圖4  NTP的典型組網(wǎng) 

在VPN組網(wǎng)中的應(yīng)用

NTP服務(wù)在VPN網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用如圖4-9所示。CE A和CE B同屬于VPN2。CE B作為NTP單播服務(wù)器，CE A作為NTP單播客戶端，兩者可實現(xiàn)NTP時間同步。
圖4  NTP在VPN組網(wǎng)中的應(yīng)用