网络运维|关于NTP的介绍

2020-04-12 19:43 作者：admin

大家好，我是一枚从事IT外包的网络运维工程师，今天跟大家分享一个日常网络运维需要分析流量是会用到的端口镜像技术。
介绍NTP的定义、目的和版本演进。
定义
网络时间协议NTP（Network Time Protocol）是TCP/IP协议族里面的一个应用层协议。NTP用于在一系列分布式时间服务器与客户端之间同步时钟。NTP的实现基于IP和UDP。NTP报文通过UDP传输，端口号是123。
目的
随着网络拓扑的日益复杂，整个网络内设备的时钟同步将变得十分重要。如果依靠管理员手工修改系统时钟，不仅工作量巨大，而且时钟的准确性也无法得到保证。NTP的出现就是为了解决网络内设备系统时钟的同步问题。
NTP主要应用于网络中所有设备时钟需要保持一致的场合，比如：
· 网络管理：对从不同路由器采集来的日志信息、调试信息进行分析时，需要以时间作为参照依据。
· 计费系统：要求所有设备的时钟保持一致。
· 多个系统协同处理同一个复杂事件：为保证正确的执行顺序，多个系统必须参考同一时钟。
· 备份服务器和客户机之间进行增量备份：要求备份服务器和所有客户机之间的时钟同步。
· 系统时间：某些应用程序需要知道用户登录系统的时间以及文件修改的时间。
NTP基本原理
如图4-1所示，NTP客户端和NTP服务器相连，它们都有自己独立的系统时钟，现在通过NTP实现系统时钟自动同步。
设定参数及同步方式如下：
· 在NTP客户端和NTP服务器的系统时钟同步之前，NTP客户端的时钟设定为Ta，NTP服务器的时钟设定为Tb。
· NTP服务器作为NTP时间服务器，NTP客户端的时钟要与NTP服务器的时钟进行同步。
· 这里描述的原理是在NTP客户端和NTP服务器的系统时钟精度为0，即完全精确的场景下进行的。
图4  NTP实现图  系统时钟的同步流程如下：
1. NTP客户端在T1时刻发送一个NTP请求报文给NTP服务器，该请求报文携带离开NTP客户端时的时间戳T1。
2. NTP请求报文到达NTP服务器，此时NTP服务器的时刻为T2。NTP服务器处理之后，于T3时刻发出NTP应答报文。该应答报文中携带离开NTP客户端时的时间戳T1、到达NTP服务器时的时间戳T2、离开NTP服务器时的时间戳T3。
3. NTP客户端在T4时刻接收到该应答报文。
通过上面的NTP报文交互，NTP客户端获得4个时间参数，分别为T1、T2、T3、T4。由于NTP客户端和NTP服务器的时钟完全精确，我们可以通过以下公式计算出NTP客户端与NTP服务器之间的时间差，也就是NTP客户端需要调整的时间。
1. 计算NTP报文从NTP客户端发送到NTP服务器所需要的时间Delay。
Delay = [ ( T4 - T1 ) - ( T3 – T2 ) ] / 2
2. 计算NTP客户端与NTP服务器之间的时间差Offset。
以T4时刻为例，在这个时刻点，NTP服务器发送过来的报文被NTP客户端接收到时，服务器的时刻已经为T3 + Delay。那么时间差Offset可由以下公式进行计算：
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客户端根据计算得到Offset来调整自己的时钟，实现与NTP服务器的时钟同步。
介绍NTP特性的常见应用场景。

NTP的典型应用

在如图4所示的组网中，为达到全网的时钟同步，将接入标准时钟的RouterA作为网络中的NTP主时钟服务器。RouterA分别和RouterB、RouterC、RouterD配置为单播客户端/服务器模式，RouterA作为服务器。RouterE分别和上行的RouterB以及下行的RouterF采用对等体模式。
图4  NTP的典型组网 

在VPN组网中的应用

NTP服务在VPN网络的应用如图4-9所示。CE A和CE B同属于VPN2。CE B作为NTP单播服务器，CE A作为NTP单播客户端，两者可实现NTP时间同步。
图4  NTP在VPN组网中的应用