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时间同步意义

来源: | 发布日期:2021-12-14

如今时间在任何网络中都扮演着重要的角色,对于金融和科研机构来说,时间同步必须准确到十亿分之一秒—某些特定情况下甚至是一万亿分之一秒,如今即使是商业和工业组织也开始推动亚毫秒级的同步精度。
为什么我们不能将我们的计算机更新到NIST的公共NTP服务器,那是因为延迟的存在,这使更好同步变得不可能。打个比方,真空中光速很,一个光子每秒可以环绕我们的世界跑七次以上,即使它在典型的光纤网络中传播速度慢了大约 31%,就 31%的时间,你也可以轻松地在不到十分之一秒的时间内中途传输一位数据环游世界。

时间同步意义
我们都知道,如果是加上交换机、路由器和其他网络基础设施,十分之一秒就会成倍增加。如果没有专门的设备,您的网络会突然从美国的 NIST 或英国的 NPL 中断一秒钟。假设一家金融机构恰好拥有100股某公司的股票。关于某公司的重大新闻爆发,金融机构不仅将这 100 股股票卖给了一个投资者,而且在一秒钟内卖给了几个投资者,但由于该机构的服务器彼此不同步,因此无法确定购买的是哪家订单是先来的。
网络时间协议—NTP:即网络时间协议,已被广泛采用作为网络计时的一种手段,目前它已是第四个主要版本。分层系统具有称为层的不同层。顶层的Stratum 0设备包括原子钟,就像 GNSS 卫星中的那些。
Stratum 1或主时间服务器,每个都与一个Stratum 0时钟一对一直接连接,实现与Stratum 0时钟的微秒级同步,并连接到其他 Stratum 1 服务器以进行快速健全性测试和数据备份。Stratum 2 服务器可以连接到多个主要时间服务器,以实现更紧密的同步和更高的准确性,等等。NTP 多支持 15 个层,但每个层都会从层 0 稍微减少客户端同步。
当前实现的 64 位时间戳被分成两个相等的 32 位部分:前半部算秒数刚好超过136年,后半部分表示几分之一秒到皮秒级,对 NTPv4 的128位时间戳的拟议更新会将时间尺度增加到略低于6000亿年,并将时间分辨率增加到不到飞秒。
准确时间协议—PTP,或准确时间协议,是另一种基于网络的 时间同步标准,但不是毫秒级同步,PTP网络旨在实现纳秒级甚至皮秒级同步。对于大多数商业和工业应用程序,NTP 已经足够准确,但如果您需要更严格的同步和时间戳,则需要迁移到PTP服务器。

为什么PTP时间戳如此准确?它使用硬件时间戳而不是软件,并且像任何其他精细的科学仪器一样,PTP设备专用于一个专门目的:保持设备同步。仅出于这个原因,PTP网络具有更清晰的时间分辨率,并且与NTP不同,PTP设备实际上会对同步消息在每个设备中花费的时间量进行时间戳,这说明了设备延迟。

每个PTP序列都涉及主从之间的一系列四个消息:
从主站( 主时钟)到从站(从时钟)的初始同步消息
从主站( 主时钟)到从站(从时钟)的后续同步消息
从从站(从时钟)到主站(主时钟)的延迟请求消息
从主机(主时钟)到从站(从时钟)的延迟响应消息
这个序列产生四个不同的时间戳:
主站(主时钟)发送初始同步消息时的T1
从站(从时钟)收到初始同步报文时的T2
从站(从时钟)发送延时请求时的T3
主机(主时钟)收到延时请求时的T4
主机在延迟响应阶段将所有四个时间戳发送给从机,从机能够计算出主机和从机之间双向的网络延迟。通过让专门的硬件从本地时钟获取时间戳,从设备可以避免本地操作系统引入的额外延迟。
NTP 网络具有额外的延迟和较低的准确性,因为它们是基于软件的,并且所有时间戳请求都必须等待本地操作系统。对于大多数公司来说,NTP 提供了足够敏锐的时间分辨率来及时解决冲突,但某些组织,包括上述物理实验室,需要更好的同步。
我们的EGM PTP时间同步服务器符合IEEE1588标准:
时间输出:
PPS/TOD,PTPV2 / 1588,ACR,NTP,B码(DC)
面板接口:
2路凤凰端子48V电源输入,自动识别正负
2个独立电源开关
2路PTP+NTP光电combo口,光电可选
1路网管口,远程WEB配置
1路PPS+ToD RJ45口,422可切换IN/OUT
1路SMA输入,PPS、频率、B码可选
2路SMA输出,PPS、频率、B码可选
1路BITS输出,SMA
1路卫星天线接入,SMA
1路机壳地线接口 复位孔和内部调试口
为什么要费心使用时间服务器?
时间戳和客户端同步对您的网络至关重要,但一些网络工程师仍然觉得他们可以通过简单地将服务器同步到公共互联网时钟来摆脱困境。虽然非常适合智能手机等消费设备,但互联网时钟不太适合商业网络,原因很简单:安全性。
要将您的服务器连接到互联网时钟,您需要先在防火墙上打开端口 123。结果会发生什么可怕的事情吗?就像我们不知道窃贼是否会闯入一样。专用NTP服务器可确保您的网络安全,同时提供更准确的时间戳。
如果我的时间服务器断开连接会发生什么?
没有网络是一直稳定的,您所能做的就是尽量减少停机时间,而不是减去停机时间。如果您的 NTP 或 PTP 时间服务器由于任何原因无法连接到 GPS 卫星或其他输入,您可以放心,它会继续同步您的设备并保持准确的时间戳。
比如我们的EGM PTP时间同步服务器具有每天1微秒的保持稳定性,这意味着您的服务器在黑暗中整整一年后仍将同步到UTC的365微秒内。

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