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1.NTP定义
NTP#xff08;Network Time Protocol#xff0c;网络时间协议#xff09;是由RFC 1305定义的时间同步协议#xff0c;用于分布式设备#xff08;比如电脑、手机、智能手表等#xff09;进行时间同步#xff0c;避免人工校时的繁琐和由此引入的误…一.NTP基础
1.NTP定义
NTPNetwork Time Protocol网络时间协议是由RFC 1305定义的时间同步协议用于分布式设备比如电脑、手机、智能手表等进行时间同步避免人工校时的繁琐和由此引入的误差方便快捷地实现多设备时间同步。
NTP校时服务基于UDP传输协议进行报文传输工作端口默认为123/udp。
NTP使用协调世界时(UTC)以极高的精度同步计算机时钟时间例如在局域网(LAN)中低至1毫秒在互联网上则在数十毫秒内。 2.NTP 网络结构
服务器按层级关系连接每一级称为一个层数stratum如主时间服务器层数为 stratum 1二级时间服务器层数为 stratum 2以此类推。时钟层数越大准确性越低。
在局域网(LAN)中低至1毫秒在互联网上则在数十毫秒内。 3.NTP 报文格式
NTP有两种不同类型的报文一种是时钟同步报文另一种是控制报文。控制报文仅用于需要网络管理的场合它对于时钟同步功能来说并不是必需的这里不做介绍。
时钟同步报文封装在UDP报文中其格式如图所示 各主要字段解释如下 LI (Leap Indicator) : 长度为2比特值为“11”时表示告警状态时钟未被同步。为其他值时NTP本身不做处理。
VN (Version Number): 长度为3比特表示NTP的版本号.
Mode长度为3比特表示NTP的工作模式。不同的值所表示的含义分别是0未定义、1表示主动对等体模式、2表示被动对等体模式、3表示客户模式、4表示服务器模式、5表示广播模式或组播模式、6表示此报文为NTP控制报文、7预留给内部使用。
Stratum系统时钟的层数取值范围为116它定义了时钟的准确度。层数为1的时钟准确度最高准确度从1到16依次递减层数为16的时钟处于未同步状态不能作为参考时钟。
Poll轮询时间即两个连续NTP报文之间的时间间隔。
Precision系统时钟的精度。
Root Delay本地到主参考时钟源的往返时间。
Root Dispersion系统时钟相对于主参考时钟的最大误差。
Reference Identifier参考时钟源的标识。
Reference Timestamp系统时钟最后一次被设定或更新的时间。
Originate TimestampNTP请求报文离开发送端时发送端的本地时间。
Receive TimestampNTP请求报文到达接收端时接收端的本地时间。
Transmit Timestamp应答报文离开应答者时应答者的本地时间。
Authenticator验证信息。
其中NTP发送和接收的报文数据包类似通常只需要前48个字节就能进行授时和校时服务。下面分别是抓包获取的NTP请求数据包和回复数据包示例仅前48个字节 请求数据包
1B 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ------------头部
D0 AF 5F F5 23 D7 08 00---------------Originate Timestamp ()出发时间戳有效位为8 bytes 回复数据包
1C 02 00 EC 00 00 06 EA 00 00 0C A2 C0 A8 33 CA----数据包头部共16 bytes
D0 AF 5E A3 F5 BD 72 BC---------------Reference Timestamp
D0 AF 5F F5 23 D7 08 00---------------Originate Timestamp ()
D0 AF 61 D7 CD 2E F9 11---------------Receive Timestamp ()
D0 AF 61 D7 CD 2F F4 BA---------------Transmit Timestamp () 收到数据包后接收端本地再产生一个时间戳()。
这里每个返回数据前4字节为秒的整数部分后4字节为秒的小数部分。 4.NTP时钟服务器
下面补充一些常用的NTP时钟服务器 名称 地址
北斗授时服务 114.255.121.193
清华TUNA协会 ntp.tuna.tsinghua.edu.cn
国家NTP授时 ntp.ntsc.ac.cn
中国NTP快速授时 cn.ntp.org.cn
教育网NTP授时 edu.ntp.org.cn 更多NTP授时服务器请查看
http://www.ntp.org.cn/pool
https://dns.iui.im/ntp/
pool.ntp.org: the internet cluster of ntp servers 二.QT代码示例
UDP请求包
void NtpClient::sendData()
{ qint8 LI 0; qint8 VN 3; qint8 MODE 3; qint8 STRATUM 0; qint8 POLL 4; qint8 PREC -6; QDateTime epoch(QDate(1900, 1, 1), QTime(0, 0, 0)); qint32 second quint32(epoch.secsTo(QDateTime::currentDateTime())); qint32 temp 0; QByteArray timeRequest(48, 0); timeRequest[0] (LI 6) | (VN 3) | (MODE); timeRequest[1] STRATUM; timeRequest[2] POLL; timeRequest[3] PREC 0xff; timeRequest[5] 1; timeRequest[9] 1; timeRequest[40] (temp (second 0xff000000) 24); temp 0; timeRequest[41] (temp (second 0x00ff0000) 16); temp 0; timeRequest[42] (temp (second 0x0000ff00) 8); temp 0; timeRequest[43] ((second 0x000000ff)); udpSocket-write(timeRequest);
} UDP接收报文及解析
void NtpClient::readData()
{ QByteArray newTime; QDateTime epoch(QDate(1900, 1, 1), QTime(0, 0, 0)); QDateTime unixStart(QDate(1970, 1, 1), QTime(0, 0, 0)); while (udpSocket-hasPendingDatagrams()) { newTime.resize(udpSocket-pendingDatagramSize()); udpSocket-read(newTime.data(), newTime.size()); }; QByteArray transmitTimeStamp ; transmitTimeStamp newTime.right(8); quint32 seconds transmitTimeStamp.at(0); quint8 temp 0; for (int i 1; i 3; i) { seconds (seconds 8); temp transmitTimeStamp.at(i); seconds seconds temp; } QDateTime dateTime; uint secs seconds - epoch.secsTo(unixStart); dateTime.setTime_t(secs); udpSocket-disconnectFromHost(); if (dateTime.isValid()) { Q_EMIT receiveTime(dateTime); }
}
