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。
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: