計算機網絡中的時間同步

王文韜

摘 要 每臺計算機都有自己的硬件時鐘，并由主板上的電池保證在關機情況下也能計時。通常情況下，計算機每次開機會從硬件時鐘讀取時間，并且使用自己的時鐘進行計時，但是在單個時鐘之間不可避免的會有計時誤差，在長時間使用后，時間誤差會積累到比較大的數值。這在一般應用中不會造成太大的麻煩，但是在某些應用中，比如集群服務、數據庫等，則會發生宕機、系統無法啟動等嚴重后果，所以就必須要配置時間服務器為網絡提供時間服務，保證整個網絡中的時間在所有計算機中都是一致的。

關鍵詞 計算機；時鐘同步；配置

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）214-0133-02

1 Windows下的時間同步

Windows系統下的時間同步由windows time服務完成，使用SNTP協議進行通信，可以達到秒級的時間同步精度，能夠滿足對時間精度要求不太高的情況下的需求。SNTP協議采用客戶端/服務器工作方式，服務器接收GPS信號或使用自帶的原子鐘作為系統的時間基準，客戶機按照預先設定的時間間隔定期訪問服務器，獲得準確的時間信息，并調整自己的系統時鐘，來同步自己的時間。一臺服務器同時也可以是客戶端，從上層的時間服務器獲得高精度時間，并向自己的客戶端進行授時。

windows中的客戶端，平時使用自己的硬件時鐘計時，在訪問服務器獲得準確時間后，如果時間偏移較大，會直接調整系統時間，所以系統時間在同步時會發生跳變。如果時間偏移較小，會逐漸調整自己的時鐘，直到與時間源同步，不會發生大幅度的時間跳變。

Windows時間同步配置可以通過修改注冊表來進行，配置服務器的相關注冊表項如下。

2 Windows時間服務器配置

1）H K E Y _ L O C A L _ M A C H I N E ＼ S Y S T E M ＼ CurrentControlSet＼Services＼W32Time＼Config

＼AnnounceFlags，將鍵值改為a（十六進制）。

該鍵值的參數含義如下：

0 不作為時間服務器；

1 始終為時間服務器；

2 自動為時間服務器，代表由Windows時間服務來決定角色；

4 始終為可靠時間服務器；

8 自動為可靠時間服務器，代表由Windows時間服務來決定角色。

鍵值a表示同時選擇了2和8，也是系統的默認設置。

在這個鍵值設置為a時，如果時間服務器配置了自己的時間源服務器，但是又無法從時間源服務器同步時間，會認為自己的時間不可靠而有可能停止授時，所以最好將配置改為5，強制在自己失去時間源的時候仍然進行授時服務

2）H K E Y _ L O C A L _ M A C H I N E ＼ S Y S T E M ＼ CurrentControlSet＼services＼W32Time＼ TimeProviders＼NtpServer

將Enabled鍵值改為1，允許服務器進行授時服務。重啟windows time 服務后便可開始對客戶端授時。

3 Windows時間服務客戶端配置

Windows時間同步客戶端在域環境下，默認從域控制器同步時間，同步的“type”配置為“NT5DS”。獨立客戶端，可以打開系統的“日期和時間”，其中有一個“Internet時間”頁簽，更改里面的服務器地址為自己的授時服務器地址即可。如果需要設置的機器太多，可以將下面的內容編輯到注冊表文件中，然后導入注冊表進行設置。

Windows Registry Editor Version 5.00

[ H K E Y _ L O C A L _ M A C H I N E ＼ S Y S T E M ＼ CurrentControlSet＼services＼W32Time＼ Parameters]

"Type"="NTP"

"NtpServer"="time.windows.com，0x9"

Type設置為NT5DS時，"NtpServer"設置不起作用。

將上面的time.windows.com替換為自己的授時服務器ip地址或機器名即可。該設置在時間服務器名稱后必須指定0x9或其它參數，否則本設置無效。默認0x9=SpecialInterval+Client

可選的參數：

0x01 SpecialInterval以SpecialInterval中指定的時間間隔同步時間，不使用MaxPollInterval和MinPollInterval中的配置。0x02 UseAsFallbackOnly 僅作為備用時間源

0x04 SymmatricActive 使用動態輪詢模式0x08 Client 客戶端模式。

4 Windows緩慢校時

如果滿足一定條件，windows將會采取緩慢校時的策略同步時間，下面是相關的設置。

進行緩慢校時，需要滿足兩個公式。

1）| C u r r e n t T i m e O f f s e t | < MaxAllowedPhaseOffset

CurrentTimeOffset是本機和時間源的時差，單位是時鐘周期。在windows中，1ms=10000時鐘周期。MaxAllowedPhaseOffset缺省設置為300秒。

假設本機時間和時間源相差3分鐘。

CurrentTimeOffset=3×60×1000×10000 =1800000000

MaxAllowedPhaseOffset=300×1000×10000 =3000000000

滿足| C u r r e n t T i m e O f f s e t | < MaxAllowedPhaseOffset的條件

2）|CurrentTimeOffset| / （PhaseCorrectRa te*UpdateInterval） < SystemClockRate / 2

SystemClockRate是系統的時鐘周期，可以使用w32tm命令查看本機的ClockRate，然后算出時鐘周期。

C：＼>w32tm /query /status /verbose

ClockRate： 0.0155995s

SystemClockRate=0.0155995×1000×10000 =155995

PhaseCorrectRate默認為1

UpdateInterval域成員默認為30000帶入公式計算：

1800000000/（1×30000）=60000

155995/2=77998

60000<77998，所以系統會緩慢校時。

4.1 下面是對緩慢校時過程的跟蹤

數據分為三列，第一列是本機的當前時間，第二列是本機時間和時間源之間的誤差，第三列是第二列中相鄰兩次誤差之間的差值，反應了本地時鐘和時間源時鐘之間的走時誤差。

10：12：13修改了本地時間，使之和時間源有了222秒的誤差，可以看到現在并未校時。

4.2 Windows和linux之間的時間同步

Windows和linux之間，由于windows使用的windows time服務采用了SNTP協議，所以windows可以將linux作為時間源同步時間，卻不能向linux系統授時，如果需要為liunx系統授時，就要通過第三方軟件，比如ntp-4.2.8p10-win32。

軟件安裝后在“C：＼Program Files （x86）＼ NTP＼etc”路徑下會有ntp.conf配置文件，配置完成后重啟服務即可。如果想要查看NTP同步狀態，需要再安裝ntp-time-server-monitor，之后就可以在軟件中完成查看NTP同步狀態、調整配置文件、重啟NTP服務等工作。

在安裝ntp-4.2.8p10-win32軟件時，安裝軟件會在本地用戶中增加“NTP”用戶，并在系統中安裝“Network Time Protocol Daemon”服務。windows自己的windows time服務會被禁用。配置完成后重啟NTP服務，就可以開始向linux系統授時了。

參考文獻

[1]劉曙琴，陳珍萍，黃友銳，等.無線傳感器網絡中帶延時的一致性時間同步[J].傳感器與微系統，2017（1）：64-66，74.