PTP与NTP
时间同步
---NTP与PTP
关于网络计时技术的问题，到底是需要NTP还是PTP？归根结底，这一切都取决于准确性。一般来说，这需要看是要什么样的时间传递精度？研智信小编的理解就是：你需要的精确度是微秒还是纳秒？如果答案以毫秒或秒为单位，则您需要NTP。
PTP时钟是什么？
PTP（Precision Time Protocol精确时间协议）是一种高精度时间同步协议,可以到达亚微秒级精度,有资料说可达到30纳秒左右的偏差精度,但需要网络的节点（交换机）支持PTP协议，才能实现纳秒量级的同步。
PTP（精确时间协议）是一种用于在整个计算机网络中同步时钟的协议。在局域网上，它可实现亚微秒级的时钟精度，使其适用于测量和控制系统。IEEE 1588专为要求精度超出使用NTP可获得的精度的本地系统而设计。IEEE 1588标准描述了用于时钟分配的分层主从体系结构。在这种体系结构下，时间分配系统由一个或多个通信媒体（网段）和一个或多个时钟组成。
精确时间协议（PTP）IEEE 1588旨在同步用于电信，电网，金融市场和工业自动化的LAN中的实时时钟，目前特别采用该协议来同步金融HFT交易，移动电话塔传输LTE/5G BTS ，海底声波阵列以及任何需要精确定时但无法访问GNSS时间基准的网络。
一般在实际使用中，现有的NTP可以达到5ms以内的精度，对一般的应用都是满足的；非超高精度设备，不建议使用PTP设备。
理论上任何PTP时钟都能实现主时钟和从时钟的功能，但一个PTP通信子网内只能有一个主时钟。整个系统中的最优时钟为最高级时钟GMC（Grandmaster Clock），有着最好的稳定性、精确性、确定性等。根据各节点上时钟的精度和级别以及UTC（通用协调时间）的可追溯性等特性，由最佳主时钟算法（Best MasterClock）来自动选择各子网内的主时钟；在只有一个子网的系统中，主时钟就是最高级时钟GMC。每个系统只有一个GMC，且每个子网内只有一个主时钟，从时钟与主时钟保持时钟同步。
下图所示的是一个典型的主时钟、从时钟关系示意图：
PTP时钟同步的基本原理包括时间发出和接收时间信息的记录，并且对每一条信息增加一个“时间戳”。有了时间记录，接收端就可以计算出自己在网络中的时钟误差和延时。
PTP域的节点设备按照一定的主从关系（Master-Slave）进行时钟同步。主从关系是相对而言的，同步时钟的节点设备称为从节点，发布时钟的节点设备称为主节点，一台设备可能同时从上层节点设备同步时钟，然后向下层节点设备发布时钟。
NTP时钟：（Network Time Protocol网络时间协议）
时间服务器获得了标准的参考时间后我们的设备如何进行同步呢？
NTP即网络时间协议（Network Time Protocol），用于通过数据包交换的可变延迟数据网络在计算机系统之间进行时钟同步。NTP从1985年开始运行，是目前使用的最古老，最稳定的Internet协议之一。它的目的是在国际互联网上传递统一、标准的时间。具体的实现方案是在网络上指定若干时钟源网站，为用户提供授时服务，并且这些网站间能够相互比对，提高准确度。
通常我们使用PC默认是使用NTP获取标准时间，以win10为例，我们打开internet时间设置就可以查看我们的NTP时间服务器地址了。
网络时间协议（NTP）以合适的算法以增强时钟的准确性，并且减轻多个由于同步源而产生的差错，实现了准确性低于毫秒的时间服务，以满足目前因特网中路径量测的需要。通常让局域网上的若干台主机通过因特网与其他的NTP主机同步时钟，接着再向局域网内其他客户端提供时间同步服务。
下图所示的是一个典型的NTP时钟同步示意图：
在配置时，NTP可以利用冗余服务器和多条网络路径来获得时间的高准确性和高可靠性。实际应用中，又有确保秒级精度的简单的网络时间协议。NTP服务器可以使计算机时间同步化的一种协议，其同步时钟源不仅仅局限于网络的时间服务器，还包括时钟设备，如石英钟，原子钟， GPS接收器等。
NTP是网络时间协议(Network Time Protocol)，它是用来同步网络中各个计算机的时间的协议。在计算机的世界里，时间非常地重要，例如对于火箭发射这种科研活动，对时间的统一性和准确性要求就非常地高，是按照A这台计算机的时间，还是按照B这台计算机的时间？NTP就是用来解决这个问题的，NTP（Network Time Protocol，网络时间协议）是用来使网络中的各个计算机时间同步的一种协议。它的用途是把计算机的时钟同步到世界协调时UTC，其精度在局域网内可达0.1ms，在互联网上绝大多数的地方其精度可以达到1-50ms。以上为广义的对PTP和NTP的说明。
为什么我们需要时间同步？
设置精确的时间：设置计算机设备的准确时间的方式类似于使用手表。文件、数据库、应用程序全部使用并添加时间标记。数十亿人从早晨醒来之后就要使用移动设备正确设置时钟后，日历和提醒就可以正常工作。这就是为什么我们的生活和日常工作需要正在使用的所有分布式电子设备网络的时间准确性。
用于稳定频率：为了稳定手表的“滴答"频率，就要确保时钟时间不会漂移。音乐、视频流、通话等所有这些都需要稳定的频率来保证质量。联网数据传输的性能、50/60Hz的电力频率、PC硬件的时钟等所有这些都取决于频率的稳定性和同步性。
定义通用时域操作：
定义通用时域操作可确保多个电子设备同步，即使时钟未设置为正确的本地时间也能同步。
一个很好的例子是，在UTC时域中进行洲际电话会议，呼叫者时区的时间可能会有小时的差异。维护该时间域的最简单方法是为所有同步设备(客户端）共享一个时间源（例如专用PC)。最好的情况是，时域服务器与某个引用源同步，但在很多情况下，如果时钟工作在自由运行模式,也是可以接受的。
事件日志年表和时间戳
事件日志年表和时间戳是研究错误逻辑的重要机制。任何可能产生财务问题或涉及安全的地方，时间戳很重要。加密时间戳更为重要。它专用于电子签名和数据密封的长期保存。它有助于保护事件时间顺序、IT系统完整性。
时间同步的应用
数据中心
数据中心需要NTP/PTP同步，以确保集群的时域运行。同步对于虚拟机计算是必不可少的。日志事件的时间顺序对于研究错误逻辑很重要。时间和日期对于自动备份和SQL转换回滚至关重要。弱同步使IT/IoT风险不稳定。
银行
银行IT使用数据中心集群在需要微秒级精度的同步时域中运行。电子支付系统和信用卡操作都需要：安全和交易注册表（DB）。时间戳用于长期保存签名和数据密封。虽然精度要求仅为秒的十分之一，但对可信时间参考有着很严格的要求。带有时间戳的RFC3161证明了金融交易不可抵赖。银行IT基础架构需要强大的自动隔夜备份系统。
智能电网
IEC 61850变电站和IEEE C37.238 PUM要求同步精度高于一个微秒，以保持稳健的配电管理。这强制PTP/IEEE1588在特殊的电源配置文件“或电力应用程序配置文件”中运行。PTP/IEEE1588主站需要确保同步精度优于200纳秒的服务器以太网输出。
自动驾驶
自动驾驶车辆同步使用纳秒级和PTP IEEE1588配置文件AES67/IEEE 802.1AS。车辆排队是自动驾驶汽车可能采用的一系列功能的一部分。排队是一组可以非常紧密、安全和高速行驶的车辆。每辆车都能与队列中的其他车辆进行无线通信。此外，同步化对于自主人工智能驱动的车辆来说是至关重要的。它创造了GNSS定位系统的替代品–基于多个激光雷达传感器和物体识别的系统。这种同步化的解决方案可以抵御GNSS的干扰/欺骗攻击。
