讀Muduo原始碼筆記---5（NTP協議）
1、概念
NTP是網路時間協議(Network Time Protocol)，它是用來同步網路中各個計算機的時間的協議。
2、原理
客戶機首先向伺服器傳送一個NTP 包，其中包含了該包離開客戶機的時間戳T1，當伺服器接收到該包時，依次填入包到達的時間戳T2、包離開的時間戳T3，然後立即把包返回給客戶機。客戶機在接收到響應包時，記錄包返回的時間戳T4。客戶機用上述4個時間引數就能夠計算出2個關鍵引數：NTP包的往返延遲d和客戶機與伺服器之間的時鐘偏差t。客戶機使用時鐘偏差來調整本地時鐘，以使其時間與伺服器時間一致。
T1為客戶傳送NTP請求時間戳(以客戶時間為參照)；T2為伺服器收到NTP請求時間戳(以伺服器時間為參照)；T3為伺服器回覆NTP請求時間戳(以伺服器時間為參照)；T4為客戶收到NTP回覆包時間戳(以客戶時間為參照)；d1為NTP請求包傳送延時，d2為NTP回覆包傳送延時；t為伺服器和客戶端之間的時間偏差，d為NTP包的往返時間。
由上圖可得如下公式：
假設d1=d2:；
3、案例
在Device A和Device B的系統時鐘同步之前，Device A的時鐘設定為10:00:00am，Device B的時鐘設定為11:00:00am。
Device B作為NTP時間伺服器，即Device A將使自己的時鐘與Device B的時鐘同步。
NTP報文在Device A和Device B之間單向傳輸所需要的時間為1秒。
系統時鐘同步的工作過程如下：
Device A傳送一個NTP報文給Device B，該報文帶有它離開Device A時的時間戳，該時間戳為10:00:00am（T1）。
當此NTP報文到達Device B時，Device B加上自己的時間戳，該時間戳為11:00:01am（T2）。
當此NTP報文離開Device B時，Device B再加上自己的時間戳，該時間戳為11:00:02am（T3）。
當Device A接收到該響應報文時，Device A的本地時間為10:00:03am（T4）。
至此，Device A已經擁有足夠的資訊來計算兩個重要的引數：
NTP報文的往返時延Delay=（T4-T1）-（T3-T2）=2秒。
Device A相對Device B的時間差offset=（（T2-T1）+（T3-T4））/2=1小時。
這樣，Device A就能夠根據這些資訊來設定自己的時鐘，使之與Device B的時鐘同步。
4、工作模式
Mode：長度為3位元，表示NTP的工作模式。不同的值所表示的含義分別是：0未定義、1表示主動對等體模式、2表示被動對等體模式、3表示客戶模式、4表示伺服器模式、5表示廣播模式或組播模式、6表示此報文為NTP控制報文、7預留給內部使用。
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客戶端/伺服器模式
在客戶端/伺服器模式中，客戶端向伺服器傳送時鐘同步報文，報文中的Mode欄位設定為3（客戶模式）。伺服器端收到報文後會自動工作在伺服器模式，併發送應答報文，報文中的Mode欄位設定為4（伺服器模式）。客戶端收到應答報文後，進行時鐘過濾和選擇，並同步到優選的伺服器。
在該模式下，客戶端能同步到伺服器，而伺服器無法同步到客戶端。
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對等體模式
在對等體模式中，主動對等體和被動對等體之間首先互動Mode欄位為3（客戶端模式）和4（伺服器模式）的NTP報文。之後，主動對等體向被動對等體傳送時鐘同步報文，報文中的Mode欄位設定為1（主動對等體），被動對等體收到報文後自動工作在被動對等體模式，併發送應答報文，報文中的Mode欄位設定為2（被動對等體）。經過報文的互動，對等體模式建立起來。主動對等體和被動對等體可以互相同步。如果雙方的時鐘都已經同步，則以層數小的時鐘為準
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廣播模式
在廣播模式中，伺服器端週期性地向廣播地址255.255.255.255傳送時鐘同步報文，報文中的Mode欄位設定為5（廣播模式）。客戶端偵聽來自伺服器的廣播報文。當客戶端接收到第一個廣播報文後，客戶端與伺服器互動Mode欄位為3（客戶模式）和4（伺服器模式）的NTP報文，以獲得客戶端與伺服器間的網路延遲。之後，客戶端就進入廣播客戶端模式，繼續偵聽廣播報文的到來，根據到來的廣播報文對系統時鐘進行同步。
- 組播模式
在組播模式中，伺服器端週期性地向用戶配置的組播地址（若使用者沒有配置組播地址，則使用預設的NTP組播地址224.0.1.1）傳送時鐘同步報文，報文中的Mode欄位設定為5（組播模式）。客戶端偵聽來自伺服器的組播報文。當客戶端接收到第一個組播報文後，客戶端與伺服器互動Mode欄位為3（客戶模式）和4（伺服器模式）的NTP報文，以獲得客戶端與伺服器間的網路延遲。之後，客戶端就進入組播客戶模式，繼續偵聽組播報文的到來，根據到來的組播報文對系統時鐘進行同步。