NTP协议详解_ntp是安全协议吗

NTP协议详解_ntp是安全协议吗前言NTP(NetworkTimeProtocol)网络时间协议基于UDP,用于网络时间同步的协议,使网络中的计算机时钟同步到UTC,再配合各个时区的偏移调整就能实现精准同步对时功能。提供NTP对时的服务器有很多,比如微软的NTP对时服务器,利用NTP服务器提供的对时功能,可以使我们的设备时钟系统能够正确运行。NTP报文格式NTP报文格式如上图所示,它的字段含义参考如下:L…

大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。如果您正在找激活码,请点击查看最新教程,关注关注公众号 “全栈程序员社区” 获取激活教程,可能之前旧版本教程已经失效.最新Idea2022.1教程亲测有效,一键激活。

Jetbrains全系列IDE稳定放心使用

前言

NTP(Network Time Protocol)网络时间协议基于UDP,用于网络时间同步的协议,使网络中的计算机时钟同步到UTC,再配合各个时区的偏移调整就能实现精准同步对时功能。提供NTP对时的服务器有很多,比如微软的NTP对时服务器,利用NTP服务器提供的对时功能,可以使我们的设备时钟系统能够正确运行。

NTP报文格式

NTP协议详解_ntp是安全协议吗

NTP报文格式如上图所示,它的字段含义参考如下:

  1. LI 闰秒标识器,占用2个bit
  2. VN 版本号,占用3个bits,表示NTP的版本号,现在为3
  3. Mode 模式,占用3个bits,表示模式
  4. stratum(层),占用8个bits
  5. Poll 测试间隔,占用8个bits,表示连续信息之间的最大间隔
  6. Precision 精度,占用8个bits,,表示本地时钟精度
  7. Root Delay根时延,占用8个bits,表示在主参考源之间往返的总共时延
  8. Root Dispersion根离散,占用8个bits,表示在主参考源有关的名义错误
  9. Reference Identifier参考时钟标识符,占用8个bits,用来标识特殊的参考源    
  10. 参考时间戳,64bits时间戳,本地时钟被修改的最新时间。
  11. 原始时间戳,客户端发送的时间,64bits。
  12. 接受时间戳,服务端接受到的时间,64bits。
  13. 传送时间戳,服务端送出应答的时间,64bits。
  14. 认证符(可选项)

NTP协议详解_ntp是安全协议吗

抛开复杂的协议报文,我们来理解一下NTP客户端与服务器的交互过程,进而理解参考时间戳、原始时间戳、接受时间戳、传送时间戳的关系。如图,客户端和服务端都有一个时间轴,分别代表着各自系统的时间,当客户端想要同步服务端的时间时,客户端会构造一个NTP协议包发送到NTP服务端,客户端会记下此时发送的时间t0,经过一段网络延时传输后,服务器在t1时刻收到数据包,经过一段时间处理后在t2时刻向客户端返回数据包,再经过一段网络延时传输后客户端在t3时刻收到NTP服务器数据包。特别声明,t0和t3是客户端时间系统的时间、t1和t2是NTP服务端时间系统的时间,它们是有区别的。对于时间要求不那么精准设备,直接使用NTP服务器返回t2时间也没有太大影响。但是作为一个标准的通信协议,它是精益求精且容不得过多误差的,于是必须计算上网络的传输延时。客户端与服务端的时间系统的偏移定义为θ、网络的往返延迟定义为δ,基于此,可以对t2进行精确的修正,已达到相关精度要求,它们的计算公式如下:

NTP协议详解_ntp是安全协议吗

式中:

t0是请求数据包传输的客户端时间戳

t1是请求数据包回复的服务器时间戳

t2是响应数据包传输的服务器时间戳

t3是响应数据包回复的客户端时间戳

对此,我们只需将NTP服务端返回的时间t2加上网络延时δ的一半就可以了(t2+δ/2)。

NTP请求样例

#include <sys/types.h>  
#include <sys/stat.h> 
#include <sys/ioctl.h> 
#include <sys/socket.h>
#include <sys/wait.h> 
#include <sys/time.h>
#include <netdb.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h> 
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>
#include <string.h>  
#include <pthread.h>   
#include <dirent.h> 
#include <time.h>
#include <fcntl.h> 
#include <errno.h>

#define debugprintf 1
#ifdef debugprintf
	#define debugpri(mesg, args...) fprintf(stderr, "[NetRate print:%s:%d:] " mesg "\n", __FILE__, __LINE__, ##args) 
#else
	#define debugpri(mesg, args...)
#endif

#define JAN_1970     		0x83aa7e80
#define NTPFRAC(x) (4294 * (x) + ((1981 * (x))>>11))
#define USEC(x) (((x) >> 12) - 759 * ((((x) >> 10) + 32768) >> 16))
#define Data(i) ntohl(((unsigned int *)data)[i])
#define LI 0
#define VN 3
#define MODE 3
#define STRATUM 0
#define POLL 4 
#define PREC -6
struct NtpTime 
{
	unsigned int coarse;
	unsigned int fine;
};

void sendPacket(int fd)
{
	unsigned int data[12];
	struct timeval now;

	if (sizeof(data) != 48) 
	{
    	fprintf(stderr,"size error\n");
    	return;
	}

	memset((char*)data, 0, sizeof(data));
	data[0] = htonl((LI << 30) | (VN << 27) | (MODE << 24) | (STRATUM << 16) | (POLL << 8) | (PREC & 0xff));//构造协议头部信息
	data[1] = htonl(1<<16);
	data[2] = htonl(1<<16);
	gettimeofday(&now, NULL);
	data[10] = htonl(now.tv_sec + JAN_1970);//构造传输时间戳
	data[11] = htonl(NTPFRAC(now.tv_usec));
	send(fd, data, 48, 0);
}
//获取NTP服务器返回的时间
void getNewTime(unsigned int *data,struct timeval *ptimeval)
{
	struct NtpTime trantime;
	trantime.coarse = Data(10);
	trantime.fine   = Data(11);
	
	ptimeval->tv_sec 	= trantime.coarse - JAN_1970;
	ptimeval->tv_usec 	= USEC(trantime.fine);
}

int getNtpTime(struct hostent* phost,struct timeval *ptimeval)
{
	if(phost == NULL)
	{
		debugpri("err:host is null!\n");
		return -1;
	}
	int sockfd;
	struct sockaddr_in addr_src,addr_dst;
	fd_set fds;
	int ret;
	int recv_len;
	unsigned int buf[12];
	memset(buf,0,sizeof(buf));
	int addr_len;
	int count = 0;
	
	struct timeval timeout;

	addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);

	memset(&addr_src, 0, addr_len);
	addr_src.sin_family = AF_INET;
	addr_src.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	addr_src.sin_port = htons(0);

	memset(&addr_dst, 0, addr_len);
	addr_dst.sin_family = AF_INET;
	memcpy(&(addr_dst.sin_addr.s_addr), phost->h_addr_list[0], 4);
	addr_dst.sin_port = htons(123);//ntp默认端口123

	if(-1==(sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP)))//创建UDP socket
	{		
		debugpri("create socket error!\n");
		return -1;
	}

	ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr_src, addr_len);//bind
	if(-1==ret)	
	{		
		debugpri("bind error!\n");		
		close(sockfd);		
		return -1;
	}
	
	ret = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&addr_dst, addr_len);//连接NTP服务器
	if(-1==ret)	
	{		
		debugpri("connect error!\n");		
		close(sockfd);		
		return -1;
	}
	sendPacket(sockfd);	//发送请求包
	while (count < 50)//轮询请求
	{
		FD_ZERO(&fds);
		FD_SET(sockfd, &fds);

		timeout.tv_sec = 0;
		timeout.tv_usec = 100000;
		ret = select(sockfd + 1, &fds, NULL, NULL, &timeout);
		if (0 == ret)
		{
			count++;
			debugpri("ret == 0\n");
			sendPacket(sockfd);
			usleep(100*1000);
			continue;
		}
		if(FD_ISSET(sockfd, &fds))
		{
			recv_len = recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *)&addr_dst, (socklen_t*)&addr_len);
			if(-1==recv_len)		
			{			
				debugpri("recvfrom error\n");			
				close(sockfd);			
				return -1;
			}
			else if(recv_len > 0)
			{
				debugpri("receiv data\n");
				getNewTime(buf,ptimeval);
				debugpri("sec = %d usec = %d",ptimeval->tv_sec ,ptimeval->tv_usec);//打印输出NTP服务器返回的时间
				break;
			}
		}
		else
		{
			debugpri("count %d \n",count);
			usleep(50*1000);
			count ++;
		}
	}
	if(count >=50)
	{
		debugpri("getNewTime   timeout fail \n");
		close(sockfd);
		return -1;
	}
	close(sockfd);
	return 0;
}

int main(int argc, char** argv)  
{
	struct timeval TimeSet;
	static struct hostent *host = NULL;
	
	host = gethostbyname(argv[1]);
	memset(&TimeSet ,0 ,sizeof(TimeSet));
	getNtpTime(host,&TimeSet);
	return 0;
	 
 }

常用的NTP服务端站点

time.windows.com

time.nist.gov

s1a.time.edu.cn

s1c.time.edu.cn

time-nw.nist.gov

time-a.nist.gov

time-b.nist.gov

s1b.time.edu.cn

nist1.aol-ca.truetime.com

总结:

NTP协议作为常用的通信协议,各种参考资料齐全,本文做一次梳理,以加深对NTP协议的理解。参考:

https://zh.m.wikipedia.org/wiki/%E7%B6%B2%E8%B7%AF%E6%99%82%E9%96%93%E5%8D%94%E5%AE%9A

https://wenku.baidu.com/view/4ab65c3ec850ad02de80418e.html

 

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请联系我们举报,一经查实,本站将立刻删除。

发布者:全栈程序员-站长,转载请注明出处:https://javaforall.net/182662.html原文链接:https://javaforall.net

(0)
全栈程序员-站长的头像全栈程序员-站长


相关推荐

  • rabbitmqkafka对比_全场景

    rabbitmqkafka对比_全场景这是陈东景于2021年8月29日下午16点原创作品,转载请标明出处!!!!在进行软件设计的过程中,如果软件设计业务上存在需要短时间内处理大批量的信息,又需要能保证软件能正常运行(保证软件的高可靠和高可用)。因为大批量(几十万,几百万级别的数据或者消息需要同一个时间处理),软件的IO过高,会导致软件运行阻塞或者消耗内存过高而崩溃,甚至是宕机。消息队列的概念被提了出来,通过缓存消息的模式,进行生产和消费。通过异步处理的方式,解耦这种短时间内出现大批量需要处理消息的场景。目前我们使用到的比…

    2022年10月14日
    0
  • vagrant共享目录出现“mount:unknown filesystem type ‘vboxsf‘”错误解决方法(亲测可行)

    vagrant共享目录出现“mount:unknown filesystem type ‘vboxsf‘”错误解决方法(亲测可行)

    2022年2月19日
    46
  • 怎样规划你毕业以后的人生

    怎样规划你毕业以后的人生怎样规划你的毕业后的人生我今年39岁了,25岁研究生毕业,工作14年,回头看看,应该说走了不少的弯路,有一些经验和教训。现在开一个小公司,赚的钱刚够养家糊口的。看看这些刚毕业的学生,对前景也很迷茫,想抛砖引玉,谈谈自己的看法,局限于理工科的学生,我对文科的不懂,身边的朋友也没有这一类型的。91年研究生毕业,那时出路就是1种:留在北京的国营单位,搞一个北京户口,这是最好的选择。到后来的2~3

    2022年6月11日
    18
  • 如何让你的网站支持 IE9 Pinned Site (Part 2 – 实战)

    如何让你的网站支持 IE9 Pinned Site (Part 2 – 实战)

    2021年8月8日
    48
  • 医咖会SPSS免费教程学习笔记—2*C卡方检验

    医咖会SPSS免费教程学习笔记—2*C卡方检验1.2C卡方检验需要满足的假设:(1)观测变量是二分类变量(2)有多个分组(3)观测值相互独立(4)任意单元格的期望频数大于52.2C卡方检验的组间比较请依次点击:分析—描述统计—交叉表—将变量分别拖入行和列—点击右侧“统计”—选择“卡方”—继续点击右侧“单元格”—选择计数下的“实测”,百分比下的“列”,勾选z检验选择调整p值(邦弗仑尼法)3.结果解读两两比较有无差异,看输出的交叉表中计数下标是否一致。若一致,则无差异;否则,有差异总体有无差异,看输出的卡方检验表格中的显著性水平…

    2022年5月17日
    42
  • 搭建DNS服务器的那些知识「建议收藏」

    搭建DNS服务器的那些知识「建议收藏」一、DNS服务概述:1.什么是DNS?DNS(DomainNameSystem)域名系统,在TCP/IP网络中有非常重要的地位,能够提供域名与IP地址的解析服务,而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。通过域名,最终得到该域名对应的IP地址的过程叫做域名解析。DNS协议运行在UDP协议之上,使用端口53号。2.什么是域、域名?域(domain)是计算机网络的一种形式,其中所有用户账户,计算机,打印机和其他安全主体都在位于称为域控制器的一个或多个中央计算机集群上的中央数据库中注册。

    2022年9月5日
    2

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

关注全栈程序员社区公众号