時(shí)間頻率是個(gè)非常重要的基本物理量．它在國防、金融、通信等領(lǐng)域起著(zhù)至關(guān)重要的作用，隨著(zhù)現代社會(huì )的進(jìn)步與發(fā)展．原始的對時(shí)方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足科技對于時(shí)間的需求，尤其是電子信息技術(shù)等行業(yè)對時(shí)間同步提出了更高的要求。此時(shí)，顯得網(wǎng)絡(luò )時(shí)間服務(wù)器尤為重要。在這些新興行業(yè)中，計算機對信息的處理和傳送起著(zhù)不可替代的作用，而計算機的時(shí)鐘精度很低，1天內就有幾秒鐘的時(shí)間漂移，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足一些高新企業(yè)對高精度的時(shí)間服務(wù)的要求，因此，基于NTP的網(wǎng)絡(luò )授時(shí)技術(shù)開(kāi)始被廣泛應用。它采用網(wǎng)絡(luò )時(shí)間協(xié)議，可以將客戶(hù)端的時(shí)間通過(guò)局域網(wǎng)同步到另一個(gè)服務(wù)器或者參考時(shí)鐘上。
網(wǎng)絡(luò )時(shí)間協(xié)議雖然可以快速的為用戶(hù)提供網(wǎng)絡(luò )授時(shí)服務(wù)，但是由于網(wǎng)絡(luò )時(shí)間協(xié)議數據包是公開(kāi)傳輸的，在沒(méi)有足夠防護的情況下存在一定的安全隱患，比如：入侵者可以竊聽(tīng)、修改和重放NTP數據包，用偽造的數據包欺騙客戶(hù)端和堵塞網(wǎng)絡(luò )，這可能導致系統的崩潰或者操作的失敗，NTP協(xié)議自身含有一定的防護機制應對可能發(fā)生的入侵。
一、網(wǎng)絡(luò )時(shí)間服務(wù)器產(chǎn)品
網(wǎng)絡(luò )時(shí)間服務(wù)器接收衛星授時(shí)時(shí)間信號，將標準UTC時(shí)間信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸，為網(wǎng)絡(luò )設備提供精確、標準、安全、可靠和多功能的ntp校時(shí)服務(wù)，前面板有液晶顯示屏，顯示年月日時(shí)分秒、收星顆數、系統工作狀態(tài)，電源狀態(tài)等信息，是一款性?xún)r(jià)比極高的網(wǎng)絡(luò )時(shí)間同步服務(wù)器。
時(shí)鐘系統由授時(shí)天線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò )時(shí)鐘服務(wù)器組成,通過(guò)預制了BNC接頭的同軸電纜相連。采用 SYN2151型時(shí)鐘服務(wù)器, 其帶有 2 個(gè) 10/100 /1000Mb/s自適應以太網(wǎng)接口, 可分別設置不同的網(wǎng)段用于現場(chǎng)設備的網(wǎng)絡(luò )對時(shí)。
1、產(chǎn)品功能
1) 以GPS北斗衛星授時(shí)信號建立時(shí)間參考；
2) 可提供最多4路NTP/SNTP網(wǎng)絡(luò )校時(shí)接口；
3) 串口TOD授時(shí)，每秒發(fā)送一次時(shí)、分、秒、年、月、日時(shí)間信息；
4) 輸出定時(shí)同步脈沖信號（1PPS），TTL接口輸出；
5) 前面板顯示年月日時(shí)分秒、衛星顆數及工作狀態(tài)；
6) 支持windows、LINUX、UNIX、SUN SOLARIS、IBM AIX等操作系統時(shí)間同步；
7) 支持冗余無(wú)縫切換雙電源供電。
這款時(shí)間服務(wù)器采用現代高科技無(wú)硬盤(pán)設計，不受地域氣候等環(huán)境條件限制、性?xún)r(jià)比高、操作簡(jiǎn)單、免維護等特點(diǎn)，適合無(wú)人值守。該產(chǎn)品可以為計算機網(wǎng)絡(luò )、計算機應用系統、流程控制管理系統、電子商務(wù)系統、網(wǎng)上B2B系統、數據庫的保存維護以及硬盤(pán)錄像機等智能設備提供精密的標準時(shí)間信號和時(shí)間戳服務(wù)。由于授時(shí)服務(wù)器輸出的BNC口輸出秒脈沖時(shí)間信號是振蕩器的秒信號輸出，同步于衛星信號但并不受衛星秒脈沖信號跳變帶來(lái)的影響。
二、可行性與優(yōu)勢分析
1、可行性分析
本文時(shí)間同步系統采用的NTP為成熟的網(wǎng)絡(luò )時(shí)間同步協(xié)議 ，在國外廣泛應用于互聯(lián)網(wǎng)軟件系統中，國內被銀行、通信、電力等各 行業(yè)所采用，并被研究應用于航天測控計算機系統和裝備管理信息系 統中，技術(shù)成熟度高。文屮所采用的UDP，是網(wǎng)絡(luò )通信中的一個(gè)經(jīng)常被采用的重要國際標準化組織標準協(xié)議，且被現有綜合測試系 統及網(wǎng)絡(luò )校時(shí)軟件所采用。另外，就軟件結構來(lái)說(shuō)，本文所采用的客 戶(hù)機/服務(wù)器型層次結構，能夠繼承現有綜合測試系統校時(shí)軟件的相關(guān)技 術(shù)。綜上所述，建立應用NTP的衛星綜合測試時(shí)間同步系統方案是可 行的，能夠滿(mǎn)足廣域網(wǎng)條件下的綜合測試設備之間的時(shí)間同步要求。
2、優(yōu)勢分析
應用NTP的衛星綜合測試時(shí)間同步系統，通過(guò)GPS或“北斗”導航設備終端獲取高精度時(shí)間信息，并將該時(shí)間信息作為時(shí)間源提供給廣域網(wǎng)綜合測試系統，能夠保證廣域網(wǎng)綜合測試系統時(shí)間源的精度，同時(shí)，以UDP組播形式實(shí)現同網(wǎng)段內各測試設備之間的時(shí)間同步，應用NTP時(shí)間同步原理并以UDP客戶(hù)機形式實(shí)現跨網(wǎng)段測試設備之間的時(shí)間同步，既考慮了系統運行的效率問(wèn)題，又滿(mǎn)足了衛星綜合測試系統時(shí)間精確的毫秒的要求，可有效解決現有綜合測試系統校時(shí)軟件所不能實(shí)現的廣域網(wǎng)環(huán)境下綜合測試系統的時(shí)間同步問(wèn)題。
采用 GPS 接收設備接收GPS信息，并與服務(wù)器相連，校正時(shí)鐘源服務(wù)器的時(shí)間。
授時(shí)終端定時(shí)向授時(shí)服務(wù)器發(fā)送 NTP 包請求校時(shí)基準時(shí)鐘，獲
得基準時(shí)鐘后通過(guò)應用軟件校正本計算機系統時(shí)鐘使其與授時(shí)服務(wù)器的時(shí)鐘同步。
三、授時(shí)系統
授時(shí)系統產(chǎn)生和保持的高精度的標準時(shí)間基準，則需要通過(guò)各種授時(shí)系統將基準時(shí)間頻率傳送到用戶(hù)端進(jìn)行使用，根據用戶(hù)的使用環(huán)境使用最適合的授時(shí)方式。目前可用的授時(shí)系統包括衛星導航授時(shí)系統、電視授時(shí)、長(cháng)波授時(shí)系統、網(wǎng)絡(luò )授時(shí)、短波授時(shí)系統、電話(huà)授時(shí)等，也可以根據特殊需要自建授時(shí)系統。
（1）衛星導航授時(shí)系統
世界上主要的衛星導航授時(shí)系統是俄羅斯的 GLONASS、美國的GPS、我國的北斗衛星導航授時(shí)系統、歐洲的 Galileo。衛星授時(shí)系統可以提供10 納秒級的授時(shí)精度。
（a）GPS系統時(shí)間
GPS衛星系統時(shí)間其溯源到美國海軍天文臺的協(xié)調世界時(shí) UTC。
（b）GLONASS 系統時(shí)間
俄羅斯的 GLONASS 時(shí)間采用 UTC 作為時(shí)間參考，
（c）Galileo 系統時(shí)間
守時(shí)系統授時(shí)系統 時(shí)頻終端設備授時(shí)監測發(fā)播系統。
（d）北斗系統時(shí)間
北斗衛星所發(fā)出的時(shí)間是由北斗地面上主控基站建立并保持的時(shí)間，簡(jiǎn)稱(chēng) BD。
（2）長(cháng)波授時(shí)系統
長(cháng)波授時(shí)系統可以劃分羅蘭C授時(shí)低頻時(shí)碼（代號：BPC）、（中科院的長(cháng)波授時(shí)臺（代號：BPL）屬于羅蘭 C 體制）等。羅蘭 C 授時(shí)精度可優(yōu)于 1us，低頻時(shí)碼授時(shí)精度為 0.5ms。
四、結束語(yǔ)
互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展日新月異，在關(guān)注新技術(shù)的同時(shí)也不能忽視信息安全的重要性。網(wǎng)絡(luò )時(shí)間協(xié)議憑借其快捷、方便的特點(diǎn)得到了很多領(lǐng)域的關(guān)注，但是它也存在很多安全漏洞，很容易被竊取，造成不可估量的損失。下一步工作還需要通過(guò)提高計算機性能縮減解密時(shí)間，改進(jìn)時(shí)間偏差，鏈路延遲算法等方式，改善RSA非堆成密匙算法對網(wǎng)絡(luò )時(shí)間服務(wù)系統帶來(lái)的影響，使加密后的網(wǎng)絡(luò )時(shí)間服務(wù)系統達到使用要求。
聯(lián)系客服
