一、时间同步的重要性

将各种通信设备或计算机设备的时间信息(年月日时分秒)基于UTC（协调世界时）时间偏差限定在足够小的范围内（如100ms），这种同步过程叫做时间同步。电脑、交换机等设备时间不准是人们所共知的事实。一般设备的内置时钟是以廉价的振荡电路和石英钟为基础的，每天的误差可达数秒，经过一段时间的累积就会出现很大的误差。不准确的电脑及网络设备时钟对于网络结构以及其中的应用程序的安全性会产生较大的影响，尤其是那些对没有实现网络同步而导致的问题比较敏感的网络指令或应用程序。

共享数据库、电子商务系统、信息获取、电子邮件以及大量其他的应用都相当依赖于不同程度的精确度和准确的时间戳。时间戳的应用领域是非常广泛的，其中的常见应用在很大程度上要靠网络时间同步来提供时间信息。

网络管理与故障排除

当网络上一台设备出现告警时，往往其它相关设备也会出现各种告警。设备送出的告警信息中其所含的时间标签是由各设备的时钟打上的，如果它们是同步的，网管设备只要把这些告警按时间排序，就可以分析出故障的源头及引起的后果。如果各设备的时间不同步，就无法这样简单的进行分析了。目前，许多通信设备采用的SNMP(简单网络管理协议)即采用了这种利用时间戳来处理所管各设备间的关系。

为了进行错误诊断，连接破坏、缓冲溢位、数据包丢失和其他的关键网络事件都会由服务器、路由器、开关及专用仪器中的RMON进行捕捉、记录和报告。要是root-cause造成网络坍塌。那么系统将会列出一份关于RMON事件的报告。这些事件都带有RMON代理程序给他们加上的时间戳，并以时间为索引。如果时间是同步的，那么各事件的顺序就可以很方便的排出来，root-cause也就很容易确定了。如果没有实现网络时间同步，root-cause 将很难确定，并会一直持续下去。

另外一个例子是Cisco的各路由器间要求有时间同步，一个重要的应用即是使各路由器产生的事件信息的时间是相关的。

记录文件安全、审查和监控

服务器记录文件以及其后的报告中的数据来评估组织的活动，包括防火墙和VPN安全相关的活动，带宽的使用，以及其他各种各样的记录、管理、确认、授权和会计职能。由于服务器记录的是来自不同主机的信息，因此时间的准确性显得非常必要，否则的话就可能出现不同的事件顺序和故障排除的根源问题，使得与时间有关的一切数据都变得毫无意义。即使是在路由器里，像路由器配置改变、接口状态、调制解调器事件、安全警报、环境条件、CPU处理过载等主要的配置事件和系统错误信息，都要有准确的时间戳，这些数据才有意义。

文件时间戳

任何文件系统的完整性都在很大程度上依赖于文件自身的名称和日期。独立的文件更会详细的记录创立日期、上次读取时间、上次存档时间和上次修改时间。在分散的文件共享系统中，网络文件共享服务器（NFS）维护主要文件以供远程客户机使用。NFS是独立于网络时间的。当接受到两份名称相同的文件时，NFS只认可最新的一份。如果客户机给一份远程读取的文件所加的时间戳早于文件登录到NFS上的时间，那么客户机文件连同所做的一切修改都会被删除。

二、时间同步简要说明

2.1 时间同步的实现方式

时间服务器

在GPS卫星定位系统中，每个GPS卫星上都装有铯原子钟作星载钟，全部卫星与地面站构成一

个闭环的自动修正系统，采用UTC为参考基准。时间服务器接收GPS（全球卫星定位系统）卫星发射的信号来决定当前时间,其时间极为精确。

局域网内的同步

在局域网中使用时间服务器为时间的基准源, 然后其它的节点就只需要与时间服务器同

步。使用这种方式，所有的节点都会使用一个公共的时间源，不需要和局域网外的系统进行时

钟同步,确保了内部网络的安全与隔离。

网络时间同步的工作模式

Sever/Client mode：客户机向服务器提出服务请求，根据所交换的信息，调整本地的时钟时间。

2.2 网络时间传送方式

本次方案采用网络时间协议NTP(Network Time Protocol)的方式实现所有设备的时间同步。

NTP协议是基于RFC 1305、1119的协议，自1972年创立至今，已发展为全球通用的一种计算机对时方式。NTP可以获得并且分发时间，用复杂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。NTP网络对时距离不受任何限制，是一种更为先进、更为可靠的时间同步方式。

安装了客户端NTP 软件的计算机，借助局域网LAN 从网络时间服务器获得UTC 时间。客户端计算机只要安装一个NTP 或SNTP软件程序就可取得同步。凡是能够与时间服务器处于同一网络的计算机终端，通过TCP/IP 的局域网即可实现与NTP服务器时间同步，它是获得时间的最高效的手段，因而该方式具有投资省，软件安装方便，精度高的特点，最易于大量推广采用。

采用NTP 协议是最佳选择方案，它足以满足网络上所有网管中心和通信设备（工作站、服务器、维护终端、交换机）对告警日志、计费文件记录等业务的精度要求。

除了必须的硬件设备外，在需要被同步的各种系统设备上安装必要的软件。对于UNIX操作系统，因为UNIX已经捆绑NTP协议，因此只要通过简单地修改部分命令，就可实现时间同步。对于Windows操作系统，可安装一个简单的后台程序，可在官方网站上免费下载，可由设备厂家随机提供，也可购买专业公司开发的对时软件。而交换机、路由器等设备也都已将NTP协议内嵌于设备中。

三、时间同步系统技术方案

3.1 工程范围

上海泰坦通信工程有限公司负责本技术方案中的时间同步系统，主要解决大连商品交易所期货大厦的消防系统、安防系统（硬盘录入）、电梯/电气火灾监控系统、停车场、高压/低压监控系统、泛光/公共区域照明系统、楼宇自动化控制系统、电梯信息发布系统等，通过NTP网络对时协议进行准确对时的问题。

本方案中的时间服务器采用同大连商品交易所交易系统同品牌的Microsemi公司的最新NTP服务器、SyncServer SYNCSERVER 650 NTP时间服务器。本方案需要对整个期货大厦近10多个系统上几百套终端进行对时，此时间应用安全准确性对应用场景至关重要，故时间服务器的配置采用主备冗余模式，即每个被对时系统同时与两套时间服务器进行对时，其中一个作为主用，当主用设备故障不可用时，对时服务器可自动切换至备用的时间服务器。

本次方案共有8个相互独立系统需要纳入时间同步系统，所以时间服务器需配置8个NTP对时输出接口。8个独立系统分别为：

1. 高压/低压监控系统
2. 泛光照明/公共区域照明系统
3. 楼宇自动化控制系统
4. 电梯信息发布系统
5. 消防控制系统
6. 安防系统/硬盘录像系统
7. 电梯/电气火灾监控系统
8. 停车场管理系统

单台SyncServer SYNCSERVER 650具备6个完全独立且物理隔离的NTP输出端口，需配置一个从时间服务器SYNCSERVER 650i扩展NTP输出接口，SYNCSERVER 650i通过直流B码与SYNCSERVER 650进行小于100ns的时间同步，SYNCSERVER 650i配置4个完全独立且物理隔离的NTP输出端口。用户方也可考虑将不同的被对时系统并入同一个网络，这样可以减少对时间服务器NTP独立输出接口的数量需求，进而减少项目投资。

此外，本系统还延伸以下同步功能：

一是对计算机终端的监测。时间服务器SYNCSERVER 650可以提供NTP Client Monitoring功能，实时监测网络内各计算机的时间精度是否偏离太大，防止人为修改等情况发生。

二是网段隔离和物理隔离。时间服务器SYNCSERVER 650能够提供6个物理独立的NTP输出端口，可以解决多网段的同步对时需求。

三是抵御网络威胁/风暴功能。时间服务器SYNCSERVER 650的NTP授时接口是可靠安全的硬件打时标方式，单NTP输出接口每秒最多可满足10,000客用端的对时请求，内置全球独家的非NTP报文的反射技术，能够抵御网络中的恶意攻击。

四是高性能守时功能。时间服务器SYNCSERVER 650具有一定的守时能力，即当系统跟踪不到正常的卫星信号时，系统依靠内部的高级振荡器，维持高性能的时间输出。如果守时要求更高，可以选配铷原子钟。

五是留有后续扩容接口。时间服务器SYNCSERVER 650具备2个直流B码输出接口，当现有时间服务器的对时接口不能满足新需求时，可通过增加从时间服务器（SYNCSERVER 650i）的方式来增加更多的授时接口。从时间服务器通过直流B码信号与时间服务器进行时间同步获得精准的时间源。

大连商品交易所期货大厦时间同步系统示意图如下所示：

3.2 同步性能指标

时间服务器SYNCSERVER 650的主要技术指标为：锁定GPS时，相对UTC的精度为：1PPS精度小于100ns，NTP精度小于1000ns，守时指标为每年不超过±800ms或每天不超过±25μs。

3.3 工程前期准备

主备时间服务器均安装于中控室，从可靠性的角度出发，宜选用UPS供电或其它的主/备电源系统，电压220VAC。同时，GPS天线要尽可能固定于开阔的位置，最好是在大楼楼顶，以确保其收星良好，天线电缆长度不宜超过100米，否则需改用高增益GPS天线或增加天线增益放大器。

3.4 工程实施步骤

时间服务器的安装：SYNCSERVER 650和SYNCSERVER 650i均为19英寸1U机架式设备，需安装在19英寸机柜内，需固定4个螺丝。

GPS天线的放置：根据实际情况，将GPS天线尽可能放置于视野开阔的楼顶，并确保固定牢固，GPS厂家提供相应的天线固定套件并在用户的配合下完成固定工作。

天线电缆的铺设：天线铺设通过走线槽。

对时网线铺设：用网线将时间服务器SYNCSERVER 650+SYNCSERVER 650i与被授时服务器或系统实现物理连接。

防雷器：在时间服务器和GPS天线加装防雷器，时间服务器的天线接口与防雷器间的连接线2m长，防雷器要与屏柜接地铜排连接。

设备开机：系统加电后，设备开始启动，并显示相应的状态指示信息。设备正常启动后，首先开始搜索GPS卫星，可通过面板查看收星情况，只有当GPS时钟锁定的卫星数大于4颗时，才能获得UTC时间。设备第一次运行，一般需约7~8分钟即可与UTC同步，以后重启则会很快与UTC同步(一般2~3分钟)。

被授时服务器或系统接入及调测：各网段客户端通过交换机或直接与NTP服务器网口连接，根据各自操作系统和网段调通NTP对时服务。以Windows操作系统为例：

方法一：双击任务栏右下角的时钟图标，打开“日期时间属性”对话框，在“Internet时间”卡片上选中“自动与Internet时间服务器同步”，并在服务器上填入内部时间服务器的IP地址即可；

方法二：安装后台Synchronization对时软件，使用对时软件与时间服务器进行对时，如下图所示对时界面。

3.5 系统运行后的日常维护

日常维护：NTP服务器的日常维护主要可以通过远程Web管理、SNMP等方式进行。当设备发生失步、掉电等异常时，均会自动上报告警。也可手动查询设备状态信息和历史记录。

定期巡检：主要包括：工作状态检查、设备物理连接可靠性检查等。

四、时间服务器功能性能介绍

SYNCSERVER 650是一款多功能高性能的时间服务器，其相对于UTC的自身时间精度指标可以达到RMS≤15ns，内置高性能铷钟保持性能指标1us/每24小时。与此同时，时间服务器自身还具备多项独家专利技术。以下对其功能和性能做简要介绍：

1. 一款成熟的电信级NTP时间服务器

• 配置4个1000/100M的 NTP输出端口+2个10GB的NTP输出端口；

• 全球独家专利-智能屏蔽技术（智能屏蔽非NTP对时报文，确保端口授时安全，提升端口授时能力）；

• 采用硬件打时标技术，所有NTP输出端口的时间精度为ns级；
• 每个NTP授时端口标配支持10,000/S个对时请求，可选配支持360,000个/S的对时请求；
• 支持协议全面，安全可靠性高，支持NTPV1/V2/V3/V4、NTP Unicast,Autokey、MD5加密、SNTP、SNMP V2C,V3、Custom MIB、DHCP、IPV4、IPV6、TACACS+、LDAPv3、RADIUS、HTTP/SSL等；
• 被授时设备同步状态记录；
• 支持外部NTP输入作为参考源；
• 四个授时端口，实现真正的物理隔离，具备抵御网络风暴的能力；

1. 配置GNSS卫星接收系统

• 支持北斗二代卫星导航系统；
• 支持GPS卫星导航系统；
• 支持GLONASS卫星导航系统；
• 可同时跟踪锁定二种卫星导航系统，提高设备的参考源接收安全性；

1. 频率输出满足G.811标准

• 具备频率输出功能，频率输出端口最多可有12路；
• 信号类型分别是1M/5M/10M；
• 性能如下表所示：

1. 绝对的对时安全性

• 支持的安全协议丰富，如下表所示：

1. 物理参数

• 支持双路88-264 VAC，50-60HZ，65watts输入；
• 尺寸，19英寸1U机架式，4.4cm*43.8cm*40.3cm(含输出端口）；
• 工作温度：-5摄氏度至55摄氏度（含铷钟配置）
• 双电源工作原理，如下图所示：

1. 支持下一代网络对时协议IEEE1588 PTP对时协议

• 配置4个10GB PTP输出端口；
• 支持组播/单播模式；
• 支持UDP/ETH；
• 支持的Profile有Default、Telcom2008、G.8265.1；

1. 人性化的WEB管理界面/便于远程管理配置和维护

• 所有操作均可在远程WEB界面上进行；
• 支持远程进行软件升级；
• 开放的SNMP协议，支持加入外部网管系统；

1. 设备前后面板照片

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