15、时间同步技术与协议详解

时间同步技术与协议详解

1. 时间同步技术概述

时间同步在许多应用中至关重要，尤其是分布式网络应用。常见的时间同步技术有单向同步和往返同步。

1.1 单向同步

单向同步是一种基础的同步技术。假设有两个通过通信链路连接的计算系统，分别为节点 A（参考节点）和节点 B（主机节点）。节点 A 向节点 B 发送包含时间戳的消息，节点 B 将自己的时钟设置为该时间戳的值。
然而，这种技术存在同步误差。节点 B 没有考虑消息在通信链路上的传输时间（遍历时间）。通信路径上存在多种不确定的延迟源，如发送时间、访问时间、传播时间和接收时间。虽然可以通过在通信层次的较低级别对消息传输和接收事件进行时间戳记录来减少部分不确定性，但单向同步技术通常无法满足许多对时间敏感的应用的精度要求，仅适用于主机精度要求比主机与参考之间的最大消息延迟更宽松的情况。

1.2 往返同步

往返同步是一种更有效的同步技术。节点 B 作为主机，向参考节点 A 发送请求消息，并记录发送时间 $T_i$。消息到达 A 后，A 记录接收时间 $T_{i + 1}$，然后构造响应消息并记录发送时间 $T_{i + 2}$，将 $T_{i + 1}$ 和 $T_{i + 2}$ 放入消息中发送回 B。B 接收响应消息并记录接收时间 $T_{i + 3}$，通过以下公式计算消息的往返延迟 $\delta$ 和相位偏移 $\theta$：
- 往返延迟：$\delta = (T_{i + 3} - T_i) - (T_{i + 2} - T_{i + 1})$
- 相位偏移：$\theta = [(T_{i + 1} - T_i) + (T_{i + 2} - T