什么是NTP？如何使用 ntp 校准系统时钟？| 电脑时间不准了怎么办？

电脑、手机等设备，都内置了时钟。即使，电脑或手机关机，这个时钟还会正常计时。当电脑或者手机设备重新启动，会读取这个时间。这样，就保持了设备上程序运行的日期、时间问题。由于可能的各种原因（比如设备内置的时钟的电量不足？电子时钟本身的微小误差），会导致这个时间不准确。当需要与外界保持近乎同一时刻时，时间误差就成了需要解决的问题。

比如中国的资本市场的股票交易，在工作日上午🕘9：30 至 11:30 开市，这个市场里赚钱与赔钱，是按秒计算的，时间的一致性就非常重要（误差至少要缩短到毫秒级别）。在各种准时抢红包活动、或者抢票过程中，由于用户过多，那么手头上的时钟是否准时也比较重要。又比如，在计费系统，所记录的收费事项，要与用户实际发生的付费行为时间一致。现在非常多的服务系统，后端都是由多台服务器组成，它们之间的协调，需要保持时间一致，不然会发现错乱。…

如何确定是否准时呢？

是否准时？那么一定存在一个参照。这个参照就是协调世界时间 UTC，它是全世界一致的。但如何把这个世界时同步到世界各地的各种设备呢？在互联网时代，自然可以利用互联网技术来传送这个时间。这就是 NTP （Network Time Protocol）网络时间协议。

NTP 网络时间协议与时间同步原理 #

对简单了解网络时间同步原理不感兴趣的，请跳过本小节。

简单讲，NTP 网络时间协议定义了通过网络来同步时间的模型。

首先建立权威的时钟源，它们做为主时间服务器，向下同步准确时间。第一层次从权威时钟源获取标准时间，第二层次从第一层获取同步时间，以此类推。时钟层次 1～16，层次越小（最接近时钟源），时间越准确。16层以上被认为时间未同步，不能使用。

权威时钟源有原子钟、GPS、北斗卫星等。

由于权威时钟源可能与我们设备的网络距离非常远，中间会有较高的网络延迟；并且需要同步时间的设备非常多，全部设备均从权威时间源获取同步时间并不现实。终端设备应从时间服务器上获取时间来完成同步，这种服务器被称为 授时服务器。授时服务器用来向有时间同步需求的用户提供公共服务，而权威时钟源，则用于向授时服务器的提供准确的时间来源。

终端设备的时间同步过程类似于我们平时访问网页的网络请求（不过在于网络通信协议的区别。NTP 采用 UDP 报文协议，而不是TCP、HTTP 这种需要多次握手的网络连接）:

1. 设备上的客户端程序向服务器发送请求报文（t1）
2. 请求到达服务端（t2）
3. 服务端接收并处理后，向客户端返回应答（t3）
4. 客户端收到结果（t4）

根据上面的4个时刻可知，设备客户端到服务器往返一次的网络延迟是 \( delay = (t4-t1) - (t3-t2) \)，其中 \(t_1\)、\(t_4\) 是在客户端所记录的时间，\(t_2\)、\(t_3\)是服务器记录的时间，服务端与客户端之间存在时间差 \(\Delta\)，存在以下的数学关系:

$$ t_2=t_1+\Delta+\frac{\mathrm{delay}}2 \\ t_4=t_3-\Delta+\frac{\mathrm{delay}}2 $$

可得到，

$$ \Delta= \frac{ \left(t_2-t_1\right)+ \left(t_3-t_4\right) }2 $$

客户端设置则根据这个公式得到时间差\(\Delta\)来调整自己的时钟，实现与服务器间的时间同步。

公共授时服务器 #

根据上节描述的 NTP 同步原理，我们并不需要找权威信源，而是要找到距离权威时间源最近（尽量的新）、并且距离我们终端设备网络距离较近（同步过程尽量快）的授时服务器用于日常使用。

目前提供这些用于时间同步公共服务的有政府机构、教育科研机构、互联网大厂、电子设备商。 下面不完全列出常用的时间的服务器地址:

ntp.org 是 Network Time Protocol (NTP) Project 网络时间协议的项目官网。pool.ntp.org是时间服务器的大型集群，为众多客户端提供可靠网络时间服务的项目。它后端的服务器遍布全球，由各种各样的机构所提供。在使用时，pool.ntp.org 相当于总线，会根据客户端来返回它认为最近的时间服务器，而且是随机的。根据官方建议，如果你在中国，因使用中国空间的地址，其背后由服务器部署中国的 vender 提供。中国空间有地址 [0,1,2,3].cn.pool.ntp.org，共 4 个。

上图来自 pool.ntp.org 网站, ntppool.org 中文 （不确定你是否能访问这个网站）。

如果你的服务对时间极其敏感，并且要更加可靠的网络时间服务，那你可能需要寻求商业化方案，这超出了有悟的认知范围。

个人电脑时钟同步 #

手机设备提供了“使用网络时间”一项，已经为用户自动设置好了。并未提供手动调整的授时服务器的功能。

而桌面电脑，也默认设置了品牌商的网络时间。所以平时我们并没有感到时间存在多大的误差，不过还是提供了界面给用户手动调整。

macos 的 时间服务器 已经默认设置为苹果提供的 time.apple.com，一般不用再做调整，除非你无法访问到 time.apple.com 服务器。 windows 也提供了类似的设置功能。

进阶 - NTP 工具 #

以于喜欢折腾的电脑用户来说，光桌面自动设置系统满足不了好奇心。其实，ntp 设置的手动设置，在服务器后端更常见。因为这个群体本身就是一群喜欢折腾的用户。

有没有人好奇，上面 《公共授时服务器》所列的授时服务器，时间误差有多少呢？又有没有好奇，从授时服务器，可以获取哪些信息？

macos 上的 ntp 客户端工具 #

本节以 macos 为例来讲述。macos 提供了 sntp 命令行工具。⚠️ sntp 在 macos 11.0 以上才提供。sntp 命令的常用命令有:

# 1.打印时间差 𝚫
sntp 授时服务器地址或IP

# 2. 显示更详细的值，用于调试。
# 比如原理中提到的 t1、t2、t3、t4、延迟、时间差
sntp -d 授时服务器地址或IP

# 3. 命令行设置同步并设置系统时间服务器
sntp -sS 授时服务器地址或IP

比如，打印出系统时间差，单位为秒:

打印出计算时间差的各个项 \(t_1\)、\(t_2\) 、\(t_3\)、\(t_4\) 、\(delay\) 延迟 、\(offset\) 时间差，单秒为秒:

如果你有使用 macos，就可以看到，sntp -d 命令打印的全部内容，它显示了 sntp 通过多次获取时间，来消减可能由于网络不稳定造成延迟一项不准确、从而结果误差较大的情况。

linux 上的 ntp 工具 #

linux 应该是涉及用户干预配置最多的操作系统，相关工具非常多，因大多是涉及服务器运维配置，不属于本文的详细程度所于讲解清楚。有需要的请互联网上搜索诸如“linux ntp 配置”，能找到相应内容。

如果仅是为了查询与设置系统时间，那么 ntpq、timedatectl 就够了。ntqp 是 ntpd 后台服务的客户端，命令参数复杂到不能简单理解其功能。timedatectl 用于配置系统时钟自动同步，如果仅是查询时间延迟，那么 ntpq 或者 sntp 就够了。这些工具都可以通过 apt install 获取。

windows 上的 ntp 工具 #

有悟当下没有可用的 windwos 环境，无法为各位进行测试。

看看命令提示符终端能否运行: w32tm /config /syncfromflags:manual 或者 net time，如果可以，看看都有哪些命令选项。

来自 ntppool.org 上的例子:

1. `w32tm /config /syncfromflags:manual /manualpeerlist:“0.pool.ntp.org 1.pool.ntp.org 2.pool.ntp.org 3.pool.ntp.org”``
2. `net time /setsntp:“0.pool.ntp.org 1.pool.ntp.org 2.pool.ntp.org”``

网页查询 #

还有个精美的网页，可以帮助我们简单检查系统是否准时。

time.is

界面如下:

广州时间:

资料参考 #

• 什么是NTP？