一种自适应时钟同步系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自适应时钟同步系统，包括：主服务层，包括一台或多台主时间服务器，其中，主时间服务器外接原子钟；二级服务层，包括多台二级时间服务器，一部分二级时间服务器与主时间服务器进行时间同步，另一部分二级时间服务器相互之间进行时间同步；客户层，包括若干终端，终端向二级时间服务器发出时间同步请求，进行时间同步。本发明专利技术能够在基准时间源发生故障时，自动寻找合适的时间源，使系统自动完成同步网的配置，使得时间同步网拥有足够的稳定性和健壮性，自适应能力强；同时，具有较好的安全性。本发明专利技术使用了分层级的体系结构，层次分明，布局清晰，具有较强的可扩展性，适应业务的增长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，特别是涉及ー种自适应时钟同步系统。
技术介绍
随着时代的发展和社会的进步，以及计算机和通信网络的普及，信息技术和网络技术也越来越广泛的应用到各个领域，其中许多应用都需要高精度、高可靠性的时间同歩。然而，在实际应用中，计算机的时钟工作太不稳定，容易受到温度、电源等外界环境的影响。计算机时钟由软件时钟和硬件时钟组成，由于时钟本身物理性能和外界因素影响，两种时钟的守时性能都无法满足需求。但，随着计算机和网络技术的迅猛发展，网络互连系统上的时间敏感性应用也越来越多；例如电话计费、航海定位、分布式数据库处理、电子商务、网 络传感器、エ业控制系统等多方面，涉及各个领域的应用，都与网络中各个节点之间时间同步的精确度密切相关。但是由于网络中各个计算机都在其固有的晶振频率下进行计吋，即使初试时间设置相同，由于各晶振的特性不同，也会随着时间的推移而相互之间失去同歩。因此，对于网络上的许多应用来说，将网络中各个计算机的时间同步到ー个统ー的标准是至关重要的。网络时间协议(NTP, Network Time Protocol)的出现能够很好的解决这一问题。NTP能调整时间抖动率，建立ー个即时缓和、调整时间变化，并用一群受托服务器提供准确、稳定时间的时间管理。目前，对于基于NTP协议的时钟同步的研究已有不少，但大部分是理论上的研究探索与改进，真正应用于实践，并且经历过实践检验的技术产品并不多。市场上已经出现的一些时钟同步产品也大多数是应用于局域网这些小規模的网络环境之下，这些产品的开发技术各异，时间同步精度不尽相同。目前适合大規模分布式网络应用的时钟同步技术产品欠缺，然而随着企事业单位网络规模的扩大，随着网络技术的发展及高速宽带的出现，对于适应于大規模网络时钟同步的技术产品需求日益増加。同时，随着网络安全事件的频繁发生，网络系统的安全性问题越来越受到人们的关注，如何确保时钟同步系统的安全性也是目前需要解决的问题。目前的时钟同步产品普遍存在精度较低、健壮性较差、可拓展性不足、自动化程度较低、安全性不足、可应用网络规模小等缺陷。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提出了一种基于NTP协议的适用于大規模分布式网络并且具有一定自适应性能力的时钟同步系统，并且该系统在封闭的网络环境下开发运行，具有很好的安全性，因此有效的解决了以上难题，实现了对于大規模分布式网络应用的高精度、高健壮性、高自动化、高安全性的时钟同歩。为解决上述技术问题，一方面，本专利技术提供一种自适应时钟同步系统，所述系统包括主服务层，包括一台或多台主时间服务器，其中，主时间服务器外接原子钟；ニ级服务层，包括多台ニ级时间服务器，一部分ニ级时间服务器与主时间服务器进行时间同步，另一部分ニ级时间服务器相互之间进行时间同歩；客户层，包括若干終端，終端向ニ级时间服务器发出时间同步请求，进行时间同止/J/ O进ー步，主时间服务器、ニ级时间服务器和終端上设置有时间控制模块，用于获取的UTC时间，对各終端进行时间同步；负责在ニ级时间服务器和终端收发时间信号请求和应答，完成数据包的传送功能，以及根据获取的标准时间来修改本机硬件时钟。进ー步，主时间服务器、ニ级时间服务器和終端上设置有时区控制模块，用于在ニ级时间服务器和客户端收发同步时区信息请求和应答，将主时间服务器的时区信息发送给ニ级时间服务器及所有終端，使其提取时区信息，从而修改本机的时区配置。 进ー步，主时间服务器、ニ级时间服务器和終端上设置有自动配置模块，用于当基准时间源发生故障吋，自动寻找时间源，进行时间同歩。进ー步，主时间服务器和ニ级时间服务器上设置有偏差监测服务器子模块，終端上设置有偏差监测终端子模块；其中，偏差监测服务器子模块用于根据定期监测或临时监测的要求，检测ー个或多个终端同步偏差結果，并将结果写入数据库中，以跟踪和记录时钟同步子系统运行状况；偏差监测终端子模块接受偏差监测服务器子模块发来的请求，将当前终端的时钟參数上传到偏差监测服务器模块。进ー步，主时间服务器还设置有报警模块，用于当终端时间与基准时间的偏差大于预先设定时间偏差阀值时，报警，并生成报警记录，以备查询。本专利技术有益效果如下本专利技术能够在基准时间源发生故障吋，自动寻找合适的时间源，以获取同步服务，使系统自动完成同步网的配置，使得时间同步网拥有足够的稳定性和健壮性，自适应能力強。同时，本专利技术所涉及的网络及设备属于封闭式开发，能够较好的防止外界的干扰和攻击，具有较好的安全性。本专利技术使用了分层级的体系结构，层次分明，布局清晰，具有较强的可扩展性，适应业务的增长。附图说明图I是本专利技术实施例中一种自适应时钟同步系统的结构示意图。具体实施例方式本专利技术提供了一种自适应时钟同步系统，以下结合附图以及实施例，对本专利技术进行进ー步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术。本专利技术实施例涉及ー种自适应时钟同步系统，该系统总体结构上采用三层树状结构第一层为主服务层，包括一台或多台主时间服务器，其中，主时间服务器外接原子钟，其主要任务是提供參考时钟信号，处理ニ级时间服务器的时间同步请求，控制终端设备的时区同步，进行时间偏差监测，汇集监测结果，其中以原子钟和主时间服务器为核心。第二层为ニ级服务层，包括多台ニ级时间服务器，其主要任务是与主时间服务器进行时间同步服务，为客户层的終端设备提供时间同步服务，其中以ニ级时间服务器为核心。第三层为客户层，終端设备向ニ级时间服务器发出时间同步请求，是被服务的对象。主服务层外接參考时钟信号——原子钟，处理ニ级时间服务器的时间同步请求，控制终端设备的时区同步，进行时间偏差监测结果的汇总，及根据阈值报警。主服务层包含的模块有原子钟接□模块、时间控制模块、时区控制模块、监测控制模块、数据库模块、数据库日志访问接ロ模块、报警模块和监测界面模块。主服务层一般部署在多个主中心位置，为规避共模故障，如断电、地震等，主时间服务器和原子钟放置在不同的地理位置。图I中，将3台主时间服务器放置在不同位置的三个中心。同时，为了保证时间的精度，每台主时间服务器可外接原子钟。ニ级服务层，包干若干ニ级时间服务器，其中一些与主时间服务器进行时间同歩，ー些相互之间同步，为终端设备提供时间同步服务。在終端失去时间同步时，会自动进行时 间同步，为終端提供不间断的时间同步服务。ニ级时间服务器上含有自动配置模块，当本节点(ニ级时间服务器)失去时间源时启动该模块，使得设备构造请求包，在网内广播发送，寻找符合条件的时间源，在没有找到时间源之前，会降低频率调用本模块发送请求包，直到找到合适的时间源为止。某节点在发送了时间源请求包之后，就等待应答包的到来。如果顺利的话，通常会收到多个来自不同时间源的应答包；例如，来自主时间服务器发送的，也可能是其它ニ级时间服务器发送的。NTP协议要求每个节点至少应具有3个时间源，以保证时间同步的稳定性。因此，在收到应答之后，本节点就要从中选择数个节点来作为自己的时间源。选择时间源应遵循以下两个原则(I)所选择的时间源应该稳定、可靠；(2)时间源的层级应尽量接近本节点的“层级请求”。这两个原则都服务于上述的构建ー个稳定、准确的同步系统的目的。其中，以精度作为主要衡量原则。ニ级时间服务器的部署需要依据实际情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应时钟同步系统，其特征在于，所述系统包括 主服务层，包括一台或多台主时间服务器，其中，主时间服务器外接原子钟； 二级服务层，包括多台二级时间服务器，一部分二级时间服务器与主时间服务器进行时间同步，另一部分二级时间服务器相互之间进行时间同步； 客户层，包括若干终端，终端向二级时间服务器发出时间同步请求，进行时间同步。2.如权利要求I所述的自适应时钟同步系统，其特征在于，主时间服务器、二级时间服务器和终端上设置有时间控制模块，用于获取的UTC时间，对各终端进行时间同步；负责在二级时间服务器和终端收发时间信号请求和应答，完成数据包的传送功能，以及根据获取的标准时间来修改本机硬件时钟。3.如权利要求2所述的自适应时钟同步系统，其特征在于，主时间服务器、二级时间服务器和终端上设置有时区控制模块，用于在二级时间服务器和客户端收发同步时区信息请求和应答，将主时间服务器的时区信息发送给二级...

【专利技术属性】
技术研发人员：田志宏，王佰玲，叶建伟，张宏莉，张旭，牛通，何慧，张伟哲，余翔湛，韩笑，刘建华，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：