NTP网络授时系统设计与实现-总体方案设计

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！第2章总体方案设计2.1系统概述目前军事指挥信息系统的时间同步采用NTP体制，全网设立专用时间服务器与外部精确时钟相联获取标准时钟信号，在各级子网中使用带NTP服务的路由器充当NTP服务器或设立专用的NTP级子网路由器校正时间，同时对本子网用户和下级子网路由器提供NTP服务。其结构如图2-1所示。精确时钟源图而在遂行作战任务时，根据联合作战的需要，往往对兵力进行重新编组，2-1中红色虚线框若干战斗群，这些群之间的网络链路，或因受敌火力打击、或因其它需要，无法保证持续、长久的连接，形成了若干相互独立的子网，如图2-2所示。作战单元作战单元作战单元作战单元作战单元作战单元作战单元作战单元作战单元图由于联合作战的需要，这些相互分离的子网之间，对时间同步仍然有着较用户提供NTP授时服务，其系统的结构如图2-3所示。精确时钟源图系统可采用多种外部时钟源，包括全球定位系统（GPS航系统或CDMA网络等作为一级时钟源，直接获取标准时钟信号且不依赖于计算机网络。同时NTP服务器接入作战群计算机子网中，为本网其它设备和用户提供NTP授时服务。2.2系统目标NTP网络授时系统的目标是，在基于IP协议的多层级局部网络中，实现客钟信号、驯化本地时钟。对本NTP网络授时系统所部署的各类军事应用系统来说，主要是使原分属于不同局部网络、参照不同时钟源的客户，在重新组织到一个新的局部网络后，（UTC）为基准。系统对可靠性、可维护性、安全性、易用性等性能有较高的要求。2.3需求分析2.3.1硬件需求NTP网络授时服务系统的硬件需求，主要是指需进行开发的NTP授时服务器的硬件需求，主要有：1.CPU有较强的处理能力；2.具备串行接口以获取外部时钟信号；3.具备以太网接口；4.可运行CLinux嵌入式系统5.GJB2242-94所规定的各项技术指标2.3.2软件需求NTP网络授时服务系统软件的功能性主要需求：1.时间服务器能够同步到标准时间，必须提供连续的基于UTC的本地时间。2.时间服务机制即使在网络传输路径上有不稳定的延迟变化时，也能够提供准确的时间。3.同步子网即使在不稳定的网络环境下，也必须提供可靠性和存活性。这结构。4.系统可在现行的操作系统（windows）和网络环境（IP网络）上部署使用，符合现行时统设备的技术体制（NTP尽可能的小。5.服务器必须便于设置和使用，特定的客户端软件必须便于安装和配置。NTP网络授时系统的主要业务流程如下图所示。NTP授时服务时钟同步读取系统参数端口连接图NTP网络授时系统的用例图如下所示。参数保存同步参数设置参数设置参数获取同步参数获取系统管理管理员时钟同步管理用户时钟同步时钟源发送NTP报文时钟获取与校正时钟检查与校正回收NTP报文时钟校正计算时钟偏差时钟获取手工同步定时器校正本地时钟时钟检查图2.4硬件总体设计为达到NTP服务器硬件小型化、便于机动携行的目的，其硬件设计可考虑影响时钟同步的准确性。另一种方案是采用ARM处理器，外加带TCP/IP协议栈的实时操作系统，既可以满足性能的要求，又有效减小了软件开发的工作量。事实上，ARM选。ARM处理器外加CLinux嵌入式操作系统，作为NTP网络授时系统的服务器，其硬件结构框图如图2-6所示。图其核心是ARM处理器及必要的外围电路：电源电路将外部5V电源通过DC/DC转换器，为系统各部分提供所必需的5V与3.3V电压；晶振电路为系统提供内部时钟信号；JTAG接口电路为系统提供调试接口；RS232驱动器与接口连接外部时钟源以获取标准时钟信号，以太网接口用于连接IP网络以提供NTP服务。2.5软件总体设计NTP网络授时系统的软件，根据需求和业务流程，可划分为两个部分，即NTP服务器端的授时服务软件和客户端的NTP时钟同步软件。软件设计的主要目标是：1.采用Client/Server架构；2.服务器端软件基于CLinuxRS232串口的参数设置，通过RS232串口通信获取外部时钟信号并分离出精确时钟信号，能够对本地时钟进行校正，通过socket编程，实现对以太网口NTP协议包的接收和应答；3.客户端软件基于windows操作系统，有通过图形用户界面可对有关参数进行设置，通过socket编程实现对以太网口NTP协议包的发送和接收，能够对本地时钟进行校正。NTP网络授时系统软件的主要功能划分如下图所示。授时服务(SERVER)系统管理时钟检查与校正NTP服务系统管理定时器时钟获取与校正串口初始化时钟获取时钟检查时钟校正socket监听NTP报文接收NTP报文回复参数设置参数保存参数获取定时同步手工同步建立socket连接生成NTP报文发送NTP报文回收NTP报文计算时钟偏差时钟校正图从图2-3NTPNTP构是相同的，一个授时服务器对应多个时钟同步客户端。图2-3也可以看作是整个NTP网络授时系统的网络架构图。在一个独立的子网内部，为了最大限度地提高时间同步服