NTP網(wǎng)絡(luò)授時系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)-總體方案設(shè)計

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！第2章總體方案設(shè)計2.1系統(tǒng)概述目前軍事指揮信息系統(tǒng)的時間同步采用NTP體制，全網(wǎng)設(shè)立專用時間服務(wù)器與外部精確時鐘相聯(lián)獲取標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號，在各級子網(wǎng)中使用帶NTP服務(wù)的路由器充當(dāng)NTP服務(wù)器或設(shè)立專用的NTP級子網(wǎng)路由器校正時間，同時對本子網(wǎng)用戶和下級子網(wǎng)路由器提供NTP服務(wù)。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。精確時鐘源圖而在遂行作戰(zhàn)任務(wù)時，根據(jù)聯(lián)合作戰(zhàn)的需要，往往對兵力進(jìn)行重新編組，2-1中紅色虛線框若干戰(zhàn)斗群，這些群之間的網(wǎng)絡(luò)鏈路，或因受敵火力打擊、或因其它需要，無法保證持續(xù)、長久的連接，形成了若干相互獨立的子網(wǎng)，如圖2-2所示。作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)單元圖由于聯(lián)合作戰(zhàn)的需要，這些相互分離的子網(wǎng)之間，對時間同步仍然有著較用戶提供NTP授時服務(wù)，其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。精確時鐘源圖系統(tǒng)可采用多種外部時鐘源，包括全球定位系統(tǒng)（GPS航系統(tǒng)或CDMA網(wǎng)絡(luò)等作為一級時鐘源，直接獲取標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號且不依賴于計算機網(wǎng)絡(luò)。同時NTP服務(wù)器接入作戰(zhàn)群計算機子網(wǎng)中，為本網(wǎng)其它設(shè)備和用戶提供NTP授時服務(wù)。2.2系統(tǒng)目標(biāo)NTP網(wǎng)絡(luò)授時系統(tǒng)的目標(biāo)是，在基于IP協(xié)議的多層級局部網(wǎng)絡(luò)中，實現(xiàn)客鐘信號、馴化本地時鐘。對本NTP網(wǎng)絡(luò)授時系統(tǒng)所部署的各類軍事應(yīng)用系統(tǒng)來說，主要是使原分屬于不同局部網(wǎng)絡(luò)、參照不同時鐘源的客戶，在重新組織到一個新的局部網(wǎng)絡(luò)后，（UTC）為基準(zhǔn)。系統(tǒng)對可靠性、可維護(hù)性、安全性、易用性等性能有較高的要求。2.3需求分析2.3.1硬件需求NTP網(wǎng)絡(luò)授時服務(wù)系統(tǒng)的硬件需求，主要是指需進(jìn)行開發(fā)的NTP授時服務(wù)器的硬件需求，主要有：1.CPU有較強的處理能力；2.具備串行接口以獲取外部時鐘信號；3.具備以太網(wǎng)接口；4.可運行CLinux嵌入式系統(tǒng)5.GJB2242-94所規(guī)定的各項技術(shù)指標(biāo)2.3.2軟件需求NTP網(wǎng)絡(luò)授時服務(wù)系統(tǒng)軟件的功能性主要需求：1.時間服務(wù)器能夠同步到標(biāo)準(zhǔn)時間，必須提供連續(xù)的基于UTC的本地時間。2.時間服務(wù)機制即使在網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑上有不穩(wěn)定的延遲變化時，也能夠提供準(zhǔn)確的時間。3.同步子網(wǎng)即使在不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，也必須提供可靠性和存活性。這結(jié)構(gòu)。4.系統(tǒng)可在現(xiàn)行的操作系統(tǒng)（windows）和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（IP網(wǎng)絡(luò)）上部署使用，符合現(xiàn)行時統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)體制（NTP盡可能的小。5.服務(wù)器必須便于設(shè)置和使用，特定的客戶端軟件必須便于安裝和配置。NTP網(wǎng)絡(luò)授時系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)流程如下圖所示。NTP授時服務(wù)時鐘同步讀取系統(tǒng)參數(shù)端口連接圖NTP網(wǎng)絡(luò)授時系統(tǒng)的用例圖如下所示。參數(shù)保存同步參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置參數(shù)獲取同步參數(shù)獲取系統(tǒng)管理管理員時鐘同步管理用戶時鐘同步時鐘源發(fā)送NTP報文時鐘獲取與校正時鐘檢查與校正回收NTP報文時鐘校正計算時鐘偏差時鐘獲取手工同步定時器校正本地時鐘時鐘檢查圖2.4硬件總體設(shè)計為達(dá)到NTP服務(wù)器硬件小型化、便于機動攜行的目的，其硬件設(shè)計可考慮影響時鐘同步的準(zhǔn)確性。另一種方案是采用ARM處理器，外加帶TCP/IP協(xié)議棧的實時操作系統(tǒng)，既可以滿足性能的要求，又有效減小了軟件開發(fā)的工作量。事實上，ARM選。ARM處理器外加CLinux嵌入式操作系統(tǒng)，作為NTP網(wǎng)絡(luò)授時系統(tǒng)的服務(wù)器，其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2-6所示。圖其核心是ARM處理器及必要的外圍電路：電源電路將外部5V電源通過DC/DC轉(zhuǎn)換器，為系統(tǒng)各部分提供所必需的5V與3.3V電壓；晶振電路為系統(tǒng)提供內(nèi)部時鐘信號；JTAG接口電路為系統(tǒng)提供調(diào)試接口；RS232驅(qū)動器與接口連接外部時鐘源以獲取標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號，以太網(wǎng)接口用于連接IP網(wǎng)絡(luò)以提供NTP服務(wù)。2.5軟件總體設(shè)計NTP網(wǎng)絡(luò)授時系統(tǒng)的軟件，根據(jù)需求和業(yè)務(wù)流程，可劃分為兩個部分，即NTP服務(wù)器端的授時服務(wù)軟件和客戶端的NTP時鐘同步軟件。軟件設(shè)計的主要目標(biāo)是：1.采用Client/Server架構(gòu)；2.服務(wù)器端軟件基于CLinuxRS232串口的參數(shù)設(shè)置，通過RS232串口通信獲取外部時鐘信號并分離出精確時鐘信號，能夠?qū)Ρ镜貢r鐘進(jìn)行校正，通過socket編程，實現(xiàn)對以太網(wǎng)口NTP協(xié)議包的接收和應(yīng)答；3.客戶端軟件基于windows操作系統(tǒng)，有通過圖形用戶界面可對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，通過socket編程實現(xiàn)對以太網(wǎng)口NTP協(xié)議包的發(fā)送和接收，能夠?qū)Ρ镜貢r鐘進(jìn)行校正。NTP網(wǎng)絡(luò)授時系統(tǒng)軟件的主要功能劃分如下圖所示。授時服務(wù)(SERVER)系統(tǒng)管理時鐘檢查與校正NTP服務(wù)系統(tǒng)管理定時器時鐘獲取與校正串口初始化時鐘獲取時鐘檢查時鐘校正socket監(jiān)聽NTP報文接收NTP報文回復(fù)參數(shù)設(shè)置參數(shù)保存參數(shù)獲取定時同步手工同步建立socket連接生成NTP報文發(fā)送NTP報文回收NTP報文計算時鐘偏差時鐘校正圖從圖2-3NTPNTP構(gòu)是相同的，一個授時服務(wù)器對應(yīng)多個時鐘同步客戶端。圖2-3也可以看作是整個NTP網(wǎng)絡(luò)授時系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖。在一個獨立的子網(wǎng)內(nèi)部，為了最大限度地提高時間同步服