11. NTP应用协议报文解析
- 目标
- 了解NTP协议
- 了解NTP包基本捕获方式
- 了解NTP协议探测（解析）方法（简单方法）
11.1. 使用ntpdate同步网络时间
- 安装
$ sudo apt-get install ntpdate
- 对时服务
查看时间
$ date #date可以查看当前系统时间
对时
$ sudo ntpdate -u 133.100.11.8 #同步到日本的服务器时间
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常用的对时服务器
ntp.api.bz ， 中国上海时间
11.2. NTP 协议介绍
NTP（Network Time Protocol，网络时间协议）是由RFC 1305定义的时间同步协议，用来在分布式时间服务器和客户端之间进行时间同步。NTP基于UDP报文进行传输，使用的UDP端口号为123。
11.2.1. NTP工作原理
NTP的基本工作原理如图所示。Device A和Device B通过网络相连，它们都有自己独立的系统时钟，需要通过NTP实现各自系统时钟的自动同步。为便于理解，作如下假设：在Device A和Device B的系统时钟同步之前，Device A的时钟设定为10:00:00am，Device B的时钟设定为11:00:00am。Device B作为NTP时间服务器，即Device A将使自己的时钟与Device B的时钟同步。NTP报文在Device A和Device B之间单向传输所需要的时间为1秒。
11.2.2. 系统时钟同步的工作过程
Device A发送一个NTP报文给Device B，该报文带有它离开Device A时的时间戳，该时间戳为10:00:00am（T1）。当此NTP报文到达Device B时，Device B加上自己的时间戳，该时间戳为11:00:01am（T2）。当此NTP报文离开Device B时，Device B再加上自己的时间戳，该时间戳为11:00:02am（T3）。当Device A接收到该响应报文时，Device A的本地时间为10:00:03am（T4）。至此，Device A已经拥有足够的信息来计算两个重要的参数：NTP报文的往返时延Delay=（T4-T1）-（T3-T2）=2秒。
Device A相对Device B的时间差offset=（（T2-T1）+（T3-T4））/2=1小时。这样，Device A就能够根据这些信息来设定自己的时钟，使之与Device B的时钟同步。
11.2.3. NTP的报文格式
NTP有两种不同类型的报文，一种是时钟同步报文，另一种是控制报文。
我们主要关注时钟同步报文：
主要字段的解释如下：
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LI（Leap Indicator）：长度为2比特，值为“11”时表示告警状态，时钟未被同步。为其他值时NTP本身不做处理。
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VN（Version Number）：长度为3比特，表示NTP的版本号，目前的最新版本为3。
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Mode：长度为3比特，表示NTP的工作模式。不同的值所表示的含义分别是：0未定义、1表示主动对等体模式、2表示被动对等体模式、3表示客户模式、4表示服务器模式、5表示广播模式或组播模式、6表示此报文为NTP控制报文、7预留给内部使用。
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Stratum：系统时钟的层数，取值范围为1～16，它定义了时钟的准确度。层数为1的时钟准确度最高，准确度从1到16依次递减，层数为16的时钟处于未同步状态，不能作为参考时钟。
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Poll：轮询时间，即两个连续NTP报文之间的时间间隔。
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Precision：系统时钟的精度。
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Root Delay：本地到主参考时钟源的往返时间。
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Root Dispersion：系统时钟相对于主参考时钟的最大误差。
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Reference Identifier：参考时钟源的标识。
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Reference Timestamp：系统时钟最后一次被设定或更新的时间。
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Originate Timestamp：NTP请求报文离开发送端时发送端的本地时间。
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Receive Timestamp：NTP请求报文到达接收端时接收端的本地时间。
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Transmit Timestamp：应答报文离开应答者时应答者的本地时间。
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Authenticator：验证信息。
11.2.4. NTP的工作模式
设备可以采用多种NTP工作模式进行时间同步：
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客户端/服务器模式
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对等体模式
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广播模式
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组播模式
客户端/服务器和对等体模式中，设备从指定的服务器或对等体获得时钟同步，增加了时钟的可靠性。
客户端/服务器模式
在客户端/服务器模式中，客户端向服务器发送时钟同步报文，报文中的Mode字段设置为3（客户模式）。服务器端收到报文后会自动工作在服务器模式，并发送应答报文，报文中的Mode字段设置为4（服务器模式）。客户端收到应答报文后，进行时钟过滤和选择，并同步到优选的服务器。在该模式下，客户端能同步到服务器，而服务器无法同步到客户端(单向)。其他模式 暂不介绍
