前言

本文将阐述 PTP 对时协议的原理，slave 节点如何根据获取的时间来纠正和更新自己的时间。

协议概述

整个通讯过程中会发送 4 种类型的数据包，用来支撑对时。下面是 4 个包的解释

• Sync message: 由 master 发送，发起对时事务, slave 接收到之后，会记录时刻 t2.
• Follow_Up message: 由 master 发送，在数据内容中携带 master 发送 Sync message 时的精确时刻 t1.
• Delay_Req message: 由 slave 发送， slave 会记录下发送的精确时刻t3.
• Delay_Resp message: 由 master 发送，在数据内容中携带 master 接收到 Delay_Req message 时的精确时刻 t4.
  由上面 4 个包的发送，slave 获得了 t1, t2, t3, t4 一共 4 个精确的时刻。这个时刻是来自硬件，由网卡保证记录的时刻的准确性，网卡的对应硬件实现请参考网卡硬件基础。

协议流程图

图中计算方法

从 Master 获取精确时间需要得知线路的延迟和时钟的偏差。从图中可以看到，我们获得了 4 个精确的时刻，这是来自硬件记录的。t1 与 t4 是 Master 参考系下的时间，t2 和 t3 是 Slave 参考系下的时间。

• 我们假定线路延迟是固定的， 设为 Tdelay
• 我们假定 Slave 的时刻超前 Master。那么在同一时刻同时读取两者的时刻值，则有如下关系：Ts = Tm + dt 。这个 dt 为时间偏差。
  分析两次的通讯过程：

1. 以 Slave 为参考系，t1 为 Master 的时刻，需要转换到 Slave 的视角
   Tdelay = t2 - (t1 + dt)，线路的延迟为接收时刻减去发送时刻
2. 以 Master 为参考系， t3 为 Slave 的时刻，需要转换到 Master 的视角
   Tdelay = t4 - (t3 - dt), 线路延迟为接收时刻减去发送时刻
3. 两式相加化简可得：Tdelay = (t4 - t1 + t2 - t3)/2 这是线路延迟
4. 两式相减化简可得：dt = (t2 + t3 - t1 - t4)/2 这是时间偏差

Slave 的计时频率偏差

计算 Slave 的本地时钟频率与 Master 的偏差，使用这个偏差值来微调 Slave 的本地时钟。
简单例子：
记录 Master 发送 Sync message 的 t1 和 Slave 接收 Sync message 的 t2，如下图所示：

图中绿色块与蓝色块分别为 Master 与 Slave 中的计时时间段，如果它们的大小相等，则说明 Master 与 Slave 的计时频率相等。