NTP 與 PTP：時間同步 (Time Synchronization) 大解謎

伺服器和應用程式的校正與同步，對於可靠的網路串接來說是重要，因為時間不準確會導致網路問題。為了確保準確的時間同步，網路營運中心在管理上仰賴時間校正來同步全域網路。精確時間協定 （PTP） 支援以亞微秒到納秒的精度來進行伺服器時間同步，這項技術已超越了僅提供毫秒精度的先前技術網路時間協定 （NTP）。PTP 的適配增強了伺服器之間的時間精度，減少了網路延遲並提高了整體網路性能。

什麼是 NTP

NTP 是目前使用的穩定且使用最久的 Internet 協定 （TCP/IP）。它將網路電腦時間同步到 UTC(Coordinated Universal Time) 毫秒，並利用交互算法選擇最準確的時間伺服器，限制網路延遲的影響，並給出統一的全球時間。

NTP 伺服器同步客戶端的時間，以提供準確的時間資訊。NTP 計算延遲或時間間隔以調整其伺服器時間。然而，NTP 的時間受到網路延遲、不對稱和缺乏硬體時間戳記的影響，使 NTP 不如 PTP 準確。

PTP 使用時間戳記提供更精確的時間同步，以解決這些限制。

PTP日益增長的影響力

首先需要探索和理解延遲 (Latency)的概念，以充分瞭解 PTP 在降低網路延遲和提升整體用戶體驗方面的優勢。

延遲 (Latency) 的原因

• 通過電線或光纖的信號速度是有限的。
• 收發器中的轉換時間因溫度而異。
• 交換機和網路介面的品質。
• 用於執行以發送或接收網路數據包的軟體/驅動程式/韌體堆疊。

由於實際上的廠房運作，延遲是不可避免的，因此如果我們能夠衡量和提高其精度，那麼管理它就會變得相對簡單。我們可以透過將延遲測量納入同步資訊來提高時間同步的準確性。為了實現這一點，最大限度地提高網路的對稱性和一致性就變得重要且必要的了。這就是使用 PTP 的好處。PTP 利用時間戳記和透明時鐘來提高一致性和對稱性，能允許同步主機使用比 NTP 具有更高時間精度的共享時間源 (shared time source)。

PTP 用於設備之間的高精度時間和頻率同步。

PTP的主從節點在第二層（稱為數據鏈路層）內運行。它避免了可能因應用層擁塞而導致的延遲，並向下延伸到物理層。相比之下，NTP 主要在應用層內運作。

主節點使用與 IEEE 1588 協定相容的物理晶片，並在主時鐘發送消息時獲取時間戳記。同樣，從各個節點記錄消息接收的時間。因此，該系統在數據鏈路層內實現了準確的時間記錄。

PTP 確保網路中的設備和系統在亞毫秒內完美協調，從而提高運作效率、精確性和可靠性。

NTP 和 PTP ，哪個是更好的選擇？

為了全面瞭解 NTP 和 PTP 在各個類別中的差異，以下是它們的區分細節，透過下表您將可以更容易選擇適合您特定需求的協定。

在安裝現場中，無法保證絕對鏈路的對稱性。當所以當傳輸鏈路表現出不對稱性時，傳輸路徑計算模型就會出現不準確。

PTP 的一個優勢在於它使用與 IEEE 1588 標準相容的專用硬體來捕獲時間戳。這樣可以精確記錄時間戳。相比之下，NTP 依靠演算法估計來記錄時間戳。

雖然 NTP 仍然是滿足特定工業和商業要求的充分協議選項，但 PTP 以其精確時間同步的卓越優勢而大放異彩，使其成為需要高時間精度的行業的理想選擇。儘管 PTP 的硬體要求更高，但隨著市場趨勢，這些技術將能符合更多行業別的需求。

PTP 有可能實現跨數據中心的 GPU（圖形處理單元）的同步，甚至開發人工智慧 （AI） 的潛力，這將有助於保持未來系統的同步。它還有望成為元宇宙技術的核心，或者如果不是，也至少會成為基礎元件之一。