前言
本系列基于数学，操作系统，计算机网络及网络编程角度出发去探寻 NTP 时钟同步的优化。将大学所学应用在这个优化上。
一、NTP 基本概念
一切都是基于以优化 NTP 时间为主线进行的操作，我们还是需要先去了解一下什么是 NTP。
(一) 什么是 NTP？
NTP（Network Time Protocol）是一种基于分层架构和精密算法设计的网络时间同步协议，其核心目标是通过分布式系统实现全网设备与UTC（协调世界时）的亚毫秒级同步。
其通信基于 UDP。
NTP 官网：www.ntppool.org/zh/
分层时间源架构
NTP采用分层结构实现时间传播，每一层从接收时间，层级（Stratum）从0到15逐级递减精度：
- Stratum 0：直接连接高精度物理时钟（如原子钟、GPS卫星****）。
- Stratum 1：直接同步Stratum 0的服务器，误差在微秒级****。
- Stratum 2~15：逐级向下同步，每增加一层，精度略微下降。层级间通过算法选择最优时间源，避免误差累积 。
NTP 时间同步机制
NTP通过四时间戳计算网络延迟和时钟偏差：
- 客户端发送请求时记录T1（发送时间）
- 服务器记录T2（接收时间）、T3（回复时间）
- 客户端接收响应时记录T4
注意：Client 和 Server 会处于不同的时间状态。比如 Client 比 Server 快 10s，所以存在 t2 的时间戳小于 t1。
延迟（Delay） ：Delay = [(T4-T1) - (T3-T2)] / 2
偏移（Offset） ：Offset = [(T2-T1) + (T3-T4)] / 2
NTP 报文结构介绍
NTP 报文要求 48 个字节。
| 特征 | 请求报文 | 响应报文 |
|---|---|---|
| Mode字段 | 3（客户端模式） | 4（服务器模式） |
| Stratum字段 | 0（未定义） | 1-15（有效层级） |
| Root Delay | 置0 | 服务器到主时钟的实际延迟 |
| Receive Timestamp | 置0 | 服务器收到请求的时间（T2） |
| Transmit Timestamp | 客户端预填（可选） | 服务器发送响应的时间（T3） |
