网络时间协议(NTP )是由RFC 1305定义的时间同步协议，用于分布式时间服务器和客户端之间的时间同步。 基于UDP消息转发NTP，使用的UDP端口号是123。
使用NTP的目的是对网络中具有所有时钟的设备进行时钟同步，以匹配网络中所有设备的时钟，从而允许设备基于统一的时间提供各种APP应用程序。
在运行NTP的本地系统上，您可以从其他时钟源接收同步，将其他时钟作为时钟源同步，以及与其他设备相互同步。
NTP的工作原理
NTP的基本工作原理如图所示。 设备a和设备b通过网络连接，各自具有独立的系统时钟，需要通过NTP实现各自系统时钟的自动同步。 为了清楚起见，假设如下。
在设备a和设备b的系统时钟同步之前，设备a的时钟设置为10:00:00am，设备b的时钟设置为11:00:00am。
设备b充当NTP时间服务器，设备a将自己的时钟与设备b的时钟同步。
NTP消息在设备a和设备b之间单向传输所需的时间为1秒。
系统时钟同步的操作步骤如下。
设备a向设备b发送NTP消息。 此消息带有离开设备a时的时间戳。 这个时间戳是10336000336000am(T1 )。
当该NTP消息到达设备b时，设备b将添加其时间戳，并且该时间戳为11336000:01am(T2 )。
当该NTP消息离开设备b时，设备b将添加其时间戳，时间戳为11336000:02am(T3 )。
当设备a接收到该响应消息时，设备a的本地时间为10336000336003am(T4 )。
现在，设备a有足够的信息来计算两个重要的参数。
NTP消息的往返延迟delay=(T4-T1 )-(T3-T2 )=2秒。
设备a相对于设备b的时间差offset=((T2-T1 ) T3-T4 )/2=1小时。
因此，设备a可以根据这些信息设定自己的时钟，并与设备b的时钟同步。
NTP消息格式
NTP有两种不同的消息，一种是时钟同步消息，另一种是控制消息。 控制消息仅在需要网络管理的情况下使用，并且对于时钟同步功能不是必需的，因此这里不介绍。
主要字段的说明如下。
Li(leapindicator ) :长度为2位，值为“11”时表示报警状态，时钟不同步。 对于其他值，NTP本身不处理。
版本号(lvn ) :长度为3位，表示NTP的版本号，当前最新版本为3。
l Mode :长度为3位，表示NTP的动作模式。 每个值表示的含义是： 0未定义，1为主动对等模式，2为被动对等模式，3为客户端模式，4为服务器模式，5为广播模式或组播模式，6为该消息由NTP控制
l Stratum :系统时钟的层数，取值范围为1~16，定义时钟的正确性。 层数为1的时钟精度最高，精度从1依次减少到16，层数为1~6的时钟处于异步状态，不是基准时钟。
l Poll轮询时间，即两个连续NTP消息之间的时间间隔。
l Precision :系统时钟的精度。
l Root Delay :从本地到主参考时钟源的往返时间。
l Root Dispersion :系统时钟相对于主基准时钟的最大误差。
l Reference Identifier :引用时钟源徽标。
l Reference Timestamp :上次设置或更新系统时钟的时间。
l Originate Timestamp:NTP请求消息离开发送方时发送方的本地时间。
l Receive Timestamp:NTP请求消息到达接收方时接收方的本地时间。
l Transmit Timestamp :响应消息离开响应者时响应者的本地时间。
l认证器：验证信息。
NTP的动作模式
设备可以使用各种NTP操作模式同步时间。
客户端/服务器模式
对等模式
广播模式
组播模式
用户可以根据需要选择合适的工作模式。在不能确定服务器或对等体IP地址、网络中需要同步的设备很多等情况下，可以通过广播或组播模式实现时钟同步；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。
1. 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。
2. 对等体模式
在对等体模式中，主动对等体和被动对等体之间首先交互Mode字段为3（客户端模式）和4（服务器模式）的NTP报文。之后，主动对等体向被动对等体发送时钟同步报文，报文中的Mode字段设置为1（主动对等体），被动对等体收到报文后自动工作在被动对等体模式，并发送应答报文，报文中的Mode字段设置为2（被动对等体）。经过报文的交互，对等体模式建立起来。主动对等体和被动对等体可以互相同步。如果双方的时钟都已经同步，则以层数小的时钟为准
3. 广播模式
在广播模式中，服务器端周期性地向广播地址255.255.255.255发送时钟同步报文，报文中的Mode字段设置为5（广播模式）。客户端侦听来自服务器的广播报文。当客户端接收到第一个广播报文后，客户端与服务器交互Mode字段为3（客户模式）和4（服务器模式）的NTP报文，以获得客户端与服务器间的网络延迟。之后，客户端就进入广播客户端模式，继续侦听广播报文的到来，根据到来的广播报文对系统时钟进行同步。
4. 组播模式
在组播模式中，服务器端周期性地向用户配置的组播地址（若用户没有配置组播地址，则使用默认的NTP组播地址224.0.1.1）发送时钟同步报文，报文中的Mode字段设置为5（组播模式）。客户端侦听来自服务器的组播报文。当客户端接收到第一个组播报文后，客户端与服务器交互Mode字段为3（客户模式）和4（服务器模式）的NTP报文，以获得客户端与服务器间的网络延迟。之后，客户端就进入组播客户模式，继续侦听组播报文的到来，根据到来的组播报文对系统时钟进行同步。