CN111343482A

CN111343482A - 基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法、装置及显示设备

Info

Publication number: CN111343482A
Application number: CN202010172741.3A
Authority: CN
Inventors: 蒋艳兵; 刘京华
Original assignee: Hisense Broadband Multimedia Technology Co Ltd
Current assignee: Hisense Broadband Multimedia Technology Co Ltd
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2020-06-26

Abstract

本申请公开了一种基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法、装置及显示设备，该方法包括：终端向服务器端发送ICMPv6探测报文，探测报文中定义有时间同步选项扩展报头；服务器端接收到ICMPv6探测报文后，向终端发送ICMPv6应答报文；获取终端接收到ICMPv6应答报文中时间同步选项扩展报头中携带的各个时间值；根据各个时间值获得终端与服务器端的时间差；根据时间差对终端与服务器端进行时钟同步。本申请采用定义Ipv6扩展报头来传递终端与服务器端的时间信息，在网络层承载时钟信息，无需应用层NTP协议参与，实现了终端系统时间随访问业务的不同而变化，解决了系统时间与服务器端时间不同步导致业务异常的问题。

Description

基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法、装置及显示设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法、装置及显示设备。

背景技术

NTP(Network Time Protocol，网络时间协议)是用于互联网中时间同步的标准网络协议，其作用是把网络内的计算机时间同步到协调世界时(UTC)。NTP采用客户端/服务器端的架构，支持多种工作模式，不仅可校正当前时间，而且可持续跟踪时间的变化，能够自动进行调节，即使网络发生故障，也能维持时间的稳定，广泛应用于计算机网络时间同步服务。

目前在网络环境下，客户端与服务器端通过NTP服务器来对双方进行时钟统一。对于多网络访问的终端设备来说，如IPTV&OTT机顶盒终端，为了保证业务的安全性，通常IPTV业务部署在专网中，OTT业务部署在公网中，机顶盒终端按照访问的先后顺序分别进行实践同步，如机顶盒终端先与公网的NTP服务器时间同步成功，则不再与接下来的专网NTP服务器进行时间同步，这样机顶盒的系统时间与OTT业务服务器的系统时间保持一致。

但是，若公网的NTP服务器与专网的NTP服务器之前存在时间差异的话，且机顶盒终端同步的时钟正好是公网NTP服务器的时钟，那么专网IPTV业务中的时移、回看等业务将由于时钟不一致出现异常。

发明内容

本申请提供了一种基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法、装置及显示设备，以解决目前终端与服务器端时间不同步导致终端访问业务异常的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例公开了一种基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法，所述方法包括：

终端向服务器端发送ICMPv6探测报文，所述探测报文中定义有时间同步选项扩展报头；

所述服务器端接收到所述ICMPv6探测报文后，向所述终端发送ICMPv6应答报文；

获取所述终端接收到的所述ICMPv6应答报文中时间同步选项扩展报头中携带的各个时间值；

根据所述各个时间值获得所述终端与所述服务器端的时间差；

根据所述时间差对所述终端与所述服务器端进行时钟同步。

第二方面，本申请实施例公开了一种基于Ipv6扩展报头的时钟同步装置，包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为：

根据所述时间差对所述终端与所述服务器端进行时钟同步。

第三方面，本申请实施例提供了一种显示设备，包括第二方面所述的基于Ipv6扩展报头的时钟同步装置。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供的基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法从网络层进行设计，采用Ipv6扩展报头开传递终端与服务器端的时间信息，在Ipv6扩展报头中增设时间同步选项扩展报头，该时间同步选项扩展报头可携带客户端与服务器端各阶段的时间，根据各阶段的时间可计算获得终端与服务器端的时间差，根据该时间差对终端与服务器端进行时钟同步。如此，对于封闭的局域网中，客户端与服务器端不需增设NTP服务器来保证两者之间时钟一致，只需手动设定好服务器端的初始化时间，后续新加入的客户端请求服务器业务时只需根据Ipv6报文中时间同步选项扩展报头中携带的时间即可完成刻画段与服务器端的时间同步，从而无需额外增设NTP服务器，能够减小网络运营成本；对于多网络访问的终端设备来说，终端访问业务1时，终端与业务1的服务器端可根据Ipv6报文中时间同步选项扩展报头中携带的时间来完成终端系统时间与业务1系统时间的同步；终端访问业务2时，终端与业务2的服务器端可根据Ipv6报文中时间同步选项扩展报头中携带的时间来完成终端系统时间与业务2系统时间的同步，即终端的系统时间随访问业务的不同而变化，避免由于时钟不同步导致的业务混乱。本申请采用定义Ipv6扩展报头实现NTP时钟同步，在网络层承载时钟信息，无需应用层NTP协议参与，效率较高。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为示例性的封闭式局域网中，客户端和服务器端的交互示意图；

图2为示例性的多网络访问终端设备访问不同业务的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法的流程图；

图4为示例性的Ipv6报头的示意图；

图5为示例性的Ipv4报头的示意图；

图6为示例性的Ipv6扩展报头在整个网络层中的位置示意图；

图7为示例性的扩展报头的链式结构图；

图8为本申请实施例提供的一种基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法中封闭的局域网中客户端与服务器端时钟同步的示意图；

图9为本申请实施例提供的基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法中客户端与服务器端时钟同步的流程示意图；

图10为本申请实施例提供的一种显示设备的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

在无法与互联网连通的网络环境中，客户端和服务器端有时钟同步需求，但是网络拓扑环境中无NTP服务器供其同步，这种情况下客户端和服务器端只能依靠各自的系统基准时钟和晶振、石英等进行时钟同步，没有NTP服务器来对双方进行时钟统一。系统时间的具体值取决于各自开机时间的，如系统默认时间为1970.01.01 00:00:00，通电开机5分钟后系统时间为1970.01.01 00:05:00，这种场景下如果服务器端和客户端的开机时间有先后的话，那么各自系统时间的差距值为二者通电开机的时间差，这对于时间统一的业务开展是致命的。目前解决方案只能额外增加NTP服务器来对二者进行时钟统一，如图1所示。但是这需要额外增设服务器的费用，给网络增加了成本。

在当前的IPTV&OTT机顶盒终端实际应用中，为了保证业务的安全性，通常IPTV业务部署在专网中，OTT业务部署在公网中，如图2所示，终端设备定义为机顶盒，业务1定义为局域网的IPTV业务服务器，业务2定义为互联网的OTT业务服务器，NTP服务器1定义为和IPTV业务服务器在同一局域网的NTP服务器，NTP服务器2定义为和OTT业务服务器一样都在互联网中的NTP服务器，机顶盒软件中预置了NTP服务器2的地址和NTP服务器1的地址，机顶盒按照访问的先后顺序分别进行时间同步，如果机顶盒先与NTP服务器2时间同步成功，则不再与接下来的NTP服务器1进行时间同步，这样机顶盒的系统时间与OTT业务服务器的系统时间保持一致，如果上述两个NTP服务器之间存在时间差异的话，则机顶盒在访问IPTV业务时将出现由于时钟不一致带来的一系列问题，如机顶盒访问IPTV业务中的时移、回看等业务时均会出现异常，且目前除了调整NTP服务器时钟一致暂无其他方法解决。

为了解决上述问题，本申请实施例提供的一种基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法，该方法从网络层设计，采用Ipv6的扩展报头来传递终端和服务器端的时间信息，对于封闭的局域网，无需部署NTP服务器即可做到客户端和服务器端之间的时间同步；对于多网络访问的终端设备来说，终端的系统时间可随着业务类型的变化而变化，解决终端系统时间与服务器端时间不同步从而导致业务异常的问题。

为了表述方便以及和实际应用中的交互场景匹配，终端、服务器端、客户端的定义做如下解释：终端、客户端均表示可支持Ipv6协议的终端设备，服务器端可为支Ipv6协议的服务器设备，也可为支持Ipv6协议的终端设备。

如图3所示，本申请实施例提供的一种基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法包括：

S100：终端向服务器端发送ICMPv6探测报文，探测报文中定义有时间同步选项扩展报头。

Ipv6，顾名思义，就是IP地址的第6版协议。我们现在用的是Ipv4，用户的外网地址可能是这样一串数字：59.123.123.123。Ipv4的地址是32位，总数有43亿个左右，还要减去内网专用的192、170地址段，就更少了。而如图4、图5所示，Ipv4报头包含20bit+选项，13个字段，而Ipv6报头由基本报头+扩展报头链组成，其基本报头包含40bit，8个字段，这种设计可以更方便地增添选项以到达改善网络性能，增强安全性或添加新功能的目的。与Ipv4相比，Ipv6基本报头中去掉了Ipv4报头中的报头长度、数据总长度、标识符、标志、分段偏移值、报头检验和选项，其中分段偏移值和选项字段被放到Ipv6扩展报头中进行处理；去掉报头校验和，中间路由器不再进行数据包校验，这样Ipv6的数据包可以远远超过64kbit/s，应用程序可以利用MTU(Maximum Transmission Unit，最大传输单元)，获得更快、更可靠的数据传输。

另外，Ipv6的地址是128位的，大概是43亿的4次方，地址极为丰富，几乎是取之不尽的，打个比方，地球上的每一粒沙子都能分配到自己的地址。2019年11月26日，最后一个Ipv4地址已经被分配完毕，我们即将向Ipv6d地址时代迈进。互联网数字分配机构(IANA)在2016年已向国际互联网工程任务组(IETF)提出建议，要求新制定的国际互联网标准只支持Ipv6，不再兼容Ipv4。

本示例中，终端向服务器发送ICMPv6探测报文中，Ipv6扩展报头在整个网络层中的位置如图6所示，Ipv6扩展报头是跟在Ipv6基本报头之后的可选报头，一个Ipv6可以包含0个、1个或多个扩展报头，扩展报头按照其出现的顺序被处理。如下是鸡肋常用的扩展报头：

1)逐跳可选项(下一报头值为0)——传送必须被转发路径中每个节点都检测处理的信息。

2)路由选择(下一报头值为43)——通过列出在到达目的地的路径中，数据包所经过的所有节点列表来提供路由选择功能。

3)分段选项(下一报头值44)——为被分段的数据包在接收点重组提供必要信息。

4)封装安全有效负载(ESP，下一头部值50)——用于在有效负载的加密封装。

5)头部认证(AH，下一头部值51)——用于数据包在源与目的之间必须认证的情况。

6)目的地可选项(下一头部值60)——用于传送只被目的节点或可能时路由选择报头中列出的节点检测处理的消息。

如图7所示，Ipv6头部使用下一个头部字段形成一个链，链中的头部可以是Ipv6扩展头部或传输层头部。

本示例中，由终端与服务器端之间协商一个Ipv6的扩展报头，定义扩展报头名为“时间同步选项”，并定义时间同步选项扩展报头的下一头部值为61，且该时间同步选项扩展报头中可携带终端的当前时间T1。

如果一个数据包有多个扩展报头时，各头部顺序为：Ipv6头部、逐跳可选项、目的只可选项(路由选择白头中指定的中间路由器处理这个报头)、路由选择、分段可选项、认证可选项、封装安全有效负载、目的地可选项、上层协议报头，如此定义时间同步选项扩展报头在Ipv6扩展报头中的顺序为10。

S200：服务器端接收到ICMPv6探测报文后，向终端发送ICMPv6应答报文。

服务器端接收到终端发送的ICMPv6探测报文后，当ICMPv6探测报文到达服务器端时服务器端记录时间点T2。服务器端对ICMPv6探测报文做出应答，向终端发送ICMPv6应答报文，记录ICMPv6应答报文离开服务器端的时间点T3,。该ICMPv6应答报文中也定义有时间同步选项扩展报头，将ICMPv6探测报文中携带的时间T1、ICMPv6探测报文到达服务器端的时间点T2与ICMPv6应答报文离开服务器端的时间点T3封装在服务器端Ipv6的扩展报头“时间同步选项”中。

S300：获取终端接收到ICMPv6应答报文中时间同步选项扩展报头中携带的各个时间值。

终端接收到服务器端发送的ICMPv6应答报文后，记录终端接收到应答报文的时间点T4，并获取ICMPv6应答报文中时间同步选项扩展报头中携带的时间T1、时间T2与时间T3。

S400：根据各个时间值获得终端与服务器端的时间差。

获得时间T1、时间T2、时间T3与时间T4后，根据公式(1)计算终端和服务器端的时间差offset。

时间差offset＝((T2-T1)+(T3-T4))/2

S500：根据时间差对终端与服务器端进行时钟同步。

得的终端与服务器端的时间差offset后，将终端接收到ICMPv6应答报文的时间T4加上该时间差offset对终端当前时间进行调整，如此调整后的终端时间与服务器端当前时间一致，实现了终端和服务器端时间的同步。

如图8、图9所示，以客户端与服务器端进行时间同步为例进行说明：

客户端和服务器端在系统时间同步前，客户端的时间设定为08:00:00am，服务器端的时间设定为09:00:00am，将客户端的时间T1＝08:00:00am封装在ICMPv6探测报文的时间同步选项扩展报头中。客户端向服务器端发送ICMPv6探测报文时，报文在客户端和服务器端之间单向传输需要的时间为1秒，如此服务器端接收到ICMPv6探测报文的时间T2＝09:00:01am，服务器应答探测报文对应的ICMPv6应答报文离开服务器端的时间T3＝09:00:02am，将时间T1＝08:00:00am、时间T2＝09:00:01am与T3＝09:00:02am封装在ICMPv6应答报文的时间同步选项扩展报头中。客户端接收到服务器端发送的ICMPv6应答报文的时间T4＝08:00:03am。至此客户端就有了足够的信息来和服务器端进行时间同步了，如下可根据时间T1、时间T2、时间T3与时间T4计算出重要的参数时间差offset，即客户端和服务器端的时间差offset＝((T2-T1)+(T3-T4))/2＝((09:00:01-08:00:00)+(09:00:02-08:00:03))/2＝

(1:00:01+00:59:59)/2＝1:00:00。

如此，可计算出客户端与服务器端的时间差offset为1小时，将客户端接收到ICMPv6应答报文的时间T4＝08:00:03am加上时间差1小时，即客户端系统时间调整为09:00:03am，这与服务器端当前的时间一致，实现了客户端和服务器端时间的同步。

对于无法与互联网连通的局域网中不存在NTP服务器的场景，客户端可按照上述实施例提供的基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法即可完成与服务器端的时钟同步，网络拓扑结构中只需手动设定好服务器端的初始化时间，后续新加入客户端请求服务器业务时只需在Ipv6的扩展报头中加入时间同步选项即可完成时间的同步，无需在局域网中增设NTP服务器作为客户端和服务器端时钟统一的基准，降低了网络运营成本。

对于多网络访问的终端设备来说，原有网络拓扑结构不变化，终端和各业务服务器端按照上述协商的报头定义时间同步选项，当终端需要访问业务1时，按照上述实施例提供的基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法使得终端的系统时间与业务1的系统时间同步；当终端需要访业务2时，按照上述实施例提供的基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法使得终端的系统时间与业务2的系统时间同步。亦即终端的系统时间随访问业务的不同而变化，解决了系统时间与服务器端时间不同步从而导致业务异常的问题。这里的变化系统时间作为临时的业务交互使用，系统本身的固定系统时间仍然以开机时与公网NTP服务器同步的时间为准。

目前无论在局域网或者互联网中，终端和服务器端之间的时钟统一都依赖于NTP服务器为它们提供统一的时间服务，这样终端和服务器端的时间都从NTP服务器获取从而实现统一。而本申请从网络层设计，采用Ipv6的扩展报头来传递终端与服务器端的时间信息，无需应用层NTP协议参与，就可做到服务器端和终端之间的时间同步，同步效率较高。

基于上述实施例所述的基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法，本申请实施例还提供了一种基于Ipv6扩展报头的时钟同步装置。

本申请实施例提供的基于Ipv6扩展报头的时钟同步装置包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，处理器被配置为：

终端向服务器端发送ICMPv6探测报文，探测报文中定义有时间同步选项扩展报头；

服务器端接收到ICMPv6探测报文后，向终端发送ICMPv6应答报文；

获取终端接收到ICMPv6应答报文中时间同步选项扩展报头中携带的各个时间值；

根据各个时间值获得终端与服务器端的时间差；

根据时间差对终端与服务器端进行时钟同步。

本申请上述实施例所述的基于Ipv6扩展报头的时钟同步装置采用定义Ipv6的扩展报头来实现终端和服务器端时钟的同步，在网络层承载时钟信息，无需应用层NTP协议参与，对于无法与互联网连通的局域网中不存在NTP服务器的场景来说，可无需部署NTP服务器，节约了运营成本；对于多网络访问的终端设备场景来说，终端的系统时间可随着业务类型的变化而变化，解决了系统时间与服务器端时间不同步从而导致业务异常的问题。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供了一种显示设备，如图10所示，该显示设备包括上述实施例所述的基于Ipv6扩展报头的时钟同步装置，该装置通过在Ipv6报文中定义时间同步选项扩展报头，时间同步选项扩展报头中携带有终端与服务器端的时间信息，根据该时间信息可直接对服务器端和终端之间的时间进行同步，无需依赖于NTP服务器，同步效率较高。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims

1.一种基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法，其特征在于，所述方法包括：

根据所述时间差对所述终端与所述服务器端进行时钟同步。

2.根据权利要求1所述的基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法，其特征在于，所述探测报文中定义有时间同步选项扩展报头，包括：

所述终端与所述服务器端之间协商Ipv6的扩展报头，定义所述扩展报头为时间同步选项；

所述探测报文中定位的时间同步选项扩展报头中携带所述终端当前时间T1。

3.根据权利要求2所述的基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法，其特征在于，所述时间同步选项扩展报头的下一头部值为61。

4.根据权利要求3所述的基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法，其特征在于，所述时间同步选项扩展报头在Ipv6扩展报头中的顺序为10。

5.根据权利要求2所述的基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法，其特征在于，所述服务器端接收到所述ICMPv6探测报文后，向所述终端发送ICMPv6应答报文，包括：

所述服务器端接收到所述ICMPv6探测报文后，记录服务器端接收时间T2；

所述服务器端向所述终端发送ICMPv6应答报文时，记录所述应答报文离开所述服务器端的时间T3；

将所述时间T1、时间T2与时间T3封装在所述CMPv6应答报文的时间同步选项扩展报头中。

6.根据权利要求5所述的基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法，其特征在于，获取所述终端接收到的所述ICMPv6应答报文中时间同步选项扩展报头中携带的各个时间值，包括：

所述终端接收到所述ICMPv6应答报文后，记录终端接收时间T4；

获取所述ICMPv6应答报文中时间同步选项扩展报头中携带的时间T1、时间T2与时间T3。

7.根据权利要求6所述的基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法，其特征在于，根据所述各个时间值获得所述终端与所述服务器端的时间差，包括：

根据所述时间T1、时间T2、时间T3与时间T4计算所述终端与所述服务器端的时间差offset＝((T2-T1)+(T3-T4))/2。

8.根据权利要求7所述的基于Ipv6扩展报头的时钟同步方法，其特征在于，根据所述时间差对所述终端与所述服务器端进行时钟同步，包括：

将所述终端的当前系统时间调整为所述时间T4与所述时间差之和。

9.一种基于Ipv6扩展报头的时钟同步装置，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为：

根据所述时间差对所述终端与所述服务器端进行时钟同步。

10.一种显示设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的基于Ipv6扩展报头的时钟同步装置。