CN112118064B - 一种拟态异构设备时间同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种拟态异构设备时间同步方法，包括：调度模块定时从基准时钟模块获取时间信息T1，并将此刻时间信息T1发送给执行体和输入代理模块；输入代理模块根据获取到的时间信息T1进行同步；执行体n接收到时间信息报文T1时，记录下执行体n此时的时间信息NnT2；执行体n将各自的时间偏差信息发送给裁决器判决，判决内容为各个时间偏差信息之间的差值是否大于Tmax，当各个时间偏差信息之间的差值大于Tmax时，裁决器通知调度模块进行执行体时间校准直至各个执行体的时间偏差收敛到Tmax范围内；当各个时间偏差信息之间的差值小于Tmax时，裁决器获取各个执行体发送的时间信息，随机选择1个执行体的时间信息进行同步。
Description
技术领域
本发明涉及拟态防御领域，具体涉及一种拟态异构设备时间同步方法。
背景技术
目前，拟态防御技术处于快速发展阶段，越来越多的网络设备开始基于拟态防御架构进行设计。传统的网络对时协议往往采用相互认证的方式实现时间同步，然而拟态防御技术要求设备内部的各拟态组件之间具备单线联系机制。因此，在拟态防御框架下，如何实现拟态构造设备内部各组件之间的时间同步，对于满足某些特殊应用（例如执行体上对于时间敏感的业务例如计费、计时业务）具有重要意义。
针对执行体存在的上述问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种拟态异构设备时间同步方法。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种拟态异构设备时间同步方法，包括：
调度模块定时从基准时钟模块获取时间信息T1，并将此刻时间信息T1发送给执行体和输入代理模块；
输入代理模块根据获取到的时间信息T1进行同步；
执行体n接收到时间信息报文T1时，记录下执行体n此时的时间信息NnT2；
定义执行体n与基准时钟模块的时间偏差为offsetn=（NnT2-T1）-Delay，Dealay值为估算的经验值；
执行体n将各自的时间偏差信息发送给裁决器判决，判决内容为各个时间偏差信息之间的差值是否大于Tmax，当各个时间偏差信息之间的差值大于Tmax时，裁决器通知调度模块进行执行体时间校准直至各个执行体的时间偏差收敛到Tmax范围内；
当各个时间偏差信息之间的差值小于Tmax时，裁决器获取各个执行体发送的时间信息，随机选择1个执行体的时间信息进行同步。
基于上述，调度模块进行执行体时间校准的方法为：
调度模块定时向执行体发送时间对比报文TC，执行体收到时间对比报文TC报文后，从时间对比报文TC中解析出时间信息，并与执行体的本地时间进行对比，然后将时间偏差发送给裁决器；
当裁决器向调度模块发送时间调整消息后，调度模块发送时间设置报文TS，执行体收到时间设置报文TS后，从时间设置报文TS中解析出时间信息，并同步至执行体的本地时钟；
执行体对于时间设置报文TS处理的优先级高于时间对比报文TC。
基于上述，调度模块进行执行体时间校准的方法为：
调度模块首先通过GPIO中断的方式向执行体发送中断请求，然后通过SPI或I2C方式向执行体发送时间信息；
当执行体收到中断请求和时间信息后，开始调整本地时钟。
本发明第二方面提供一种具备时间同步功能的拟态异构设备，包括：
基准时钟模块，用于提供基准的时间信息T；
调度模块，用于定时从基准时钟模块获取时间信息T1，并将此刻时间信息T1发送给执行体和输入代理模块；
输入代理模块，根据获取到的时间信息T1进行同步；
n个执行体，用于在执行体n接收到时间信息报文T1时，记录下执行体n此时的时间信息NnT2；其中，定义执行体n与基准时钟模块的时间偏差为offsetn=（NnT2-T1）-Delay，Dealay值为估算的经验值；
裁决器，用于接收执行体n发送过来的时间偏差信息，并进行判决，判决内容为各个时间偏差信息之间的差值是否大于Tmax；
用于当各个时间偏差信息之间的差值大于Tmax时，通知调度模块进行执行体时间校准直至各个执行体的时间偏差收敛到Tmax范围内；
还用于当各个时间偏差信息之间的差值小于Tmax时，获取各个执行体发送的时间信息，并随机选择1个执行体的时间信息进行同步。
基于上述，所述调度模块用于进行执行体时间校准的方法为：
调度模块定时向执行体发送时间对比报文TC，执行体收到时间对比报文TC报文后，从时间对比报文TC中解析出时间信息，并与执行体的本地时间进行对比，然后将时间偏差发送给裁决器；
当裁决器向调度模块发送时间调整消息后，调度模块发送时间设置报文TS，执行体收到时间设置报文TS后，从时间设置报文TS中解析出时间信息，并同步至执行体的本地时钟；
执行体对于时间设置报文TS处理的优先级高于时间对比报文TC。
基于上述，所述调度模块用于进行执行体时间校准的方法为：
调度模块首先通过GPIO中断的方式向执行体发送中断请求，然后通过SPI或I2C方式向执行体发送时间信息；
当执行体收到中断请求和时间信息后，开始调整本地时钟。
基于上述，所述基准时钟模块为纯软件模块，与所述调度模块集成在一起；或所述基准时钟模块为单独的物理模块，与所述调度模块连接。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，通过引入基准时钟模块，并借助调度模块实现输入代理模块、各执行体、裁决模块的时钟同步，解决了传统时钟同步协议无法在拟态构造架构中应用的问题。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种拟态异构设备时间同步方法，包括：
调度模块定时从基准时钟模块获取时间信息T1，并将此刻时间信息T1发送给执行体和输入代理模块；
输入代理模块根据获取到的时间信息T1进行同步；
执行体n接收到时间信息报文T1时，记录下执行体n此时的时间信息NnT2；
定义执行体n与基准时钟模块的时间偏差为offsetn=（NnT2-T1）-Delay，Dealay值为估算的经验值；
执行体n将各自的时间偏差信息发送给裁决器判决，判决内容为各个时间偏差信息之间的差值是否大于Tmax，当各个时间偏差信息之间的差值大于Tmax时，裁决器通知调度模块进行执行体时间校准直至各个执行体的时间偏差收敛到Tmax范围内；
当各个时间偏差信息之间的差值小于Tmax时，裁决器获取各个执行体发送的时间信息，随机选择1个执行体的时间信息进行同步。
调度模块进行执行体时间校准的方法为：
调度模块定时向执行体发送时间对比报文TC，执行体收到时间对比报文TC报文后，从时间对比报文TC中解析出时间信息，并与执行体的本地时间进行对比，然后将时间偏差发送给裁决器；
当裁决器向调度模块发送时间调整消息后，调度模块发送时间设置报文TS，执行体收到时间设置报文TS后，从时间设置报文TS中解析出时间信息，并同步至执行体的本地时钟；
执行体对于时间设置报文TS处理的优先级高于时间对比报文TC。
调度模块进行执行体时间校准的方法为：
调度模块首先通过GPIO中断的方式向执行体发送中断请求，然后通过SPI或I2C方式向执行体发送时间信息；当执行体收到中断请求和时间信息后，开始调整本地时钟。通过中断、SPI（或者I2C）可以减少链路时延差，提高执行体对时间调整指令的响应速度，从而减少链路时延。
本实施例的前提条件：各执行体之间的时间偏差不能大于Tmax，基准时钟模块的时间为T1，各执行体上的时间应尽量与T1保持一致，并且各执行体之间的时间偏差不能大于Tmax。
本实施例中的裁决器，主要判决各执行体之间的时间偏差是否大于Tmax，调度模块通过定时调整各执行体的本地时钟，会将各执行体上的时间偏差逐渐收敛到Tmax范围内。
需要说明的是，在启动之初，输入代理、调度模块、执行体、裁决器会进行比较频繁的时间同步。时间同步完成后，调度模块定时发送时间信息的周期会慢慢加长，最后趋于1个稳定的发送时间周期。当有新执行体上线时，调度模块的定时发送周期又会处于频繁状态。
实施例2
本实施例提供了一种业务需求要求执行体1、执行体2、执行体3进行时间同步的拟态异构设备时间同步方法，包括：
调度模块定时从基准时钟模块获取时间信息，并将此刻时间信息T1发送给执行体、输入代理模块。
执行体1接收到时间信息报文T1时，记录下执行体1此时的时间信息N1T2；由于调度模块与各执行体的通信是单线的，即各执行体不能向调度模块发送信息，因此无法借助报文交互的方式计算出链路时延Delay，此时可以根据系统经验值估算出Dealay值的范围；此时执行体1与基准时钟模块的时间偏差可定义为offset1=（N1T2-T1）-Delay1，同理，执行体2与基准时钟模块的时间偏差offset2=（N2T2-T1）-Delay2，执行体3与基准时钟模块的时间偏差offset3=（N3T2-T1）-Delay3。需要说明的是，每个执行体对应的Delay值是不一样的，为了追求简化实现可以取均值的方式设定为一样，当追求较高精度时需设定为不一样。
假设业务需求要求执行体1、执行体2、执行体3之间的时间偏差不大于TMax。执行体1、执行体2、执行体3将时间偏差offset1、offset2、offset3发送给裁决器进行判决，判决内容为offset1、offset2、offset3之间的差值是否大于Tmax，当大于Tmax时，裁决器会通知调度模块进行执行体时间校准；
即：d12=offset1-offset2，d13=offset1-offset3，d23=offset2-offset3，当d12大于Tmax时，调度模块会将执行体1、2的时间与基准时钟模块进行同步；当d13大于Tmax时，调度模块会将执行体1、3的时间与基准时钟模块进行同步；当d23大于Tmax时，调度模块会将执行体2、3的时间与基准时钟模块进行同步。
实施例3
本实施例提供了一种具备时间同步功能的拟态异构设备，包括：
基准时钟模块，用于提供基准的时间信息T；
调度模块，用于定时从基准时钟模块获取时间信息T1，并将此刻时间信息T1发送给执行体和输入代理模块；
输入代理模块，根据获取到的时间信息T1进行同步；
n个执行体，用于在执行体n接收到时间信息报文T1时，记录下执行体n此时的时间信息NnT2；其中，定义执行体n与基准时钟模块的时间偏差为offsetn=（NnT2-T1）-Delay，设各个执行体之间的时间偏差不大于Tmax；
裁决器，用于接收执行体n发送过来的时间偏差信息，并进行判决，判决内容为各个时间偏差信息之间的差值是否大于Tmax；
用于当各个时间偏差信息之间的差值大于Tmax时，通知调度模块进行执行体时间校准直至各个执行体的时间偏差收敛到Tmax范围内；
还用于当各个时间偏差信息之间的差值小于Tmax时，获取各个执行体发送的时间信息，并随机选择1个执行体的时间信息进行同步。
需要说明的是，为描述的方便和简洁，上述描述的具备时间同步功能的拟态异构设备的具体工作过程，可以参考上述实施例1和实施例2描述的方法的对应过程，在此不再赘述。
特别的，所述基准时钟模块为纯软件模块，与所述调度模块集成在一起；或所述基准时钟模块为单独的物理模块，与所述调度模块连接。基准时钟模块当为单独的物理模块时，与调度模块应具备通信接口（网络接口、PCIE接口或I2C接口）。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种拟态异构设备时间同步方法，其特征在于，包括：
调度模块定时从基准时钟模块获取时间信息T1，并将此刻时间信息T1发送给执行体和输入代理模块；
输入代理模块根据获取到的时间信息T1进行同步；
执行体n接收到时间信息报文T1时，记录下执行体n此时的时间信息NnT2；
定义执行体n与基准时钟模块的时间偏差为offsetn=（NnT2-T1）-Delay，Dealay值为估算的经验值；
执行体n将各自的时间偏差信息发送给裁决器判决，判决内容为各个时间偏差信息之间的差值是否大于Tmax，当各个时间偏差信息之间的差值大于Tmax时，裁决器通知调度模块进行执行体时间校准直至各个执行体的时间偏差收敛到Tmax范围内；
当各个时间偏差信息之间的差值小于Tmax时，裁决器获取各个执行体发送的时间信息，随机选择1个执行体的时间信息进行同步。
2.根据权利要求1所述的拟态异构设备时间同步方法，其特征在于，调度模块进行执行体时间校准的方法为：
调度模块定时向执行体发送时间对比报文TC，执行体收到时间对比报文TC报文后，从时间对比报文TC中解析出时间信息，并与执行体的本地时间进行对比，然后将时间偏差发送给裁决器；
当裁决器向调度模块发送时间调整消息后，调度模块发送时间设置报文TS，执行体收到时间设置报文TS后，从时间设置报文TS中解析出时间信息，并同步至执行体的本地时钟；
执行体对于时间设置报文TS处理的优先级高于时间对比报文TC。
3.根据权利要求1所述的拟态异构设备时间同步方法，其特征在于，调度模块进行执行体时间校准的方法为：
调度模块首先通过GPIO中断的方式向执行体发送中断请求，然后通过SPI或I2C方式向执行体发送时间信息；
当执行体收到中断请求和时间信息后，开始调整本地时钟。
4.一种具备时间同步功能的拟态异构设备，其特征在于，包括：
基准时钟模块，用于提供基准的时间信息T；
调度模块，用于定时从基准时钟模块获取时间信息T1，并将此刻时间信息T1发送给执行体和输入代理模块；
输入代理模块，根据获取到的时间信息T1进行同步；
n个执行体，用于在执行体n接收到时间信息报文T1时，记录下执行体n此时的时间信息NnT2；其中，定义执行体n与基准时钟模块的时间偏差为offsetn=（NnT2-T1）-Delay，Dealay值为估算的经验值；
裁决器，用于接收执行体n发送过来的时间偏差信息，并进行判决，判决内容为各个时间偏差信息之间的差值是否大于Tmax；
用于当各个时间偏差信息之间的差值大于Tmax时，通知调度模块进行执行体时间校准直至各个执行体的时间偏差收敛到Tmax范围内；
还用于当各个时间偏差信息之间的差值小于Tmax时，获取各个执行体发送的时间信息，并随机选择1个执行体的时间信息进行同步。
5.根据权利要求4所述的具备时间同步功能的拟态异构设备，其特征在于，所述调度模块用于进行执行体时间校准的方法为：
调度模块定时向执行体发送时间对比报文TC，执行体收到时间对比报文TC报文后，从时间对比报文TC中解析出时间信息，并与执行体的本地时间进行对比，然后将时间偏差发送给裁决器；
当裁决器向调度模块发送时间调整消息后，调度模块发送时间设置报文TS，执行体收到时间设置报文TS后，从时间设置报文TS中解析出时间信息，并同步至执行体的本地时钟；
执行体对于时间设置报文TS处理的优先级高于时间对比报文TC。
6.根据权利要求4所述的具备时间同步功能的拟态异构设备，其特征在于，所述调度模块用于进行执行体时间校准的方法为：
调度模块首先通过GPIO中断的方式向执行体发送中断请求，然后通过SPI或I2C方式向执行体发送时间信息；
当执行体收到中断请求和时间信息后，开始调整本地时钟。
7.根据权利要求4所述的具备时间同步功能的拟态异构设备，其特征在于：所述基准时钟模块为纯软件模块，与所述调度模块集成在一起；或所述基准时钟模块为单独的物理模块，与所述调度模块连接。
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